• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.123-123
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• 2022

자연유역 내에 도시가 자리잡고 발달해 나가면 유역의 특성에 급격한 변화를 가져온다. 이러한 변화로 인해 도시유역은 자연유역과는 상이한 수문학적 특성을 나타낸다. 그 동안 도시수문학의 주된 관심사는 도심지 홍수예방, 상수관망 등에 주어졌고, 장기적인 관점에서 도시유역의 물순환에 대한 정량화는 별로 다루어지지 않았다. 이 연구에서는 비교적 최근에 급격하게 도시화가 이루어진 탄천 유역에 대해 도시유역의 장기적인 물순환에 대해 정량화하고 자연유역과의 차이를 분석하고자 한다. 강수량, 유출량, 증발산량, 상수공급량, 하수처리량 등의 가용한 자료를 동원하여 탄천 유역의 물수지 분석을 수행하였다. 탄천유역은 유역 외부에서 상수를 공급받고 사용된 용수는 하수처리시설을 통해 하천으로 방류되고 있으며 이로 인해 유출 특성이 자연유역과 많은 차이를 보이고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.102-102
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• 2020

자연 유역은 오랜 시간에 걸쳐 효율적인 하천망을 형성해왔다. 이와 유사하게 도시 유역의 배수관망은 강우 시 유역 내 강우를 빠르게 배수하는 것을 목적으로 발전해 왔다. 본 연구에서는 깁스모형을 이용하여 오랜 시간에 걸쳐 형성된 자연 유역의 하천망과 빠른 배수를 목적으로 인위적으로 형성된 도시 유역의 배수관망 간의 특성을 분석하여 비교하였다. 깁스모형은 추계학적 네트워크 모형으로, β 값을 기준으로 총 8 단계로 구분하여 네트워크 특성을 확인할 수 있다. 본 연구에서는 미국 중서부의 70 개의 자연 유역과 국내 도시 유역인 서울특별시의 총 239개의 유역에 깁스모형을 적용하였다. 깁스모형을 이용하여 자연 유역의 하천망과 도시 유역의 배수관망 간의 네트워크 특성을 비교 분석하였다. 본 연구의 결과로 자연 유역과 도시 유역의 네트워크 특징을 확인하고, 재해로부터 안전하고 지속가능한 도시 배수관망 설계 및 도시 방재 관련 사업 수립에 도움을 줄 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.582-582
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• 2015

최근 하천에서 발생하는 침수피해는 대규모 하천보다는 중소규모의 하천이 전체의 약 50%이상 발생하고 있으며, 기후변화에 따른 강우량의 증가와 도시화에 따른 불투수층의증가로 인하여 도시유역을 통과하는 중소규모 하천에서의 침수피해는 증가하고 있다. 특히, 도시를 통과하는 중소하천의 경우 강우발생시 짧은 도달시간으로 갑작스런 침수피해가 발생하며, 최근 급격한 인구의 증가, 산업화 및 도시화로 인한 불투수면적의 증가로 도시유역의 유출특성이 변화되고 있다. 기존의 선행된 하천 연구는 주로 유역단위의 연구가 진행되었지만 하천이 통과하는 도시유역의 경우 대부분 합류지점에 도시지역이 밀집되어 있어 하천유역을 기반으로 하는 도시지역의 구분은 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 하천분류인 국가하천, 지방하천, 소하천에서 침수피해가 발생하는 지방하천과 소하천사이의 중소하천에 대한 구분 기준을 제시하고 중소하천의 유역의 불투수면적뿐만 아니라 하천 선을 중심으로 하천폭에 대한 불투수면적에 대하여 비교 분석하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.364-364
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• 2011

최근 기후변화에 의한 가뭄과 홍수의 발생빈도가 증가하고 있는 추세이며 기후변화에 의한 재해는 국민 생활에 직접적인 영향을 미칠 수 있어 전 세계 여러 나라에서는 기후변화에 대한 연구를 활발하게 진행하고 있는 실정이다. 특히 도시유역의 경우 인구와 재산이 밀집해 있기 때문에 기후변화에 의한 수자원의 영향평가나 극한홍수 등의 자연재해에 대비한 홍수방어 적응대책에 대한 연구가 절실히 필요하다. 따라서 본 연구에서는 도시유역을 중심으로 KMA RCM의 기후변화 시나리오 분석을 통한 미래 확률강수량을 분석하는 시나리오적 방법과 과거 강수 특성과 경향성을 분석하여 비정상성 빈도해석을 통한 미래 확률강수량을 분석하는 비시나리오적 방법을 통한 도시유역의 기후변화 영향을 고려한 확률강수량을 산정하고자 한다. 또한 향후 발생할 수 있는 강우의 불확실성 분석을 통한 미래확률강수량 산정을 실시하고 도시유역의 IDF곡선을 제시함 으로써 기후변화영향을 고려한 도시유역의 수자원 및 물 수요 관리와 제도개선에 활용하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.34-34
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• 2020

도시유역의 배수관망은 강우로 인하여 발생되는 유역내의 유출수를 최대한 빨리 배수하도록 설계되어져 왔다. 하지만 최근 연구결과에 의하면 도시의 모든 지역의 배수관망이 유입수를 빨리 배수할 수 있는 형태로 구성되지 않는 것을 보여준다. 즉 유역에는 다양한 형태의 배수망이 존재하며, 이러한 배수망 구성으로 인하여 수문반응들이 변할 수 있다는 것을 의미한다. 금회 연구에서는 이러한 현상들을 분석하기 위하여 Gibbs 모형의 β값을 이용하여 161,700가지의 다양한 배수망을 상류, 중류, 하류 적용하여 배수망 구성에 따른 수문반응을 검토하였다. 배수관망을 구성하는 β값의 범위를 작게 하였을 경우 유역의 크기에 상관 없이 첨두홍수량 차이는 아주 미미한 것으로 분석되었다. 하지만 실제 유역의 β값 구성을 참조하여 분석한 경우에는 상류에서 하류로 갈수록 높은 β값을 가지는 경우 그 반대의 경우에 비하여 11% 첨두홍수량을 저감할 수 있는 것으로 분석되었다. 즉 실제 도시유역의 배수관망 구성을 변화시킬 경우 첨두홍수량의 저감을 기대할 수 있는 것으로 판단된다. 또한 금회 연구는 아직 실제 유역에 대한 적용을 하기 전의 상태로 금회 분석한 결과가 실제유역에서의 반응을 대표할 수는 없지만, 유역의 특성을 나타내는 폭함수를 이용한 결과로서 실제 유역적용시 첨두홍수량 저감에 대한 효과가 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.247-247
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• 2011

도시유역에서의 일반적인 우수관거 설계 및 기존의 연구들은 수리학적 조건을 만족시키는 범위 내에서 최소의 비용을 위한 관거 설계에 초점을 맞추어왔다. 그러나 최적의 우수관거 설계는 우수관거의 근본적 목적인 내수배제를 최대화 하고자 하는 것이며, 이것은 관망 구성에 따른 시스템 내 유입 수문곡선들 간의 중첩효과를 제어함으로써 가능하다. 본 연구에서는 관내 흐름의 변화를 관망의구성에 따라서 제어될 수 있는 목적함수로서 다루고 있는 이정호(2010)의 우수관망 최적설계 모형에 대하여 각기 다른 유역 특성을 나타내는 실제 도시유역에서의 적용성을 검토하였다. 본 연구에서 이용한 최적 우수관망 노선 결정 모형은 이정호(2010)가 개발한 모형으로 도시유역에서의 우수관망의 노선 결정을 유출구 첨두유출량 최소화를 목적으로 최적화기법을 이용한 모형이다. 이정호(2010)는 개발된 모형을 통하여 관망 노선을 결정한 결과 설계빈도를 초과하는 강우에 대해서 내수침수 발생이 저감되는 효과를 가져올 수 있음을 분석하였다. 본 연구에서는 이러한 이정호(2010)의 모형에 대한 적용성을 검증하기 위하여 각기 다른 유역 특성을 갖는 실제 도시유역들에 대하여 해당 모형을 적용하였다. 이때 유역의 특성은 지표유출 및 첨두유출량에 지배적인 영향을 미치는 유역의 지표 경사에 대하여 고려되었다. 적용된 도시유역은 총 3개 배수분구로서 평균 지표 경사는 0.008, 0.006, 0.002로 각기 높은 경사, 보통 경사 및 완만한 경사 지대를 염두에 둔 유역 선정에 해당한다. 이에 따라 각 유역에 대하여 우수관망 노선을 최적화한 결과 설계빈도의 강우지속기간 30분 강우에 대하여 현재의 관망 대비 최적화된 관망에서의 첨두유출량 저감 비율은 지표경사 0.008인 유역에서는 약 7%, 지표경사 0.006인 유역에서는 약 17%, 지표경사 약 0.002인 유역에서는 약 8%로 나타났다. 따라서 본 연구결과 유역의 경사 특성에 따른 최적 우수관망을 통한 첨두유출량의 저감 비율간에는 상관관계를 정의할 수 없으며, 단지 우수관망에서의 노선 변경이 가능한 맨홀 지점이 어떤 중요한 지점에 얼마나 위치하느냐에 따라 달라지게 되는 것으로 분석되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.157-161
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• 2011

자연유역에서의 유역 분할에 관한 많은 연구가 진행되어왔음에도 불구하고, 도시유역에서의 유역 분할에 관한 연구는 이루어져있지 않다. 도시유역간의 경계 구분에 있어서 두 개의 유역 사이에 어떤 자연적 경계 또는 행정적 경계가 존재하지 않아 그 구분이 모호한 경우, 각기 다른 유출구를 갖는 우수관망에 의한 도시유역간의 경계는 오직 우수관거시스템의 설계자에 의하여 결정된다. 본 연구에서 제안된 UWDM(Urban Watershed Division Model)은 각 유역의 유출구에서의 첨두유출량을 동시에 감소시키기 위한 유역경계를 결정하게 된다. 이때, UWDM은 복수의 관거 연결 방향을 갖는 맨홀간 연결 방향을 결정함으로써 우수관거 유출구에서의 첨두 유출량을 저감시키기 위한 우수관망을 결정한다. UWDM을 통한 우수관망의 변경은 관거 내 유출 수문곡선의 중첩효과를 변화시키기 때문에, 최적화된 우수관망에서의 수문곡선은 그 중첩효과가 감소된 만큼 유출구에서의 첨두 유출량을 감소시킬 수 있다. 따라서 UWDM은 유역 경계상에서의 맨홀간 관거의 연결 방향을 유전자알고리즘을 이용하여 결정함으로써 인접한 도시유역간의 경계를 최적화할 수 있다. 본 연구에서 제안된 모형은 서울의 50.3 ha의 각기 다른 유출구를 갖는 인접한 두 개의 도시유역에 적용되었으며, 이 모형의 유역 구분에 의하여 두 개의 우수관망 유출구에서의 첨두유출량은 약 22% 감소하는 결과를 나타냈다. 자연유역에서의 유역 분할에 관한 많은 연구가 진행되어왔음에도 불구하고, 도시유역에서의 유역 분할에 관한 연구는 이루어져있지 않다. 도시유역간의 경계 구분에 있어서 두 개의 유역 사이에 어떤 자연적 경계 또는 행정적 경계가 존재하지 않아 그 구분이 모호한 경우, 각기 다른 유출구를 갖는 우수관망에 의한 도시유역간의 경계는 오직 우수관거시스템의 설계자에 의하여 결정된다. 본 연구에서 제안된 UWDM(Urban Watershed Division Model)은 각 유역의 유출구에서의 첨두유출량을 동시에 감소시키기 위한 유역경계를 결정하게 된다. 이때, UWDM은 복수의 관거 연결 방향을 갖는 맨홀간 연결 방향을 결정함으로써 우수관거 유출구에서의 첨두 유출량을 저감시키기 위한 우수관망을 결정한다. UWDM을 통한 우수관망의 변경은 관거 내 유출 수문곡선의 중첩효과를 변화시키기 때문에, 최적화된 우수관망에서의 수문곡선은 그 중첩효과가 감소된 만큼 유출구에서의 첨두 유출량을 감소시킬 수 있다. 따라서 UWDM은 유역 경계상에서의 맨홀간 관거의 연결 방향을 유전자알고리즘을 이용하여 결정함으로써 인접한 도시유역간의 경계를 최적화할 수 있다. 본 연구에서 제안된 모형은 서울의 50.3 ha의 각기 다른 유출구를 갖는 인접한 두 개의 도시유역에 적용되었으며, 이 모형의 유역 구분에 의하여 두 개의 우수관망 유출구에서의 첨두유출량은 약 22% 감소하는 결과를 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1630-1634
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• 2007

도시유역에서의 장기간에 대한 물순환 해석 기술은 도시하천의 복원 및 건천화 방지 사업의 점증적인 요구에 따라 필수적으로 확보하여야 하는 기술이지만, 관련 연구와 실무에서의 이해도는 미진하다. 따라서, 사업의 계획과 실무 설계를 위하여 도시유역의 물순환에 대한 이해와 기술을 지원할 수 있는 체계적인 지침이 필요하다. 외국의 사례를 살펴보면 일본의 경우 1995년 건설성의 주요 정책으로 "도시에서 적정한 물순환계 재생에의 노력"을 추진하였으며, "도시의 물순환 재생 구상 책정 매뉴얼"을 작성하여 사례 연구로 6개 유역을 대상으로 검토하였고, 2000년에는 "도시유역 물순환계의 정량화 방안"을 우수저류침투기술협회에서 주관하여 물순환계 재생구상 또는 물순환계 마스터플랜을 수립함에 있어서 필요로 하는 물순환계의 해석적인 평가방법의 해설서를 발간하였다. 호주의 경우는 1999년부터 WSUD(Water Sensitive Urban Design)란 개념을 도입하여, 정부 및 각 지방별로 프로그램을 진행하고 있으며, 지침서와 기술지도서를 작성하여 교육을 하고 실무에 활용하고 있고, 사례 연구와 학술회의를 통하여 기술 교류를 활발히 하고 있다. 자연적인 요소와 인공적인 요소가 복잡하게 조합되어있는 도시지역의 물순환의 상태를 파악하기 위해서는 유역의 자연특성과 사회특성 등에 관한 기초 자료의 수집이 선행되어야 하며, 다양한 관측결과를 기초로 물 순환계의 구조, 인과관계를 알기 위해, 또 물순환계 구성요소의 일부가 변화한 경우 다른 부분에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해서는 모델링이 필요하다. 또한 이 같은 해석 모형을 이용하여 여러 가지 물순환 개선 정책의 효과를 평가하고 그 결과를 시각적으로 나타내는 것이 가능하다면 정책의 입안에 관계하는 사람들에 있어 공통의 의사결정 지원 도구가 될 것이다. 따라서, 본 연구에서는 도시유역의 물순환 해석을 위한 일련의 과정, 즉 자료의 조사 및 취득에서부터 물순환 해석 모형을 이용한 정량적 현황파악, 물순환 개선 기법 및 평가를 수행함에 있어 주요 착안점 및 실무에서의 기술적 가이드를 제공하고자 하였으며, 보다 세밀한 도시유역의 물순환 해석을 위하여 우리나라와 일본에서 적용이 활발한 물리적 기반의 분포형 모형(WEP, SHER, SWMM)의 적용사례를 통하여 국내 도시하천의 물순환 해석에 활용함에 있어서의 실질적인 적용절차 등을 제시하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.640-645
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• 2004

본 연구에서는 도시유역에서 보다 합리적인 유출량 산정을 위한 도시유출모형의 적용성을 검토하기 위하여 기존의 도시유출모형 중 ILLUDAS 모형, SWMM 모형, SMADA 모형을 이용하였으며, 이들 3가지 모형을 대상유역인 동의대 유역에 적용하여 모형에 의한 모의 결과치를 유역의 실측수문량과의 비교를 통해 적용성이 우수한 모형을 검토하였다 3가지 도시유출모형의 적용결과, SWMM 모형이 타 모형들에 비하여 대상유역에 대한 적용성이 우수한 것으로 나타났으며, ILLUDAS 모형의 경우 첨두유량과 첨두시간은 우수한 결과를 나타내었으나 총유출량의 오차는 크게 나타났다. SMADA 모형의 경우 총유출량은 과대, 첨두유량은 과소 산정되었으며, 총유출량과 첨두유량오차가 3가지 모형중 가장 크게 나타나 대상유역에서 부적합한 모형으로 나타났다. 또한 침투능, 조도계수, 손실저류깊이를 주요 매개변수로 하여 SWMM 모형에서 매개변수의 민감도분석을 실시하였으며, 매개변수 변화에 따른 유출반응의 민감도는 침투능, 손실저류깊이, 조도계수순으로 예민하게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1824-1828
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• 2007

본 연구에서는 농촌, 산림 및 도시유역에서 발생하는 비점원오염이 하천 수질에 미치는 영향에 관하여 분석하였다. 연구 유역으로는 농촌유역인 유포리, 산림유역인 학술림 및 도시유역인 공지천 등 3개 유역을 선정하였다. 유포리 유역의 면적은 $1.96\;km^2$으로 토지이용은 밭 7.5%, 논 11%, 과수원 1.95%를 제외한 70%가 임야지역으로 나타났다. 산림유역은 면적이 $3.9\;km^2$으로 임산실습을 위한 제탄소 등 교육 및 연구시설을 제외한 대부분(99%)이 산림으로 잘 보전되어 있다. 춘천시에 위치한 공지천 유역은 구시가지와 산림으로 구성되어 있고, 면적은 $0.19\;km^2$중 불투수면적이 $0.15\;km^2$으로 유역면적의 81.9%를 차지한다. 연구유역별로 강우시에는 5분, 건기시에는 30분 간격으로 수위를 측정한 후 수위-유량 곡선을 이용하여 유량으로 환산하였다. 수질 자료는 강우시에는 1일 3회 이상, 건기시에는 2주일에 1회 채취 하여 T-N과 T-P의 분석항목을 환경부 제정 수질 공정시험법의 제반 규정에 따라 분석하여 유역별 오염부하를 산정하였다. 농촌 및 산림유역의 T-N과 T-P의 평균농도는 8.3 mg/L 및 0.3mg/L, 2.4 mg/L 및 0.1 mg/L로 나타났고 도시유역의 건기시와 강우시의 T-N과 T-P의 평균농도는 28.1 mg/L 및 3.1 mg/L, 20.6 mg/L 및 2.5 mg/L로 나타났다. 농촌, 산림 및 도시유역의 T-N과 T-P의 연오염부하는 각각 270.60 kg/ha 및 8.64 kg/ha, 223.16 kg/ha 및 13.87 kg/ha 그리고 612.37 kg/ha 및 69.14 kg/ha이 발생하였다. 100mm 이상의 강우가 발생한 $6{\sim}9$월의 유포리와 학술림의 T-N과 T-P의 오염부하가 연오염부하의 86% 및 88% 그리고 66% 및 82%로 나타나 강우량이 오염부하에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 도시유역의 오염부하는 강우량이 많은 $6{\sim}8$월보다 강우량이 적은 5월과 12월에 크게 나타났다. 토지이용별 T-N과 T-P의 연오염부하는 도시>농촌>산림유역의 순서로 나타났다. 공장, 가정하수, 생활하수 등의 오염원이 많은 도시유역에서 T-N의 오염부하량은 농촌 및 산림유역보다 $2{\sim}3$배 높게 이상 나타났으며 T-P의 경우는 $5{\sim}9$배 이상 높게 나타나 비점원오염 배출은 하천 주변의 토지이용이 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.