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기상 레이더 정보를 이용한 획기적인 LID시설 제어 방법 정희원 박연준, 기태윤 GIST대학 물리학부 GIST대학 기초교육학부 CONTENTS 연구 배경 1 연구 목표 2 주요 연구 내용 3 4 연구 활용 방안 연구 배경 기존 LID 시설의 유입-유출 제어의 한계 01) 현재 LID 시설의 유입 및 02) 국지 기후 변화에 따른 실 유출 제어는 관리자의 판단 하 시간 강우량의 변동에 대해 적 에 수동 및 원격으로 제어 절한 대응 방안이 부족한 실정 03) LID 시설에 대한 유입 및 04) 따라서, 기상 레이더 정보 유출 제어 등 적절한 운영 방안 등 실시간 강우 정보를 이용한 부재 시, 시설의 용량 초과 등 LID 시설에 대한 유입 및 유출 으로 인한 LID 운영 효율성이 제어 등 최적의 LID 시설 운영 떨어질 수 있음 방안 확립이 필요 INSERT LOGO 연구 목표 최적의 LID 시설 제어 시스템의 개발 - 기상 레이더 이미지를 통해 실시간 강우량을 산 출하여 LID 시설이 강우 변동 양상에 적절하게 대 응할 수 있도록 함 - 실시간 강우량의 변화 에 따라 유입 및 유출 유량 을 결정함으로써, LID 시 설을 최적으로 운영할 수 있는 방안 도출 INSERT LOGO 연구 목표 기상 레이더 관측자료 적용을 통한 최적의 LID 시설 운영 방안 도출 최적의 LID 운영 방안 도출 기상 레이더 이미지 구축 레이더 이미 지 프로세싱 LID 시설 운영 실시간 강우 정보 산출 최적의 LID 제어 방법 에 따른 LID 시설 운 영 및 운영 결과 데이 MATLABSWMM 연 동 최적 유입 및 유출 유 량 산정 LID 유입 유 출 제어 정 보 전송 터 베이스 구축 LID 운영 결과 데이터 분석 및 최적 LID 운영 알고리즘 제안 INSERT LOGO 주요 연구 내용 LID 시설 운영을 위한 제어 시스템 구성 기상 레이더 기상청으로부터 제공되는 기상 레이더 이미지를 자동 취합하여 데이터 베이스 구축 레이더 이미지 처리 이미지 처리 프로세싱 기술을 이용하여 LID 시설 지역의 정확한 실시간 강우량 정보 산출 SWMM을 이용한 LID 모의 최적의 운영 방안 도출 방법론 제시 사전에 구축된 LID 시설 요소 특성을 반영하여 MATLAB-SWMM 연동을 통해 해당 시설의SWMM 최적 모델을 레이더 이미 유입 및 유출 유량 산정 이용한 LID 모의 지 처리 INSERT LOGO 주요 연구 내용 LID 시설 운영을 위한 제어 베이스 시스템 구축 구성 기상 레이더 이미지 데이터 기상 레이더 레이더 이미지 처리 기상청으로부터 제공되는 기상 레이더 이미지를 자 동 취합하여 데이터 베이스 구축 이미지 처리 프로세싱 기술을 이용하여 LID 시설 지역의 정확한 실시간 강우량 정보 산출 (기상 레이더 이미지 자동 저장 프로그램) (기상 레이더 이미지 구축) - 기상 레이더 이미지 자동저장 프로그램 (NP Image Downloader)을 이용하여 기상청으로부터 제공되는 기 상 레이더 이미지를 자동으로 사전에저장 구축된 LID 시설 요소 특성을 반영하여 SWMM을 MATLAB-SWMM 해당 시설의 이용한 - LID 시설이 위치한 특정 지역에 대한 강우연동을 여부 및통해 실시간 강우 변동 최적 양상을 산출하기 위한 자료로 활용 유입 및 유출 유량 산정 LID 모의 INSERT LOGO 주요 연구 내용 기상 레이더 이미지 처리를 실시간 데이터 통한 베이스 구축 강우량 산출 기상 레이더 레이더 이미지 처리 기상청으로부터 제공되는 기상 레이더 이미지를 자 n 1 동 취합하여 데이터 베이스 구축 F1 n i 1 ARIi RRIi F1 : Calibration factor at the specific time n: the number of AWS sites i: i-th AWS site 이미지 처리 프로세싱 기술을 이용하여 LID 시설 지역의 정확한 실시간 강우량 정보 산출 ARI: AWS rainfall intensity at a site RRI: Radar rainfall intensity at the site (기상 레이더 이미지 처리 과정) - 1개의 레이더 이미지는 527 × 576 개 (약 300,000 개)의 grid로 이루어짐 사전에 구축된 LID 시설 요소 특성을 반영하여 SWMM을 - MATLAB 기반의 레이더 이미지 프로세싱 기술을통해 이용하여 각 grid 최적 별 강우량 산출 MATLAB-SWMM 연동을 해당 시설의 이용한 유입 및 유출 유량 산정 LID 모의 - 보정 계수의 적용을 통해 기상 레이더 이미지로부터 산출된 실시간 강우량 정보의 신뢰도 향상 INSERT LOGO 주요 연구 내용 기상 레이더이용한 이미지소유역 처리를모의 통한 실시간 강우량 산출 SWMM을 기상 레이더 레이더 이미지 처리 기상청으로부터 제공되는 기상 레이더 이미지를 자 동 취합하여 데이터 베이스 구축 이미지 처리 프로세싱 기술을 이용하여 LID 시설 지역의 정확한 실시간 강우량 정보 산출 (SWMM 모델을 이용한 관망 내 유량 변동(좌), 단면 수심(우) 모의) - 3개의 소유역을 모의 대상으로 SWMM 모델요소 모의에 필요한 유역의 특성정보 부여 사전에 삼아 구축된 LID 시설 특성을 반영하여 SWMM을 연동을 해당 시설의 최적 이용한 이용해 MATLAB-SWMM - SWMM 모델을 소유역의 관내 유량, 수심,통해 수질을 모의 및 분석 유입 및 유출 유량 산정 LID 모의 - 소유역 모의 결과를 바탕으로 해당 유역에 LID 시설 설치 시 그 성능에 대한 모의를 시험적으로 수행 INSERT LOGO 주요 연구 내용 SWMM-LID 모델 시험적 모의 소유역의 유량 및 수질 모의 결과를 바탕으로 해당 유역의 LID 성능에 대한 모의 (2, 10, 100년 빈도의 강우에서 최종 유출구의 유량 저감 모의) - 2년 빈도, 10년 빈도, 100년 빈도의 강우 형태를 활용해 최종 유출구에서 첨두 유량과 유출 유량이 얼마나 소 되는지를 모의 - LID 시설이 유량 관리 차원에서 효과적인 적용 방안임을 확인 - SWMM-LID 모델 모의를 통해 LID 효율을 평가 할 수 있음을 확인 INSERT LOGO 연구 활용 방안 최적의 LID 운영 방안 도출 방법론 제시 01 02 LID 시설 사례별 운영 방안에 대한 결과의 모니터링 자료 및 시뮬레이션 자료를 데이터베이스화하여 LID 사례별 최적의 운영효율 도출 . 기상 레이더 이미지를 통한 실시간 강우량 산정 및 예측, 본 연구에서 선 정한 LID 시설을 대상으로 유출입 제어를 담당하는 시스템에 강우 정보 전송 03 MATLAB – SWIMM 연동으로 실시간 강우량에 대해 LID시설이 최적으 로 운영 되었는지 여부 평가, 실행 결과 자동 저장 및 데이터 베이스화 INSERT LOGO Thank you For listening