인공지능기술기반의 이중 빗물배수시스템의 배출 패턴 분석과 증강 (Analysis and Augmentation of Discharge Patterns in Dualized Stormwater Drainage Systems using Artificial Intelligence)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 26권 / 4호 / 718 ~ 726페이지
· 저자명 : 김용인, 김정건, 송창근, 박성원

초록

본 연구는 도시화와 기후 변화로 인한 강우강도 증가와 집중호우 발생빈도 상승으로 인한 침수피해가 증가함에 따라 방지대책 중 하나인 표면유출과 투수블럭으로 침투배제할 수 있는 이중 빗물 배수 시스템에 대한 활용성을 검토하였다. 해당기술의 실규모 현장모형을 설치하고, 인공강우 발생장치로 140 ㎜/hr. 및 200 ㎜/hr.의 강우강도 강우 발생 시의 배출유량 측정실험을 수행하였다. 또한 이 결과를 기반으로 5가지의 강우강도에 해당하는 배출유량을 추가적으로 증강 생성하였다. 총 7가지 강우강도 조건에 대한 배수 시스템의 성능분석을 메타 앙상블 학습기법과 인공신경망 모델을 이용하여 수행하였다. 그 결과 침투수 집수구가 없는 조건의 경우 침투유량의 비율이 강우강도 증가에 따라서 표면유출유량의 비율보다 감소함을 확인하였다. 특히 강우강도 250 ㎜/hr.의 강우에서는 침투유량 비율이 약 38%에 그치며 표면유출량이 지배적인 양상을 보였다. 반면 침투수 집수구가 있는 조건에서 동일한 강우강도에 대해서 약 48% 산정되었으며 상대적으로 표면유출량 증가로 인한 도로침수피해를 저감할 수 있음을 확인하였다. 이 결과는 도시배수문제를 개선하여 침수대응력 개선에 도움이 될 것이다.

영어초록

This study evaluated the performance of a full-scale dualized stormwater drainage system designed to mitigate flood damage caused by increased rainfall intensity and heavy rain associated with urbanization and climate change. The system integrates infiltration flow with permeable blocks and surface runoff. The experiment generated one-hour rainfall events at intensities of 140 and 200 mm/hr. using an artificial rainfall device. Subsequently, discharge data were augmented to represent five additional rainfall intensities, resulting in analysis for seven rainfall intensity scenarios. The performance of the drainage system was assessed using a meta-ensemble learning method and an artificial neural network (ANN) model. In the absence of infiltration collection holes, the ratio of infiltration discharge decreased gradually as the rainfall intensity increased, reaching only 38% at 250 mm/hr., where surface runoff became dominant. In contrast, the infiltration ratio improved to approximately 48% under the same rainfall intensity when infiltration collection holes were included, effectively reducing surface runoff and mitigating potential flood damage. This will help improve urban drainage issues and enhance flood resilience.

참고자료

· 없음