[논문]수공학 분야의 레이더 강수자료 활용전망 및 시사점

김태정; 김장경; 권현한

문제 정의

현재까지 레이더 강수자료를 다룬 수공학 분야의 선행연구는 QPF 및 QPE 기법 중에서 하나의 연구내용을 중점적으로 다루었다. 따라서 레이더 강수자료의 특성을 활용하는데 있어 한쪽으로 치우진 연구결과를 제시하였다. 하지만 유역단위의 돌발홍수 예측시스템 및 수자원 모니터링을 효율적으로 수행하기 위해서는 QPF 및 QPE 기법을 연계한 통합모형이 필요하다.
본 기사에서는 현재 우리나라에서 운영하고 있는 레이더 강수자료와 지상 강수자료를 대상으로 기초적인 통계적 유의성을 확인하고자 4대강 유역을 중심으로 상관계수(CC), Nash 계수(NSE), 일치계수(IoA), 평균절대오차(MAE), 평균제곱근오차(RMSE) 및 편의(Bias)를 검토하였다. 레이더 강수자료와 지상 강수자료는 약 0.

제안 방법

QPF와 QPE 기법을 연계하여 생산된 다변량 강수앙상블의 수공학 분석의 적합성을 검토하기 위하여 강우-유출 모형의 입력 자료로써 활용하여 유출모의를 진행하였다. 강우-유출 모형은 미국 농무부 농업연구소에서 개발된 SWAT 모형을 이용하였으며 Bayesian 기법을 통하여 매개변수 최적화를 수행하였다.

대상 데이터

2012년 8월 13일 군산 국가산업단지에 발생한 국지성 집중호우는 군산산단 방재기상관측소(Station No. 886) 기준 414.5mm의 일최대강수량을 기록하여 주변 시설물 및 도로를 침수시켰다. 서해를 통과하여 발달된 상태로 유입되는 강수장의 이동경로와 강수강도의 선행예측시간 확보는 방재대응시간을 확보하게 되므로 피해를 저감할 수 있다.
분석유역은 해안가와 내륙지역을 동시에 포함하는 만경강·동진강 유역을 대상으로 적용하였다.

이론/모형

분석유역은 해안가와 내륙지역을 동시에 포함하는 만경강·동진강 유역을 대상으로 적용하였다. QPF 기법은 강수현상의 시간적 연속성을 가정하여 2차원 상관분석을 기반으로 레이더 강수자료의 이동경로를 추적할 수 있는 라그랑지 연속성(Lagrangian persistence)에 근간을 둔 PAST(precipitation and storm tracking)을 사용하였으며 QPE 기법은 분위회귀 분석기법과 Copula 함수를 연계한 다변량 강수앙상블 생산기법을 사용하였다.
QPF와 QPE 기법을 연계하여 생산된 다변량 강수앙상블의 수공학 분석의 적합성을 검토하기 위하여 강우-유출 모형의 입력 자료로써 활용하여 유출모의를 진행하였다. 강우-유출 모형은 미국 농무부 농업연구소에서 개발된 SWAT 모형을 이용하였으며 Bayesian 기법을 통하여 매개변수 최적화를 수행하였다. SWAT은 대규모의 복잡한 유역을 소유역으로 분할함으로써 지역적으로 상이하게 발생하는 강수현상을 면밀히 고려할 수 있는 장점이 있다.

성능/효과

QPF 및 QPE 기법을 해석결과를 SWAT 강우유출 모형의 입력 자료로써 활용하는 과정에서 전반적으로 각 단계별로 77〜91%의 정확성을 확보하는 것을 확인하였으며 강우-유출해석의 경우 2시간 이상의 선행시간을 확보하는 것으로 확인되었다. 이러한 분석결과를 근거로 레이더 강수자료를 활용한 수공학적 해석결과는 높은 정확도를 확보하면서 유출모의가 가능할 것으로 판단된다.

후속연구

궁극적으로는 대국민 맞춤형 기상정보 제공 및 기상영토를 확장하기 위해서 국내에 도입되고 있는 이중편파 레이더를 중심으로 원천기술을 독자적으로 개발하여 신뢰도 높은 수공학적 해석이 가능하도록 지속적인 연구가 수행되어야 할 것이다. 추가적으로 4차 산업혁명의 핵심기술 분야와 수공학 분야의 레이더 기술융합을 통하여 국가 레이더 자원의 고도화를 통한 가치 확산과 미래사회 대응 전략을 수립하여야 할 것이다.
덧붙여, 산·학·연이 연계하여 전문 인력을 양성하고 국내외 레이더 및 수공학 전문가와의 꾸준한 교류를 통해 기상-강우레이더 운영, 자료 품질관리, 강수예측 및 추정, 홍수예보 및 수문활용 등 레이더 전 분야의 기술력을 확보하여 아프리카 및 동남아시아 등과 같은 방재 후진국에 기술이전 함으로써 공적개발 원조(Official Development Assistance, ODA)재해지원 사업에 적극적으로 참여한다면 국제사회에 이바지하여 국가위상을 높일 수 있을 것으로 판단된다.
레이더는 넓은 지역에 걸쳐 강수장의 거동을 실시간으로 관측할 수 있어 급속히 발달하는 호우 등 위험기상에 대한 예·경보에 유용성이 확인되고 있다. 본 기사에서 소개한 것과 같이 시공간적으로 변동성이 크게 발생하는 국지성 및 게릴라성 집중호우 등을 중점적으로 관측하기 위해 도입되는 레이더로 획득한 강수자료를 응용기상 분야의 입력 자료로써 활용할 수 있다. 이러한 맥락에서, QPF 및 QPE 기법과 강우-유출 모형이 연계된 통합 수문해석 모형을 개발한다면 대상유역의 강수예측 및 분포형 강우-유출모형을 통한 유출량 산정으로 유역단위 돌발홍수 예측시스템 및 수자원 모니터링에 효율적으로 사용될 수 있을 것이다.
본 기사에서 소개한 것과 같이 시공간적으로 변동성이 크게 발생하는 국지성 및 게릴라성 집중호우 등을 중점적으로 관측하기 위해 도입되는 레이더로 획득한 강수자료를 응용기상 분야의 입력 자료로써 활용할 수 있다. 이러한 맥락에서, QPF 및 QPE 기법과 강우-유출 모형이 연계된 통합 수문해석 모형을 개발한다면 대상유역의 강수예측 및 분포형 강우-유출모형을 통한 유출량 산정으로 유역단위 돌발홍수 예측시스템 및 수자원 모니터링에 효율적으로 사용될 수 있을 것이다. 추가적으로 수공학 분야의 레이더 관련 연구는 강수사상에 중점적으로 연구되고 있는 연구기법을 강수유형과 관계없이 폭설이나 우박과 같은 위험 기상 현상에 적용 가능한 모형을 개발한다면 겨울철 기상재해에 능동적 대처가 가능할 것으로 기대된다.
QPF 및 QPE 기법을 해석결과를 SWAT 강우유출 모형의 입력 자료로써 활용하는 과정에서 전반적으로 각 단계별로 77〜91%의 정확성을 확보하는 것을 확인하였으며 강우-유출해석의 경우 2시간 이상의 선행시간을 확보하는 것으로 확인되었다. 이러한 분석결과를 근거로 레이더 강수자료를 활용한 수공학적 해석결과는 높은 정확도를 확보하면서 유출모의가 가능할 것으로 판단된다. 추가적으로 이를 확장하여 격자기반으로 강수정보를 입력하는 분포형 강우-유출 모형의 개발이 시급히 이루어져야 할 것이다.
추가적으로 이를 확장하여 격자기반으로 강수정보를 입력하는 분포형 강우-유출 모형의 개발이 시급히 이루어져야 할 것이다. 즉, 레이더 강수자료를 활용하여 수공학적 해석을 수행하는 경우 유역에서 반응하는 유출특성을 더욱 효과적으로 모의할 수 있는 장점이 있어 우리나라에 위치하고 있는 대부분의 미계측유역인 산악지형에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
궁극적으로는 대국민 맞춤형 기상정보 제공 및 기상영토를 확장하기 위해서 국내에 도입되고 있는 이중편파 레이더를 중심으로 원천기술을 독자적으로 개발하여 신뢰도 높은 수공학적 해석이 가능하도록 지속적인 연구가 수행되어야 할 것이다. 추가적으로 4차 산업혁명의 핵심기술 분야와 수공학 분야의 레이더 기술융합을 통하여 국가 레이더 자원의 고도화를 통한 가치 확산과 미래사회 대응 전략을 수립하여야 할 것이다. 덧붙여, 산·학·연이 연계하여 전문 인력을 양성하고 국내외 레이더 및 수공학 전문가와의 꾸준한 교류를 통해 기상-강우레이더 운영, 자료 품질관리, 강수예측 및 추정, 홍수예보 및 수문활용 등 레이더 전 분야의 기술력을 확보하여 아프리카 및 동남아시아 등과 같은 방재 후진국에 기술이전 함으로써 공적개발 원조(Official Development Assistance, ODA)재해지원 사업에 적극적으로 참여한다면 국제사회에 이바지하여 국가위상을 높일 수 있을 것으로 판단된다.
이러한 맥락에서, QPF 및 QPE 기법과 강우-유출 모형이 연계된 통합 수문해석 모형을 개발한다면 대상유역의 강수예측 및 분포형 강우-유출모형을 통한 유출량 산정으로 유역단위 돌발홍수 예측시스템 및 수자원 모니터링에 효율적으로 사용될 수 있을 것이다. 추가적으로 수공학 분야의 레이더 관련 연구는 강수사상에 중점적으로 연구되고 있는 연구기법을 강수유형과 관계없이 폭설이나 우박과 같은 위험 기상 현상에 적용 가능한 모형을 개발한다면 겨울철 기상재해에 능동적 대처가 가능할 것으로 기대된다.
이러한 분석결과를 근거로 레이더 강수자료를 활용한 수공학적 해석결과는 높은 정확도를 확보하면서 유출모의가 가능할 것으로 판단된다. 추가적으로 이를 확장하여 격자기반으로 강수정보를 입력하는 분포형 강우-유출 모형의 개발이 시급히 이루어져야 할 것이다. 즉, 레이더 강수자료를 활용하여 수공학적 해석을 수행하는 경우 유역에서 반응하는 유출특성을 더욱 효과적으로 모의할 수 있는 장점이 있어 우리나라에 위치하고 있는 대부분의 미계측유역인 산악지형에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기초적인 통계적 유의성을 확인하고자 4대강 유역을 중심으로 무엇을 조사하였는가?	본 기사에서는 현재 우리나라에서 운영하고 있는 레이더 강수자료와 지상 강수자료를 대상으로 기초적인 통계적 유의성을 확인하고자 4대강 유역을 중심으로 상관계수(CC), Nash 계수(NSE), 일치계수(IoA), 평균절대오차(MAE), 평균제곱근오차(RMSE) 및 편의(Bias)를 검토하였다. 레이더 강수자료와 지상 강수자료는 약 0.
	수공학 분야에서 레이더 강수자료를 활용하는 연구기법은 어떻게 분류할 수 있는가?	레이더 강수자료를 활용하는 연구기법은 수공학 분야에서 크게 두 종류로 분류될 수 있다. 첫 번째는 최근 빈번하게 발생하는 위험기상 현상으로 인한 기상재해가 급증하여 초단기 예보에 대한 중요성이 주목받으면서 실시간 레이더 강수자료를 이용하여 강수량 예측을 수행하는 정량적 강수량 예측기법(Quantitative Precipitation Forecast, QPF)이며 두 번째는 강수입자에 반사되어 돌아오는 레이더 전자파를 확률통계학 기반으로 레이더 강수량 추정을 수행하는 정량적 강수량 추정기법(Quantitative Precipitation Estimation, QPE)이다.
	QPE란?	레이더 강수자료를 활용하는 연구기법은 수공학 분야에서 크게 두 종류로 분류될 수 있다. 첫 번째는 최근 빈번하게 발생하는 위험기상 현상으로 인한 기상재해가 급증하여 초단기 예보에 대한 중요성이 주목받으면서 실시간 레이더 강수자료를 이용하여 강수량 예측을 수행하는 정량적 강수량 예측기법(Quantitative Precipitation Forecast, QPF)이며 두 번째는 강수입자에 반사되어 돌아오는 레이더 전자파를 확률통계학 기반으로 레이더 강수량 추정을 수행하는 정량적 강수량 추정기법(Quantitative Precipitation Estimation, QPE)이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

수공학 분야의 레이더 강수자료 활용전망 및 시사점 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

수공학 분야의 레이더 강수자료 활용전망 및 시사점 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

김태정 (15) 김장경 (6) 권현한 (145)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

AI 본문요약
AI-Helper