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Executive Summary
목차
제1장 연구개발 과제 개요 42
1. 개념 및 정의 42
1.1. 목적형 R&R사업 개요 42
1.2. 수자원하천연구본부 현황 및 R&R 42
1.3. 수자원하천연구본부 목적형 R&R사업 과제구성 47
1.4. 수자원하천연구본부 목적형 R&R사업 WBS별 개념 및 정의 51
2. 추진배경 및 필요성 67
2.1. WBS 1 : 기후변화 적응 미래선도형 수자원 평가기법 개발 및 전지구 보급 67
2.2. WBS 2 : 미래선도형 스마트 홍수예측 시스템 요소기술 개발 72
2.3. WBS 3 : 자연 하천의 수문-식생-지형 상호작용 이해를 위한 내성천 장기 모니터링 73
2.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일기초 세굴 실험자료 구축 및 고도화 74
2.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 78
2.6. WBS 6 : 남북협력시대 대비 한강조사 79
2.7. WBS 7 : 유역 물순환 과정 해석을 위한 시험유역 실증 강화 연구 83
2.8. WBS 8 : 도시홍수 대응 맞춤형 요소 기술 개발 기획 86
2.9. WBS 9 : 3D 게임 엔진 기반 하천실증실험시설 디지털 트윈 고도화 88
2.10. WBS 10 : 기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 90
제2장 연구개발과제의 수행과정 및 수행내용 92
1. 연구개발 수행과정 92
1.1. WBS 1 : 기후변화 적응 미래선도형 수자원 평가기법 개발 및 전지구 보급 92
1.2. WBS 2 : 미래선도형 스마트 홍수예측 시스템 요소기술 개발 99
1.3. WBS 3 : 자연 하천의 수문-식생-지형 상호작용 이해를 위한 내성천 장기 모니터링 102
1.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일기초 세굴 실험자료 구축 및 고도화 105
1.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 107
1.6. WBS 6 : 남북협력 시대 대비 한강조사 108
1.7. WBS 7 : 유역 물순환 과정 해석을 위한 시험유역 실증 강화 연구 112
1.8. WBS 8 : 도시홍수 대응 맞춤형 요소 기술 개발 기획 118
1.9. WBS 9 : 3D 게임 엔진 기반 하천실증실험시설 디지털 트윈 고도화 119
1.10. WBS 10 : 기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 131
2. 수행내용 132
2.1. WBS 1 : 기후변화 적응 미래선도형 수자원 평가기법 개발 및 전지구 보급 132
2.2. WBS 2 : 미래선도형 스마트 홍수예측 시스템 요소기술 개발 137
2.3. WBS 3 : 자연 하천의 수문-식생-지형 상호작용 이해를 위한 내성천 장기 모니터링 139
2.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일기초 세굴 실험자료 구축 및 고도화 140
2.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 145
2.6. WBS 6 : 남북협력 시대 대비 한강조사 146
2.7. WBS 7 : 유역 물순환 과정 해석을 위한 시험유역 실증 강화 연구 148
2.8. WBS 8 : 도시홍수 대응 맞춤형 요소 기술 개발 기획 153
2.9. WBS 9 : 3D 게임 엔진 기반 하천실증실험시설 디지털 트윈 고도화 154
2.10. WBS 10 : 기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 155
제3장 연구개발과제의 수행결과 및 목표달성 정도 158
1. WBS 1 : 기후변화 적응 미래선도형 수자원 평가기법 개발 및 전지구 보급 158
1.1. WBS 이행의 적절성 158
1.2. 목표달성 정도 159
2. WBS 2 : 미래선도형 스마트 홍수예측 시스템 요소기술 개발 181
2.1. WBS 이행의 적절성 181
2.2. 홍수예측 모델 개선 182
2.3. 시범지역 대상 홍수예측 모델 적용 및 평가 209
2.4. 홍수예측 모델링 시스템 개발 전략 수립 257
3. WBS 3 : 자연 하천의 수문-식생-지형 상호작용 이해를 위한 내성천 장기 모니터링 265
1.1. WBS 이행의 적절성 265
1.2. 영주댐 상하류 내성천 기상, 수리수문, 수질, 지형 자료 조사 265
1.3. 주요 지점 공간정보 및 드론 영상 수집 271
1.4. 내성천 유사의 기원 분석 276
1.4. 내성천 장기조사 DB 구축 및 공개 278
4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일기초 세굴 실험자료 구축 및 고도화 280
4.1. WBS 이행의 적절성 280
4.2. 파랑 지속시간에 따른 지형 변화 자료 구축 280
4.3. 파일 기초 설치 전 지형 변화 자료 구축 286
4.4. 파일 기초 설치 후 지형 변화 자료 구축 293
4.5. 실험결과 정리 305
5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 306
5.1. WBS 이행의 적절성 306
5.2. 현장 모니터링 사이트 구축 306
5.3. 이미지 데이터 획득 시스템 구축 313
5.4. AI 분석 기법 비교 315
5.5. 연구목표 달성도 326
6. WBS 6 : 남북협력시대 대비 한강 조사 328
6.1. WBS 이행의 적절성 328
6.2. 하상 조사 결과 328
6.3. 하상 변동량 분석 343
6.4. 수심 분석 344
6.5. 선박 운행 가능성 분석 346
7. WBS 7 : 유역 물순환 과정 해석을 위한 시험유역 실증 강화 연구 351
7.1. WBS 이행의 적절성 351
7.2. 성과지표별 수행결과 351
8. WBS 8 : 도시홍수 대응 맞춤형 요소 기술 개발 기획 373
8.1. WBS 이행의 적절성 373
8.2. 국내외 도시홍수 대응 정책 현황 373
8.3. 국내외 도시홍수 대응 기술 동향 382
8.4. 국내외 도시홍수 대응 특허 동향 385
8.5. 정부 R&D 투자 동향 388
8.6. 기술개발 전략 수립 389
9. WBS 9 : 3D 게임 엔진 기반 하천실증실험시설 디지털 트윈 고도화 391
9.1. WBS 이행의 적절성 391
9.2. 수행결과 391
10. WBS 10 :기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 409
10.1. WBS 이행의 적절성 409
10.2. 서울지점 분 단위 자료 IETD 추정결과 409
10.3. 연속 무강우 지속시간별 강우사상 특성 분석 427
11. 정량적 연구개발 성과 436
11.1. WBS 1 : 기후변화 적응 미래선도형 수자원 평가기법 개발 및 전지구 보급 436
11.2. WBS 2 : 미래선도형 스마트 홍수예측 시스템 요소기술 개발 436
11.3. WBS 3 : 자연 하천의 수문-식생-지형 상호작용 이해를 위한 내성천 장기 모니터링 438
11.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일기초 세굴 실험자료 구축 및 고도화 439
11.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 439
11.6. WBS 6 : 남북협력시대 대비 한강 조사 440
11.7. WBS 7 : 유역 물순환 과정 해석을 위한 시험유역 실증 강화 연구 441
11.8. WBS 8 : 도시홍수 대응 맞춤형 요소 기술 개발 기획 442
11.9. WBS 9 : 3D 게임 엔진 기반 하천실증실험시설 디지털 트윈 고도화 442
11.10. WBS 10 : 기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 442
12. 예산집행의 준수도 443
12.1. WBS 1 : 기후변화 적응 미래선도형 수자원 평가기법 개발 및 전지구 보급 444
12.2. WBS 2 : 미래선도형 스마트 홍수예측 시스템 요소기술 개발 444
12.3. WBS 3 :자연 하천의 수문-식생-지형 상호작용 이해를 위한 내성천 장기 모니터링 445
12.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일기초 세굴 실험자료 구축 및 고도화 445
12.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 446
12.6. WBS 6 : 남북협력시대 대비 한강 조사 446
12.7. WBS 7 : 유역 물순환 과정 해석을 위한 시험유역 실증 강화 연구 447
12.8. WBS 8 : 도시홍수 대응 맞춤형 요소 기술 개발 기획 447
12.9. WBS 9 : 3D 게임 엔진 기반 하천실증실험시설 디지털 트윈 고도화 448
12.10. WBS 10 : 기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 448
제4장 차년도 연구개발계획 450
1. 연구개발 목표 및 내용 450
1.1. WBS 1 : 노후수공구조물 스마트 진단 및 보강 450
1.2. WBS 2 : 미래 선도형 수자원 해석 모델 고도화 연구 452
1.3. WBS 3 : 계측 및 미계측 유역 수자원조사 및 실증 연구 456
1.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일 기초 세굴 실험자료 구축 및 분석 457
1.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 459
1.6. WBS 6 : 기후변화에 따른 도시 강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 460
2. 국내외 관련 분야 환경변화 462
2.1. WBS 1 : 노후수공구조물 스마트 진단 및 보강 462
2.2. WBS 2 : 미래 선도형 수자원 해석 모델 고도화 연구 466
2.3. WBS 3 : 계측 및 미계측 유역 수자원조사 및 실증 연구 469
2.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일기초 세굴 실험자료 구축 및 분석 471
2.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 471
2.6. WBS 6 : 기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 471
3. 연구개발 추진전략 472
3.1. WBS 1 : 노후수공구조물 스마트 진단 및 보강 472
3.2. WBS 2 : 미래 선도형 수자원 해석 모델 고도화 연구 474
3.3. WBS 3 : 계측 및 미계측 유역 수자원조사 및 실증 연구 476
3.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일 기초 세굴 실험자료 구축 및 분석 478
3.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 480
3.6. WBS 6 : 기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 481
4. 연구개발 일정 및 기대성과 482
4.1. WBS 1 : 노후수공구조물 스마트 진단 및 보강 482
4.2. WBS 2 : 미래 선도형 수자원 해석 모델 고도화 연구 484
4.3. WBS 3 : 계측 및 미계측 유역 수자원조사 및 실증 연구 485
4.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일 기초 세굴 실험자료 구축 및 분석 486
4.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 487
4.6. WBS 6 : 기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 488
5. 연구비 사용계획 489
5.1. WBS 1 : 노후수공구조물 스마트 진단 및 보강 489
5.2. WBS 2 : 미래 선도형 수자원 해석 모델 고도화 연구 491
5.3. WBS 3 : 계측 및 미계측 유역 수자원조사 및 실증 연구 492
5.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일 기초 세굴 실험자료 구축 및 분석 493
5.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 495
5.6. WBS 6 : 기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 496
6. 성과활용방안 497
6.1. WBS 1 : 노후수공구조물 스마트 진단 및 보강 497
6.2. WBS 2 : 미래 선도형 수자원 해석 모델 고도화 연구 499
6.3. WBS 3 : 계측 및 미계측 유역 수자원조사 및 실증 연구 500
6.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일 기초 세굴 실험자료 구축 및 분석 501
6.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 501
6.6. WBS 6 : 기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 502
7. 기대효과 503
7.1. WBS 1 : 노후수공구조물 스마트 진단 및 보강 503
7.2. WBS 2 : 미래 선도형 수자원 해석 모델 고도화 연구 504
7.3. WBS 3 : 계측 및 미계측 유역 수자원조사 및 실증 연구 504
7.4. WBS 4 : 파랑에 의한 파일 기초 세굴 실험자료 구축 및 분석 505
7.5. WBS 5 : 하천 부유 폐기물 인공지능 학습용 데이터 구축 및 고도화 505
7.6. WBS 6 : 기후변화에 따른 도시강우 특성의 대안적 분석 기법 개발 506
참고문헌 508
부록 522
1. 목표달성도 자체점검 및 증빙자료 522
2. 기획연구 RFP 552
서지자료 558
Bibliographic Data 559
판권기 560
그림 1.1. 수자원하천연구본부 인력 구성 비율(직급별) 43
그림 1.2. 수자원하천연구본부 사업별 연구비 비중 43
그림 1.3. 수자원하천연구본부의 중점연구분야 도출 및 KICT R&R과의 연계성 47
그림 1.4. DWAT 개발 이력 51
그림 1.5. DWAT 적용 국가(26개국) 52
그림 1.6. KICT 홍수해석 모델 체인 및 본 연구의 대상 53
그림 1.7. AI 기법을 활용한 하천 부유 폐기물의 분류 55
그림 1.8. 한강 하구 현황 56
그림 1.9. 하구의 기능 56
그림 1.10. 한강 하구에 대한 지자체별 사업구상 57
그림 1.11. 자연계 물순환 개념도 58
그림 1.12. 도시 홍수 피해 사례 60
그림 1.13. IETD를 활용한 독립강우사상의 분리 65
그림 1.14. 해상풍력 단지의 건설에 따른 주변 영향 75
그림 1.15. 태안 해상풍력 기초 세굴실험 사례 76
그림 1.16. 태안 해상풍력 기초 세굴실험 중 보호적용 사례 77
그림 1.17. 해양폐기물 관리 관련 법령 및 국제 협약 78
그림 1.18. 남북공동선언 주요내용 79
그림 1.19. 남북 공동수로조사 내역 80
그림 1.20. 남북 공동수로조사 대상 구간 80
그림 1.21. 한강 하구 공동연구 협약서 81
그림 1.22. 한강 하구 생태조사 내용 82
그림 1.23. 제1차 국가물관리기본계획(2021∼2030) 비전 체계도 85
그림 1.24. 지하시설 침수 사례 86
그림 1.25. 우리나라 호수 일수 변화(1912~2020) 87
그림 1.26. 하천실험센터 디지털 트윈의 예(좌), 전경(중앙), 게임엔진활용의예(우) 89
그림 2.1. KICT 수문예측 및 평가 소프트웨어(KICT-DWAT) 전지구 보급 92
그림 2.2. WMO 조직 및 네트워크 93
그림 2.3. 추진체계 94
그림 2.4. DWAT 개념 및 구조 95
그림 2.5. DWAT GUI 95
그림 2.6. DWAT을 이용한 수자원평가 과정 96
그림 2.7. DWAT 모형 GUI 개선 97
그림 2.8. 전처리 및 후처리 작업 개선 97
그림 2.9. 매개변수 입력창 개선 98
그림 2.10. 홍수예측 모델 개선 방법 99
그림 2.11. 홍수예측 모델링 시스템 개발 전략 수립 절차 100
그림 2.12. 연구개발 추진 일정 100
그림 2.13. 연구개발 추진 전략 101
그림 2.14. 연구 추진체계 102
그림 2.15. 골재 채취 표지판 103
그림 2.16. 내성천 장기 모니터링 104
그림 2.17. 연구수행 체계도 105
그림 2.18. 연구수행 절차도 106
그림 2.19. 한강 하구 측량을 위한 출입허가 신청 공문 110
그림 2.20. 한강 하구 측량 및 분석 구간 111
그림 2.21. 연구 추진체계도 115
그림 2.22. 연구개발 추진체계 118
그림 2.23. 대상 구간에 대한 3차원 지상 라이다 측량 수행 120
그림 2.24. 지형 수정이 가능한 경계조건 지정 120
그림 2.25. 하천 실험 센터 드론 측량 결과의 DSM과 DTM 차이 121
그림 2.26. RiverSurveyor M9 122
그림 2.27. SL-3000 123
그림 2.28. Discharge Keeper 124
그림 2.29. 실증실험 구간 및 장비 설치 위치 125
그림 2.30. 측정 장비 설치 125
그림 2.31. 상·하류의 Discharge Keeper 설치 126
그림 2.32. ADCP 이동측정방식 측정결과 126
그림 2.33. ADCP 고정측정방식 측정방법 127
그림 2.34. ADCP 고정측정방식 측정결과 127
그림 2.35. Discharge Keeper의 유량 측정방법 128
그림 2.36. H-ADCP 측정결과 128
그림 2.37. 하천실험센터 고수조 공급관의 개도율 개요 129
그림 2.38. 개발된 디지털 트윈 모형 129
그림 2.39. 연구개발 수행 과정 131
그림 2.40. DWAT 모형의 사용자 인터페이스 133
그림 2.41. 개발된 시스템화면 135
그림 2.42. DWAT 내 앙상블 하천유량 예측을 위한 Ensemble 모듈 135
그림 2.43. 라오스 현장 적용 136
그림 2.44. 카자흐스탄 현장 적용 136
그림 2.45. 단면수로 모식도 및 사진 141
그림 2.46. 3D 스캔 및 분석시스템 141
그림 2.47. 이동상 실험을 위한 실험구간 모식도 및 제작 사진 142
그림 2.48. 입도분포 곡선(D₅₀=0.18mm(위) 및 0.70mm(아래)) 143
그림 2.49. 원형 파일 기초 모형 사진 143
그림 2.50. 연구개발 추진 성과 기반 최종 목표 145
그림 2.51. 한강 하구 측량 결과(평면도) 146
그림 2.52. 한강 하구 측량 결과(횡단면도) 147
그림 2.53. KICT REC 디지털 트윈 모형 초기화면 154
그림 3.1. DWAT 모형의 유출 모식도 161
그림 3.2. online 저수지 162
그림 3.3. offline 저수지 163
그림 3.4. 습지 164
그림 3.5. 재이용 및 광역급수 165
그림 3.6. DWAT 모형의 GUI 165
그림 3.7. 오픈 GIS 툴(QGIS)과 연계된 버전 2.0 개발 166
그림 3.8. 최신 그래픽 차트 형식 제공 166
그림 3.9. 직관적인 매개변수 입력 화면 개선 167
그림 3.10. 개발된 시스템화면 168
그림 3.11. 한강권역 및 기상청 ASOS 관측지점 171
그림 3.12. 소유역별 표고 및 경사 분포 172
그림 3.13. 소유역별 토지피복 및 토양 현황 173
그림 3.14. 유역 내 관측망 현황 174
그림 3.15. DWAT 모형 구축 175
그림 3.16. 관측 및 모의 하천유량 시계열 비교 175
그림 3.17. 관측 및 모의 하천유량에 대한 산포도 및 통계치 176
그림 3.18. 일 단위 하천유량 예측 결과 176
그림 3.19. 라오스 현장 적용 177
그림 3.20. 카자흐스탄 현장 적용 177
그림 3.21. 세미나(2회) 및 워크숍 1회 개최 178
그림 3.22. WMO 기술자문사업 협약서 178
그림 3.23. 확대/보급을 위한 홍보자료 179
그림 3.24. 교육동영상 및 매뉴얼 업데이트 180
그림 3.25. 예측 모델 구성방법 비교 182
그림 3.26. RainNet architecture 183
그림 3.27. Recursive RainNet(KICT-RAIN-AI_v1) architecture 184
그림 3.28. KICT-RAIN-AI_v2 process 185
그림 3.29. 환경부 S-band 강우레이더 관측망 현황 186
그림 3.30. 각 에포크별 모델 학습 결과 187
그림 3.31. GRM 모델 수문성분 모식도 및 본 연구에서의 개발 대상 188
그림 3.32. GUI 개선 - QGRM 모의 옵션 추가 189
그림 3.33. GUI 개선 - 기상자료 설정 기능 개선 189
그림 3.34. GUI 개선 - 차단, 증발산, 융설 매개변수 설정 기능 추가 190
그림 3.35. QGRM 실행 화면 190
그림 3.36. 학습데이터 항목 다양화 193
그림 3.37. 수위 이상치 검정 결과 예시(- :원시자료, - : 이상치 검정자료) 194
그림 3.38. 예측시간의 다양화 기능 194
그림 3.39. 자료 전처리 기능(무강우 사상 삭제, 누적강우 생성, 기간필터링) 195
그림 3.40. 데이터셋 원본 및 전처리자료 모두 표출 및 저장 기능 196
그림 3.41. 데이터파일 관리 기능 개발 196
그림 3.42. OpenAPI 자료조회 결과 화면 197
그림 3.43. DB 자료조회 검색조건 설정 화면 198
그림 3.44. QGIS 플러그인 공개 198
그림 3.45. 지표수-우수관망 모델 흐름교환기법 개선 199
그림 3.46. OpenMP활용 병렬 컴퓨팅 적용 201
그림 3.47. 병렬 컴퓨팅 적용 모의시간 단축 결과 201
그림 3.48. 분포형 강우자료 활용 절차 202
그림 3.49. K-FRM 코드 개선 전후 203
그림 3.50. 인벤토리 4종 각각의 코드 분리 화면 203
그림 3.51. 인벤토리 DB, 피해원단위 개선 전후 204
그림 3.52. 인벤토리 DB 구축 툴(I-Builder) 204
그림 3.53. 2021년 인벤토리 DB 사용자 배포 화면(K-CDMS) 205
그림 3.54. 2021년 건물구조물 피해원단위 206
그림 3.55. 2021년 차량 피해원단위 206
그림 3.56. 2021년 농업 피해원단위 206
그림 3.57. GitHub WaterKICT organization 207
그림 3.58. GitHub WaterKICT organization (계속) 208
그림 3.59. 경안천 시범지역 유역도, 수문 및 기상 관측소 211
그림 3.60. 경안천 유역 내 표준유역 및 강우관측소 티센망 211
그림 3.61. 경안천 시범지역 유역도, 하천, 수위관측소 212
그림 3.62. KICT-RAIN-AI의 입력자료 형식 213
그림 3.63. KICT-RAIN-AI 산출물 표출 결과(예: QPF_20220810000-10.asc) 214
그림 3.64. KICT-RAIN-AI 산출물로 산정한 표준유역 유역 평균강우량 결과(예: AI_QPF_MAP_20220810000.TXT) 214
그림 3.65. 강우예측 기법별 예측된 레이더 강우 분포(2022년 8월 8일 04시 00분 예측 시점) 216
그림 3.66. 강우예측 기법별 예측된 레이더 강우 분포(2022년 8월 9일 03시 00분 예측 시점) 217
그림 3.67. 강우예측 기법별 예측된 레이더 강우 분포(2022년 8월 10일 01시 00분 예측 시점) 218
그림 3.68. GRM 모델 입력 공간자료 219
그림 3.69. GRM 모델 유출모의 결과(S1 시나리오, 경안교) 221
그림 3.70. GRM 모델 유출모의 결과(S1 시나리오, 섬뜰교) 222
그림 3.71. GRM 모델 유출모의 결과(S2 시나리오, 경안교) 222
그림 3.72. GRM 모델 유출모의 결과(S2 시나리오, 섬뜰교) 223
그림 3.73. GRM 모델 유출모의 결과(S3 시나리오, 2011.07 사상 경안교) 223
그림 3.74. GRM 모델 유출모의 결과(S3 시나리오, 2022.08 사상 경안교) 224
그림 3.75. GRM 모델 유출모의 결과(S3 시나리오, 2022.08 사상 서하교) 224
그림 3.76. GRM 모델 유출모의 결과(S4 시나리오, 2011.07 사상 경안교) 225
그림 3.77. GRM 모델 유출모의 결과(S4 시나리오, 2022.08 사상 경안교) 225
그림 3.78. GRM 모델 유출모의 결과(S4 시나리오, 2022.08 사상 서하교) 226
그림 3.79. GRM 모델 유출모의 결과(S5 시나리오, 2011.07 사상 경안교) 227
그림 3.80. GRM 모델 유출모의 결과(S5 시나리오, 2022.08 사상 경안교) 227
그림 3.81. 실측값과 수위 - 유량관계 곡선을 혼합한 경계조건 지정 228
그림 3.82. 2022년 8월 사상 229
그림 3.83. 2022년 8월 모형보정 229
그림 3.84. 2022년 8월 사상 230
그림 3.85. 학습자료 Dataset(광주시(광동교) 예시) 232
그림 3.86. 학습과정에 대한 성능지표 233
그림 3.87. 용인시(월촌교)_1016607 예측결과 234
그림 3.88. 광주시(경안교)_1016650 예측결과 235
그림 3.89. 광주시(섬뜰교)_1016660 예측결과 235
그림 3.90. 광주시(서하교)_1016670 예측결과 236
그림 3.91. 도시침수 해석 모델별 분석기법 비교 237
그림 3.92. 연구 대상지역 238
그림 3.93. DEM 구축결과 (좌)/토지이용현황 (우) 239
그림 3.94. 정밀토양도 (좌)/수문학적토양군 (우) 239
그림 3.95. 우수관망자료 검·보정 수행 240
그림 3.96. EPA-SWMM 초기모델(좌)/Infoworks ICM 초기모델(우) 240
그림 3.97. EPA-SWMM 모의결과 241
그림 3.98. Infoworks ICM 모의결과 241
그림 3.99. 2011년 경안천유역 침수흔적도(좌: 광주시, 우: 용인시 처인구) 243
그림 3.100. 2022년 경안천유역 침수흔적도(용인시 처인구) 244
그림 3.101. 홍수예측 시나리오별 모델 조합 245
그림 3.102. 모델간 연계 모의시 사용되는 모의결과 자료의 종류 246
그림 3.103. KICT-RAIN-AI와 GRM 모델의 연계 모의 결과 247
그림 3.104. 2022년 8월 사상 247
그림 3.105. KICT-RAIN-AI 예측 강우 적용 모식도 248
그림 3.106. 자료포맷 자동 변환 프로그램 248
그림 3.107. 용인시(월촌교)_1016607 예측 강우 활용 모델 결과 249
그림 3.108. 광주시(경안교)_1016650 예측 강우 활용 모델 결과 250
그림 3.109. 강우 예측자료 활용 모의방법 251
그림 3.110. QPF 예측 대상 시간별 침수면적, 침수심 변화 251
그림 3.111. 관측강우 모의결과(좌)/예측 10분 모의결과(우) 252
그림 3.112. 예측 90분 모의결과(좌)/예측 180분 모의결과(우) 252
그림 3.113. 08.09 03:00 + QPF3hr(좌)/관측(~08.09 06:00)(우) 253
그림 3.114. 08.11 05:00 + QPF3hr(좌)/관측(~08.11 08:00)(우) 253
그림 3.115. 대상지역 침수모의 결과 255
그림 3.116. 침수구역에 노출된 건물, 인구, 농업(경지), 차량 현황 255
그림 3.117. MIKE+ 모델 GUI 257
그림 3.118. MIKE+ 모의결과 가시화 GUI 258
그림 3.119. HEC-RTS 개념도 및 GUI 259
그림 3.120. 통합 모델링 시스템 사례조사 및 본 연구 모델링 시스템 개발 방향 260
그림 3.121. QGIS 기반 모델링 시스템 개발시 장단점 261
그림 3.122. QGIS 기반 모델링 시스템 구성 개념도 264
그림 3.123. 4-6월 기온 및 연강수량(1973~2023) 266
그림 3.124. 내성천 상류 유역(예천 감천면) 산사태 발생 267
그림 3.125. 내성천 지류(한천) 수충부(과수원) 침식 267
그림 3.126. 내성천 지류(한천) 제방 유실 현장 267
그림 3.127. 상월 지점 수위(2010~2023) 268
그림 3.128. 오천 지점의 수위(2021년 신규 설치, 모델링 지점) 268
그림 3.129. 1968~2023년 월포(예천군 월포교) 지점 수위 및 유량측정 자료 269
그림 3.130. 총질소 변화 269
그림 3.131. 주요 8개 지점의 2023년 측량 성과 270
그림 3.132. 주요 4개 지점에서의 단면 변화(2013~2022) 271
그림 3.133. 용혈 구간 드론영상(4.20 및 7.5) 272
그림 3.134. 탄산 지점(7월 5일) 272
그림 3.135. 고평 지점(좌) 및 오신 지점(우) 273
그림 3.136. 내성천 전구간 드론 촬영 결과(상류 구역만) 274
그림 3.137. 석탑교(조제) 지점 2023년 현장 사진 274
그림 3.138. 용혈 및 탄산 지점의 봄/여름철 대비 겨울 영상 275
그림 3.139. 주요 조사 지점의 현장 모니터링 사진 275
그림 3.140. 내성천 선버들을 이식하는 실험구 276
그림 3.141. 식생 생육 상태 276
그림 3.142. 유사의 기원지 분석 절차 277
그림 3.143. 부유사 샘플링 위치 277
그림 3.144. 기원물질 샘플링 장소 278
그림 3.145. 공공데이터 목록등록 관리 현황 278
그림 3.146. 주요지점 측량 자료 목록 279
그림 3.147. 2023년 내성천 장기모니터링 자료보고서 표지 및 목차 279
그림 3.148. 파일기초 설치전 실험파수에 따른 지형 변화(수심 40cm 조건) 281
그림 3.149. 파일기초 설치전 실험파수에 따른 지형 변화(수심 50cm 조건) 282
그림 3.150. 파일기초 설치 후 파랑 조파 장면 283
그림 3.151. 파일기초 설치후 실험파수에 따른 지형 변화(수심 50cm 조건) 285
그림 3.152. 작용 파수에 따른 지형 변화(수심 50cm 조건) 285
그림 3.153. 하천 교각 세굴 286
그림 3.154. 구조물 설치전 지형변화 자료 구축(실험 사진) 287
그림 3.155. 구조물 설치전 지형변화 자료 구축(스캔 및 xyz 결과) 290
그림 3.156. 구조물 설치후 지형변화 자료 구축(Dpile=8cm, D50=0.18mm 조건) 293
그림 3.157. 구조물 설치후 지형변화 자료 구축(Dpile=5cm, D50=0.18mm 조건) 297
그림 3.158. 구조물 설치후 지형변화 자료 구축(Dpile=5cm, D50=0.70mm 조건) 301
그림 3.159. 규칙파 조건 입사파랑과 파일기초 제원에 따른 지형변화(세굴) 상관 관계 305
그림 3.160. 하천 부유폐기물 현장 모니터링 사이트 구축 308
그림 3.161. 차단시설 유지관리 및 복구 312
그림 3.162. 모니터링시스템 구성도 313
그림 3.163. 모니터링 카메라 + 태양광시설 설치 조감도 313
그림 3.164. 베터리와 전압 컨트롤러 314
그림 3.165. 태양광 패널 프레임 지그 314
그림 3.166. 모니터링 시스템 현황 315
그림 3.167. Object Detection 모델간 처리 프레임 속도 대비 정확도 비교 316
그림 3.168. Unet의 구조 318
그림 3.169. 모델 학습 프로세스 319
그림 3.170. 성상 분류 모델 각 Phase별 학습 결과 321
그림 3.171. 현장 모니터링 데이터의 차집량 모델 적용 326
그림 3.172. 한강 하구부 2023년 조사 대상 구간 329
그림 3.173. STA.13 지점의 하상변화(2021년 이후) 330
그림 3.174. STA.13 지점의 하상변화(전기간) 330
그림 3.175. STA.18 지점의 하상변화(2021년 이후) 331
그림 3.176. STA.18 지점의 하상변화(전기간) 331
그림 3.177. STA.31지점의 하상변화(2022년 이후) 332
그림 3.178. STA.31지점의 하상변화(전기간) 332
그림 3.179. STA.50지점의 하상변화(2022년 이후) 333
그림 3.180. STA.50지점의 하상변화(전기간) 333
그림 3.181. 한강 하구 하상 측량 결과(계속) 336
그림 3.182. 한강 하구부 세퇴차량 분석(2012-2022) 343
그림 3.183. 한강 하구부 세퇴차량 분석(2022-2023) 344
그림 3.184. 한강 하구 수심 분석 결과(전기간) 344
그림 3.185. 한강 하구 수심 분석 결과(2022년) 345
그림 3.186. 한강 하구 수심 분석 결과(2023년) 345
그림 3.187. 전류 수위관측소 수위 변화 346
그림 3.188. 수위 0.5m일 경우 형성되는 수심 347
그림 3.189. 수위 1.0m일 경우 형성되는 수심 348
그림 3.190. 수위 2.0m일 경우 형성되는 수심 349
그림 3.191. 수위 3.0m일 경우 형성되는 수심 350
그림 3.192. 관측소별 강우량 및 유역평균강우량 관측 결과(설마천 유역) 352
그림 3.193. 하천수위 관측 결과(설마천 유역, 전적비교) 352
그림 3.194. 증발산량 산정 결과(설마천 유역) 353
그림 3.195. 수위-유량관계곡선(설마천 유역, 전적비교 수위관측소) 353
그림 3.196. 하천유출량 산정 결과(설마천 유역, 전적비교 수위관측소) 354
그림 3.197. 관측소별 강우량 및 유역평균강우량 관측 결과(차탄천 유역) 355
그림 3.198. 하천수위 관측 결과(차탄천 유역, 장진교 수위관측소(유역출구)) 355
그림 3.199. 하천수위 관측 결과(차탄천 유역, 보막교 수위관측소(중간소유역)) 356
그림 3.200. 증발산량 산정 결과(차탄천 유역) 356
그림 3.201. 수위-유량관계곡선(차탄천 유역, 장진교 수위관측소) 357
그림 3.202. 하천유출량 산정 결과(차탄천 유역, 장진교 수위관측소) 357
그림 3.203. 수위-유량관계곡선(차탄천 유역, 보막교 수위관측소) 358
그림 3.204. 하천유출량 산정 결과(차탄천 유역, 보막교 수위관측소) 358
그림 3.205. 유역 물순환 성분 해석 결과(설마천 유역) 359
그림 3.206. 유역평균강우량 대비 물순환 성분별 비율(설마천 유역) 359
그림 3.207. 유역 물순환 성분 해석 결과(차탄천 유역) 360
그림 3.208. 유역평균강우량 대비 물순환 성분별 비율(차탄천 유역) 360
그림 3.209. 강우빈도 해석 결과(설마천 유역) 361
그림 3.210. 강우빈도 해석 결과(차탄천 유역) 362
그림 3.211. 홍수예보 시스템 개발(한국토코넷) 363
그림 3.212. 스마트 목자수위표 개발(한국건설기술연구원_수자원하천연구본부) 363
그림 3.213. 실시간 수문정보시스템 운영 현황(설마천 유역) 364
그림 3.214. 실시간 수문정보시스템 운영 현황(차탄천 유역) 365
그림 3.215. GRM 구동 프로세스 367
그림 3.216. 토양함수상태계산 부모형의 모식도 368
그림 3.217. GRM model 입력자료 구축 현황(설마천 유역) 369
그림 3.218. GRM model 입력자료 구축 현황(차탄천 유역) 369
그림 3.219. NWS-PC model 입력자료 구축 현황(설마천 유역) 370
그림 3.220. NWS-PC model 입력자료 구축 현황(차탄천 유역) 370
그림 3.221. 방재도시정비계획 수립절차 377
그림 3.222. 미국 안전관리 개념 379
그림 3.223. 구간별 출원 점유율 386
그림 3.224. 기술수명주기(95% 신뢰도 구간) 387
그림 3.225. Discharge Keeper 측정 결과(개도율 30%) 394
그림 3.226. 횡방향 유속분포 측정 결과(개도율 30%) 394
그림 3.227. 시간에 따른 유량 측정결과(개도율 30%) 395
그림 3.228. Discharge Keeper 측정 결과(개도율 60%) 398
그림 3.229. 횡방향 유속분포 측정 결과(개도율 60%) 398
그림 3.230. 시간에 따른 유량 측정결과(개도율 60%) 399
그림 3.231. 횡방향 유속분포 기반 검증 결과 400
그림 3.232. 계측과 디지털 트윈 재현 유속 비교 400
그림 3.233. 개도율 40% 재현 결과의 (a) 수심 및 (b) 유속 결과 비교 400
그림 3.234. 디지털 트윈 모형의 초기 화면 401
그림 3.235. 세부 메뉴 화면 402
그림 3.236. 추가 메뉴에 대한 이미지 403
그림 3.237. DEM 자료를 이용하여 지형 편집하는 과정 404
그림 3.238. DEM Import 과정 1: [파일에서 임포트 선택 후 DEM파일 선택, 세부옵션 조정이 필요할 경우 조정 후 [임포트] 클릭 405
그림 3.239. DEM Import 과정 2: [선택] 모드로 돌아온 후, 액터배치 - (검색) Voxel Landscape Importer를 월드에 배치(드래그 앤 드롭으로 배치) 405
그림 3.240. DEM Import 과정 3: 배치된 Voxel Landscape Importer를 선택하여 디테일 패널에서 기존에 랜드스케이프로 임포트한 DEM 데이터를 Voxel 이미지로 만들기1 406
그림 3.241. DEM Import 과정 4: 배치된 Voxel Landscape Importer를 선택하여 디테일 패널에서 기존에 랜드스케이프로 임포트한 DEM 데이터를 Voxel 이미지로 만들기2 406
그림 3.242. DEM Import 과정 4: Voxel World를 월드에 배치(드래그앤 드롭) 단, 기존에 사용 중인 Voxel World가 있다면 해당 Voxel World를 사용 407
그림 3.243. DEM을 이용한 지현 재현 결과 최종 408
그림 3.244. 크기 조절 및 좌표 이동 과정 408
그림 3.245. 서울지점(108) 연총강우량 및 이동평균(5년) 410
그림 3.246. 서울지점(108) 연최대강우량 시계열 그래프 411
그림 3.247. 지속기간에 따른 강우량 및 강우강도의 산포도 411
그림 3.248. 서울지점(108) 분 단위 자료 IETD 추정 결과 412
그림 3.249. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2010년) 414
그림 3.250. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2011년) 415
그림 3.251. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2012년) 416
그림 3.252. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2013년) 417
그림 3.253. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2014년) 418
그림 3.254. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2015년) 419
그림 3.255. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2016년) 420
그림 3.256. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2017) 421
그림 3.257. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2018) 422
그림 3.258. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2019) 423
그림 3.259. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2020) 424
그림 3.260. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2021) 425
그림 3.261. 서울지점(108) 분 단위 강우자료의 IETD 산정 결과(2000-2022) 426
그림 3.262. 지속기간에 따른 누적강우사상 분포 428
그림 3.263. IETD 구분에 따른 지속기간 구간 별 강우 사상 분포 비율 429
그림 3.264. 구간 지속기간별 최대 및 평균 강우강도 및 평균 강우량 431
그림 3.265. 서울지점 지속기간별 연최대강우량(누가평균값) 시계열 435
그림 3.266. 서울지점 지속기간별 연최대강우량(이동평균) 시계열 435
그림 4.1. 통문 및 통관 공동에 의한 제방 유실 사례 462
그림 4.2. 구조물 노후화에 의한 누수 발생 463
그림 4.3. 연약 지반 말뚝 기초 공동화 463
그림 4.4. 연통시험 모식도 464
그림 4.5. GPR 탐사장비의 원리 및 측정 465
그림 4.6. 일본의 제방 공동 GPR 탐사 개념도 465
그림 4.7. U-Net++ 네트워크 구조 467
그림 4.8. 연구개발 추진체계 472
그림 4.9. 차년도 연구개발 추진전략(WBS2) 474
그림 4.10. 차년도 연구개발 추진체계(WBS2) 475
그림 4.11. 연구개발 추진전략 및 방법 476
그림 4.12. 연구추진 전략 및 방법 478
그림 4.13. 연구개발 추진체계 479
그림 4.14. WBS 6 연구개발 추진전략 481
그림 4.15. 오픈소스 기반 GPR 데이터 처리 개념도 497
그림 4.16. GPR 신호 Deep learing 학습 프로세스 개념도 498
그림 4.17. KICT 수리/수문해석 모델 체인 구성 및 활용 499
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