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Kafe 바로가기주관연구기관 | 한국수자원공사 Korea Water Resources Corporation |
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연구책임자 | 황의호 |
참여연구자 | 최명진 , 이종혁 , 정윤재 , 강도혁 , 김순연 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2022-05 |
과제시작연도 | 2021 |
주관부처 | 환경부 Ministry of Environment |
과제관리전문기관 | 한국환경산업기술원 Korea Environmental Industry & Technology Institute |
등록번호 | TRKO202200004771 |
과제고유번호 | 1485017675 |
사업명 | 물관리연구(R&D) |
DB 구축일자 | 2022-07-23 |
키워드 | 위성.레이더.자동기상관측.글로벌.수자원.Satellite.Radar.AWS.Global.Water Resource. |
연구개발 목표 및 내용
최종 목표
SRA 기반의 글로벌 수문 관측자료 및 생성자료와 수재해 관련 분석된 정보를 효율적으로 관리·서비스하고, 해외 물시장 진출기반 확대를 위한 수자원 맞춤정보를 표준화하여 제공할 수 있는 융합형 포털 시스템 개발
전체 내용
수재해 정보 플랫폼 개발 및 구축
ㅇ (플랫폼 구축) 수재해 정보 제공을 위한 가뭄, 도시홍수, 광역홍
수, 접경지역, 하천건천화, 수재해 정보 포털 등의 시스템 구축
ㅇ (플랫폼 자동화) 알고리즘 모듈 자동화를 통한 실시간 수재해 정보 생성
연구개발 목표 및 내용
최종 목표
SRA 기반의 글로벌 수문 관측자료 및 생성자료와 수재해 관련 분석된 정보를 효율적으로 관리·서비스하고, 해외 물시장 진출기반 확대를 위한 수자원 맞춤정보를 표준화하여 제공할 수 있는 융합형 포털 시스템 개발
전체 내용
수재해 정보 플랫폼 개발 및 구축
ㅇ (플랫폼 구축) 수재해 정보 제공을 위한 가뭄, 도시홍수, 광역홍
수, 접경지역, 하천건천화, 수재해 정보 포털 등의 시스템 구축
ㅇ (플랫폼 자동화) 알고리즘 모듈 자동화를 통한 실시간 수재해 정보 생성
- 도시홍수 19개, 광역홍수 6개, 가뭄 11개, 접경지역 5개, 글로벌 수자원 분석 6개, 총 47개의 알고리즘 구현 및 자동화를 통한 실시간 수재해 정보 생성
ㅇ (개방형 프레임워크) 한반도(KLDAS)를 포함한 동아시아지역 (ALDAS) 수재해 정보 생산 프레임워크 도입 및 시범 생산 체계 구축
- 한반도 및 동아시아 지역의 토양수분, 증발산량 등 수문정보 40종 산출
- 글로벌 지표모형(Noah-MP, Catchment), 수문모형(HyMAP), 격자형 수문기상자료 (MERRA-2, GDAS, LDAPS) 및 지상관측자료 연계 수문정보 품질관리 체계 구축
1단계
(1~4차년도)
목표
ㅇRealistic 기반 수재해 표출 시스템 기본 프레임 설계
ㅇ클라우드 및 NoSQL 등 빅데이터 기술을 활용한 정보통합관리 및 제공서비스 시스템 개발
ㅇ메타 데이터 표준 기반의 SOA 지향 웹 포털 시스템 개발
ㅇSRA 관측자료 수신 및 처리시스템 운영 관리 기술 설계
ㅇ지역 홍수관리를 위한 자료처리 표준화 및 통합 운영 기술 설계
ㅇR(Realistic)수방재 DB 고도화 및 첨단 표출 시스템 구축
ㅇ수재해 정보플랫폼 융합기술 연구개발 사업의 경제성 분석
ㅇSRA 관측자료 수신 및 처리 시스템 운영 관리 기술 구현
ㅇ지역 홍수관리를 위한 자료처리 표준화 및 통합 운영 기술 구현
ㅇR(Realistic) 수재해 DB 고도화 및 첨단 표출 시스템 구현
ㅇ국토관측센서 기반 수문 및 수재해 정보포털 시스템 프로토타입개발
ㅇApplication of NASA GSFC’s Land Information System (LIS) to cope with water hazards in Korea
ㅇSRA 관측자료 수신 및 처리 시스템 운영 관리 기술 개발
ㅇ수재해 플랫폼 구축을 위한 알고리즘/모델 입출력 표준화 및 운영 기술개발
ㅇR(Realistic) 수재해 DB 고도화 및 첨단 표출 시스템 구축
ㅇ국토관측센서 기반 수문 및 수재해 정보 포털 시스템 개발
내용
- 다차원 표출 시스템 구축을 위한 기본 프레임 구축
- 수재해 포털 서비스 구현을 위한 기반 기술 조사. 분석
- 수재해 포털 서비스 요구사항 분석
- 수재해 정보관리 및 서비스를 위한 공간, 비공간 정보 자료 개념 설계
- 관측자료(SRA) 자료 제공을 위한 자료 교환 기본 설계
- 운영자 요구사항 수집 및 추적
- 국내외 유사 시스템 조사 및 시스템 규격 설계
- 국내외 통합운영시스템 문헌 자료 및 표준화 방법론 분석
- 관련 세세부과제 알고리즘/모델 자료체계 분석
- 관련 세세부과제 대상 표준화 설계가이드라인 요구사항 조사
- 프로토타입 알고리즘 개발 및 자료포맷 변환 모듈 개발
- SRA 및 수재해 정보 시각화를 위한 데이터 변환 기법 개발
- SRA 및 수재해 정보 시각화를 위한 Glocal(Global+Local) 공간정보 구축
- SRA 및 수재해 정보 시각화를 위한 뷰어 개발 및 시스템 프로토타입 구축
- H/W 및 S/W 규격 예비 설계
- DB 통합을 위한 규격화/표준화 방안 제시
- 신규 획득 자료의 자료 변환 모듈 개발
- 내/외부 시스템 연동을 위한 자료 교환 모듈 개발
- 처리 데이터 규모 산정 및 H/W 구성안 제시
- 연구단 과제의 경제적 효과 분석
- 다양한 자료별 전처리/후처리 개발
- 고속 자료 처리 프로세싱 기법 연구
- 외부 시스템 연계 및 고속 자료 교환 방안 연구
- 상세 설계 연구 및 시스템 구현
- 표준화 설계 가이드라인 개발
- 알고리즘 모듈화 프로토타입 개발
- 인포그래픽 기술 기반 SRA 및 수재해 정보 시각화 구현
- 시각화 시스템 사용자 서비스 구현 기반 구축
- SRA 및 수재해 정보 첨단 시각화 시스템 개발
- 6개 목표시스템 정보 제공 서비스 기반 시스테 설계
- 수재해 포털 시스템 프로토타입 개발 및 구현
- 실시간 수재해 모니터링 시스템 시범 구축
- NASA 개방형 수재해 분석 프레임워크(LIS) 한국형 개발 계획 수립 및 셋업
- LIS의 고해상도의 입력 자료 구축 계획
- SRA 운영 시스템 H/W 구축 및 기능 테스트
- 사용자 인터페이스 기반 운영 지원 SW 개발
- 대용량 자료 고속 처리 방안 연구
- 자료처리 플랫폼 표준화 설계 가이드라인 반영
- 통합 자료처리 프로세스 운영 소프트웨어 플랫폼 구축
- KLIS 시스템 개발을 위한 프로그램 개발 및 지원
- 시각화 모듈 기능 개선
- 통합 DBMS 연계 시각화 처리 및 시스템 운영 검증
- 증강현실(AR) 기능 및 사물인터넷(IoT) 연계 기술 구현
- 광역 수자원 정보 관리를 위한 시스템 구현
- 운영 및 백업을 고려한 수재해 플랫폼 지원 시스템 인프라 구축
2단계
(5~8차년도)
목표
ㅇ통합 관제 시스템 구축
ㅇ시스템 운영 처리 자동화 환경 구축
ㅇ이중병렬처리기법 기반의 고속화 기법 연구
ㅇ수재해 플랫폼 내 탑재된 알고리즘/모델의 정상 수행
ㅇ수재해 플랫폼 내 탑재된 알고리즘/모델 수행 비교
ㅇ알고리즘/모델 효율화 방안 제시
ㅇ당해 연도 신규 자료 형식에 대한 처리 기능
ㅇ알고리즘/모델 수행 정보 입력 모듈갸발
ㅇ알고리즘/모델 로그 모니터링 프로그램 및 스케줄 관리 프로그램 구축
ㅇ정의된 설정을 활용한 K-LIS 산출물 생성 시스템 구축
ㅇK-LIS 시스템 산출물 생성
ㅇK-LIS 산출물 정보 DB 입력
ㅇ글로벌 수재해 정보 하비스팅 고도화
ㅇ표준 수재해 정보 오픈 데이터 마트 시범 구축
ㅇ수재해 클러스터링 맵 서비스 기술 개선
ㅇ개방형 수재해 빅데이터 공유 플랫폼 개선
ㅇ수재해 정보 포털 시스템 빈응형 웹 기술 개선
ㅇ수재해주제도 시스템 다중모니터링 기술 고도화
ㅇ수재해 특성별 실증 프레임워크 고도화
ㅇ도심지역 고정밀 재해정보 증강현실 기술 고도화
ㅇ스마트 수재해 감시 및 제공 기반 기술개선
ㅇ아시아 워터허브 구축을 위한 K-LIS 맵 서비스 기능 개선·검토
ㅇ수재해 정보 분석 프로세스 및 데이터 품질관리(QC)기술개선
ㅇ한반도, 동아시아 지역 수재해 공간 빅데이터 분석 방안제시
ㅇK-LIS 프레임워크 적용성 평가 및 실증
ㅇ자료 수집 및 통합 시스템 고도화
ㅇ병렬처리기법 알고리즘 최적화 적용
ㅇ수집 자료 백업 솔루션 구현
ㅇSRA 대시보드 고도화
ㅇK-LIS 자료 수집 및 관리 시스템 구축
ㅇ수재해 플랫폼 내 구동 가능한 알고리즘/모델 개수
ㅇ수재해 플랫폼 운영자 및 사용자 매뉴얼 작성
ㅇ수재해 플랫폼 효율화 설계 반영
ㅇ알고리즘/모델 운영 정보 표출 모니터링 시스템 개선
ㅇ수재해 플랫폼 구동에 대한 운영 통계 정보 산출
ㅇK-LIS 시스템 입력 모듈개선
ㅇ시각화 시스템 안정화 환경 구현
ㅇ표준 수재해 공간데이터 활용 인터페이스 모듈 개선
ㅇ지오태깅 기반 수재해 현장 정보 수신 모듈 최적화
ㅇ개방형 수재해 빅데이터 공유 플랫폼 안정화
ㅇ수재해 정보 웹 포털 사이트 고도화
ㅇ수재해 정보 플랫폼 감시 인프라 개선 및 안정화
ㅇ수재해 특성별 실증 프레임 기능 안정화
ㅇ도심지역 고정밀 재해정보 증강현실시스템 고도화
ㅇK-LIS 수재해 정보 검색 및 제공 체계 고도화
ㅇ데이터 품질 관리(QC) 모니터링 기능 안정화
ㅇ수재해 플랫폼 운영 대시보드 운영 매뉴얼 작성
ㅇ수재해 플랫폼 운영 대시보드 시스템 영문화를 통한 해외 국가의 수자원 및 수재해 관련 정보 제공
ㅇ수재해 플랫폼 운영 대시보드 GUI 개선
ㅇ신규 추가 자료 수집 처리
ㅇ신규 추가 알고리즘 고속 처리 적용
ㅇ네트워크 및 시스템 보안성 점검
ㅇ수재해 플랫폼 내 구동 가능한 알고리즘/모델 개수
ㅇ플랫폼 내 산출물 정합성 평가
ㅇ수재해 플랫폼 구동에 대한 운영 통계 정보 산출
ㅇ컨텐츠별 테스트 케이스 작성
ㅇ시각화 시스템 적용 기술 검증
ㅇ시각화 시스템 현업적용 최종 매뉴얼 구축
ㅇ수재해 정보 웹 포털 사이트 안정화
ㅇ도심지역 고정밀 재해정보 증강현실시스템 안정화
ㅇK-LIS를 통해 산출된 수문정보(토양수분, 증발산량, 유출량 등)에 대해 KLDAS/ALDAS를 통한 관측자료와 비교검증
ㅇ데이터 품질 관리(QC) 모니터링 보완
ㅇ수재해 플랫폼 통합 시스템 운영 대시보드 시스템 현업화
ㅇ수재해 플랫폼자료수집 시스템 현업화
ㅇ수재해 플랫폼 교육 자료 작성
ㅇ수재해 플랫폼 설치 패키지 생성
ㅇ시각화 시스템 현업 적용 및 기술 이전
ㅇ시각화 시스템 실용화를 위한 성과홍보
ㅇ수재해정보플랫폼 고도화 및 활용 확대
ㅇ시스템 운영모듈 최종점검 및 현업화
ㅇK-LIS 및 웹포털 서비스 고도화
ㅇ해외 확대적용을 위한 국제 협력체계 구축 및 사업화
내용
- 실시간 모니터링 시스템(EMS 솔루션) 기능 테스트 90% 이상 구축
- 산출물 데이터 DB Insert 및 Select 기능 테스트 95% 이상 점검
- 관측 자료 수신 모듈 기능 테스트 95% 이상 점검
- 수재해플랫폼 알고리즘 작업 스케줄러 테스트 90% 이상 점검
- GPGPU 기반 속도개선 테스트 검증 90% 이상 향상
- Dashboard (사용자 인터페이스 기반 SW) 기능 테스트 90% 이상점검
- 5차년도 개발된 알고리즘/모델 총 개수 – 18개 반영
- 수재해 플랫폼 내 탑재된 알고리즘/모델의 연구 기간 동안 정상 수행
- 당해 연도 수재해 플랫폼 내 80% 이상 탑재된 11개 알고리즘/모델에 대한 산출물 비교 수행
- 수재해 플랫폼 탑재 알고리즘/모델에 대한 효율화 방안 제시
- 레이더 자료 및 관련 알고리즘/모델 구동에 따른 산출자료 처리 기능 개발
- 알고리즘/모델 수행 정보 기록 모듈 개발
- 알고리즘/모델의 수행 과정에서 생성되는 로그를 표출하는 모니터링 프로그램과 스케줄을 관리할 수 있는 프로그램 개발
- 4차년도 및 당해연도 설정된 K-LIS 설정을 기반으로 자동으로 구동되는 시스템 개발
- 입력 자료를 수집한 기간에 대해 K-LIS 시스템 적용을 통해 산출물 생성
- K-LIS 시스템에서 산출된 산출물 정보 DB 입력 체계 구축
- 프로토타입 및 기존 시스템 성능 대비 20% 이상향상
- 기능 고로화 검증을위한 신규 저작권 등록 및 서비스 시스템 G/S 인증 획득
- GIS 서버 간 공간정보 상호운영성 확보
- 재해정보공동 활용기반 확보
- 수재해 정보 지역 그룹화 기능 개선
- 수재해 특성별 감시·평가·예측 정보 지도 서비스 모듈 구축
- 수재해정보 포털 시스템 접근성 향상
- 기능서비스 개발 및 성능 평가
- 서울시 270여개소 대피소, 서울시 기상관측소 60 개소 이상 반영
- 가뭄,홍수,건천화 재난알림 서비스 구축
- KLDAS/ALDAS Parameter 46개 반영
- 한반도 중심의 ASOS 및 GTS 지상 관측자료 적용·평가
- 한반도(해상도) 1×1km 동아시아전역, (해상도) 10×10km 적용
- 생성정보 정확도 향상 80%이상
- 자료 수집 및 통합 시스템 안정화 테스트
- 종합 기능테스트 및 백업 솔루션 기능 테스트
- Dashboard (사용자 인터페이스 기반 SW) 기능 테스트
- K-LIS 수집 시스템 기능 테스트
- 수재해 플랫폼 내 알고리즘/모델 구동 및 사용과 관련된 운영자 매뉴얼 및 사용자 매뉴얼 작성
- 효율화 설계 방안 적용 및 테스트
- 수재해 플랫폼 알고리즘/모델 운영 정보 연계 및 스케줄 관리 프로그램 적용
- 모니터링 시스템에서 확인되는 운영 정보를 기반으로 수재해 플랫폼 구동에 대한 운영 통계 정보 산출
- 한반도 지역 모형 설정 추가 및 산출 수행
- 시각화 시스템 콘텐츠별 규격화 및 운영 매뉴얼 구축
- 수재해 주제도별 특성에 맞춘 리포트 생성 기능 보완
- 사용자 수재해 현장 정보 등록 인터페이스 개선 및 최적화
- 최신 국제 표준 관측자료 모델 규격(ODM2.0)에 따른 기상관측자료 연계 웹 서비스 적용
- 표준 수재해정보 오픈 데이터 마트 구축 및 주제별 수재해 정보검색, 조회 최적화
- 유역별, 행정구역별 수재해 정보 서비스 세분화 및 준실시간 수 재해 정보 제공 서비스 안정화
- 가뭄, 홍수, 건천화 주제도 정보 모니터링 시스템 기능 안정화
- 현 위치의 홍수이력(흔적) 정보 서비스 기능 보완 및 Data.go.kr 대피소 정보 검토, 연계 모듈 안정화
- K-LIS(KLDAS, ALDAS) 수재해 메타 정보 및 주제도 검색 인터페이스 보완 및 사용자 맞춤형 K-LIS 산출물 제공 체계 고도화
- 데이터 품질관리(QC) 정보 및 과정 모니터링 기능 안정화
- 대시보드 최종 운영 매뉴얼, 기능명세서 작성
- 리소스, 용량, 서버 관리 등에 대한 통계 GUI 추가
- 신규 추가 자료에 대한 산출물 메타 정보 반영 및 DB 현업화
- 신규 추가 알고리즘 최적화 및 병렬 처리 적용
- 하드웨어 및 계정정보 관리, 보안 체크리스트, 포트포워딩
- 모니터링 시스템에서 확인되는 운영 정보를 기반으로 수재해 플랫폼 구동에 대한 운영 통계 정보 산출
- 컨텐츠별 주요 기능에 대한 테스트 케이스 작성
- 시각화 시스템의 현업 적용, 기술 검증을 위한 공인인증
- K-LIS 프로그램운영 및 성능 확인을 위한 GS인증 취득
- 외부 유관 기관에 대한 네트워크 연계
- 실제 지속적인 운영을 위한 시스템 오류 관리 및 안정화
- 주요 기능에 대한 교육 자료 및 교육 과정 구성
- 타서버 설치 가능한 알고리즘/모델에 대한 수재해 플랫폼 패키지 생성
- 수재해정보플랫폼 시스템을 재해관련 국가정보 시스템과 수재해 정보 공유
- K-LIS 기반 수문정보 생산기술 및 산출물 웹포털 시스템에 반영
연구개발성과
1. 고정밀 수문레이더 기반 스마트 도시홍수 관리기술
□ (주요기술) 도심지역의 국지성 강우와 홍수 위험지역 추정 및 예측
ㅇ (강우관측·예측) 고정밀 수문레이더와 기상모형(WRF)을 활용한 강우 평가·예측
* 다중 고도각 기법 및 하이브리드 강수추정(Hybrid Surface Rainfall, HSR) 기술 적용을 통한 이중편파레이더 강우추정개선(시간해상도: 1분, 공간해상도: 100m)
* 소형 및 대형레이더 융합자료를 이용한 통계분석 기반 강우예측(3시간)
* 수치예보모형(WRF) 자료동화를 통한 정확도 개선 및 강우예측(6시간)
ㅇ (침수분석) 도심지역 강우강도에 따른 시나리오별 침수해석을 통해 119개 배수분구별 침수정보 산출
* Data-Driven1) 기반의 도시침수모형 구축을 통한 배수분구별 홍수위험구역 추출
- 1차원 해석결과 DB화 (맨홀 수심, 수위, 저류지 체적, 초기수심, 저면 표고 등)
- 2차원 해석결과 DB화 (Cell 시간별 침수심, 투수면적, 불투수면적 등)
□ (산출물) 고정밀 수문레이더 관측자료 및 도시홍수 위험 지역 추출 등
□ (활용방안) 환경부(수자원관리과, 홍수통제소), 지자체(서울시, 부산EDC) 등의 시스템
2. 위성 정보기반 가뭄감시 및 전망 기술
□ (주요기술) 유역 및 행정구역 별 가뭄지수 평가 및 가뭄전망
ㅇ (관측자료) AQUA,TERRA(MODIS), GCOM-W1(AMRS-2), GPM, TRMM 위성
ㅇ (가뭄평가) 수문학적, 기상학적, 농업적 가뭄지수 산출 및 평가
* 위성관측자료 기반 1km 날일별 및 월 단위의 한반도 가뭄정보 생성 및 검증
* 행정구역(시도, 시군구), 유역(대권역, 중권역)별 가뭄정보의 경향성 분석
ㅇ (가뭄전망) 과거자료(수문, 기상, 지형자료)를 통한 가뭄전망 분석
* 한반도 초단기(1∼7일), 중기(1주∼4주), 중장기(1∼6개월) 가뭄정보 산출
□ (산출물) 농업적, 기상학적, 수문학적 가뭄지수 및 가뭄전망 지수 정보
* 산출단위 :(공간) 유역, 행정구역, (시간) day, weekly, monthly
□ (활용방안) 국가 가뭄정보 분석센터, 홍수통제소, 농업진흥청 및 기상청 등 유관기관 시스템
3. 위성 정보기반 하천건천화 평가 및 전망 기술
□ (주요기술) 유역, 행정구역 및 수계 별 하천건천화 평가 및 전망
ㅇ (하천건천화 평가) 10일 최저 기준유량 보다 작아지는 유량이 발생하는 연평균 일수를 계산하여 건천화 심도를 5단계(양호<보통<취약<위험<고위험)로 평가
* 건천화 영향요소 위성DB(지하수이용량, 토심, 식생높이, 기상, 토지이용도, 전국도로망)기반 분포형 수문모형(DrySAT-WFT)을 통한 갈수량, 유출량 산정 및 평가
ㅇ (갈수예보·전망) 하천건천화 평가 결과 및 인공신경망2) 모형 기반 하천 갈수량 및 유출량 예측을 통한 갈수 예보·전망
ㅇ (대응방안 제시) 미래전망 갈수량 및 유출량 기준으로 하천건천화가 진행되는 하천의 필요 유입량 및 공급량 제시
* (정책제안) 하천건천화 연구성과를 바탕으로 하천관리 정책개정(안) 제시
□ (산출물) 하천건천화 등급, 원인, 전망 및 대응방안
□ (활용방안) 환경부, 홍수통제소, 국가가뭄정보분석센터, 농촌진흥청 및 수자원조사기술원 등에 정보 제공
4. 미계측 저수지 추적 및 저수용량 추정 기술
□ (주요기술) 유역 및 행정구역 별 미계측 저수지 저수용량 평가
ㅇ (미계측 저수지 평가) Sentinel-1A 영상레이더 위성을 활용한 전국 중·소규모 저수지 수체면적 평가
* 수체 분석결과에서 K-water, 농어촌공사 등에서 관리하는 계측 저수지를 제외한
미계측 저수지 추적 및 분석(미계측 저수지 약 12,217개소 추정)
ㅇ (저수용량 평가) 지형특성에 따른 저수면적-저수량 관계식 개발
* 저수지의 지리적 특성, 형상에 따른 수위-유량곡선의 경향성 분석
ㅇ (관계식) 지형특성에 따른 저수면적-저수량 관계식 도출
□ (산출물) 미계측 저수지 현황 및 전국 저수지 저수용량 등 수자원총량
* 산출방법 : 계측저수지(WAMIS, RAWRIS) + 미계측저수지(위성정보) = 수자원총량
□ (활용방안) 환경부, K-water, 농촌진흥청 및 농어촌공사 등에 정보제공
5. 북한 접경지역 수문량 변동 추정기술
□ (주요기술) 황강댐 상·하류 수문정보 모니터링 및 예측
* 기상청 대형레이더, Sentinel-2A 위성영상을 활용한 황강댐 유역 주요지점 수문정보 간접추정
ㅇ (유입량 추정) 위성영상 및 강우레이더 기반 황강댐 유입량 추정
* (평상시) Sentinel-2A 위성을 이용한 황강댐 상류 하천 하폭추출 및 부등류 해석을 통한 하천 유량 추정
* (강우시) 기상청 강우 레이더 기반의 단위도 강우-유출 모형을 통한 황강댐 상류 및 하류 잔유역 유입량 산정
ㅇ (수표면적 추출) 위성정보 기반 황강댐 저수지 수표면적 추출 및 수위 추정
* Sentinel-2A 위성 기반 수표면적 추출 및 “수표면적-수위”의 관계 분석을 통한 황강댐 저수지 수위 추정
ㅇ (방류량 추정) AutoROM 알고리즘 기반 황강댐 저수지 운영 및 방류량 추정
* 황강댐 하한(85m) 및 상한수위(111m) 기준 고정방류(14cms) 설정 및 상한수위 이상은 초과방류 설정
ㅇ (하류영향분석) 황강댐 방류에 따른 군남 홍수조절지 영향 분석
* 황강댐 방류 시나리오별 하류영향 분석 및 수리모형(HEC-RAS) 시나리오 분석 (‘2011 임진강 하천기본계획’의 단면자료 활용)
□ (산출물) 황강댐 유역 및 접경지역 주요지점 수문정보
□ (활용방안) 접경지역 강우현황 파악, 임진강 유역 수문정보 모니터링 및 홍수예보 시스템 등 적용
6. 북한전역 수자원 변화량 및 유출량 산정기술
□ (주요기술) 북한전역 수자원 변화량 및 유출량 산정
* 중력위성(GRACE) 100km(CSR, GFZ, JPL), 50km(Mascon) 격자자료 활용3)
ㅇ (수자원 변화량 산정) GRACE 기반 전월대비 수자원 변화량(Terrestrial Water Storage Changes, TWSC) 월단위 변화 분석
* 평년대비 수자원 변화량(Terrestrial Water Storage Anomaly, TWSA) 4종류
(CSR, GFZ, JPL, Mascon)의 지수 기반으로 대권역(11개), 중권역(128개) 산정
ㅇ (수자원 유출량 산정) GPM(위성강우), MODIS(증발산량), GRACE(TWSC) 관측결과를 통한 월단위 시계열 데이터 분석
* GPM 기반의 위성강우와 MODIS 기반의 증발산량 및 GRACE의 TWSC 값을 “유출량=위성강우-증발산량-수자원변화량” 관계식을 통해 4종류(CSR, GFZ, JPL, Mascon)의 값으로 산정
ㅇ (후속위성 적용) GRACE 위성 미션 종료에 따른 후속위성 적용 예정
* GRACE 후속 위성인 GRACE-FO(‘18.5발사, 11월부터 데이터수집) 19년 데이터 수집 및 검증을 통한 적용
□ (산출물) 미계측 지역의 수자원 변화량에 따른 유출량 정보
□ (활용방안) 북한 기초수문자료(유역조사) 구축, 위성기반 수자원변화와 연계한 가뭄 평가, 수자원 시설 설계 등
7. 글로벌·광역 홍수 모니터링 및 침수분석 기술
□ (주요기술) 원격탐사자료를 활용한 홍수모니터링 및 침수피해 분석
ㅇ (위성기반 침수피해 분석) 위성강우기반 홍수모니터링 시스템 및 침수해석 모형 개발 및 적용
* GPM-IMERGE 위성강우 전·후처리 모듈 개발 및 정확도 평가
* QGIS 기반 침수해석 모형 개발 및 국내외 적용·검증(청미천, 모로코, 메콩)
* QGIS 기반 위성영상을 활용한 글로벌 침수지역에 대한 침수범위와 침수심 분석
ㅇ (UAV기반 침수피해 분석) UAV영상 기반 홍수 전·후 지형모델 생성을 통한 홍수피해액 산정과 홍수범람모형 개발
* PIX-4D를 활용한 DSM 정사영상 생성(홍수 전후 지형모델 생성)
* MD-FDA를 기반의 침수심을 이용하여 홍수피해액 산정
* UAV영상의 수체와 침수해석 모형 FLUMEN을 연계하여 홍수범람모형 개발
□ (산출물) 침수범위 및 침수심 추정을 통한 홍수피해량 산정
□ (활용방안) 상습 광역 홍수 발생지 모니터링, 홍수 지역 피해액 산정을 통한 구호대책 마련, 침수흔적도 및 침수취약지역 정보 제공
8. 수재해정보 제공 포털 시스템
□ (주요기능) 홍수, 가뭄 등 수재해 감시·분석·예측 정보 제공을 위한 포털 서비스 및 광역 수문정보 산출·제공
ㅇ (수재해정보 포털) 홍수, 가뭄, 북한수계 모니터링 등 수재해 관련 정보 266종 제공을 위한 포털 서비스 구축·운영
ㅇ (수재해분석 프레임워크) K-LIS를 활용한 광역적 수문정보 40종 산출·제공
□ (산출물) WHAP연구단 및 K-LIS 주요 산출물 정보
* 산출단위 :(공간해상도) KLDAS(한반도, 1km), ALDAS(아시아, 10km) (시간해상도) Daily
□ (활용방안) 해외 전략국가 수재해 대응 의사결정을 위한 정보 지원
□ 실증실험실 구축
ㅇ 내용적 측면
- SRA 관측자료 기초정보 제공 시스템
- SRA 관측자료 기반의 기상·수문 통합 분석정보 제공 시스템
- 가뭄, 홍수, 하천건천화 모니터링을 위한 수재해 주제도 제공 시스템
- 수재해 표출 다차원화를 위한 증강현실 시스템
- 빅데이터 기반의 국가재난정보 제공 시스템
- 수재해 정보 서비스 만족도 향상을 위한 오픈정보 플랫폼 시스템
ㅇ 물리(구성)적 측면
- 실증실험실 모니터는 55‘ DID 제품을 4열 3행으로 연결하여 구축
- 운영을 위한 PC는 본체 6대, 모니터 12대로 구성함
- 고해상도(1920*1080 Full HD) 영상 표출과 통합 컨트롤 시스템을 통한 자유로운 화면 배정 및 구성 설정 가능
- IP(네트워크) 기반의 Wall Controller를 사용하여 기존 H/W 대비 설비 단순화로 신속 유지보수 및 장비 이동과 확장 가능
- 적외선 기반 터치 센서를 부착하여 운영의 편의성 극대화 및 원터치 제어 가능
ㅇ 수재해 정보플랫폼 플랫폼 실증실험실 구축
□ 수재해정보플랫폼 서버 구축
□ (실용화 및 확산) 환경부(수자원관리과, 홍수통제소), 자자체(서울시, 부산EDC), 메콩 유역 등 기술이전 및 확대 적용, 사업화 전략 수립 추진
ㅇ (이슈대응) 도시홍수 통합관리 기술 관련 공사 현안이슈 대응 및 기술지원
* 지자체 도시침수 통합관리시스템 구축사업 지원(통합물관리처 협업) 및 부산 EDC 도시물재해 통합관리시스템 구축사업 지원(부산스마트시티추진단 협업)
ㅇ (연계활용) 한강홍수통제소 강우레이더운영시스템, 갈수예보시스템, WAMIS, K-water 국가가뭄정보시스템 등 연계·공동 활용 도모
□ (국제협력) 공동연구 및 기술교류 수행, 해외 전략국가 협력체계 구축 및 확대
ㅇ (NASA) 한국형 글로벌 수재해 정보제공 플랫폼 개발을 위한 국제협력
* 한반도(KLDAS)를 포함한 동아시아지역(ALDAS) 수재해 정보 생산 프레임워크 구축 및 수문정보 생산
ㅇ (태국사업) 한·태 물관리협력사업 관련 태국 위성기반 물관리시스템 구축사업(‘21~)
* 태국 시스템 현황 파악 및 물관리시스템 구축방안 마스터플랜수립(~’20) (글로벌협력본부 협업)
ㅇ (메콩지역) 한-메콩 정상회의 결과 이행을 위한 수재해플랫폼 메콩국가 확대 적용(한-메콩 물관리 공동연구센터 협업)
연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
(1) 기술적 측면
ㅇ SRA 및 X-Net 등 다종다양하고 대량의 정형/비정형 자료를 수신/처리/배포할 수 있는 체계 기술을 확보하여 수자원뿐만 아니라 다른 분야에서도 활용할 수 있는 기반 구축
ㅇ 홍수관리 및 수재해 대응 정보서비스 시스템에 자료를 제공함과 동시에 종합적 의사결정에 필요한 정보 제공을 지원하며, 홍수관리 체계의 다양한 개별 하위 요소 시스템을 통합연계 활용
ㅇ 한반도를 포함한 광역 및 도시지역 등 지역적 물관련 재해관리를 위한 수자원, 위성, 기상, IT 등 현안 기술기반의 핵심기술 확보
ㅇ 최신 기술력을 통해 동남아 등 각종 정보를 제공함으로서 물산업 경쟁력 향상 및 국부창출 기여
ㅇ X-Net의 구축 및 운영을 통한 고해상도 수문정보 산출 및 수재해 모델링기술 개발을 통한 한국형 수재해 대응기술 개발
(2) 경제·사회적 측면
ㅇ 수문전용의 자료 체계 및 처리 시스템 구축으로 빠르고 활용성 높은 수문 자료가 제공되어 진다면, 수자원 관리의 중요성을 알릴 수 있음은 물론 각 분야에 수자원 자료를 효율적으로 활용 가능
ㅇ SRA 및 X-Net의 모든 자료가 수집되는 허브 역할이므로 활용 자료 현황이 용이하고 국가 간 자료 공유 협력 체계 구축의 기반을 다짐
ㅇ 자료 수집/처리/배포 체계는 시스템 구축뿐만 아니라 운영 요소가 필요하기 때문에 수자원 관리 분야 관련 산업 및 고용창출에 기여
ㅇ 통합 자료 서비스 기술로 인해 신속하고 효과적인 수재해 감시·예측 및 대응이 가능하여 수재해로 인한 사회경제적 피해 경감 및 공공안전성 향상
ㅇ 다양한 종류의 자료를 통합 서비스하는 기술의 개발은, 분야 간 정보 융합에 의해 새로운 가치 창출을 추구하는 추세에 좋은 사례가 될 것으로 기대
ㅇ 특화된 위성자료의 추출 및 활용을 통한 수자원 분석 기술 고도화로 첨단기술 기반의 지능화된 국가 물안보 체계 구축 기여
ㅇ 첨단 융·복합기술 기반의 광역 및 지역적 재해관리 실현으로 물산업 분야 글로벌 경쟁력 확보 및 국민의 삶의 질 개선
ㅇ 물관련 재해 업무 담당하는 부처 및 공공기관에 탑재하여 유관 기관간 업무공유, 신속한 의사결정 지원 및 대국민 서비스로 활용
(3) 환경적 측면
ㅇ 수자원 감시 및 관리에 대한 대국민 서비스 영역을 확대하고 과학적인 수자원 관리 및 정책 수립에 기여
ㅇ 통합 관리 서비스 기술 확보를 통하여 해외 진출 시 물관련 SOC 사업의 기본 설계에 활용할 수 있으며 저개발국가 등에 관리 기술 이전이 가능
ㅇ 정보의 다각도 모니터링으로 홍수, 가뭄 등 수재해 정보를 다양한 형태로 모니터링 할 수 있는 시각화 기술 개발로 재해 대응 전략 마련을 위한 도구로 활용
ㅇ 수자원 관리 및 수재해 대응 시설물 유지관리에 활용함으로써 수재해 피해를 최소화하고 효율적 관리 가능
ㅇ 수자원 감시 및 관리에 대한 대국민 서비스 영역을 확대하고, 과학적인 수자원 관리 및 정책 수립에 기여
1) 성과확산 방안
ㅇ SRA 및 X-NET의 통합 자료 수집을 통한 자료 취합 경로 일원화 및 자료 융ㆍ복합 활용도 증대
ㅇ 수요기관과의 네트워크 환경 및 인터페이스 분석을 기반으로 최적의 SRA 및 X-NET의 자료 배포 환경 구축을 통해 원활한 자료 제공
ㅇ 기상재해 및 도시지역의 재해 환경 특성을 고려하여 고해상도 강우 정보를 이용한 재해·재난 시스템 구축
ㅇ 지역특성별 홍수 위험도 평가를 통한 설계 및 유지관리 업무를 지원하며, 수재해 저감을 위한 통합관리시스템 운영
ㅇ 개발 기술의 최종 수요자는 주관부처인 환경부를 비롯해 행정안전부 등 정부부처 뿐만 아니라 지자체가 되며, 유역환경 변화와 관련한 수재해 특성 변화에 능동적으로 대응하는 지자체의 관련 기술력 확보
ㅇ 위성기반의 공간적 가뭄정보 생산 알고리즘은 범부처 공동 활용이 가능하며, 위성자료 기반의 수문학적 가뭄 모니터링 기술은 가뭄 예방 및 관리 지침 개발에 활용
ㅇ 표준화된 수문기상정보 산출 및 활용 플랫폼을 향후 수문기상 및 자연재해 등 관련 분야의 추가적인 연구 및 활용에 적용가능
(2) 기술이전 방안
ㅇ 수재해 저감을 위한 통합관리시스템으로 운영, 수재해 대응 시스템에 자료 제공 및 홍수관리 관련 종합적 의사결정에 필요한 다양한 정보 제공을 지원(환경부, 한강홍수통제소, 서울시 등 지자체기관)
ㅇ 홍수관리 및 수재해 대응 정보 표출 및 서비스 시스템에 자료 제공 및 홍수관리 관련 종합적 의사결정에 필요한 다양한 정보 제공을 지원
(3) 실용화 방안
ㅇ 향후 북한과의 교류 및 통일 후 수자원 SOC 관련 사업의 추진을 위한 수자원계획 및 설계에 활용하며, 미계측지역에서 물관련 해외사업진출에 활용
ㅇ 위성영상 기반의 광역적 홍수(침수지역) 모니터링 업무 지원
ㅇ 실시간 통합 자료처리 기술의 확보로 인해, 단순 연구가 아닌 수재해 감시, 평가, 예측 목적의 현업에 활용가능
(출처 : 요약문 5p)
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