초록 ▼

□ 연구개요
본 연구사업에서는 한반도 맞춤형 자연재해 분석 기술 개발을 위해 다음의 목표를 수립하였음. 먼저 한반도형 토양수분 자료 Gap filling 기법 개발하여 토양수분 자료의 시·공간적 불연속성을 해소하고자 하였고, 인공지능 기법을 활용해 최적 토양수분 입력자료 구축기법을 개발하였음. 최종적으로는 구축된 토양수분 입력자료를 활용해 가뭄, 산사태 등 자연재해 분석기술 개발하여 이를 한반도 전역으로 확대하였음. 국내 자체 기술력을 바탕으로 한반도 전역의 자연재해를 분석할 수 있다는 점에서 큰 장점을 지니며, 추후 타 수문

□ 연구개요
본 연구사업에서는 한반도 맞춤형 자연재해 분석 기술 개발을 위해 다음의 목표를 수립하였음. 먼저 한반도형 토양수분 자료 Gap filling 기법 개발하여 토양수분 자료의 시·공간적 불연속성을 해소하고자 하였고, 인공지능 기법을 활용해 최적 토양수분 입력자료 구축기법을 개발하였음. 최종적으로는 구축된 토양수분 입력자료를 활용해 가뭄, 산사태 등 자연재해 분석기술 개발하여 이를 한반도 전역으로 확대하였음. 국내 자체 기술력을 바탕으로 한반도 전역의 자연재해를 분석할 수 있다는 점에서 큰 장점을 지니며, 추후 타 수문인자와의 융·복합적 활용이 가능하다면 보다 고도화된 기술 개발이 가능할 것으로 기대됨.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도에는 토양수분 자료의 연속성 확보를 위해 Gap filling 기법 관련 선행연구를 조사하였으며, 수문모형 입력자료를 획득해 품질관리(Quality Control, QC)를 수행하였음. 입력자료의 시공간 해상도, 한반도의 지형적 특성으로 인한 변동을 반영하기 위해 인공지능 기반 Gap filling을 수행하였으며, 평가를 통해 최적 기법을 선정하였음.

2차년도에는 다각적 활용을 위한 토양수분 입력자료 구축기술을 개발하였음. 위성 기반 토양수분 자료를 획득하고, 한반도 특성을 고려해 사용 가능한 위성을 선별하였음. 이후 구축된 Gap filling 기법과 QC 기법을 적용하여 데이터를 가공하였으며, 최적 토양수분 구축을 위해 기계학습 및 인공지능 기반 기법을 활용하였음.

3차년도에는 기 구축된 입력자료를 가뭄, 산사태 및 산불에 활용하기 위한 분석 기술을 개발하였음. 수문 인자와 깊은 연관성을 지니는 각종 재난재해의 발생 기작에 대한 이해도를 높이고 자료의 적시적 활용성을 높이기 위해, 여러 물리·통계적 기법을 복합적으로 활용하였음. 한반도의 기후, 환경적 특성을 고려해 빈번히 발생하는 수재해를 선별하였으며, 해당 재해에 대한 효과적인 예보/분석이 가능한 기반 기술을 개발하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
인공지능 기반 토양수분 Gap filling 기법은 연속적인 토양수분 자료의 획득을 가능케 함. 이는 유사한 시·공간 해상도를 지니는 타 수문인자와의 연계성을 높여줄 뿐 아니라 각종 수문모형에 대한 입력자료로써의 활용도를 증가시킴. 현재 기상청과 환경부 산하 기관을 비롯한 여러 유관 기관에서는 토양수분 자료 확보를 위해 관측소를 구축하고, 지속적인 모니터링을 통해 데이터를 획득 중에 있으나, 이 같은 자료를 통합해 저장 및 공개하는 플랫폼 및 데이터베이스(Database)는 전무한 실정임. 해당 기술을 바탕으로 구축된 토양수분 입력자료는 이 같은 데이터베이스 구축에 효과적으로 활용될 수 있으며, 나아가 국제적인 토양수분 네트워크를 수립하는 데 기여할 수 있을 것으로 사료됨.

현재 한반도는 지역, 환경적 특성상 원격탐사 기반 자료가 제한적으로 활용되고 있음. 특히 토양수분의 경우 RFI를 비롯한 여러 제약으로 인해 타 수문인자 대비 자료의 활용성이 낮음. 품질 관리기법은 데이터의 부정확성과 불확실성을 감소시켜 자료의 가용성을 높여주므로, 장차 한반도에서의 토양수분 자료 활용에 있어 필수적인 기술임. 또한 센서의 설치 및 데이터 획득이 어려운 미계측 유역에서의 데이터를 확보할 수 있으므로, 이는 연구지역의 확장과 더불어 인프라가 미비한 지역에서의 연구 또한 장려할 것으로 판단됨.

본 연구기술은 단순히 해외에서 개발된 알고리즘을 차용한 것이 아니라, 자체 기술력을 바탕으로 구현했다는 점에서 큰 차별성을 지님. 향후 발사될 위성 기반 데이터에 활용 가능한 기술로, 현재 수준 대비 높은 정확도와 고해상도의 자료를 구축할 수 있을 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발 필요성 ... 4
• 나. 연구개발의 목표 및 범위 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 가. 연구개발 추진전략 ... 7
• 나. 연구개발의 이론적 접근 방법 ... 7
• 다. 연구개발 수행내용 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 가) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 나) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 다) 목표 달성 수준 ... 14
• 라) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 가) 기술적 측면 ... 16
• 나) 학문적 측면 ... 17
• 다) 사회/경제적 측면 ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 가) 방재 분야와의 연계 ... 17
• 나) 토양수분 신규 관측소 설치 ... 18
• 다) 인공위성 및 재분석 자료 개선 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 27
• 끝페이지 ... 37