• 한국방재학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.29-39
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• 2005

본 연구는 도시유역인 성내와 반포배수구역과 동의대시험유역에서 수문학적 특성에 따른 임계지속기간의 변화를 구명한 것이다. 유출해석을 위한 도시유출모형으로는 RRL, ILLUDAS, SWMM과 SMADA 모형을 사용하였으며, 수문학적 특성으로는 강우의 시간분포방법, 확률강우강도식, 선행함수조건, 재현기간과 유출모형을 이용하였다. 도시유역에서 최대 첨두유량을 발생시키는 강우의 시간분포방법은 Huff의 4분위로 나타났으며, 첨두유량은 수문학적 특성에 따라 차이를 보였으나 유출모형을 제외한 수문학적 특성들은 임계지속기간에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 임계지속기간은 유출모형에 따라 차이를 나타내고 있으며, SWMM 모형에 Huff의 4분위를 적용하였을 경우 임계지속기간이 가장 크게 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권7호
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• pp.599-612
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• 2004

유역규모의 장기 유출모형인 SWAT은 다양한 토지이용을 고려할 수 있는 장점이 있는 반면, 도시지역에 대한 배수특성을 충분히 고려할 수 없는 단점을 가지고 있다. 반면, 세계적으로 도시지역의 유출현상 규명에 널리 이용되는 SWMM 모형은 도시지역의 지표면 특성과 배수특성을 모두 고려할 수 있는 장점이 있는 반면 유역 내 도시지역 이외의 토지이용에 대한 고려가 힘들다는 단절이 있다. 본 연구에서는 두 모형의 장점을 살리고, 단점을 보완한 SWAT-SWMM 결합모형을 경안천내 오산천 유역에 적용하였다. 이로부터 SWAT-SWMM 결합모형에 대한 모식결과와 SWAT 모형에 의한 모의결과를 증발산, 지표면유출량, 토양으로부터의 유출량, 유역 및 하도 유출량 등 수문성분별로 비교ㆍ평가하였고, 두 모형의 수문성분별 유출모식의 특징에 대하여 논의하였다

• 물과 미래
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• 제26권3호
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• pp.125-135
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• 1993

본 연구의 목적은 도시유역에 적합한 유량 및 수질 모형을 선택하고 그 모형을 임의의 대상유역에 적용하여 그 적합성을 판정하는 데 있다. 본 연구를 위하여 선택된 모형은 EPA의 SWMM 모형으로, 이 모형은 도시유역의 유량 및 수질, 특히 NPS(non-point source) 오염물의 배출의 모의에 적합한 모형이며, 실제 적용에 있어서는 지표면유출을 위해서는 Runoff Block을, 관거 추적을 위해서는 Transport Block을 사용하였다. 본 연구의 적용대상유역은 전형적인 도시유역인 서울시 동대문구 용두유수지 유역이며, 이 유역을 위한 기존의 4개의 연속유량 측정치와 2개의 연속수질 측정치를 가지고 모의를 수행하였다. 유량 및 수질, 특히 NPS 부하량의 검정을 첨두치, 첨두시간, 유출 및 배출 용적과 그들의 상대오차에 대하여 수행하였으며, 그 결과, SWMM 모형은 유출 및 NPS 오염물 배출 모두를 모의하는데 적합한 모형임이 밝혀졌다. 본 연구의 결과는 차후 도시유역의 유출과 NPS 오염물 배출간의 상관관계의 분석 및 그를 통한 유역의 오염물의 년, 월, 부하량의 산정을 통한 물질수지계산 방법의 연구에 바탕이 될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.334-334
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• 2023

도시침수는 사회 기반시설에 파괴적인 영향을 끼치고, 재산 및 인명 피해의 원인이 되므로, 고해상도 고정확도 예측 정보를 활용한 선제적 대응이 중요하다. 하지만, 기후변화로 인한 강수 강도의 증가, 도시의 확장 및 고밀화 등 토지피복 변화, 홍수방어시설의 노후화 등 여러 요인들의 복합적인 영향으로 인해 도시침수의 정확한 재현 및 예측은 여전히 난제로 남아 있다. 천수 방정식(Shallow Water Equations)을 기반으로 하는 물리과정 모형은 신뢰도 높은 예측 결과를 제공할 수 있지만, Courant-Friedrichs-Lewy 조건 등의 제약으로 인해 대규모 도시 지역의 고해상도 실시간 예측에는 적합하지 않은 한계가 있다. 본 연구에서는 상대적으로 간단한 연산 규칙의 중첩을 통해 복잡계 물리 시스템을 모의하는 셀룰러 오토마타(Cellular Automata; CA) 기술에 기반한 도시침수 해석 모형인 CA-Urban을 개발하고, 미국 Oregon 주 북서쪽에 위치한 Portland시의 도심지역에 대해 침수해석의 적용성을 평가한다. 세부적으로는, 기존 셀룰러 오토마타 기반 침수해석알고리즘의 수치 진동(Oscillation) 문제에 대한 원인을 분석하고, 안정성 향상 방법인 셀 간 최대유량 제한, 가중치 적용 기법, 모형의 계산 효율성 향상을 위한 최적 적응 시간 단계 기법(Adaptive time step)의 적용 결과를 소개한다. 또한, 침투 및 증발산 등 물순환 요소 해석 모듈의 개발 성과 및 방향에 대해서 토의한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권3호
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• pp.165-179
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• 2024

도시 지역의 홍수 위험을 완화하고 지속 가능한 수자원을 관리하기 위해서는 도시 홍수와 물순환의 연계 해석이 필수적이다. 본 연구는 간단한 전환 규칙을 통해 침수의 시공간적 변화를 모의하는 셀룰러 오토마타 기법을 이용하여 고해상도 도시침수 및 물순환 해석 모형 CAW (Cellular Automata-based integrated Water cycle model)를 개발하고, 그 적용성을 평가하였다. 개발된 모형을 미국 포틀랜드 도심지 유역에 적용하고, 물리 기반 모형 및 기존 셀룰러 오토마타 기반 모형의 침수 해석 결과와 비교하여 도시침수 재현의 적절성을 평가하였다. 연구 결과, 침수 검증 대상 지점에 대한 CAW 모형의 최대 침수심 분포는 확산파 방정식을 모사하는 WCA2D (Weighted Cellular Automata 2 Dimension) 모형과 평균오차 값이 1.3 cm로 유사하게 모의되었고, 이진 패턴 유사도 검증에서 HR 0.91, FAR 0.02, CSI 0.90으로 비교적 높은 유사성을 나타내며 모형의 침수 해석 적용성을 검증하였다. 또한, 토지피복 및 토양 조건이 침수, 침투에 미치는 영향을 시험 평가한 결과, 불투수율이 41% 더 높은 지역에서의 침투와 최대 침수심이 각각 54%(4.16 mm/m²) 감소 및 10%(2.19 mm/m²) 증가하였다. CAW 모형을 이용하여 도시 유역의 다양한 토지피복 및 토양 특성을 고려한 고해상도 물순환 및 도시침수 연계 모의 해석이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.709-725
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• 1998

도시하천의 유출 및 수질특성을 홍제천 시험유역에서의 관측자료에 의하여 분석하였다. 시험유역의 수질은 건기시차집 관로에 의한 하수의 차단으로 비교적 양호한 수질을 보이는 반면, 이로 인하여 동기의 약 3-4개월동안에는 건천화의 현상을 보였다. 한편, 우기시에는 합류식 하수계통으로부터의 급격한 비점원 오염부하량의 증대를 보였다. 도시유출 및 수질을 해석하는 모형, SWMM, ILLUDAS, STORM, HEC-1 등을 적용하고 그 결과를 비교분석하였다. 또한, 시험유역에 대한 유출·수질상관식을 도출하고 그 적용성을 검토하였다. 검토 모형들은 전반적으로 양호한 적용성을 보였으며, 유출과 수질해석의 양면에서 SWMM이 검토모형중에서 가장 우수한 것으로 판단된다. 또한, 실측자료에 근거한 유출·수질상관 모형을 도출하였으며 우기시의 오탁부하량의 근사산정에 효과적인 것으로 판단되었으나, 유량이 관측 자료의 범위를 벗어나면 그 정확도가 크게 떨어졌다. 이 모형은 대상 유역의 관측자료 확충으로 보완되어 나가야 할 것이다. 한편 현재 실무에서 널리 사용되는 HEC-1도 도시유역에서 경제적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.479-488
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• 1999

산업화와 인구집중으로 인하여 도시화 현상이 심화됨에 따라 홍수로 인한 침수의 피해가 증가되고 있는 실정이며, 도시화 과정에서 첨두유량의 증가, 첨두유량 도달시간의 감소 등의 수문학적 특성이 변화되고 있어 도시방재에 관한 관심이 날로 증가하고 있다. 본 연구는 강우-유출에 대한 실측자료가 있는 청주시 용암지구에 SWMM 모형과 ILLUDAS모형을 적용하여 첨두유량, 도달시간, 및 총유출량을 실측치와 계산치를 비교함으로써 도시유역에 적합한 모형을 제시하고자 한다. 대상유역의 5개 강우사상을 모형에 적용한 후 첨두유량, 충유출량을 실측치와 비교적 결과 SWIM의 Transport block 모형이 가장 실측치에 근점하고 ILLUDASA모형, SWMM 모형의 Runoff block 순으로 나타났다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.107-119
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• 2015

인적 물적 자원이 고밀화된 도시에서 발생하는 홍수 또는 침수는 도시의 기능을 마비시키거나 많은 인명피해를 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 유역을 재해발생지점, 재해직접영향권, 재해간접영향권으로 구분하고 각 구역별로 적합한 재해저감 도시설계기법을 적용하여 피해를 최소화하고자 한다. 이를 위해서는 우선적으로 도시설계기법을 적용하여 시뮬레이션하고 정량적으로 효과를 검증할 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 국내에서 사용되고 있는 도시유출모형을 활용하여 재해저감 도시설계기법의 효과 분석을 위한 적용성을 검토하였다. 검토결과로써 효과분석을 위한 FFC2Q모형, XP-SWMM과 같은 집중형 모형의 한계점을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.18-18
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• 2015

현재 국내 도시유역의 유출분석을 위한 많은 모형들 중에서 SWMM 모형은 지표면의 양상, 침투율, 하수관망 체계를 고려한 유출분석이 가능하고, 계산과정에서 부등류를 해석함으로써 하류관로의 배수위 영향을 고려할 수 있는 장점을 가지고 있어 도시유출해석에 많이 이용되고 있는 실정이다. 지하시설물인 하수관로는 유지관리가 어려운 시설물 중 하나이다. 지하에 위치한 하수관망도는 상부 외압에 의한 토양의 유동과 미세한 토류의 변화 등으로 지속적으로 유동이 발생하고 있는 실정이다. 또한, 육안을 통한 조사가 어려운 지하시설물이기 때문에 하수관로 정보의 유지관리가 어려운 실정이다. 맨홀은 하수관거의 제원이 변화된 지점, 흐름방향 및 경사가 급격하게 변하는 지점 등에 위치하고 있어 하수관로 정보를 관리하는 있다. 지하시설물인 하수관로는 관리가 용이하지 않기 때문에 지반침하 등으로 관거의 평균경사 등이 변경될 수 있다. 본 연구에서는 하수관로 상류 및 하류 관저고의 변화에 따른 민감도를 분석하고자 한다. 대상 유역의 모든 관로에 대한 영향을 객관적으로 검토하기 위하여 도시적인 해석을 토하여 관거정보의 오차에 따라서 유출에 미치는 영향을 분석하고 이런 문제를 해결할 수 있는 방안 들을 정리하여 향후, 하수관로 정보의 신뢰성 확보를 위하여 하수관망 정보의 정밀도 문제를 검토하는데 도움이 되고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1275-1279
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• 2008

도시지역은 도시형 수해발생, 갈수시의 급수안전도 저하, 평시 하천유량의 감소, 공공수역의 수질악화, 지하수 오염 등 여러가지 문제에 직면하고 있다. 개발로 인한 수환경의 피해를 최소화하기 위한 대안적인 설계방안이 필요하며, 이를 위해서는 개발 전후 물순환 환경 변화에 대한 정량적인 해석이 가장 우선적으로 수행되어야 한다. 본 연구에서는 우리나라와 일본에서 도시유역에의 적용이 활발한 물리적 개념의 분포형 수문모형인 WEP(Water and Energy transfer Process) 모형을 통해 행정중심복합도시 개발 전후의 물순환 변화를 해석하였다. 정밀한 해석을 위해 대상유역을 100m 크기의 정방형 격자로 구분하고 기상 조건, 지표면 조건, 하천, 토양, 지하대수층, 농업용수 이용 등 물순환에 관련된 광범위한 입력자료는 기존 측정 자료 및 관련 문헌, 현장 조사를 통해 각각 구축하였다. 모의의 전 후처리는 WEP+를 통해 수행되었는데, WEP+는 WEP 모형의 방대한 양의 입력자료를 효과적으로 구축하고, 다양한 시계열 및 공간분포 출력자료를 효과적으로 분석할 수 있는 인터페이스를 지닌 전 후처리 프로그램이다. 개발로 인한 물순환 변화는 절성토로 인한 지형 및 토양 조건 변화, 토지이용 및 용수이용 변화에 대한 개발 계획을 모형 입력자료로 구축한 후, 개발전과 동일한 기상조건과 초기 모의조건 하에서 각각 11년간 모의하여 수문 요소 변화를 비교하는 방법을 사용하였다. 물순환 해석 결과는 개발 전후 모의에 대해 유황곡선 및 물수지, 수문요소 공간분포 비교를 통해 수행하였다.