• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.7-7
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• 2018

1차원 하수관로 해석 모형과 2차원 지표면 유출 해석 모형을 연계한 1D-2D 결합 도시침수 모델은 도시지역의 유출 현상과 침수 모의에 널리 이용되고 있다. 그러나 도시 지역의 복잡한 지형이 지표면 유출 흐름에 미치는 영향을 보다 자세히 파악하기 위해서는 보다 높은 해상도의 지형자료를 활용한 모의가 필요하다. 본 연구에서는 도시침수 해석을 위한 1D-2D 결합 하이브리드(Hybrid) 병렬화 코드(H12)를 개발하여 넓은 도시 유역에 대해서 고해상도 지형자료를 활용한 모의가 유역단위로 가능하도록 하였다. H12는 Open Multi-Processing(OpenMP)와 Message Passing Interface(MPI) 병렬 계산을 동시에 수행하여 매우 넓은 지역에 대해서도 도로의 형태를 확인 할 수 있는 수준의 고해상도 침수 해석 모의가 가능하다. 또한 도시지역의 복잡한 지형을 자세히 재현하고 계산의 효율을 높이기 위하여 격자세분화 기법이 적용되었다. H12의 적용성을 평가하기 위하여 미국 텍사스 알링턴 지역의 Johnson Creek 유역(${\sim}40km^2$)유역에 대한 시범 모의를 수행하였으며 도시유역의 지형을 표현하기 위하여 1m 해상도의 LiDAR자료를 사용하여 침수발생시 보다 자세한 유출수의 흐름을 해석할 수 있도록 하였다. 모의 결과 하이브리드 병렬 계산은 순차적 계산에 비하여 최고 79배 이상 빠른 계산속도 효율 향상을 보여주었으며, OpenMP나 MPI를 단독으로 사용하는 것에 비하여 더욱 효율적인 계산속도 효율 향상을 보여주었다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1295-1299
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• 2004

노후된 하수도 관망에서 발생하는 불명수(Inflow/Infiltration)량을 측정하기 위하여 수문학적 타당성을 비롯한 다양한 인자를 고려하여 많은 방법들이 개발되었다. 현행 실무에서는 물사용평가방법, 일 최대-최소 유량평가법, 일최대 유량평가법, 야간생활하수 평가법 등으로 산정하고 있으나 각 산정값들간의 차이가 매우 크면, 각 방법별 산정된 불명수의 평균값을 채택하는 현행 기준은 그 근거가 명확하지 않고 오차값이 신뢰할 수 있는 범위를 벗어난다. 본 연구에서 제안한 방법은 도시유출 해석 프로그램인 SWMM(Storm Water Management model)을 이용하여 모의유출량을 산정한 다음, 이를 관측유량과 비교하여 그 차이를 불명수량으로 산정하는 방법이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.48-48
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• 2017

도시지역에서는 이상강우, 돌발홍수와 더불어 급속한 도시화에 따라 침수 발생의 위험성이 증가하고 있다. 지자체에서는 빗물펌프장, 지하저류조 등을 이용하여 적극적으로 침수대책을 강구하고 있지만, 저지대 침수피해는 계속적으로 발생하고 있다. 2013년 7월 서울 경기북부 강원영서에 발생한 집중호우로 1명이 사망하고 피해액은 94,036백만원이 발생하였다. 춘천시 효자동 저지대지역의 주택침수는 인근 하천의 수위가 높아져 내수배제 및 하수도 처리 능력이 부족하여 침수가 발생하였다. 2014년 8월 경남지역에 발생한 집중호우로 2명 사망하였고, 피해액은 134,158백만원에 이르렀으며, 도시화 토지피복변화로 인한 홍수량이 증가하여 피해가 가중되었다. 이에 따라 도시 내 정확한 도시유출 및 침수해석을 통하여 과거 침수양상을 재현하고 앞으로 발생할 수 있는 침수피해를 방지할 수 있도록 침수 예 경보 시스템을 개발하여 도시침수에 대비하고 도시주민들의 인명과 재산피해를 경감하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 도시지역의 관망해석에 적합한 모형을 선택하여야 하며, 그 모형의 매개변수를 결정하여야 한다. 도시유출해석 및 관망해석을 위하여 SWMM 모형을 선정해서 유역분할조건, 매개변수에 대한 최적 검정과정을 제시하여, 1D-2D 연계모형을 통해서 침수지역예측의 정확도를 증대시키고자 한다. 본 연구에서는 서울시 강남역 주변 일대의 5개 배수분구을 대상으로 도시유출해석을 위한 최적화 모의를 위하여 1D-2D모형의 연계해석하였다. 실제 강우사상을 적용하여 매개변수와 소유역 개수를 달리하여 자동최적화기법인 PEST를 이용하여 최적인자를 도출하여, 실제 배수맨홀의 수위관측 자료를 이용하여 비교 보정을 하였다. 도시유출해석뿐만 아니라 내수침수시의 최적인자 도출을 위해 2차원 범람해석을 통하여 NDMS 자료를 이용하여 비교 보정을 한 뒤 다른 강우사상을 이용하여 검증을 하여 도시침수 해석의 정확도를 개선을 위한 최적인자들을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.100-104
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• 2005

본 연구에서는 도시의 급격한 발달로 인해 왜곡된 물순환을 나타내고 있는 도림천 유역에 대해서 물순환 회복을 위한 대안 중 침투증진시설의 효과에 대한 모의를 수행하였다. 물순환 모의는 도시유역의 물순환 정량화를 목적으로 개발된 WEP(Water and Energy transfer Processes) 모형을 이용하였으며, 침투증진시설로는 침투트랜치와 투수성 포장재의 설치효과를 분석하였다. 물순환 회복효과는 도시개발 이전의 유출특성과의 비교를 통해 평가하였으며, 이를 위해 1975년의 토지이용도로 도시개발 이전의 물순환 모의를 수행하였다. 모의결과 도시화에 의해 불투수율이 과거보다 $18.7\%$ 증가한 것을 알 수 있었으며, 이로 인해 첨두시간은 감소하고, 첨두 및 총유출량은 증가한 것으로 나타났으며, 침투량과 기저유출량이 감소한 것을 확인할 수 있었다. 침투증진시설의 설치효과는 침투트랜치와 투수성 포장재의 개별적인 설치보다는 두 가지를 함께 적용했을 경우에 도시개발 이전의 유출특성에 근접하는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1829-1833
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• 2007

최근 강우-유출 모형은 유역의 지형적, 물리적 상황을 최대한 반영한 입력자료를 이용할 수 있고, 최종 유출지점에서의 해석 결과뿐만 아니라 해석하고자 하는 유역내의 시간적, 공간적 수문 요소 분포 특성을 이해할 수 있도록 물리적 이론에 기초한 분포형 수문모형을 개발하고 지속 발전시키고 있다. 분포형 수문모형은 집중형 수문모형에 비해 매개변수 갯수를 현저히 줄일 뿐만 아니라 실지 지형자료에 입각한 매개변수 선정이 가능하다. 분포형 지형자료와 강우자료로부터 추정된 초기 매개변수의 값에 의한 모의가 매개변수가 개념적, 경험적 의미가 큰 집중형 모형에 비해 정확하기 때문에 미세한 매개변수의 조정만으로도 유역의 유출량을 모의할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 여러 가지 장점을 지닌 분포형 수문모형이 유역크기가 작고, 시간 공간적으로 지형입력자료의 변동성이 작은 도시하천 소배수구역에서의 모의 효율성 및 적용성을 평가하였다. 레이더강우를 이용한 분포형 수문모형으로서 미국 University of Oklahoma에서 개발한 $Vflo^{TM}$을 사용하여 중랑천 유역의 3개 소배수구역(월계1 배수구역, 군자 배수구역, 어린이대공원 배수구역)에서 유출 모의를 수행하였다. 각 소배수구역 특성별 모의 결과 비교, 분석을 수행하였다. 이를 통해 도시하천 소배수구역에서의 유출 모의 및 분포형 수문모형 선정에 적절한 근거로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.33-33
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• 2019

최근 반복적인 도시침수 피해가 발생하고 있으나 다양한 강우 및 홍수 자료를 이용하여 실시간으로 침수분석을 실시할 수 있는 기술력이 부재한 실정이다. 한정된 시나리오에 따라 다양한 강우패턴에 의한 침수지역 파악에 어려움이 있으며, 불필요한 자료의 사용으로 인해 짧은 시간에 발생하는 도시침수에 대해 실시간으로 대응하는 데에 한계가 있다. 본 연구에서는 다양한 강우패턴과 극치강우 사상을 반영하기 위한 강우시간 분포법을 나타내고자 하였으며, 강우-유출 자료에 대한 최적의 자료조합을 선정하는 정량적 기준을 제시하고자 하였다. 지역 특성에 따른 극치강우사상의 시간분포에 대한 연구가 다양하게 진행되어 왔지만, 기존의 강우시간분포는 다양한 강우의 집중현상을 나타내기에는 한계가 있음을 보였다. 따라서 본 연구에서는 기존 강우시간분포 기법의 단점을 보완하고 극치강우사상의 집중지속시간 특성을 반영한 강우시간분포 방법과 Huff에 의한 강우시간 분포법을 사용하여 다양한 강우시나리오를 생성하였다. 본 연구에서는 부산 및 울산 연구대상지역의 도시유출해석의 입력 자료로서 사용하였다. 강우 및 유출 자료의 상관성 분석과 불확실도 분석을 기반으로 추후 홍수예측을 위한 최적의 입력 자료를 선정하고자 하였다. 위의 과정들을 통해 다양한 강우조건에 따른 연구대상 지역에서의 침수예상도를 분석할 수 있었으며, 선정된 극치강우사상을 통해 다양한 강우의 집중현상을 나타낼 수 있었다. 1차원 도시유출해석을 실시하여 구축한 강우-유출 데이터베이스의 최적화를 위해 불확실도 분석을 실시하였으며, 수리학적 특성이 고려된 입력 및 출력자료에 대한 사용자의 합리적인 판단을 위해 정량적 기준을 제시하고자 하였다. 더욱이 제시된 방법론을 이용함에 따라 지속적으로 나타나는 국지성 호우와 급변하는 수재해 양상에 능동적으로 대처하는데 도움을 줄 수 있는 기초자료를 제공할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.147-155
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• 1993

본 연구에서는 유역(流域) 홍수추적모형(洪水追跡模型) 하도(河道) 홍수추적모형(洪水追跡模型)을 결합한 도시(都市) 유출해석모형(流出解析模型)을 수립(樹立)하였다. 즉, 도시(都市) 배수유역(排水流域)으로부터의 홍수유출량(洪水流出量) 산정을 위해서는 ILLUDAS모형(模型)을, 도시하천(都市河川)을 통한 하도(河道) 홍수추적(洪水追跡)을 위해서는 4점(點) 가중(加重) 음형(陰形) 유한차분기법(有限差分技法)을 사용하여 완전한 Saint Venant방정식(方程式)의 해(解)를 구하는 dynamic wave모형(模型)을 채택하였다. 성북천(城北川)의 성북(城北) 제(第) 3고(稿) 유역(流域)을 표본유역(標本流域)으로 선정(選定)하여 표본유역(標本流域)의 강우(降雨)-유출(流出) 자료(資料)를 직접(直接) 측정(測定) 혹은 수집(蒐集)하여 모형(模型)의 적용(適用) 및 검정(檢定)에 사용하였다. 본 연구에서 개발한 도시(都市) 유출해석모형(流出解析模型)을 표본유역(標本流域)에 적용하여 실측(實測) 유출량(流出量)과 비교한 결과 매우 좋은 결과를 보여 주었으므로, 본(本) 모형(模型)은 도시(都市) 소유역(小流域)으로부터의 홍수유출량(洪水流出量)의 계산은 물론 하천(河川)을 포함하고 있는 도시유역(都市流域)의 홍수관리(洪水管理)를 위해서도 유용하게 사용될 수 있는 모형이라 할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.730-734
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• 2006

최근 이상기후와 국지적인 집중호우로 인해 인구와 재산이 밀집해 있는 도시지역에서의 홍수피해가 날로 증가하고 있는 추세이다. 특히 1970년대 이후 무분별한 도시화는 불투수 면적의 증가와 홍수 도달시간의 단축을 초래하여 도시하천에의 과중한 홍수부담을 유발하는 원인이 되었다. 본 연구에서는 도시화가 점차적으로 진행 중인 우이천 유역을 대상으로 강우조건과 불투수 면적변화에 따른 유출량의 변화특성을 알아보고 분석결과를 제시하고자 한다. 이를 위하여 현재 국내에 서 일반적으로 많이 사용하고 있는 도시유출 모형인 SWMM(Runoff-EXTRAN블록)을 이용하여 우이천 유역에 대해 모의 및 분석하였다. 첨두유출량의 변화는 (첨두유량/기준첨두유량)${\times}100(%)$로 나타내었으며, 강우 조건으로는 강우지속시간, 강우분포, 강우규모 등을 채택하였다. 또한, 도시화 정도에 따른 유출특성의 변화를 파악하기 위하여 우이천 상류지역 개발에 따른 각 지점별 유출특성과 중.하류 지역의 점차적인 개발에 따른 각 지점별 유출특성의 변화를 분석하였다. 본 연구의 성과는 유역 상류지역과 중.하류지역의 점차적인 개발에 따른 각 지점별 첨두유출량과 첨두도달시간의 변화 특성을 규명하여 유출모형의 적용성 향상 및 도시유역의 효과적인 치수대책 수립에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1007-1011
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• 2009

도시지역에 있어서 홍수피해의 직접적인 원인으로는 외수의 범람에 의한 침수와 내수 배제 불량에 의한 침수피해로 구분할 수 있는데 최근 도시지역에 발생하는 홍수피해의 대부분은 외수의 직접 범람에 의한 피해보다는 각종 수리구조물의 배제능력 부족이나 방류지점에서의 배수위의 영향으로 인한 내수의 배제 불량에 기인한 피해가 증가하는 추세이다. 또한 최근 도시지역에 홍수피해를 유발하고 있는 강우의 특징은 단시간에 많은 강우가 집중하여 발생하는 국지성 집중호우로 단시간 내에 수공구조물의 기능을 마비시킴으로써 침수피해를 가중시키는 경향이 있으므로 배수시설 설계 시 이러한 강우의 특성과 도시유출 특성에 대한 고려가 요구되며 중요 시설물에 대해서는 설계빈도의 상향조정이 필요하다. 본 연구에서는 기존 도시유역에 적용되고 있는 강우-유출모형의 기본이론의 장 단점을 검토하여 본 연구의 목적과 용도에 가장 적합하다고 판단되는 SWMM 모형을 선정하여 적용하였다. 대구 서구 비산 7동 배수구역의 유출모의를 실시한바, 향후 경제적 편익을 고려하고, 정확한 실측 유량자료 값을 산정, 관거 내 유속을 방해하는 토사 등 보다 정확한 관거자료, 모의에 사용하는 각종 매개 변수값의 정확도를 높인다면 인위적인 배수계통을 가지는 도시유역에서의 각종 풍수해에 피해를 최소화 할 수 있는 보다 합리적인 방재대책 수립에 큰 도움을 줄 것으로 판단된다.