• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.337-342
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• 2018

도시유역에서 발생되는 내수침수를 방어하는 수단으로 구조적 대책인 빗물펌프장이 있으나 현실적 적용에 어려움이 있기 때문에 비구조적 대책 등이 보안되어야 한다. 본 연구에서는 빗물펌프장 실무운영 담당자의 의견을 반영한 최소의 월류량을 가지는 펌프의 최적운영수위를 결정하였다. 빗물펌프장의 최적운영수위를 산정하기 위해 최적화 기법인 GA(Genetic Algorithm)을 이용하였으며, 도시유역의 강우-유출 모형인 SWMM(Ver.5.1) DLL과 연계하였다. 제약조건으로는 펌프의 효율을 극대화하는데 까지의 걸리는 시간을 고려하였으며, 최적운영수위를 산정한 결과 전체적으로 기존운영수위보다 낮은 운영 수위에서 월류량이 감소하였다. 대부분 펌프의 경우 각 펌프 호기의 운영 범위에서 가장 낮은 운영 수위가 선정되었다. 초기 펌프의 운영하는 것이 월류량을 저감할 수 있는 것으로 판단되며 이 후 펌프 운영 조건 변경을 하여도 월류 저감에 변화는 없는 것으로 나타났다. 내수침수 저감정도는 약 1%~2%로 산출되었으며, 하류지역에서 발생되는 월류량을 저감하는 정도이지만, 펌프의 운영적 관점에서 기계적 및 실무적 관점의 접근에 따른 효과적인 운영이라 판단된다. 향후, 펌프의 운영조건 등을 고려한다면, 펌프의 효율을 증대하고 내수침수를 저감하는데 도움이 되리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1972-1975
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• 2008

우리 인간이 수원으로 가장 많이 이용하는 지표수의 이동 및 저장 역할을 하는 호소는 자연환경과 인간을 이어주는 중요한 매개체임은 분명하다. 그러나 최근에 경제 성장만을 위주로 발전을 추구해온 결과, 급격한 산업화에 따른 도시지역으로의 인구 집중 현상은 호소에 자연적 혹은 인위적으로 큰 영향을 주고 있다. 하천의 자정능력을 초과하여 발생하는 오염물질이 신갈 저수지로 유입되어 생태계를 파괴하고, 하천의 최종 유입지인 호소의 오염을 가중시켰다. 경기도 용인시, 화성군, 오산시 지역의 농 공업용수의 공급원으로 이용되고 있는 신갈 저수지로 유입하는 하천 역시 도시로의 인구 집중으로 인한 막대한 생활하수와 주변 지역에 조성된 공장에서 발생하는 사업장 배수의 유입으로 인해 심각하게 오염되어 신갈 저수지의 오염을 가중시키고 있다. 현재 용인시에서는 기흥 호수공원을 2010년까지 신갈 저수지 일대 118만평에 여가와 문화, 휴양시설이 연계된 대규모 유원지로 조성한다는 계획을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 신갈 저수지의 퇴적물 오염도를 조사하여 호수공원 조성 시 기초 데이터의 확충 및 현황파악을 위하여 신갈 저수지의 퇴적물에 대한 모니터링을 실시하였다. 측정 시기는 1차(2007년 7월)와 2차(2007년 10월)로 총 2회 실시하였으며, 조사 지점선정은 수역 전체의 특성을 가장 대표할 수 있는 지점(호심 또는 가장 깊은 곳 등), 주요 유입하천수가 유입된 후 충분히 혼합되는 지점, 호수가 유출되는 지점, 폐수나 하수의 유입으로 항상 오염이 인정되는 지점을 고려하여 신갈저수지의 6지점을 선정하여 조사하였다. 퇴적물 분석항목 중 VS, COD, T-N, T-P, 중금속 농도를 중심으로 신갈 저수지의 퇴적물 오염도를 조사하였다. 각 지점별 1차 퇴적물 조사 결과, VS $23.1{\sim}46.6\;g/kg$, COD $8.5{\sim}26.4\;mg/g$, T-N $0.35{\sim}1.52\;mg/g$, T-P $0.60{\sim}1.05\;mg/g$ 등의 농도로 조사되었으며, 중금속은 수은, 시안, 카드뮴은 검출되지 않았고 구리의 농도는 $0.1{\sim}0.6\;mg/kg$, 납의 농도는 $2.1{\sim}3.5\;mg/kg$로 조사되었다. 또한 각 지점별 2차 퇴적물 조사 결과, VS $22.8{\sim}41.4\;g/kg$, COD $7.9{\sim}21.5\;mg/g$, T-N $0.31{\sim}1.44\;mg/g$, T-P $0.82{\sim}1.01\;mg/g$ 등의 농도로 조사되었으며, 중금속은 수은, 시안, 카드뮴은 검출되지 않았고 구리의 농도는 $0.2{\sim}0.7\;mg/kg$, 납의 농도는 $2.4{\sim}3.8\;mg/kg$로 조사되었다. 본 연구의 조사 결과는 앞으로 호수공원이 조성되는 신갈 저수지를 효율적으로 관리함에 있어 중요한 근거자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.445-453
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• 2010

도시 우수 배수 시스템에서 우수 관거는 개수로 흐름 상태로 가정하여 설계되었기 때문에 합류맨홀에서의 에너지 손실은 일반적으로 중요하게 고려되지 않았다. 그러나 과부하흐름에서 에너지 손실은 관거의 배수능력을 저하시켜 도심지역의 침수피해를 가중시키는 요인이 된다. 그러므로 과부하 합류맨홀 내에서의 수두 손실을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 합류맨홀에 대한 문헌조사 및 현장조사를 실시하여 실험장치를 제작하고 실험조건을 선정하였다. 선정된 실험조건인 맨홀 형상 조건(사각형, 원형), 유출유량($Q_3$)에 대한 측면유입유량($Q_2$)의 비($Q_2/Q_3$) 및 실험 유량(2.0, 3.0, $4.0{\ell}$/sec)을 변화시키면서 실험을 실시하였다. $Q_2/Q_3$가 증가할수록 손실계수가 증가하므로 과부하 합류맨홀에서의 손실계수는 측면 유입관로의 유입유량의 영향을 크게 받는다고 판단된다. 맨홀의 형상변화 및 유량변화에 따른 손실계수는 거의 동일하게 산정되었다. 또한, $Q_2/Q_3$와 손실계수의 관계식을 제시하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제17권4호
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• pp.40-51
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• 2014

본 연구의 목적은 건물의 유무에 따른 도시지역의 침수특성을 이중배수체계기반의 2차원 침수 해석모형을 이용하여 각각 해석하고 해석 결과의 차이를 비교하는데 있다. 이를 위해 LiDAR 측량 기반 $1m{\times}1m$ 해상도의 표고모델과 표고모델 위에 건물의 외벽을 따라 지표수 유입을 억제하는 격자를 생성한 표고모델의 2가지 지형자료를 구축하였고, 2가지 지형조건을 2차원 침수해석모형의 입력 자료로 활용하기 위해 $10m{\times}10m$ 해상도로 re-sampling 하였다. 분석 결과, CCTV 영상에 의한 실측 침수심 자료와 모의값을 비교한 결과, 건물을 고려하지 않은 지형자료를 사용한 경우 침수심이 과소 산출되었으나, 건물을 고려한 경우에는 실측값과 근사하게 모의되었다. 침수심의 차이는 침수 가능 면적의 변화에 따라 침수체적이 변하게 되므로, 지표면으로 유출되는 수문량이 절대량으로 고정된다면 침수 가능영역이 큰 지형자료를 사용한 경우 침수심이 낮아지기 때문인 것으로 판단된다. 한편 침수흔적도와 비교한 침수면적은 두 지형자료 모두 큰 차이를 보이지 않았으나 근사하게 건물을 고려한 경우의 일치도가 높은 것으로 나타났다. 따라서 침수면적과 침수심의 두 가지를 종합적으로 고려한다면, 이중배수체계기반의 2차원 침수해석모형을 활용하여 도시유역의 침수해석을 수행하는 경우, 건물을 고려한 지형자료를 사용하는 것이 바람직하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.420-420
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• 2011

도시지역의 내수침수피해는 거의 매년 발생하고 있으며, 반지하와 같은 거주공간이 매우 취약한 상태이다. 특히 최근에는 지하철, 지하상가 등이 대규모 개발되고 복합네트워크화 되어 지하공간의 침수대책과 대피방안 마련이 시급한 상황이다. 일본의 경우 2000년 토카이 호우피해 후 통합유출해석 모형을 개발하였으며, 1999년 및 2003년 후쿠오카 침수피해 발생 후 특정도시하천침수피해대책법을 제정, 1999 후쿠오카, 2004년 하마마츠, 2008년 카누마 피해 후 일본 방재연구소에서는 실시간 1차원 지표범람모형과 모니터링을 통한 실시간 내수침수지도를 개발하였다. 특히 지하공간에 대해서는 "지하공간에 유입하는 범람수가 계단상 보행자게에 주는 위험성에 관한 연구" 등 실험을 바탕으로 각종 지하공간 침수대책 매뉴얼 및 지하시설의 침수시 피난확보계획 지침, 지하공간 침수대책 가이드라인 등 인명피해를 줄이고자하는 노력이 계속되어 오고 있다. 우리나라는 2006년 경기도 고양시 3호선 정발산역이 침수되었으며, 2010년 서울시 지하철 2호선 사당역 및 4호선이 침수되는 등의 지하철 침수피해와 2010년 서울시 광화문 지하상가, 인천시 부평구 우림라이온스 벨리, 우남플라자, 계양구 농협하나로마트, 서원아파트 등의 지하상가와 지하다층의 침수피해가 발생하였다. 특히 2006년 3호선 정발산역 침수는 17시간이나 지하철이 불통되었고 이로 인하여 심각한 교통 체증이 유발 되었다. 본 연구에서는 2010년 집중호우로 인한 서울, 인천지역의 지하공간 침수피해를 중심으로 최근 10년간 지하공간 침수피해사례로부터 대표적인 침수피해 원인 및 특성을 정리하였으며, 그 결과 지하공간 침수의 주요원인은 지상공간의 침수류가 지하공간으로 유입하고, 지하공간의 배수설비 용량부족, 지하공간으로의 유입을 방지하기위한 방지턱, 차수판, 침수시 비상전원 공급, 침수시 지하공간 대피 매뉴얼의 부재 등 다양한 원인이 있는 것으로 나타났다. 특히, 소방방재청에서 고시한 '지하공간 침수방지를 위한 수방기준'에 지하공간 침수 방지를 위한 각종 시설의 설치 및 대피 경로지정 등에 대한 기준이 마련되어 있으나, 지하공간 중 유동인구가 가장 많은 지하철역에서 조차 침수에 대한 행동매뉴얼이나 대피에 대한 가이드라인이 마련되지 않은 것으로 나타났다. 따라서, 지하공간 침수를 방지하기 위하여 센서를 이용한 자동 차수판과 경보기 설치, 지하공간의 사람들이 안전한 대피로를 찾을 수 있도록 지상공간 및 지하공간 출입구를 모니터링 할 수 있는 CCTV의 설치, Dry Area를 두어 비상대피 할 수 있는 공간의 마련 등 시설적인 부분에 대하여 '지하공간 침수방지를 위한 수방기준'을 더욱 강화할 필요가 있으며, 지상공간의 침수 상황을 고려한 지하공간의 대피매뉴얼 또는 가이드라인 등의 수립이 필요하다. 또한 이와 더불어 재산 및 인명피해를 더욱 효율적으로 줄일 수 있도록 실시간 예 경보를 위한 침수해석 모형의 개발이 시급하다.

• 자원환경지질
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• 제48권6호
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• pp.467-475
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• 2015

덕진연못은 전주를 대표하는 명소이나, 수질이 불량한 상태이다. 본 연못은 저수량 $88,741m^3$에 $3.77km^2$의 집수유역을 가진다. 그러나 무분별한 도시화로 인하여 덕진연못으로 유입되는 과거 하천이 차단되었고, 상류에서 양수되는 지하수와 수면에 내리는 강우로만 유지되고 있는 실정이다. 양질의 물갈이용수 부족은 호저에 쌓인 유기퇴적물과 함께 덕진연못 수생태환경 악화의 주범으로 지목되고 있다. 본 연구에서는 덕진연못 수생태 유지용수확보방안에 대하여 고찰하였다. 본 연구결과, 현재의 배수시스템을 개발이전으로 복원한다면 강우유출량만으로도 덕진연못을 연간 32회 물갈이 할 수 있는 것으로 분석되었다. 이와 같은 논리를 뒷받침하기 위하여, 양호한 수질상태를 보이는 인근의 오송지의 상태와 비교하였다. 오송지는 집수구역면적은 $0.535km^2$으로 덕진연못의 약 1/7에 불과하지만, 저수량은 $47,200m^3$으로 덕진연못의 반이 넘는다. 작은 집수구역으로도 오송지가 건강한 수생태환경을 보이는 이유는 강우의 상당부분이 땅으로 침투되어 오송지로 서서히 유입되는 자연배수시스템을 갖추고 있기 때문이다. 저영향개발(LID)은 물순환상태를 개발이전의 상태로 복원하는 도시개발기법이다. 덕진연못 유역 내에 내린 강우가 자연적인 방식으로 배수될 수 있도록 LID기법을 응용한다면 덕진연못 물갈이용수 확보는 충분히 가능할 것으로 보인다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권3호
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• pp.192-199
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• 2013

도시의 하천은 주민의 생활공간의 일부로서 환경적인 지속성을 위해 자연 친환경적으로 관리함이 바람직하나 현재 홍수예방, 또는 조경공사에 가까운 하천정비만 되어 왔으며 하천의 수질보전 및 관리를 위한 지속가능한 수질관리 방안의 수립이 필요한 상황이다. 탄동천은 대전시 유성구 추목동을 기점으로 갑천으로 유입되는 지방 2급 하천이다. 상류에는 군부대, 중류는 주거단지, 하류는 국가주요 연구단지, 그리고 국가적인 규모의 문화시설이 공존하는 지역으로 소규모하천의 자연 친화적 관리에 매우 좋은 예가 될 수 있을 것으로 전망된다. 본 연구는 탄동천에 대한 수질조사를 진행하고 전면적인 진단을 해보았다. 그 결과 상류의 하수처리장 방류수와 신성교 부근의 관거유출수가 주오염원으로 발견되었다. 탄동천 수질개선을 위해서는 이러한 오염원들에 대한 관리가 필수이며 그 대책으로 하수처리장 고도처리시설 도입과 하수처리장과 신성교 부근의 하천둔치에 인공습지를 설계하여 수질개선을 제안하였으며 1차원 수질모델인 QUAL2K를 이용하여 상술한 방안에 대한 수질개선 효과를 예측해 보았다. 모의결과 특히 T-P의 경우 0.05 mg/L 이하로 개선되는 것으로 모의되어 하천의 부영양화 방지에도 뚜렷한 효과가 있을 것으로 판단된다. 개선된 탄동천 수변공간은 인근 주민들에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있으며 성공적인 수질관리 사례는 여타 하천관리의 설계, 시공에 큰 도움이 될 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권11호
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• pp.935-946
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• 2006

본 연구에서는 도시하천의 건천화 방지를 위한 지속가능한 수자원계획을 수립하기 위한 절차를 Heathcote가 제안한 다음과 같은 7단계를 토대로 제시하였다. 단계별 절차는 (1) 유역의 물순환 관련 요소 파악, (2) 문제점 도출 및 우선순위의 결정, (3) 분명하고 구체적인 목표의 설정, (4) 모든 대안의 제시, (5) 가능한 대안의 선별, (6) 선별된 대안의 효과분석, (7) 최종대안의 수립으로 이루어져 있다. 대상 유역의 정량적인 평가를 위한 건천화 지수 산정(2단계)과 대안의 효과 평가(7단계)에 지속가능한 개발 개념인 PSR 모형을 사용하여 각각의 인자를 결정할 것을 제안하였으며, 정량적인 평가에는 복합계획법의 사용을 제안하였다. 구체적인 목표 설정(3단계)을 위해 국내에서 이수관리를 위해 고시하고 있는 하천유지유량을 PHABSIM과 갈수량 산정방식을 이용하여 결정하도록 하였으며, 대안들의 효과 분석(6단계)에는 정확한 연속유출모의뿐만 아니라 토지이용 변화, 저수지 건설 및 운영 등의 대안을 모의할 수 있는 SWAT과 같은 정밀한 수문모형을 제안하였다. 제안된 절차는 다음 논문을 통해서 안양천 중상류 유역에 적용될 것이다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.139-148
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• 2017

상하수도관의 파손에 따라 발생하는 지반함몰은 최근 많은 도시에서 증가하고 있다. 이는 도시의 노후화에 따른 파이프라인의 노후화에 기인한다. 하수도의 파손에 따른 지반함몰특성은 최근 많은 연구들을 통해 밝혀지고 있지만, 상수도에 의한 지반함몰 특성 연구는 미진한 상태라 할 수 있다. 본 연구에서는 상수도관의 파손에 따른 매설관 상부지반의 지반함몰 발생메카니즘을 알아보기 위해 지반특성과 상수도관에서의 압력 및 속도수두에 따른 지반붕괴특성을 실내모형시험을 통해 고찰하였다. 상수도관의 매설상태를 고려하여 상대밀도와 세립토의 함유량에 따라 비교분석하였다. 상대밀도와 침투압이 작은 경우에는 소규모지반함몰이 발생할 수 있고, 반대인 경우에는 지중공동이 크게 발생하면서 일정시간이 지난 후 지표면으로 확대되어 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한, 지중 깊은 곳에서 침투압에 의한 토사유출이 발생한 이후 형성된 지반공동은 장시간동안 지표면 부근에서 일정한 강도를 유지하고, 지반공동이 장기간 유지될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제5권1호
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• pp.51-67
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• 2002

경기도 서해안의 발달된 조간대 지역에 건설된 인공 호수인 시화호와 피 주변 하천 표층수 중의 중금속 거동을 이해하기 위하여 1996년부터 1998년까지 연구를 수행하였다. 반월 및 시화 공단, 도시 통의 다양한 인위적 오염원으로부터 극심한 오염물질 유입에 의해서 시화호와 주변 하천들은 중금속으로 오염되어 있었다. 하천과 공단 토구에서 유출수중의 용존성 중금속 농도와 입자성 중금속 농축계수는 매우 높게 나타났으며, 시ㆍ공간적인 변화 역시 크게 나타났다. 담수화 기간중 시화호 표층수의 중금속 공간분포는 산업 폐수 및 도시 하수의 유입 뿐 아니라 다양한 생지화학적 요인에 영향을 많이 밭으며, 유통의 제한으로 물리적인 혼합은 크게 작용하지는 않았다 또한 시화호는 담수화 중에 주변 환경에 의하여 중금속이 다량 축적되는 것으로 판단되며, 지속적인 환경 개선책이 마련되어야 할 것이다.