• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.278-278
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• 2023

강우는 수문 현상을 구성하는 가장 기본적인 요소로, 관측된 강우 자료의 정확한 분석 결과는 수자원 정책과 계획·관리에 합리적 판단 근거로 작용한다. 강원도는 지난 2002년 태풍 루사로 인하여 일 강수량 870.5mm의 폭우가 기록된 지역으로, 극한 강우로 인한 막대한 피해가 해마다 발생하고 있다. 특히, 강원도 지역은 태백산맥 중심의 산악지형과 동해의 영향을 직·간접적으로 받는 강우 사상의 특성이 집중호우, 폭설 등으로 나타난다. 본 연구에서는 강원도 지역 극한 강우의 통계적 특성을 파악하기 위하여 국가수자원관리종합정보시스템에서 제공하는 강우 자료를 수집하여 분석하였다. 또한, 최근 5년간 극한 강우의 변동 특성을 정량적으로 분석하고자 2022년까지의 자료를 구축하여 기존 『홍수량 산정 표준 지침』 작성 시 산정한 결과(2017년까지의 자료)와 비교·분석하였다. L-모멘트법 기반의 Generalized Extreme Value (GEV) 분포형을 이용하였고, 지역빈도해석을 수행하여 확률강우량을 산정하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.43 no.6
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• pp.735-747
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• 2023

In recent times, the sharp increase in extreme flood damages due to climate change has posed a challenge to effectively address flood-related issues solely relying on conventional flood management infrastructure. In response to this problem, this study aims to consider the effectiveness of nature-based flood management approaches, specifically levee retreat and relocation. To achieve this, we utilized a 1D numerical model, HEC-RAS, to analyze the flood reduction effects concerning floodwater levels, flow velocities, and time-dependent responses to a 100-year frequency flood event. The analysis results revealed that the effect of creating a flood buffer zone of the nature-based solution extends from upstream to downstream, reducing flood water levels by up to 30 cm. The selection of the flow roughness coefficient in consideration of the nature-based flood buffer space creation characteristics should be based on precise criteria and scientific evidence because it is sensitive to the flood control effect analysis results. Notably, floodwater levels increased in some expanded floodplain sections, and the reduction in flow velocities varied depending on the ratio of the expanded cross-sectional area. In conclusion, levee retreat and floodplain expansion are viable nature-based alternatives for effective flood management. However, a comprehensive design approach is essential considering flood control effects, flow velocity reduction, and the timing of peak water levels. This study offers insights into addressing the challenges of climate-induced extreme flooding and advancing flood management strategies.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1813-1816
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• 2010

홍수범람도는 홍수가 발생하였을 때 인명 및 재산피해를 최소화하기 위해 홍수지역을 미리 예측가능하게 만들어 놓은 지도로써, 강우 빈도별 침수면적과 침수심을 표현한다. 과거 홍수범람도는 홍수발생시 댐의 수위를 조절하기 위한 댐의 모의운영과 침수지역의 피해 복구 등에 사용되었다. 최근에는 홍수에 대비하여 도시계획이나 제방 등의 설계에 주로 이용되고 있어, 많은 연구에서 홍수량 추정을 위한 프로그램을 이용하여 홍수범람도를 구현하거나 간단한 조작으로 홍수범람도를 작성하는 프로그램들이 개발되고 있다. 본 연구에서는 HEC-GeoRAS를 사용하여 극한홍수사상(PMF)이 발생할 경우 충주댐 하류의 주요 지점인 충주시와 여주군의 홍수범람도와 남한강 유역의 홍수저감대책을 분석하였다. 특히 다양한 구조적 홍수저감대책과 비구조적 홍수저감대책을 시범유역에 적용하여 홍수저감효과를 침수면적과 침수심을 기준으로 정량적으로 분석하여 재해저감 능력을 분석하였다. HEC-GeoRAS를 이용하여 홍수범람도 작성 시 하도내 횡단자료의 정확성은 수치지도의 정밀도에 따라 현저한 차이가 발생된다. 수치지도 자료가 정확하지 않다면 홍수범람면적, 구역 등을 정확히 모의할 수 없어 가상홍수사상 시나리오를 제대로 구현할 수 없게 된다. 홍수범람 모의를 좀 더 정확하게 수행하기 위해서는 비교적 정확한 지형자료인 항공측량자료를 사용하는 연구가 추후에 진행되어야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1659-1663
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• 2008

홍수 범람에 의한 피해를 경감시키기 위해서는 하천관리에 필요한 제반 수리 수문 자료를 지속적으로 축적함으로써 하천관리의 과학화를 도모해야 하며 효율적인 홍수피해 경감을 위한 체계를 구축해야 한다. 이를 위한 기초 자료로써 범람 홍수의 거동특성을 파악하는 것은 무엇보다도 우선되어야 한다. 본 연구에서는 극한 홍수의 발생으로 제방의 붕괴위험이 증가되는 상황을 고려하여 과거범람 지역 조사 및 분석, 제방마루 높이와 여유고 평가, 무차원 소류력에 의한 취약지점 분석 및 제방의 월류위험도 분석을 통해 홍수재해에 대한 취약지점 선정 및 제내외지의 홍수특성 분석 방법을 제안하여 현실적인 하천방재계획 수립에 기여하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1482-1488
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• 2009

최근 전 세계적인 기후변화로 인하여 홍수 해일 지진 등의 자연재해가 거대해지고 빈번하게 발생되고 있다. 이러한 점차 대형화되고 다양화되는 자연재해발생시 국민의 생명과 재산 피해를 최소화하기 위한 다양한 방안이 수립되고 있으며, 특히 풍수해에 대비하기 위한 방안으로써 비상대처계획(Emergency Action Plan, 이하 EAP)수립, 홍수위험지도 및 비상대피지도 등 재해지도 제작, 홍수재해관리시스템 개발 등이 이루어지고 있다. 특히 EAP는 이러한 점차 대형화되고 다양화되는 자연재해에 대비하기 위한 방안으로써, 재해 발생시 국민의 생명과 재산 피해를 최소화하기 위해 시설물 지역의 관리주체 및 유관기관이 발생 가능한 비상상황을 미리 예측하고 대응조치를 신속하고 효율적으로 집행할 수 있도록 구성되어 있으며, 이를 시스템화 한 것이 비상대처시스템(Emergency Action System, 이하 EAS)이라 할 수 있다. 현재 우리나라를 비롯하여 미국, 유럽, 일본 등 선진국을 중심으로 댐 저수지 붕괴에 대비한 EAP 수립을 의무화하고 그 대상 범위를 확장하는 단계에 있으며, 홍수위험지도 및 비상대피지도 제작 등에 있어서 일부 선진국의 경우 다양한 시나리오와 시민의 복합적인 요구를 반영하는 시도를 진행 중에 있다. 또한 일부 선진국의 경우 비상대처계획을 반영한 홍수재해통합관리시스템 구축이 진행중에 있으며, 일본의 경우 첨단기술의 접목을 통해 시민의 대피 시뮬레이션 모델을 개발하는 단계에 이르고 있다. 따라서 본 연구에서는 풍수해에 대비해 수립된 국내 외 EAP, 재해관련 지도, 홍수재해관리시스템 등에 대한 사례조사를 통하여 통합적인 비상대처 및 관리가 가능한 표준화된 EAS 모델의 정립 방향을 모색하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.147-147
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• 2012

댐 및 제방 등의 수공구조물 붕괴에 의한 극한홍수 전파를 해석하기 위한 2차원 홍수 해석기법에는 현재까지 다양한 기법들이 개발되어 왔고 다양한 모형들이 상용화 또는 범용화 되고 있다. 그 중 흐름의 전파양상을 정확하게 반영할 수 있는 상류이송기법인 Godunov형태의 유한체적기법은 충격파와 같은 불연속적인 해를 가지는 문제를 정확히 해석할 수 있고, 비구조적 격자 사용의 용이성 등의 장점 때문에 2차원 홍수파 전파 해석에 있어서 최근 십수년간 가장 활발하게 연구되어왔다. 하지만 이러한 기법은 양해법을 근간으로 하는 해석 기법으로써, 계산거리의 간격이나 계산시간의 간격, 격자망의 구성 등 엄격한 제한이 필요하다. 특히 방대한 계산시간을 요구하는 기법의 약점은 홍수예 경보 등을 위한 실시간 모형의 구동에 있어서 큰 제약이 되어 왔다. CPU의 성능이 지속적으로 발전하면서 이러한 문제는 점차 극복되어 왔으나, 발열 등의 문제와 이를 극복하기 위한 멀티코어의 등장으로 인해 단일 코어의 성능개발은 매우 더딘 것이 사실이다. 현재까지 연구되고 개발되어 온 모형들은 특별한 처리 없이는 단일 코어만을 사용하여 계산할 수 밖에 없기 때문에 멀티코어의 장점을 전혀 이용할 수 없다. 이러한 점을 극복하기 위해 프로그램을 병렬화하여 단일 문제에 대해 멀티코어를 사용할 수 있다면 계산시간 단축에 큰 효과를 거둘 수 있을 것이다. 현재까지 IT분야에서 다양한 병렬프로그래밍 기법들이 개발되고 소개되어 왔다. 본 연구에서는 병렬프로그래밍 기법중 가장 널리 사용되고 있는 MPI(Message Passing Interface)기법을 적용함으로써 기 개발된 고정확도 유한체적모형을 병렬화 하여 계산시간을 단축하고자 하였다. 개발된 모형을 장애물이 존재하는 실험하도의 댐 붕괴 문제와 2002년 태풍 루사 시 큰 피해를 입은 강릉시 일원의 섬석천 유역에 위치한 장현저수지와 동막저수지의 붕괴사례에 대해 적용하였다. 모형을 코어 개수별로 다양하게 모의함으로써 기존모형과의 결과에 대한 일치성을 확인하였고, 기존 모형 대비 계산시간 단축의 효과를 입증할 수 있었다. 개발된 본 모형을 실시간 홍수범람해석을 위한 시스템으로 구축할 수 있다면, 실시간 홍수예 경보에 있어 주요지점에서의 수위해석 뿐만이 아닌 제내지 범람 예보 분야까지 확대 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.67-67
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• 2016

최근 기후온난화로 인한 이상기후와 지진의 발생가능성으로 인해 직렬 혹은 병렬로 위치한 2개 이상의 댐(저수지)들의 연속 붕괴 가능성도 점점 커지고 있어 연속 댐 붕괴에 대한 비상대처계획도 수립에 대한 관심도 증대되고 있다. 국내에서는 댐(저수지) 붕괴로 인한 극한홍수해석이나 비상대처계획 수립시 국내에서는 DAMBRK, FLDWAV, HEC-RAS와 같은 1차원 수리동역학 모형이 주로 사용되어지고 있다. 하지만 1차원 모형은 흐름을 하나의 방향으로만 한정하여 해석하고, 각각의 적용 횡단면에서 동일 수위를 가지다는 가정으로 홍수범람해석을 수행하므로 정확성뿐만 아니라 실제 적용성에서도 한계를 가질 수밖에 없다. 댐(저수지) 붕괴로 인한 홍수범람해석에서 2차원 이상의 고차원 모형은 앞서 언급한 1차원 모형에 적용된 비현실적인 가정을 포함하지 않으므로 더욱 정교하고 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있다. 하지만, 홍수범람해석을 위한 상용 프로그램들은 단일 댐(저수지) 붕괴의 적용에는 큰 어려움이 없으나, 지형단면을 초기에 한번만 고려하는 문제로 인하여 연속 댐(저수지) 붕괴의 고려에는 한계를 가진다. 따라서 본 연구에서는 댐(저수지)의 연속 붕괴를 해석할 수 있는 2차원 수리동역학 모형을 개발하고자 한다. 각 댐(저수지)의 붕괴 전과 후의 지형 단면을 여러 번 반영할 수 있는 모형을 개발함으로써 시간차를 두고 붕괴되는 댐(저수지)의 연속 붕괴를 해석할 수 있도록 하였다. 개발모형은 2002년 태풍 루사로 인해 실제로 붕괴된 저수지에 적용되었으며, 이 저수지들은 붕괴시 시간차이를 두고 붕괴가 이루어져 개발모형의 적용 유역으로 선택하였다. 저수지의 연속붕괴 모델링을 위해 지형자료로는 저수지 단면, 댐 제체 및 여수로 붕괴 단면, 하천 단면 그리고 홍수터 지형 반영을 위한 수치지도, 경계조건으로는 저수지로의 유입유량과 하류단 조위조건이 고려되었다. 그리고 태풍 루사 당시의 기록적인 강우를 반영하기 위해 연구유역 인근에 관측된 강우를 모형에서 하천 및 홍수터에서 고려할 수 있도록 하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.10 no.2
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• pp.40-49
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• 2023

To reduce the damage of extreme flooding caused by climate change and to create flood mitigation sections in a nature-friendly riparian area, it is necessary to restore the floodplain area by referring to the past floodplain section of the current inland waterfront area before the levee was built. This study proposed a method of selecting a location for floodplain restoration using old maps of the Geum River study section and analyzed the effect of flood level reduction through unsteady flow numerical simulations using the floodplain as a flood mitigation space. As a result of analyzing changes in the river areas using old maps, the river section was estimated to gradually reduce by 27.8% (1,059,380 m²) in 2020 compared to 1919, and it was found to have an effective storage capacity of 2,200,868 m³ when restored to offline storage. The flood level and discharge control effects analyzed based on HEC-RAS unsteady flow simulation were 16 cm and 219.01 m³/s, respectively, in the downstream cross-section. In the numerical simulation in this paper, the flood mitigation space was applied as an offline reservoir. The effect of reducing the flood level may differ if levee retreat/relocation is applied.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.7
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• pp.511-522
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• 2011

Two-dimensional shallow water model based on the cut cell and the adaptive mesh refinement techniques is presented in this paper. These two mesh generation methods are combined to facilitate modeling of complex geometries. By using dynamically adaptive mesh, the model can achieve high resolution efficiently at the interface where flow changes rapidly. The HLLC Reimann solver and the MUSCL method are employed to calculate advection fluxes with numerical stability and precision. The model was applied to simulate the extreme urban flooding experiments performed by the IMPACT (Investigation of Extreme Flood Processes and Uncertainty) project. Simulation results were in good agreement with observed data, and transient flows as well as the impact of building structures on flood waves were calculated with accuracy. The cut cell method eased the model sensitivity to refinement. It can be concluded that the model is applicable to the urban flood simulation in case the effects of sewer and stormwater drainage system on flooding are relatively small like the dam brake.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.39 no.1
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• pp.183-194
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• 2019

In recent years, the risk of external flooding of major national facilities has increased significantly since 2000 due to the increase in local heavy rainfall events. For important domestic national facilities, it is necessary to analyze the risk of external flooding as flooding in major sites due to heavy rain can cause functional paralysis in major facilities and ultimately lead to massive trouble events. In order to manage the safety of main facilities and its related facilities at a high level, it is necessary to analyze the degree of disaster such as flood depth, flood flow rate, flood time and flood intensity when extreme floods (LIP) are introduced. In addition, the degree of vulnerability of these related facilities should be assessed and risk assessments should be reassessed through linkage analysis that combines the degree of disaster and vulnerability. By calculating a new flood hazard curve for the flood depth and flood intensity in major national facilities under the heavy rainfall conditions through this study, it is expected to be a basis for the waterproof design of important SOC facilities, flood prevention function design, advancement of flood prevention measures and procedures and evaluation of flood mitigation functions.