강우의 비정상성을 고려한 청미천 유역의 미래 침수특성 분석

류정훈,강문성,전상민,박지훈,이경도,Ryu, Jeong Hoon,Kang, Moon Seong,Jun, Sang Min,Park, Jihoon,Lee, Kyeong-Do 한국농공학회 2017 한국농공학회논문집 Vol.59 No.1

Along with climate change, it is reported that the scale and the frequency of extreme climate events (e.g. heavy rain, typhoon, etc.) show unstable tendency of increase. In case of Korea, also, the frequency of heavy rainfall shows increasing tendency, thus causing natural disaster damage in downtown and agricultural areas by rainfall that exceeds the design criteria of hydraulic structures. In order to minimize natural disaster damage, it is necessary to analyze how extreme precipitation event changes under climate change. Therefore a new design criteria based on non-stationarity frequency analysis is needed to consider a tendency of future extreme precipitation event and to prepare countermeasures to climate change. And a quantitative and objective characteristic analysis could be a key to preparing countermeasures to climate change impact. In this study, non-stationarity frequency analysis was performed and inundation risk indices developed by 4 inundation characteristics (e.g. inundation area, inundation depth, inundation duration, and inundation radius) were assessed. The study results showed that future probable rainfall could exceed the existing design criteria of hydraulic structures (rivers of state: 100yr-200yr, river banks: 50yr-100yr) reaching over 500yr frequency probable rainfall of the past. Inundation characteristics showed higher value in the future compared to the past, especially in sections with tributary stream inflow. Also, the inundation risk indices were estimated as 0.14 for the past period of 1973-2015, and 0.25, 0.29, 1.27 for the future period of 2016-2040, 2041-2070, 2071-2100, respectively. The study findings are expected to be used as a basis to analyze future inundation damage and to establish management solutions for rivers with inundation risks.

비정상성을 고려한 원평천 유역의 미래 설계홍수량 산정

류정훈,강문성,박지훈,전상민,송정헌,김계웅,이경도,Ryu, Jeong Hoon,Kang, Moon Seong,Park, Jihoon,Jun, Sang Min,Song, Jung Hun,Kim, Kyeung,Lee, Kyeong-Do 한국농공학회 2015 한국농공학회논문집 Vol.57 No.5

Along with climate change, it is reported that the scale and frequency of extreme climate events show unstable tendency of increase. Thus, to comprehend the change characteristics of precipitation data, it is needed to consider non-stationary. The main objectives of this study were to estimate future design floods for Wonpyeongcheon watershed based on RCP (Representative Concentration Pathways) scenario. Wonpyeongcheon located in the Keum River watershed was selected as the study area. Historical precipitation data of the past 35 years (1976~2010) were collected from the Jeonju meteorological station. Future precipitation data based on RCP4.5 were also obtained for the period of 2011~2100. Systematic bias between observed and simulated data were corrected using the quantile mapping (QM) method. The parameters for the bias-correction were estimated by non-parametric method. A non-stationary frequency analysis was conducted with moving average method which derives change characteristics of generalized extreme value (GEV) distribution parameters. Design floods for different durations and frequencies were estimated using rational formula. As the result, the GEV parameters (location and scale) showed an upward tendency indicating the increase of quantity and fluctuation of an extreme precipitation in the future. The probable rainfall and design flood based on non-stationarity showed higher values than those of stationarity assumption by 1.2%~54.9% and 3.6%~54.9%, respectively, thus empathizing the necessity of non-stationary frequency analysis. The study findings are expected to be used as a basis to analyze the impacts of climate change and to reconsider the future design criteria of Wonpyeongcheon watershed.

RCP 시나리오에 따른 계룡저수지 유역의 설계홍수량 산정

류정훈,강문성,송인홍,박지훈,송정헌,전상민,김계웅,Ryu, Jeong Hoon,Kang, Moon Seong,Song, Inhong,Park, Jihoon,Song, Jung-Hun,Jun, Sang Min,Kim, Kyeung 한국농공학회 2015 한국농공학회논문집 Vol.57 No.1

Along with climate change, the occurrence and severity of natural disasters have been increased globally. In particular, the increase of localized heavy rainfalls have caused severe flood damage. Thus, it is needed to consider climate change into the estimation of design flood, a principal design factor. The main objective of this study was to estimate design floods for an agricultural reservoir watershed based on the RCP (Representative Concentration Pathways) scenarios. Gyeryong Reservoir located in the Geum River watershed was selected as the study area. Precipitation data of the past 30 years (1981~2010; 1995s) were collected from the Daejeon meteorological station. Future precipitation data based on RCP2.6, 4.5, 6.0, 8.5 scenarios were also obtained and corrected their bias using the quantile mapping method. Probability rainfalls of 200-year frequency and PMPs were calculated for three different future spans, i.e. 2011~2040; 2025s, 2041~2070; 2055s, 2071~2100; 2085s. Design floods for different probability rainfalls were calculated using HEC-HMS. As the result, future probability rainfalls increased by 9.5 %, 7.8 % and 22.0 %, also design floods increased by 20.7 %, 5.0 % and 26.9 %, respectively, as compared to the past 1995s and tend to increase over those of 1995s. RCP4.5 scenario, especially, resulted in the greatest increase in design floods, 37.3 %, 36.5 % and 47.1 %, respectively, as compared to the past 1995s. The study findings are expected to be used as a basis to reduce damage caused by climate change and to establish adaptation policies in the future.

HEC-RAS를 이용한 원평천 유역의 침수해석

류정훈 ( Jeong Hoon Ryu ),강문성 ( Moon Seong Kang ),전상민 ( Sang Min Jun ),이경도 ( Kyeong-do Lee ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

최근 기후변화의 영향으로 장마, 태풍 등의 발생빈도와 강도가 증가하고 있으며, 특히 여름철 국지성 호우는 농경지와 도심 저지대 지역의 침수 피해를 야기하고 있다. 이러한 침수 피해에 대한 대책을 마련하기 위해서는 수공구조물 설계 기준을 초과하는 호우에 대한 홍수 영향을 분석할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 빈도별 홍수량에 따른 원평천 유역의 홍수 범람 및 침수 모의를 수행하여 침수 위험지역을 구분하고, 이에 대한 대책을 마련하고자 한다. 강수량 자료는 대상지구인 원평천 유역에 가장 인접한 전주 관측소 자료를 수집하였으며, 정상성과 비정상성 빈도분석을 각각 수행하였다. 유역특성인자는 하천도, 수치표고모형, 토지이용도, 토양도 등의 GIS 자료를 사용하여 추출하였다. 유역 유출량은 HEC-HMS를 이용하여 산정하였으며, 유출량과 하천기본계획의 하천단면 측량자료를 HEC-RAS에 입력하여 하천 수위를 모의하였다. 또한 GIS 기반의 HEC-GeoRAS와의 연계를 통해 원평천 유역의 침수지도를 작성하였다. 본 연구의 결과는 원평천 유역의 침수 피해에 대한 관리 대책을 수립하는데 기초자료로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

RCP 시나리오 기반 동진강 유역의 비정상성 빈도해석

류정훈 ( Jeong Hoon Ryu ),강문성 ( Moon Seong Kang ),박지훈 ( Jihoon Park ),전상민 ( Sang Min Jun ),이경도 ( Kyeong-do Lee ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

최근 기후변화로 인한 극한사상의 규모와 빈도가 비정상적인 증가 추세를 나타내고 있어, 강수자료의 변화 특성을 정확하게 파악하기 위해서는 비정상성 (Non-Stationary)에 대한 고려가 필요하다. 본 연구의 목적은 동진강 유역을 대상으로 비정상성 빈도해석을 수행하고, 기후변화로 인한 미래 설계강우량의 변화를 분석하는데 있다. 과거 강수량자료는 기상청에서 제공하는 관측자료 (자료기간: 1976년 ~ 2010년)를 수집하였으며, 미래 강수량 자료는 국립기상과학원에서 제공하는 RCP4.5 시나리오 기반 3시간 강수자료 (자료기간: 2011년 ~ 2100년)를 사용하였다. 강수량 자료의 편의보정은 분위사상법 (Quantile Mapping)을 이용하였으며, 비모수적 방법을 통해 확률분포형을 추정하고 편의보정을 위한 매개변수를 산정하였다. 편의보정을 수행한 강수량 자료는 GEV (Generalized Extreme Value) 분포형을 통해 비정상성 빈도해석을 수행하여 확률강우량을 산정하였다. 본 연구의 결과는 동진강 유역의 수리구조물 및 하천의 설계 기준을 재검토하고, 기후변화에 따른 영향을 평가하는데 기초자료로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

IoT 기반 비정상성 강우빈도해석 플랫폼 설계

류정훈 ( Jeong Hoon Ryu ),강문성 ( Moon Seong Kang ),박지훈 ( Jihoon Park ),송정헌 ( Jung Hun Song ),전상민 ( Sang Min Jun ),김계웅 ( Kyeung Kim ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

본 연구의 목적은 IoT (Internet of Things) 기반의 비정상성 (Non-Stationarity) 강우빈도해석 플랫폼을 설계하는데 있다. 최근 기후변화에 따른 극한 기후변동으로 인해 재해의 발생 빈도와 그 규모가 급증하는 추세를 나타내고 있다. 기후변화에 따른 자연재해로 인한 피해를 최소화하기 위해서는 수공구조물의 설계 기준을 넘어서는 극한강수사상이 어떻게 변화하는지 분석할 필요가 있다. 현재 수공구조물은 정상성 (Stationarity) 하에 산정된 확률강우량을 기준으로 설계되고 있으며, 정상성 기반 강우빈도해석을 통해서는 최근 극한강수의 증가 경향을 반영할 수 없다. 본 연구에서는 미래 극한강수사상의 경향성을 반영할 수 있는 비정상성 강우빈도해석 플랫폼을 설계하고 정상성 강우빈도 해석 결과와 비교분석하였다. 비정상성 강우빈도해석 플랫폼은 최근 부상하고 있는 IoT를 이용하여 조성하였으며, 개발보드로는 오픈소스 기반의 라즈베리 파이 (Raspberry Pi)를 사용하였다. IoT 기반 비정상성 강우빈도해석 플랫폼은 (1) 강우자료 구축 알고리즘, (2) 경향성 검정 알고리즘, (3) 정상성 검정 알고리즘, (4) 비정상성 강우빈도해석 알고리즘으로 구성하였다. 첫 번째 단계에서는 강우빈도해석에 필요한 강우자료를 수집하고 전처리 과정을 통해 데이터베이스를 구축하였다. 두 번째 단계에서는 경향성 검정을 통해 강우 시계열 자료의 통계적 경향성을 분석하였다. 세 번째 단계에서는 정상성 검정을 통해 강우 시계열 자료의 통계적 정상성 혹은 비정상성 여부를 분석하였다. 네 번째 단계에서는 정상성 및 비정상성 강우빈도해석을 통해 미래 확률강우량을 산정하고, 각 산정 결과를 비교분석하였다. 본 연구를 통해 개발된 IoT 기반 비정상성 강우빈도해석 플랫폼은 기후변화에 따른 극한강수사상의 통계적 변화 양상을 파악하고 비정상성 기반 미래 확률강우량을 산정할 수 있으며, 향후 수공구조물 설계 시 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

이동 클라이언트에서 효율적인 XML 질의 처리를 위한 XML 조각 스트림 구성 기법

류정훈(Jeong-Hoon Ryu),강현철(Hyunchul Kang) 한국전자거래학회 2009 한국전자거래학회지 Vol.14 No.4

XML이 웹에서 데이터 교환의 표준으로 부각된 이래 전자 거래의 핵심 요소로 자리 잡으며 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서도 XML 데이터에 대한 효율적인 질의 처리에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 최근에는 XML 문서를 XML 조각으로 분할하여 스트리밍하고 이동 클라이언트에서 이를 수신하면서 질의 처리하는 기법이 제안되었다. XML 조각 스트림에 대한 질의 처리는 스트림을 구성하는 각 조각의 전송 순서에 따라 평균 접근 시간에서 큰 차이를 보인다. 따라서 질의 성능을 높이기 위한 효과적인 XML 조각 스트림 구성 방법이 요구되며, 튜닝 시간의 단축을 통해 에너지 효율적인 질의 처리를 가능하게 하는 인덱싱도 요구된다. 본 논문에서는 사용자 질의 빈도와 질의 처리 시 접근되는 XML 조각의 크기 및 중복에 기반을 둔 XML 조각 스트림 구성 및 능동 XML 형식의 인덱스 구성을 제안한다. 구현 및 성능 실험 결과 본 논문에서 제시한 기법이 다양한 사용자 질의 집합 및 빈도에 대해 기존의 XML 조각 스트림 구성 기법에 비해 접근 시간 및 튜닝 시간 양면에서 모두 우수함을 확인하였다. Since XML emerged as a standard for data exchange on the web, it has been established as a core component in e-Commerce and efficient query processing over XML data in ubiquitous computing environment has been also receiving much attention. Recently, the techniques were proposed whereby an XML document is fragmented into XML fragments to be streamed and the mobile clients receive the stream while processing queries over it. In processing queries over an XML fragment stream, the average access time significantly depends on the order of fragments in the stream. As such, for query performance, an efficient organization of XML fragment stream is required as well as the indexing for energy-efficient query processing due to the reduction of tuning time. In this paper, a technique of XML fragment stream organization based on query frequencies, fragment size, fragment access frequencies, and an active XML-based indexing scheme are proposed. Through implementation and performance experiments, our techniques were shown to be efficient compared with the conventional XML fragment stream organizations.

간단관개 시나리오 적용에 따른 물 절약 효과 분석

류정훈 ( Jeong Hoon Ryu ),강문성 ( Moon Seong Kang ),전상민 ( Sang Min Jun ),김계웅 ( Kyeung Kim ),신샛별 ( Sat-byeol Shin ),이도길 ( Dogil Lee ),이현지 ( Hyunji Lee ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

최근 기후변화에 따라 빈번히 발생하는 극심한 가뭄과 농어촌 지역 수자원 부족현상은 안정적인 농업생산에 어려움을 초래하고 있다. 농업용수의 경우 과학적·체계적 관리에 어려움이 있어 용수의 과잉 사용 및 무효방류에 따른 용수 손실 등이 과다하게 발생하고 있으나, 이를 제어할 최적 물관리 기술은 미비한 상황이다. 간단관개는 논 관개에서 한 번 관개하여 수일간 담수, 수일간 낙수하는 방법으로 관개용수를 절약하고 제한된 수량을 유효하게 이용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 간단관개 적용을 위한 실증 연구를 위하여 (1) 간단관개 시나리오 적용을 위한 시험지구 모니터링 시스템을 구축하고, (2) 문헌조사를 토대로 간단관개 시나리오를 구축하였으며, (3) 관개량, 담수심, 배수량, 침투량, 증발산량 등 수문 모니터링을 수행하고, (4) 수문 모니터링 결과 등을 토대로 논 물수지 및 저수지 물수지 분석을 수행하고, (5) 관개량과 논에서의 총 유입량 절약 효과를 분석하였다. 간단관개 시나리오 적용을 위한 연구 대상지는 경기도 화성시에 위치한 버들저수지 유역으로, 버들저수지 인근에 위치한 6개 논 포장을 시험포장으로 선정하였다. 간단관개 시나리오는 ① 관행구: 관행 관리담수심을 유지 (관리담수심: 20∼80 mm), ② 처리구A: 논바닥에 금이 가면 용수로에서 물을 공급 (관리담수심: -100 mm), ③ 처리구B: 관리담수심 20 mm 유지 등 1개 대조구와 2개 처리구를 구성하였다. 관개량, 담수심, 배수량, 침투량, 증발산량 등 수문 모니터링을 위하여 초음파수위계, 부자식수위계, 물꼬 및 위어, 감수심계 등을 설치하였다. 수문 모니터링 결과를 토대로 물수지 방정식을 이용하여 논 물수지 분석을 수행하였으며, 간단관개 시나리오 적용에 따른 버들저수지 절수량 산정을 위하여 농업용저수지 및 저수지 상·하류 연계 수문모형을 이용하여 저수지 물수지 분석을 수행하였다. 향후 본 연구의 결과는 농업용수 이용효율을 개선하고 농업용수를 체계적으로 관리하기 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

비정상성을 고려한 계룡저수지 유역의 미래 설계홍수량 산정

류정훈 ( Jeong Hoon Ryu ),강문성 ( Moon Seong Kang ),송인홍 ( Inhong Song ),박지훈 ( Jihoon Park ),송정헌 ( Jung-hun Song ),전상민 ( Sang Min Jun ),김계웅 ( Kyeung Kim ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

수공구조물 설계의 기본이 되는 설계홍수량은 정상성 (Stationary)을 가정하고 산정되어 적용되고 있다. 그러나 최근 기후변화로 인한 극치사상의 규모와 빈도가 비정상적인 증가 추세를 나타내고 있어 강수자료의 변화 특성을 정확하게 파악하기 위해서는 비정상성 (Non-Stationary)에 대한 고려가 필요한 실정이다. 본 연구의 목적은 계룡저수지 유역에 대하여 비정상성을 고려한 미래설계홍수량을 산정하는데 있다. 기상청에서 제공하는 1981 ~ 2010년 기간에 대한 과거 기상자료를 수집하고, RCP4.5 시나리오를 사용하여 2011 ~ 2040년, 2041 ~ 2070년, 2071 ~ 2100년 기간에 대한 미래 기상자료를 구축하였다. 연최대치 강우자료를 대상으로 경향성 분석 및 비정상성 빈도해석을 실시하였다. 확률분포형으로 GEV (Generalized Extreme Value)분포를 적용하여 재현기간별 확률강우량을 산정하였고, Huff 분포에 적용한 확률강우량을 SCS 단위도법을 사용하여 설계홍수량을 산정하였다. 본 연구를 통해 산정한 설계홍수량을 바탕으로 계룡저수지의 설계한도를 재검토하고 기후변화에 따른 피해를 저감하는데 기초자료로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

COMFARM을 이용한 농업용저수지 유역 수문 모델링

송정헌,박지훈,김계웅,류정훈,전상민,김진택,장태일,송인홍,강문성,Song, Jung-Hun,Park, Jihoon,Kim, Kyeung,Ryu, Jeong Hoon,Jun, Sang Min,Kim, Jin-Taek,Jang, Taeil,Song, Inhong,Kang, Moon Seong 한국농공학회 2016 한국농공학회논문집 Vol.58 No.3

The component-based modeling framework for agricultural water-resources management (COMFARM) is a user-friendly, highly interoperable, lightweight modeling framework that supports the development of watershed-specific domain components. The objective of this study was to evaluate the suitability of the COMFARM for the design and creation of a component-based modeling system of agricultural reservoir watersheds. A case study that focused on a particular modeling system was conducted on a watershed that includes the Daehwa and Dangwol serial irrigation reservoirs. The hydrologic modeling system for the study area was constructed with linkable components, including the modified Tank, an agricultural water supply and drainage model, and a reservoir water balance model. The model parameters were each calibrated for two years, based on observed reservoir water levels. The simulated results were in good agreement with the observed data. In addition, the applicability of the COMFARM was evaluated for regions where reservoir outflows, including not only spillway release but also return flow by irrigation water supply, substantially affect the downstream river discharge. The COMFARM could help to develop effective water-management measures by allowing the construction of a modeling system and evaluation of multiple operational scenarios customized for a specific watershed.