태풍위원회 회원국을 위한 인공지능 기반 수문자료 이상치, 결측치 보정 및 홍수예측 체계 구축 용역

<별표 제2호> 태풍위원회 회원국을 위한 인공지능 기반 수문자료 이상치, 결측치 보정 및 홍수예측 체계 구축 2025. 08. 한국건설기술연구원 과업지시서 1. 과업명 ○ 태풍위원회 회원국을 위한 인공지능 기반 수문자료 이상치 보정 및 홍수예측 체계 구축 2. 과업의 목적 ○ 한국건설기술연구원에서는 환경부 국제협력 사업의 일환으로 ESCAP/WMO 태풍위원회(Typhoon Committee) 회원국 대상 홍수대응 역량강화를 위한 연구사업을 지속적으로 수행해오고 있으며, 해당 과업의 주요성과로서 태풍위원회 회원국을 대상으로 현장 수문관측 수집자료 기반 사무공간에서의 수문자료품질관리를 위한 PC버전 모듈을 설계, 개발 완료한바 있음 ○ 당해 신규 착수한 본 과업 “태풍위원회 홍수관리 체계 고도화 2단계(장기계속1차/총3개년)”의 연구수행 내용의 일환으로, 앞서 기 수립한 태풍위원회 회원국 대상의 홍수관리 체계를 고도화, 최첨단 인공지능 기술을 개발하고자 함 ○ 이에, 인공지능을 통해 기술력 부족한 태풍위원회 회원국에서 불량 수문자료를 자동적으로 탐지와 수정하며 수문자료 기록이 완전하지 않은 회원국에서 신속하고 정확하게 홍수위를 예측하기 위한 기술을 개발하고자 인공지능으로 홍수관리, 홍수예측 및 치수에 전문성이 있으며 다수의 유사사업 수행을 통해 사업 이해도가 높은 업체를 선정하여 태풍위원회 회원국의 홍수관리 체계를 최첨단 인공지능으로 고도화에 대한 기본업무를 위탁하고자 함 3. 과업의 범위 ○ 인공지능 기반 수문자료 이상치, 결측치 보정 기법 탐색 및 활용 ○ 인공지능 기반 홍수예측 모델의 성능 고도화 ○ AI 수문자료품질관리 및 홍수예보 체계 개선 및 고도화 ○ AI를 활용한 수문자료품질관리 및 홍수예보 통합체계 개발 방향/로드맵 수립 4. 과업수행기간 ○ 착수일로부터 70일 5. 과업내용 ○ 인공지능 기반 수문자료 이상치 보정 기법 탐색 및 활용 · 이상치 탐지 알고리즘 조사 및 적합성 평가 · 이상치 보정 기법 개발 및 검증 · 보정 기법의 실무 적용성 평가 및 시스템화 방안 마련 ○ 인공지능 기반 홍수예측 모델의 성능 고도화 · 고성능 AI 모델 구조 개발 및 하이퍼파라미터 최적화 · 예측 정밀도 향상을 위한 외부 요인 통합 및 모델 검증 체계 구축 ○ AI 수문자료품질관리 및 홍수예보 체계 개선 및 고도화 · 수문자료 품질관리 AI 모듈의 고도화 및 자동화 체계 구축 · 홍수예보 정확도 향상을 위한 AI 모델 개선 ○ AI를 활용한 수문자료품질관리 및 홍수예보 통합체계 개발 방향/로드맵 수립 · AI 기반 수문자료 품질관리 및 예측기술의 통합 체계 단계별 발전 방안 마련 · 회원국 적용을 위한 통합시스템 운영 모델 제시 및 확산 전략 수립 6. 과업의 세부내용 ○ 인공지능 기반 수문자료 이상치 보정 기법 탐색 및 활용 · 국내외에서 활용 중인 AI 기반 이상치 탐지 기법(예: Isolation Forest, AutoEncoder, LSTM 등)을 조사 · 수문자료(강우, 수위, 유량 등)의 특성과 적합한 알고리즘 선별 · 실제 수문자료에 적용한 후 탐지 정확도, 민감도 등 성능 평가 수행 · 탐지된 이상치를 보정하기 위한 AI 모델 개발 및 활용 · 다양한 수문자료 유형 및 이상치 패턴(결측, 급격한 변화 등)에 대한 보정 방식 설계 · 보정 전·후의 통계적 특성 및 수문 모델 입력 시 영향 분석을 통한 검증 수행 · 개발된 기법을 실제 수문관측소 자료에 적용하여 실효성 검토 · 실무 적용을 위한 기준(정책적/기술적) 마련 및 적용 프로토콜 수립 · 향후 통합 수문자료 품질관리 시스템과의 연계 방안 제안 및 시범 구축 ○ 인공지능 기반 홍수예측 모델의 성능 고도화 · 다양한 딥러닝 기반 모델(LSTM, GRU, Transformer 등)을 비교 분석하여 예측 성능이 우수한 구조 선정 · 예측 정확도 향상을 위한 입력 변수 구성 및 전처리 기법 설계 · 베이지안 최적화 등 자동화 기법을 활용한 하이퍼파라미터 튜닝 수행 · 과적합 방지를 위한 정규화 기법 및 검증 절차 적용 · 강우, 수위, 유량 외에도 기상자료, 지형정보 등 외부 영향 요인 통합 · 예측 결과에 대한 성능 지표(NSE, RMSE, MAE 등) 기반 정량 평가 · 다양한 홍수 사례에 대한 모델 재현성 및 실시간 적용 가능성 검토 ○ AI 수문자료품질관리 및 홍수예보 체계 개선 및 고도화 · 이상치 탐지, 결측치 보정, 자료 정합성 검사를 위한 AI 알고리즘 고도화 · 다양한 수문자료 유형(강우, 수위, 유량 등)에 맞춘 품질관리 기법 개발 · 기존 수작업 기반 품질관리 체계의 자동화/지능화 추진 · 수문자료 품질이 향상된 데이터를 활용한 홍수예측 모델의 재학습 및 정밀화 · 실시간 예측 체계 연동을 위한 방안 탐색/제안 · 예보 정확도 검증 체계 및 경보 기준 정립을 통한 실무 적용성 강화 ○ AI를 활용한 수문자료품질관리 및 홍수예보 통합체계 개발 방향/로드맵 수립 · 수문자료 이상치 탐지, 보정, 품질평가 기술과 AI 기반 예측 모델 간의 연계 방안 설계 · 품질관리 → 데이터 정제 → 예측 → 의사결정 지원으로 이어지는 통합 처리 흐름 정의 · 단기, 중기, 장기 단계로 구분된 추진 방향 설정 · 태풍위원회 회원국의 수문자료 특성과 예보 체계 실태 조사 · AI 기반 통합 시스템의 지역별 적용 가능성 분석 및 맞춤형 운영모델 설계 · 시스템 도입 시 요구되는 인프라, 교육, 유지관리 방안 포함 · 기술 표준화 및 국제협력 강화를 위한 확산 전략 및 실행 로드맵 마련 7. 과업수행 예정공정표 과업수행내용 착수일로부터 25일 25일 20일 가. 인공지능 기반 수문자료 이상치 보정 기법 탐색 및 활용 - 이상치 탐지 알고리즘 조사 및 적합성 평가 ㅊ - 이상치 보정 기법 개발 및 검증 - 보정 기법의 실무 적용성 평가 및 시스템화 방안 마련 나. 인공지능 기반 홍수예측 모델의 성능 고도화 - 고성능 AI 모델 구조 개발 및 하이퍼파라미터 최적화 - 예측 정밀도 향상을 위한 외부 요인 통합 및 모델 검증 체계 구축 다. AI 수문자료품질관리 및 홍수예보 체계 개선 및 고도화 - 수문자료 품질관리 AI 모듈의 고도화 및 자동화 체계 구축 - 홍수예보 정확도 향상을 위한 AI 모델 개선 라. AI를 활용한 수문자료품질관리 및 홍수예보 통합체계 개발 방향/로드맵 수립 - AI 기반 수문자료 품질관리 및 예측기술의 통합 구조 설계 및 단계별 발전 방안 마련 - 회원국 적용을 위한 통합체계 운영 방안 제시 및 확산 전략 수립 8. 용역성과 작성 ○ 최중보고서 작성시 개발된 기술을 회원국에서 실무자 편히 적용할 수 있도록 단계별 시행방법은 상세시 기술하여야 하며, 실무에 적용시 발생할 수 있는 오류 등을 고려하여 작성하여야 하며 세부적인 작성 요령은 감독관과 사전협의를 하여야 한다. ○ 과업수행자는 과업이 종료일 10일 전에 최중보고서를 발주처에 제출하여 심의를 받고 수정사항에 대해서는 즉시 보완토록 한다. ○ 기술 개발 및 최중보고서 작성과정에서 과업수행자는 항상 발주처와 긴밀한 협의를 하여야 한다. 8. 성과품 제출 ○ 최중보고서 1부 및 최중보고서 파일 (USB 1본) 9. 기타사항(보안대책, 정산조건 등) ○ 보안대책 1) 도급기관의 대표자는 과업 착수시 보안각서를 제출하고, 보안관리책임자를 지정하여 그 인적사항을 함께 제출하여야 한다. 2) 본 용역사업자료 중 보안이 필요한 자료는 감독관과 협의하여 보안에 철저를 기하여야 하며, 폐기물을 소각한다. 3) 용역성과 발간시는 감독관의 입회하에 필요한 보안조치를 취한 후 발간토록 한다. 4) 기타 보안과 관련된 사항을 감독관이 요구할 때에는 이에 따라야 한다. ○ 기타사항 1) 용역 계약후 15일 이내에 용역과업에 대한 세부시행계획서를 제출, 감독관의 승인을 받아야 한다. 2) 과업지시서에 명시 않은 경미한 사항은 감독관의 지시에 따라 도급자 부담으로 한다. 3) 본 과업의 성과 보고서는 감독관과 협의하여 체계 있고 정확하게 편찬 발간하여야 한다. 4) 기타 본 과업지시서 내용에 대한 해석상의 이견 및 경미한 사항에 대하여는 연구원의 해석 또는 지시에 따른다. 5) 과업수행자는 과업지시서의 범위 내에서 세부적으로 지시하는 사항에 대하여 이를 준수하여야 한다. 6) 용역추진과정에서 과업지시서에 명기되지 않았거나 중요한 결정 또는 판단이 요구되는 사항이 있을 경우에는 연구원과 사전 협의하여 방침을 받은 후 시행하여야 한다. 7) 본 과업에 의해 수행된 연구용역의 결과물에 대한 재산권은 발주처와 과업수행자 공동소유하며, 2차적 저작물 또는 편집저작물의 작성권은 발주처가 소유하며, 발주처는 필요시 용역결과물의 내용을 일부 보완 또는 수정할 수 있다. 8) 본 과업수행 중 과실로 인한 일체의 책임은 도급자 부담으로 한다. 9) 이 사업과 관련하여 발생하는 분쟁 조정은 국가계약법 제28조2에 따라 동법 제29조에 따른 국가계약분쟁조정위원회 조정결정에 따라 해결하는 것으로 정함(동법 제28조에서 정한 이의신청 대상에 해당하는 경우로 한정한다) 10) 과업성과 및 진행 과정의 수집․생성 자료는 과업 완료 즉시 제출하여야 한다.