• 한국수자원학회논문집
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• 제50권4호
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• pp.263-275
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• 2017

고정확도의 도시침수 모의를 위해서는 물리적 개념에 기반한 통합적 수치해석이 필요하다. 본 연구에서는 Lee et al. (2015)이 개발한 1차원 하수관망, 2차원 범람 모형의 국내 적용성을 검토하고, 과거 도시 홍수 사상의 침수 원인 분석을 수행하였다. 본 모형은 이중배수 개념에 기반하여 멘홀 대신 집수구를 지표면과 하수관망 사이의 교환유량 산정 지점으로 이용하므로 보다 실제와 유사하게 침수 과정을 모의할 수 있을 뿐 아니라 지표면 범람 해석시 건물에 의한 차단 효과를 고려할 수 있다. 개발된 모형의 적용성은 서울 사당 유역에서 발생한 침수 사상에 대해서 재현 모의를 통해 검증하였다. 적용 결과, 본 연구에서 개발된 모형은 실제 침수 피해 영역을 실제와 유사하게 모의 하였을 뿐만 아니라 침수 원인을 보다 자세히 분석할 수 있는 장점을 보여주었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권5호
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• pp.155-161
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• 2008

도시유역은 자연하천유역에 비해 다른 유형의 홍수피해를 보여주고 있다. 최근에 불투수면적의 증가로 홍수도달시간의 감소와 높은 첨두유량의 발생을 가져오면서 도시홍수피해의 원인이 되고있다. 본 연구에서는 XP-SWMM모형을 적용하여 침수심, 침수 면적을 시간대별로 침수해석을 수행하였으며, 침수해석시 건물의 영향을 고려하였다. XP-SWMM모형의 보정 및 검증을 위해 두 개의 강우사상(2005.06, 2005.07)을 적용하였고, 하천 외수위의 변하는 HEC-RAS모형을 통해 산정하였다. 모의결과 실제 관측된 침수면적(21.41ha)에 비해 산정된 침수구역의 면적은 23.45%로서 9.5% 과다하게 모의되었다. 또한 XP-SWMM모형의 DTM(DigitalTerrain Model)을 구축하여 주요 시간대별 건물의 영향에 따른 침수범위를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.248-248
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• 2011

본 연구에서는 도시유역 우수관거 시스템의 근본적인 목적인 내수침수 방재 효과를 최대화하기 위하여 첨두 유출량 최소화를 목적으로 하여 개발된 우수관망 최적설계 모형(이정호, 2010)을 이용하여 실제 도시유역에 대하여 다양한 인공적인 강우 사상들을 적용하여 실제 강우 발생 시 첨두유출량 저감의 효과가 발생할 수 있을 것인가에 대하여 분석하였다. 본 연구에서 이용한 최적 우수관망 노선 결정 모형은 이정호(2010)가 개발한 모형으로 도시유역에서의 우수관망의 노선 결정을 유출구에서의 첨두유출량을 최소화하는 것을 목적으로 이루어지도록 최적화기법을 이용하여 개발한 모형이다. 이정호(2010)는 개발된 모형을 통하여 도시유역에서 유출구 첨두유출량을 최소화하여 관망 노선을 결정한 결과 설계빈도를 초과하는 강우에 대해서 내수침수 발생이 저감되는 효과를 가져올 수 있음을 분석하였다. 본 연구에서는 이러한 이정호(2010)의 우수관망 최적 설계 모형의 적용성을 검증하기 위하여 각기 다른 인공적인 강우를 적용하여 최적화된 우수관망에서의 유출구 첨두유출량의 저감 양상을 분석하였다. 분석에 적용된 강우사상은 설계빈도에 해당하는 강우사상에 대하여 강우의 첨두치가 일정한 시간 간격을 두고 연속되어 발생하는 강우사상들에 대하여 모의하였다. 분석 결과 강우의 첨두치가 연속되는 경우에도 최적화된 관망에서의 첨두 유출량은 현재의 관망에 비하여 감소치가 두드러지게 나타남을 알 수 있었다. 또한 강우의 첨두유출량 발생 시각은 각 우수관망별로 1분 및 2분 정도의 차이를 나타내고 있으며, 따라서 최적화된 우수관망이 시스템 내의 지체 현상에 따른 첨두유출량 감소를 유발하는 것이 아닌 관망 전체에서의 유입량의 적정 분배에 따른 것임을 나타낸다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.787-790
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• 2008

SWAT(Soil and Water Assesment Tool) 모형은 장기간에 걸친 토양과 토지이용 및 관리 상태에 따라 복잡하게 반응한 대규모 유역의 물과 토사유출 및 농업화학물질로 인해 실제 토지관리가 수환경에 끼치는 영향을 예측하기 위하여 개발되었다. 일반적으로 하천은 유역의 개발 정도에 따라 도시하천과 자연하천으로 나뉘며 도시하천의 경우 도시화가 진행됨에 따라 토지이용상태 및 토지피복상태의 변화로 불투수면적이 증가함에 따라 도시하천의 건천화가 급속도로 진행된다. 본 연구에서는 장기유출모의가 가능한 SWAT 모형을 이용하여 도시하천의 유출량을 모의하고 특히 유역의 규모가 작은 소유역의 SWAT 모형의 적용성을 제시하고자 한다. GIS와 연계한 SWAT 모형을 이용하여 조만강 유역을 모의하였고, 모형의 민감도 분석을 통해 매개변수를 최적화시킴으로서 모델의 신뢰도를 평가하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.168-168
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• 2016

도시화는 수문학적으로 산림이나 농경지와 같은 투수지역을 건물, 도로 등의 불투수 지역으로 변화시키는 것이며, 이로 인하여 홍수파의 도달시간이 줄어들고 첨두유량이 증가하는 등의 수문변화를 수반하게 된다. 도로나 건물 등이 대부분을 차지하고 있는 도시지역에서는 지표면이나 식생으로부터 대기 중으로 방출되는 증발산량이 농촌이나 산림지역보다 상대적으로 적으며, 강우시 토양중의 침투량과 지표면의 저류량도 도시지역에서는 매우 적게 나타난다. 도시화 전 후의 물순환특성을 평가하기 위해서는 도시 개발 전 후의 장단기 수문 관측 결과를 기초로 물순환계를 구성하는 인자간의 관계를 정량적으로 분석하고 물순환계 구성요소의 일부 변화가 다른 부분에 미치는 영향을 평가할 필요가 있다. 즉, 도시화가 물순환 구조 변동에 미치는 영향을 정량적으로 평가함으로써 유역 전체의 건전한 물순환 체계를 유지할 수 있는 대책 수립이 가능하다. 본 연구에서는 판교신도시 개발에 따른 유역에서의 홍수 및 유출특성 변화의 정량적 규명을 목적으로 두고 집중형 모형인 HEC-HMS모형과 물리적 기반의 준분포형 모형인 CAT을 이용하여 판교신도시 개발전의 정량적 물순환 특성을 평가하였다. 대상유역은 지방 2급 하천 탄천의 지류인 운중천, 금토천이 포함된 판교유역이며, 유역면적은 약 $25km^2$이다. 이 중 유역면적의 38 %에 해당하는 지역이 개발되었으며 개발된 지역은 하류부근에 위치한다. 강우자료는 지상 강우관측소인 수원 관측소의 지점강우 자료를 이용하였다. 도시 개발 전 단계에 해당하는 2006년, 2007년 호우사상 중 누적강우량 50 mm 이상인 호우사상을 추출하여 모의를 수행하였다. 유출 특성 분석을 위해 12개의 소유역과 5개의 하도로 구성하였으며 HEC-HMS의 손실량 산정방법으로는 SCS Curve Number법을 사용하였고, 단위도는 Clark 단위 도법을 적용하였다. CAT모형에서 침투는 Rainfall Excess방법, 하도추적은 Muskingum 방법을 적용하였다. 관측치와 모의치의 적합도 검증을 위해 RMSE (Root Mean Square Error), NSE (Nash Sutcliffe Efficiency), $R^2$값을 산정하여 비교 분석하였다.

• 대한지리학회지
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• 제46권2호
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• pp.181-196
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• 2011

본 연구의 목적은 최근의 경제 환경 변화 속에서 도시성장을 설명하는 새로운 모형으로 대두된 네트워크 도시를 심층적으로 이해하는 것이다. 이를 위하여 1990년대 중반 Batten(l995)의 시론적인 네트워크 도시 연구로부터 출발하여 현재에 이르기까지 관련 연구들을 정리하고 궁극적으로 네트워크 도시이론의 다양한 측면, 즉 형성과정, 공간구조, 관리 및 도시계획에의 응용, 성장에 대한 전망 등을 고찰해 봄으로써 네트워크 도시이론이 21세기의 도시현상을 설명하는데 적절한 이론인지에 대한 판단을 위해 필요한 포괄적인 지식을 제공하고자 한다. 관련연구들을 분석해본 결과 네트워크 도시는 경제의 세계화와 교통 및 정보통신기술의 발전과 함께 수반된 도시현상의 변화를 적절히 설명해 주는 이론일 뿐만 아니라 유럽을 중심으로 여러 도시정부들이 도시계획원리로 적극적으로 수용해 나가는 추세에 있는 유용한 개념으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.121-121
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• 2011

도시유역 물순환 해석 모형(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool, CAT)은 기존의 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전/후의 장/단기적 물순환 변화특성을 정량적으로 평가하고 물순환 개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. 이 모형은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 링크-노드 방식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용/관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한, 모든 입/출력 자료를 엑셀이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. 특히 본 모형에서는 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발하였다. CAT은 수자원의지속적확보기술개발사업(2008 ~ 2011)의 연구 성과로서 한국건설기술연구원에서 개발하였다. 2008년 말에 모형의 기본구조가 개발되었고, 2009년에는 세부 알고리즘인 증발산, 침투, 유역 유출, 지하수 유거, 하도추적 등의 모듈과 사용자 편의시스템이 개발되었다. 2010년에는 우리나라 논의 특성을 반영한 논 유출 해석 모듈 및 저류지, 침투시설, 습지, 빗물이용시설 및 하천에서의 취수와 도수 등과 같은 물순환 개선시설을 평가할 수 있는 모듈을 추가하여 개발하였으며 2010년 3월에 도시유역 물순환 해석 모형 1.0 베타 버전을 출시하였다. 2010년 12월 에는 1.0 베타 버전에 침투해석모듈(Green&Ampt, Horton), 논에서의 개량물꼬 배수, 침투녹지(Bioretention) 및 차집관거 기능을 추가하였고, 기타 GUI의 업그레이드 및 추가를 통하여 1.5 베타 버전을 출시하였다. 현재까지 여러 자연유역과 신도시 개발지역에 대한 적용을 통하여 모형의 적용성을 평가하였다. 본 연구에서는 기존의 자연유역과 신도시 개발지역 외에 농업용 저수지와 논 관개지구가 위치한 유역을 대상으로 모형의 적용성을 평가하고자 하였다. 대상유역은 농업용수 지구이며 농업수리시설의 종류와 규모가 다양할 뿐만 아니라 농촌유역으로써의 대표성을 가지고 기존의 관측자료가 풍부한 점 등을 고려하여 경기도 평택의 이동유역을 선정하였다. 이동유역은 행정구역으로는 경기도 용인시 이동면, 남사면 일원이며 서쪽은 경기도 오산시, 남쪽은 평택시, 안성시 그리고, 북쪽은 용인시와 인접하고 있다. 이동유역 내 주요시설로서 유역면적 $94.4km^2$의 이동저수지와 상류에 용덕저수지($12.41km^2$)와 미산저수지($4.39km^2$), 노곡저수지($2.00km^2$)의 3개 저수지가 위치하며 2개의 유입하천(진위천, 송전천)에 의해 이동저수지로 유입된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권1호
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• pp.19-33
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• 2018

본 연구에서는 도시유역에서의 실시간 홍수예경보 목적으로 shot noise process 기반의 강우-유출모형을 제안하였다. 제안된 모형은 각 소유역 별 첨두치, 감쇄상수 및 지체시간으로 결정되는 shot noise의 합으로 표현되며, 기존 강우-유출 모형과는 달리 각 소유역 별 유출량이 독립적으로 유역 출구에 도달하는 구조를 가지고 있다. 제안된 모형의 매개변수는 통상 경험식을 가지고 결정하는 소유역의 집중시간과 저류상수 및 관로에서의 도달시간과 저류상수를 이용하여 쉽게 결정될 수 있는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 제안된 모형은 중동 빗물펌프장 배수유역, 구로1 빗물펌프장 배수유역, 대림2 빗물펌프장 배수유역에서 관측된 총 3개의 호우사상에 적용하여 그 성능을 평가하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 본 연구에서 제안된 shot noise process 기반 단위 응답함수는 기존 단위 응답함수와 달리 강우 지속기간에 관계없이 동일한 모양을 갖는다. (2) 제안된 모형의 특성상 강우의 시간간격이 짧을수록 수렴된 결과를 얻을 수 있다. 따라서 도시유역의 특성을 감안할 때 1분이 가장 적절한 것으로 판단된다. (3) Shot noise process 기반 1분 단위 응답함수를 실제 호우사상에 적용하여 유출해석을 수행한 결과, 모의된 유출 수문곡선과 관측 값이 매우 유사한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 도시유역에서의 유출해석을 수행하는데 있어 제안된 유출모형이 충분한 적용성이 있다는 것을 보여준다.

• 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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• 한국공간정보시스템학회 2005년도 GIS/RS 공동 춘계학술대회
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• pp.281-286
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• 2005

여러 분야에서 활용성이 증가하고 있는 도시지역에 대한 3차원 모형화 구축은 기존에는 항공사진이나 고해상도 위성영상을 주로 활용하여 왔으나, 최근에는 높은 정밀도를 보장하는 항공LIDAR 측량기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 다양한 형태, 크기, 종류의 건물들이 존재하는 광범위한 도시지역을 모형화 하기 위하여 정밀도가 높은 LIDAR 자료를 통하여 신속하고 정확하게 현실에 가까운 건물 모형으로 복원하는 기술 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 LIDAR 관측자료 및 디지털 영상, 수치지도 등의 자료를 활용하여 LIDAR자료의 전처리 과정과 다양한 필터를 적용하여 지면과 비지면 정보를 분류하였으며, LoG 연산자에 의한 건물 경계선 및 특징점 추출기법을 개발하여 도시 지역의 3차원 건물 복원기법을 제안하였다.

• 한국시스템다이내믹스학회:학술대회논문집
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• 한국시스템다이내믹스학회 2002년도 추계학술대회발표논문집
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• pp.1-30
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• 2002

본 연구의 목적은 청주시의 주택문제에 대한 특별한 해결책을 논의한다기보다는 문제를 바라보는 새로운 프로세스를 형성하여 도시내부 문제해결을 위한 UD 모형을 적용하고 검증하는 것이다. 모든 도시는 성장과 쇠퇴의 주기가 있듯이 청주라는 공간도 현재의 물리적인 경계를 유지하면서 영원히 성장할 수 없으며, 성장의 한계에 이르게 되고, 시스템 내부의 피드백구조의 역동성에 의해 동태적인 균형상태를 지향하게 된다. UD 모형을 통해서 본다면 청주의 경우도 향후 50년간은 인구, 주택, 산업 모든 측면에서 성장을 이루게 될 것으로 보인다 2055년 이후에는 그 증가율이 정차 감소하여 균형상태를 유지하게 되다가 한 시점에 이르러서는 내부 stock 변수들의 인과관계에 의해 청주의 매력도는 주변지역으로 이전되게 될 것이다. 거시적으로 보았을 때 청주의 경우도 적정수준에서 이러한 추세를 따라가기 때문에 청주시의 UD 적용의 유용성은 입증되었다고 말할 수 있겠다. 더불어 민감도 분석에서 사용한 변수들의 조정에서 나왔듯이 주택과 관련된 정책을 펼칠 때, 시스템 내부적인 변수를 조정하는 정책을 펼쳐 나갈 때 청주라는 공간은 주택분야뿐 아니라 도시전체시스템의 동태적 균형상태를 유지해 나갈 수 있을 것으로 나타났다.