본문바로가기

주요연구성과

안전한 하천관리 및 이용을 위한 하천정보 예·경보시스템
  • 작성자선광웅
  • 연구기관서울대학교 건설환경공학부
  • 조회수675
  • 작성일2018-01-02
  • 연구책임자 첨부된 이미지가 없습니다. 서일원
  • 소속기관서울대학교 건설환경공학부
  • 연구기간 ~
  • 이메일/연락처 /

최근 전국 주요하천의 수변공간 및 친수시설이 크게 개선되면서
하천이 지역시민들의 사랑을 받는 장소로 탈바꿈하고 있다. 산책
및 자전거타기와 같은 비입수형 친수활동 뿐만 아니라 하천 내에
서 즐기는 입수형 친수활동을 즐기는 인구가 점차 증가함에 따
라 시민들의 안전한 친수활동을 위한 하천정보의 제공과 하천관
리가 요구되는 실정이다. 시민들의 안전한 친수활동을 도모하고,
신속하고 정확한 하천정보의 예보 및 경보를 위한 첨단기술기반
의 ICT를 접목한 스마트 하천정보 예·경보시스템을 개발했다.


□연구목적


시민들의 안전한 하천이용을 위해서는 평상시 하천의 유량 및 수질정보의 예보와 더불어 친수활동을 위한
정보생성이 필요하다. 또한 유류 유출사고 등 대규모 수질오염 발생 시 오염된 수체의 이동경로 및 도달시
간에 대한 정보도 필요하다. 따라서 평상시 하천의 정보를 예보하는 RiverCAST-K와 수질오염 사고 시 오
염된 수체에 대한 정보를 조기에 경보하는R iverALARM-K의 개발을 목표로 두었다.


□주요성과


RiverCAST-K시스템 구축을 위한 빅데이터 활용
RiverCAST-K시스템은 빅데이터를 활용한 데이터기반 모델을 적용하였다. 이러한 데이터기반 모델은 물
리기반 모델에 비해 하천정보 예측에 소요되는 자원 및 시간이 적게 들고 정확도가 높아 정보의 예보에 적
절하다.


RiverCAST-K의 요소모델 간 입출력 데이터 연계
RiverCAST-K 모델은 크게 세 가지 요소모델로 구성되어 있다. 하천의 유량 및 수질을 인공신경망 모델(Artificial
Neural Network, ANN)을 이용하여 예보하는 RiverCAST-ANN, 수리거동 곡선을 이용하여 일차원 수위
예보 결과를 제시하는 RiverCAST-HPG, 친수활동지수를 산정하여 예보하는 RiverCAST-RRI 모델로 이
루어져 있다. 세 개의 요소모델의 입출력 데이터는 서로 연계되어 있어, RiverCAST-ANN, RiverCAST
-HPG에서 예보된 수질, 유량 및 수위 정보는R iverCAST-RRI에서 친수활동지수를 산정하는데 활용된다.
RiverALARM-K의 요소모델 및 사용자 인터페이스 개발
RiverALARM-K는 수질오염사고 발생 시 하천관리
자의 신속한 의사결정을 돕기 위한 수치해석기반의
시스템이다. 하천흐름해석모델(HDM-2D), 수질해석
모델(CTM-2D), 입자분산모델(PDM-2D)로 구성되
며, 사용자 친화적인 GUI를 통해 예측자료의 전·후
처리를 쉽게 수행할 수 있다. 또한 수질오염사고 발
생 시 입자성 또는 부유성 오염물질의 혼합거동을 정
확히 예측할 수 있으며, 개선된 수질해석모델(CTM-
2D)을 이용하여 하천의 조류발생 모의가 가능하다.


□연구의 차별적 특징


RiverCAST-K 시스템, 등급별 권고사항 제공
국내에서는 친수활동만을 위한 수리 및 수질정보 예측이 전무한 실정이다. 기
존에 실시간 수질데이터시스템을 통해 실시간 측정되는 수질정보를 제공하
고 있으나, (1) 친수활동 시 가장 고려되어야 할 대장균과 같은 수질정보를 포
함하지 않고 있다는 점, (2) 우수, 양호, 보통, 주의, 불량과 같은 등급으로 변환
되어 제시되고 있지만 각 등급이 권고하고 있는 활동사항이 구체적이지 않다
는 점, (3) 예보가 아닌 실시간 정보이기 때문에 활용에 한계가 있다는 점, (4)
수질정보만을 포함한다는 점에서 한계를 지닌다.
또한, 북미, 유럽, 호주 등 친수활동의 수요가 높은 국가들에서 RiverCast-K
와 유사한 시스템이 있으나, 대부분 실시간 및 당일 예보에 그치고 수질정보
만을 제공한다.
반면, RiverCast-K는 이러한 제한점을 보완하여 최대 3일 앞까지의 정보를
예보하여 제공, 다양한 수질정보(분변성대장균, DO, 수온, pH, 탁도, 클로로필a)
및 수리정보를 종합하여 제공, 등급 별 구체적인 권고사항 제공과 같은 우수
성을 지닌다.


RiverALARM-K 시스템, 2차원 수질사고 대응
국내 2차원 수질사고 대응시스템은 전무한 실정이며 1차원 수질사고 대응시
스템을 사용하고 있다. 그러나 1차원 모형은 해석결과의 적용범위에 제한이
있으며, 오염물질의 하폭방향 혼합해석이 불가능하기 때문에 시설물 운영 가
능여부 판단이 어렵다. 반면, RiverAlarm-K는 2차원 하폭방향 혼합해석에
따라 시간별, 공간별 수질농도의 변화를 가시화하여 시설물 운영 가능여부 판
단에 대한 효과적인 의사결정을 지원할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 기존의 오염물질 혼합거동의 모의를 위한 소프트웨어는 모의에 필요한
계산격자 생성 및 계산에 소요되는 시간이 과도하여 대하천에서 수질오염사
고 발생 시 즉각적인 모의 결과를 생산하기 어려웠다. RiverAlarm-K는 주요
수질오염사고 발생 예상지역에 대해 사고유형별 시나리오를 사전에 모의, 사
고 발생 시 방재계획에 활용할 수 있는 데이터베이스를 구축할 수 있다. 또한
수질사고 시점의 수리정보 및 지형정보를 추가로 입력하여 사후 수질사고의
정밀 분석 및 자료 생산이 가능하다.


□연구 성과의 파급효과


● 기술부문
하천 관리 및 예측 정확도의 향상
국내기술 및 자본으로 개발된 RiverCAST-K 및 RiverALARM-K는 해외기술
에 의존적인 관련 분야에 대해 국산화를 실현할 것으로 기대된다. 국내 하천
환경 여건에 최적화된 기술을 개발하여 대하천 관리 및 예측 정확도의 향상이
가능하다. 특히 RiverALARM-K의 경우, 시스템에 탑재된 각 해석엔진은 이
미 출시된 해외 소프트웨어 및 시스템과 비교했을 때 유사한 수준의 예측결과
를 생산해 냈다. 또한 관련 분야의 해외 선진국들과 국제적 학술교류를 바탕
으로 개발되어 향후 해외시스템 및 소프트웨어 연동, 자료입출력에 대한 호환
성 확보가 가능하다.


● 사회경제사업화부문
종합적인 정보로 삶의 질 개선
2012년에 실시한 수상레저활동 이용자들을 대상으로 한 설문조사에 따르면,
수상레저의 주요 장애요인으로 친수활동정보 부족(28.0%), 수질문제(20.7%),
물에 대한 공포(17.3%) 등이 제기되어 ‘정보부족’과 ‘수질 및 물에 대한 공포’
가 주요 장애요인임을 확인할 수 있다.
본 연구기술을 적용하면 친수활동을 위한 수질, 수리적 안전성에 대한 종합적
인 정보를 시민들에게 전달하여 ‘수질 및 물에 대한 공포’를 해결할 수 있다.
또한 친수구역의 위치, 체험 가능한 친수활동의 종류 등에 대한 정보도 제공
할 수 있어 ‘정보 부족’과 관련된 문제 역시 해결할 수 있다.

첨부된 이미지가 없습니다. 연구진의 한마디!

목록

컨텐츠 담당자 최종수정일 : 2015-08-06
컨텐츠 담당자 정보
부서 성명 연락처
성과관리실 선광웅 031-389-6371

TOP