DKU Hydro-Intelligence Lab
토목환경공학과 강부식
단국대학교 Hydro-Intelligence Lab(수문지능연구실)은 수공학, 수문학, 도시 물순환, 스마트 수자원 관리 등 다양한 분야에서 첨단 융합 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 댐, 하천, 도시 물순환 시스템 등 국가 주요 수공 인프라의 안전성과 효율성을 높이기 위한 스마트 기술 개발에 집중하고 있습니다. UAV(드론), 인공지능(AI), 디지털 트윈, AR/VR/MR 등 4차 산업혁명 기술을 접목하여, 실시간 구조물 상태 모니터링, 이상 탐지, 예측 및 유지관리 자동화 등 혁신적인 솔루션을 제시하고 있습니다.
기후변화로 인한 수문 순환 시스템의 변화와 불확실성에 대응하기 위해, 본 연구실은 다양한 공간적·시간적 스케일에서 수문 구성요소의 상호작용을 분석하고, 고해상도 레이더 및 위성 자료, 머신러닝 기반 예측모델, 통계적 빈도 해석 등 첨단 기법을 활용한 연구를 수행하고 있습니다. 이를 통해 미계측 유역의 수문량 산정, 홍수 및 가뭄 빈도 분석, 수자원 인프라의 기후 적응성 평가 등 실질적인 문제 해결에 기여하고 있습니다.
도시화와 기후위기 시대에 맞춰, 도시 물순환 관리 및 재해 예방을 위한 수공시스템 설계 연구도 활발히 진행 중입니다. 도시 유역의 강우-유출 분석, 친환경 BMP 요소 설계, 침수 위험지역 예측 및 대응, 디지털 트윈 기반 도시 재해 대응 플랫폼 구축 등 도시 물환경의 지속가능성과 회복력 강화를 위한 다양한 연구를 수행하고 있습니다.
본 연구실은 국내외 다양한 산학연 협력 프로젝트, 특허 출원, 학술 논문 발표 등으로 그 연구성과를 인정받고 있으며, 환경부, K-water, 한국연구재단 등 주요 기관과의 협력을 통해 국가 물관리 정책 및 기술 발전에도 적극적으로 기여하고 있습니다. 또한, 수자원 분야의 미래 인재 양성을 위한 교육 및 산학연 네트워크 구축에도 힘쓰고 있습니다.
앞으로도 Hydro-Intelligence Lab은 첨단 수공학 및 수문학 연구를 바탕으로, 기후변화와 도시화에 대응하는 혁신적인 물관리 기술 개발과 지속가능한 물환경 조성에 앞장설 것입니다.
Hydrologic Modeling
Flood Management
Hydrological Modeling
스마트 기술을 활용한 댐 구조물 안전 모니터링
본 연구실은 UAV(드론), 인공지능(AI), 증강/가상/혼합현실(AR/VR/MR), 디지털 트윈 등 첨단 스마트 기술을 활용하여 댐 구조물의 안전 모니터링 및 유지관리 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 댐과 같은 대형 수리구조물은 자연재해, 노후화, 기후변화 등 다양한 위험요소에 노출되어 있어, 실시간 상태 진단과 예측이 필수적입니다. 이에 따라 본 연구실은 드론을 이용한 실시간 영상 및 데이터 수집, AI 기반의 이상 탐지 및 예측, 그리고 디지털 트윈을 통한 가상 시뮬레이션 기술을 융합하여 댐 안전을 체계적으로 관리할 수 있는 통합 플랫폼을 개발하고 있습니다.
특히, 디지털 트윈 기술은 실제 댐의 상태를 가상환경에 실시간으로 재현함으로써, 다양한 시나리오에 따른 구조물의 반응을 예측하고, 위험 발생 시 신속한 대응 방안을 마련할 수 있도록 지원합니다. 또한, AR/VR/MR 기술을 활용하여 현장 작업자들이 보다 직관적으로 구조물의 상태를 파악하고, 유지보수 작업의 효율성과 안전성을 높일 수 있도록 하고 있습니다. 이러한 기술들은 기존의 전통적인 점검 방식에 비해 시간과 비용을 절감하면서도, 더 높은 정확도와 신뢰성을 제공합니다.
본 연구실의 스마트 댐 안전 모니터링 연구는 국내외 다양한 실증 프로젝트와 특허 출원, 학술 논문 발표 등으로 그 우수성이 입증되고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 4차 산업혁명 시대에 부합하는 혁신적인 수공구조물 관리 기술을 지속적으로 개발하여, 국가 기반시설의 안전과 국민의 생명·재산 보호에 기여할 것입니다.
기후변화와 수문 순환 시스템의 상호작용 및 수자원 관리
기후변화는 강수 패턴, 증발산, 유출, 지하수 등 수문 순환의 모든 요소에 큰 영향을 미치고 있으며, 이에 따라 수자원 관리의 불확실성과 복잡성이 증가하고 있습니다. 본 연구실은 다양한 공간적·시간적 스케일에서 수문 구성요소 간의 상호작용을 분석하고, 기후변화 시나리오 하에서 수자원 시스템의 변화와 적응 방안을 모색하는 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 이를 위해 수문기상학, 유역분석, 증발산, 침투, 지하수, 하천유량, 홍수 및 가뭄 빈도 분석 등 다양한 수문학적 기법과 통계적 모델링을 적용하고 있습니다.
특히, 본 연구실은 고해상도 레이더 및 위성 관측 자료를 활용한 미계측 유역의 수문량 산정, 다변량 코풀라(Copula) 모델을 이용한 가뭄 및 홍수 빈도 해석, 기후변화 불확실성을 고려한 홍수 대응 설계기준 제시 등 첨단 연구를 수행하고 있습니다. 또한, LSTM, CNN, GAN 등 최신 머신러닝 및 딥러닝 기법을 접목하여 강우-유출 예측, 위성영상 노이즈 제거, 이미지 기반 구조물 결함 탐지 등 데이터 기반 수문학 연구도 병행하고 있습니다.
이러한 연구는 안정적인 용수 공급, 홍수 및 가뭄 대응, 도시 물순환 관리, 수자원 인프라의 적응성 강화 등 실질적인 사회적 문제 해결에 기여하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 기후위기 시대에 대응하는 혁신적인 수문 순환 시스템 설계와 수자원 관리 기술을 개발하여, 지속가능한 물 환경 조성에 앞장설 것입니다.
도시 물순환 및 재해 예방을 위한 수공시스템 설계
도시화와 기후변화로 인해 도시 내 물순환 체계가 복잡해지고, 홍수·가뭄 등 수재해의 위험성이 증가하고 있습니다. 본 연구실은 도시 물순환의 효율적 관리와 재해 예방을 위한 수공시스템 설계에 중점을 두고 연구를 수행하고 있습니다. 도시 유역의 강우-유출 특성 분석, 침투 및 증발산, 불투수면 분리, 식생 기반 저류 및 여과 시스템 등 다양한 BMP(Best Management Practice) 요소의 적용과 최적 설계 방안을 모색하고 있습니다.
특히, 도시 물순환 관리에서는 빗물 저류시설, 투수성 포장재, 식생 수로, 식생 지붕, 빗물 습지 등 친환경적이고 지속가능한 인프라 설계가 중요합니다. 본 연구실은 이러한 요소들을 통합적으로 고려한 '자가순환형' 도시 물순환 시스템을 제안하고, 실제 도시 개발 및 재개발 사업에 적용 가능한 설계기법과 평가모델을 개발하고 있습니다. 또한, 도시 내 홍수 위험지역의 침수 예측 및 대응, 내수배제계획 수립, 디지털 트윈 기반 도시 재해 대응 플랫폼 구축 등 첨단 기술을 접목한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 연구 결과는 도시의 물환경 개선, 재해 예방 및 회복력 증진, 지속가능한 도시 발전에 크게 기여하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 도시 물순환 및 재해 예방 분야에서 혁신적인 설계와 관리기술을 개발하여, 쾌적하고 안전한 도시 환경 조성에 앞장설 것입니다.
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Jung, K., Kim, E., & Kang, B. (2019). Estimation of Low-Flow in South Korean River Basins Using a Canonical Correlation Analysis and Neural Network (CCA-NN) Based Regional Frequency Analysis.
Jung, K., Kim, E., Kang, B.
Atmosphere, 2019
2
Kang, B., Kim, E., Kim, J. G., & Moon, S. (2019). Comparative study on spatiotemporal characteristics of fixed-area and storm-centered ARFs.
Kang, B., Kim, E., Kim, J. G., Moon, S.
Journal of Hydrologic Engineering, 2019
3
Sung, J.; Kang, B. Comparative Study of Low Flow Frequency Analysis Using Bivariate Copula Model at Soyanggang Dam and Chungju Dam.
Sung, J., Kang, B.
Hydrology, 2024
1
한-중국 협력기반 조성사업 - 기후변화적응을 위한 지능형 수자원최적운영방안 수립연구
2
[KAIA/KEITI] 복합수재해 대응 하천관리기술개발 국가R&D기획, 2018.7.~2019.3.
3
[수재해플랫폼연구단] SRA를 이용한 미계측 유역 수문 및 수자원 변동 계측 기술 개발, 2014~2019
