Issue
HIC 창설과 현황 및 미래 발전 방향 01
1. 서론
우리는 기후변화와 지진공포, 정치사회불안과 안 보불안 등이 공존하는 불확실성 시대에 살고 있다.
물복지사회 구현을 위한 다양한 정책들은 불확실성 으로 인한 수많은 도전에 직면하고 있다. 수자원 기 본법, 국가수자원장기종합계획, 유역수자원통합관 리는 우리가 당면한 불확실성 시대의 핵심 이슈들 이다.
이러한 물관련 다양한 이슈들을 해결하기 위 한 기술들이 지속적으로 개발되어 실용화 되고 있다. 물정보학 (물과학 및 공학+정보통신기술, Hydroinformatics)은 1991년부터 급속히 발전 되 어오고 있는 대표적인 실용화 중심의 통합적 물문제 해결을 위한 과학기술이다.
물정보학의 발전은 International Conference on Hydroinformatics (HIC) 체제로 1994년 제1 회 “Hydroinformatics 1994”가 네덜란드 Delft IHE (International Institute for Hydraulic and Environmental Engineering)에서 개최된 이후 매 2년마다 유럽과 비 유럽지역을 번갈아 가면서 개최 지로 선정하여 진행하고 있다.
제12회 국제물정보학 학술대회 (12th International Conference on Hydroinformatics (HIC 2016))가
“Smart Water for the Future”란 대주제로 인천 송도 컨벤시아에서 2016년 8월 21일부터 26일까지 성공적으로 개최되었다. 미국, 일본, 중국을 비롯한 유럽, 동남아시아, 아프리카, 남미 지역의 여러 국가 를 포함하여, 전 세계 총 46개국 744명이 참여하였 으며 총 365편의 논문이 발표되었다.
본고는 HIC 2016 행사의 성공적 개최를 기념하고 물정보학의 확대 발전을 위하여 특별 기고문으로 작 성하였다.
심 순 보
충북대학교 토목공학부 명예교수 [email protected]
김 중 훈
고려대학교 건축사회환경공학부 교수 [email protected]
정 동 휘
고려대학교 방재과학기술연구소 연구교수 [email protected]
2. HIC의 개요
2.1. 물정보학 정의와 범위
물정보학이란 수자원의 효율적인 활용과 관련된 문제를 해결하기 위해 정보통신기술 (Information Communication Technologies, ICT)을 적용하는 정보학의 한 분야를 말한다. 물정보학은 전산수리 학 (Computational Hydraulics)에서 태동되었으 며 지금도 물의 흐름과 그와 관련된 현상의 수치모 의가 핵심 연구 분야이다. 물정보학에서는 인공신경 망 (Artificial Neural Network, ANN), 서포트 벡 터 머신 (Support Vector Machine, SVM), 유전 자프로그래밍 (Genetic Programming) 등 인공지 능 (Artificial Intelligence)의 범주에 속하는 다양 한 기술의 적용이 활발하다. 이러한 기술들은 데이
터 마이닝 (Data Mining)의 목적을 위해 수집된 대 량의 관측데이터 또는 물리기반모형에서 생성된 데 이터를 사용한다.
물정보학의 중점은 비단 새로운 기술개발뿐만 아 니라 개발된 기술의 실용적 적용과 문제 해결에 초 점을 두고 있다.
물정보학은 수리학, 수문학, 수자원공학, 환경공 학, 정보통신공학 등 다양한 분야를 통합하는 학문 이다. 대기로부터 해양까지 물의 자연 순환계 모든 곳, 그리고 내·배수시스템 및 상수도와 하수처리시 스템 등 인공적인 활용 영역까지 그 적용 대상이 광 범위하다. 또한 수자원 관련 정책에서부터 수자원시 스템의 관리 및 운영과 관련된 모든 단계의 의사결정 (Decision Making)을 지원하는 역할을 한다. 물정보 학에서 다루는 연구와 적용 범위는 다음과 같다.
그림 2. HIC 2016 개최 기념사진
•물리기반 모델링
•데이터기반 모델링
•수치해석
• 인공지능과 세포자동화 (Cellular Automata)
•인공신경망
•최적화와 제어
•진화알고리즘
•지능적 의사지원 시스템
•데이터 마이닝
•데이터베이스 관리시스템
•빅데이터 분석
•수재해 대비, 대응, 복원
•물관련 법, 제도, 사회경제 시스템,
•수자원 시스템
•스마트 물통합관리
•지식, 가치공학 및 관리
•물 공간정보시스템과 원격탐사
•가상이미지와 실현
•생태 및 수질 모델링
•물 환경영향평가
•리스크분석, 퍼지논리
•불확실성 관리
•센서 네트워크와 인터넷기반 적용
•교육 및 훈련 그림1. 1994년 HIC 창립준비회의-IHE(Delft)
2.2. 물정보학의 배경과 HIC의 창설
1970-80년대에 UNESCO-IHE (Delft)에서 고 급 수리학 (Advanced Hydraulics)과 전산수리 학, 차분법 (Difference Methods)과 수치해석 (Numerical Analysis)을 강의 하던 M.B. Abbott 교수는 당시 국제수리학회 (IAHR)에서 주류를 이루 던 수리모형실험 (Physical Hydraulic Modeling) 기법의 한계를 지적하면서, 새로이 급속한 발전 을 하고 있던 컴퓨터공학과 정보통신공학을 접목 하여 다양한 물 문제 해결을 위한 방법을 제시하였 고, 그 명칭을 “Hydroinformatics”라고 그의 저서 에서 천명하였다 (Abbott 1991). UNESCO-IHE (Delft)가 중심역할을 하면서 수리모형실험의 대표 적 연구소인 Delft Hydraulics (Netherlands), HR Wallingford (UK), Laboratoire d’Hydraulique de France, Grenoble (France)의 수리과학기술 자들이 UNESCO-IHE (Delft)에 출강을 왔고 자 연스럽게 “Hydroinformatics”의 발전에 관하 여 논의를 계속 하였다. 이후 Danish Hydraulic
Institute (Denmark), ETH Zurich (Switzerland), Norwegian Institute of Technology (Norway), University of Hannover (Germany) 등의 수리과 학기술자도 뜻을 같이 하였고, 미국, 일본, 중국 등 의 연구자들을 UNESCO-IHE (Delft)에 초빙하여 특강 형태의 강의를 하면서 “Hydroinformatics”
의 국제적 활용방안을 논의하였다. 그 결과 국제수 리학회의 전문연구분야로 뜻을 모아 International Conference on Hydroinformatics-HIC (국제물정 보학학술대회)로 명명하여 매 2년마다 HIC를 개최 하기로 하였다.
필자(심순보)는 1970년 UNDP/FAO 장학생으 로 선발 (UNDP/건설부-낙동강유역조사단) 되어 1972년까지 UNESCO-IHE (Delft)에서 수학하 였고, 이때 M.B. Abbott교수의 지도를 받아 “An Application of Mathematical River Model in Natural Rivers”란 제목의 개인연구를 수행 한바 있 다 (1972). 이후 필자 (심순보)는 1991년 한국과학재 단지정 “수자원·수질연구센터 (CWRQM)”를 충북 대학교에 설립, 운영하면서 UNESCO-IHE (Delft)
그림 3. 제14차 IAHR Congress에 참석 한 필자-UNESCO-Paris (1971.)
그림 6. 제1회 HIC(1994.9)와 제4회HIC(2000.7)에 참석한 필자들 그림 4. 수자원 수질연구센터(CWRQM)
설립 개소식(충북대학교-1991.3)
그림 5. UNESCO-IHE(Delft)-CWRQM 간의 MOU 체결(1992.2)
그림 7. 제11회 HIC(2014.8)에 참석한 필자와 연구진
와 국제협력연구기관으로 MOU를 체결 (1992)하 고 활발한 교류와 국제협력사업을 추진하면서 M.B.
Abbott 교수와 Adri Verwey 교수로부터 제안을 받 아 국제물정보학 학술대회(HIC) 창설위원으로서 제 1회부터 제12회 HIC 2016 회의까지 International Advisory/Scientific Committee Member의 일원 으로 활동하였다.
3. HIC의 발전상과 현황
3.1. 초기(1994~2004) HIC의 발전상
국제물정보학 학술대회 HIC는 크게 제1회 IHE (Delft/Netherlands, 1994년 9월 개최)에서부터 제 3회 DHI (Copenhagen/Denmark, 1998년 8월)까 지 서유럽에서 초창기를 거치고, 제4회를 미국의 The University of Iowa, Iowa City에서 개최하여 전통적 수리모형실험의 필요성과 우수성을 강조하 였으며, 제5회를 Cardiff, Wales, UK에서 개최하여 창설 당시의 이념과 HIC의 특징적 중심 분야를 망 라하여 회의를 진행하였다. 2004년 HIC 운영 10년 을 평가하고 HIC의 범세계적 확산을 위하여 개최지 와 회의 운영방식을 개선하여 HIC 창설 당시의 이 상과 목적을 달성하고자 개최지를 유럽과 북미지역 을 벗어나 아시아지역인 Singapore에서 제6회 HIC 2004를 개최하여 크게 발전하는 계기가 되었다.
제1회 HIC 1994 회의는 Unesco-IHE (Delft) 에서 1994년 9월 19일부터 23일까지 개최되었다.
Hydroinformatics 창시자 Abbott 교수는 개회 특 별강연에서 물정보학의 이념과 철학적 원천이 연구 윤리의 철저한 구현과 공학적 신기술 개발성과의 사 업화, 물 전문기관의 올바른 활용임을 강조하였다.
전통적인 수리학/수문학/하천공학/해안·항만공학 의 중요성과 더불어, 수리구조물설계와 관리/물환 경과 생태적 문제 해결/물통합관리를 위한 S/W적 실용화의 중요성을 강조한 전시회 (Exhibition)가
특징이었다. 제1회 HIC 한국 측 발표논문은 다음과 같다.
• “ Development of optimal joint operation for a multi-reservoir system in the Han River Basin, Korea” by Soon Bo Shim, Hee Seung Lee, Deuk-Koo Koh
• “ HDSS; A decision support system for the integrated management of a reservoir” by Sang-Il Lee, Soon Bo Shim, Deuk-koo Koh, Hak-Eui Hong
• 제2회 HIC 1996 회의는 스위스 Zurich의 “Swiss Federal Institute of Technology (ETHZ)에서 1996년 9월 9일부터 13일까지 개최되었다. HIC 1996 회의는 제1회의 성과를 더욱 확산하고 이전의
“Hydrocomp Conferences”를 통합하여 열렸다.
M.B. Abbott 교수는 “The Sociotechnical Dimension of Hydroinformatics”란 주제 로 특별 초청강연을 하였다. 또한 각 주제별로 Keynote Lecture와 논문발표를 마련하여 회의 참석자간 자유롭게 상호 교류를 할 수 있도록 하 였다.
제2회 HIC 한국 측 발표논문은 다음과 같다.
• “ System development for pollutant loading estimation for a reservoir based on hydroinformatics” by S.B. Shim, D.K. Koh, Y.S. Lee, J. H. Kim, M.S. Kim
•“ Development of water-related information system in Korea” by H.S. Kim, D.R. Lee, H.J. Kim, H.S.Kim
제3회 HIC 1998은 Copenhagen, Denmark에서 1998년 8월 24일부터 26일까지 열렸다. HIC 1998 은 Danish Hydraulic Institute의 Vladan Babovic 과 Christian Larsen 및 IHE (Delft)의 Roland Price 교수가 주도적 역할을 하였다. 발표를 신청한 전체 논문은 15개 분야 (Themes)에 총 350여 편 중 심사 평가를 거쳐 220편의 구두발표와 50편의 포스 터 발표를 3일간에 집중하였다. 중간 휴식시간을 활
용한 DHI의 S/W시연은 참석자들로부터 호응도가 높았다. 한국 측의 발표 논문 제목과 저자는 다음과 같다.
•“ A development of the experience-knowledge based expert system for joint operation of multipurpose reservoirs during flood” by S.B.
Shim, H.S. Lee, D.K. Koh, J.H. Kim
•“ A development of river basin management system for flood control using emergent technologies; Methodology development” by K.C. Shim, D.G. Fontane, S.B. Shim
•“ A decision support system for metro water
supply system in case of emergency” by Z.W.
Geem, E.S. Kim, J.H. Kim
제4회 HIC 2000은 2000년 7월 23일부터 27 일까지 Cedar Rapids, IOWA, USA에서 개최되 었으며, Iowa Institute of Hydraulic Research 가 주도하였다. 제4회 HIC 2000 회의의 중요 사 항은 Abbott 교수와 Mynett, Price, Solmatine 등 IHE (Delft) Hydroinformatics Group에 의 해 Hydroinformatics 핵심가치가 발표된 점이며 Plenary speech, 국내 발표자 논문 제목 및 저자를 요약하면 다음과 같다.
Hydroinformatics 핵심가치 발표; IHE(Delft) Hydroinformatics Group
•“Applications of Meinongian object / value theory in hydroinformatics” by M.B. Abbott
•“The democratisation of decision making processes in the water sector” by M.B. Abbott
•“Hydroinformatics and knowledge management” by Roland K. Price, Arthur E. Mynett
•“ Internet-based computing and knowledge management for engineering service” by R.K. Price, D.P.
Solomatine, S. Velickov
•“ Application of data mining techniques for remote sensing image analysis” by S. Velickov, D.P. Solomatine, X.
Yu, R.K. Price
Plenary speech; 미국의 수문 수리 수자원 전문가들
•“Technology transfer in hydrometeorology” by K.P. Georgakaos
•“ Auqatic systems review - An hydroinformatics perspective” by P. Goodwin, J. Muskatirovic, K. Overton, B.
Rieman
•“ Development of a land management system in support of natural and water resources stewardship” by J.P.
Holland
•“ Modeling the biophysical and social dynamics of a ‘River of Grass’: A challenge for hydroinformatics” by Daniel Pr. Loucks
•“Modeling the hydroinformatics of stratified lakes” by B.R. Hodges, J. Imberger, B. Laval, J. Appt 국내 주요 발표자 논문들
• A system development for estimating non-point sources pollutant loads from watershed using GIS by Soon- Bo Shim, Joo-Hun Kim, Deuk-Koo Koh
• Evaluation of deterioration in water supply pipes using probabilistic neural networks (PNN) by Joong H. Kim, Hyun S. Shin, Hyun D. Lee, Ju H. Kim
• A coupled precipitation-streamflow model for flow forecasting in large drainage basin by Bae, Deg-Hyo, Kim, Jin-Hoon, Oh, Jai-Ho, Kim, Jinwon
• Analysis of non-point source pollutant loads at the inflow of the Seom-Jin reservoir for the best water quality management practice throughout the river basin by Yo-Sang Lee, Seung-Kwon Jung, Kyu-Cheoul Shim
제5회 HIC 2002는 2002년 7월 1일부터 5일까 지 Cardiff, Wales, UK에서 개최되었으며, Cardiff University의 Roger Falconer 교수가 주도하였
다. 제5회 HIC 2002 회의의 중요 사항인 Plenary speech, Invited paper, 특별주제, 국내 발표자 논 문들의 제목과 저자를 요약하면 다음과 같다.
Plenary speech
•“Recent advances in computational hydraulics” by P. Garcia-Navarro, P. Brufau and J. Burguete
•“Introducing knowledge into learning based on genetic programming” by V. Babovic
•“Environmental hydroinformatics: the way ahead” by A.E. Mynett
•“ Climate forecasts and water resources manamgement: a fertile field for hydroinformatics” by K.P. Georgakakos Invited paper
•“ Hydroinformatics in the context of water resources development in India: challenges and opporunities” by V.M. Bendre
Main themes(제5회 HIC특별 주제)
•Internet, intranets and extranets •Inverse modelling and data assimilation 국내 주요 발표자 논문들
• GIS-based expert system for optimal estimation of water quality model parameters by D.H. Bae, K.Y. Han, and C.G. Choi
•GIS application in the simulation of the moving storm by G.W. Choi, S.J. Ahn, B.H. Seoh, and K.I. Son
• Risk assessment of flood quantiles by kernel density estimation by K.D. Kim, J.H. Heo, H.M. Shin, and S.H. Hwang
제6회 HIC 2004는 2004년 6월 21일부터 24 일까지 Singapore에서 개최되었으며, National University of Singapore의 Shie-Yui Liong 교수 와 Vladan Babovic이 주도하였다. HIC 창설 10주 년을 기념한 제6회 HIC 2004 회의의 특징으로는,
유럽과 북미지역을 벗어나 아시아에서 최초로 개최 되었다는 것과 IAHR/IAHS/IWA가 공동으로 물문 제에 대한 연구개발성과를 범세계적으로 활용할 수 있도록 한 것이다. 회의 중요 사항을 요약하면 다음 과 같다.
Plenary speech
•“Hydroinformatics tools for ecohydraulics modelling” by Arthur E. Mynett Ten Year Review of Hydroinformatics by M.B. Abbott
•“Ten years of Hydroinformatics conferences: A partial assessment. Part 1”
•“Ten years of Hydroinformatics conferences: A partial assessment. Part 2”
•“Hydrology as a conjunctive knowledge in a multi-knowledge environment”
국내 주요 발표자 논문들
• The implementation of decision support system for integrated river basin water management in Korea by Soon-Bo Shim, Ick-Hwan Ko, Kyu-Cheoul, Shim
• The implementation of technology for integrated water resources management in Republic of Korea by Sung Kim, Kyu cheoul Shim, Han Tae Kim, Hak Soo Kim, Sung Hack Lee
• 2-D numerical model for the analysis of mixing in the meandering strea by Myung Eun Lee, Il Won Seo
• Real time predictions of an integrated short-term precipitation-streamflow system by Jin-Hoon Kim, Deg- Hyo Bae, Ki-Ho Chang
• Analysis of ECMWF simulation information for Korean Water Resources Management by Chang Sam Jeong, Jung Haeng Heo, Deg Hyo Bae, K. P. Georgakakos
• Interactive multiobjective decision making for operation of a multi-reservoir system by Sheung-Kown Kim, Jaehee Kim, Ick Hwan Ko
3.2. 중기(2006~2014) HIC의 발전상
본 절에서는 중기 HIC (2006년부터 2014년)의 발 전상을 살펴보고자 한다. 중기 HIC는 물정보학의 기반이 되는 기술들, 즉 컴퓨터기술, 통신기술, 측정 기술 등이 급격히 발전하면서 새로운 연구 분야들이 출현한 시기이다. 본 절에서는 각 대회별 Plenary 세션, 주제 구성을 정리하여 HIC 학회의 변천/발전 상을 확인해 보았다. 대회별 소주제 중 2.1절에서 정 리한 물정보학 연구 분야에 포함된 것은 제외하고 각 대회별 독특한 주제만 정리하여 해당 대회의 특 성이 잘 파악될 수 있 도록 하였다.
7차 대회 (HIC 2006)는 2006년 9월 4일부터 8
일까지 Nice, France의 Universite Nice Sophia Antipolis에서 개최되었다. 웹 기반 모델링 시스템 과 그 적용에 대한 세션 (“Web-Based Modelling Systems and Applications”)이 새롭게 추가되어 당시 급격히 발전하는 인터넷 정보화의 수자원분야 에의 영향을 보여주었다. 또한 물정보학 및 수리/수 문분야 지속적인 전문교육의 중요성 (“Continuous Professional Education and Long Life Learning Experiences”) 및 수공학분야 대학원 프로그 램 (“International Graduate Programmes Experiences”)에 대한 세션도 마련된 점이 전차 대 회들과는 차별화된 부분이다.
Main themes (제7회 HIC의 특별 주제)
• Web-Based Modelling Systems and Applications
• Continuous Professional Education and Long Life Learning Experiences
• International Graduate Programmes Experiences
국내 주요 발표자 논문들
• Effects of Subbasin Size on Flow Simulation Uncertainty in Pyeonchang River Watershed, Korea by J. H. Kim and D. H. Bae
• Theoretical Investigation of Instantaneous Source in Numerical Simulation of River Mixing by I. W. Seo and M. E. Lee
• Statistical Rainstorm Tracking using Short-Time Interval Rainfall Data byS. Kim and J. H. Heo
2008년 개최 예정이었던 8차 대회 HIC 2008 는 계절적인 상황을 고려하여 2009년 1월 12일부 터 5일 동안 칠레 Concepcion에서 “Sustainable management of aquatic ecosystems”의 주제 로 개최되었으며 International Symposium on Ecohydraulics (ISE)과 연합 개최된 점이 특이 점이다. 김중훈, 최계운, 장석환 교수 등 국내 많 은 연구자들이 참석하였고 특히 지역 일간지 “El Diario”에 국내 참가자들의 사진과 함께 크게 소개 되기도 하였다.
HIC 2010는 아시아에서는 두 번째로 중국 천 진에서 개최되었다 (2010년 9월 7일부터 11일 까지). Abbott 교수가 “Creating a Chinese
Hydroinformatics”의 주제로, Sichuan University 의 Pengzhi Lin 교수가 “Recent Advances of Hydroinformatics in China”의 주제로 중국 물 정보학 연구 현황과 미래에 대한 초청 강연을 하 였다. 한편으로는 홍수, 가뭄 등 재해와 수질사 고 조기 경보 시스템에 대한 세션 (“Development of Flood & Drought Early Warning Systems”,
“Development of Pollution Early Warning Systems”), 첨단 컴퓨팅 기술에 대한 세션 (“Parallel, Grid and Service Computing”), 고성 능화된 계측기기로 측정된 메타데이터 관리 문제 (“Meta-Data Management”) 등의 최신 물정보학 연구에 대한 세션도 마련하여 세션 주제의 다양성을
꾀한 점이 특징이다.
지리적인 이점 때문에 다른 회 차에 비해 국내에
서 많은 연구자들이 참가하였다 (대표 발표 논문은 아래 표 참고).
Conference Invited lecture
• “ The Challenge of the Tianjin Conference: Creating a Chinese Hydroinformatics” by Prof. Michael B. Abbott, European Institute for Industrial Leadership (EIIL)
Plenary speech
• “Application of Hydroinformatics Tools for Analyses Of Climate Change” Dr Ole Mark, DHI
• “Recent Advances of Hydroinformatics in China” Pengzhi Lin, Sichuan University
• “Hydroinformatics in Urban Water Management” Prof. Dragan Savic, The University of Exeter Main themes (제9회 HIC의 특별주제)
• Developments of Flood & Drought Early Warning Systems
• Development of RTC System for Drainage and Supply
• Parallel, Grid and Service Computing
• Developments of Pollution Early Warning Systems
• Meta-Data Management
• Disaster Mitigation Optimisation
국내 주요 발표자 논문들
• An Urban Watershed Division Model Considering Peak Outflow and Cost by Jung Ho Lee, Cheong Hoon Park, Hwan-Don Jun, and Joong Hoon Kim
• Urban River Basins Water Quality Assessment using Simple ANOVA Model in Dhaka City, Bangladesh by Zakir Hossein Syed, Byeon Seong June, and Gyewoon Choi
• Urban Inundation Analysis of Gulpo Stream, Korea Considering Climate Change by Jin Young Kim, Chang Joon Song, Min Soo Kyoung, Byung Sik Kim, Byung Ha Seoh, and Hung Soo Kim
• An Integrated Reservoir Monitoring and Modeling System (i-RTMMS) for Water Quality Management by Se- Woong Chung, Seongwan Yoon, Ickhwan Ko, Hwan Gyu CHoi, and Namil Kim
• Hydrologic Data Calibration Using Artificial Neural Network and Mutual Information by Taesoon Kim, Kyungmin Sung, and Jun-Haeng Heo
제 10차 대회 HIC 2012는 유럽의 최대 항구도 시 Hamburg, Germany의 Hamburg University of Technology에서 “Understanding Changing Climate and Environment and Finding Solutions”의 주제로 개최되었으며 기후와 환 경 변화 문제에 대한 해결책을 과학자, 소프트웨 어 개발자, 의사결정권자 등의 긴밀한 협력과 논 의를 통해 찾아내고자 한 노력이 엿보인 대회였 다. 특히, 처음으로 “Climate Change Impacts”
의 주제를 개설하여 “Resilience, Adaptation and Mitigation: Strategies and Measures”, “Regional Climate Modeling”, “Dynamical, Statistical
and Stochastic Downscaling” 등의 연구 내용 을 다루었다. 또한 물정보학 관련 기술 습득과 물 정보학-사회와의 소통의 일환으로 교육에 관한 세 션 “Education, Public Awareness and Socio- economic Aspect”을 마련하였다.
TU Berlin의 Hinkelmann, R. 교수, Hamburg University of Technology의 Daemrich, K.F. 교 수가 조직위원장을 역임하였고, 국제과학기술위원 회 위원으로 Abbott, M. B. 교수, Vijinovic, Z. 교 수, 우리나라에서는 심순보, 최계운 교수가 활동하 였다.
제 11차 대회 HIC 2014는 New York에서
“Informatics and the Environment Data and Model Integration in a Heterogenous Hydro World”의 주제로 2014년 8월 17일부터 21일까지 개 최 되었다. 4차 대회 (HIC 2000, Iowa City, USA) 이후로 미국에서 두 번째로 개최된 대회이며 HIC 20주년을 기념한 대회였다. 다양한 종류의 물 분야 문제에 데이터와 모델의 통합의 중요성을 강조한 대 회였다. 특히, 다음 차 대회인 HIC 2016 (인천 송 도)의 소개 및 HIC 2014의 준비 및 행사 진행을 파 악하기 위해 고려대 김중훈 교수 (HIC 2016 공동조 직위원장)가 참가하였고, 김형수 교수 (인하대), 서
일원 교수 (서울대), 최계운 교수 (인천대) 외 다수 의 국내연구자들이 참가하였다 (아래 표 참고).
초청 강연으로 대회 주제에 걸맞게 첨단 수 자원 데이터의 처리 및 모델링 (“Water Data and Modeling Service”, “Mining Downscaled Re-Analysis Data for Ungauged Sites and Transboundary Catchments”), 수자원 정 보 시스템의 활용가능성 (“Hydroinformatics vs Water Information System(Challenges &
Opportunities)”)에 대한 Plenary 세션 발표가 마련 되었다.
Plenary speech
• “Water Data and Modeling Services” Dr. David Maidment, University of Texas, Austin
• “ Hydroinformatics vs Water Information System(Challenges & Opportunities)” Dr. Philippe Gourbesville, Universite Nice Sophia Antipolis
• “The Open Landscape of Hydroinformatics” Dr. George Percival, GeoSpatial Consortium
• “ Mining Downscaled Re-Analysis Data for Ungauged Sites and Transboundary Catchments” Dr. Yui-Shie Long, National University of Singapore
국내 주요 발표자 논문들
• Improving Exploration And Exploitation Capability Of Harmony Search Algorithm by Joong Hoon Kim, Do Guen Yoo, Ho Min Lee, and Sung Soo Im
• Hydrauric Analysis On Water Stage Change Along The Submerged Weir And Tides Effect In Han River by Suk-Hwan Jang, Ji-Hwan Oh, Hong-Soo Kim, Man-Kyu Song, and Dal-Sik Woo
• Development Of River Recreation Index Model Reflecting Fuzziness In Water Quality Data by Il Won Seo and Soo-Yeon Choi
• A Study On The Flow Characteristics Influenced By Hydraulic Structure At A Channel Junction by Hyoseon Park, Dongwoo Jang, and Gyewoon Choi
• Building Framework For Smart And Integrated Water Management System Operation For The Bandung Metropolitan, Indonesia by Ick Hwan Ko, Byoung-Seub Choi, Dal-Sik Woo, and Basuki Hadimuljono
3.3. HIC 2016 개최 현황
지난 8월 21일부터 26일까지 인천 송도컨벤시아 에서 제12차 국제물정보학 학술대회 (HIC 2016) 가 개최되었다. 아시아 지역에서는 2004년 싱가 폴, 2010년 중국 천진에 이어 세 번째로 우리나라 에서 개최된 HIC 2016은 “Smart Water for the Future”라는 대주제로 최신 정보통신 장비와 기술
을 이용한 물 관리 실현을 위한 학술정보 교류의 장 을 마련하였다. 우리학회 김중훈 교수 (고려대)와 인 천대 최진탁 교수를 공동위원장으로 중심으로 2014 년 11월부터 Local Organizing Committee (LOC) 를 조직하였고, 공동부위원장 충남대 정관수 교수 와 영국 Exeter대 Dragan Savic 교수, 총 54명 의 LOC 위원장 및 위원들의 헌신적인 역할로 HIC 2016을 성공적으로 개최하였다. 특히 다른 학술대
회에 비해 낮은 No-show 율을 달성하였다. 보다 상세한 LOC 조직 구성은 ‘물과 미래’ 2016년 9월호 를 참고하기 바란다 (장석환 외 2016). 총 5일의 학 회기간 동안 중국, 일본, 영국, 네덜란드, 미국, 프 랑스, 이탈리아 등 총 46개국 744명이 참가하였다.
대회 기간 중 매일 오전 1시간 동안 Plenary 세션
이 마련되어 수자원공학 문제에 최적화 알고리즘 선 택 문제, 극한 재난에 대비하기 위한 탄력성의 고려 문제 등 최근 물정보학에 이슈화되고 있는 주제와 미래 방향에 대한 국내외 저명인사 4명의 발표 (아 래 표)가 진행되었다.
Plenary speech
•“ Envisioning a Future of Hydroinformatics in a Data Rich Semantic World” Prof. Praveen Kumar, University of lllinois, United States
•“ Evolutionary Algorithms for Smart Water Management: Which One to Choose?” Prof. Joong Hoon Kim, Korea University, Republic of Korea
•“Smart Cities and Smart Water Systems” Prof. Dragan Savic, University of Exeter, UK
•“ Adapting to Extreme Events and Building Urban Resilience” Prof. Zoran Vojinovic, UNESCO-IHE, Urban Water Systems, Netherlands
HIC 2016은 총 8개의 대주제와 47개의 하위주 제로 구성된 일반세션과 9개의 특별 세션으로 구 성되었다. 제출된 논문은 총 365편이며 구두발 표 270편, 포스터 발표 95편이었으며 이중 192편 이 Elsevier의 Procedia Engineering에 학회 기간 중 온라인 출판되었다. 물정보학에서 전통적인 연 구 분야인 수리 모델링 분야의 선진 연구들을 다룬 D세션 (“Advanced Rsearch for Surface Water Modeling”)에서 가장 많은 발표 (총 47편 발표)가 이루어 졌고, 새로운 연구 분야로 급부상하고 있는 빅데이터와 사물인터넷 (Internet of Things, IoT) 기술의 물 문제 적용 연구를 다룬 세션 (B세션 “Big Data and IoT for Water Solution”)이 개설된 점이 다른 대회와 차별화된 부분이다. 특히 B세션에서는 인터넷 기반 로봇을 이용한 저수지 수질 측정, 홍수
지도 생성을 위한 SNS자료의 이용, 수자원 데이터 의 표준화와 관련된 흥미로운 연구 결과들이 발표되 었다.
특별 세션에서는 최적화 알고리즘 개발과 수 자원공학에의 적용을 다룬 S9 (“Evolutionary Algorithms and Their Applications in Hydroinformatics”) 세션과 수재해 감시, 평가, 예측 기술을 다룬 S11 (“Global and Local Water Related Disaster Monitoring, Assessment, and Prediction Technology”) 세션이 발표 수도 가장 많았으며 활발한 토론이 진행되었다.
다음 대회 HIC 2018은 이탈리아 Palermo에서 개 최된다. 사회의 발전상황과 물 문제 해결을 위해 새 로운 연구 영역을 개척해 온 물정보학 연구에 또 어 떤 새로운 주제들이 포함될지 기대해 본다.
대 주 제 논문 편수 (구두/포스터)
A. Smart Water Issues 43(30/13)
B. Big Data and IoT (Internet of Things) for Water Solution 18(15/3)
C. Sustainable Water Management 43(28/15)
D. Advanced Research for Surface Water Modeling 47(39/8)
E. Climate Change Studies with Hydroinformatics 40(27/13)
F. Urban Development and Total Risk Assessment 43(30/13)
G. Advances in Physically-based Modelling 40(29/11)
H. Data-driven Modelling, Soft Computing and Optimization 47(34/13)
총계 321(232/89)
4. 물정보학의 미래 발전방향
지금까지 물정보학의 정의 및 배경, HIC 학술대회 의 창설과 발전과정에 대해 살펴보았다. 본 절에서는 물정보학에서 최근 새롭게 대두되고 있는 연구 분야 및 이슈를 중심으로 미래 발전방향을 제시하였다.
4.1. 기후변화와 자연 재난 대응
지구온난화에 따른 전 지구적인 기온의 상승은 대 기의 에너지를 증가시키며 기상과 수문순환과정의 변화를 초래하고 있다. 이전까지 주기적인 변동을 보이던 강수량 특성 값들이 카오스적인 거동을 보이 고 있으며 전통적인 통계적 모형으로는 미래에 대 한 예측이 어렵게 되었다. 지구시스템과 같은 복잡 계 (Complex system)에서는 구성 요소들의 상호작 용으로 인해 전혀 예기치 못했던 시스템의 거동 (자 연재난)이 발생할 수 있으며 대표적인 예로 대지진 이 있다. 과거 우리가 믿고 사용하던 자료와 확률적 통계치에 기반 한 모형으로는 이러한 희박한 발생확 률을 갖지만 치명적인 피해를 일으키는 사건 (Low frequency-high consequence events)에 대응하 기 어렵다. 이에 사회기반시설의 설계, 계획, 운영, 관리를 위해 시스템 탄력성 (Resiliency)을 고려한
연구가 대두되고 있다. 최근 HIC의 Themes에서도 확인 할 수 있듯이 물정보학 분야에서 최근 탄력성 의 개념 및 적용에 대한 논의가 활발해지고 있으며 재난 재해에 탄력적으로 대응하기 위한 사회체계 구 성에 대한 연구도 진행되고 있다 (강두선 외 2013;
강두선과 김중훈 2014). 따라서, 재난재해에 안전한 사회를 만들기 위해 각종 수자원 시스템의 탄력성에 대한 연구가 활성화 될 것이다.
4.2. Big Data관련
최근 관측, 통신, 인터넷기술 및 기기의 발달로 짧 은 시간 내에 많은 양의 다양한 데이터 (정형, 비정 형)를 측정, 수집할 수 있게 되었다. 이에 기반 한 수 자원 정보화는 최근 기후변화로 인한 기상 및 수문 패턴의 변화를 파악하고 다양한 수자원 시스템의 통 합 및 효율적인 관리를 위한 비구조적 방안으로 주목 받고 있다. 빅데이터는 수자원 정보화에 필수적인 핵 심 요소 기술로 인식되고 있으며 물정보학에서도 최 근 다양한 빅데이터에 대한 연구를 활발히 진행해 오 고 있다. 수자원 데이터도 사물인터넷 (Internet of Things, IoT) 기술에 힘입어 크기와 생성속도가 급 격히 증가하고 있으며, 재난재해 분야에서 영상자료 를 활용한 수자원 시설물 및 주변 환경을 감시하는
특별 세션 주제 논문 편수
(구두/포스터) S1. Flood Control by Integrated Use of Water Reservoirs 6(5/1) S2. Inverse Problems in Hydrodynamics for Rivers and Estuaries 5(5/0) S3. Advances in Real-time Forecasting of Floods, Water Supply, and Water Quality 4(4/0) S5. Satellite Remote Sensing for Hydrological Applications 4(1/3) S6. Emerging Concepts of Hydroinformatics in Information Communication, Visualization,
and Sharing 4(2/2)
S7. Optimizing Short Term Reservoir Operations with Multiple Sources of Uncertainty 2(2/0) S9. Evolutionary Algorithms and Their Applications in Hydroinformatics 7(7/0) S10. Policy and Decision Making for Water Resources Planning Under Climate Change 5(5/0) S11. Global and Local Water Related Disaster Monitoring, Assessment, and Prediction
Technology 7(7/0)
총계 44(38/6)
등 비정형데이터의 활용 빈도도 증가하고 있다. 수 문/수리 분야에서도 빅데이터를 이용하여 모델을 더 욱 정교하게 만들고 미래예측의 정확도를 향상시키 는 등 새로운 가치 창출이 가능해 지고 있다.
빅데이터 시대에는 인재 교육과 데이터 공유의 중 요성이 더욱 강조되고 있다. 빅데이터 분석에 자주 사용되는 프로그래밍 기술 (예, SQL 언어, Java, Python 등) 및 새로운 정보 분석 프로세스에 대한 교육을 통한 미래형 빅데이터 인재 양성은 수자원 빅데이터 기술 활용에 필수적 요소이다. 또한, 다양 한 기관에서 분리 관리하고 있는 수문기상 데이터를 통합하고 수문기상협력센터와 같은 다기관 협력기 관을 국가기관으로 설립하여 데이터를 공급할 필요 가 있다.
4.3. Modelling
최근 시스템 모형들의 복잡성, 입력변수 데이터의 차원은 증가하고 있으며 이러한 모형의 해석을 위해 향상된 컴퓨팅 기술이 적용되고 있으며 그 대표적인 예가 병렬계산 (parallel computing)이다. 병렬계 산은 크고 복잡한 문제를 작게 나눠 동시에 병렬적 으로 해결하여 계산의 효율을 증대하는 것 (이재석 1988)으로 급속히 발전하는 컴퓨터 및 계산 기술이 물정보학 분야에 새로운 연구영역의 개척으로 이어 지고 있다.
최근 수리/수문분야에서 병렬계산법의 적용이 활 발하다. 수치해석분야에서는 유한요소법 등의 계 산 시 전체 계산 영역을 분할, 병렬화하여 해석시간 을 감소시키고 있으며, 분포형 수문 모형과 같이 계 산시간 단축의 이득이 많은 모형들 또한 적용대상이 되고 있다. 또한, 단순히 계산시간을 1/n (n: 병렬 단위 개수)로 줄이는 단순병렬계산의 적용뿐만 아 니라 병렬화의 효율을 극대화하기 위해 병렬화 구조 (Architecture)를 개발하거나 최적화 알고리즘의 탐 색 성능향상을 위해 병렬계산의 개념을 접목시키는 연구도 진행되고 있다 (정동휘 외 2016). 앞으로 수
자원 분야에서 병렬계산의 활용도는 더욱 증가될 것 이며 병렬계산의 일반화에 의해 모델링 효율 극대화 를 위한 컴퓨팅 기술에 관한 연구가 더욱 활발해질 것으로 전망된다.
4.4. 스마트 시티 및 ICT 융복합
스마트 시티는 언제 어디서나 정보통신기술을 사 용할 수 있는 미래형 첨단도시이며 ICT 기술과 친환 경에너지를 도입하여 환경, 교통, 주거 등 도시에서 발생하는 문제를 해결하고자 하는데 목적이 있다.
특히 도시 물 관리는 스마트 시티의 가장 기본적인 사항이며 물의 생산에서 분배, 그리고 소비에 이르 는 과정에 관련된 문제를 다양한 ICT 기술의 도입을 통해 해결한다.
향후 도시에서의 물 공급 문제뿐만 아니라 물 순 환 건전화와 도시 수재해 피해경감을 위한 스마트 물 관리 기술이 필수적이다. 또한, 도시에서 물 공 급, 물 순환 관리, 수재해 예방을 통합적으로 실현할 수 있는 “초연결 (Hyper-connected) 수자원 인프 라” 구축이 요구된다. 이를 위해 물정보학, 수리/수 문학, 공학뿐만 아니라 인문학, 건축, 문화 예술 등 의 다양한 분야의 기술을 ICT 기술과 융복합 및 연 계하는 노력이 필요할 것으로 예상되며 물정보학의 역할이 클 것으로 기대된다.
4.5. W-E-F 및 물안보
인류생존에 있어 필수적인 세 가지 요소인 물, 식 량, 에너지는 불가분하게 연결되어 있다. 따라서, 이 세 가지 자원요소들은 각각의 생산과 공급의 과정에 서 상호연계성 또는 상호의존성 (Interdependence) 을 가지며 효율적인 자원의 분배 및 관리를 위해 통 합적인 관점에서 접근해야 할 필요성이 대두되고 있 다. 더욱이 기상이변에 의해 수자원 확보의 어려움 이 심화되고, 인구 증가에 의한 식량 확보가 어려워 지면서 수자원 문제, 식량 및 에너지 문제가 국가 안
보차원에서 다루어지고 있다 (홍일표 외 2013).
물정보학 분야에서 복잡다단한 세 자원 시스템의 연결 관계를 정량적으로 이해하기 위해 시스템 동 적모형 (System Dynamics Model)이 개발되고 있 다 (정기문 외 2015). 현재까지 개발된 WEF Nexus Tool 2.0 (Qatar), ANEMI (Canada), MuSIASEM (Inida 등), WESsim (USA)와 같은 모형들은 다양 한 외부요인의 변화를 고려한 시나리오 기반 동적 모형이다. 하지만, 기존 모형들은 세 가지 자원시스 템 중 일부 시스템을 중점적으로 모의하거나 시스 템 사이의 양방향연계성 (Feedback)이 미흡하여 정 책적 의사결정 과정에 활용도가 낮은 단점이 있다.
따라서, 진정한 의미의 자원 통합 관리 기능을 갖춘 Nexus 해석모형의 개발이 요구되고 있으며 이를 통 해 우리나라의 물안보 (Water Security) 위기대처 역량을 향상시키기 위한 정책 수립의 기초자료가 제 공되길 기대해 본다.
5. 결론
본 기고문에서는 M.B. Abbott 교수에 의해 1991 년 창시된 물정보학과 UNESCO-IHE (Delft)의
Hydroinformatics Group에 의해 1994년부터 주도 적으로 발전되어온 HIC의 전 과정을 추적·평가해 보고 우리나라 물전문가들의 HIC에 참여현황과 미 래 발전방향을 제시하였다.
우리는 스마트한 통합물관리를 위한 많은 도전적 과제에 직면해 있다. 국회에 계류된 물/수자원관리 기본법 제정과 연관된 입법 활동 등 법과 제도적 장 치 마련이 급선무이다. 물관리 기본법과 연관된 법 규가 완비되어야 물관리 전문기관 (K-water 등)이 물과 자연, 국민이 질 높은 삶을 보장하도록 스마트 한 통합물관리를 실현할 수 있을 것이다. 스마트한 하천과 유역 수자원통합관리를 효율적으로 구현하 도록 우리 학회가 중심이 되어 물정보학을 더욱 확 대·발전시켜야 할 때이다.
2017년은 우리학회가 창립된 지 50주년이 된다.
한국수자원학회의 전 회원과 더불어 물전문가들 (연 구 개발자, 교육자, 정책입안 및 관리자, 물관련 사 회기반시설의 계획, 설계, 시공과 관리 전문 업체 전 문가)은 합심하여 희망찬 미래의 통일한국이 되도록 다 함께 노력해야 할 것이다. 또한 미래 한국의 물 문제를 해결하고 세계를 선도할 물정보학 연구 분야 개척 및 기술 개발을 위해 물정보학 리서치그룹이 조직되길 기대해 본다.
참고문헌
Abbott, M. B. 1991 Hydroinformatics – Information Technology and the Aquatic Environment. Avebury Technical, Aldershot, UK.
Abbott, M. B. 1993 The electronic encapsulation of knowledge in hydraulics, hydrology and water resources. Adv. Wat. Resour. No. 16, 21–39.
Abbott, M. B. 1994 Hydroinformatics: A Copernican revolution in hydraulics. J.
Hydraulics Res. 32 (3) (Extra Issue), 3–13.
강두선 외 2013. 상수관망 지진재해 대응력 향상을 위한 프로그램 개발. 물과 미래 v. 46, no. 10, pp. 43-49.
강두선, 김중훈 2014. 수자원시스템의 복원력이란? 물과 미래 v. 47, no.7, pp. 57-63.
이재석 1988. 병렬계산을 이용한 유한요소해석. 대한토목학회지, 36(6), pp. 51-60.
장석환, 채효석, 장수형, 김우일, 안재영 2016. 제12회 국제 물정보공학 학술대회 (HIC 2016) 개최 후기. 물과 미래, 2016년9월호
정기문, 강두선 2015. Water-Energy-Food Nexus 기술이란? 물과 미래 v. 48, no. 4, pp. 45-51.
정동휘, 최지호, 김중훈 2016. 병렬계산의 수자원공학에 적용. 물과 미래 v. 49, no. 4, pp.
75-83.
홍일표, 박지선, 박두호, 정은성 2013. 전 지구적 변화 (Global Change) 대응을 위한 물 안 보 확보. 물과 미래 v. 46, no. 4, pp. 30-41.
