경제성 최대화 곡선을 활용한 치수 사업의 최적 우선 순위 연구

주홍준,이태우,김정욱,김덕환,김수전,김형수 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.7

This study compares and considers various economic evaluation methods for flood control and determines flood control priority. Economic evaluation is an essential factor to be considered in the establishment of flood control steps. It is also a way of reasonably analyzing the feasibility of a flood control project and the benefits for disaster prevention while determining the investment priorities of such projects. Therefore, it is necessary to project priority by selecting the economic evaluation method that meets the current condition and budget. For this purpose, this study constructed a database for twenty-eight cities and counties in Chungcheong province, using an improvement method. The characteristics were then examined and compared on the basis of three economic evaluations: Benefit/Cost (B/C), Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), and Weight Average Profit Index (WAPI). In addition, it was possible to arrive at a result that reflected each evaluation method well through the proposal of a Maximized Economy Curve (MEC), which accounts for both economic efficiency and the priority of flood control projects according to evaluation methods. The MEC is meaningful in that it presents the selection aspect of the economic evaluation method and the optimal business priority. 본 연구는 치수 사업에서의 다양한 경제성 평가 방법을 비교 및 고려하여 방안을 도출하고 그에 따른 최적 사업 우선순위를 결정하고자 한다. 경제성 평가는 치수 수립 단계에서 고려되어야 하는 필수적인 요소이며 치수 사업의 우선순위 결정에서 사업의 타당성과 재해 방지를 통한 편익을 합리적으로 분석해주는 방법이다. 따라서, 현재 치수 상황 및 예산과 부합하는 경제성 평가 방법을 도출하여 효율적인 사업 우선순위를 정립할 필요가 있다. 이를 위해, 본 연구에서는 충청도 28개 시·군을 대상으로 개선법을 이용하여 DB를 구축한 뒤, 편익/비용(B/C), 순현재가치(NPV), 내부수익률(IRR)의 3가지 경제성 평가를 비교하였으며, 가중평균수익성지수(WAPI)의 적용을 통해 특징을 검토하였다. 또한, 평가 방법별의 경제적 효율과 사업 우선순위를 동시에 고려한 경제성 최대화 곡선(Maximized Economy Curve, MEC)의 제안을 통해 각각의 평가방법을 잘 반영하는 결과를 구성할 수 있었다. 경제성 최대화 곡선은 경제성 평가 방법의 선정적인 측면과 최적 사업 우선 순위를 제시하였다는 점에서 의미가 있다고 판단된다.

관측소간의 상관관계를 고려한 수위관측망 최적화 연구

주홍준,김덕환,김정욱,최창현,한대건,이지호,김형수 한국습지학회 2016 한국습지학회지 Vol.18 No.4

본 연구는 제한된 인력과 비용을 활용하여 습지 지대에서의 일관되고 적절한 수위자료를 획득하기 위한 방안 수립을 목표로 하였다. 이를 위해 기존의 수위관측소 설치 기준에 입각한 상·하류간의 유기적인 상관관계를 파악하여 관측소 간의 최적의 수위관측망의 선정 기술을 개발함으로서 유역을 대표할 수 있는 일관된 수위자료 획득에 중점을 두었다. 우선 기존에 습지 유역을 포함한 충주댐 유역을 대상으로 하천을 중심으로 설치되어 있는 수위관측소 현황을 파악한 후, 유출 특성을 나타내는 대표단위도를 산정한 후 확률밀도함수로 변환하였으며, 대상 유역내에서 엔트로피 이론에 의한 정보 전달량을 산정하였다. 마지막으로 각 관측소 간의 공간적인 상관관계를 분석하고, 정보 전달량과 각 관측소 의 상관관계를 고려해 수위관측망을 최적화하였다. 즉, 정보 전달량으로 수위관측소의 개수에 따른 조합을 고려하되, 수위관측소간의 상관분석을 적용하여 수위관측소 설치위치와 개수에 대하여 최적화된 수위관측망을 제시할 수 있었다. This paper not only aims to establish a plan to acquire the water stage data in a constant and proper manner by using limited manpower and costs, but also establishes the fundamental technology for acquiring the water level observation data or the stage data. For this, this paper focuses on how to acquire the stage data, in a uniform manner, that can represent each basin by developing the technology for establishing the optimal observational network. For that, this paper identifies the current status of the stage gauge stations installed in the ChungJu dam including wetland basin mainly along the national rivers. Then, thus obtained factors are used to develop the representative unit hydrograph. After that, the data are converted into the probability density function. Then, the stations are calculated information transfer amount. As a last step, we establish the optimized stage gauge network by the location of the stage station and space impact that takes into account for the combinations of the number of the stations. In other words, we consider the combination of the stage gauge station with information transfer amount and spatial correlation analysis for estimation.

앙상블 기법을 적용한 대표 수위관측망 구축

주홍준,이지호,전환돈,김형수 한국방재학회 2016 한국방재학회논문집 Vol.16 No.5

This study derived the representative unit hydrograph which is considered the discharge characteristics between upstream and downstream and has evaluated the stream gauge network using the representative unit hydrography. The representative unit hydrography is derived with the ensemble technique and transferred into probability density function for application of the entropy theory. It has been compared the case of using representative unit hydrography with the case of the conventional methodology of using empirical formula and applied to the Chungju dam basin. Summarizing the results are as follows. It can be found that the large total information content is estimated at the case of using the representative unit hydrography derived the ensemble technique more than the case of the representative unit hydrography derived the empirical formula. It means that the total information of selected stream gauge stations is represented well the discharge characteristic between upstream and downstream. 본 연구에서는 상하류간의 유출특성을 반영할 수 있는 대표단위도를 산정하고, 이를 바탕으로 유역을 대표하는 수위관측망을 구축하고자 한다. 상하류간의 유출특성을 반영할 수 대표단위도를 앙상블 기법으로 결정한 후, 확률밀도함수로의 전이를 통해 엔트로피 이론에 적용하였으며, 이를 충주댐 유역에 대해 대표단위도를 적용한 경우와 기존 방법론인 경험식을 이용하여 수위관측망을 구축한 경우를 비교하였다. 그 결과 앙상블 기법으로 유도된 대표단위도는 경험식을 이용한 경우보다 큰 정보전달량이 산정되었다. 이는 대표단위도로 구축된 수위관측망의 정보전달량이 상류 및 하류단의 수위관측소의 유출특성을 보다 잘 대변하기 때문으로 판단된다.

댐 저수지의 퇴사위 결정 방법에 관한 고찰

주홍준,이명진,김종성,김형수 한국재난정보학회 2016 한국재난정보학회 학술대회 Vol.2016 No.11

본 연구에서는 우리나라 댐 저수지의 퇴사위 결정 방법에 대해 고찰해보고자 한다. 현재 우리나라에서 시행되고 있는 댐 저수지의 퇴사위 결정 방법에 대해서 조사하고 국외 여러나라에서의 퇴사위 결정 방법 과의 비교를 통한 결과, 퇴사위 결정 방법에서는 경험적면적감소법(Empirical area reduction method)이 좀 더 논리적으로 기인한 것을 확인할 수 있었다. 향후, 댐 계획 및 설계시 구조적인 차원에서 짚고 넘어가야 할 문제일 것으로 판단되며, 설계기준 재정립시 이러한 사항을 수정 및 보완해야 할 것으로 사료된다.

VfloTM 모형을 이용한 매개변수의 민감도 분석

주홍준,이명진,김종성,김형수 한국재난정보학회 2016 한국재난정보학회 학술대회 Vol.2016 No.11

유출해석을 하기 위한 수문 모형은 크게 분포형 모형과 집중형 모형으로 구분할 수 있다. VfloTM와 같은 분포형 모형은 격자 기반의 유역 특성 및 강우자료로부터 초기 매개변수 값을 추정하기 때문에 모형 보정시 민감하게 반응할 수 있다. 따라서 모형 내 구성된 매개변수들의 특성과 민감도를 파악하여 유출해 석을 하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 물리적 기반의 완전분포 모형인 VfloTM 모형을 이용하여 감천 유역의 유출해석을 실시하였다. 그 후, 지표면 유출과 하도 추적에서 주요 매개변수가 미치는 영향을 분석 하여 매개변수별 민감도를 평가하였다. 이 결과, 수리전도도는 유역전체 유출고에 관여하였고, 불투수율은 첨두유량에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 통해 유출고 및 유출량에 영향을 미치는 매개 변수와 이에 따른 민감도를 확인할 수 있었다.

빅데이터를 활용한 건축물 화재위험도 평가 지표 결정

주홍준,최윤정,옥치열,안재홍 한국건축시공학회 2022 한국건축시공학회지 Vol.22 No.3

This study attempts to use big data to determine the indicators necessary for a fire risk assessment ofbuildings. Because most of the causes affecting the fire risk of buildings are fixed as indicatorsconsidering only the building itself, previously only limited and subjective assessment has beenperformed. Therefore, if various internal and external indicators can be considered using big data,effective measures can be taken to reduce the fire risk of buildings. To collect the data necessary todetermine indicators, a query language was first selected, and professional literature was collected inthe form of unstructured data using a web crawling technique. To collect the words in the literature,pre-processing was performed such as user dictionary registration, duplicate literature, and stopwords. Then, through a review of previous research, words were classified into four components, andrepresentative keywords related to risk were selected from each component. Risk-related indicatorswere collected through analysis of related words of representative keywords. By examining theindicators according to their selection criteria, 20 indicators could be determined. This researchmethodology indicates the applicability of big data analysis for establishing measures to reduce firerisk in buildings, and the determined risk indicators can be used as reference materials for assessment. 본 연구에서는 빅데이터를 활용하여 건축물의 화재위험도 평가에 필요한 지표를 결정하였다. 건축물에서 화재위험도에 영향을 미치는 원인은 대부분 건축물만을 고려한 지표로 고착화되어 있기 때문에 제한적이고 주관적인 평가가 수행되어왔다. 따라서, 빅데이터를 활용하여 다양한 내·외부 지표를 고려한다면 건축물의 화재위험도 저감을 위한 효과적인 대책을 도모할 수 있다. 지표 결정에 필요한 데이터를 수집하기 위해 먼저 질의어를 선정하고, 웹 크롤링 기법을 이용하여 비정형 데이터 형식의 전문 문헌을 수집하였다. 문헌 내 단어를 수집하기 위해 사용자 용어사전 등록, 중복 문헌 및 불용어 제거의 전처리 과정을 수행하였으며, 선행 연구를 검토하여 단어를 4개의 요소로 분류하고 각 요소에서 위험도와 관련된 대표 키워드를선정하였다. 그리고 대표 키워드의 연관검색어 분석을 통해 파생되는 위험도 관련 지표를 수집하였다. 지표의 선정 기준에따라 수집된 지표를 검토한 결과, 20개의 건축물 화재위험도 지표를 결정할 수 있었다. 본 연구 방법론은 건축물 화재위험의저감 대책 수립을 위한 빅데이터 분석의 적용 가능성을 나타내며, 결정된 지표는 건축물 화재위험도 평가를 위한 참고자료로 사용될 수 있을 것이다.

댐 저수지의 퇴사위 결정 방법에 관한 연구

주홍준,김형수,조운기,곽재원 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.1

This study examined how to determine the optimal sediment level in dam reservoir for efficient plan and operation of dam. Currently, Korea is applying a horizontally accumulated method for sediment level estimation for the safety design of dam and so the method estimated relatively higher level than others. However, the sediment level of dam reservoir should be accurately estimated because it is an important factor in assessing life cycle of a dam. The sediment level in dam reservoir can be determined by SED-2D model linked with RMA-2, horizontally accumulated method, area increment method, and empirical area reduction method. The estimated sediment level from each method was compared with the observed sediment level measured in 2007 in Imha dam reservoir, Korea and then the optimal method was determined. Also, the future sediment level was predicted by each method for the future trend analysis of sediment level. As the results, the most accurate sediment level was estimated by the empirical area reduction method and the future trend of sediment level variation followed the past trend. Therefore, we have found that the empirical area reduction method is a proper one for more accurate estimation of sediment level and it can be validated by the results from a numerical model of SED-2D linked with RMA-2 model. 본 연구에서는 댐의 효율적인 계획 및 운영을 위해 댐 저수지의 최적 퇴사위 결정 방법에 대해 고찰하였다. 현재 우리나라는 안전한 설계에 의거하여 댐 저수지 사수위 내의 퇴사위 결정 방법은 비교적 높게 산정되는 수평퇴사법을 주로 적용하고 있지만, 댐 저수지의 퇴사위는 정확하게 계획되어야 하며, 이는 댐 생애주기 평가 차원에서도 중요한 요소이다. 댐 저수지의 퇴사위 결정을 위해 대표적인 방법으로는 RMA-2와 연계된 SED-2D의 모형에 의한 방법, 수평퇴사법, 면적증분법(area increment method), 경험적면적감소법(empirical area reduction method)이 있다. 본 연구에서는 최적 퇴사위 결정을 위해 이를 산정하여 2007년 기준 실측 퇴사위와 비교하였다. 또한, 현재 및 미래 퇴사위를 예측하여 각 방법별로 경향과 추이를 분석하였다. 실측 퇴사위와 산정된 퇴사위를 비교한 결과, 경험적면적감소법이 실측값과 가장 근사하게 산정된 것을 확인할 수 있었으며, 현재 및 미래의 퇴사위는 전반적으로 과거 퇴사위의 경향과 추이를 따라가는 것으로 확인되었다. 따라서, 본 연구의 결과를 토대로 보면 경험적면적감소법의 이용이 적절할 것으로 판단되고, 모형에 의해 분석 결과의 타당성을 검정하는 것이 합리적이라 생각된다.

홍수 위험도와 경제성 평가를 이용한 치수 투자우선순위 결정

주홍준,이태우,유영훈,왕원준,김수전,김형수 한국방재학회 2019 한국방재학회논문집 Vol.19 No.6

This study aims to determine the optimal investment priority in flood control projects. Flood risk assessments result in priorities for flood protection. In addition, economic assessment involves a rational analysis of the feasibility of a project and the benefits of disaster prevention in prioritization. Therefore, effective flood risk and economic assessment methods need to be established to prioritize flood control projects. To this end, this study used the integrated index for Flood Risk Assessment (InFRA) and Net Present Value (NPV) to determine the priority investment in 28 cities and counties in Chungcheong Province. Sejong City was ranked first in the final investment priority list. In addition, on the basis of the scale of investment in the flood control project and river maintenance by nationwide trials, it was found that the investment priorities of Sejong City and other regions are consistent with the results of this study. 본 연구는 치수 사업에서의 최적의 투자우선순위를 결정하고자 한다. 홍수 위험도 평가는 홍수 방어를 위한 우선순위 요소로 귀결되며 경제성 평가는 우선순위 결정에서 사업의 타당성과 재해 방지를 통한 편익을 합리적으로 분석해주는 방법이다. 따라서, 효과적인 홍수 위험도 평가와 경제성 평가 방법을 도출하여 치수 사업의 우선순위를 정립할 필요가 있다. 이를 위해, 본 연구에서는 충청도 28개 시⋅군을 대상으로 통합홍수위험평가지수(Integrated index for Flood Risk Assessment, InFRA)와 순현재 가치(Net Present Value, NPV)를 이용하여 치수 투자우선순위를 결정하였다. 그 결과, 최종 투자우선순위는 세종시가 1순위로 나타났다. 또한, 실제 전국 시도별 치수 사업 투자 규모와 하천 정비 현황을 참고하였을 때, 세종시를 비롯한 다른 지역의 투자우선순위는 본 연구 결과와 부합함을 알 수 있었다.

치수 특성과 머신러닝의 t-SNE를 이용한 지역 군집화 제고 연구

주홍준,김종성,곽재원,이종소,정재원,김형수 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.3

The aim of this study was to perform clear clustering according to regional flood control characteristics in order to promote efficient and collective flood control management, which requires structural and non-structural measures to proactively prevent flooding and protect people and property. This approach requires to understand regional flood control characteristics; in particular, clustering based on flood control characteristics that are similar among regions can represent the right direction in establishing a strategy for managing medium to long-term flood control in Korea. Therefore, clustering was performed in this study for 162 Korean regions according to the similarity of their flood control characteristics, which were evaluated by the indicators of the Potential Flood Damage (PFD) suggested by the National Water Resource Plan; a 19-year database (2000-2018) for the indicators was constructed. The t-distributed Stochastic Neighboring Embedding (t-SNE) technique, which can effectively reduce and classify massive data, was utilized. Then, the flood control characteristics for each region were derived and clustered according to individual and integrated indicators. As a result, it was found that regions of similar size and type generally consisted of the same cluster. However, because some regions were composed of the same cluster regardless of size and type, a more detailed analysis is required for each indicator of flood control characteristics, and further research should be conducted to explore the direct and indirect factors affecting the indicators.

가뭄 극복을 위한 댐의 비활용용량 활용 방안 연구

주홍준,김덕환,김정욱,배영혜,김형수 한국습지학회 2018 한국습지학회지 Vol.20 No.4

The purpose of this study is to suggest a structure plan for improving the utilization of inactive storage in the dam for overcoming the drought. Inactive storage in the dam is composed of the emergency storage and dead storage. The emergency storage can be used for the case of emergency such as drought. But, in general, the dead storage for sedimentation is not used even for the emergency. Therefore, this study considers the part of dead storage that the sedimentation is not progressed yet can be used during the severe drought period and is called “drought storage in a dam”. The accurate Sediment Level(SL) analysis for the computation of the drought storage should be performed and so the present and future SL in the dam reservoir is estimated using SED-2D linked with RMA-2 model of SMS. After the consideration of additionally available storage capacity based on the estimated SL, the drought storage is finally determined. Present data based on historical data, future predicted future climate factors by Representative Concentrarion Pathways(RCP) 8.5 scenario. Then, using the TANK model, dam inflows were determined, and future period such as SL and drought storage were suggested. As the results, we have found that the available drought storage will be reduced in the future when we compare the present drought storage with the future one. This is due to a increase variability of climate change. Therefore, we should take the necessary study for the increase of available drought storage in the future. 본 연구에서는 가뭄 극복을 위하여 댐의 비활용용량 구간에 있는 저수량의 활용을 제고할 수 있는 구조적인 방안을 마련하고자한다. 댐에서의 비활용용량(inactive storage)은 비상용량(emergency storage)과 사수용량(dead storage)으로 구성되어 있으며, 비상용량은 가뭄과 같은 비상시에 활용가능 하도록 하고 있지만 사수용량은 퇴사가 진행되는 구간으로 가정하여 일반적으로정상적인 이용이 불가능한 용량으로 정해져 있다. 그러나 본 연구에서는 극심한 가뭄시에 비상용량과 더불어 사수용량 일부를활용할 수 있는 방안을 모색하였으며, 비상용량과 퇴사위(Sediment Level, SL) 위의 사수용량을 추가적으로 활용할 수 있다고가정하였고, 이 구간을 ‘댐의 갈수용량’이라고 새롭게 명명하였다. 갈수용량의 산정을 위해서는 정확한 퇴사위 분석이 선행되어야하므로, 본 연구에서는 SMS의 RMA-2 및 SED-2D 모형을 이용하여 현재와 미래의 댐 저수지의 퇴사위를 산정하였으며, 추가이용 가능한 용량을 고려한 뒤 최종적으로 갈수용량을 산정하였다. RMA-2 및 SED-2D 모형 구축을 위해 현재는 과거 관측자료를 이용하였으며, 미래는 대표농도경로(Representative Concentration Pathways, RCP) 8.5 시나리오에 의해 미래 기후인자를 예측하고 TANK 모형을 이용하여 댐 유입량을 결정한 뒤 미래 기간별 퇴사위를 예측하였다. 현재와 미래의 퇴사위를바탕으로 갈수용량을 제시한 결과, 활용할 수 있는 갈수용량은 현재에 비해 감소되었으며 특히, 미래 기간이 진행될수록 활용할수 있는 양이 점진적으로 감소하는 결과를 보였다. 이는, 기후 변화의 변동성이 증가하는 것에 기인하며, 미래에 활용할 수있는 갈수용량의 증대를 위해 기후 적응 대책 및 퇴사량을 효율적으로 저감할 수 있는 연구가 추가로 필요할 것으로 판단된다.