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고정밀 수문레이더 기반 스마트 도시홍수 관리시스템 개발방안
Development Strategy of Smart Urban Flood Management System based on High-Resolution Hydrologic Radar 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.21 no.4, 2018년, pp.191 - 201  

유완식 (K-water연구원) ,  황의호 (K-water연구원) ,  채효석 (K-water연구원) ,  김대선 (K-water연구원)

초록
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최근 기후변화의 영향으로 호우의 발생빈도가 증가하고 있으며, 도시지역의 호우는 돌발적이고 국지적인 특성을 가지고 있어 인명과 재산피해 역시 증가하고 있다. 도시지역에서의 국지성호우에 의한 홍수는 예고없이 빠르게 발생하고 시 공간적으로 빈번하게 발생함으로써 인명과 재산피해를 증가시킨다. 결국 도시지역의 성공적인 홍수 관리는 얼마나 빠르고, 세밀하게 관측할 수 있느냐가 관건이다. 국지성 호우는 저층에서 형성되는 강우가 지배적이며, 기존의 대형레이더는 저층 강우의 탐지 및 변동성 관측에 취약하다. 이에, 도시지역에서의 국지성 호우를 신속하게 관측하고 예측함으로써, 도시홍수 대응체계를 고도화하고 관측 및 예측 정확도를 향상시켜 도시홍수 피해를 최소화하기 위한 기존과 다른 새로운 도시홍수예보 관리시스템 구축이 필요하다. 현재 수재해 정보플랫폼 융합기술 연구단에서 고해상도 수문정보를 강우예측 및 홍수 모형과 연계하여 신개념 수재해 대응기술 확보를 목표로 추진 중에 있으며, 국지성 호우 관측을 위하여 고정밀 수문레이더를 기반으로 국지성 호우 탐지 및 예측, 도시홍수 예측 및 운영기술을 개발 중에 있다. 이 연구를 통해 도시지역에 대한 고정밀 관측이 가능함으로써 도시홍수 경보 시스템이 보다 정확하고 상세화될 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, the frequency of heavy rainfall is increasing due to the effects of climate change, and heavy rainfall in urban areas has an unexpected and local characteristic. Floods caused by localized heavy rains in urban areas occur rapidly and frequently, so that life and property damage is also inc...

주제어

#고정밀 수문레이더   #강우예측   #도시홍수   #수재해 관리  

표/그림 (12)

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • Theme 1에서는 국지성 호우를 유발할 수 있는 대류세포의 생성, 발달 및 소멸 과정을 이해하고, 홍수와 산사태 등과 같은 자연재해를 유발할 수 있는 국지성 호우의 메커니즘을 밝히기 위해 도쿄 도시지역을 대상으로 다양한 기상관측센서의 설치 및 운용을 수행하였다(그림 6(b)).Theme 2에서는 레이더 관측망, MTSAT 위성, 지상 관측망을 이용하여 국지성 호우와 강풍 발생 등의 극한 기상 관측 및 예측을 목표로 추진되었다. 특히, X 밴드 및 C 밴드로 구성된 총 13대의 레이더를 이용하여 관측망을 구축하여 국지성 호우를 관측하였으며, 수치예보(Numerical Weather Prediction; NWP) 모델을 이용하여 강우 및 기상 예측을 수행하여 홍수 예·경보활용에 관한 연구가 수행되었다(그림 6(c)).
  • CASA-ERC 프로젝트는 고정밀 수문레이더를 이용하여 대형 레이더(WSR-88D)에서 관측이 어려운 저층 및 국지성 호우 관측과 예측 등의 정밀성을 확보하기 위해 메사추세츠 대학, 오클라호마 대학, 콜로라도 주립대학, 푸에르토리코 대학 등 4개 대학, 산업체 및 정부기관이 참여하였다. 이 프로젝트의 주요한 목적으로는 여러 대의 분산된 레이더를 이용하여 네트워크를 구축하고 협력하여 최적의 관측전략 및 저층 기상탐사를 하는 것이다. 프로젝트 초기에는 4대의 고정밀 수문레이더를 배치 및 네트워크를 구축하여 데이터를 획득하였으며, 최종단계에는 고정밀 수문레이더를 16∼20기로 확장하는 것을 목표로 추진하였다.
  • 따라서 도시홍수 피해를 경감하기 위해서는 치수사업 등과 같은 구조적인 대책도 필요하지만, 도시홍수 예·경보를 통한 대비시간의 확보 등과 같은 비구조적인 대책도 중요하며, 이에 도시홍수 예·경보를 통한 선행시간 확보를 위한 국민 맞춤형 도시홍수 관리시스템 구축이 필요하다. 이에 본 연구에서는 도시홍수 관리를 위한 고정밀 수문레이더의 활용방안에 대해 선진국의 기술동향을 살펴보고, 수재해 정보플랫폼 융합기술 연구단에서 고정밀 수문레이더 구축 및 운영을 통한 한국형 수재해 대응기술 개발을 목표로 수행 중에 있는 스마트 도시홍수 관리시스템 개발방안에 대해 살펴보고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레이더는 어떻게 목표물의 위치를 알 수 있는가? 레이더(RAdio Detection And Ranging)는 목표물을 향해 전파를 발사해서 목표물로부터 되돌아오는 전파의 강도와 목표물까지의 거리를 측정하는 기기이다. 목표물의 위치는 안테나의 방향과 고도각 그리고 송신전파와 반사파의 시간 간격으로부터 알 수 있다. 태풍, 장마와 같은 광범위한 기상에 대한 탐지는 기존의 대형 레이더를 통한 관측 및 운용이 가능하지만, 정밀한 관측이 요구되는 도심지역의 저층 강우 탐지 및 산악지역의 사면재해 대응을 위해서는 시·공간적으로 고해상도를 지원 가능한 고정밀 수문레이더의 활용이 효과적이다.
레이더란? 레이더(RAdio Detection And Ranging)는 목표물을 향해 전파를 발사해서 목표물로부터 되돌아오는 전파의 강도와 목표물까지의 거리를 측정하는 기기이다. 목표물의 위치는 안테나의 방향과 고도각 그리고 송신전파와 반사파의 시간 간격으로부터 알 수 있다.
CASA-ERC는 무엇을 목표로 설립되었는가? CASA-ERC(Collaborative Adaptive Sensing of the Atmosphere-Engineering Research Center)는 저층 기상의 관측 및 예측 정확도 향상을 위하여 고정밀 수문 레이더 개발을 목표로 2003년 9월 미 국립 과학 재단의 후원으로 설립되었다. CASA-ERC 프로젝트는 고정밀 수문레이더를 이용하여 대형 레이더(WSR-88D)에서 관측이 어려운 저층 및 국지성 호우 관측과 예측 등의 정밀성을 확보하기 위해 메사추세츠 대학, 오클라호마 대학, 콜로라도 주립대학, 푸에르토리코 대학 등 4개 대학, 산업체 및 정부기관이 참여하였다.
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참고문헌 (8)

  1. Brotzge, J., K. Droegemeier and D. McLaughlin. 2005. Collaborative Adaptive Sensing of the Atmosphere(CASA): A New Radar System for Improving Analysis and Forecasting of Surface Weather Conditions, Transporation Research Record 1948: pp. 145-151. 

  2. Crema, E.R., A. Bevana and M.W. Lakea. 2010. A Probabililstic framework for assessing spatio- temporal point patterns in the archaeological record. Journal of Archaeological Science 37(5):1118-1130. 

    상세보기 crossref

  3. Lee, B.J. and S.S. Yoon. 2017. Development of Grid based Inundation Analysis Model(GIAM). Journal of Korea Water Resources Association. 50(3):181-190. 

  4. Maki, et al., 2012. Tokyo Metropolitan Area Convection Study for Extreme Weather Resilient Cities(ROMACS), ERAD 2012- The Seventh European Conference on Radar in Meteology and Hydrology. 1-6. 

  5. Ministry of the Interior and Safety. 2016. Disaster Annual Report. 1-945. 

  6. Water Hazard Information Platform. 2016. Anuual Technical Report 5-39. 

  7. Water Hazard Information Platform. 2017. Anuual Technical Report 15-24. 

  8. Water Hazard Information Platform. 2018. Anuual Technical Report 21-29. 

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