초록 ▼

□ 연구개요
최근 기후변화의 영향으로 인해 집중호우, 홍수와 같은 극치수문사상의 강도 및 발생빈도가 증가함에 따라 기후변화의 영향을 고려한 수공구조물의 설계에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있다. 본 연구에서는 수공구조물 설계 및 수문사상 분석에 필요한 설계수문량 산정 시에 기후변화를 고려하고 관측기간이 충분하지 않은 지역에 대해서도 보다 정확하고 합리적인 설계량 산정이 가능한 딥러닝 알고리즘 기반의 정상성 및 비정상성 수문빈도해석 기법을 개발한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 우리나라 극치강우사상 및 기후

□ 연구개요
최근 기후변화의 영향으로 인해 집중호우, 홍수와 같은 극치수문사상의 강도 및 발생빈도가 증가함에 따라 기후변화의 영향을 고려한 수공구조물의 설계에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있다. 본 연구에서는 수공구조물 설계 및 수문사상 분석에 필요한 설계수문량 산정 시에 기후변화를 고려하고 관측기간이 충분하지 않은 지역에 대해서도 보다 정확하고 합리적인 설계량 산정이 가능한 딥러닝 알고리즘 기반의 정상성 및 비정상성 수문빈도해석 기법을 개발한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 우리나라 극치강우사상 및 기후변동성에 영향을 미치는 대기-해양 순환패턴 기상 인자들을 새로운 통계적 기법을 이용하여 찾아내었으며, 해당 인자들과 극치강우자료의 경향성 및 변동점과 관련된 통계치를 인공신경망 기반의 클러스터링 기법에 적용하여 기후변화를 고려한 수문학적 동질지역 구분을 수행하고 개발된 비정상성 동질지역 평가지표를 통해 지역구분결과를 평가하였다.
○ 설계수문량 산정을 위한 딥러닝 알고리즘의 훈련에 필요한 매개변수의 정확한 산정을 위해 비정상성 모분포 홍수지수모형을 개발하였으며, 다양한 조건 하의 Monte Carlo 모의실험을 통해 기존의 다양한 비정상성 홍수지수모형들과 비교하여 가장 좋은 성능을 보이며, 특히 높은 재현기간에서 더욱 안정적이고 정확한 설계수문량을 산정할 수 있음을 확인하였다.
○ 딥러닝 알고리즘 기반의 수문빈도해석은 딥러닝 모형의 훈련에 다소 시간이 소요되나 모의실험을 통한 설계수문량 산정 시 미계측 지역에 대하여 보다 안정적이며 정확한 값을 산출함을 확인하였다. 훈련된 딥러닝 모형을 실제 강우관측지점 자료에 적용하여 기후변화 시나리오를 반영한 보다 정확한 설계수문량을 산정하는 것을 확인하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
현재 실무에서는 자료의 통계적 특성이 시간에 따라 변하지 않는 정상성을 기본 가정으로 하는 정상성 수문빈도해석기법을 이용하여 설계수문량을 산정하고 있으며 산정된 값은 이·치수 목적의 수공구조물, 하천 설계와 같은 다양한 사회기반시설물의 설계에 사용되고 있다. 그러나 최근 기후변화의 영향으로 집중호우, 홍수로 인한 피해가 증가하고 있으므로 이러한 자연의 변화에 적응하고 자연재해로 인한 피해를 최소화하기 위해 설계수문량 산정의 개선이 필요하다. 본 연구에서 개발된 딥러닝 알고리즘 기반의 정상성 및 비정상성 수문빈도해석 기법은 향후 사회기반시설물의 설계에 있어 매우 유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대되며, 특히 자료관측기간이 짧은 지역에 대하여 보다 신뢰할 수 있는 설계수문량을 산정할 수 있을 것으 로 기대된다. 또한, 본 연구를 수행함에 있어서 출판된 국외 논문들은 해당 분야에서 상위 10% 이내의 우수한 학술지에 다수 게재되었으며, 인용을 통해 전 세계적으로 수문빈도해석 기법 분야를 선도할 수 있을 것으로 전망된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 가. 1차년도 ... 6
• 나. 2차년도 ... 9
• 다. 3차년도 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 참고문헌 ... 17
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 28
• 끝페이지 ... 43