수질모의시 적정 탈산소계수 선정을 위한 연구 - 황구지천을 대상으로 -

노희성,안태진 한국습지학회 2019 한국습지학회지 Vol.21 No.1

Stream water qualities have been predicted in the year 2002 and 2014 through providing the Hwangguji Stream Rectification Plan. However, the reliability of result for predicted water quality was relatively lower by applying conventional values of the parameters in model. In this study deoxygenation coefficients between Sema bridge(HGJ2) and Sujik bridge(HGJ3) have been evaluated based on the observed data of water quality and travelling time to compare with the applied value of coefficients in predicting water quality model. The values of deoxygenation coefficient 0.078 day-1 ∼ 0.748 day-1 for normal period and 0.053 day-1 ∼ 0.505 day-1 for drought period have been calculated based of observed data between Sema bridge and Sujik bridge. The values of coefficients 0.02 day-1 ∼ 3.4 day-1 have been applied in predicting water quality model in the year 2002 and 0.043 day-1 2014. Thus, the simulated results of stream water quality were better than the observed data in 2002, and worse in 2014. It has shown that values of deoxygenation coefficient should be properly estimated based on observed data to predict proper stream water quality by model. 2002년 및 2014년 수행된 황구지천 하천기본계획 수립에 있어서 수질오염농도의 예측을 수행하였지만, 수질 예측모델링과정에서 관행적으로 적용한 반응계수를 적용함으로써 수질 예측 결과의 신뢰도가 낮은 것으로 평가되고 있다. 본 연구에서는황구지천 국가하천 약 7.8 km 본류구간인 세마교와 수직교사이에서의 탈산소계수를 평가하여 기존 수질모델링에서 적용한탈산소계수와 비교하고자 하였다. 관측자료를 통하여 황구지천 세마교 지점(HGJ2)부터 수직교 지점(HGJ3)구간에서 풍수기간일 경우 탈산소계수는 0.078 day-1 ∼ 0.748 day-1, 갈수 기간일 경우는 0.053 day-1 ∼ 0.505 day-1 등으로 산정되었다. 2002년에 수행된 황구지천 수질 예측모델링에서 적용한 탈산소계수는 0.02 day-1 ∼ 3.4 day-1 범위의 값을 적용하였으며, 2014년에는 0.043 day-1을 적용하였다. 따라서 2002년에는 실제 관측된 수질보다 긍정적으로 예측되었으나, 2014년에는실제 관측 수질보다 부정적으로 예측되었다. 이는 여러 요인이 있겠지만 적정한 탈산소계수의 적용도 상당한 요인이 작용한것으로 보이며, 향후 수질예측모델링에서 관측자료가 있는 경우에는 관측자료에 의한 탈산소계수의 결정을 통하여 수행할필요가 있다고 판단된다.

도시화에 따른 하천수량 변화 및 영향_경기도 도심하천을 중심으로

노희성,조동호,김연수,안태진 한국습지학회 2017 한국습지학회지 Vol.19 No.4

하천수량은 하천의 수질, 생태환경보전에 있어 가장 근원적이고 기본적인 사항으로 매우 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 경기도 도심하천의 불투수면적률에 따른 하천수량 변화 원인 및 영향을 분석하여, 경기도 도심하천의 하천수량 확보 방안 및 하천관리 정책에 반영할 있는 자료를 제시하는 것이다. 이를 위해 안양천유역, 탄천유역, 오산천유역을 표본 도심하천으로 선정하고, 불투수면적률(%ISA)에 따른 하천수량 및 수질의 변화와 직․간접적인 하천수 확보방안을 검토하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 안양천유역, 탄천유역, 오산천유역의 불투수면적률은 2014년을 기준으로 약 10년전 보다 각각 5.32%, 6.32%, 7.22% 증가하였으며, 전반적으로 불투수면적률이 증가할수록 유출계수는 증가하는 경향을 보였다. 하천 재이용수량은 탄천유역에서 하천수 확보에 긍정적 효과가 나타났지만 안양천유역과 오산천유역은 하천수 확보 효과가 미흡하였다. 그러나 하천 재이용수량으로 인해 각 하천 수질등급이 개선되는 것으로 나타났다. Stream water quantity is the most basic, fundamental and important element for stream water quality and for conservation of ecological environment. This study aims to analyze causes of changes in stream water quantity based on the percentage of impervious surface area (%ISA) in urban streams of Gyeonggi-do, and also to present a method to secure water quantity of urban streams in Gyeonggi-do and data to be applied to River Management Policy. For this purpose, the Anyangcheon watershed, the Tancheon watershed, and the Osancheon watershed were selected as samples of the urban streams. In addition, the stream water quantity and the changes in stream water quality which were based on the amount of ISA, and methods to directly and indirectly secure stream water quantity were investigated. The results are as follows. The amounts of ISA of the Anyangcheon watershed, of the Tancheon watershed, and of the Osancheon watershed showed a 5.32%, 6.32%, and 7.22% increase, respectively, from 2014 which was approximately 10 years ago. The runoff coefficient generally increased as the amount of ISA was increased. Water reuse quantity of stream in the Tanchon watershed had a positive effect on securing stream water quantity, but both in the Anyangcheon watershed and in the Osancheon watershed, it did not have a positive effect on that. However, water reuse quantity of stream improved the water quality of each stream.

레이더 강우량의 불확실성 수준 평가: 미국사례와의 비교 분석을 중심으로

노희성,이동률,황석환,강나래 한국방재학회 2019 한국방재학회논문집 Vol.19 No.1

Although there have been significant technological advances in radar technology in terms of electronics and computation, the impacts of overall radar-rainfall uncertainty, its factors, and the methods of its evaluation have not been presented clearly. Hence, this study estimated the radar rainfall for each radar-rainfall estimation algorithm(R(ZH), R(ZH,ZDR), R(JPL)) using data from the Biseulsan Rainfall Radar System (dual-polarization radar), which was first introduced in Korea. Then, this study compared the result with ground observation rainfall using radar performance statistical indicators and analyzed them. According to the result, the R(ZH, ZDR) algorithm sensitively reacted to the bias of differential refletivity (ZDR), an observation variable, which caused large variation in instrumental observation errors. When the composite algorithm (R(JPL)) was applied, most of the radar performance statistical indicators were improved, which demonstrated the effectiveness of the estimation variable from the dual-polarization radar. However, it was also found that it is necessary to develop algorithms and variable test methods suitable for the observation characteristics of Korean rainfall radars. In addition, the results of study were compared with those of previous studies in the United States and then reviewed to assess the level of Korean technology for uncertainty of rainfall data from the radar. The results showed a large spatial variability in data from the Korean radar in comparison to the results from the previous U.S. studies; there was also an improvement in the uncertainty of the radar-rainfall estimation. Therefore, the results of this study can be important for establishing the evaluation criteria regarding the uncertainty of radar-rainfall estimation and for contributing to the improvement in the uncertainty of radar-rainfall estimation. 레이더기술에 있어 전자, 전산 등의 측면에서 상당한 기술진보가 이루어졌음에도 불구하고 아직까지 총체적인 레이더강수 불확실성의 영향과 요인, 평가방법에 대한 명확한 결과 제시가 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 국내 최초 도입된 비슬산 강우레이더시스템(이중 편파) 자료를 이용하여 레이더강수 추정 알고리즘별(R(ZH), R(ZH,ZDR), R(JPL)) 레이더강수량을 산정한 후 지상관측 강우량과 레이더성능 통계 지표를 이용하여 비교⋅분석하였다. R(ZH, ZDR)은 관측변수인 차등반사도(ZDR)의 편의에 민감하게 반응하여 기기적인 관측오차의 변동이 크게 나타났다. 복합 알고리즘(R(JPL))을 적용한 경우 대부분의 레이더성능 통계지표에서 더 나은 값을 보여 이중편파레이더 산출변수의 효용성을 보여주었으나, 국내 강우레이더 관측 특성에 적합한 알고리즘 및 변수 검정 방법 개발이 필요함을 확인하였다. 또한, 레이더강수 자료의 불확실성에 대한 국내 기술수준 평가를 위해 미국의 선행연구와 본 연구를 비교⋅검토한 결과, 미국의 선행연구에 비해 국내 레이더자료의 공간 변동성이 크게 나타났으며 이중편파레이더 산출변수를 이용한 레이더강수 추정 값에서는 불확실성 측면에서 향상됨을 보였다. 본 연구결과는 레이더강수 추정 불확실성 평가를 위한 기준을 마련하고, 레이더강수 추정 불확실성을 개선하는데 중요한 자료가 될 수 있을 것이다.

레이더 강우 자료를 이용한 도시유역의 유출 모의

강나래,노희성,이종소,임상훈,김형수 한국습지학회 2013 한국습지학회지 Vol.15 No.3

최근 공간적으로 지역적 편차가 심한 형태의 강우가 빈번히 발생하고 있으며, 기존 지점관측방식의 지상우량 관측망으로 는 강우의 발생 및 이동을 고려한 공간적인 편차를 정확히 관측하는 것이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 강우의 시․공간 적인 분포를 고려할 수 있는 레이더 강우를 도시 소유역에 적용하여 유출을 모의 하고자 하였다. 서울시 구로구 일대를 대상지역으로 선정하였으며, AWS (Automatic Weather Station)를 기준으로 소유역을 분할한 후, 지상 강우를 이용하여 레 이더 강우자료를 보정하였다. 보정된 레이더 강우를 토대로 소유역별 면적강우량을 산정하였고, 도시배수시스템을 고려할 수 있는 XP-SWMM 모형을 이용하여 유출모의를 실시하였다. 소유역별로 보정된 레이더 강우자료는 지상강우량의 60~95% 수준을 나타내었다. 물론 강우의 양적인 차이로 인해 전체 유출량에 차이가 존재하였으며, 특히, 첨두유출량의 발생시각이 빨라짐을 확인할 수 있었다. 본 연구는 레이더 강우를 도시유출 모형에 활용한 사례로 도심지의 홍수유출 예 측을 위한 기술적 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

경제성 분석에 의한 강변저류지 최적위치 선정에 대한 연구

안태진,변천일,노희성,백천우 한국수자원학회 2010 한국수자원학회논문집 Vol.43 No.8

본 연구에서는 경제성분석에 의한 강변저류지의 최적위치 선정기법을 제안하였다. 강변저류지 설치에 소요되는 비용을 크게 건설비용과 토지매입비용으로 나누어 산정하였으며, 강변저류지 설치로 인해 발생하는 이익을 홍수피해저감액과 습지설치로 인한 연간이득으로 구분하여 산정하였다. 홍수량-홍수피해액 관계를 간접적으로 도출하는 방안을 제시하였으며, 강변저류지의 습지활용 시에 발생하는 이익은 인공습지의 가치평가기법을 도입하여 평가하였다. 경제성평가 기법으로는 편익-비용 In this study, methodology to determine optimal location of washlands based on economic analysis is presented. Install costs of washlands are calculated by construction cost and land compensatory cost and benefits of washlands are calculated from flood da

레이더강우자료의 활용을 위한 가이드라인 개발

노희성,신현석,강나래,김형수 한국방재학회 2014 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.-

최근 이상기후로 인한 국지적 집중호우가 빈번히 발생하여 홍수피해가 증가함에 따라, 이에 대비하기 위하여 여러 선진국에서는 기상원격탐사(레이더 및 위성) 자료를 활용하여 실시간으로 강수현상을 감시하고 있다. 특히, 강우·기상레이더는 신속한 관측능력과 우수한 공간적, 시간적 강수 관측이라는 장점을 지니고 있어 세계 각국에서는 다수의 레이더를 설치하여 레이더네트워크 구성과 강수현상 감시 체계의 보편화를 위해 노력하고 있다. 국내에서도 국토교통부 및 기상청의 레이더네트워크 구축 및 레이더자료의 정확도 확보와 활용을 위하여 레이더 인프라를 구축 중에 있다.하지만 현재까지 강우·기상 레이더 관련 연구는 대부분 레이더 자료 취득, 품질관리(QC : 시스템 및 기상학적 측면), 강우량 산출 등에만 집중되어 있으며, 레이더 자료를 이용한 수문/방재분야에서의 활용 및 적용성 검토에 대한 연구 추진이 미흡한 실정이다.따라서 본 연구에서는 강우·기상레이더에 대한 기본지식과 레이더강우 자료를 활용하는데 있어 필요한 개념 및 절차(process)에 대하여 지금까지의 연구 및 경험, 전략 및 기술을 바탕으로 작성하고, 레이더를 처음 접하는 수문/방재분야의 실무자들이 참고할 수 있는 레이더자료 활용 가이드라인을 제시하고자 하였으며, 본 가이드라인은 레이더자료를 쉽고 빠르게 적용하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

통계적 객관 분석법에 의한 레이더강우 보정 및 Vflo를 이용한 홍수모의

노희성,강나래,김병식,김형수 한국습지학회 2012 한국습지학회지 Vol.14 No.2

최근 강우의 공간분포와 이동 및 발달상황을 파악할 수 있는 레이더강우 자료의 활용이 수문학분야에서 주목받고 있지만, 레이더 강우자료는 지상강우자료와 비교하여 자료의 신뢰성 확보가 되지 않아 실제 자료의 운 용 및 적용에 어려움이 있다. 따라서 수문해석 분야에서는 레이더 강우를 활용하기 위해 레이더강우를 지상강우 와 합성하여 보정하고 있다. 본 연구에서는 MFB(Mean-Field Bias)보정기법과 SOA(Statistical Objective Analysis)보정기법을 이용해 2010년 8월의 강우사상에 대하여 시공간 분포를 적절하게 표현할 수 있는 격자형 레이더 강우시계열자료를 생성하였다. 또한, 기존의 집중형 수문모형보다 유역내의 공간적인 유량변동을 보다 상 세하게 고려할 수 있는 격자기반의 분포형모형(Vflo)을 국내 유역(낙동강권역 : 감천유역(1005km2))에 적용하여, 모의유출량과 관측유출량의 비교를 통해 레이더강우자료의 활용성 및 보정방법의 정확도를 평가하고자 하였다. 각 보정방법에 의한 첨두유량 오차는 20% 내외, 모델효율은 60~80% 수준으로 나타났으며, 특히 SOA방법을 통 해 보정된 격자형 레이더 강우자료는 유출모형의 입력 자료로서 수문학적 활용성이 있음을 확인할 수 있었다.

건축물 지붕과 연결된 빗물저류조의 적정 규모 결정에 관한 고찰 : 수원지역을 중심으로

노희성,안태진 한국습지학회 2022 한국습지학회지 Vol.24 No.3

본 연구에서는 수원지방에서 효율적이고 타당한 빗물저류조의 용량을 평가하기 위하여 수원강우관측소의 월평균강수량, 일강수량변동곡선 및 일강우일수를 분석하였다. 빗물저류조 용량별 연평균빗물사용량 및 일평균저수량은 빗물저류조내유입되는 일강수량, 일수요량, 빗물저류조의 용량 등을 일단위 연속방정식에 적용하여 산정하였다. 빗물저류조 용량별연평균빗물사용량, 이용효율, 저류조 사용일수, 저류조의 일평균저수량, 일별수요량 등을 감안하여 빗물저류조의 용량을평가하면 물의 재이용 관련 법령에서 제시한 활용강우량 50.0mm 이상은 과다한 빗물저류조의 용량인 것으로 판단된다. 따라서 지역별로 타당하게 제시될 일별 수요량, 빗물사용량에 따른 빗물저류조 용량별 편익, 빗물저류조 용량별 설치비용등을 감안하여 빗물 저류조의 활용강우량 즉 빗물저류조의 용량을 결정하는 것이 합리적임을 보여주었다.

AI 기반 분리 모형을 활용한 구례취수장의 용수수요량 예측에 관한 연구

노희성,최시중,강성규,김동현 한국디지털콘텐츠학회 2022 한국디지털콘텐츠학회논문지 Vol.23 No.12

Drought has a serious impact on society and the environment, but it is a comprehensive and gradual process in the affected area. It is necessary to establish non-structural measures that can be flexibly applied according to the drought stage in order to prepare for and respond to damage caused by drought in advance. In this study, the probability density function of water demand data and the probability that a random variable is included in the interval are calculated to prepare the standard for each stage of crisis alert was established. AI-based classification models such as decision tree (DT) and random forest (RF) models were used to figure out the size of water demand in the near future based on the established criteria. The model's learning section was from 2004 to 2015, and the validation section was from 2016 to 2021, and the accuracy of the model was evaluated. As a result of evaluating the accuracy of the model, the F1-score of the random forest model was 0.81, indicating excellent performance. 가뭄은 사회 및 환경에 심각한 영향을 끼치고 있지만, 발생 지역이 포괄적이고 점진적으로 진행된다. 이에 가뭄으로 인한 피해를 사전에 대비 및 대응 차원에서 가뭄 단계에 따라 탄력적으로 적용할 수 있는 비구조적인 대책의 수립이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 위기경보 단계별 기준을 마련하기 위해 용수수요량 자료의 확률밀도함수와 구간에 확률변수가 포함될 확률을 산출하였다. 설정된 기준을 바탕으로 가까운 미래의 용수수요량의 규모를 파악하고자 AI 기반의 분류 모형인 의사결정나무(decision tree, DT), 랜덤포레스트(random forest, RF) 모형을 이용하였다. 모형의 학습 구간은 ´04년부터 ´15년까지 검증 구간은 ´16년부터 ´21년까지 자료를 이용하여 모형의 정확성을 평가하였다. 모형의 정확성 평가 결과, 랜덤포레스트 모형의 F1-score 값이 0.81로 우수한 성능을 나타냈다.

도로 침수 탐지를 위한 딥러닝 모델 구현 및 성능 비교

노희성,박기홍 한국정보기술학회 2023 한국정보기술학회논문지 Vol.21 No.8

Existing road flooding systems using a single sensor give an alarm when the water level reaches a certain value, making it difficult to determine road flooding and take first action. Therefore, in this paper, 8 models based on CNN were implemented to develop a real-time road flooding system using CCTV, and their performance was compared through learning and verification. Each learning model was trained with a batch size of 16 and 120 epochs, and as a result of the experiment, the deep learning models showed an average accuracy of 90%. In particular, in terms of accuracy, the ShuffleNet V1, SqueezeNet, and ResNet-50 models performed best in order. However, for real-time road flood detection and prediction, an appropriate number of parameters and short inference time are required for each model. Assuming that each CCTV is analyzed once every 10 seconds, it was analyzed that the ResNet-50 model could accommodate up to 800 CCTVs.