• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.12
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• pp.827-836
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• 2017

The most important parameters of the Muskingum method, widely used in hydrologic river routing, are the storage coefficient and the weighting factor. The Muskingum method does not consider the lateral inflow from the upstream to the downstream, but the lateral inflow actually occurs due to the rainfall on the watershed. As a result, it is very difficult to estimate the storage coefficient and the weighting factor by using the actual data of upstream and downstream. In this study, the flow without the lateral inflow was calculated from the river flow through the hydraulic flood routing by using the HEC-RAS one-dimensional unsteady flow model, and the method of the storage coefficient and the weighting factor calculation is presented. Considering that the storage coefficient relates to the travel time, the empirical travel time formulas used in the establishment of the domestic river basin plan were applied as the storage coefficient, and the simulation results were compared and analyzed. Finally, we have developed a formula for calculating the travel time considering the flow rate, and proposed a method to perform flood routing by updating the travel time according to the inflow change. The rise and fall process of the flow rate, the peak flow rate, and the peak time are well simulated when the travel time in consideration of the flow rate is applied as the storage coefficient.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.38 no.5
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• pp.671-683
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• 2018

The flood damage caused by heavy rains in urban watershed is increasing, and, as evidenced by many previous studies, urban flooding usually exceeds the water capacity of drainage networks. The flood on the area which considerably urbanized and densely populated cause serious social and economic damage. To solve this problem, deterministic and probabilistic studies have been conducted for the prediction flooding in urban areas. However, it is insufficient to obtain lead times and to derive the prediction results for the flood volume in a short period of time. In this study, IDNN, TDNN and NARX were compared for real-time flood prediction based on urban runoff analysis to present the optimal real-time urban flood prediction technique. As a result of the flood prediction with rainfall event of 2010 and 2011 in Gangnam area, the Nash efficiency coefficient of the input delay artificial neural network, the time delay neural network and nonlinear autoregressive network with exogenous inputs are 0.86, 0.92, 0.99 and 0.53, 0.41, 0.98 respectively. Comparing with the result of the error analysis on the predicted result, it is revealed that the use of nonlinear autoregressive network with exogenous inputs must be appropriate for the establishment of urban flood response system in the future.

• The KIPS Transactions:PartB
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• v.16B no.2
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• pp.131-140
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• 2009

This paper presents a new algorithm to the segmentation of the FISH images. First, for segmentation of the cell nuclei from background, a threshold is estimated by using the gaussian mixture model and maximizing the likelihood function of gray value of cell images. After nuclei segmentation, overlapped nuclei and isolated nuclei need to be classified for exact nuclei analysis. For nuclei classification, this paper extracted the morphological features of the nuclei such as compactness, smoothness and moments from training data. Three probability density functions are generated from these features and they are applied to the proposed Bayesian networks as evidences. After nuclei classification, segmenting of overlapped nuclei into isolated nuclei is necessary. This paper first performs intensity gradient transform and watershed algorithm to segment overlapped nuclei. Then proposed stepwise merging strategy is applied to merge several fragments in major nucleus. The experimental results using FISH images show that our system can indeed improve segmentation performance compared to previous researches, since we performed nuclei classification before separating overlapped nuclei.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.4
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• pp.305-311
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• 2019

Recently, global climate change causes abnormal weather and disaster countermeasures do not provide sufficient defense and mitigation because they were established according to the historical climate condition. Repeated torrential rains, in particular, are causing damage even in the robust urban flood defense system. Therefore, in this study, the change of runoff considering the spatial distribution of rainfall and urban characteristics was analyzed. For rainfall concentrated in small catchment, rainfall in the watershed must be accurately measured. This study is based on the rainfall data observed with Automated Surface Observing System (ASOS) and Automatic Weather Stations (AWS) provided by the Seoul Meteorological Administration. Effluent from the pumping station was estimated using the EPA-SWMM model and compared and analyzed. Catchments with rainwater pumping station are small with large portion of impermeable areas. Thus, when the ASOS data where is located from from the chatchment, runoff is often calculated using rainfall data that is different from rainfall in the catchment. In this study, the difference between rainfall data observed in the AWS near the catchment and ASOS away from the catchment was calculated. It was found that accurate rainfall should be used to operate rainwater pumping stations or forecast urban flooding floods. In addition, the results of this study may be helpful for estimating design rainfall and runoff calculation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.782-782
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• 2012

지금까지 우리나라에서는 도시하수, 공장폐수 등의 점오염원에 국한하여 중점적으로 수질관리를 실행하여 부분적으로 효과를 얻을 수 있었으나, 하천과 호소의 수질은 크게 향상되지 않고 있다. 이는 급속한 도시화와 산업발달로 토지개발이 가속화되고 대지, 도로, 주차장 등 불투수층 면적이 늘어남에 따라 비점오염원에 의한 하천, 호소의 수질영향도가 커지고 있기 때문이다. 인구증가로 인해 물 사용량 뿐만 아니라 이에 따라 배출되는 오염원의 종류 및 오염부하량 역시 함께 증가하고 있다. 장래의 수질관리 성공여부는 비점오염원의 효율적인 관리여부가 큰 변수로 작용할 것으로 본다. 따라서 공공수역의 수질관리를 위해서는 토지이용과 지역특성을 고려한 비점오염원 부하량의 합리적인 조사, 오염 부하량 절감을 위한 관리기술의 개발, 비점오염원 관리정책의 개발 및 수질모형을 이용한 정확한 수질예측 등이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 공간정보를 바탕으로 한 낙동강 유역에서의 비점오염원 정량화 분석을 수행하고자 한다. 우선 대상유역으로 낙본 G유역을 선정하여 이에 대한 조사를 통해 점오염원의 실측자료를 구축하고 이를 HSPF의 입력하여 모의를 수행하여 대상유역에 대한 실측치를 이용해 모형의 보정과 검증을 수행한다. 이러한 과정을 통해 도출된 결과는 대상유역의 총 오염량을 의미한다. 따라서 위의 과정에서 도출된 매개변수를 이용하고, 점오염원을 제거한 뒤 모의를 재수행하여 나온 결과가 대상유역의 비점오염원의 양이라 판단하였다. 모의 결과 대상유역인 낙본 G유역에서 약 39% 정도의 비점오염원 비율을 보였다. 그러나 수질 및 유량 관측치를 지금까지는 국립환경과학원 낙동강물환경연구소 유량측정데이타를 사용하고 있는데 이 자료는 8일 이상 간헐적으로 측정이 수행되고 있다. 따라서 검 보정 대상이 되는 실측치의 자료의 부족과 부정확한 유역이 있음이 한계점으로 작용한다. 그러므로 추후의 신경망 모형이나 기타 실측치 보간에 있어서의 신뢰도를 높이는 기법 개발이나 측정제도의 보편적인 기술의 증대도 앞으로의 모델링에 있어서 중요할 것으로 판단된다. 또한 유역수질모형의 모델링 과정에서 좀 더 신뢰도 높은 측정자료와 그 측정자료를 활용하여 PEST 보정기법을 적용한다면 더욱 정확한 예측이 이루어질 수 있을 것이며, 본 연구에서의 평가방법을 바탕으로 유역수질모델링이 이루어진다면 보다 더 정확성 높은 비점오염원 정량화와 수질 예측이 수행될 수 있을 것이며 더 나아가 오염총량제의 수행에 효과적으로 적용될 것으로 판단된다.

• Journal of agriculture & life science
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• v.44 no.6
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• pp.171-182
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• 2010

Water demand and resource at a watershed scale were investigated to prepare for long-term water planning of the Namgang sub-basin. The quantity of water resource was defined as average annual runoff by a simple Tank model with three serial tanks, and water demand for public, industrial, agricultural and the other uses was determined using the per-unit method employed in the Water Vision 2020, the Ministry of Construction and Transportation. The results showed that total amount of water resources in the Namgang sub-basin was estimated as about $935,414{\times}10^{3}m^3/yr$ for a 10-year period from 2000 to 2009 and the water withdrawals in public, industrial, agricultural and other sector were derived as $105,493{\times}10^{3}m^3/yr$, $32,686{\times}10^{3}m^3/yr$, $243,194{\times}10^{3}m^3/yr$, and $81,615{\times}10^{3}\;m^3m^3/yr$, respectively. In addition, the Namgaram Inno-city project could increase the overall water demand by $17,156{\times}10^{3}\;mm^3/yr$ due to the population influx.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.498-498
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• 2016

광역상수원으로 활용되는 주암댐 저수지 및 동복댐 저수지가 위치하고 있는 유역을 대상으로 유역모형을 적용하여 비점오염 저감시설에 따른 수지개선효과를 분석하였다. 주암댐 유역은 보성강 수계에 위치하고 있으며 전체 유역면적은 약 $1,010km^2$으로 담양군, 보성군, 장흥군, 화순군 및 순천시에 걸쳐 위치하고 있다. 비점오염원 설치지점을 고려하기 위하여 소유역별 비점오염원 부하량 산정이 가능하고 BMPs 효과분석 모의가 가능한 HSPF 유역모델을 적용하여 2011~2012년을 대상으로 유량, BOD, TN, TP 재현성을 검증하였다. 29개 소유역별 비점오염원 부하량 평가를 통해 중점관리지역을 선정하였으며 비점오염원 저감시설 설치 시나리오 4개를 적용하여 수질개선 효과를 비교 분석하였다. BOD, TN, TP 모두 주암호 유역 상류에 위치하는 보성강댐 소유역에서 상대적으로 높은 비점오염원 부하량이 유출되는 것으로 분석되었으며 특히, TN에서 가장 뚜렷하게 나타났다. 비점오염 저감시설의 누적유출고와 배수면적을 고려하여 비점오염 저감시설로 저류지를 선정하였으며 누적유출고 5 mm/d와 전체유역면적을 고려한 시나리오 1, 누적유출고 5mm/d와 산림을 제외한 유역면적을 고려한 시나리오 2, 누적유출고 24.5 mm/d와 전체유역면적을 고려한 시나리오 3, 누적유출고 24.5 mm/d와 산림을 제외한 유역면적을 고려한 시나리오 4로 구분하여 적용하였다. BOD의 경우, 2011년 조건에서 시나리오 1은 각 소유역별 평균 13.1%, 시나리오 2는 3.7%, 시나리오 3은 15.8%, 시나리오 4는 4.4%의 비점오염원 부하량 저감효과가 나타났으며 2012년 조건에서는 각 시나리오별로 평균 13.1%, 3.6%, 15.7%, 4.3%의 저감효과가 나타나는 것으로 분석되었다. TN의 경우, 2011년 조건에서 시나리오별로 평균 10.9%, 3.0%, 13.0%, 3.6%, 2012년 조건에서도 유사한 범위로 비점오염원 부하량 저감효과가 분석되었다. TP의 경우, 2011년 조건에서 시나리오별로 평균 13.7%, 3.8%, 16.5%, 4.6%, 2012년 조건에서는 13.7%, 3.8%, 16.4%, 4.6%로 분석되었다. 주암댐 유역의 중점 관리지역을 선정하여 누적유출고 24.5mm/d와 전체유역면적을 고려한 저류지를 설치할 경우 효과가 가장 큰 것으로 나타났으며 평균 BOD 15.8%, TN 13.3%, TP 16.5%의 저감효과로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.416-416
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• 2015

기후변화는 미래 강수량 변동을 야기하여 하천유량 관리에 큰 영향을 미칠 것으로 예상하고 있다. 이에 본 연구에서는 기후변화에 따른 중장기 하천유량 관리를 위하여 금호강 유역을 대상으로 SWAT 모형을 이용하여 중장기 하천유량을 예측하였다. 임하댐 상류지역의 2008~2012년 유량자료에 대하여 보정 완료된 SWAT 모형을 기반으로, 지역기후모형(RCM)인 HadGEM3-RA모형을 활용한 IPCC 제5차 보고서 RCP 4.5, RCP 8.5 시나리오를 적용하였다. 금호강 표준유역별 기후변화에 의한 영향을 모의하기 위하여 편이보정(Bias Correction)방법을 적용하였으며, 금호강 유역 내 과거 30년(1975~2005년, Baseline) 기상자료와 비교하여 통계적인 유사성을 가지도록 보정을 실시하였다. 기후변화 시나리오 적용결과는 S1(2011~2040년), S2(2041~2070년), S3(2071~2099년)으로 분할하여 월별, 계절별, 연도별 미래 강수량과 기온을 분석하였다. 분석 결과, RCP 4.5 시나리오의 경우 봄철(3~5월)의 강수량은 기준년도에 비해 약 57%가 증가하였으나, 가을철(6~8월)에는 7.9% 감소하였으며, 첨두 강수시기는 8~9월에서 6~7월로 이동하였다. 평균기온은 각 구분 시기별 $0.2^{\circ}C$, $1.1^{\circ}C$, $1.8^{\circ}C$ 정도 상승할 것으로 예측되었다. RCP 8.5 시나리오에서는 기준년도 대비 강우량은 봄철에 61% 증가, 가을철에는 14.9% 감소하는 것으로 모의되었다. 평균기온은 약 $0.4^{\circ}C$, $2.1^{\circ}C$, $4.2^{\circ}C$ 정도 상승하는 것으로 나타났다. 기후변화에 따른 유출량 결과 비교는 2001~2010년을 기준으로 하였으며, RCP 4.5 시나리오에서는 S1, S2, S3 시기별 각각 -10.9%, -7%, -3.6% 감소하였으며, RCP 8.5 시나리오에서는 약 -12.3%, 4.9%, -1.2% 변동하는 것으로 나타냈다. 금호강 유역 전반에 걸쳐 유출량이 감소하는 추세를 보였으며, 특히 본류에 비해 지류유역의 건천화가 심해지는 양상을 보였다. 또한 현재에 비해 여름철 유출패턴 시기가 앞당겨져 봄철 유량이 증가하고 겨울철에 감소하는 경향을 보이고 있다. 기후변화로 인한 수문패턴의 변화로 현재 하천유량관리의 변화가 필요할 것으로 판단되며, 향후 본 연구결과를 바탕으로 물수지 분석을 추가하여 유지유량 만족을 위한 해당유역의 이수기 유량관리 방안 연구를 수행할 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.429-429
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• 2018

성덕댐은 기존 농업용 저수지였던 수락저수지를 다목적댐으로 재개발한 우리나라 최초의 사례로 2006년 11월에 착공하였다. 댐재개발 사업은 장랠 물 부족이 예상되나, 현재 마땅한 댐 개발적지가 부족하여 수자원 확보를 위해 기존의 댐을 재개발하는 것으로, 기 개발된 수자원의 활용도 제고 및 환경적으로 건전하고 지속 가능한 수자원을 개발하는 사업을 말한다. 기존의 수락저수지의 재원은 높이 19.0m, 길이 150.0m, 총 저수량 $806,000m^3$이었으며, 성덕다목적댐으로 재개발 되면서 증가된 주요재원은 높이 58.5m, 길이 274.0m, 총 저수량 $27,900,000m^3$이다. 성덕다목적댐 건설이 완료됨에 따라 기존의 농업용수($8,400m^3$/일) 공급뿐만 아니라 하천유지용수 $5,800m^3$/일 및 경북 청송, 영천, 경산지역에 생활용수와 공업용수를 $42,300m^3$/일를 공급할 수 있게 되었으며, 홍수조절용량 $4,200,000m^3$을 확보하여 유역의 홍수예방에도 기여할 수 있다. 댐의 운영기준을 수립하기 위해서는 적어도 20년 이상의 댐 유입량 자료가 필요하지만 성덕댐의 경우 댐 유입량 자료의 확보가 쉽지 않은 상황이다. 이에 K-water에서 개발하고 다양한 다목적 댐 유역에 적용한 경험이 있는 격자기반 강우-유출 모형인 K-DRUM(K-water Distributed Rainfall rUnoff Model)을 이용하여 성덕댐 유역의 장기유출모형을 구축하였다. 격자기반 수문모형의 장점은 공간적인 비균질성을 고려하여 물리적인 유출과정을 모형화할 수 있고, 이로 인해 신뢰성 있는 수문해석이 가능하기 때문이다. 성덕댐 유역의 K-DRUM 모형을 구축하기 위해서 토지이용도, 토양도(종류, 유효토심), 하천차수도, 유역도, 표고분포도 등을 수집하였으며, 격자는 60m의 정사각형 격자로 약 11,500개를 구성하여 적용하였다. 기상자료로는 안동, 의성, 영천 기상대의 강우자료와 안동 기상대의 기상자료를 활용하였다. 모형의 보정을 위해서는 2016년을 시단위로 모의하였으며 성덕댐 유입량와 비교하여 매개변수를 보정하였고, $R^2$는 0.72, NSE는 0.70, RMSE는 1.82로 신뢰도 높은 보정결과를 획득할 수 있었다. 보정된 매개변수를 성덕댐 유역의 장기유출에 적용하였으며, 1997년부터 2017년까지 총 21년 장기유출 모의를 수행하였으며, 모의결과는 댐 운영기준의 기초자료로 활용하였다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.23 no.4
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• pp.307-316
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• 2021

Due to rapidly increased urbanization, impervious area has been extended and concerns about urban flooding has been increased as well. A lot of effort has been made to restore the urban water circulation. Low Impact Development (LID) technology that consist of retention, infiltration, and evapotranspiration has begun to attract attention to simulate the hydrologic phenomenon before and after development. Many researches on the technique is being actively conducted. In this study, the effect on reducing runoff in urban catchment was analyzed and evaluated by applying LID techniques using SWMM and six scenarios. A SWMM-LID model was built for the Gasan 1 rainwater pumping station basin, and Green Roof and Permeable Pavement were selected as LID techniques to be applied. As a result, the reduction effect of the permeable pavement was larger than green roof. In the future, the results could be used to design a LID facility using the characteristics of the watershed, and other urban water resource factors such as river and groundwater levels that affect each other should be considered, so that the entire system can be considered.