수위-유량관계곡선식 구간분리 방법론 제안

황보종구 한국수자원학회 2022 한국수자원학회논문집 Vol.55 No.7

The rating curve is required to convert measured stage into a discharge and is developed using the measurement. In the development of the rating curve, the segmentation position is determined by considering the hydraulic characteristic and channel shape, and subjective judgment of the Hydrographer may intervene in this process. The segmentation position is so important that it determines the overall form of the rating curve, and the incorrect segmentation can cause errors in the rating curve, especially in extrapolation. In order to develop an accurate rating curve with a small number of measurements, the sections must be divided by considering hydraulic characteristic such as the cross-sectional shape. In this study, hydraulic examination methods such as stage-mean velocity, stage-area, stage- investigated and supplemented to eliminate subjectivity in segmental positioning.Appropriateness for the segmentation position was verify in consideration of the physical meaning of the rating curve index (c). 수위-유량관계곡선식은 측정된 수위를 유량으로 변환하는 데 필요하며 유량측정 성과를 이용하여 개발된다. 수위-유량관계곡선식 개발에서 구간분리 위치는 수리적 특성과 하천단면 형상 등을 고려하여 결정되며 이 과정에서 개발자의 주관적인 판단이 개입되는 경우가 있다. 구간분리 위치는 수위-유량관계곡선식의 전체적인 형태를 결정할 정도로 중요하고 잘못된 구간분리는 수위-유량관계곡선식의 오류를 유발하게 되며 특히 외삽구간에서 큰 오류가 발생할 가능성이 높다. 또한 예산, 인력 등의 문제로 많지 않은 유량측정성과로 정확한 수위-유량관계곡선식을 개발하려면 하천의 단면형상 및 흐름 특성 등 수리적인 요소를 고려하여 구간을 분할해야 한다. 본 연구에서는 기존의 수위-평균유속, 수위-단면적, 수위- 등 수리적 검토 방법을 살펴보고 이를 보완하여 구간분리 위치 결정에 있어서 주관성을 배제하고자 하였다. 구간분리 위치에 대한 적절성을 수위-유량관계곡선식 지수 (c)의 물리적인 의미를 고려하여 이를 검토하였다.

저수지 수위 관측밀도 제안: 화천댐 중심으로

황보종구,홍준혁,Hwang-Bo, Jong Gu,Hong, Jun Hyuk 한국수자원학회 2022 한국수자원학회논문집 Vol.55 No.10

The water level of the dam reservoir is an important data in the operation of the dam. reservoir storage can be calculated by using water levels or prepared for disasters such as drought and floods. However, the water level is measured near the dam, making it difficult to represent a reservoir with a large area, and there is a high possibility that the water surface will be distorted due to discharge. Furthermore, the results of the survey showed that the water level of the reservoir is irregular rather than constant, and the water level of the reservoir is repeatedly falling and rising by section. In order to calculate such a complex and irregular representative water level, the water level observation density of the reservoir must be increased. In this study, we tried to derive the optimum water level observation density for Hwacheon Dam. A reasonable water level measurement density was derived by investigating the water level elevation of the reservoir and statistically analyzing it. The observation density may vary depending on the size of the reservoir, so the same analysis was conducted on the Goesan Dam and Boseonggang Dam. According to the results, four Hwacheon dams, three Goesan dams, and seven Boseong River dams are needed for observation density.

AI 기반 모형을 이용한 홍수위 예측 및 홍수피해 예·경보 기법 개발

김동현,이기성,황보종구,김형수,김수전 한국방재학회 2022 한국방재학회논문집 Vol.22 No.4

This study reviewed the applicability of AI-based models to predict flood water level and evaluate flood damage in small rivers with short arrival times. The Namyangju-si (Jingwan Bridge) watershed, where the most flood warnings have occurred, was selected as the target of study. Rainfall and water level data from 2008 to 2020 were collected for the watershed. A total of 40 rainfall events were identified when the water level was 1m or higher from June to September, corresponding to the flood season. Additionally, flood water level forecasting was performed using AI-based models such as deep neural network (DNN), long short term memory (LSTM), and storage function models. Predictive power evaluation revealed the DNN model displayed the lowest normalized root mean square error (NRMSE) with a value of 0.06. This study concludes that there are issues with the existing flood warning and heavy rain warning standards due to rainfall variability, correlation with the occurrence of damage caused by heavy rain, and the application of consistent standards nationwide. To solve this issue, the cause of flood damage was classified and the risk assessment criteria established by linking the water level and rainfall data. To develop an optimal flood damage classification prediction model based on the established criteria, two models were applied: XGBoost and random forest model. Evaluation of model predictive power revealed the F1-score for XGBoost was 0.92, indicating excellent predictive power. Based on the models presented herein, the flood damage assessment technique using the results of flood prediction can be used as basic data for disaster managers’ decision-making. 본 연구에서는 도달시간이 짧은 소하천의 홍수위 예측 및 홍수피해 예·경보 기법을 개발하고자 AI 기반 모형의 적용성을 검토하였다. 대상유역으로는 홍수특보가 가장 많이 발생한 남양주시(진관교) 유역을 대상으로 선정하였다. 유역에 대해 2008년부터 2020년까지의 강우 및 수위 자료를 수집하였고, 홍수기에 해당하는 6월부터 9월까지의 수위가 1 m 이상일 때를 확인하여 40개의 강우사상으로 분류하였다. 그리고 심층신경망(deep neural network, DNN) 및 장단기 메모리(long short term memory, LSTM)과 같은 AI 기반 모형과 저류함수 모형을 이용하여 홍수위 예측을 실시하였다. 예측력 평가 결과, DNN 모형의 평균 제곱근 편차(normalied root mean square error, NRMSE)가 0.06으로 가장 예측력이 좋았다. 기존 홍수특보 및 호우특보 기준은 전국적으로 일관된 기준을 적용하는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 수위, 강우 자료 및 피해액 자료를 연계하여 홍수피해 예·경보 기준을 설정하였다. 설정된 기준을 바탕으로 최적의 홍수피해 분류 예측 모형을 개발하고자, XGBoost, 랜덤포레스트 모형을 적용하였다. 모형의 적용성 평가 결과 XGBoost의 F1-score는 0.92로 우수한 예측력을 나타냈다. 본 연구에서 제시한 AI 기반 모형을 토대로 홍수위 예측 및 홍수피해에 대한 위험 정보를 제공할 수 있는 홍수피해 예·경보 기법은 재난 담당자들의 의사결정을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

국내 녹색산업의 분류 및 글로벌가치사슬(GVC) 분석을 위한 핵심업종 선정에 관한 연구

이준형(Junhyeong·Lee),황보종구(Jong-Gu·Hwang Bo),이기성(Kisung·Lee),김형수(Hung Soo·Kim) 대한토목학회 2022 대한토목학회 학술대회 Vol.2022 No.10

국가별 습지 내 변화 요인 도출 및 연결성 분석

유영훈(Younghoon Yoo),황보종구(Jong-Gu Hwang Bo),이기성(Kisung Lee),김형수(Hung Soo Kim) 대한토목학회 2022 대한토목학회 학술대회 Vol.2022 No.10

강우와 해일에 의한 복합 홍수에 관한 연구: 울산지역을 중심으로

김경훈(Kyunghun·Kim),황보종구(Jong-Gu·Hwang Bo),이기성(Kisung·Lee),김형수(Hung Soo·Kim) 대한토목학회 2022 대한토목학회 학술대회 Vol.2022 No.10

증발산량 관측 대표위치 선정에 관한 연구: 춘천댐 유역을 중심으로

박재곤,김기영,이용준,황보종구,Park, Jaegon,Kim, Kiyoung,Lee, Yongjun,Hwag-Bo, Jong Gu 한국수자원학회 2022 한국수자원학회논문집 Vol.55 No.11

In hydrological surveys, observation through representative location is essential due to temporal and spatial limitations and constraints. Regarding the use of hydrological data and the accuracy of the data, there are still insufficient observatories to be used in a specific watershed. In addition, since there is virtually no standard for the location of the current evapotranspiration, this study proposes a method for determining the location of the evapotranspiration. To determining the location of evapotranspiration, a grid is selected in consideration of the operating range of the Flux Tower using the eddy covariance measurement method, which is mainly used to measure evapotranspiration. The grid of representative location was calculated using the factors affecting evapotranspiration and satellite data of evapotranspiration. The grid of representative location was classified as good, fair, and poor. As a result, the number of good grids calculated was 54. It is judged that the classification of the grid has been achieved regarding topography and land use as a characteristic that appeared in the classification of the grid. In particular, in the case of elevation or city area, there was a large deviation, and the calculated good grid was judged to be a group between the two distributions.

HEC-HMS를 이용한 미계측 홍수피해 지점의 과거 유출량 산정

윤광석(Yoon Kwang Seok),황보종구(Hwangbo Jong-ku) 대한토목학회 2005 대한토목학회 학술대회 Vol.2005 No.10

미래 기후변화로 인해 발생하는 항공기 결항 및 경제적 손실 전망

이호용(Hoyong Lee ),김경훈(Kyunghun Kim),황보종구(Jong Gu Hwang-Bo),김수전(Soojun Kim) 한국방재학회 2022 한국방재학회논문집 Vol.22 No.5

항공운송산업은 국내⋅외 관광뿐만 아니라 항공물류의 발달로 수요가 증가함으로 생활에서 중요한 역할을 하고 있다. 하지만기후변화로 인한 극한기상이 빈번하게 발생하여 항공기의 운항에 막대한 악영향을 주고 있다. 기후변화로 인한 극한기상은더 심각해질 것으로 예상되는 만큼 결항에 대한 피해 대책이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내선을 운영하는 13개의공항과 6개의 항공사를 대상으로 미래의 결항 횟수와 그에 따른 경제적 손실을 산정하였다. 이를 위해 SSP (Shared Socioeconomic Pathways) 시나리오를 이용하여 공간적 축소기법과 시간적 축소기법을 적용하였다. 공간적 축소는 머신러닝을 활용하였고, 시간적 축소는 최근린 방법과 유전자 알고리즘을 이용하였다. 그 결과 시나리오에 따라 강우강도는 먼 미래(2081~2100년도)에2.02배에서 3.54배 증가하였고, 풍속은 최소 1.16배에서 최대 1.24배의 증가하는 것으로 나타났다. 이에 따라 항공기 결항기준에 따른 결항의 경제적 손실은 최대 약 8.29배의 증가가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해서 항공 산업에서의기후변화에 대한 대비 및 대응 대책의 필요성을 제시하고자 하였다. The aviation industry plays an important role in daily life because of the increase of demand attributable to the development of air logistics as well as domestic and foreign tourism. However, the higher frequency of extreme weather caused by climate change has a large adverse effect on the operation of aircraft. As this effect is expected to increase, measures to reduce flight cancellation are needed. Therefore, in this study, the number of future flight cancellations and related economic losses were calculated for 1 3 domestic airports and six domestic airlines. To calculate the future climate of the airports, we used the recently released Shared Socioeconomic Pathways (SSP) climate change scenario. Then, we applied machine learning and the nearest neighbor with genetic algorithm method for spatial and temporal downscaling, respectively. The calculated results were applied to aircraft cancellation criteria and a damage estimation formula. Depending on the scenario, rainfall intensity increased by 2.02 to 3.54 times and wind speed increased by 1.16 to 1.24 times during 2100 to 2081. Economic losses from aircraft cancellations attributable to future climate increased by up to approximately 8.29 times. The results of this study highlight the necessity of preparing for and responding to climate change within the airline industry.

관측소별 강우 시계열 자료를 활용한 군집 및 경향성 분석

왕원준(Wang, Won-joon),이기성(Lee, Kisung),황보종구(Hwang Bo, Jong-Gu),김형수(Kim, Hung Soo) 대한토목학회 2022 대한토목학회 학술대회 Vol.2022 No.10