머신러닝의 수문학적 적용 사례 - 지하 배수관의 위치 평가

우동국,송호민,U, Dong-Guk,Song, Ho-Min 한국수자원학회 2021 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.54 No.7

집중형 모형 IHACRES와 GR4J를 이용한 강수 및 기온 변동성에 대한 유출 해석 민감도 평가

우동국,조지현,강부식,이송희,이가림,노성진 대한토목학회 2023 대한토목학회논문집 Vol.43 No.1

Due to climate change, drought and flood occurrences have been increasing. Accurate projections of watershed discharges are imperative to effectively manage natural disasters caused by climate change. However, climate change and hydrological model uncertainty can lead to imprecise analysis. To address this issues, we used two lumped models, IHACRES and GR4J, to compare and analyze the changes in discharges under climate stress scenarios. The Hapcheon and Seomjingang dam basins were the study site, and the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) and the Kling-Gupta efficiency (KGE) were used for parameter optimizations. Twenty years of discharge, precipitation, and temperature (1995-2014) data were used and divided into training and testing data sets with a 70/30 split. The accuracies of the modeled results were relatively high during the training and testing periods (NSE>0.74, KGE>0.75), indicating that both models could reproduce the previously observed discharges. To explore the impacts of climate change on modeled discharges, we developed climate stress scenarios by changing precipitation from -50 % to +50 % by 1 % and temperature from 0 °C to 8 °C by 0.1 °C based on two decades of weather data, which resulted in 8,181 climate stress scenarios. We analyzed the yearly maximum, abundant, and ordinary discharges projected by the two lumped models. We found that the trends of the maximum and abundant discharges modeled by IHACRES and GR4J became pronounced as changes in precipitation and temperature increased. The opposite was true for the case of ordinary water levels. Our study demonstrated that the quantitative evaluations of the model uncertainty were important to reduce the impacts of climate change on water resources. 기후변화가 고착화되면서 강수와 기온 변동으로 인한 가뭄 및 홍수 발생이 증가하고 있다. 유역 단위의 유출량 예측은 기후변화로 인한 자연재해에 대비하기 위한 수자원 관리의 시작이라 할 수 있다. 하지만, 기후변화와 유출모형의 불확실성은 정확한 유출 분석을 어렵게 한다. 본 연구에서 는 이러한 불확실성을 완화하기 위하여 기후 스트레스 시나리오에 따른 두 개의 집중형 수문모형, 즉 IHACRES와 GR4J를 이용하여 강수 및기온 변화에 따른 유출량 변화를 비교, 분석하였다. 연구 대상 지역은 합천댐과 섬진강댐 유역이며, Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) 및 KlingGupta Efficiency (KGE)를 목적함수로 하여 각 모형의 매개변수를 최적화하였다. 모형의 보정과 검정은 20년(1995년-2014년)의 유출자료를활용하였으며, 보정 및 검정 기간은 각각 7:3 비율로 설정하였다. 두 모형 모두 보정과 검정 기간에 비교적 높은 신뢰도(NSE>0.74,KGE>0.75)를 보여, 모형이 과거 사상을 재현하기에 적합하고, 모의 결과가 비교적 유사함을 확인하였다. 다음으로, 기후변동이 유출에 미치는영향을 평가하기 위해 동일한 모의 기간에 대해 강수는 –50 %에서 +50 %의 범위를 1 %씩, 기온은 0 °C에서 8 °C까지 0.1 °C씩 구분하여 총8,181개의 기후조건 시나리오를 구축하였다. 이후, 기후 스트레스 시나리오에 따른 두 모형의 최대유량, 풍수량, 평수량을 비교 및 분석하였다. 기후 스트레스 영향을 반영한 연최대유량과 풍수량의 경우, 강수 감소에 따른 유출 패턴은 두 모형에서 비슷하였으나, 강수와 기온이 증가할수록 상이한 결과를 얻었다. 이와 반대로, 풍수량의 경우 강수와 기온 변화의 차이가 커질수록 두 모형은 유사한 결과를 얻었다. 즉, 유역의 탄력적기후변화 대응을 위해서는 모형의 불확실성에 대한 정량적 평가가 필요하다는 것을 시사한다.

airGRdatassim을 이용한 앙상블 기반 수문자료동화 기법의 비교 및 불확실성 평가

이가림,이송희,김보미,우동국,노성진,Lee, Garim,Lee, Songhee,Kim, Bomi,Woo, Dong Kook,Noh, Seong Jin 한국수자원학회 2022 한국수자원학회논문집 Vol.55 No.10

Accurate hydrologic prediction is essential to analyze the effects of drought, flood, and climate change on flow rates, water quality, and ecosystems. Disentangling the uncertainty of the hydrological model is one of the important issues in hydrology and water resources research. Hydrologic data assimilation (DA), a technique that updates the status or parameters of a hydrological model to produce the most likely estimates of the initial conditions of the model, is one of the ways to minimize uncertainty in hydrological simulations and improve predictive accuracy. In this study, the two ensemble-based sequential DA techniques, ensemble Kalman filter, and particle filter are comparatively analyzed for the daily discharge simulation at the Yongdam catchment using airGRdatassim. The results showed that the values of Kling-Gupta efficiency (KGE) were improved from 0.799 in the open loop simulation to 0.826 in the ensemble Kalman filter and to 0.933 in the particle filter. In addition, we analyzed the effects of hyper-parameters related to the data assimilation methods such as precipitation and potential evaporation forcing error parameters and selection of perturbed and updated states. For the case of forcing error conditions, the particle filter was superior to the ensemble in terms of the KGE index. The size of the optimal forcing noise was relatively smaller in the particle filter compared to the ensemble Kalman filter. In addition, with more state variables included in the updating step, performance of data assimilation improved, implicating that adequate selection of updating states can be considered as a hyper-parameter. The simulation experiments in this study implied that DA hyper-parameters needed to be carefully optimized to exploit the potential of DA methods.

강우-유출 및 저수지 운영 연계 모의를 통한 기후변화의 이수안전도 및 홍수위험도 영향 분석: 합천댐 유역 사례

노성진,이가림,김보미,조지현,우동국 한국수자원학회 2023 한국수자원학회논문집 Vol.56 No.11

기후변화로 인해 강우의 변동성이 증가하여가뭄 또는 홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 불확실성이 증가하는 기후 조건에 대응하는 수자원 시설 관리대책의 수립을 위해서는, 하천의 자연 유출량과 인공계 물공급을 모두 고려한 저수지 운영 모의를 통하여, 이수 및 치수 측면의 수자원 시설 영향에 대한 종합적인 분석이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 강우-유출과 저수지 운영 모형을 연계 모의하여, 합천댐 유역을 대상으로 기후변화에 대한 이수안전도 및 홍수위험도 분석을 수행하였다. 강우-유출모형으로는 modèledu Génie Rural à 4 paramètres Journalier (GR4J) 모형을, 저수지운영 모형은 HEC-Ressim 모형의 구조를 가지는 R 기반모형을 적용하였다. 구축된 연계 모형에 기후변화 시나리오를 2100년까지적용하여 합천댐의 이수안전도 및 홍수위험도 변화를 정량적으로 분석하였다. 이수안전도 분석 결과, SSP5-8.5에 비해 SSP2-4.5 조건에서 이수안전도가 더높으며, 먼미래로 갈수록 모두 과거 조건보다 이수안전도가 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 먼미래 기간에서는 홍수 위험도의 범위가 더욱 넓어지는 것으로나타났으며, SSP2-4.5와 SSP5-8.5 두 시나리오모두 먼미래 기간에서 홍수 위험도의 중앙값이 가장 높았다. 또한, 연총강수량과연총유출은 과거 대비 10% 미만 증가하는데 비해, 홍수시댐무효방류량은 120%이상 증가하여, 연구대상지역인 합천댐유역의 경우, 미래 기후변화로 인한 홍수위험도가 상승할 것으로 예상된다. Due to climatechange, precipitation variability has increased, leading to more frequentoccurrences of droughts and floods. To establish measures for managing waterresources in response to the increasing uncertainties of climate conditions, itis necessary to understand the variability of natural river discharge and theimpact of reservoir operation modeling considering dam inflow and artificialwater supply. In this study, an integrated rainfall-runoff and reservoiroperation modeling was applied to analyze the water supply reliability andflood risk for a multipurpose dam catchment under climate change conditions. Therainfall-runoff model employed was the modèle du Génie Rural à 4 paramètresJournalier (GR4J) model, and the reservoir operation model used was an R-basedmodel with the structure of HEC-Ressim. Applying the climate change scenariosuntil 2100 to the established integrated model, the changes in water supplyreliability and flood risk of the Happcheon Dam were quantitatively analyzed.The results of the water supply reliability analysis showed that under SSP2-4.5conditions, the water supply reliability was higher than that under SSP5-8.5conditions. Particularly, in the far-future period, the range of flood risk widened,and both SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios showed the highest median flood riskvalues. While precipitation and runoff were expected to increase by less than10%, dam-released flood discharge was projected to surge by over 120% comparedto the baseline

광대역 통합망에서 사용자 단말과 망 상태를 고려한 서비스 품질 협상 메커니즘

정영욱 ( Young-uk Jung ),우동국 ( Dong-kuk Woo ),임경식 ( Kyung-shik Lim ) 한국정보처리학회 2006 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.13 No.1

다양한 유·무선 통신 환경에서 사용되는 많은 종류의 사용자 단말은 프로세싱 능력과 가용 대역폭의 한계 등의 제한된 성능이 있지만 사용자는 일반 PC와 같은 성능의 응용 서비스를 요구한다. 하지만 서비스 제공자는 모든 단말 종류에 맞는 서비스를 제공하기 힘들다. 본 논문에서는 사용자 환경과 단말의 성능을 고려하지 않고, 전달 망의 자원 예약만으로 서비스를 제공하는 경우의 문제점을 개선하는 서비스 제어 관리자를 제안한다. 서비스 제어 관리자는 사용자 환경과 단말 능력에 맞는 서비스를 제공하기 위해서 서비스 품질 협상을 수행한다. 또, SIP 프락시 기능을 가지고 기존에 제안된 SIP 프로토콜 기반 서비스 제어 관리자들과의 연동한다. 이 때, 서비스 제공 과정에서 효율적으로 메시지를 전달하기 위해 새롭게 SIP 헤더를 제안한다.

컨벤션 참가자의 선호 관광활동에 따른 시장세분화와 영향요인 분석

김미경 ( Mi Kyung Kim ),우동국 ( Dong Kuk Woo ) 대구가톨릭대학교 사회과학연구소 2012 사회과학논총 Vol.11 No.-

The purpose of this study is to segment convention market based on their preferred convention tour activity and to investigate the determinants of participation in convention. The data for the study were collected from Participants of 2009 JCL, and 330 valuable data were applied for the analysis. For market segmentation of convention, factor analysis and duster analysis were applied and multinomial logit mdel was used to investigate the determinants of participation of convention. From the results of the study, four types of preferred convention tour program were identified; preference of recreational activity, event/cultural experience, native culture experience, urbiculture experience. "From this, four segments of convention market were identified: group for passive participation in tour program, active participation III tour program, participating III event/cultural activity, and participating in naive cultural activity. Determinants of these four types of market segments were investigated from socio-economic variables, tourism-related variables and characteristics of convention.

A Comparative Experimental Study of Green Roofs Based on Radiation Budget and Surface Energy Balance

서용원,권유정,황준식,우동국 대한토목학회 2023 KSCE Journal of Civil Engineering Vol.27 No.4

One of the major benefits of a green roof is its thermal performance compared to a conventional concrete roof building; it maintains indoor temperatures under varying outdoor temperatures. In this study, data were collected from four newly built detached buildings with a bare concrete roof, a highly reflective roof, and two green roofs, respectively. The results showed that the green roofs lowered the maximum indoor temperature by 6.83oC on average compared to a bare concrete roof building, which potentially saves a substantial amount of energy required for cooling buildings. The surface energy balance analysis using the flux profile method showed that the difference in ground heat flux depending on roof type is crucial for determining the indoor temperature of a building. Moreover, the green roof consumed a considerable fraction of net radiation for the latent heat (70.7%), whereas the bare concrete roof used a larger fraction of net radiation for the sensible heat flux (45.3%) and ground heat flux (16.2%). the green roof consumed a considerable amount of net radiation for the latent heat flux, but little ground heat flux. By contrast, the bare concrete roof used a larger fraction of the net radiation for the ground heat flux and the sensible heat flux, which increased the temperature of both the indoor building and the air close to the surface. These results demonstrate that a green roof not only reduces indoor temperature fluctuation but also helps mitigate the heat island effect directly.

자연성기반기술을 활용한 홍수 피해저감 및 완충 기술 개발

김형수(Kim, Hung Soo),지운(Ji, Un),이기하(Lee, Gi Ha),우동국(Woo, Dong Kook),김준성(Kim, Jun Song),문치국(Moon, Chi Gook) 대한토목학회 2022 대한토목학회 학술대회 Vol.2022 No.10

Dense-UNet을 활용한 지하 배수관 위치 평가

지정후(Ji, Jung Hu),서연우(Seo, Yun Woo),김민서(Kim, Min Seo),조화령(Cho, Hwa Ryung),우동국(Woo, Dong Kook) 대한토목학회 2021 대한토목학회 학술대회 Vol.2021 No.10