[논문]다차원수리모형을 이용한 연계모의 GUI시스템 개발

안정민; 류시완

doi:10.17663/jwr.2012.14.3.353

문제 정의

데이터 모델 개발은 연계 시스템 수행에 필요한 전반적인 정보를 검토하고, 구조화 분석에 의한 모형 수행절차를 정의한 후, 절차별 입·출력 정보를 고려하여 데이터모델 및 분석 모듈을 설계하는 단계이며, 전처리 과정 개발은 EFDC 및 CCHE2D 모형의 입력 자료 생성을 위한 기초자료 처리 기능을 개발하는 단계로 사용자의 간단한 조작으로 모형 수행에 필요한 정보가 자동으로 추출되도록 개발하는데 목적이 있다.
각 분석 모듈은 DB를 경유하여 데이터의 입․출력을 수행하기 때문에 일관적인 자료 관리가 가능하고 다른 모형으로 확장 등이 용이할 것으로 판단된다. 또한, 실시간 관측 데이터를 이용한 분석뿐 아니라 1차원 수리․수문 모형 모의 결과를 입력 자료로 Import 할 수 있도록 모듈을 추가하여 데이터 활용에 있어 유연한 시스템을 구축하고자 하였다. 안정된 수치모의에는 많은 초기 조건 및 매개변수 설정이 필요하지만 Fig.
본 연구에서는 기존의 일차원모의를 통한 하천 관리의 한계를 극복하기 위하여 수문관측자료 또는 1차원모의 결과를 이용한 2, 3차원 모형의 연계모의가 가능한 시스템을 개발하고자 한다. 일반적으로 다차원 모형을 이용한 모의는 상당한 수준의 숙련도와 시간과 노력을 필요로 하며, 관련 매개변수들과 사용자 결정요소의 선택에 따라 모의 결과도 차이를 보이게 된다.
예측 불가능한 피해를 최소화하기 위해서는 하천에서의 흐름특성에 대한 정확한 조사 및 분석과 정밀한 수리특성분석이 필요하다. 본 연구에서는 실시간으로 관측되는 수문데이터를 이용하거나 1차원 수문모형 COSFIM(Coordinated Operation System for Flood control In Multireservoirs)과 1차원 수리모형 FLDWAV의 연계를 통해 계산된 결과데이터를 이용하여 2차원 또는 3차원 수리검토가 가능한 연계모의시스템을 개발하고자 하였다. 본 연구에서는 지금까지 국내에서 널리 적용되어 왔고 하천에서의 물리적 현상을 적절히 반영하는 것으로 검증이 이루어진 대표적 다차원 모형들을 연계하여 모의할 수 있는 시스템을 개발하고자 한다.
본 연구에서는 실시간으로 관측되는 수문데이터를 이용하거나 1차원 수문모형 COSFIM(Coordinated Operation System for Flood control In Multireservoirs)과 1차원 수리모형 FLDWAV의 연계를 통해 계산된 결과데이터를 이용하여 2차원 또는 3차원 수리검토가 가능한 연계모의시스템을 개발하고자 하였다. 본 연구에서는 지금까지 국내에서 널리 적용되어 왔고 하천에서의 물리적 현상을 적절히 반영하는 것으로 검증이 이루어진 대표적 다차원 모형들을 연계하여 모의할 수 있는 시스템을 개발하고자 한다. 따라서 본 연구에서는 다차원 수리동역학모형으로 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)와 CCHE2D(Center for Computational Hydroscience and Engineering2D)를 채택하였다.
개발된 시스템을 2006년 내습한 태풍 ‘에위니아’사상에 대해 적용한 결과를 HEC-RAS모형 모의결과와 비교함으로써 연계모의시스템의 적정성을 검토하였다. 이상의 과정을 통해 본 시스템을 이용함으로써 선개념의 1차원 모의결과와 함께 공간적으로 분포된 수리정보를 취득할 수 있음을 확인하고자 한다. 한편, 본 시스템을 통해 모의되는 EFDC 모형은 양해법으로 흐름을 해석하고 있기 때문에 계산시간간격(time step)의 영향을 받지 않지만 CCHE2D 모형의 경우 음해법으로 해석하기 때문에 계산시간간격의 영향을 받을 것으로 판단되므로, 두 모형에 대한 적정한 계산시간간격을 결정하여 모의를 수행하였다.

가설 설정

2006년 태풍 “에위니아”사상을 대상으로 실제 관측 유입량에 대한 시스템의 수리학적 재현성을 검토하였다. 모의기간은 각각 2006년 7월 9일부터 12일, 2006년 7월 17일부터 21일이며 초기수위는 거리에 따라 선형적으로 분포한다고 가정하여 각 격자에 적용하였다. 2006년 7월 9일부터 12일까지 수문 데이터를 이용하여 적정한 Time Step을 산정하였으며 2006년 7월 17일부터 21일까지 수문데이터를 이용하여 HEC-RAS, EFDC 그리고 CCHE2D 모형을 비교하였다.

제안 방법

안정된 수치모의에는 많은 초기 조건 및 매개변수 설정이 필요하지만 Fig. 2(a)~(c)와 같이 모형 수행 조건들을 간략화하여 표현한 GUI에서 편리하게 초기수위 보간, 조도 및 조고 계수, Wet/Dry 조건, Monitor Point Node, Time Step 등을 수정할 수 있게 하였다. 특히 초기수위 및 Wet/Dry 조건은 모형의 안정적인 수행을 위해서 중요한 부분이다.
1) 다양한 응용 프로그램을 이용하여 여러 단계를 거쳐야 했던 각종 공간정보 및 수위, 유량 정보 등의 산출과 수리⋅수문학적 매개변수를 하나의 프로그램에서 처리하고 상황에 맞게 처리 할 수 있도록 GUI를 설계하였고, 이를 통합된 DB에서 관리함으로써 효율적인 데이터의 관리 및 빠른 모형 구동이 가능하도록 개발하였다.
모의기간은 각각 2006년 7월 9일부터 12일, 2006년 7월 17일부터 21일이며 초기수위는 거리에 따라 선형적으로 분포한다고 가정하여 각 격자에 적용하였다. 2006년 7월 9일부터 12일까지 수문 데이터를 이용하여 적정한 Time Step을 산정하였으며 2006년 7월 17일부터 21일까지 수문데이터를 이용하여 HEC-RAS, EFDC 그리고 CCHE2D 모형을 비교하였다. 난류해석 모델은 Smagorinski(Smagorinsky, 1963) 방법, Wall slipness 계수는 0.
상류단 경계조건으로는 성주수위표의 관측유량, 하류단 경계조건은 고령교 수위표의 관측 수위를 활용하였으며 상류단 경계조건 및 금호강 지류유입은 성주와 성서수위표에서 관측된 수위자료를 바탕으로 한국수문조사연보(2006, 국토해양부)에 제시되어 있는 수위-유량 곡선식을 이용하여 유량으로 환산하여 적용하였다. EFDC와 CCHE2D 모형의 적정한 Time Step을 결정하기 위해 EFDC의 경우 1초 단위로 증가시켜서 모의하였고 CCHE2D의 경우 1초, 2초, 5초, 10초, 30초, 60초, 90초, 120초로 구분하여 각각 모의하였다.
개발된 시스템을 2006년 내습한 태풍 ‘에위니아’사상에 대해 적용한 결과를 HEC-RAS모형 모의결과와 비교함으로써 연계모의시스템의 적정성을 검토하였다.
특히 종횡비 및 직교성의 극대화를 위해 다단계 수렴계산 기법을 채용하고 있으며, 대상영역의 특성 및 검토조건에 따라 다양한 크기의 가변 격자망 작성이 가능하다. 격자는 지형을 충분하게 표현 가능하고, 주수로와 홍수터 사이의 경사와 하천흐름방향의 경사등 급격한 지형변화로 인해 발생되는 수치계산상의 안정성을 확보였으며 종방향의 격자분할은 하천의 종방향 형상을 고려하고 유수의 흐름 방향과 평행하게 분할하였다(Fig. 4). 격자 개수가 증가함에 따라 모형수행 시간이 많이 걸리므로 내용과 목적, 계산의 효율성 측면에서 적절한 선택이 필요할 것으로 판단된다.
1과 같이 각 수문관측소에서 관측된 데이터는 DB를 통해 data 관리가 되고있다. 관측된 수문데이터를 시스템에서 데이터 천이과정 없이 모형 구동에 필요한 데이터를 추출․ 연산․저장하여 ASCII 형태의 입력자료를 생성하고 모형을 구동하여 계산 결과의 도식화가 가능하도록 GUI를 설계하였다. 각 분석 모듈은 DB를 경유하여 데이터의 입․출력을 수행하기 때문에 일관적인 자료 관리가 가능하고 다른 모형으로 확장 등이 용이할 것으로 판단된다.
다양한 유량에 대해서 검증하고 유량에 대한 수위 재현성을 평가하기 위해 부정류 흐름으로 수행하였고 적정한 Time Step을 결정하기 위해 EFDC와 CCHE2D 모형의 Time Step을 구분하여 모의하였다. 수치모의를 수행한 시스템에 대한 사양 및 규격은 Table 1과 같다.
3) EFDC와 CCHE2D 모형의 적정한 Time Step을 산정한 결과, EFDC는 3초 이상의 Time Step을 설정하여 모의할 경우 발산하였으며 CCHE2D 모형은 음해법으로 흐름해석을 수행하기 때문에 30초 이상으로 모의할 경우 결과에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 EFDC 모형의 Time Step를 2초로 설정하였으며 CCHE2D 모형은 30초로 설정하였다.
본 연구에서는 기존의 1차원 수리, 수문 분석모형으로 제공받던 선단위⋅지점단위 정보에서 추가적으로 공간단위⋅격자단위 정보를 추가적으로 제공받을 수 있는 다차원 모형을 이용하여 분석 시스템을 개발하였다.
또한, 하도내에 존재하는 섬인 하중도와 각종 수리구조물은 유수의 흐름을 크게 바꿔놓을 수 있기 때문에 지형구축시에는 이러한 특징들을 종합적으로 고려해야 한다. 실제 지형을 정확히 재현하기 위해 종방향 20 m 간격으로 측량된 자료를 이용하여 주수로를 고려한 3차원 정밀 지형을 구축하였다. 안정민과 박인혁(2012)은 지형자료의 해상도와 공간보간기법에 따른 다차원 수리모형의 유출특성을 평가하였으며 본 연구에서 채택한 20 m 간격의 측량 자료는 수치모의를 위한 지형자료로 타당할것으로 판단된다.
데이터 모델 개발은 연계 시스템 수행에 필요한 전반적인 정보를 검토하고, 구조화 분석에 의한 모형 수행절차를 정의한 후, 절차별 입·출력 정보를 고려하여 데이터모델 및 분석 모듈을 설계하는 단계이며, 전처리 과정 개발은 EFDC 및 CCHE2D 모형의 입력 자료 생성을 위한 기초자료 처리 기능을 개발하는 단계로 사용자의 간단한 조작으로 모형 수행에 필요한 정보가 자동으로 추출되도록 개발하는데 목적이 있다. 입력 자료 생성 시 분석자의 상당한 주의를 요구하기 때문에 입력 자료를 사용자의 판단과정의 유무를 기준으로 분리하여 구조화 분석을 실시하고 전처리과정과 입력 자료 생성을 하나의 GUI에서 처리하도록 설계하였다. 후처리 과정 개발은 모형 수행 결과의 도식화 모듈을 개발하는 단계로, 출력파일의 구조화 분석을 통해 도식화 요소를 구분하고 이를 프로그래밍 언어를 이용하여 구현하였다.
이상의 과정을 통해 본 시스템을 이용함으로써 선개념의 1차원 모의결과와 함께 공간적으로 분포된 수리정보를 취득할 수 있음을 확인하고자 한다. 한편, 본 시스템을 통해 모의되는 EFDC 모형은 양해법으로 흐름을 해석하고 있기 때문에 계산시간간격(time step)의 영향을 받지 않지만 CCHE2D 모형의 경우 음해법으로 해석하기 때문에 계산시간간격의 영향을 받을 것으로 판단되므로, 두 모형에 대한 적정한 계산시간간격을 결정하여 모의를 수행하였다.
입력 자료 생성 시 분석자의 상당한 주의를 요구하기 때문에 입력 자료를 사용자의 판단과정의 유무를 기준으로 분리하여 구조화 분석을 실시하고 전처리과정과 입력 자료 생성을 하나의 GUI에서 처리하도록 설계하였다. 후처리 과정 개발은 모형 수행 결과의 도식화 모듈을 개발하는 단계로, 출력파일의 구조화 분석을 통해 도식화 요소를 구분하고 이를 프로그래밍 언어를 이용하여 구현하였다. Fig.

대상 데이터

낙동강은 금호강이 합류하는 구간으로 선정하였다(Fig. 3). 내부 주요지점으로는 대상구간 중간 지점에 금호강이 합류하고 있고 금호강 합류 후 화원수위표가 위치하고 있어 관측수위와 계산 수위 비교를 통한 수리특성 검토가 용이하다.
특히, 홍수기 빠른 의사 결정을 위한 수치모의를 위해서는 적절한 격자해상도가 필요하다. 본 연구에서는 안정민 등(2012)이 제안한 격자해상도 산정방법을 토대로 적절한 수준의 정확도와 계산시간을 확보할 수 있는 격자망을 구성하였으며 총 격자개수는 4,210개이며 횡방향 12개, 종방향 422개로 구성하였다.

데이터처리

음해법으로 해석하는 경우 계산시간간격에 따라 계산 결과의 변동이 발생한다. Fig. 5에 도시된 계산된 결과를 바탕으로 각 Time Step별로 통계기법인 평균제곱근오차(Root mean square error, RMSE)와 Nash-sutcliffe효율계수(Nash-sutcliffe efficiency coefficient, NSEC)를 분석하고 Time Step 1초로 계산된 결과를 기준으로 RMSE Ratio, NSEC Ratio를 계산하였다(Table 2와 Table 3). 평가지점은 화원수위표를 대상으로 하였으며 관측 값과 계산 값을 이용하여 통계기법으로 분석하였다.
5에 도시된 계산된 결과를 바탕으로 각 Time Step별로 통계기법인 평균제곱근오차(Root mean square error, RMSE)와 Nash-sutcliffe효율계수(Nash-sutcliffe efficiency coefficient, NSEC)를 분석하고 Time Step 1초로 계산된 결과를 기준으로 RMSE Ratio, NSEC Ratio를 계산하였다(Table 2와 Table 3). 평가지점은 화원수위표를 대상으로 하였으며 관측 값과 계산 값을 이용하여 통계기법으로 분석하였다. RMSE와 NSEC의 식은 아래와 같다.

이론/모형

최심부를 연결한 하도선형은 매우 만곡한 형태를 나타내며 복잡한 지형특성을 나타내고 있다. HEC-RAS 모형은 낙동강 하천정비기본계획(국토해양부, 2009)의 단면번호 387에서 332에 해당하는 4대강 건설 전 측량된 단면을 이용하여 구축하였다. 다차원 모형을 구축하기 위한 자료 중 가장 중요한 것은 물리적 실제 지형을 정확히 재현할 수 있는 3차원 지형도이다.
안정민과 박인혁(2012)은 지형자료의 해상도와 공간보간기법에 따른 다차원 수리모형의 유출특성을 평가하였으며 본 연구에서 채택한 20 m 간격의 측량 자료는 수치모의를 위한 지형자료로 타당할것으로 판단된다. 격자망 작성은 직교곡선 격자 작성 프로그램인 Qmesh를 사용하였다. Qmesh(허영택 등, 2010)는 경계선 이동조건을 적용하여 하천망 형상 및 하도의 주수로 방향을 고려할 수 있고, 직교정확도가 높은 고품질의 직교곡선격자망 작성이 가능하다.
난류해석 모델은 Smagorinski(Smagorinsky, 1963) 방법, Wall slipness 계수는 0.5, Wet/Dry 조건은 0.04 m, 중력가속도는 9.8 m/sec, von Karman 상수는 0.41, 동점성계수는 1.0×106 m2/sec를 적용하였다.
6에서도 가시적으로 확인할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 CCHE2D 모형의 적정한 Time Step을 30초로 설정하였다. 다차원 수리모형을 적용할 경우 격자구성, 입력자료 기간 그리고 Time Step에 따라 모의시간이 상이하기 때문에 본 연구에서 채택한 격자해상도, 입력자료 기간 그리고 Time Step을 적용할 경우, EFDC 모형은 15분 25초, CCHE2D 모형은 11분 55초의 모의 시간이 소요되었다.
본 연구에서는 지금까지 국내에서 널리 적용되어 왔고 하천에서의 물리적 현상을 적절히 반영하는 것으로 검증이 이루어진 대표적 다차원 모형들을 연계하여 모의할 수 있는 시스템을 개발하고자 한다. 따라서 본 연구에서는 다차원 수리동역학모형으로 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)와 CCHE2D(Center for Computational Hydroscience and Engineering2D)를 채택하였다.
0×106 m2/sec를 적용하였다. 상류단 경계조건으로는 성주수위표의 관측유량, 하류단 경계조건은 고령교 수위표의 관측 수위를 활용하였으며 상류단 경계조건 및 금호강 지류유입은 성주와 성서수위표에서 관측된 수위자료를 바탕으로 한국수문조사연보(2006, 국토해양부)에 제시되어 있는 수위-유량 곡선식을 이용하여 유량으로 환산하여 적용하였다. EFDC와 CCHE2D 모형의 적정한 Time Step을 결정하기 위해 EFDC의 경우 1초 단위로 증가시켜서 모의하였고 CCHE2D의 경우 1초, 2초, 5초, 10초, 30초, 60초, 90초, 120초로 구분하여 각각 모의하였다.

성능/효과

1차원 하천수리해석 모형인 HEC-RAS 모형과 다차원 모형인 EFDC와 CCHE2D 모형의 수위 계산결과를 화원 수위표 지점에서 비교한 결과, 다차원 모형인 EFDC와 CCHE2D 모형은 HEC-RAS 모형과 큰 오차 없이 비슷한 결과가 나타나며 수위가 상승 및 하강하는 전체구간에서 HEC-RAS, EFDC 그리고 CCHE2D 모형은 재현성이 높은 것으로 나타났다(Table 3와 Fig. 7). 본 연구를 통해 개발된 시스템은 Fig.
3) EFDC와 CCHE2D 모형의 적정한 Time Step을 산정한 결과, EFDC는 3초 이상의 Time Step을 설정하여 모의할 경우 발산하였으며 CCHE2D 모형은 음해법으로 흐름해석을 수행하기 때문에 30초 이상으로 모의할 경우 결과에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 EFDC 모형의 Time Step를 2초로 설정하였으며 CCHE2D 모형은 30초로 설정하였다.
4) 본 시스템을 이용하여 모의한 결과, EFDC와 CCHE2D 모형은 HEC-RAS 모형과 유속 및 수위 추세가 비슷하게 나타나며 수위 상승⋅하강 구간에서 재연성이 높은 것으로 나타났기 때문에 공간단위 수리분석모형으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 본 연구에서는 CCHE2D 모형의 적정한 Time Step을 30초로 설정하였다. 다차원 수리모형을 적용할 경우 격자구성, 입력자료 기간 그리고 Time Step에 따라 모의시간이 상이하기 때문에 본 연구에서 채택한 격자해상도, 입력자료 기간 그리고 Time Step을 적용할 경우, EFDC 모형은 15분 25초, CCHE2D 모형은 11분 55초의 모의 시간이 소요되었다. 따라서, 다음과 같이 15분 이내 홍수분석을 수행하고 예보해야 하는 경우에는 1차원 모형을 이용하여 예보하는 것이 타당할 것이나 다음과 같은 시간보다 여유가 있을 경우 본 시스템을 활용하여 다기능보 주변의 추가적인 공간적 수리분석을 수행하여 의사결정을 위한 다양한 정보를 제공받아 하천유지관리를 하는 것이 타당할 것으로 판단된다.
본 연구에서 개발한 시스템은 실시간 관측수문자료 또는 수리․수문 모형을 통해 계산된 결과 자료가 모형에 적합하게 자동적으로 변환될 수 있도록 구조화하였고 지형자료 구축 및 수리․수문학적 매개변수 처리를 간편하게 할 수 있는 GUI를 설계하여 관측수문자료 DB나 1차원 수리․수문모의결과와 모델 구동을 효과적으로 연동되도록 하여 기초자료 수집, 분석 및 전처리에 소요되는 시간을 최소화할 수 있도록 하였다. 개발된 시스템을 2006년 내습한 태풍 ‘에위니아’사상에 대해 적용한 결과를 HEC-RAS모형 모의결과와 비교함으로써 연계모의시스템의 적정성을 검토하였다.
RMSE는 단위와 무관한 값이며 0 일 때 오차가 작은 것을 의미하고 NSEC는 1에 근접할수록 정확성이 높은 것을 의미한다. 분석 결과, RMSE ratio의 경우 Time Step이 60초가 될 경우 0.149로 계산되었고 Time Step 30초에서 계산된 0.073보다 두 배 증가하였다. NSEC ratio 분석 결과도 60초가 될 경우 변동이 발생하였다.
HEC-RAS(USACE, 1997) 모형은 미육군공병단의 HEC(HydrologicEngineering Center)에서 개발된 1차원 수리 해석 모형으로 국내 많은 연구자들에 의해 검증된 모형이다. 지속적인 개발을 통해 유사뿐만 아니라 수질모듈도 탑재하고 있어 본 연구에서 채택한 EFDC와 CCHE2D 모형과 비교하기 위한 모형으로 적합한 것으로 판단된다.

후속연구

8(a)와 같이 수위 관측소 지점에서 측정되는 자료를 이용하여 모형을 적용하는 것과 더불어 Fig. 8(b)와 같이 다기능보와 다기능보 사이 구간을 대상으로 각 모형을 구축하여 향후 각 다기능보 지점의 관측 방류량 및 수위를 활용하여 정밀수리분석을 수행할 수 있을 것으로 판단된다. 안정민 등(2011)은 4대강 수계 16개 다기능보 상·하류 10 km 구간에 대해 다기능보 건설 전․후로 구분하여 EFDC 와 CCHE2D 모형을 구축하였기 때문에 본 시스템에 기 구축된 모형을 탑재한다면 다기능보 지점에서 유량과 수위예측이 가능할 것으로 판단된다.
2) 정보 분석과 표준화된 분석절차로 전술한 모의 결과의 객관성 결여와 효율적인 시간적⋅금전적인 노력의 활용 문제가 근본적으로 해소될 수 있을 것으로 기대된다.
5) 향후, 건설이 완료된 각 다기능보 지점에서 관측되는 방류량 및 수위 데이터를 활용하거나 기존 홍수분석 모형의 수리⋅수문모형에서 계산되는 값을 Import 기능을 활용하여 기존 홍수분석모형의 수문 및 수리모형에서 계산되는 값을 연계할 경우 기상에서 예측되는 강우량에 따른 다기능보 주변 구간의 유량 및 수위 값을 예측 할 수 있기 때문에 다양한 의사결정을 위한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
따라서 본 연구에서 개발한 시스템을 통하여 실시간 수문자료 또는 1차원 수리·수문모의 결과를 입력자료로 활용하는 2, 3차원 수리모형의 연계모의를 일괄적으로 수행함으로써 하천에서의 물리적 현상을 적절히 고려한 공간적 수리특성을 반영한 하천관리가 가능할 것이다.
안정민 등(2011)은 4대강 수계 16개 다기능보 상·하류 10 km 구간에 대해 다기능보 건설 전․후로 구분하여 EFDC 와 CCHE2D 모형을 구축하였기 때문에 본 시스템에 기 구축된 모형을 탑재한다면 다기능보 지점에서 유량과 수위예측이 가능할 것으로 판단된다. 또한, Import 기능을 활용하여 기존 홍수분석모형의 수문 및 수리모형에서 계산되는 값을 연계할 경우 기상에서 예측되는 강우량에 따른 다기능보 주변 구간의 유량 및 수위 값을 예측 할 수 있기 때문에 다양한 의사결정을 위한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다. 본 시스템은 환경부에서 추진하고 있는 수질오염총량제의 성공적 추진과 더불어 4대강살리기 사업으로 급변한 하천환경에 대한 과학적 물환경 관리 체계를 확보하고 기후변화 등 새로운 환경문제에 선제적으로 대응하기 위한 생태적 영향, 다기능보내 탁수와 조류 발생, 유사침전에 따른 준설시기 결정, 유형별․규모별 피해예측을 다각도로 검토할 수 있을 것이다.
또한, Import 기능을 활용하여 기존 홍수분석모형의 수문 및 수리모형에서 계산되는 값을 연계할 경우 기상에서 예측되는 강우량에 따른 다기능보 주변 구간의 유량 및 수위 값을 예측 할 수 있기 때문에 다양한 의사결정을 위한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다. 본 시스템은 환경부에서 추진하고 있는 수질오염총량제의 성공적 추진과 더불어 4대강살리기 사업으로 급변한 하천환경에 대한 과학적 물환경 관리 체계를 확보하고 기후변화 등 새로운 환경문제에 선제적으로 대응하기 위한 생태적 영향, 다기능보내 탁수와 조류 발생, 유사침전에 따른 준설시기 결정, 유형별․규모별 피해예측을 다각도로 검토할 수 있을 것이다.
2) 정보 분석과 표준화된 분석절차로 전술한 모의 결과의 객관성 결여와 효율적인 시간적⋅금전적인 노력의 활용 문제가 근본적으로 해소될 수 있을 것으로 기대된다. 심미적 기능이 강화되도록 UI를 재구성하고 모형의 자동 보정 기법 등을 추가함으로써 사용자 편의성을 극대화하고 모의 결과의 정확도를 높일 수 있는 방안을 검토하여 반영할 예정이다.
따라서 본 연구에서 개발한 시스템을 통하여 실시간 수문자료 또는 1차원 수리·수문모의 결과를 입력자료로 활용하는 2, 3차원 수리모형의 연계모의를 일괄적으로 수행함으로써 하천에서의 물리적 현상을 적절히 고려한 공간적 수리특성을 반영한 하천관리가 가능할 것이다. 이를 통해 급격한 지형변화 및 수리구조물에 의한 홍수에 대비하고 각 격자별 유량의 전달에 의한 홍수파의 전파양상을 공간단위 정보로 얻을 수 있기 때문에 합리적인 하천관리를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	홍수로부터 국민의 생명과 재산을 보호하기 위해 많은 연구와 사업이 수행되고 있는 이유는 무엇인가?	세계보건기구(WHO)통계에 따르면 전 세계적으로 자연재해는 매년 6%씩 증가하는 추세를 보이고 있다. 자연재해 중 홍수는 매년 피해 복구에만 4조 2천억원이 넘는 비용이 들어가기 때문에 홍수로부터 국민의 생명과 재산을 보호하기 위해 많은 연구와 사업이 수행되고 있다. 현재 추진되고 있는 4대강 살리기 사업은 홍수피해 방지를 위해 하도준설을 실시하고, 확보된 통수능을 바탕으로 홍수위 저감 효과를 얻고 준설로 인해 야기되는 지하수위저감을 상쇄시키기 위해 다기능보를 건설하고 있다.
	본 논문에서 개발한, 선단위⋅지점단위 정보에서 공간단위⋅격자단위 정보를 추가적으로 제공받을 수 있는 다차원 모형을 이용한 분석 시스템의 내용은 무엇인가?	1) 다양한 응용 프로그램을 이용하여 여러 단계를 거쳐야 했던 각종 공간정보 및 수위, 유량 정보 등의 산출과 수리⋅수문학적 매개변수를 하나의 프로그램에서 처리하고 상황에 맞게 처리 할 수 있도록 GUI를 설계하였고, 이를 통합된 DB에서 관리함으로써 효율적인 데이터의 관리 및 빠른 모형 구동이 가능하도록 개발하였다. 2) 정보 분석과 표준화된 분석절차로 전술한 모의 결과의 객관성 결여와 효율적인 시간적⋅금전적인 노력의 활용 문제가 근본적으로 해소될 수 있을 것으로 기대된다. 심미적 기능이 강화되도록 UI를 재구성하고 모형의 자동 보정 기법 등을 추가함으로써 사용자 편의성을 극대화하고 모의 결과의 정확도를 높일 수 있는 방안을 검토하여 반영할 예정이다. 3) EFDC와 CCHE2D 모형의 적정한 Time Step을 산정한 결과, EFDC는 3초 이상의 Time Step을 설정하여 모의할 경우 발산하였으며 CCHE2D 모형은 음해법으로 흐름해석을 수행하기 때문에 30초 이상으로 모의할 경우 결과에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 EFDC 모형의 Time Step를 2초로 설정하였으며 CCHE2D 모형은 30초로 설정하였다. 4) 본 시스템을 이용하여 모의한 결과, EFDC와 CCHE2D 모형은 HEC-RAS 모형과 유속 및 수위 추세가 비슷하게 나타나며 수위 상승⋅하강 구간에서 재연성이 높은 것으로 나타났기 때문에 공간단위 수리분석모형으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 5) 향후, 건설이 완료된 각 다기능보 지점에서 관측되는 방류량 및 수위 데이터를 활용하거나 기존 홍수분석 모형의 수리⋅수문모형에서 계산되는 값을 Import 기능을 활용하여 기존 홍수분석모형의 수문 및 수리모형에서 계산되는 값을 연계할 경우 기상에서 예측되는 강우량에 따른 다기능보 주변 구간의 유량 및 수위 값을 예측 할 수 있기 때문에 다양한 의사결정을 위한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
	이상기후에 의한 기상현상은 무엇의 대표적인 원인인가?	최근 들어 자주 언급되고 있는 “이상기후”는 과거와는 다른 기후변화의 양상으로 전개되고 있으며, 주로 지구온난화에 기인하는 것으로 알려져있다. 또한 이상기후에 의한 기상현상은 홍수, 가뭄, 태풍, 폭설 등과 같은 자연재해를 발생시키는 대표적인 원인이기도 하다. 세계보건기구(WHO)통계에 따르면 전 세계적으로 자연재해는 매년 6%씩 증가하는 추세를 보이고 있다.

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