Semi-Pressure Driven Analysis와 Harmony Search를 이용한 상수관망 최적 누수탐지 기법 제안

윤정수,유도근,이호민,김중훈,Yoon,Jung Soo,Yoo,Do Guen,Lee,Ho Min,Kim,Joong Hoon 한국방재학회 2012 한국방재학회논문집 Vol.12 No.3

상수도 시스템의 유지관리에 있어 유수율 제고는 필수적이며, 이를 위해서는 능동적인 누수관리가 요구된다. 본 연구에서는 수리해석 시뮬레이션과 최적화 기법을 결합한 최적누수탐지 기법을 새롭게 제안하였다. 상수관망 수리해석 기법으로는 불확실성이 큰 수두와 유출량 관계식 (Head Outflow Relationship, HOR)을 사용하지 않고도 실제적인 누수모의가 가능한 Semi-Pressure Driven Analysis (Semi-PDA) 모형을 적용하였다. 상수도 관망해석 프로그램인 EPANET2의 에미터 (Emitter) 기능을 활용하여 Semi-PDA 모형을 구축하였으며, 에미터 계수의 최적화를 통해 누수위치를 결정하였다. 최적화 기법으로는 국내에서 개발되어 다양한 분야에 적용된 바 있는 화음탐색법을 사용하였다. 제안된 기법을 예제관망에 적용하여 분석한 결과, 누수위치를 효율적으로 탐색하는 것으로 나타났다. 특히 최적화 기법에 있어 화음탐색법과 유전자알고리즘의 결과를 비교하였을 경우 본 연구에서 적용된 화음탐색법이 보다 정확한 결과를 도출하였으며, 실측자료 감소에 따른 누수지점 탐지의 불확실성 증가량이 유전자알고리즘에 비해 적게 나타나는 것을 확인하였다. 따라서 제안된 기법은 기존의 현장 대응의 경험적 누수탐지 기법을 대체할 수 있을 것으로 판단되며, 특히 스마트워터그리드 (Smart Water Grid)와 같은 미래의 능동적 물 관리 환경을 위한 제반기술의 하나로 활용이 가능하다. During maintenance and managing of water distribution systems, reducing water losses is a critical component. To achieve reduction of water losses, active leakage management is required. In this study, we propose optimal leakage detection model, which is the combination of simulation of hydraulic analysis and optimization technique. Through the use of hydraulic analysis method can able to achieve in creating a real-life based Semi-Pressure Driven Analysis (Semi-PDA) model without having to use the highly uncertain Head Outflow Relationship (HOR) is applied. EPANET2 created a model of emitter coefficient`s optimization, and it decides leakage location. For optimization technique, Harmony Search (HS) is applied that was developed in Korea and has been used in various cases recently. When we apply proposed method to sample network, it practically searches the leakage location. Especially, in optimization technique, we have a research of comparing the results of Harmony-Search (HS) and Genetic-Algorithm (GA); HS` result is more accurate. Also we verify that increasing of leakage location detection uncertainty by decreasing of number of observed data is less than GA. Therefore, suggested technique can be substituted to existing experiential leakage detection method. Therefore, this basic technology can be used as future proactive water resource management environment like Smart Water Grid.

KICT X밴드 이중편파레이더의 레이더 강우량에 대한 정량적 평가

윤정수(Yoon Jungsoo),황석환(Hwang Seok-Hwan),이동률(Lee Dong-Ryul),오병화(Oh Byung-Hwa) 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.2

Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) introduced X-band dual-polarization radar (KICT hydrological radar) in September 2013 to observe the heavy rainfall in urban area. It has been known that X-band dual-polarization radar is good for the observation of the heavy rainfall because the radar can provide data with high spatial-temporal resolution. This study estimated the radar rainfall by using the specific differential phase (KDP) from KICT hydrological radar and quantitatively assessed the radar rainfall. Forty two rain events were applied and eighty AWSs within the radar observational range were used for the assessment. As a result, there was no bias in the radar rainfall estimated by KDP. The accuracy of the radar rainfall was more than 50 % and the accuracy on the close range from 5 to 20 km was more than 60 %. Also, it has found that X-band dual-polarization radar was useful for the observation of the heavy rainfall than the small rainfall because the accuracy increased as the radar rainfall increase. 한국건설기술연구원(KICT)은 도시 지역에서의 집중 호우 감시를 위해 2013년 9월에 X밴드 이중편파레이더(KICT 수문레이더)를 도입하였다. X밴드 이중편파레이더는 시공간적으로 고해상도의 관측자료를 제공하여 도시 지역에서의 집중 호우 감시에 탁월한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 KICT 수문레이더로부터 제공되고 있는 비차등위상차(KDP)를 이용하여 레이더 강우량을 추정하였고 레이더 강우량에 대한 정량적 검증을 실시하였다. 이를 위해 2013년부터 2016년까지 관측된 총 42개의 강우사례를 적용하였고 레이더 관측반경 40 km 내에 위치한 80개의 AWS를 이용하였다. 그 결과 KDP로 추정된 레이더 강우량의 편의는 거의 없는 것으로 나타났다. 정확도는 50% 이상으로 나타났으며, 근거리 영역인 5~20 km 영역에서의 정확도는 60% 이상의 수준으로 나타났다. 또한 강우의 세기가 커질수록 정확도가 높아지는 것으로 나타나 X밴드 이중편파레이더는 강우의 크기가 작은 호우 보다 큰 호우에서 우수한 것으로 나타났다.

비전격 급성 A형 간염환자에서 4개월간 지속된 급성 신부전 1예

윤정수 ( Jeong Soo Yoon ),황은아 ( Eun Ah Hwang ),최미선 ( Mi Sun Choe ),김정은 ( Jung Eun Kim ),한승엽 ( Seung Yeup Han ),박성배 ( Sung Bae Park ),김현철 ( Hyun Chul Kim ) 대한내과학회 2008 대한내과학회지 Vol.75 No.1S

레이더 강우 자료의 재난 분야 활용

윤정수(Yoon, Jungsoo),황석환(Hwang, Sukhwan),오병화(Oh, Byunghwa),이동률(Lee, Dongryul) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

공간가중회귀모형을 활용한 일강수량 공간 상세화

윤정수(Yoon, Jungsoo),오병화(Oh, Byung Hwa),조재웅(Cho, Jae Woong),김윤태(Kim, Yun Tae),황석환(Hwang, Seok Hwan) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.3

지점 관측자료로부터 공간 상세화된 수문기상 자료는 유역 단위 수문순환 해석의 기초 입력자료로 활용되기 때문에 다양한 공간 상세화 기법이 개발되어왔다. 그러나 각 방법의 장단점이 존재하고 각 방법의 결과에 대한 차이가 크기 때문에 상세화 기법의 실무 적용은 한계가 있다. 또한 현재까지 기법 간의 신뢰할 만한 비교 검증이 없었던 것도 사실이다. 따라서 최적의 상세화 기법 결정을 위해 수문기상 자료 상세화 기법에 대한 체계적인 조사와 상세화된 자료의 정량적 신뢰도 평가가 필요하다. 이에 본 연구에서는 공간적인 내삽방법인 공간가중회귀모형을 실제 12개의 호우사상에 적용하여 공간 상세화된 일강수량을 검토하였다. 그 결과 공간가중회귀모형에 의해 상세화된 일강우량은 고도에 따른 경향성이 나타난 경우에 다중이차내삽방법에 의한 일강수량과 유사하게 나타났다. 반면 이러한 경향 없이 저고도에서만 강우가 크게 발생한 경우 공간가중회귀모형에 의해 추정된 일강우량은 주변 유역의 일강우량과 평활화되는 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 공간가중회귀모형의 독립변수로 고도를 적용하였으나 고도만으로는 한반도 지형 특성을 반영하기에는 한계점이 있음을 확인하였다. Various spatial downscaling methods have been developed since the downscaled hydrological and meteorological data from point measurements can be used for input data of hydrological analysis. Each of the methods, however, have the pros and cons and there is a lot of difference between the results of the methods so that the practical application of the methods is not easy. Also, there have been not comparison and verification for each spatial downscaling method in Korea. Therefore it needs to investigate the spatial downscaling methods and assess the downscaled data for the determination of the optimal spatial downscaling method. This study applied the geographically weighted regression model to twelve events and examined the downscaled daily rainfall. As a result, the downscaled daily rainfall by the geographically weighted regression model was similar to the downscaled daily rainfall by the multi-quadric interpolation method when the rainfall correlated with the elevation. However, the downscaled daily rainfall by the geographically weighted regression model was smoothed with the daily rainfall of adjacent basins. It has been found that only using elevation as an independent variable of the model has a limit to reflect the Korean geographic feature.

6주간의 트레이닝과 식초음료(SCFA) 추가섭취가 수영선수의 운동과 회복기의 면역체계에 미치는 영향

윤정수(Yoon, Chung-Su),김진주(Kim, Jin-Ju),박대령(Park, Dae-Ryoung),라승구(Ra, Seung-Goo),하태균(Ha, Tae-Geun) 한국체육과학회 2015 한국체육과학회지 Vol.24 No.2

The purpose of this study was to determine to the effect of 6weeks training and vinegar drinks(SCFA) supplement on blood immune fuction response during exercise and recovery period in swimmer. We investigated the effect of vinegar drinks on serum GPR43, cellular immune cell and CK in human blood. For this, 24swimmer was recruited and control group(CON, N=8), Placebo group(PS, N=8), and vinegar group(VS, N=8). All group 6weeks training(HRmax 70~80%), and Blood collected pre-exercise, after-exercise, and 12H recovery period. The first results of the experiment showed the VS group significantly decreased serum CK and immune cell activation than CON and PS group, and second results of the experiment showed the VS group significantly increased GPR43. We derived the conclusion that vinegar drinks supplement on exercise and recovery period is effective on decrease inflammatory response. The more requirement experiment of variety exercise intensity, type and amount of Vinegar drinks supplement.

분할운동 훈련에 따른 흰쥐 골격근내 TNF-α, IKKα/β, NFκB의 변화

윤정수(Yoon, Chung-Su) 한국체육과학회 2012 한국체육과학회지 Vol.21 No.4

The purpose of this study is to investigate the effect of split routine and prolonged endurance training on expression of TNFα, IKKα/β, NFκB protein in rat skeletal muscle. Male SD rat(n=18) were randomly placed in one of three exercise groups(CON, split routine(SE), prolonged exercise(PE)). The rat ran the treadmill running for the intensity of 1H at VO₂max 70% 5days/week during 8 weeks. The split routine endurance training composed as 30min running period and 6H of exercise interruption between each session. soleus and extensor digitorum longus muscle exercised after given exercise and western blotting analysis performed for the TNFα, IKKα/β, NFκB protein. We derived the conclusion that The expression of TNFα decreased in SE group however PE was not. IKKα/NFκB significantly increased in SE however PE decreased. This study can be concluded that split routine endurance exercise can be ameliorate inflammatory cytokine in skeletal muscle and promote the myogenic cytokines via the Ikk control signal.

수도권 돌발홍수 감시를 위한 X밴드 이중편파레이더의 운영 기술 및 수문 적용성

윤정수(Yoon, Jungsoo),황석환(Hwang, Seokhwan),이동률(Lee, Dong-Ryul),강나래(Kang, Narae) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.2

레이더는 넓은 영역과 높은 시공간 해상도의 강우 자료를 제공한다는 점에서 도시지역에서의 돌발홍수 대응에 유리하다. 2014년에 한국건설기술연구원은 국내 최초로 X밴드 이중편파레이더를 도입하였고 시공간적으로 고해상도의 강우 자료를 활용하여 수도권 지역에서의 돌발홍수에 대한 연구를 진행하여 왔다. 수재해정보플랫폼 융합 기술 연구단은 X밴드 이중편파레이더의 다양한 장점에 주목하여 수도권에 2기의 X밴드 이중편파레이더(KRU 레이더와 YSU 레이더)를 2017년에 도입하였다. 본 연구에서는 KRU 레이더와 YSU 레이더의 특성 및 관측전략, 품질관리기술을 서술하고 2017년부터 2019년까지 3년간의 강우 사례를 분석하여 수도권 지역에서의 X밴드 이중편파레이더의 수문 적용성에 대하여 평가를 실시하였다. Radar is useful for monitoring flash flood in urban areas because it provides rainfall data with high spatial and temporal resolution for a wide area. In 2014, the Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology introduced the first X-band dual-polarization radar in Korea and has subsequently been researching on flash floods in the metropolitan area using the rainfall data. Considering the various advantages of X-band dual-polarization radar, the Water Hazard Information Platform in Korea introduced two X-band dual-polarization radars (KRU and YSU radars) into the metropolitan area, in 2017. This study described the characteristics of KRU and YSU radars, their observation strategies, and quality control techniques. Moreover, we also assessed the hydrological applications of the X-band dual-polarization radars in the metropolitan area by analyzing three years of rainfall data from 2017 to 2019.

제주도 지역 특성을 반영한 홍수 모델링 기술 개발

윤정수 ( Jungsoo Yoon ),황석환 ( Seokhwan Hwang ),강나래 ( Narae Kang ),성호제 ( Hoje Seong ),박창열 ( Changyeol Park ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

제주도는 태풍의 길목에 위치하여 자연재해에 매우 취약한 환경을 나타내고 있다. 최근 기후변화 영향이 제주도에서 심화되고 있으며, 한라산으로 인한 호우의 산지효과로 인해 하천의 돌발홍수 위험은 더욱 가중되고 있다. 그럼에도 제주도는 섬지역인 이유로 내륙과 달리 재난 재해 대응 기술력이 상대적으로 미진하였다. 이에 본 연구에서는 제주지역에서의 재난 재해 대응 기술력 향상을 위해 제주도 특성을 반영한 홍수 모델링 기술을 개발하였다. 이를 위해 먼저 제주 지역 호우의 시공간 분포 특성을 고려한 강우시나리오를 개발하였다. 강우시나리오 작성을 위해 AWS 자료 및 레이더 자료가 활용되었고 강우 시공간 특성(강우량, 지속기간, 이동, 공간분포 등)이 고려되었다. 한편 한국건설기술연구원에서는 강우레이더 기반의 침수 및 홍수 위험지수 산정 모델을 개발하였다. 홍수 위험지수는 분포형 개념 모델을 이용하고, 1km 격자단위로 유출과정과 유하과정을 두 개의 모델로 구현하며, 유출 및 유하에 관한 지질 혹은 경사 등의 환경 변수는 1km 격자별로 독립적으로 설정한다. 유출량 계산에서는 지상의 피복 상태를 적절히 취급하는 것이 중요하며, 하천에 이르기 전의 지표면 부근의 물의 흐름과 같은 시공간의 규모가 작은 유출현상을 취급하기 때문에 유역을 대상으로 한 일반적인 유출모형보다도 정밀한 유출해석을 제공한다. 이에 본 연구에서는 제주 지역의 강우 특성을 반영한 강우시나리오를 침수 및 홍수 위험지수 모델의 입력자료로 활용하여 제주도의 지역 특성을 반영한 홍수 모델링 기술을 개발하였다.

레이더강우의 수문 활용 제고를 위한 실시간 품질관리 기법 제안

윤정수(Jungsoo Yoon),황석환(Seok-Hwan Hwang),강나래(Narae Kang) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.6

The primary aim of a rain radar is to observe ground-level rainfall accurately. Effective quality control of rain radar data is necessary to ensure accuracy. In the field of hydrology, various methods have been employed to improve the quality of radar rainfall by correcting or synthesizing it with gauge rainfall. However, it is more important to enhance the quality of radar polarimetric variables in order to improve the quality of radar rainfall. Rain radar systems generate various polarimetric variables through complex radar hardware systems and signal processing algorithms. Measurement errors may arise from equipment abnormalities, inappropriate operating settings, and obstructions in observation during signal processing algorithms and production process of polarimetric variables. Because rain radar is an observation device operating in real time, it entails more frequent and continuous quality control compared to flowmeters that intermittently measure streamflow. This study introduces a series of real-time quality control methods tailored for rain radar, including inspection of radar rainfall accuracy, quality analysis of polarimetric variables (ρHV, ZDR, ΦDP), error estimation of polarimetric variables, and long-term variability of errors. 강우레이더는 지상에 가까운 강우 관측을 주요 목적으로 하고 있으며, 강우의 정확도 확보를 위해서는 지속적으로 레이더 자료에 대한 품질관리가 필요하다. 그 동안 수문 분야에서는 레이더 강우의 품질을 높이기 위해 우량계 강우를 이용하여 레이더 강우를 보정하거나 합성하는 방법을 많이 채택해왔다. 하지만 레이더 강우의 품질을 높이기 위해서는 레이더 편파변수들의 품질을 높여야 하는 것이 더 중요한 과정이다. 강우레이더는 복잡한 기기와 신호 처리 단계를 거쳐 다양한 편파변수들이 생산된다. 이러한 신호처리 및 편파변수 생산 과정에서 기기의 이상, 운영 설정의 부적합, 관측 환경에 방해물 등에 의해 다양한 관측 오차가 발생할 수 있다. 강우레이더는 실시간으로 운영되는 관측기기이기 때문에 간헐적으로 측정되는 유량관측기기 등 보다 주기적이고 지속적인 품질관리가 요구된다. 이에 본 연구에서는 강우레이더 품질관리를 위해 레이더 강우정확도 검토, 편파변수(ρHV, ZDR, ΦDP) 품질 분석, 편파변수 오차 추정 및 장기적인 변동성 검토 등 일련의 실시간 품질관리 기법들을 제시하였다.