• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.244-244
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• 2020

일반적으로 실제 유역에서의 계절 유출예측을 위해서는 계절 기상예측에 기반한 장기유출모델링을 수행하고 있다. 그러나, 대부분의 하천에는 하천유량의 자연적인 흐름체계에 인위적인 영향을 야기하는 댐이 건설되어 운영되고 있는 실정이다. 즉, 자연상태의 유역이 아닌 댐이 위치하고 있는 복잡한 유역에서는 반드시 저수지 운영이 고려된 유출모델링이 수행되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 장기유출모형의 대표적인 모형 중 하나인 SWAT의 저수지 운영모듈의 성능을 평가하고자 하였다. 한강에 위치한 다목적댐인 소양강, 충주댐을 대상으로 SWAT에 탑재되어 있는 저수지 운영모듈의 적용시 한계점을 검토하고, 이를 극복하기 위한 모듈개선을 시도하였다. 또한, 각 댐의 방류량, 저수지 수위를 중심으로 모듈개선 전후의 모의능력을 검증하였다. 저수지 운영과 관련된 모의성능은 인위적인 저류시설물이 위치하는 복잡한 유역의 유출분석시 반드시 검토되어야 하는 사항이며, 모델링을 통한 저수지 운영의 평가와 가뭄대응을 위한 비구조적 대책 수립시 매우 중요한 기능 요소이다.

• 지질공학
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• 제24권4호
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• pp.631-641
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• 2014

지하 대수층에 가해진 수문학적 충격에서 나타난 지하수위 변화를 관측하고 분석하여 굴포천 임시방수로구간의 지하수 수위 변동 특성을 규명하였다. 지하수위란 그 지점을 지나가는 등포텐셜 값으로 지하수 압력이 그 위치에서 대기압과 균형을 이루고 있는 것으로, 이는 고정된 것이 아니라 수문학적 충격에 대응해서 변화하게 되는데 관측지점으로부터 지하수면까지의 깊이를 반복적으로 측정함으로서 파악할 수 있다. 김포-김포 국가지하수관측소의 1일 지하수 유출수문곡선의 지하수위 변화식과 변동폭을 평가요소로 하여 18개소의 관측시스템의 지하수 변동 특성을 영향형, 관측요망형, 비영향형 등으로 분류하였다. 그 결과 영향형은 전체의 50%로 수문학적 충격에 의해 수위변화가 민감하게 반영되며 임시방수로로부터 거리가우선적인 요인으로 판단된다. 관측요망형은 27.8%로 2개의 평가요소 중 1개가 기준에 미달한 경우이다. 비영향형은 22.2%로 지하수위 변화가 강우사상에 대해서만 반응함으로써 두 가지의 평가요소를 초과한 것들이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.25-36
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• 2021

본 연구는 도림천에서 발생한 고립 및 실족과 같은 수난사고의 근본적인 원인을 분석하고, 법·제도적인 개선방안을 제시하였다. 원인분석을 위하여 현장확인, 관계자 인터뷰, 관련자료 검토, 강우량과 하천 횡단면의 수위와의 관계, 자동경보 발령 기준수위의 적정성 및 진·출입 통제에 따른 대피시간 확보 가능여부 등을 평가 하였다. 도림천은 전형적인 도시하천의 특성을 띄고 있어 치수적으로 불리하며, 사망사고가 발생한 구간은 급만곡부를 형성하고 있는 등 고립사고 발생 위험이 높다. 고립 및 실족사고는 홍수주의·경보 발령 전 단계인 둔치주의·대피 단계에서 발생하고 둔치대피 발령은 둔치턱까지 수위가 상승해서야 발령되기 때문에 있기 때문에 강우예보에 따른 수위상승에 대한 즉각적인 대응이 중요하다. 또한, 수위 상승속도가 신림3교와 관악도림교에서 최대 2.62 cm/min임을 고려하였을 때 둔치경보 발령 후 충분한 대피시간을 확보하고 있지 못하다. 사망사고는 둔치주의 발령 기준수위보다 0.46 m이하에서 발생한 점을 보았을 때, 하천의 진·출입 등 통제가 사고 예방을 위해서는 매우 중요하다. 이러한 분석결과를 바탕으로 4건의 개선방안을 제시하였으며, 고립 및 실족과 같은 수난사고를 예방하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.264-264
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• 2021

해수면 상승 및 인간의 활동으로 인한 해수 침투 영향 반경의 예측 및 모의에 대한 연구는 활발히 진행되고 있으며, 해수 침투 피해를 완화하기 위한 다양한 대응 방안이 시도되고 있다. 하지만 해수 침투 피해 대응 방안 등을 효율적으로 사용하기 위해서는 해수 침투 피해가 가장 활발히 일어나는 지역을 선정하고, 지역 특성에 맞는 대응 방안을 선정하는 과정이 필요하다. 기존의 해수침투 취약성 평가의 방법은 대수층 매개변수의 불확실성, 자료의 결측이 빈번하게 발생하고 있다. 또한, 평가 인자에 대한 자료 수집이 어렵고, 대수층에 대한 매개변수의 불확실성으로 직관적인 평가가 어렵다. 본 연구에서는 서해안의 도서지역을 제외한 연안지역을 대상으로 해수침투 취약성 평가 기법을 개발하였다. 해수침투에 대한 직관적인 해석을 위해 직접적인 영향을 미치는 수문 성분 중 해수면, 지하수위, 함양량, 지하수 이용량을 지표로 선정하고, 행정구역 단위로 자료를 수집하였다. 각각의 자료에 대한 평균, 기울기를 이용하였다. 각각의 인자에 대해서 객관적 가중치 산정 방법인 엔트로피 방법을 이용하여 가중치를 결정하였다. Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution(TOPSIS)를 이용하여 가장 취약한 지역을 선정하였다. 객관적 가중치 산정 방법을 이용하여 자료를 통해 직접적인 평가 가능하며, 추세 분석을 통해 앞으로의 해수침투 취약성에 대한 전망도 가능하다. 평가 결과를 이용하여 해안의 지하수자원의 지속가능한 운영 관리를 위한 자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.310-310
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• 2021

지난 수년간 하천 인근에서 홍수로 인하여 다양한 피해가 발생하고 있다. 이러한 홍수피해를 경감하기위해 구조적 비구조적 대책들을 세우고 있으며, 중요한 비구조적 대책 중의 하나가 홍수경보시스템을 구축하는 것이다. 일반적으로 홍수경보시스템을 구축하기 위하여 홍수경보기준지점의 수위를 설정하며 이에 대응하는 한계유량을 산출하고 GIUH 강우-유출모형을 통하여 한계유량에 대응하는 경보강수량을 산정하는 방식을 택하고 있다. 특히 한계유량을 산출하는 경우, 다양한 연구에서 Manning 공식을 통하여 한계유량을 산출하고 있다. 이에 대한 적정성을 비교하기 위해 본 연구에서는 HEC-RAS모형을 통하여 한계유량을 계산하였고 Manning식에서 나온 값과 비교하였다. 비교결과 Manning식에서 산출된 한계유량은 과다한 경보 강수량 값을 채택하고 기존 설계강수량에 비해 매우 큰 값임을 확인할 수 있었다. 이에 비해 HEC-RAS의 한계 유량값은 적정한 경보강수량 값을 제시하였고 연평균알람기준에도 적정함을 알 수 있었다. 본 연구 결과를 통해, 현재 다양한 하천사업이 이루어져 대부분의 하천의 측량이 이루어진 상황에서 기존의 Manning식에 의한 한계유량 산출보다는 HEC-RAS를 통하여 한계유량을 산정해야하는 것이 보다 적정해 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.82-82
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• 2019

최근 사물인터넷 등의 IT기술의 발전과 함께 수리 계측 분야에서도 자동 유속 및 유량 측정장비들에 대한 연구와 적용이 활발하게 진행되고 있다. 하지만 최근 개발된 자동 유속 측정 장비들은 설치가 어려울 뿐만 아니라 비용이 많이 들기 때문에 쉽게 적용하기가 어려워 극히 소수의 지점에서만 운영 중에 있으며 전국 2만2,823개소에 달하는 소하천에 적용하기에는 무리가 있다. 이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 보다 간편하고 경제적인 유속 측정 방법으로 주목을 받고 있는 방법이 표면영상유속계이다. 표면영상유속계는 일반 동영상 촬영 장비와 분석 소프트웨어만 있으면 유속을 측정할 수 있기 때문에 매우 경제적이고, 비접촉식으로 유속을 측정하기 때문에 흐름에 방해를 주지 않을뿐만 아니라 홍수 시 유속 측정의 위험성을 최소화 할 수 있다는 장점이 있어, 유량과 수위가 급격하게 변하는 국내 소하천의 유량측정에 적절하게 대응할 수 있다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 표면영상유속계를 실시간 자동유량계측이 가능하도록 시스템화 하여 개선하였다. CCTV 기반의 실시간 소하천 자동유량계측 시스템의 구성은 CCTV, 초음파수위계, 현장제어함체 및 조명으로 구성되어 있고, 현장제어함체에는 CCTV 영상분석 S/W가 설치되어 있으며, 실시간으로 산정한 유속자료와 초음파수위계로 측정한 수위자료를 이용하여 유량을 자동으로 산정하도록 개발하였다. 또한 울주군에 위치한 중선필천에 설치하여 적용성 여부 및 현장검증을 실시하였으며, 2018년 홍수사상에 대한 유량계측을 실시한 결과 표면영상만으로 소하천의 유속을 매우 짧은 시간에 계측할 수 있어 소하천의 급격한 유량 변화를 매우 안정적으로 계측하여 온전한 홍수 사상을 확보 할 수 있었다. 또한, 현장 계측 인력 없이도 CCTV 영상으로 현장상황을 파악할 수 있어 홍수대응 지원도 가능한 장점이 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.324-324
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• 2017

기후변화로 인하여 강우특성이 변화하여 기존 치수시설물의 설계능력을 초과하는 홍수사상이 빈발하고 있다. 특히, 도심지내의 하천변 저지대는 대표적인 침수취약지역으로 강우사상이 설계빈도를 상회하는 경우 침수피해를 입을 수 있는 지역이다. 기후변화로 인하여 강우특성이 변화하는 상황에서 기존 빗물펌프장의 치수능력 증대 또는 신규시설의 설치가 필요하지만, 부지확보의 어려움으로 신규사업의 진행이 어려움을 겪고 있는 상황이다. 이와 같은 문제점에 대비하여 기존 빗물펌프장 설계단계에서 고려하지 않고 있는 요소의 추가적인 검토가 필요하다. 빗물펌프장의 유수지 용량 설계단계에서는 유입되는 우수의 수문곡선과 펌프의 최대토출량을 비교하여 잔류하게되는 우량수문곡선을 적분하여 설계용량을 산정한다. 그러나, 빗물펌프장의 실제 운영단계에서는 유수지 내의 수위와 하천의 수위를 고려하여 단계적으로 펌프를 가동하기 때문에 설계단계의 가정과 차이가 발생하게 된다. 또한, 빗물펌프장은 넓은 부지에 유입구와 흡수정을 설치함에 있어서 배치에 따른 유수지내의 흐름특성을 고려하지 않고 있다. 흡수정 설계단계에서는 흡수정으로 유입되는 흐름 특성이 토출성능에도 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 분석이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 빗물펌프장의 유수지 및 흡수정 형상과 펌프운영 기준을 반영하여 2차원 수치해석을 수행하고 유수지내의 흐름특성을 재현하였다. 수치모의결과, 유수지 형상에 따라서 흐름특성이 상이하고 흡수정 인근의 흐름특성이 유수지와 흡수정 배치에 영향을 받음을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.422-422
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• 2023

최근 발생되고 있는 도시지역에서의 침수피해는 과거와는 다른 양상으로 발생되고 있으며, 이로 인해 많은 재산피해와 소중한 인명피해가 발생되고 있다. 도시지역의 침수피해는 다양한 원인에 의해 피해가 발생된다. 기후변화로 인해 발생되는 높은 강우강도의 집중호우로부터 도시 피복의 불투수화나 부족한 우수유출저감시설로 인한 침투비율의 감소에 따른 유출량의 증대, 짧은 도달시간으로 인한 빠른 하천수위의 상승, 빠른 하천수위의 상승으로 인해 발생되는 하수도의 만관에 따른 관수로화로 인한 역류 발생, 역류된 홍수류의 도시 내 저지대로의 유입, 최대 조위와 맞물려 발생되는 홍수류 배제의 어려움 등은 도시침수라는 결과를 제공하는 주요 원인으로 작동하고 있다. 이러한 현실은 도시지역에서의 침수대책의 수립에 있어 과거와는 다른 특정한 대책의 수립이 필요하다는 점을 시사해 주고 있다. 특히 도시침수를 발생시키는 주요 원인에 대한 개별적인 대책수립보다는 도시침수의 발생확률이 높은 지역에 대해서는 이러한 원인을 종합적으로 고려하여 이를 방어할 수 있는 효율적이고 실제적인 계획을 수립할 필요가 있다. 우리나라는 현재 행정안전부의 자연재해저감종합계획, 환경부의 특정하천유역치수계획 및 하수도정비기본계획을 기본으로 소하천정비기본계획, 하천기본계획 등 소관 부처를 달리하는 다양한 계획들을 수립하여 홍수로부터 귀중한 자산을 보호하려는 노력을 시행하고 있다. 이러한 계획들은 주로 홍수에 대비하고자 하는 특정 구조물의 설계를 중심으로 하고 있으며, 설계에는 항상 경제성의 개념이 수반되므로 설계용량을 초과하는 자연재해의 발생에 대해서도 홍수 발생에 대비하기 위해서는 홍수예보 및 재난대응체계의 운용과 같은 비구조물적인 대책도 매우 중요하게 활용되어야 한다. 이와 같은 현실에서 도시지역의 침수피해를 방지하기 위해서는 이제 과거와는 달리 개별법에 의해 수립되는 각종 계획들을 특정공간에 대해서 종합적으로 고찰하고 최적화하여 현실적이고 효율적인 하나의 계획으로 수립될 필요가 있으며, 하천을 중심으로 시행되고 있는 홍수예보와 유사한 도시침수예보와 같은 비구조물적 대책의 기술적 제고와 시행의 확산이 매우 시급한 실정이다. 본 연구에서는 최근 발의된 「도시하천유역 침수피해방지대책법(안)」의 경과와 이 법률에서 다루고 있는 주요 내용들을 살펴봄으로써 향후 우리나라가 지향해야 할 도시지역의 침수피해에 어떻게 대응해나가야 하는지에 관해 살펴보았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.369-369
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• 2023

표면유속계는 비접촉식으로 하천의 유량을 측정하는 방식이기 때문에 효율적이며, 특히 홍수발생시 안전한 측정이 가능하다. 이러한 비접촉식 방식이 갖는 장점으로 인해 홍수기 측정에 표면유속계가 널리 활용되고 있다. 하지만 포인트 방식의 표면유속계의 경우에도 측점마다 측정장비를이동하는 과정에서 어느 정도의 측정시간이 소요되며, 측정 시마다 기본적으로 최소 2~3인의 인력을 필요로 한다. 최근 발생하는 홍수사상은 돌발강우에 의해 발생할 뿐만 아니라 단시간 내에 급격한 수위 및 유량변화가 발생하기 때문에 대응하기 매우 어려우며 특히, 야간에 발생하는 호우사상은 야간측정에 따른 안전 사고가 발생할 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 홍수 시 유량측정에 효율적으로 대응할 수 있는 방안으로 다회선 표면유속계를 이용한 유량측정방법을 실제 하천에 적용하고 표면유속을 이용한 다양한 유량산정방법을 실측결과와의 비교를 통해 적용성을 검토하였다. 표면유속계는 다회선 구성이 가능한 레이다유속계(RQ-30) 5대를 활용하였으며, 금강 본류에 위치한 세종시(햇무리교) 관측소를 대상으로 홍수기 유량측정을 수행하였다. 표면유속을 이용한 유량산정방법으로는 5개 유속계의 측정구간을 합산하는 중간단면적법과 표면유속을 지표로하는 지표유속법을 적용하였으며, 유량산정 결과는 기존 관측소의 수위-유량관계의 환산유량과 ADCP를 이용한 실측유량을 비교하였다. 다회선 표면유속 측정시스템을 이용하여 유량을 산정한 결과, 중간단면적법 및 지표유속법 모두 실측치와의 상대오차가 5% 이내로 비교적 정확한 유량측정이 가능한 것으로 확인되었다. 따라서, 향후 홍수기 유량측정이 어렵거나 위험한 지점을 대상으로 홍수가 주로 발생하는 기간에 일시적으로 설치하여 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.329-329
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• 2021

우리나라의 농촌유역은 일반적으로 상류의 농업용저수지와 하류의 배수장을 통해 홍수조절이 이루어지며, 각 농업수리구조물의 운영이 유역의 홍수 및 침수 발생에 큰 영향을 끼친다. 농촌유역의 홍수 대응 능력을 향상시키기 위해서는 농업수리구조물의 통합적 운영이 필요하나 현실에서 이를 시험 운영하기 위해서는 시간적·경제적으로 한계가 있다. 따라서 농촌유역 내 농업수리구조물을 연계한 통합 해석 시스템을 활용하여 다양한 구조물 운영 시나리오에 따른 홍수 위험을 예측하고 효율적인 대응 방안을 마련할 필요가 있다. 본 연구에서는 농업수리구조물을 연계한 홍수·침수 모의 시스템을 구축하기 위하여, 농촌유역에서 홍수·침수 모의를 위한 요소별 모듈을 구성하고, 각 모듈의 연계 기술을 개발하였다. 홍수·침수 해석 모듈은 농업용저수지 상류 유역에서부터 하류 하천 및 농경지까지 통합적으로 분석할 수 있도록 강우 분석 모듈, 강우-유출 모듈, 저수지 운영 모듈, 하천 수위 모듈, 농경지 배수 모듈의 5가지로 구성하였으며, 데이터베이스 모듈을 통해 기초자료를 저장하고 모듈 간의 입출력 과정을 처리하였다. 강우 분석, 강우-유출, 농경지 배수 모듈은 python 코드를 기반으로 자체적으로 구축하였으며, 기존의 모형 (FARD, HEC-HMS, GATE2018)들과 비교한 결과 거의 동일한 모의 결과를 나타냈다. 저수지 운영 모듈과 하천 수위 모듈은 각각 미 공병단의 HEC-5, HEC-RAS 모형을 CLI (Command Line Interface) 방식으로 외부 구동하도록 구성하였다. 전체 모듈 간의 연계에는 python 라이브러리인 Dask를 적용하여 대량의 데이터에 대한 병렬 처리 구조를 갖춤으로써 다양한 기상자료와 운영 시나리오에 따른 반복 작업을 효율적으로 수행하도록 구성하였다. 본 연구에서 개발한 홍수·침수 모의 요소별 모듈과 연계 기술을 기반으로, 농업수리구조물의 연계 운영을 통합적으로 모의함으로써 홍수 대비를 위한 효율적인 구조물 운영안을 도출할 수 있을 것으로 기대된다.