이주헌 연구실
중부대학교 토목공학과
이주헌 교수
가뭄지수
수문기상 분석
기후변화 영향평가
홈
이주헌 연구실
중부대학교 토목공학과 이주헌 교수
이주헌 연구실은 토목공학과 기반으로 강우-유출 해석과 수문통계 분석을 수행하며, 가뭄의 모니터링·예측과 하천공학적 운영 의사결정에 필요한 지수 및 산정 체계를 개발합니다. 또한 댐 건설과 기후 변화로 인한 유량 변화가 어류 서식지와 생태계 기능에 미치는 영향을 평가하고, 환경유량과 필요유량을 연동해 수생태계 보전 방안을 제시합니다. 더불어 기후 극한이 수질 및 수자원 안보에 미치는 영향을 평가하고, 기후 신호 기반 확률론적 모사와 가뭄 영향 산정 시스템을 통해 리스크 관리 적용 연구를 병행합니다.
가뭄지수수문기상 분석기후변화 영향평가수생태계 건강성환경유량 산정
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
기후 극한 기반 가뭄 모니터링·예측을 위한 수문통계 및 복합지수 연구
Hydrological statistics and composite drought indices for monitoring and forecasting under climate e
연구 분야 상세보기
기후 극한 기반 가뭄 모니터링·예측을 위한 수문통계 및 복합지수 연구
Hydrological statistics and composite drought indices for monitoring and forecasting under climate e
연구 분야 상세보기
환경유량 확보와 수생태계 보전을 위한 하천 유량 변화·서식지 연결성 평가 연구
Evaluating streamflow alterations and habitat connectivity to secure ecological flows
연구 분야 상세보기
기후 극한이 수질·수자원 안보에 미치는 영향 평가와 리스크 관리 시스템 연구
Impact assessment of climate extremes on water quality and water security and risk management system
연구 분야 상세보기
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
인용수 5
·
2024Autoencoder-based composite drought indices
Taesam Lee, Yejin Kong, Vijay P. Singh, Joo‐Heon Lee
IF 5.6 (2024)
Environmental Research Letters
초건조의 유형에 따라 초건조 사건은 기상학적, 농업적, 수문학적 지수와 같은 서로 다른 지수를 사용하여 설명된다. 서로 다른 지수의 사용은 물 관련 관리 의사결정을 수립할 때 종종 혼란을 초래한다. 초건조의 다양한 측면을 기술할 수 있는 단순한 요약 지수가 필요하다. 이에 따라 여러 방법이 제안되어 왔으며, 특히 선형 조합 방법은 초건조의 특성을 충분히 설명하지 못한다. 한편, 딥러닝 문헌에서는 차원 축소에서의 비선형 변환인 오토인코더가 적용되어 왔다. 따라서 본 연구의 목적은 오토인코더 기반 복합 초건조 지수(ACDIs)를 도출하는 데 있었다. 먼저, 기본 오토인코더를 ACDI로 직접 적용하여 관측된 초건조 지수와의 음의 관계를 보였으며, 이후 이를 다시 음으로 곱하였다. 또한 시그모이드 전달 함수 대신 쌍곡선 탄젠트 함수를 채택하였는데, 이는 초건조 조건에 대한 민감도가 더 높기 때문이다. 초건조 지수를 더 잘 표현하기 위해 가중치에 대해 양의 및 1의 제약(유니티 제약)을 적용하였고, 이를 ACDI-C로 명명하였다. 또한 디코딩 모듈이 불필요하다고 판단하여 이를 제외함으로써 더 단순화하였으며, 이를 sACDI로 하였다. 한편, 한 국가 내 서로 다른 지점들에 대해 적용되는 모든 가중치는 하나의 가중치로 통일될 수 있으며, 모든 지점에 대해 동일한 가중치를 적용한 것을 sACDI1이라 하였다. 모델 평가의 맥락에서, 제곱근평균오차(root mean squared error, RMSE), 평균절대오차(mean absolute error, MAE), 상관계수와 같은 지표를 활용한 종합 분석을 수행하였다. 종합된 결과는 sACDI 및 sACDI1 모델이 각 대조 모델에 비해 우수한 성능을 보임을 강조한다. 특히, 이러한 단순화 모델은 RMSE 및 MAE 값이 뚜렷하게 감소하여 예측 능력이 향상되었음을 시사한다. 주목할 만하게도 sACDI1은 다른 모델들에 비해 MAE가 확연히 낮았다. 추가로 허위경보비(false alarm ratio), 탐지확률(probability of detection), 정확도(ACC)와 같은 경보 성능 지표에 대한 평가도 수행하였다. 연구 결과, 특히 SRSI(A)에서 단순화 모델들은 경보 ACC 측면에서 우수함을 보였다. 개발된 ACDI는 여러 초건조의 측면을 종합적으로 요약하고, 초건조 상태에 대한 요약 정보를 제공할 수 있다.
https://doi.org/10.1088/1748-9326/ad4e4f
Autoencoder
Composite number
Environmental science
Computer science
Artificial intelligence
Algorithm
Artificial neural network
2
Article
|
인용수 13
·
2024Identification of propagation characteristics from meteorological drought to hydrological drought using daily drought indices and lagged correlations analysis
Min-Su Jeong, Seo-Yeon Park, Young Jun Kim, Hyeon-Cheol Yoon, Joo‐Heon Lee
IF 5 (2024)
Journal of Hydrology Regional Studies
전라남도 순천의 주암저수지 일대 본 연구는 일별 가뭄 지수에 기반한 시차상관분석을 통해 가뭄의 전이(전파) 특성을 분석하고, 기상학적 가뭄이 수문학적 가뭄으로 전이되는 데 필요한 지연 시간을 산정하고자 한다. 상관분석의 대상 기간은 각 가뭄 사건별로 수문학적 가뭄 발생에 선행하는 건조기(dry spell)의 시작일과, 가뭄 종료 이후 이어지는 건조기의 종료일이다. 기상학적 가뭄에는 여러 시간 규모의 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)를 적용하였고, 수문학적 가뭄에는 표준저수공급지수(Standardized Reservoir Supply Index, SRSI)를 적용하였다. 본 연구는 일별 시차상관분석을 통한 가뭄 전이 분석에서 가뭄 발생 및 종료일의 객관성과 정확성을 제시한다. ROC 분석 결과, SPI90, SPI180, SPI365는 각각 평균 16.0%, 8.8%, 6.0% 증가하는 것으로 나타났다. 1993–2023년 동안 2년간 지속된 장기 수문학적 가뭄은 5회 발생하였으며, 최대 지속기간은 408일, 규모(magnitude)는 −629, 중대성(severity)은 −1.76이었다. 개별 가뭄 사건에서 다중 시간 규모의 SPI와 SRSI 사이의 일별 지연은 다중회귀분석을 통해 수문학적 가뭄을 예측할 수 있는 가능성을 보여준다. 본 연구는 가뭄 사건의 개별 전이 특성 결과를 바탕으로 수문학적 가뭄 모니터링, 예측 및 대응 전략을 개선하는 데 대한 통찰을 제공한다.
https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2024.101939
Identification (biology)
Climatology
Environmental science
Geography
Meteorology
Biology
Ecology
Geology
3
Article
|
인용수 14
·
2023Assessing the Impact of Human-Induced and Climate Change-Driven Streamflow Alterations on Freshwater Ecosystems
Seo-Yeon Park, Hyeon‐Tae Moon, Jong‐Suk Kim, Joo‐Heon Lee
IF 2.7 (2023)
Ecohydrology & Hydrobiology
하천유량은 담수 생태계에서 건강하고 회복적인 과정이 유지되도록 하는 데 있어 핵심적이며 지배적인 변수이다. 그러나 인간의 댐 건설과 기후변화는 유량 체계를 크게 변화시키고 수문학적 조건을 교란해 왔다. 그 결과 하천 생태계를 보호하는 것이 중요한 목표가 되었으며, 이에 따라 환경하천유량 평가가 필요하다. 본 연구는 한국의 감천 유역에서 댐 건설과 기후변화가 유량 체계 및 환경하천유량에 미치는 영향을 평가한다. 우점종인 Zacco platypus와 멸종위기종인 Squalidus gracilis majimae의 두 어종에 초점을 맞추고, 생태계 기능 모델을 사용하여 적정 환경하천유량을 산정하였다. 또한 GIS 분석을 통해 평가된 환경하천유량 내에서 서식지 연결성(habitat connectivity)을 정량화하였다. 본 연구는 하천유량을 보전하고 하천 생태계를 활성화하기 위한 핵심 통찰을 제공하며, 환경하천유량의 산정과 보전을 위해서는 보다 광범위한 다종(多種) 분석이 필요함을 강조한다. 적정 환경하천유량을 결정하고 서식지 연결성을 분석함으로써, 변화하는 기후 속에서도 건강한 담수 생태계를 보호하고 유지하기 위한 효과적인 전략을 수립할 수 있다.
https://doi.org/10.1016/j.ecohyd.2023.09.003
Streamflow
Climate change
Environmental science
Ecosystem
Freshwater ecosystem
Environmental change
Habitat
River ecosystem
Endangered species
Ecology
최신 정부 과제
5
과제 전체보기
1
주관|
2017년 5월-2020년 5월
|50,000,000원한반도 극한 가뭄에 대한 환경/생태학적 가뭄영향 평가시스템 개발
본 과제는 기후변화로 극한 가뭄이 잦아질 때 유역별 수질·수생태 피해를 줄이기 위한 환경가뭄 적응전략을 구축하는 연구임.
연구 목표는 빅데이터 기반 멀티스케일의 수문-기상 인자를 활용해 가뭄발생 진단, 시공간적 발생특성, 관측지점 및 위성정보 기반 가뭄위험도 및 전망분석을 수행하고 환경가뭄위험 관리방안을 제시하는 데 있음. 핵심 연구내용은 물관리 빅데이터 수집분석, 수질오염 원인 분석, 수문변화에 따른 생태/환경 정량 변화특성 분석, 수질·수생태 환경가뭄지수 개발 및 통계모델 구축으로 유역별 예·경보기준과 통합물관리시스템 및 중권역 대응방안을 도출하는 과정임. 기대효과는 가뭄단계별 물공급대책과 갈수 판단기준 마련, 수생태계 보호를 위한 수량·수질관리 추진, 중점관리지역 선정 및 지역맞춤형 정책제안 가능함.
환경학적 가뭄
빅데이터
수질
통합물관리시스템
극한 가뭄
2
주관|
2017년 5월-2020년 5월
|50,000,000원한반도 극한 가뭄에 대한 환경/생태학적 가뭄영향 평가시스템 개발
본 과제는 기후변화로 극한 가뭄이 늘어날 때 유역의 물환경과 생태가 어떻게 망가지는지 진단하고, 대응전략을 세우는 연구임.
연구목표는 빅데이터 기반 멀티스케일 수문-기상 인자를 활용해 가뭄발생 진단과 시공간적 특성, 관측·위성정보 기반 가뭄위험도 및 전망분석을 통합해 유역별 환경가뭄위험 관리방안을 제시하는 기술 개발임. 핵심내용은 환경가뭄지수 개발과 유역 빅데이터 수집분석, 수질오염 원인 및 수문변화의 정량적 생태·환경 변화 분석, 취약성 평가 및 가뭄 등급별 수질·수생태 예·경보기준 설정, 통계모델 구축·성능평가, 통합물관리시스템 및 중권역 대응방안 제시임. 기대효과는 가뭄 예측전망을 제공해 물공급대책·갈수 판단기준 수립과 수량·수질관리 추진, 취약지역 선정, 중권역 맞춤 정책 제안 및 전문인력 양성·기술우위 확보임.
환경학적 가뭄
빅데이터
수질
통합물관리시스템
극한 가뭄
3
주관|
2017년 5월-2018년 12월
|190,000,000원스마트 수자원 확보 및 이용 기술개발사업 기획
□ 동 기획연구의 기술 범위는 제안요청서에 의하면“지능형 용수 확보 및 공급/배분/관리 기술”분야와 “물정보 통합관리 체계구축 기술”분야로 구분할 수 있음
- “지능형 용수공급 기술”분야는 지능형 도시 수자원 인프라 기술, 다중 수원 연계 수자원 확보기술, 물배분·공급 단계에서의 에너지효율화 기술 등으로 구분됨
- “물정보 통합관리기술”분야는 미래 물수요 예측기술, 개방형 물정보 플랫폼, 가용 수자원량 예측 기술 등으로 구분됨
□ 현재 물관리사업분야에서 추진 중인 기획연구와 기획은 완료되었으나 본 사업이 아직 추진되지 못한 연구도 동 기획연구 대상범위 설정 시 고려할 계획임
- “물자족·물순환 도시건설 위한 초연결 지능형 도시 수자원 인프라 기술 개발 기획” 연구에서는 도시 물공급 안정성 확보기술, 도시 물순환 건전화 기술, 도시 수자원 인
프라 연계-통합 시스템 기술, 도시 물정보 초연결 시스템 기술, 도시 수자원 통합 공공기반 기술 등을 연구 범위로 설정하여 연구를 진행하고 있음
- “가뭄 대응 지표수 연계 기반 지하수자원 확보 및 활용 기술 개발 기획”연구에서는 지하 수자원의 가뭄 대응력 평가 및 관리기술, 평시 가뭄 대응을 위한 지역특성별 지표수 연계 지하수 활용기술, 평시 가뭄 대응을 위한 지하수-상수원 연계 활용 기술, 가뭄 발생시 지하수 활용 신속 대응 기술 등을 연구 대상범위로 설정하여 연구를 진행하고 있음
- “물-에너지-식량 연계 NEXUS 기술”연구에서는 수자원 및 수자원 인프라 활용 효율 개선기술, 수자원 인프라 운영 최적화, WEF Nexus효율 극대화를 위한 빅데이터 적용연구 등을 연구대상 범위로 설정하여 연구를 진행함
□ 동 기획연구에서는 사업개념 및 범위설정 후 대내외 환경분석을 통한 이슈？니즈 분석 및 사업추진방향 설정, 비전？목표？중점추진분야 설정, 중점추진분야별 핵심기술 설정, RFP 도출 및 동 기획에 대한 타당성분석을 수행할 계획임
- 사업배경 및 필요성을 도출하고 이에따른 연구개발 대상 및 범위를 설정함
- 연구개발 대상 및 범위에 따른 기술분류체계(안)을 설정하고 이에대한 대내외 환경분석 후 이슈 및 이슈별 기술니즈를 도출함
- 환경분석을 통해 SWOT 분석 기반 사업추진방향을 설정하고, 비전 및 목표, 중점추진분야 설정 후 기술분류체계를 확정함
- 설정된 중점추진분야별 시장-산업동향, 기술동향, 논문 및 특허, 인프라 및 인력분석 후 기술수요조사와 기술수준 및 역량분석을 통해 핵심기술을 도출함
- 도출된 핵심기술에 대한 세부기획 후 RFP도출 및 타당성 분석을 수행함
스마트수자원
물정보화
물공급시스템
지능형물관리
지능형용수공급
최신 특허
특허 전체보기
전체 특허
가뭄 피해 기사에 대한 텍스트 마이닝과 실측 자료에 기반한 가뭄 영향 산정 시스템 및 방법
상태
등록출원연도
2024출원번호
1020240036865미래 홍수 위험 관리를 위한 기후 원격 연결 기반 확률론적 모사 방법
상태
등록출원연도
2024출원번호
1020240018565수생태계 건강성 확보를 위한 환경 생태 가뭄 평가 시스템 및 평가 방법
상태
등록출원연도
2023출원번호
1020230186841