• 디지털융복합연구
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• 제15권11호
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• pp.245-250
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• 2017

돌발홍수는 강우유출수가 하천으로 모여드는 유역이 좁은 지역에 집중호우로 인해 유입되는 물의 양이 급증하여 나타난다. 돌발홍수는 유속이 빠르고 홍수를 대비할 수 있는 시간이 부족하므로 인명과 재산상의 피해를 발생시킨다. 본 연구에서는 돌발홍수를 예보를 위한 빅데이터 분석방법을 수행하였다. 연구 자료는 2009년에서 2012년까지 국민안전처 국가재난정보센터에 보고된 38건의 홍수 피해 자료와 지표수문모형(TOPLATS)에 의해 생성된 수문기상정보인 강우량, 토양수분 상태, 지표유출량이다. 돌발홍수 발생 선행 6시간의 강우량, 토양수분 상태, 지표유출량 데이터를 요인분석을 통해 토양수분 상태, 장기요인에 의한 강우량과 지표유출량, 단기요인에 의한 강우량과 지표유출량으로 축소하였다. 빅데이터 분석 방법으로는 유형분석인 의사결정나무, 랜덤포레스트, 나이브베이즈, 서포트벡터머신, 로지스틱 회귀모형을 사용하였다. 돌발홍수 사고발생 자료가 38건으로 한정되어 있기 때문에 예측성능 정확도 판단이 중요하다. 예측성능 정확도 평가방법으로 kappa계수, TP Rate, FP Rate, F-Measure를 이용하였다. 이 외에 돌발홍수 발생 선행 시점별 재현성 평가와 과거 4년간 돌발홍수 경보 횟수를 통해 최적 유형분석 방법을 제시하였다. 연구결과 로지스틱회귀모형과 랜덤포레스트가 돌발홍수 예보를 위한 예측 성능이 가장 좋았다. 사고발생 자료가 2009년부터 2012년까지 38건으로 한정되어 있어 분석을 위한 훈련자료와 검증자료 구축에 한계가 있었다. 장기간의 자료가 수집된다면 더욱 정확한 빅데이터 분석을 수행할 수 있다.

• 한국농림기상학회지
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• 제22권3호
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• pp.194-204
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• 2020

작물 모형의 품종에 따른 특성을 나타내는 품종 모수를 추정하기 위해서는 많은 양의 생육 관측 자료가 요구되며, 이를 확보하기 위해서는 많은 비용과 노력이 요구된다. 고품질 자료는 아니더라도 공개되어 있는 작물 생육 자료를 활용하여 모수 추정에 사용할 수 있으나, 이러한 자료의 품질에 대한 평가가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 농업자료에 대한 정량적 평가 도구인 DatasetRanker를 사용하여 벼에 대한 지역적응시험 자료를 평가하였다. 또한, 결과를 바탕으로 자료의 품질을 개선하기 위한 관측체계의 개선방안을 제시하고자 하였다. 평가 결과 각각의 품종들은 모두 네 등급 중 세 번째로 높은 은 등급으로 평가되었으며, 더 상위의 등급을 얻지 못한 것은 대체로 생육 및 생육환경에 대한 관측자료의 부족에 기인하였다. 결과를 개선하기 위해서는 추가적인 관측자료가 요구되며, 일부 재배관리 등의 기본적인 조건들에 대한 정보를 추가하는 것만으로도 품질에 대한 평가 점수가 약 10%정도 상승할 것으로 예상되었다. 또한, 정확한 위치정보가 공개될 경우 이를 기준으로 수집되는 토양 정보와 기상 정보의 불확실성을 감소시킬 수 있을 것이다. 생육기간 중 시계열적인 관측자료가 수집된다면 품질이 상당히 개선될 것으로 예상되었으며, 이를 위한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제3권1호
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• pp.165-176
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• 2001

줄눈콘크리트포장의 줄눈은 온도 및 습도변화에 기인하여 발생하는 슬래브내에 무작위하게 발생하는 균열을 제어할 목적으로 설계된다. 이러한 인위적인 균열 (줄눈)은 자연발생적인 균열에 비하여 줄눈채움, 하중전달장치등의 보호대책을 강구하는 것이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 줄눈채움의 잠재적인 이점은 표면수의 하부층으로의 침투로 인한 하부층의 약화 및 비압축성 물질 (작은 입자위 골재)의 줄눈내에 끼어듦으로 인한 스폴링을 방지하는데 있다. 합리적인 줄눈 채움의 설계를 위해서는 줄눈폭의 변화 (줄눈의 수평 움직임)의 산정이 중요한 입력요소이다. LTPP SMP 연구에 포함된 16개의 줄눈콘크리트포장의 줄눈의 수평움직임에 대한 장기 현장계측자료를 토대로 상당수의 줄눈에서 수평움직임을 허용하지 않고 있다는 것이 밝혀진바 있다. 이러한 현상을 줄눈잠김이라고 한다. 줄눈잠김이 발생하는 원인은 설계상에 계획된 줄눈부의 균열이 발생하지 않기 때문이라고 추정된다. 본 연구에서는 임의의 줄눈콘크리트포장에서 줄눈잠김의 비율을 예측할 수 있는 모델을 제시하였고 줄눈 잠김이 포장체의 성능에 미치는 영향을 조사하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1787-1791
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• 2009

지표수의 유출과정을 설명하는 과정에서 중요인자이며, 생태수문학의 핵심변수이자 기상모형의 중요한 입력변수인 토양수분의 공간적 시간적 특징들은 강우 및 지하수와 토양수분간의 순환 구조를 규명하는데 매우 중요하다. 가장 널리 쓰이는 토양 수분 측정 장비인 TDR 장비 매설에 앞서 대상유역 선정에 대한 여러 가지 고려사항을 검토하고 수치지형 분석 등을 통한 사전분석을 실시하였다. 대상유역을 선정하기 위해서는 대상유역의 자료획득의 용이함, 지정학적, 시스템 운영적 측면에서의 가용성, 그리고 정밀측량 및 부수적요인 등 여러 요소의 고려가 요구된다. 청미천 유역을 대상으로 약 21 개의 대상후보사면을 정밀조사 하였으며, 충청북도 음성군 수레의산 청소련 수련원내의 산지 사면을 측정대상 사면으로, 지정학적 위치, 식생분포, 지질구조 및 심도 등의 토양특성의 고려를 통해서 선정하였다. 또한 대상 사면에 흐름 발생 및 분포를 계산하기 위해서 대상사면의 지표 및 기반암 표고를 정밀 측량하였으며, 기반암 또는 풍화대까지의 깊이를 실측하여 지표면 및 지하면의 수치지형 모형을 구축하였다. 대상사면 및 지하면에 대하여 표고수치지형모형(Digital Elevation Model:DEM)으로 도식한 후 흐름 발생 공간 분포를 계산하였다. 다양한 흐름 발생 알고리즘으로 기여사면적과 지형습윤지수를 계산하였다. 분배알고리즘의 의해 도출된 지형인자들로 인한 흐름발생 공간적 분포특성을 비교하여 센서의 매설 위치를 결정하였다. 센서 매설 위치에 대한 토양시료를 채취하여 토성을 분석한 결과는 미국 농무성 기준에 의한 분류로는 사양토로, 국제토양학회의 분류기준에 따르면 양토로 분류되었다. 대상사면의 유효입력강우를 확보하기위해서 개방공간인 수레의산 청소년수련원과 대상산림의 Canopy하부에 각각 강수측정 시스템을 설치하였고 약 6개월간 성공적으로 자료를 획득하였다.

• 한국측량학회지
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• 제14권1호
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• pp.81-88
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• 1996

원격탐사 기법은 식생 및 토지이용과 같은 지형 조건과 관련된 광역 증발산량을 산정하기 위한 하나의 수단으로 이용될 수 있다. 지면으로부터의 증발산량을 지배하는 인자로는 기온, 습도, 바람, 일사량, 토양조건 등 매우 복잡하게 구성된다. 식생은 그 지점의 증발산량에 영향을 주고 있으며, 증발산량을 지배하는 인자는 식생에 강한 영향을 받고 있다. 따라서 증발산량과 식생조건 사이에는 강한 상관관계가 성립함을 예상할 수 있다. 어느 임의의 지점에서의 식생조건을 파악하기 위하여 NOAA/AVHRR data로부터 얻을 수 있는 NDVI를 이용함으로서 증발산량과 NDVI사이의 강한 상관관계를 생각할 수 있다. 여기서, 증발산량과 NDVI의 관계를 이용하여 직접 실제 증발산량을 산정할 수 있는 방법을 개발한다. 이 방법을 이용하여 지상의 자료가 충분하게 얻어지지 않는 북한 지역을 포함한 한반도 전역에 대한 증발산량의 분포를 파악할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1142-1146
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• 2008

토양수분은 지표수의 유출과정을 설명하는 과정에서 중요인자이며, 생태수문학의 핵심변수이자 기상모형의 결정적인 입력변수이다. 또한 토양수분의 공간적 시간적 특징들은 강우 및 지하수와 토양수분간의 순환 구조를 규명하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 산지사면의 토양수분을 체계적으로 측정하는데 필요한 시스템의 구축을 위한 기초조사 및 사전분석에 대한 연구를 수행하였다. 우수한 토양 수분 측정 장비인 TDR 장비 매설에 앞서 대상유역 선정에 대한 여러 가지 고려사항을 검토하고 수치지형 분석 등을 통한 사전분석을 실시하였다. 대상유역을 선정하기 위해서는 대상유역의 자료획득의 용이함, 지정학적, 시스템 운영적 측면에서의 가용성, 그리고 정밀측량 및 부수적요인 등 여러 요소의 고려가 요구된다. 본 연구에서는 경기도 파주시 적성면 설마리의 설마천 유역내 감악산 범륜사 우측 산지 사면을 측정대상 사면으로, 지정학적 위치, 식생분포, 지질구조 및 심도 등의 토양특성의 고려를 통해서 선정하였다. 또한 대상 사면에 흐름 발생 및 분포를 계산하기 위해서 대상사면의 지표 및 기반암 표고를 정밀 측량하였으며, 기반암 또는 풍화대까지의 깊이를 실측하여 지표면 및 지하면의 수치지형 모형을 구축하였다. 이를 대상사면 및 지하면에 대하여 표고수치지형모형(Digital Elevation Model:DEM)으로 도식한 후 흐름 발생 공간 분포를 계산하였다. 흐름발생공간분포예측은 단방향 알고리즘, 다방향 알고리즘, 흐름 분배 알고리즘 그리고 다중무한방향 알고리즘을 사용하여 지형인자인 기여사면적과 지형습윤지수를 계산하였다. 각 분배알고리즘의 의해 도출된 지형인자들로 인한 흐름발생 공간적 분포특성을 비교하였다. 이는 합리적인 토양수분 측정시스템을 구축하는데 중요한 의사결정 수단으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권3호
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• pp.287-299
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• 2013

본 연구의 목적은 기록된 관측가뭄자료를 이용하여 수문기상 기반의 국내 가뭄판단기준을 제시하는데 있다. 과거 1991년에서 2009년까지 기록된 가뭄사례를 수집한 후, 관측기상정보와 LSM(Land Surface Model)으로부터 생산된 수문정보를 이용하여 백분위 해석을 수행하였다. 기간별 가뭄판단기준을 도출하기 위해 객관적 가뭄평가 기법인 ROC(Relative Operating Characteristics) 분석을 이용하였다. 국내 가뭄기준은 대표적으로 강수 및 유출이 지속기간 3개월에 평년대비 35% 이하, 토양수분이 지속기간 2개월의 35% 이하 그리고 증발산량이 지속기간 3개월에 65% 이상으로 나타났다. 가뭄판단기준의 적용성 평가를 위해 SPI (3)와의 ROC 분석을 수행한 결과 SPI (3)에 비해 적용성이 높은 것으로 나타났다. 또한 가뭄판단기준에 대한 지역별 분석을 수행한 결과 공간적으로 가뭄상황을 적절히 반영하는 것을 확인하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제10권2호
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• pp.71-81
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• 2007

증발산 현상은 중요한 수문순환과정 중의 하나로서 지상의 수분으로부터 발생하는 증발과 식물의 잎에서 발생하는 증산 과정을 합한 것이다. 증발산량을 산정하는 방법은 토양수분으로부터 간접적으로 추출하는 방법, 증발산량계에 의한 직접 추출방법 및 물수지 혹은 에너지수지를 이용하는 방법 등 매우 다양하다. 그러나 이러한 방법을 이용하여 지형 및 식생 등을 포함하는 지역적 특성을 고려하여 정확한 증발산량을 산정한다는 것은 대단히 어려운 일이다. 따라서 본 연구에서는 인공위성 자료를 활용하여 지역적 특성을 고려한 증발산량 산정 모형의 개발을 목표로 하고 있다. 증발산현상은 기상조건에 큰 영향을 받으며, 그 기상조건은 그 지역의 식생피복 및 식생 성장에 많은 영향을 주게 된다. 이러한 점에서 식생정보는 그 지역의 복잡한 기상정보의 이력을 포함하고 있다고 볼 수 있으며, 식생지표와 증발산량과의 사이에는 높은 상관관계가 성립한다. 따라서 본 연구에서는 NOAA/AVHRR 자료에서 얻어진 정규화식생지수(NDVI)를 이용하여 우리나라 전역에 대한 증발산량 산정 모형을 개발하였다.

• 물과 미래
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• 제27권3호
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• pp.45-54
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• 1994

물수지 모델을 사용하여 발생시킨 시계열에 대해서 프랙탈(Fractal) 차원의 기본 이론이 소개 및 적용되었고 물수지 방정식이 넓은 지역에 대해 계절 시간 규모로 분석하였다. 중간 규모 순환의 발생과 변화에 있어 강우의 국부 재순환과 토양 수분의 동력학적 영향이 명시적으로 포함되어 있고 지체 시간 또한 분석에서 고려되었다. 시스템은 전개에 있어 변수 값들에 따라 고정점, 한계주기 그리고 카오스(Chaos)적인 행태와 같은 서로 다른 결과를 보여 주었다. 발생된 시계열의 추계학적인 행태는 궤적들이 초기 조거넹 매우 민감한 한정된 수의 방정식을 가지는 비선형 동력학 시스템으로부터 발생하는 확정론적 카오스 때문이다. 강우의 특성으로부터 발생하는 잡음은 어트랙터(Attractor)의 조직화된 구조를 파괴시키는데, 잡음의 존재에도 불구하고 어트랙터가 존재한다는 것은 시스템의 전개의 다기 예측에 있어 매우 중요하다고 할 수가 있다. 이러한 비선형 동력계가 가지고 있는 의미는 수문자료나 현상들의 해석과 모델링에 있어 중요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.154-154
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• 2012

지표에서의 토양수분은 작은 구성비를 가짐에도 불구하고 여러 수문 현상을 연계하는 매우 중요한 인자로써 최근 관련 연구가 활발하게 진행되고 있다. 토양수분은 침투나 침루를 통하여 강우와 지하수를 연결하는 기능을 함과 동시에 강우사상에 따른 유출특성에 직접적인 영향을 미치며 증발산을 통하여 에너지 순환을 연결하는 중요한 기능을 한다. 토양수분을 측정하는 방법에는 세타 탐침(Theta Probe), 장력계, TDR(Time Domain Reflectrometry) 등이 이용되고 있으며, 광역 토양수분자료의 보다 정확한 공간 변동성의 관측을 위하여 항공원격탐사와 인공위성 원격탐사기술이 개발되어 적용되고 있다. 인공위성 영상은 자료의 분석이 간편하며, 공간자료이므로 공간 변화를 분석하는 데 있어 매우 편리하다. 그 중 MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상은 저해상도 영상으로 극궤도 위성인 Terra와 Aqua 위성에 장착되어 있으며, NASA에서 필요한 정보를 받아 사용할 수 있다. 본 연구에서는 유역의 물리적 지형자료와 같은 방대한 양의 자료 수집 없이도, 모형이 구축되면 인공위성자료와 강우자료만으로도 신뢰성 높은 결과를 단시간 내에 효율적으로 산정할 수 있는 자료 지향형 모형인 ANFIS(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System)를 사용하였다. 사용된 퍼지변수로는 시험유역의 토양수분 관측자료와 강수량 및 인공위성 자료인 MODIS NDVI(Normalize Difference Vegetation Index), MODIS LST(Land-Surface Temperature) 영상을 이용하였다. MODIS NDVI는 시간 해상도 8일, 공간해상도 250 인 Level 3 영상이며, MODIS LST는 시간 해상도 1일, 공간해상도 1 km인 Level 3 영상을 사용하였다. 위성자료를 사용하기 위해 Korea TM 좌표체계로 변환한 뒤, 토양수분 관측지점이 속한 각 셀의 속성값을 추출하였다. 위성자료와 수집된 자료 및 토양수분자료와의 관계를 분석하기 위하여 입력자료를 다양한 방법으로 구성하여 입력 변수를 생성하였다. 생성된 입력 변수와 ANFIS 모형을 연계하여 각각의 토양수분 산정모형을 구축하고 대상지점에 대한 토양수분을 산정 및 비교 분석하였다.