Transcript 온새미로(GIST) 포스터

기상 레이더 정보를 활용한 획기적인 LID시설 제어 방법
Hee Won Jeong1, Ki, Tae Yoon2 and Yeon Jun Park2
1Physics,
Gwangju Institute of Science and Technology College (GIST College), Gwangju, Republic of Korea
2Division of liberal arts and science, Gwangju Institute of Science and Technology College (GIST College), Gwangju, Republic of Korea
과제 배경
- 기상청에서 제공하는 인덱스의 색상을 나타내는 속성과 비교를 통해 강수량
비점오염원은 유역 전체에서 쌓인 오염물질이 강우 시 배출되어 생기는 오염원
으로, 오염 물질의 유출과 그 배출 경로가 불분명하기 때문에 그 처리가 어렵다.
따라서 수질 문제를 해결하는 데 있어 비점오염원의 관리 대책을 마련하는 것이
필요하다. 그것이 바로 LID 시설이다. 이 LID시설은 AWS를 통해 관측되는 강우
량을 기반으로 제어되거나 CCTV로 직접 관측하고 제어하는 방식으로 운영되고
있다. 하지만 이러한 방식은 제어 시 오작동을 일으키는 문제점이 발생한다. 이
에 본 연구에서는 데이터의 범위가 보다 정밀한 기상레이더를 활용하여 LID 시설
으로 환산
- 보정 계수의 적용을 통해 기상 레이더 이미지로부터 산출된 실시간 강우량 정
보의 신뢰도 향상
- 실시간 강우 정보 산출
SWMM 모델을 이용한 시험적 모의
SWMM 모델 소유역 모의
을 획기적으로 제어하려 한다.
과제 목표
■ 기상 레이더 이미지를 통해 실시간 강우량을 산출하여 LID 시설이 강우 변동
양상에 적절하게 대응할 수 있도록 한다.
■ 실시간 강우량 변화에 따라 유입 및 유출 유량을 결정함으로써, 시설의 처리
효율 및 저류 용량을 최적으로 운영할 수 있는 방법을 찾는다.
■ 산출한 실시간 강우 정보를 기반으로 LID 시설이 최적으로 운영될 수 있도록
유입 및 유출 유량을 제어하는 알고리즘을 제안한다.
<그림3>. SWMM 모델을 이용한 관망 내 유량 변동(좌), 단면 수심(우) 모의
- 3개의 소유역을 모의 대상으로 삼아 SWMM 모델 모의에 필요한 유역의 특성
정보 부여
과제 순서도
- SWMM 모델을 이용해 소유역의 관내 유량, 수심, 수질 모의 및 분석
- SWMM 모델이 도심 지역의 수문 해석에 탁월한 성능을 가지고 있어 LID 적
용에도 유리한 모델임을 확인
SWMM – LID 모델 시험적 모의 (Filter strip,Infiltration trench)
유량 및 수질 모의 결과를 바탕으로 해당 유역의 LID 성능에 대한 모의
<그림 4>.
2, 10, 100년 빈도의 강우에서
최종 유출구의 유량 저감 모의
- 2년 빈도, 10년 빈도, 100년 빈도의 강우 형태를 활용해 최종 유출구에서
기상 레이더 이미지 구축
첨두 유량과 유출 유량이 얼마나 감소 되는지를 모의.
- LID 시설이 유량 관리 차원에서 효과적인 적용 방안임을 확인.
- SWMM –LID 모델 모의를 통해 LID 효율을 평가 할 수 있음을 확인.
최적 관리 방안 도출 방법론
■ SWMM을 통해 구축된 개별 LID 시설 관련 데이터베이스를 바탕으로 강우
<그림1>. NP Image Downloader(좌)를 이용한 기상 레이더 이미지 구축 결과(우)
- 전국 각 레이더 관측소에서 관측한 영상을 합성 보정한 영상으로 매 10분
사례별 LID 운영 효율 도출
■ 기상 레이더 이미지를 통한 실시간 강우량 산정
■ LID 시설의 제어를 담당하는 시스템에 실시간 강우 정보 전송
간격으로 작성된 레이더 이미지 활용
- 기상 레이더 이미지 자동저장 프로그램 (NP Image Downloader)을 이용
하여 기상청으로부터 제공되는 기상 레이더 이미지를 자동으로 저장
- LID 시설이 위치한 특정 지역에 대한 강우 여부 및 실시간 강우 변동 양상
■ MATLAB-SWMM 연동을 통해 발생 강우량에 대해 최적화된 LID 시설 운영
이 되었는지 여부를 평가
■ 시스템의 적용 및 실행 결과를 따로 저장해, 이 결과들을 바탕으로 최적화된
LID 운영 알고리즘을 제안
을 산출하기 위한 자료로 활용
활용 방안 및 기대 성과
레이더 이미지 프로세싱
본 연구에서 제시한 기상 레이더 이미지를 이용한 실시간 강우 정보 산출 방법을
n
ARI i
1
F1  
n i 1 RRI i
F1 : Calibration factor at the specific time
n: the number of AWS sites
i: i-th AWS site
ARI: AWS rainfall intensity at a site
RRI: Radar rainfall intensity at the site
<그림2>. 기상레이더 이미지 처리 과정
- 1개의 레이더 이미지는 527 × 576 개의 grid로 이루어짐
- 지역의 좌표를 grid로 지정하고 색상을 나타내는 속성(R, G, B)을 추출
통해 보다 세밀한 지역의 강우 정보를 확인 할 수 있음을 확인했다. SWMMLID 모델의 모의를 통해 최적 유입 및 유출 유량 산정의 가능성을 확인했다. 또
한 제시한 최적의 LID 제어 방법 도출 방법론을 이용해 LID를 최적으로 제어할
방법을 찾을 수 있음이 기대 된다.
LID 최적 제어 방법 적용으로 강우 유출로 인한 유량 제어함으로써 유역에서 생
활하는 사회 구성원들에 대해 발생할 수 있는 피해를 줄이는데 활용할 수 있다.
또한 우수 관리 시설 효율 평가 방안이나 LID 유지 및 관리 방안으로 활용하여
오염 부하량을 저감 할 수 있는 제도와 기술을 마련 하는데 활용 할 수 있다.