RCP 시나리오에 따른 계룡저수지 유역의 설계홍수량 산정

류정훈,강문성,송인홍,박지훈,송정헌,전상민,김계웅,Ryu, Jeong Hoon,Kang, Moon Seong,Song, Inhong,Park, Jihoon,Song, Jung-Hun,Jun, Sang Min,Kim, Kyeung 한국농공학회 2015 한국농공학회논문집 Vol.57 No.1

Along with climate change, the occurrence and severity of natural disasters have been increased globally. In particular, the increase of localized heavy rainfalls have caused severe flood damage. Thus, it is needed to consider climate change into the estimation of design flood, a principal design factor. The main objective of this study was to estimate design floods for an agricultural reservoir watershed based on the RCP (Representative Concentration Pathways) scenarios. Gyeryong Reservoir located in the Geum River watershed was selected as the study area. Precipitation data of the past 30 years (1981~2010; 1995s) were collected from the Daejeon meteorological station. Future precipitation data based on RCP2.6, 4.5, 6.0, 8.5 scenarios were also obtained and corrected their bias using the quantile mapping method. Probability rainfalls of 200-year frequency and PMPs were calculated for three different future spans, i.e. 2011~2040; 2025s, 2041~2070; 2055s, 2071~2100; 2085s. Design floods for different probability rainfalls were calculated using HEC-HMS. As the result, future probability rainfalls increased by 9.5 %, 7.8 % and 22.0 %, also design floods increased by 20.7 %, 5.0 % and 26.9 %, respectively, as compared to the past 1995s and tend to increase over those of 1995s. RCP4.5 scenario, especially, resulted in the greatest increase in design floods, 37.3 %, 36.5 % and 47.1 %, respectively, as compared to the past 1995s. The study findings are expected to be used as a basis to reduce damage caused by climate change and to establish adaptation policies in the future.

비정상성을 고려한 원평천 유역의 미래 설계홍수량 산정

류정훈,강문성,박지훈,전상민,송정헌,김계웅,이경도,Ryu, Jeong Hoon,Kang, Moon Seong,Park, Jihoon,Jun, Sang Min,Song, Jung Hun,Kim, Kyeung,Lee, Kyeong-Do 한국농공학회 2015 한국농공학회논문집 Vol.57 No.5

Along with climate change, it is reported that the scale and frequency of extreme climate events show unstable tendency of increase. Thus, to comprehend the change characteristics of precipitation data, it is needed to consider non-stationary. The main objectives of this study were to estimate future design floods for Wonpyeongcheon watershed based on RCP (Representative Concentration Pathways) scenario. Wonpyeongcheon located in the Keum River watershed was selected as the study area. Historical precipitation data of the past 35 years (1976~2010) were collected from the Jeonju meteorological station. Future precipitation data based on RCP4.5 were also obtained for the period of 2011~2100. Systematic bias between observed and simulated data were corrected using the quantile mapping (QM) method. The parameters for the bias-correction were estimated by non-parametric method. A non-stationary frequency analysis was conducted with moving average method which derives change characteristics of generalized extreme value (GEV) distribution parameters. Design floods for different durations and frequencies were estimated using rational formula. As the result, the GEV parameters (location and scale) showed an upward tendency indicating the increase of quantity and fluctuation of an extreme precipitation in the future. The probable rainfall and design flood based on non-stationarity showed higher values than those of stationarity assumption by 1.2%~54.9% and 3.6%~54.9%, respectively, thus empathizing the necessity of non-stationary frequency analysis. The study findings are expected to be used as a basis to analyze the impacts of climate change and to reconsider the future design criteria of Wonpyeongcheon watershed.

비정상성을 고려한 계룡저수지 유역의 미래 설계홍수량 산정

류정훈 ( Jeong Hoon Ryu ),강문성 ( Moon Seong Kang ),송인홍 ( Inhong Song ),박지훈 ( Jihoon Park ),송정헌 ( Jung-hun Song ),전상민 ( Sang Min Jun ),김계웅 ( Kyeung Kim ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

수공구조물 설계의 기본이 되는 설계홍수량은 정상성 (Stationary)을 가정하고 산정되어 적용되고 있다. 그러나 최근 기후변화로 인한 극치사상의 규모와 빈도가 비정상적인 증가 추세를 나타내고 있어 강수자료의 변화 특성을 정확하게 파악하기 위해서는 비정상성 (Non-Stationary)에 대한 고려가 필요한 실정이다. 본 연구의 목적은 계룡저수지 유역에 대하여 비정상성을 고려한 미래설계홍수량을 산정하는데 있다. 기상청에서 제공하는 1981 ~ 2010년 기간에 대한 과거 기상자료를 수집하고, RCP4.5 시나리오를 사용하여 2011 ~ 2040년, 2041 ~ 2070년, 2071 ~ 2100년 기간에 대한 미래 기상자료를 구축하였다. 연최대치 강우자료를 대상으로 경향성 분석 및 비정상성 빈도해석을 실시하였다. 확률분포형으로 GEV (Generalized Extreme Value)분포를 적용하여 재현기간별 확률강우량을 산정하였고, Huff 분포에 적용한 확률강우량을 SCS 단위도법을 사용하여 설계홍수량을 산정하였다. 본 연구를 통해 산정한 설계홍수량을 바탕으로 계룡저수지의 설계한도를 재검토하고 기후변화에 따른 피해를 저감하는데 기초자료로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

IoT 기반 비정상성 강우빈도해석 플랫폼 설계

류정훈 ( Jeong Hoon Ryu ),강문성 ( Moon Seong Kang ),박지훈 ( Jihoon Park ),송정헌 ( Jung Hun Song ),전상민 ( Sang Min Jun ),김계웅 ( Kyeung Kim ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

본 연구의 목적은 IoT (Internet of Things) 기반의 비정상성 (Non-Stationarity) 강우빈도해석 플랫폼을 설계하는데 있다. 최근 기후변화에 따른 극한 기후변동으로 인해 재해의 발생 빈도와 그 규모가 급증하는 추세를 나타내고 있다. 기후변화에 따른 자연재해로 인한 피해를 최소화하기 위해서는 수공구조물의 설계 기준을 넘어서는 극한강수사상이 어떻게 변화하는지 분석할 필요가 있다. 현재 수공구조물은 정상성 (Stationarity) 하에 산정된 확률강우량을 기준으로 설계되고 있으며, 정상성 기반 강우빈도해석을 통해서는 최근 극한강수의 증가 경향을 반영할 수 없다. 본 연구에서는 미래 극한강수사상의 경향성을 반영할 수 있는 비정상성 강우빈도해석 플랫폼을 설계하고 정상성 강우빈도 해석 결과와 비교분석하였다. 비정상성 강우빈도해석 플랫폼은 최근 부상하고 있는 IoT를 이용하여 조성하였으며, 개발보드로는 오픈소스 기반의 라즈베리 파이 (Raspberry Pi)를 사용하였다. IoT 기반 비정상성 강우빈도해석 플랫폼은 (1) 강우자료 구축 알고리즘, (2) 경향성 검정 알고리즘, (3) 정상성 검정 알고리즘, (4) 비정상성 강우빈도해석 알고리즘으로 구성하였다. 첫 번째 단계에서는 강우빈도해석에 필요한 강우자료를 수집하고 전처리 과정을 통해 데이터베이스를 구축하였다. 두 번째 단계에서는 경향성 검정을 통해 강우 시계열 자료의 통계적 경향성을 분석하였다. 세 번째 단계에서는 정상성 검정을 통해 강우 시계열 자료의 통계적 정상성 혹은 비정상성 여부를 분석하였다. 네 번째 단계에서는 정상성 및 비정상성 강우빈도해석을 통해 미래 확률강우량을 산정하고, 각 산정 결과를 비교분석하였다. 본 연구를 통해 개발된 IoT 기반 비정상성 강우빈도해석 플랫폼은 기후변화에 따른 극한강수사상의 통계적 변화 양상을 파악하고 비정상성 기반 미래 확률강우량을 산정할 수 있으며, 향후 수공구조물 설계 시 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

실측 저수지 수위 기반 유입량 추정을 위한 수문모형의 다중목적 최적화

송정헌 ( Jung-hun Song ),강문성 ( Moon Seong Kang ),김계웅 ( Kyeung Kim ),류정훈 ( Jeong-hoon Ryu ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

국내의 일부 농업용 저수지에서는 상류에서 유입되는 유량을 측정하고 있으나, 모든 저수지에 대해 측정하기에는 현실적 한계가 있다. 한편, 한국농어촌공사에서는 유효저수량 10만톤 이상 저수지에 대해 수위를 관측하고 있으며, 이는 수위-내용적 곡선을 통해 저수량으로 변환이 가능하다. 저수량 자료가 확보되면 물수지 연속방정식을 기반으로 간접적으로 유입량의 추정이 가능하나, 수위가 상승하는 구간에 대해서만 적용이 가능하기에 연속적인 자료의 확보에 한계가 있다. 이 경우 간헐적 유입량 자료를 대상으로 수문모형의 매개변수를 최적화하여 장기간 연속자료로 변환하는 것이 한 방안이 될 수 있다. 수문 모형의 매개변수 최적화시 단일 목적함수에 따른 편향된 매개변수 보정 결과는 의사결정에 영향을 미칠 수 있으며, 최근에는 고유량·저유량·총량·유황곡선 목적함수의 trade-off를 고려한 매개변수 최적화에 관한 연구가 세계적으로 활발히 수행되고 있다. 본 연구에서는 저수지 수위 기반으로 추정된 간헐적 유입량 자료를 기반으로 수문모형의 매개변수를 다중목적 최적화하여 장기유량으로 변환하고자 한다. 수문 모형과 매개변수 최적화 기법은 각각 3단 Tank 모형과 SCE (Shuffled Complex Evolution) 기법을 이용하였다. 매개변수 최적화를 위한 목적함수는 고유량·저유량·총량·분산 관련 지표에 가중치를 부여한 다중 목적함수로 설정하였으며, 이를 통해 도출된 다양한 매개변수 후보군 중 고유량·저유량·총량·유황곡선의 유사정도가 전반적으로 일치하는 매개변수 군을 수동으로 선택하였다. 본 연구 결과는 미계측 저수지의 유입량을 추정할 수 있음으로써 효율적인 물관리와 용수관리 의사결정에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

COMFARM을 이용한 농업용저수지 유역 수문 모델링

송정헌,박지훈,김계웅,류정훈,전상민,김진택,장태일,송인홍,강문성,Song, Jung-Hun,Park, Jihoon,Kim, Kyeung,Ryu, Jeong Hoon,Jun, Sang Min,Kim, Jin-Taek,Jang, Taeil,Song, Inhong,Kang, Moon Seong 한국농공학회 2016 한국농공학회논문집 Vol.58 No.3

The component-based modeling framework for agricultural water-resources management (COMFARM) is a user-friendly, highly interoperable, lightweight modeling framework that supports the development of watershed-specific domain components. The objective of this study was to evaluate the suitability of the COMFARM for the design and creation of a component-based modeling system of agricultural reservoir watersheds. A case study that focused on a particular modeling system was conducted on a watershed that includes the Daehwa and Dangwol serial irrigation reservoirs. The hydrologic modeling system for the study area was constructed with linkable components, including the modified Tank, an agricultural water supply and drainage model, and a reservoir water balance model. The model parameters were each calibrated for two years, based on observed reservoir water levels. The simulated results were in good agreement with the observed data. In addition, the applicability of the COMFARM was evaluated for regions where reservoir outflows, including not only spillway release but also return flow by irrigation water supply, substantially affect the downstream river discharge. The COMFARM could help to develop effective water-management measures by allowing the construction of a modeling system and evaluation of multiple operational scenarios customized for a specific watershed.

연료전지를 이용한 전기자동차 충전Aggregator 알고리즘

박승길(Seung-Gil Park),류정훈(Jeong-Hun Ryu),서우석(Woo-Seok Seo),김우중(Woo-Joong Kim),황창현(Chang-Hyun Hwang),유영상(Young-Sang Yoo),강상희(Sang-Hee Kang) 대한전기학회 2015 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2015 No.7

IoT 기반 지능형 홍수 위험도 해석 플랫폼 설계

박지훈 ( Jihoon Park ),강문성 ( Moon Seong Kang ),류정훈 ( Jeong Hoon Ryu ),송정헌 ( Jung Hun Song ),전상민 ( Sang Min Jun ),김계웅 ( Kyeung Kim ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

본 연구의 목적은 IoT (Internet of Things) 기반의 지능형 홍수 위험도 (flood risk) 해석 플랫폼을 설계하는 데 있다. 지능형 홍수 위험도 해석 플랫폼은 기후변화로 인해 실시간으로 변화하는 기상의 변동성과 유역의 환경 변화를 고려할 수 있는 피드백 과정에 기반을 둔다. 지능형 홍수 위험도 해석은 정보를 실시간으로 공유하는 초연결유역을 구현하여 수행할 수 있으며 최근 들어 부상하고 있는 IoT를 이용하여 이러한 환경을 조성할 수 있다. IoT 기반 지능형 홍수 위험도 해석 플랫폼은 오픈소스 기반의 라즈베리 파이 (Raspberry Pi)를 개발보드로 사용하여 개발하였다. IoT 기반 지능형 홍수 위험도 해석 플랫폼은 (1) 홍수 위험도 해석 관련 자료 구축 알고리즘, (2) 홍수량 산정 알고리즘, (3) 홍수 위험도 산정 알고리즘, (4) 피드백 과정 알고리즘으로 구성하였다. 첫 번째 단계에서는 홍수 위험도 해석에 필요한 수문자료를 수집하고 전처리 과정을 수행하여 데이터베이스를 구축하였다. 두 번째 단계에서는 대상 유역의 설계 홍수량을 산정하였다. 세 번째 단계에서는 확률론 기반의 홍수 위험도 평가를 수행하였다. 네 번째 단계에서는 실시간 자료 분석을 수행하여 홍수 위험도 해석의 피드백 과정을 수행하였다. 본 연구를 통해 개발한 IoT 기반 지능형 홍수 위험도 해석 플랫폼은 유동적으로 변화하는 유역의 정보와 환경 변화를 해석할 수 있으며 기후변화를 고려한 유역단위의 지능형 홍수 관리 기법에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

농업용 저수지와 논 경작을 고려한 HSPF-MASA-CREAMS-PADDY 연계 시스템 개발

이도길 ( Lee Do Gil ),송정헌 ( Song Jung-hun ),류정훈 ( Ryu Jeong Hoon ),이재남 ( Lee Jaenam ),최순군 ( Choi Soon-kun ),강문성 ( Kang Moon Seong ) 한국농공학회 2018 한국농공학회논문집 Vol.60 No.6

The objectives of this study were to develop a system linking hydrologic and water quality models considering the mechanisms of agricultural reservoir and paddy cultivation and to evaluate whether the developed system simulates hydrologic and water quality processes better than a hydrologic model that do not consider the mechanisms. The system consisted of Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) as a watershed model, Module-based hydrologic Analysis System for Agricultural watersheds (MASA) as reservoir water balance model, and Chemical, Runoff and Erosion from Agricultural Management System-Paddy (CREAMS-PADDY) as a hydrologic and water quality model for paddy fields. This study carried out on the Seolseong-Cheon watershed in Icheon, and the water level and water quality had been monitored for two years at the outlet of the watershed. According to the results of this study, the performance of the simulation using HSPF-MASA-CREAMS-PADDY system was better than others, but they did not show a statistically significant difference. This seemed to be due to the uncertainty of the farming data and the water quality data of the reservoir. Therefore, if accurate input data for the system is obtained, HSPF-MASA-CREAMS-PADDY system could be used to model an agricultural watershed to obtain more realistic results. The results of this study could be utilized to the modeling of agricultural watersheds in Korea where paddy rice cultivation is dominant.

홍수위 해석을 위한 미측정 하천 단면 추정

신샛별,강문성,전상민,송정헌,김계웅,류정훈,박지훈,이도길,이경도,Shin, Sat Byeol,Kang, Moon Seong,Jun, Sang Min,Song, Jung Hun,Kim, Kyeung,Ryu, Jeong Hoon,Park, Jihoon,Lee, Do Gil,Lee, Kyeong-Do 한국농공학회 2016 한국농공학회논문집 Vol.58 No.5

The objective of this study was to develop the simple method to estimate ungauged river section for flood stage analysis. Damage prediction should be prioritized using hydrological modeling to reduce flood risk. Mostly, the geographical data using hydrological modeling depends on national river cross-section survey. However because of the lack of measured data, it is difficult to apply to many local streams or small watersheds. For this reason, this study suggest the method to estimate unguaged river cross-section. Simple regression equations were derived and used to estimate river cross-section by analyzing the correlation between the river cross-sectional characteristics (width, height and area). The estimated cross-sections were used to simulate flood level by HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center's River Analysis System). The applicability of this method was verified by comparing simulated flood level between measured and estimated cross-section. The water surface elevation of the flood stage analysis was 6.56-7.24 m, 5.33-5.95 m and 6.12-6.75 m for measured cross section, for estimated cross section and for estimated cross section based on DEM elevation, respectively. Further study should consider other factors for more accurate flood stage analysis. This study might be used one of the guidelines to estimate ungauged river section for flood stage analysis.