• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.187-187
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• 2019

서울과 같은 주요 도시지역의 하수관망은 그 규모와 구성이 크고 복잡하여 강우유출모형을 구축하는데 많은 어려움이 발생한다. 또한 많은 연구자들이 직관적으로 관망을 구축하고 단순화하고 있으며, 실무에서는 일정기준 이하의 관망을 일괄적으로 삭제하는 등의 간단한 하수관망 단순화 방법을 사용하여 강우-유출 모형을 구축하고 있다. 따라서 본 연구에서는 서울시의 주요 상습침수 구역인 도림천 유역을 대상으로 전체 하수관망을 구축하고 대상유역의 누가유역면적을 기준으로 모형을 단순화하는 단순화기법과 일정 관경 이하의 하수관을 일괄적으로 삭제하는 단순화방안을 2차원 침수분석 결과를 통해 비교하여 적절한 하수관망 단순화 방안을 찾아보고자 하였다. 각각의 하수관망 단순화 기법을 통해 3가지 규모로 나누어 모형을 단순화 하였으며 도림천 일대에 많은 침수 피해를 발생시킨 2010년 9월 21일 강우사상을 적용하여 각각의 2차원 침수결과를 침수흔적도와 비교하여 규모별 단순화 방안의 적정성을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.425-425
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• 2018

최근 이상기후로 인해 우리나라의 강수량과 집중호우가 증가하고 있으며, 태풍의 빈도는 낮아졌지만 태풍의 강도가 높아지는 추세를 보이고 있다. 지난 2002년 태풍 '루사', 2003년 태풍 '매미', 2006년 태풍 '에위니아' 그리고 2016년 태풍 '차바' 등에 의해 울산지역에서는 집중호우로 인한 많은 인명과 재산피해가 발생하였다. 2016년 태풍 '차바' 당시 300년 빈도를 초과하는 시간당 104.2mm의 강우가 발생했으며, 울산 시가지를 비롯한 전역에 막대한 침수피해가 발생하였다. 본 연구에서는 2차원 도시유출모형인 XP-SWMM모형을 이용하여 2016년 태풍 '차바' 당시에 울산 시가지 중심인 우정혁신도시를 비롯한 침수가 발생한 태화 우정시장 일대에 대한 침수원인 분석을 하였다. XP-SWMM모형을 이용하여 우수관거에 흐르는 홍수수문곡선을 산정하고 관거의 용량을 초과하여 범람한 유량은 2D 모델링을 통하여 침수분석을 하였다. 침수분석결과는 연구지역의 실제 침수심 및 CCTV자료 분석을 통한 침수심과 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.336-336
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• 2021

기후변화와 도시화로 인한 집중 호우와 불투수층 증가로 도시 홍수의 발생 빈도와 규모가 증가하고 있다. 인적, 물적 자원이 집중되어 있는 도시유역의 특성상 침수가 발생하면 이로 인한 직접적 피해 뿐만 아니라 사회경제적 2차 피해를 발생한다. 도시 홍수로 인한 피해를 줄이고 도시의 재해에 대한 회복력을 키우기 위해서는 관측과 더불어 정확한 모의 기술이 중요하다. 한편, 격자 기반 도시 홍수 모의는 집중 호우에 따른 침수의 시공간적 발생 양상을 물리적으로 해석하는 방법으로, 지표수-우수관거 이중배제 통합 모의, 수치기법, 병렬컴퓨팅, 수질 연계 모의 등의 측면에서 지금까지 많은 발전이 이루어져 왔다. 최근들어 원격탐사 기술의 발달로 공간해상도 1미터 수준 혹은 그 이상의 초고해상도 지형자료가 많은 지역에서 대해 가용해지고 있으며, 도시 홍수 해석에 이와 같은 초고해상도 자료를 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 초고해상도 지형 및 토지 피복 자료의 공간해상도가 침수해석에 미치는 영향을 분석한다. 도시침수의 두가지 주요 요인인 내수침수와 외수범람 중에서 극한 강우에 의한 내수침수해석 사례만을 주요 연구 범위로 한다. 초고해상도 입력자료의 격자기반 도수 해석 모형으로는 운동파 기반의 2차원 지표 흐름 해석 모형을 적용하고, 초고해상도 모의의 효율적 계산을 위해 하이브리드 병렬 컴퓨팅 기술을 이용한다. 초고해상도 입력자료 적용 사례 대비, 공간해상도 저하에 따라 침수 면적이나 깊이 등에서 어떤 변화가 있는지 정량적으로 검토한다. 또한, 강우의 강도 및 공간분포가 초고해상도 도시 홍수 해석에 미치는 영향에 대해서 분석한다. 모의 결과로부터 도시 홍수 해석시 거리 단위(street-level) 정확도의 재현을 위해 적정한 공간해상도를 분석하고, 초고해상도 도시 홍수 모의를 이용한 기후변화에 따른 극한 홍수의 도시지역 영향 분석 및 회복력 개선 관련 연구의 가능성에 대해 논의한다.

• 지역연구
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• 제33권3호
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• pp.21-30
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• 2017

본 연구는 도시특성요인이 지역 인구에 어떠한 영향을 미치는지 분석하고, 분석결과를 바탕으로 정책적 시사점을 제시하는 것이 목적이다. 분석대상은 인천광역시 122개 행정동을 대상으로 설정하였고, 분석방법은 공간계량모형인 공간자기회귀모형(SAR), 공간오차모형(SEM), 일반공간모형(SAC)을 이용하여 분석을 수행하였다. 분석결과, 첫째, 공간측면에서 인구밀도는 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났고, 고용밀도는 부(-)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 산업측면에서 3차산업체수와 종사자수의 증가는 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 둘째, 주택측면에서 아파트비율은 정(+)의 영향을 미치고, 저층 노후주택의 증가는 부(-)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 셋째, 교육시설과 도시공원이 증가할수록 인구에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 마지막으로 이러한 분석결과를 바탕으로 도시관리에 대한 몇 가지 정책적 함의를 논의하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제14권3호
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• pp.68-77
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• 2011

인구와 시설이 밀집되어 있는 도시지역은 대규모 재해가 발생하는 경우 엄청난 대규모의 피해가 발생 할 수 있으므로 재난에 대한 사후처리뿐 아니라 위험지역을 사전에 파악하고 위험을 저감하기 위한 대책 수립이 필요하다. 현재까지 지역안전도에 대한 많은 연구가 진행되어 왔으나, 나라별, 도시별 특성이 다를 수 있기 때문에 도시지역 특성을 반영한 표준화된 평가기법 및 지표의 개발이 필요하다. 본 연구에서 제시한 지역안전도 평가 모형은 위험 항목별 요인들을 조합한 위험도에 저감성을 고려한 것으로 홍수 위험에 미치는 3가지 요인과 저감성에 영향을 미치는 2가지 요인들을 선정하고, 이들을 대표할 수 있는 12개 인자를 선정한 후 GIS를 이용하여 인자별 평가결과의 가중 합을 통한 중첩으로 지역안전도평가 모형을 제안하였다. 제안된 지역안전도 평가모형을 이용하여 서울시에 대하여 모형의 시범적용을 수행하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.71-80
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• 2021

최근 이상강우에 따른 고빈도 강우 발생율의 증가 및 집중호우의 증가로 인한 침수발생 가능성이 증가하고 있다. 또한 도시화로 인한 인구집중과 개발 집중으로 인한 도시의 불투수층의 증가로 우수유출량이 증가하고 있다. 도시가 발달한 지역 특성상 하천 주변 및 저지대지역에 위치하고 있다. 내수침수분석에는 수리·수문분석을 바탕으로 우수관로 및 지표흐름 분석이 가능한 XP-SWMM 과 홍수-수문곡선과 강우-유출곡선을 추적 할 수 있는 FLO-2D 모형을 이용하여 실재 침수가 발생한 지역의 침수분석을 실시하여 비교 검토를 실시하였다. 두 모형의 침수발생 양상을 비교한 결과, 울진군 울진읍의 경우 LSSI 는 71.68%로 우수관망을 적용하지 않고 지형자료만을 이용한 FLO-2D도 양호하게 분석되었다. 따라서 XP-SWMM은 도시침수해소, 침수양상등 다양한 목적으로, FLO-2D는 침수양상만을 검토할 때 사용이 가능하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.332-332
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• 2021

도시화가 상당히 이뤄지고 기습적인 폭우의 발생이 불확실하게 나타나는 시점에서 재산 및 인명피해를 야기할 수 있는 내수침수에 대한 위험도가 증가하고 있다. 내수침수에 대한 예측을 위하여 실측강우 또는 확률강우량 시나리오를 참조하고 연구대상 지역에 대한 1차원 그리고 2차원 수리학적 해석을 실시하는 연구가 오랫동안 진행되어 왔으나, 수치해석 모형의 경우 다양한 수문-지형학적 자료 및 계측 자료를 요구하고 집약적인 계산과정을 통한 단기간 예측에 어려움이 있음이 언급되어 왔다. 본 연구에서는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 단일 도시 배수분구를 대상으로 관측 강우 자료, 1, 2차원 수치해석 모형, 기계학습 및 딥러닝 기법을 적용한 실시간 홍수위험지도 예측 모형을 개발하였다. 강우자료에 대하여 실시간으로 홍수량을 예측할 수 있도록 LSTM(Long-Short Term Memory) 기법을 적용하였으며, 전국단위 강우에 대한 다양한 1차원 도시유출해석 결과를 학습시킴으로써 예측을 수행하였다. 침수심의 공간적 분포의 경우 로지스틱 회귀를 이용하여, 기준 침수심에 대한 예측을 각각 수행하였다. 홍수위험 등급의 경우 침수심, 유속 그리고 잔해인자를 고려한 홍수위험등급 공식을 적용하여 산정하였으며, 이 결과를 랜덤포레스트(Random Forest)에 학습함으로써 실시간 예측을 수행할 수 있도록 개발하였다. 침수범위 및 홍수위험등급에 대한 예측은 격자 단위로 이뤄졌으며, 검증 자료의 부족으로 침수 흔적도를 통하여 검증된 2차원 침수해석 결과와 비교함으로써 예측력을 평가하였다. 본 기법은 특정 관측강우 또는 예측강우 자료가 입력되었을 때에, 도시 유역 단위로 접근이 불가하여 통제해야 할 구간을 실시간으로 예측하여 관리할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제21권4호
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• pp.202-217
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• 2018

인간 활동에 의한 도시의 토지이용변화는 도시의 공간구조와 생태계에 영향을 미친다. 토지이용변화 패턴을 파악하고 미래의 토지이용변화를 모의하는 것은 지속가능한 도시 관리를 위해 필요하지만, 토지이용변화의 불확실성과 복잡성으로 인해서 이를 효과적으로 모의하기 어렵다. 셀룰러오토마타 모형은 도시토지이용변화에 널리 사용되는 모형으로, 격자기반의 변화를 모의한다. 하지만, 격자기반의 모의는 실제 토지이용변화 특성을 반영하기 어렵고, 토지이용의 파편화가 나타나는 한계가 있다. 이러한 문제를 보완하기 위해 제작된 객체기반 셀룰러오토마타모형은 토지패치 객체별 변화를 모의한다. 본 연구는 하남시를 대상으로 객체기반 토지이용변화 모형을 제작하여 미래의 토지이용변화를 모의하였다. 제작된 모형의 정확도를 평가하는 성능지수는 24.1%로 평가되었다. 기준시나리오를 적용한 2038년의 토지이용변화 모의결과, 시가지는 16.4% 감소한 반면, 농경지는 9.0% 증가하였고, 초지는 19.3% 증가하였다. 개발시나리오의 경우 시가지는 22.4% 증가하였고, 농경지는 26.1% 감소한 반면, 산림과 초지는 큰 변화가 나타나지 않았다. 보전시나리오의 경우 시가지는 29.5%, 농경지는 8.8%감소하였고, 산림과 초지는 각각 6%, 42.8% 증가하였다. 본 모형은 실제 도시 토지이용변화를 효과적으로 모의하여 공간계획을 위한 의사결정지원도구로 사용될 수 있다.

• 대한교통학회:학술대회논문집
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• 대한교통학회 1998년도 제34회 추계 학술발표회
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• pp.115-115
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• 1998

가로망은 사회의 발전과 더불어 날로 늘어나고 있는 통행수요를 직접적으로 처리하게 되는 기반시설이다. 따라서 가로망의 구성과 운영은 심각하게 대두되고 있는 교통혼잡 등의 제반문제들을 해결하기 위해 기본적으로 고려되어야 한다. 이를 위해서 연구되어온 가로망 설계 모형들은 새로운 도로의 건설이나 기존 도로의 확장 등을 통해 가로망을 조정하여, 사용자들의 선택에 영향을 줌으로써 통행 흐름을 원활하게 하고자 한다. 이러한 가로망 설계 과정에서 사용자들에 의해서 초래된 통행비용의 개선과 이를 위해 사용된 투자비용 사이의 관계를 고려하여 적절한 대안을 선택하게 된다. 일반적으로 도시부의 경우, 차량들의 통행패턴은 가로망의 물리적 구성(기하구조, 용량 등)뿐만 아니라, 신호제어(주기, 녹색시간 등)에 의해서 결정된다. 그러므로 가로망 설계 모형에서 고려되는 사용자의 통행비용의 경우, 단순히 가로망의 통행시간 뿐만 아니라 신호제어에 의해서 부가되는 지체도 고려해야 하며, 이를 통해 가로망의 계획단계에서 중요하게 생각해야하는 요소의 하나인 차량의 이동성과 접근성의 부여도 가능하게 될 것이다. 즉, 이동성을 중요시하는 도로와 접근성을 위주로 하는 도로 각각의 기능에 부합하는 가로망 설계가 필요한 것이다. 위에서 언급한 것처럼 기존의 가로망 설계모형의 경우, 단순히 용량의 변화에 대한 링크 통행시간과 이로 인한 통행량의 변화만을 고려하고 있는 상황이다. 하지만, 도시부에서 실제 차량의 통행패턴은 단순히 도로의 기하학적 용량뿐만 아니라, 교차로에서의 신호제어에 의한 지체에도 상당한 영향을 받게 되며, 가로망 설계 모형에서 이를 반영할 수 있어야 한다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 신호제어의 영향들을 고려함으로써 가로망 설계 과정에서 가로망의 상반된 역할인 이동성과 접근성의 비교가 가능한 보다 현실적인 가로망 설계 모형을 구축하고자 한다. 지금까지 소개된 가로망 설계모형들은 용량변화에 대한 설계변수의 형태에 따라 이산적 가로망 설계 모형과 연속적 가로망 설계모형으로 나뉘어지게 된다. 본 논문의 경우, 계산속도의 향상 측면에서는 연속적 가로망 설계 모형을 도입할 수 있지만, 이때 요구되는 도로용량이 이산적인 변수(차선 수)로 결정되어야만 신호제어 변수를 결정할 수 있기 때문에, 이산적 가로망 설계 모형이 사용된다. 하지만, 이산적 설계모형의 경우 조합최적화 문제이므로 정확한 최적해를 구하기 위해서는 상당한 시간이 소요되며, 경우에 따라서는 국부 최적해에 빠지게 된다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 우선 이상적 모형의 근사화, 혹은 조합최적화문제를 위해 개발된 Simulated Annealing기법의 적용, 연속적 모형의 변수를 이산화하는 방법 등 다양한 모형들을 고려해 본 뒤, 적절한 모형을 적용할 것이다. 가로망 설계 모형에서 신호제어를 고려하기 위해서는 주어진 가로망에 대한 통행 배정과정에서 고려되는 통행시간을 링크통행시간과 교차로 지체시간을 동시에 고려해야 하는데, 이러한 문제의 해결을 위해서 최근 활발히 논의되고 있는 교차로에서의 신호제어에 대응하는 통행배정 모형을 도입하여 고려하고자 한다. 이를 위해서 지금까지 연구되어온 Global Solution Approach와 Iterative Approach를 비교, 검토한 뒤 모형에 보다 알맞은 방법을 선택한다. 차량의 교차로 통행을 고려하는 performance function의 경우 비신호 교차로와 신호교차로에 대한 적절한 비교가 현재로서는 고려되고 있지 못하기 때문에, 구성되는 가로망의 경우 신호교차로들로만 구성되며, 부득이한 경우 입체교차의 형태로 구성되는 것으로 가정한다. 실제 가로망의 경우, 교통향이 많은 도시부의 경우 주가로망은 대부분 신호교차로와 입체교차로 구성되기 때문에 가능할 것으로 생각된다. 기존의 신호제어 모형과 가로망 설계모형을 결합하여 통합된 가로망 설계모형의 구축하기 위해, 기존의 연구결과들을 종합하여 보다 적절한 모형을 선택하고, 개선하며, 이의 적용성을 시험하기 위해서, 가상 가로망을 구성하여 모형의 적용 결과를 분석한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.341-341
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• 2012

최근 기후변화로 인한 이상호우의 발생으로 도시유역에서의 홍수피해가 급증하고 있으며 이로 인해 도시유역에서의 설계홍수량 산정이 매우 중요시 되고 있다. 지금까지는 도시유역에서의 설계홍수량을 산정하기 위해 I-D-F 곡선을 이용하고 있으나 현실적으로 시간단위 이하의 관측강우량 자료의 부족으로 인해 신뢰성 있는 시간단위 이하의 설계강우량 산정에 많은 불확실성을 지니고 있다. 도시유역의 경우에는 자연유역에 비해 강우발생시 일반적으로 도달시간이 한 시간 이하이기 때문에 극한 강우사상 즉, 단시간에 집중적으로 많은 양의 강우가 발생 할 경우 시간단위 이하의 강우강도를 이용한 유출해석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 추계학적 강우발생기법을 통해 시간단위 강우시계열자료를 확충한 후 분해기법을 통해 시간단위이하강우를 생성하였다. 이를 위해 Bartlett-Lewis rectangular pulse 모형과 Cascade 분해 기법을 이용하여 5분단위 강우량자료를 모의발생 하였다. 또한 모의치와 관측치를 재현기간별로 비교, 분석하여 그 차이를 확인하였다.