지형학적 인자를 이용한 광역 홍수범람 위험지역 분석

이경상,이대업,정성호,이기하,Lee, Kyoungsang,Lee, Daeeop,Jung, Sungho,Lee, Giha 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.6

최근 기후변화와 이상기후의 영향으로 인한 홍수재해의 시 공간적 패턴의 변화가 복잡해짐에 따라 홍수범람 예측은 점점 어려워지고 있다. 이러한 기상이변에 따른 홍수피해를 예방하고 대응하기 위한 비구조적 대책으로 홍수위험등급 및 범람범위 등의 정보를 포함하고 있는 홍수위험지도의 작성이 필요하다. 실제로 고정밀도 홍수위험지도를 작성하기 위해서는 1차적으로 지형, 지질, 토지피복, 기상 등의 자료를 기반으로 강우-유출-범람해석을 통해 침수면적 및 침수깊이 등 범람 정보를 획득해야 되며, 2차적으로 피해액 산정을 위해 사회 경제와 관련된 다양한 DB를 필요로 한다. 하지만 개발도상국에서는 이러한 자료가 부족하고, 일부지역에서는 자료자체를 획득할 수가 없어 홍수위험지도 제작이 불가능하거나 그 정확도가 매우 낮은 실정이다. 본 연구에서는 ASTER 또는 SRTM과 같은 범용 지형자료로부터 주요 지형학적 인자를 선정하고, 선형이진분류법(Liner binary classifiers)과 ROC분석(Receiver Operation Characteristics)을 사용하여 실제 홍수유역을 유사하게 모의하는 최적 지형학적 인자를 도출하고, 이를 기반으로 광역 홍수범람지도를 작성하는 방안을 제시한다. 본 연구에서 제시하는 방법론의 정확도 검증을 위해 북한(2007), 방글라데시(2007), 인도네시아(2010), 태국(2011), 미얀마(2015) 5개국의 대규모 홍수범람에 대해 적용하였다. 실제 홍수범람 영상정보에서 획득된 침수면적과의 공간적 비교 검토 결과, 최저(38%, 방글라데시), 최고(78%)으로 평균적으로 약 60%의 정확도를 나타내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시하는 지형학적 인자 기반의 홍수범람지도 작성방법은 미계측유역에 대해서도 DEM만을 사용하여 홍수위험 지역을 쉽게 구분할 수 있다는 장점을 가지고 있어 1 2차원 범람해석 모형의 적용이 어려운 대유역에 대해 홍수범람 우려지역에 대한 공간정보를 제공해줄 수 있을 것으로 판단된다. Recently, the spatiotemporal patterns of flood disasters have become more complex and unpredictable due to climate change. Flood hazard map including information on flood risk level has been widely used as an unstructured measure against flooding damages. In order to product a high-precision flood hazard map by combination of hydrologic and hydraulic modeling, huge digital information such as topography, geology, climate, landuse and various database related to social economic are required. However, in some areas, especially in developing countries, flood hazard mapping is difficult or impossible and its accuracy is insufficient because such data is lacking or inaccessible. Therefore, this study suggests a method to delineate large scale flood-prone area based on topographic factors produced by linear binary classifier and ROC (Receiver Operation Characteristics) using globally-available geographic data such as ASTER or SRTM. We applied the proposed methodology to five different countries: North Korea Bangladesh, Indonesia, Thailand and Myanmar. The results show that model performances on flood area detection ranges from 38% (Bangladesh) to 78% (Thailand). The flood-prone area detection based on the topographical factors has a great advantage in order to easily distinguish the large-scale inundation-potent area using only digital elevation model (DEM) for ungauged watersheds.

수문분야에서의 딥러닝 적용 사례

정성호,이대업,연민호,이기하,Jeong, Seong-Ho,Lee, Dae-Eop,Hien, Le Xuan,Yeon, Min-Ho,Lee, Gi-Ha 한국수자원학회 2021 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.54 No.6

물리적 표토침식모형의 개발과 발전방향

이기하(Lee, Gi-Ha),이대업(Lee, Dae-Eop),김성원(Kim, Sung-Won) 한국지반환경공학회 2016 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2016 No.9

개도국 도시개발과 물문제 해결방안

이기하,이대업,정성호,연민호,Lee, Gi-Ha,Lee, Dae-Eop,Jeong, Seong-Ho,Yeon, Min-Ho 한국수자원학회 2021 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.54 No.2

CAE 알고리즘을 이용한 레이더 강우 보정 평가

정성호,오성렬,이대업,레수안히엔,이기하,Jung, Sungho,Oh, Sungryul,Lee, Daeeop,Le, Xuan Hien,Lee, Giha 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.7

최근 몇 년 동안 국지성 집중호우의 빈도가 증가함에 따라 고해상도 레이더 자료의 중요성 및 활용성이 증가하고 있다. 하지만 여전히 레이더 자료의 경우 시·공간적 편의가 존재하고 이를 보정하는 것이 매우 중요하며 많은 연구에서 레이더 강우의 편의 보정을 위해 다양한 통계적 기법이 시도되었다. 본 연구에서는 시·공간적으로 강우를 추정할 수 있는 이중편파레이더의 편의를 지점 강우와 비교하여 보정하는 것을 목표로 한다. 환경부의 수자원관리 및 홍수 예측에 사용되는 S-밴드 이중편파레이더의 편의 보정을 위하여 합성곱신경망(Convolutional Neural Network, CNN)기반의 Convolutional Autoencoder (CAE) 알고리즘을 구축하여 편의 보정을 수행하였다. CAE 모델의 입력자료는 환경부의 10분 단위 레이더 합성 강우자료와 같은 공간해상도로 보간된 지점 관측 강우자료를 사용하였으며, 자료의 기간은 미호천 유역에 홍수 경보가 발령된 2017년 7월 16일 00시부터 13시까지의 10분 단위 자료를 사용하였다. 그 결과로 지점 강우 대비 원시 레이더 강우의 편의가 줄어듦을 확인할 수 있으며 시·공간적으로 개선된 결과를 보여주고 있다. 따라서 각 인접한 격자 간의 공간 관계를 학습하는 CAE 모델은 레이더 및 위성에서 추정되는 격자형 기후 자료의 실시간 편의 보정에 사용할 수 있을 것으로 분석되었다.

Application of nightlight satellite imagery for assessing flooding potential area in the Mekong river basin

트라이 소팔,이대업,이기하,Try, Sophal,Lee, Daeup,Lee, Giha Korea Water Resources Association 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.7

아시아 지역의 인구증가와 하천주변 및 삼각주 평야 저지대의 인구밀도 집중으로 인해 우기 시 아시아의 많은 지역에서 홍수로 인한 대규모 인명 및 재산 피해가 발생하고 있다. 본 연구에서는 NOAA에서 제공하는 1992년부터 2003년까지의 나이트라이트 위성영상자료를 수집하여 인명 및 재산피해 정보와의 상호 공간분석을 통해 메콩강 유역의 홍수피해에 대한 분석을 실시하였다. 인명 및 재산피해 자료는 EM-DAT에서 제공하는 지역 공간분포자료를 활용하였으며, 메콩강 주하천 격자로 부터 모든 임의 격자의 떨어진 거리를 계산하여 해당 격자에서의 나이트라이트 강도와 인명 및 재산피해와의 상관분석을 수행하였다. 그 결과, 나이트라이트 강도가 클수록 홍수피해가 큰 것으로 분석되었으며, 특히, 하천으로부터 가까운 거리에서 나이트라이트 강도가 높게 나타났다. 이는 높은 나이트라이트 강도를 갖는 격자, 즉 인구밀집도가 상대적으로 높은 격자가 메콩강 하천주변으로 분포되어 있으며, 홍수피해와 양의 상관관계를 갖고 있음을 의미한다. 이와 같이 나이트라이트 위성영상정보는 에너지소비, 재해 등 다양한 공간분석을 통해 사회경제적 영향성 평가를 위한 대리변수로 사용이 가능할 것으로 판단된다. High population density in deltaic settings, especially in Asia, tends to increase and causes coastal flood risk because of lower elevations and significant subsidence. Large flood annually causes numerous deaths and huge economic losses. In this paper, an innovative technology of spatial satellite imagery has been used as tool to analyze the socio-economic flood-related damage in Mekong river basin. The relationship between nightlight intensity and flood damages has been determined for the period of 1992-2013 with a spatial resolution of 30 arc sec ($0.0083^{\circ}$), which is nearly one kilometer at the equator. Flow path distance was calculated to identify the distance of each cell to river network and to examine how nightlight intensity correlate to the area close to and far from river network. Statistical analysis results highlight the significant correlation between nocturnal luminosity intensity and flood-related damages in countries along the Mekong river (i.e., Cambodia, China, Lao PDR, Thailand, and Vietnam). This result reveals that the areas close to the river network correspond to high human distribution and causes huge damage during flooding. The result may provide key information to the region with respect to decisions, attentions, and mitigation strategies.

사방댐 준설을 위한 SPN-D2M2의 적용

정안철(Jeong, An Chul),이대업(Lee, Dae Eop),김민석(Kim, Min Seok),오성렬(Oh, Sung Ryul),정관수(Jung, Kwan Sue) 대한토목학회 2013 대한토목학회 학술대회 Vol.2013 No.10

만성 알코올성 간질환 환자의 망막과 맥락막혈관 변화

김인기,이승원,이해림,나호,백지원 대한안과학회 2023 대한안과학회지 Vol.64 No.6

Purpose: To compare the retinal and choroidal vessels of chronic alcoholics with non-alcoholics. Methods: This study included alcohol-associated liver disease (ALD) patients admitted between December 2020 and October 2021, along with age-matched controls. Retinal and choroidal vessel densities, measured using image binarization at the superficial capillary plexus (SCP), deep capillary plexus (DCP), choriocapillaris, and choroidal layers, were compared between ALD patients and controls. Correlations between clinical parameters and vessel densities in ALD patients were also analyzed. Results: Vessel densities at SCP, DCP, choriocapillaris, and choroidal layers were not significantly different between controls and ALD patients (p = 0.496, 0.988, 0.909, and 0.317, respectively). Platelet time and international normalized ratio (INR) were positively correlated with SCP density in ALD patients (r = 0.393 and 0.393; p = 0.015 and 0.015, respectively). Conclusions: ALD does not significantly affect vessel densities in the retina and choroid. The positive correlations of platelet time and INR with SCP may be related to vessel dilatation, but they require further investigation. 목적: 만성 알코올성 간질환을 가진 환자들에서 망막과 맥락막혈관 변화를 대조군과 비교하기 위함이다. 대상과 방법: 2020년 12월부터 2021년 10월까지 가톨릭대학교 부천성모병원에 입원한 알코올성 간질환을 가진 환자들을 대상으로연구하였다. 대조군은 같은 기간 본원 망막전문진료를 내원한 비슷한 나이대의 정상인으로 선정하였다. 망막과 맥락막혈관밀도는 망막 빛간섭단층촬영으로 표층부 모세혈관총, 심층부 모세혈관총, 맥락막모세혈관층과 맥락막층 각각의 이미지를 이원화하여 분석하였다. 혈관밀도는 알코올성 간질환군과 대조군 간 비교하였다. 간질환군에서 임상 변수들과 혈관밀도 간의 연관성을 분석하였다. 결과: 표층부 모세혈관총, 심층부 모세혈관총, 맥락막모세혈관층과 맥락막층의 혈관밀도는 대조군과 알코올성 간질환군 간에 유의미한 차이를 보이지 않았다(p=0.496, 0.988, 0.909, 0.317). 알코올성 간질환군에서 프로트롬빈시간, 국제표준화비율과 표층부 모세혈관총 혈관밀도는 양의 상관관계를 보였다(r=0.393 and 0.393; p=0.015 and 0.015). 결론: 알코올성 간질환의 존재 자체는 망막과 맥락막의 혈관밀도에 영향을 주지 않는다. 알코올성 간질환군에서 프로트롬빈시간과표층부 모세혈관총 혈관밀도의 양의 상관관계는 혈관 확장에 의한 것일 수 있으나 추후 연구가 더 필요하다.

시강우를 고려한 천천유역의 토양침식 및 퇴적 평가

김성원(Seongwon Kim),이대업(Daeeop Lee),정성호(Sungho Jung),이기하(Giha Lee) 한국지반환경공학회 2020 한국지반환경공학회논문집 Vol.21 No.4

최근 기후변화의 영향으로 단기간동안 높은 강우강도의 집중호우 빈도가 증가하고 있어 토양침식의 위험도가 증가할 것으로 보고 있다. 국내에서 적용하고 있는 토양침식 산정기법은 유역에서 발생하는 연 평균 토양침식을 예측하고 단기간에 발생하는 특별한 호우사상의 특징을 고려하여 침식을 예측하는 데 한계를 지니고 있다. 따라서 단기간에 발생하는 토양침식을 보다 합리적으로 해석하기 위해서는 단기 호우사상의 특징을 반영하고 침식과정을 물리적으로 해석할 수 있는 모형을 적용할 필요가 있다. 본 연구에서는 단기호우사상에 의한 토양침식을 산정하기 위하여 강우강도별 강우입자분포자료를 수집하였고 확률밀도함수를 적용하여 멱함수 형태의 강우운동에너지 산정공식을 제안하였다. 제안한 강우에너지 산정공식을 물리적 기반의 토양침식 모델에 적용하여 천천유역에서 발생한 2002년 2003년, 2007년 태풍 호우사상에 적용하였다. 그 결과, NSE는 0.036 증가하였고 RMSE는 4.995 ppm 감소한 결과를 보여 제안된 강우에너지 산정공식을 적용한 모형이 단기호우사상에 의한 유사유출을 잘 모의하는 것으로 나타났다. In recent years, the frequency of heavy rainfall associated with high rainfall intensity has been continuously increasing due to the effects of climate change; and thus also causes an increase in watershed soil erosion. The existing estimation techniques, used for the prediction of soil erosion in Korea have limitations in predicting the: average soil erosion in watersheds, and the soil erosion associated with abnormal short-term rainfall events. Therefore, it is necessary to consider the characteristics of torrential rainfall, and utilize physics-based model to accurately determine the soil erosion characteristics of a watershed. In this study, the rainfall kinetic energy equation, in the form of power function, is proposed by applying the probability density function, to analyze the rainfall particle distribution. The distributed rainfall-erosion model, which utilizes the proposed rainfall kinetic energy equation, was utilized in this study to determine the soil erosion associated with various typhoon events that occurred at Cheoncheon watershed. As a result, the model efficiency parameters of the model for NSE and RMSE are 0.036 and 4.995 ppm, respectively. Therefore, the suggested soil erosion model, coupled with the proposed rainfall-energy estimation, shows accurate results in predicting soil erosion in a watershed due to short-term rainfall events.

단기토양침식을 위한 강우에너지 산정

김성원(Kim, Seong-Won),이기하(Lee, Gi-Ha),이대업(Lee, Dae-Eop),김민석(Kim, Min-Seok) 한국지반환경공학회 2019 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2019 No.9