KR102189254B1 - Gis 기반 불규칙 하천 지형 특성 분석을 통한 오염물질 추적 및 역추적 정보제공 방법 - Google Patents

Gis 기반 불규칙 하천 지형 특성 분석을 통한 오염물질 추적 및 역추적 정보제공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 유해화학물질의 확산 속도 및 거동을 GIS을 토대로 신속한 모의 및 유입 의심 지점을 추적할 수 있는 1차원 추적 및 역추적 모형을 실행하는 방법을 개시한다.

Description

GIS 기반 불규칙 하천 지형 특성 분석을 통한 오염물질 추적 및 역추적 정보제공 방법 {Information service method for tracking and inverse-tracking pollutants through analysis of irregular river topography based on GIS}
본 발명은 GIS 기반 불규칙 하천 지형 특성 분석을 통한 오염물질 추적 및 역추적 정보제공 방법에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로는, 유해화학물질 유입사고 시 유해화학물질의 유입지점과 유입량을 역추적하여 예측하고 이와 동시에 GIS를 기반으로 유해화학물질의 확산을 추적하여 취수장과 같은 주요 시설에서 유해화학물질의 도달시간 및 지체시간을 예측할 수 있는 방법에 대한 것이다.
종래에 1차원 확산 예측 모델을 기반으로 하여 오염물질의 확산을 예측하는 기술은 알려진 바 있으나, GIS(Geographic Information System)를 기반으로 하여 오염물질의 유입지점과 유입량을 역추적하고, 역추적한 결과를 1차원 확산 예측 모델과 연동하여, 오염물질의 유입지점으로부터 오염물질의 거동을 예측하는 기술이 없었으므로, 이러한 기술의 필요성이 대두되었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2009-0111976호 (2009.10.28. 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 역추적 모델링을 통해 예측된 결과 정보에 따라 유입이 의심되는 주변 유역을 GIS 지도상의 정보를 토대로 추적 모델링을 신속하게 실시하여 결과를 확인하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, GIS기반 불규칙 하천 지형 특성 분석을 통한 오염물질 추적 및 역추적 정보제공 방법으로서, 사용자 입력에 따라 GIS지도상에 관측지점을 설정하는 관측지점설정단계; 상기 관측지점이 설정되면, 상기 관측지점의 유량정보 및 농도시간함수 정보를 수신하는 관측지점정보수신단계; 상기 관측지점에서 기설정된 기준농도를 초과하는 목표오염물질에 대한 정보를 수신하는 관측물질수신단계; 상기 수신된 유량정보, 농도시간함수정보 및 목표오염물질을 기초로 하여 상기 목표오염물질을 배출할 가능성을 계산하고, 상기 가능성을 수치화하여 상기 GIS지도상에 적어도 하나 이상 출력하는 의심지역출력단계; 사용자의 입력에 따라 상기 GIS지도상에서 상기 수치화된 가능성이 표시된 지역 중 한 지역이 선택되면, 선택된 지역에서 일정반경 이내에 상기 목표오염물질을 사용하는 업체위치를 적어도 하나 이상 출력하는 업체위치출력단계; 상기 관측지점이 포함되도록 상기 GIS지도상에서 모델링시작지점과 모델링종료지점을 수신하는 시작종료지점수신단계; 상기 모델링시작지점과 상기 모델링종료지점 사이의 하천을 적어도 두 개 이상의 분할하천으로 구분하는 입력을 수신하는 하천분할입력단계; 상기 수신된 입력에 따라 생성된 적어도 두 개 이상의 분할하천에 대한 분할하천정보, 오염물질정보 및 모의시간에 대한 정보를 수신하는 분할하천정보수신단계; 및 상기 수신된 분할하천정보, 오염물질정보 및 모의시간을 기초로 시뮬레이션을 실행하고, 입력된 오염물질에 대한 추적정보를 상기 분할하천별로 그래프로 출력시키는 추적정보출력단계;를 포함하고, 상기 모델링시작지점은 상기 업체위치 중 하나와 가장 가까운 거리에 위치한 하천지점인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예는, 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체를 개시한다.
본 발명은, 수질오염사고대응을 위한 방재 분야에 효과적으로 적용되어, 하천에 오염물질이 방류되었을 때, 신속한 대처가 가능하도록 도움을 줄 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 정보제공장치의 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 정보제공방법의 전체적인 흐름도를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 정보제공방법에서 역추적모델링단계를 일괄적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 관측위치가 선택되는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 사용자의 입력에 따라서, 관측위치의 유량정보 및 시간에 대한 농도정보가 입력되는 과정을 시각적으로 나타내고 있다.
도 6은 데이터출력부에 의해 출력되는 화학물질 및 대체지표 입력 화면의 일 예이다.
도 7은 사용자의 스마트장치를 통해 출력되는 역추적모델링의 결과의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 유입의심지점으로부터 일정 반경에 있는 공장 및 업체들의 위치가 일괄적으로 출력되는 화면을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 데이터처리부가 수행하는 추적모델링단계를 일괄적으로 나타내고 있는 도면이다.
도 10은 사용자가 시작지점 및 종료지점을 선택하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 데이터처리부가 수행하는 Reach 분할과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 사용자가 Reach 공통정보를 입력하는 윈도우를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 14 내지 도 16은 기설정된 38종 유해물질과 유해물질을 입력하는 팝업창을 도시하고 있다.
도 17 및 도 18은 오염물 유입량에 대한 정보가 입력될 때 출력되는 창 두 가지를 각각 나타낸다.
도 19는 사용자가 제1변수세트 및 제2변수세트를 입력할 수 있는 창을 도식적으로 나타내고 있다.
도 20 및 도 21은 사용자가 유량정보 및 세그먼트 수를 입력하는 창의 일 예를 도식적으로 나타내고 있다.
도 22 및 도 23은 분할하천별 특징 정보가 일괄적으로 적용되는 예들을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 24는 분할하천별로 입력된 공통정보 및 개별정보가 하나의 창으로 통합표시된 것을 나타내고 있다.
도 25 내지 도 27은 Reach구간이 4개의 분할하천으로 나뉜 경우에 있어서, 추적 모델링의 결과를 나타낸 도면이다.
도 28은 도 25 내지 도 27과 다르게 5개의 분할하천에 대해서 추적모델링을 적용한 결과를 나타낸 도면이다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 정보제공장치의 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 정보제공장치(10)는 데이터베이스(110), 데이터처리부(130) 및 데이터출력부(150)를 포함하는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따른 정보제공장치(10)는 물리적인 장치로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 스크립트로 구성된 프로그램과 같이 논리적인 장치로도 구현될 수 있으며, 널리 알려진 스마트장치(스마트폰, 테블릿 PC, 노트북 컴퓨터)와 연동하여, 사용자에게 가장 적절한 정보를 제공할 수 있도록 운용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 정보제공장치(10)를 구성하는 각각의 구성(블록)에 대해서 포괄적으로 설명한 후에, 구체적으로 각 구성들이 하는 기능에 대해서, 도 2 내지 도 28을 통해서 설명하기로 한다.
데이터베이스(110)는 본 발명에 따른 정보제공장치(10)가 동작하기 위한 정보를 저장하고 관리하는 기능을 수행한다. 데이터베이스(110)는 데이터처리부(130)로부터 명령을 받아서, 데이터베이스(110)에 저장된 정보를 검색하고, 검색된 정보를 데이터처리부(130)에 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 데이터베이스(110)는 미리 저장되어 있는 데이터뿐만 아니라, 데이터처리부(130)가 처리한 결과로서 새로 생성된 데이터들도 전달받아서 저장하고 관리할 수 있다.
데이터처리부(130)는 데이터베이스(110)로부터 각종 데이터를 전달받아서 데이터를 처리한다. 데이터처리부(130)는 물리적인 장치로 구현될 경우, 각종 처리 기능을 수행하기에 적절한 수준의 스펙을 갖는 프로세서(processor)를 내장할 수 있다. 데이터처리부(130)는 데이터베이스(110)로부터 전달받은 데이터를 가공처리함으로써, 새로운 데이터를 산출할 수도 있으며, 산출된 데이터는 데이터베이스(110)에 전송되어 저장, 관리될 수 있다. 또한, 데이터처리부(130)는 산출된 데이터 중에서 사용자의 스마트장치의 디스플레이부를 통해서 출력이 필요한 데이터가 있을 경우, 데이터출력부(150)에 전달함으로써, 사용자가 스마트장치의 디스플레이부를 통해서 필요한 정보를 시각적으로 확인하고 특정한 입력을 할 수 있도록 한다.
데이터출력부(150)는 사용자가 사용하는 스마트장치(미도시)와 연동되어 스마트장치의 디스플레이부에 데이터처리부(130)가 처리한 결과가 표시되도록 시각적인 정보를 처리한다.
도 2는 본 발명에 따른 정보제공방법의 전체적인 흐름도를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 정보제공방법은 크게 역추적모델링단계(S210)와 추적모델링단계(S250)로 구성되어 있다는 것을 알 수 있다.
오염물질이 방류된 사고가 관측되면 관측지점이 설정될 수 있다. 관측지점이 설정된 이후에는 오염물질이 최초에 방류된 지점이 어디인지 파악하기 위해서 역추적모델링단계(S210)가 수행된다.
오염물질이 하천에 최초로 유입된 지점이 어디인지 대략적으로 파악된 이후에는 오염물질이 어떻게 확산되어 갈지에 예측하기 위한 추적모델링단계(S250)가 수행된다.
도 3은 본 발명에 따른 정보제공방법에서 역추적모델링단계를 일괄적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 정보제공방법에서의 역추적모델링단계는, 관측위치가 선택되는 단계, 유량정보를 수신하는 단계, 시간에 대한 관측농도 정보를 수신하는 단계, 대상화학물질(오염물질)을 입력받는 단계, 모델링을 실행하여 결과를 출력하는 단계 및 예측된 지점의 반경에서 업체를 검색하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 알 수 있다.
먼저, 관측위치(관측지점)이 선택되는 단계에 대해서 설명하기로 한다.
도 4는 관측위치가 선택되는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
사용자는 오염물질에 대한 사고가 발생된 지점을 관측지점으로 인지한 후, 도 4와 같은 GIS 지도 상에서 관측위치를 선택하게 된다. 구체적으로, 사용자의 스마트장치의 입력부(키보드, 터치패드)를 통해서, GIS 지도상의 특정한 지점을 선택하면, 그 지점이 관측위치로 설정된다. 데이터베이스(110)는 사용자의 입력을 수신하고 데이터처리부(130)는 사용자가 입력한 위치를 관측위치로서 설정하는 동작을 수행한다. 이 과정에서 하천망 네트워크 Reach 공간데이터가 활용될 수 있다.
이어서, 데이터베이스(110)는 관측위치(관측지점)의 유량정보 및 시간에 대한 농도정보를 수신할 수 있다. 이때, 시간에 대한 농도정보는 전체 또는 부분으로 구분되어 입력될 수 있으며, 곡선 그래프 형태로 입력될 수도 있다.
도 5는 사용자의 입력에 따라서, 관측위치의 유량정보 및 시간에 대한 농도정보가 입력되는 과정을 시각적으로 나타내고 있다.
도 5에 나타난 것과 같이, 사용자는 관측지점의 유량정보를 직접 입력할 수 있으며, 데이터베이스(110)는 입력된 유량정보를 수신하여 저장한다.
데이터베이스(110)는 사용자가 입력한 대상화확물질에 대한 정보를 수신하여 저장한다. 사용자는 관측지점의 유해화학물질이 기준농도를 초과한 것으로 파악되면, 해당 유해화학물질에 대한 정보를 입력하게 되며, 입력가능한 화학물질은 38종의 유해물질 뿐만 아니라, 대체지표로서, 수소이온농도, 온도, 전기전도도, 용존산소 등이 추가로 입력될 수 있다.
도 6은 데이터출력부에 의해 출력되는 화학물질 및 대체지표 입력 화면의 일 예이다.
도 6에 따른 화면은, 사용자가 사용하는 스마트장치의 디스플레이부를 통해 구현되며, 사용자가 입력한 정보는 데이터베이스(110)에 저장된다.
이어서, 데이터처리부(130)는 관측지점을 모니터링하여 취득한 유해화학물질(오염물질)의 정보를 이용하여 역추적모델링을 실행하고, 그 결과가 사용자의 스마트장치의 디스플레이부에 출력되도록 데이터출력부(150)를 제어한다.
역추적모델링의 실행은 모델링안의 유해화학물질이 유입된 경우, 데이터베이스(110)에 축적된 시나리오 중 가장 유사한 조건의 시나리오 모의 결과를 선정하여 모델링 실행 결과를 출력하는 방식으로 진행된다. 역추적모델링이 실행된 결과는 GIS 지도 화면에 해당 지점의 유입의심지점의 확률로 표시되고, 사용자는 유입의심지점들의 반경 내에 위치하고 있는 공장 및 업체들의 정보를 리스트로 확인할 수 있게 된다.
도 7은 사용자의 스마트장치를 통해 출력되는 역추적모델링의 결과의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 역추적모델링이 실행된 결과로서, GIS 지도 화면에 해당 지점의 유입의심지점의 확률로 표시되고 있으며, 유입의심지점들의 반경 내에 위치하고 있는 공장 및 업체들의 정보가 리스트로 출력되고 있음을 알 수 있다. 구체적으로, 유입의심지점 중 가장 높은 유출가능성을 기록한 지점은 CM_M1지점으로서 35%의 확률을 기록하고 있으며, 다른 지점은 모두 0%에서 20%미만인 것을 알 수 있다.
유입의심지점 중 한 곳이 사용자에 의해 확정되면, 데이터처리부(130)는 유입의심지점으로부터 일정 반경 내에서 유해화학물질(오염물질)을 취급하는 공장 및 업체가 출력될 수 있도록 데이터베이스(110)의 정보를 검색하고 검색된 정보를 출력시킬 수 있다.
도 8은 유입의심지점으로부터 일정 반경에 있는 공장 및 업체들의 위치가 일괄적으로 출력되는 화면을 도식적으로 나타낸 도면이다.
위와 같이 도 3 내지 도 8의 과정을 거쳐서 역추적 모델링이 완료된 이후에, 데이터처리부(130)는 추적모델링을 통해서, 모델링시작지점에서 모델링종료지점까지 유해화학물질이 확산되는 정도를 모의(simulation)할 수 있다.
도 9는 데이터처리부가 수행하는 추적모델링단계를 일괄적으로 나타내고 있는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 정보제공방법에서의 추적모델링단계는, 추적위치를 선택하는 단계, 하천을 분할하는 단계, 분할하천의 공통정보를 입력받는 단계, 분할하천별 특징을 입력받는 단계 및 입력한 결과를 확인하고 모델링을 실행하여, 유해화학물질의 확산을 그래프로 확인하는 단계를 포함하는 것을 알 수 있다.
또한, 분할하천의 공통정보를 입력받는 단계는 오염물질정보를 입력받는 단계 및 오염물 유입량을 입력받는 단계를 포함하고, 분할하천별 특징을 입력받는 단계는 저장대매개변수, 반응계수 및 흡탈착계수, 유량정보, 모의시간 및 세그먼트(segment)수를 입력받는 단계를 포함할 수 있다.
추적모델링은 역추적 모델링을 통해 예측한 유해화학물질 유입지점과 유입량 등의 유입사고 정보를 확인하고, GIS 기반의 KRF(하천망 분석도)를 토대로 해당 유입 지점을 모델링 시작 지점으로, 모델링을 실시할 하천 구역의 끝을 모델링 종료 지점으로 선택하여 모델링을 실시하는 과정이다. 추적모델링이 종료된 후, 데이터처리부(130)는 데이터출력부(150)를 통해, 유해화학 물질 확산 정보가 GIS기반의 GUI화면으로 표출되도록 하며, 사용자가 선택한 지점의 유해화학 물질 모델링 확산 정보가 공간 데이터(그래프)로 출력되도록 제어한다. 전술한 추적모델링 과정에 대한 구체적인 설명은 도 10 내지 도 28을 통해서 설명하기로 한다.
사용자는 유해화학물질 유입 지점으로 예상되는 지점을 GIS 기반의 Reach 데이터의 시작 지점으로 선택하고, 모델링을 실시할 하천구역의 끝을 종료 지점으로 선택하여 정밀 모의 범위를 지정할 수 있다. 여기서, 시작지점은 역추적모델링을 통해 선택된 유입의심지점 중 한 곳이 될 수도 있고, 유해화학물질의 사고에 의한 모의를 시작하기 위한 지점으로 선택될 수 있다.
도 10은 사용자가 시작지점 및 종료지점을 선택하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 도 9의 역추정 모델링 과정에서 유입의심지점의 반경 내에 위치하고 있는 하천의 지점이 추적모델링이 적용될 시작지점으로 결정되었으며, CM_M6 및 CM_M7의 사이에 위치한 지점이 종료지점으로 결정된 것을 알 수 있다.
시작지점과 종료지점이 결정되면, 두 지점 사이의 거리는 25.53 km라는 것이 자동으로 산출되어 출력된다. 시작지점과 종료지점 간의 사이의 하천을 Reach로 호칭할 수 있다.
데이터처리부(130)는 사용자로부터 수신한 입력에 따라서, Reach 구간을 분할할 수 있다.
도 11 및 도 12는 데이터처리부가 수행하는 Reach 분할과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
사용자는 도 11과 같이 Reach 분할화면이 출력되면, GIS 기반 KRF(하천망 분석도) Reach 구간 중에서 특정한 구간을 선택하여 균등하게 분할하거나, 직접 불균등하게 분할하는 입력을 할 수 있다.
사용자로부터 Reach 구간을 분할하는 입력을 수신한 데이터처리부(130)는 Reach를 사용자가 입력한 숫자에 따라서 균등 또는 불균등하게 분할하고, 그 분할한 결과를 도 12와 같이 출력할 수 있다. 도 12에서는 사용자의 입력에 따라서, Reach 구간이 총 4개의 분할하천으로 불균등하게 분할된 것을 나타내고 있다.
데이터처리부(130)는 Reach 구간이 복수의 분할하천으로 분할되면, Reach 공통정보를 사용자로부터 입력받고 나서, 분할하천별로 특징정보를 입력받는다.
데이터처리부(130)가 사용자로부터 입력받는 Reach 공통정보는 전체모의 영역길이, 전체 모의시간, 오염물질 정보, 오염물 유입량에 대한 정보를 포함한다.
전체모의영역길이는 선택된 전체 Reach 하천영역 구간의 총 길이(km)로서 시스템에서 자동으로 계산되어 입력되나, 전체 모의시간은 사용자가 초 단위로 입력하게 된다.
도 13은 사용자가 Reach 공통정보를 입력하는 윈도우를 도식적으로 나타낸 것이다.
사용자는 전체모의영역길이 및 전체모의시간을 입력하고 나서, 오염물질정보 및 오염물 유입량에 대한 정보를 입력할 수 있다. 오염물질의 정보는 미리 정의된 38종 유해물질이 팝업창으로 출력되며, 사용자는 38종 중 복수의 물질을 선택하거나, 38종 유해물질 외의 물질에 대한 정보를 상세하게 입력함으로써, 유해물질에 대한 정보를 입력할 수 있다.
도 14 내지 도 16은 기설정된 38종 유해물질과 유해물질을 입력하는 팝업창을 도시하고 있다.
보다 구체적으로, 도 14는 38종의 유해물질의 명칭과 물적 특성을, 도 15는 사용자가 유해물질을 입력하는 팝업창을, 도 16은 사용자가 선택할 수 있는 38종의 유해물질이 팝업창을 통해 나열되는 방식으로 출력된 결과를 나타낸다.
데이터처리부(130)는 오염물질정보에 이어서 오염물 유입량에 대한 정보를 입력받게 된다. 오염물질 유입량에 대한 정보는 연속유입, 순간유입 및 펄스 유입 중 하나로 나뉠 수 있다. 오염물질 유입량에 대한 정보에는 물질의 질량(kg), 농도(ppm), 시간(sec) 및 농도-시간(C-T)자료 등이 포함될 수 있다. 특히, 오염물질이 유입되는 유형으로 펄스유입이 선택된 경우, 사용자는 펄스유입에 대한 정보입력을 기설정된 csv확장자 파일을 로드하는 것으로 대체할 수도 있다.
도 17 및 도 18은 오염물 유입량에 대한 정보가 입력될 때 출력되는 창 두 가지를 각각 나타낸다.
도 17은 오염물 유입량의 유형과 질량, 농도, 시간을 입력하는 창이고, 도 18은 펄스유입으로 오염물 유입형태를 결정했을 경우 출력되는 농도시간자료에 대한 창이다. 도 18은 csv를 확장자로 하는 파일형태로 제공될 수 있다.
데이터처리부(130)는 Reach 공통정보가 입력되고 나면, 분할하천별로 특징정보를 입력받아 처리할 수 있다.
사용자는 선택된 전체 Reach 구간에서 분할하천별 개별정보를 입력하며, 입력되는 항목으로는 저장대매개변수, 반응 및 흡탈착계수, 유량정보, 모의시간간격, 세그먼트(Segment)수 등이다. 여기서, 각 분할하천의 길이는 시스템에 의해 자동으로 입력된다.
저장대매개변수는 사용자가 직접 제1변수세트 및 제2변수세트 중 한 가지를 입력하는 방식으로 입력될 수 있다.
먼저, 제1변수세트는 저장대매개변수의 정보로서, 분산계수(m2/sec), 본류대 면적(m2), 저장대면적(m2), 교환계수(1/sec)에 대한 정보로 구성되어 있다.
또한, 제2변수세트는 매개변수산정식에 대한 변수로서, Q(유량), W(하폭), H(수심), Sn(사행도)에 대한 정보로 구성되어 있다. 이때 사행도는 Reach 구간의 시작지점과 종료지점이 결정되면 자동으로 계산되어 입력되므로, 사용자는 유량, 하폭, 수심에 대한 정보를 제2변수세트로서 입력하게 된다. 사용자가 입력한 제2변수세트는 수학식 1 내지 수학식 11에 각각 적용되어, 저장대매개변수에 대응되는 값이 산출된다.
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Figure 112019131710142-pat00002
Figure 112019131710142-pat00003
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수학식 1 내지 수학식 11은 제2변수세트에 의해서 저장대매개변수가 산출되기 위해서 정보제공장치(10)가 사용하는 수학식을 의미하고, Kf는 분산계수, Af는 본류대면적, As는 저장대면적, α는 교환계수를 각각 의미한다.
도 19는 사용자가 제1변수세트 및 제2변수세트를 입력할 수 있는 창을 도식적으로 나타내고 있다.
이어서, 사용자는 제1변수세트 또는 제2변수세트 외에 반응계수(1/day) 및 흡탈착계수인 수계확산계수(m2/day), 물-옥탄올 분배계수를 입력하고, 유량정보, 세그먼트 수를 입력할 수 있다.
사용자가 입력하는 유량정보에는 유량(m2/s), 횡유입유량(m2/s)이 있으며, 세그먼트수는 분할하천을 세그먼트 수만큼 추가로 분할하여 그 결과를 얻기 위해서 입력된다. 그 외에 모의시간간격은 분할하천의 모의시간간격이 반영되어 적용된다.
도 20 및 도 21은 사용자가 유량정보 및 세그먼트 수를 입력하는 창의 일 예를 도식적으로 나타내고 있다.
또한, 사용자 편의 기능으로서, 데이터처리부(130)는 사용자가 입력한 csv확장자파일을 로드하거나 사용자가 한번 입력한 정보를 중복적용하는 방식을 통해서 분할하천별 특징 정보를 일괄적으로 입력할 수도 있다.
도 22 및 도 23은 분할하천별 특징 정보가 일괄적으로 적용되는 예들을 도식적으로 나타낸 도면이다.
사용자는 도 22처럼 csv파일을 불러오는 방식을 통해서 분할하천별 특징 정보를 일괄적으로 입력할 수도 있고, 도 23처럼 한번 입력한 정보를 Reach 구간내에 모든 분할하천에 중복적으로 적용하는 방식으로 특징 정보를 일괄적으로 입력할 수도 있다.
도 24는 분할하천별로 입력된 공통정보 및 개별정보가 하나의 창으로 통합표시된 것을 나타내고 있다.
데이터처리부(130)는 분할하천에 대한 모든 정보가 입력되고 나면, 추적모델링을 실행하고 분할하천별로 결과파일을 생성시킨다. 사용자는 추적모델링을 실행시킨 후에 출력되는 선택지점 그래프를 보고 유해물질의 확산에 대한 정확한 정보를 인지할 수 있게 된다.
도 25 내지 도 27은 Reach구간이 4개의 분할하천으로 나뉜 경우에 있어서, 추적 모델링의 결과를 나타낸 도면이다.
도 25를 참조하면, 1105.9m 길이의 분할하천 1은 약 5000초가 경과한 시점에서 오염물질농도가 최고점을 찍었다가 그 이후 현저하게 낮아지는 결과를 나타내며, 1975.8m 길이의 분할하천 3은 약 27000초가 경과한 시점에서 오염물질농도가 최고값이 되는 것을 알 수 있다. 사용자는 도 25을 참조하여, 분할하천의 오염물질농도가 기준농도인 3ppm을 어느 시점에 초과하는지 직관적으로 알 수 있게 된다.
도 26은 도 25에서 시각화되어 나타난 결과를 구체적인 수치로 나타낸 표로서, 사용자는 도 26의 표를 참조하여, 분할하천별로 오염물질의 최대농도값, 최대농도도달시간, 기준농도도달시간, 기준농도마감시간 및 체류시간을 정확하게 알 수 있게 된다. 도 27은 Reach구간이 4개의 분할하천으로 분할된 모습을 도식적으로 나타내고 있다.
도 28은 도 25 내지 도 27과 다르게 5개의 분할하천에 대해서 추적모델링을 적용한 결과를 나타낸 도면이다.
사용자는 도 28과 같은 결과화면을 참조하여, 분할하천 4에서는 오염물질농도가 기준농도인 3ppm을 한번도 초과하지 않은 것을 알 수 있게 되며, 최초에 관측지점으로 지정한 지점을 포함하는 분할하천 구간을 파악하여, 오염물질이 어떻게 확산되어 갈지에 대해 정확히 추측할 수 있게 된다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. GIS 기반 불규칙 하천 지형 특성 분석을 통한 오염물질 추적 및 역추적 정보제공 방법으로서,
    사용자 입력에 따라 GIS지도상에 관측지점을 설정하는 관측지점설정단계;
    상기 관측지점이 설정되면, 상기 관측지점의 유량정보 및 농도시간함수 정보를 수신하는 관측지점정보수신단계;
    상기 관측지점에서 기설정된 기준농도를 초과하는 목표오염물질에 대한 정보를 수신하는 관측물질수신단계;
    상기 수신된 유량정보, 농도시간함수정보 및 목표오염물질을 기초로 하여 상기 목표오염물질을 배출할 가능성을 계산하고, 상기 가능성을 수치화하여 상기 GIS지도상에 적어도 하나 이상 출력하는 의심지역출력단계;
    사용자의 입력에 따라 상기 GIS지도상에서 상기 수치화된 가능성이 표시된 지역 중 한 지역이 선택되면, 선택된 지역에서 일정반경 이내에 상기 목표오염물질을 사용하는 업체위치를 적어도 하나 이상 출력하는 업체위치출력단계;
    상기 관측지점이 포함되도록 상기 GIS지도상에서 모델링시작지점과 모델링종료지점을 수신하는 시작종료지점수신단계;
    상기 모델링시작지점과 상기 모델링종료지점 사이의 하천을 적어도 두 개 이상의 분할하천으로 구분하는 입력을 수신하는 하천분할입력단계;
    상기 수신된 입력에 따라 생성된 적어도 두 개 이상의 분할하천에 대한 분할하천정보, 오염물질정보 및 모의시간에 대한 정보를 수신하는 분할하천정보수신단계; 및
    상기 수신된 분할하천정보, 오염물질정보 및 모의시간을 기초로 시뮬레이션을 실행하고, 입력된 오염물질에 대한 추적정보를 상기 분할하천별로 그래프로 출력시키는 추적정보출력단계;를 포함하고,
    상기 모델링시작지점은 상기 업체위치 중 하나와 가장 가까운 거리에 위치한 하천지점인, GIS 기반 불규칙 하천 지형 특성 분석을 통한 오염물질 추적 및 역추적 정보제공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할하천정보는,
    각 분할하천의 저장대매개변수, 반응계수, 흡탈착계수, 유량정보에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 불규칙 하천 지형 특성 분석을 통한 오염물질 추적 및 역추적 정보제공 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저장대매개변수는,
    분산계수, 본류대면적, 저장대면적, 교환계수를 포함하는 제1변수세트 및
    각 분할하천의 유량, 하폭, 수심, 사행도를 포함하는 제2변수세트 중 하나에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 불규칙 하천 지형 특성 분석을 통한 오염물질 추적 및 역추적 정보제공 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오염물질정보는,
    연속유입, 순간유입 및 펄스유입 중 한 가지 유형으로 입력되는 정보이고,
    상기 오염물질정보가 펄스유입이면,
    상기 오염물질에 대한 농도시간자료를 기설정된 csv확장자 파일로부터 제공받는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 불규칙 하천 지형 특성 분석을 통한 오염물질 추적 및 역추적 정보제공 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
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