한반도 고주파수 지진파 배경잡음과 기상현상과의 상관관계 분석

이기하(Giha Lee),홍태경(Tae-Kyung Hong) 대한지질학회 2019 대한지질학회 학술대회 Vol.2019 No.10

지형학적 인자를 이용한 광역 홍수범람 위험지역 분석

이경상,이대업,정성호,이기하,Lee, Kyoungsang,Lee, Daeeop,Jung, Sungho,Lee, Giha 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.6

최근 기후변화와 이상기후의 영향으로 인한 홍수재해의 시 공간적 패턴의 변화가 복잡해짐에 따라 홍수범람 예측은 점점 어려워지고 있다. 이러한 기상이변에 따른 홍수피해를 예방하고 대응하기 위한 비구조적 대책으로 홍수위험등급 및 범람범위 등의 정보를 포함하고 있는 홍수위험지도의 작성이 필요하다. 실제로 고정밀도 홍수위험지도를 작성하기 위해서는 1차적으로 지형, 지질, 토지피복, 기상 등의 자료를 기반으로 강우-유출-범람해석을 통해 침수면적 및 침수깊이 등 범람 정보를 획득해야 되며, 2차적으로 피해액 산정을 위해 사회 경제와 관련된 다양한 DB를 필요로 한다. 하지만 개발도상국에서는 이러한 자료가 부족하고, 일부지역에서는 자료자체를 획득할 수가 없어 홍수위험지도 제작이 불가능하거나 그 정확도가 매우 낮은 실정이다. 본 연구에서는 ASTER 또는 SRTM과 같은 범용 지형자료로부터 주요 지형학적 인자를 선정하고, 선형이진분류법(Liner binary classifiers)과 ROC분석(Receiver Operation Characteristics)을 사용하여 실제 홍수유역을 유사하게 모의하는 최적 지형학적 인자를 도출하고, 이를 기반으로 광역 홍수범람지도를 작성하는 방안을 제시한다. 본 연구에서 제시하는 방법론의 정확도 검증을 위해 북한(2007), 방글라데시(2007), 인도네시아(2010), 태국(2011), 미얀마(2015) 5개국의 대규모 홍수범람에 대해 적용하였다. 실제 홍수범람 영상정보에서 획득된 침수면적과의 공간적 비교 검토 결과, 최저(38%, 방글라데시), 최고(78%)으로 평균적으로 약 60%의 정확도를 나타내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시하는 지형학적 인자 기반의 홍수범람지도 작성방법은 미계측유역에 대해서도 DEM만을 사용하여 홍수위험 지역을 쉽게 구분할 수 있다는 장점을 가지고 있어 1 2차원 범람해석 모형의 적용이 어려운 대유역에 대해 홍수범람 우려지역에 대한 공간정보를 제공해줄 수 있을 것으로 판단된다. Recently, the spatiotemporal patterns of flood disasters have become more complex and unpredictable due to climate change. Flood hazard map including information on flood risk level has been widely used as an unstructured measure against flooding damages. In order to product a high-precision flood hazard map by combination of hydrologic and hydraulic modeling, huge digital information such as topography, geology, climate, landuse and various database related to social economic are required. However, in some areas, especially in developing countries, flood hazard mapping is difficult or impossible and its accuracy is insufficient because such data is lacking or inaccessible. Therefore, this study suggests a method to delineate large scale flood-prone area based on topographic factors produced by linear binary classifier and ROC (Receiver Operation Characteristics) using globally-available geographic data such as ASTER or SRTM. We applied the proposed methodology to five different countries: North Korea Bangladesh, Indonesia, Thailand and Myanmar. The results show that model performances on flood area detection ranges from 38% (Bangladesh) to 78% (Thailand). The flood-prone area detection based on the topographical factors has a great advantage in order to easily distinguish the large-scale inundation-potent area using only digital elevation model (DEM) for ungauged watersheds.

국제소식(ASCE 주요기사) 외

황준식(Junshik Hwang),이기하(Giha Lee),서용원 대한토목학회 2021 대한토목학회지 Vol.69 No.1

Application of nightlight satellite imagery for assessing flooding potential area in the Mekong river basin

트라이 소팔,이대업,이기하,Try, Sophal,Lee, Daeup,Lee, Giha Korea Water Resources Association 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.7

아시아 지역의 인구증가와 하천주변 및 삼각주 평야 저지대의 인구밀도 집중으로 인해 우기 시 아시아의 많은 지역에서 홍수로 인한 대규모 인명 및 재산 피해가 발생하고 있다. 본 연구에서는 NOAA에서 제공하는 1992년부터 2003년까지의 나이트라이트 위성영상자료를 수집하여 인명 및 재산피해 정보와의 상호 공간분석을 통해 메콩강 유역의 홍수피해에 대한 분석을 실시하였다. 인명 및 재산피해 자료는 EM-DAT에서 제공하는 지역 공간분포자료를 활용하였으며, 메콩강 주하천 격자로 부터 모든 임의 격자의 떨어진 거리를 계산하여 해당 격자에서의 나이트라이트 강도와 인명 및 재산피해와의 상관분석을 수행하였다. 그 결과, 나이트라이트 강도가 클수록 홍수피해가 큰 것으로 분석되었으며, 특히, 하천으로부터 가까운 거리에서 나이트라이트 강도가 높게 나타났다. 이는 높은 나이트라이트 강도를 갖는 격자, 즉 인구밀집도가 상대적으로 높은 격자가 메콩강 하천주변으로 분포되어 있으며, 홍수피해와 양의 상관관계를 갖고 있음을 의미한다. 이와 같이 나이트라이트 위성영상정보는 에너지소비, 재해 등 다양한 공간분석을 통해 사회경제적 영향성 평가를 위한 대리변수로 사용이 가능할 것으로 판단된다. High population density in deltaic settings, especially in Asia, tends to increase and causes coastal flood risk because of lower elevations and significant subsidence. Large flood annually causes numerous deaths and huge economic losses. In this paper, an innovative technology of spatial satellite imagery has been used as tool to analyze the socio-economic flood-related damage in Mekong river basin. The relationship between nightlight intensity and flood damages has been determined for the period of 1992-2013 with a spatial resolution of 30 arc sec ($0.0083^{\circ}$), which is nearly one kilometer at the equator. Flow path distance was calculated to identify the distance of each cell to river network and to examine how nightlight intensity correlate to the area close to and far from river network. Statistical analysis results highlight the significant correlation between nocturnal luminosity intensity and flood-related damages in countries along the Mekong river (i.e., Cambodia, China, Lao PDR, Thailand, and Vietnam). This result reveals that the areas close to the river network correspond to high human distribution and causes huge damage during flooding. The result may provide key information to the region with respect to decisions, attentions, and mitigation strategies.

국제소식(ASCE 주요기사) 외

황준식(Junshik Hwang),이기하(Giha Lee),서용원 대한토목학회 2020 대한토목학회지 Vol.68 No.9

국제소식(ASCE 주요기사) 외

황준식(Junshik Hwang),이기하(Giha Lee),서용원 대한토목학회 2020 대한토목학회지 Vol.68 No.5

CAE 알고리즘을 이용한 레이더 강우 보정 평가

정성호,오성렬,이대업,레수안히엔,이기하,Jung, Sungho,Oh, Sungryul,Lee, Daeeop,Le, Xuan Hien,Lee, Giha 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.7

최근 몇 년 동안 국지성 집중호우의 빈도가 증가함에 따라 고해상도 레이더 자료의 중요성 및 활용성이 증가하고 있다. 하지만 여전히 레이더 자료의 경우 시·공간적 편의가 존재하고 이를 보정하는 것이 매우 중요하며 많은 연구에서 레이더 강우의 편의 보정을 위해 다양한 통계적 기법이 시도되었다. 본 연구에서는 시·공간적으로 강우를 추정할 수 있는 이중편파레이더의 편의를 지점 강우와 비교하여 보정하는 것을 목표로 한다. 환경부의 수자원관리 및 홍수 예측에 사용되는 S-밴드 이중편파레이더의 편의 보정을 위하여 합성곱신경망(Convolutional Neural Network, CNN)기반의 Convolutional Autoencoder (CAE) 알고리즘을 구축하여 편의 보정을 수행하였다. CAE 모델의 입력자료는 환경부의 10분 단위 레이더 합성 강우자료와 같은 공간해상도로 보간된 지점 관측 강우자료를 사용하였으며, 자료의 기간은 미호천 유역에 홍수 경보가 발령된 2017년 7월 16일 00시부터 13시까지의 10분 단위 자료를 사용하였다. 그 결과로 지점 강우 대비 원시 레이더 강우의 편의가 줄어듦을 확인할 수 있으며 시·공간적으로 개선된 결과를 보여주고 있다. 따라서 각 인접한 격자 간의 공간 관계를 학습하는 CAE 모델은 레이더 및 위성에서 추정되는 격자형 기후 자료의 실시간 편의 보정에 사용할 수 있을 것으로 분석되었다.

SMAP 토양수분 이미지를 이용한 농업가뭄 평가 기법 개발

신용철,이태화,김상우,이현우,최경숙,김종건,이기하,Shin, Yongchul,Lee, Taehwa,Kim, Sangwoo,Lee, Hyun-Woo,Choi, Kyung-Sook,Kim, Jonggun,Lee, Giha 한국농공학회 2017 한국농공학회논문집 Vol.59 No.1

In this study, we evaluated daily root zone soil moisture dynamics and agricultural drought using a near-surface soil moisture data assimilation scheme with Soil Moisture Active & Passive (SMAP, $3km{\times}3km$) soil moisture footprints under different hydro-climate conditions. Satellite-based LANDSAT and MODIS image footprints were converted to spatially-distributed soil moisture estimates based on the regression model, and the converted soil moisture distributions were used for assessing uncertainties and applicability of SMAP data at fields. In order to overcome drawbacks of the discontinuity of SMAP data at the spatio-temporal scales, the data assimilation was applied to SMAP for estimating daily soil moisture dynamics at the spatial domain. Then, daily soil moisture values were used to estimate weekly agricultural drought based on the Soil Moisture Deficit Index (SMDI). The Yongdam-dam and Soyan river-dam watersheds were selected for validating our proposed approach. As a results, the MODIS/SMAP soil moisture values were relatively overestimated compared to those of the TDR-based measurements and LANDSAT data. When we applied the data assimilation scheme to SMAP, uncertainties were highly reduced compared to the TDR measurements. The estimated daily root zone soil moisture dynamics and agricultural drought from SMAP showed the variability at the sptio-temporal scales indicating that soil moisture values are influenced by not only the precipitation, but also the land surface characteristics. These findings can be useful for establishing efficient water management plans in hydrology and agricultural drought.

지진학 어디까지 해봤니?- 지진학을 이용한 경제성장률 예측

홍태경(Tae-Kyung Hong),이정인(Jeongin Lee),이기하(Giha Lee),이준형(Junhyung Lee),박성준(Seongjun Park) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10

전통 지진학은 지진, 단층 연구뿐 아니라, 지구와 행성 내부 구조 연구에 활용된다. 또한 지진학은 지하핵실험 탐지와 핵실험 규모 추정, 각종 사건 사고 원인 분석등에도 지진학이 널리 활용되고 있다. 지진학의 활용범위는 태풍 궤적 추적과 빙하 용융 등 기상 현상과 환경 문제 등에도 활용되고 있다. 본 연구에서는 지진학을 활용하여 국가 경제성장률 예측에 적용한다. 지진계에 기록되는 지진동은 지진에 의한 지반 움직임뿐 아니라, 인간의 활동에 의한 지진동을 포함한다. 24시간 365일 동안 지속적으로 기록되는 지진계에서는 인간의 활동과 그 정도가 고스란히 남겨 있다. 전 세계 주요도시에서 기록된 지진계에 기록된 20년의 지진계 잡음 기록을 분석해 해당 국가의 경제 성장률을 추정한다. 지진계에 기록된 배경 잡음은 인간의 산업 활동 수준을 잘 대변하고 있으며, 배경 잡음 수준 변화를 통해 실시간 경제 상태를 모니터링이 가능함을 확인한다. 이를 통해 지진계 잡음을 통해 해당 국가의 경제성장률을 예측해 본다.

저수지 추적을 통한 사이펀 여수로의 홍수조절 효과 분석

고수현(Suhyeon Ko),김재영(Jaeyoung Kim),이기하(Giha Lee) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.11

농업용 저수지의 경우, 인위적인 홍수조절 기능이 없어 홍수 발생 시 급격한 저수지 수위상승에 따른 월류로 인해 제체의 파괴위험이 높고, 예?경보 없이 상류에서 유입되는 홍수량을 그대로 방류하여 하류 지역에 농경지 침수 등 홍수피해가 발생할 위험성이 높다. 본 연구에서는 경상북도 상주시에 위치한 지평저수지를 대상으로 수문분석을 실시하여 설계홍수량(200년 빈도의 1.2배)을 산정하고, 저수지 추적기법을 통해 기존 여수로와 사이펀 여수로 설치에 따른 저수지 홍수조절능력을 비교?분석하여 사이펀 여수로의 홍수조절 효과를 분석하였다. 그 결과, 지평저수지의 설계홍수량은 284.3m³/s로 산정되었으며, 사이펀 여수로의 사전방류를 통해 수위가 약 40cm 정도 하강하고 방류량은 91m³/s 정도 감소하는 것으로 분석되었다. Agricultural small dam reservoirs in Korea are vulnerable to flooding because of insufficient flood control capacity and deterioration such that reservoir water level is likely to rise rapidly and a large amount of water release quickly to downstream without flood warning. In this study, we performed hydrologic analysis to estimate design flood(200 years return period × 1.2) and also evaluated the effect of siphon spillway as a structural countermeasure for flood control and mitigation by applying reservoir routing to the Jipyeong reservoir, located in Sangju, Korea. The results show that the design flood was calculated at 284.3m³/s and water level and water release decreased by 40cm and 91m³/s, respectively.