• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.196-196
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• 2022

최근 기후변화로 인한 집중호우가 발생함에 따른 도시 저지대홍수의 대표적인 사례로, 외수위 상승으로 인한 내수 침수 발생과 배수위(backwater) 발생은 상류 저지대의 내수배제 불량으로 인한 홍수피해가 주된 원인 중 하나로 판단된다. 저지대 내수침수사례로는 서울 강남 및 서초 일대 지역이 대표적이며, 내수침수해 저감을 위한 다양한 치수 사업이 제안된 바 있다. 반포천의 경우 반포천 상류 저지대의 홍수 저감을 위해 중·상류 지역의 유역변경계획이 수립되었다. 또 한, 사당천의 경우 이수-과천 복합 터널을 건설, 홍수 저류지를 조성하여 도심지 상류 침수 저감 계획을 수립하였다. 반포천은 한강의 제1지류로서 제2지류인 사당천과 함께 대표적인 도시하천으로서 상습적으로 내수침수가 과거에 빈번히 발생하였다. 따라서, 본 연구에서는 1차원 동수역학 모형인 HEC-RAS 모형을 사용하여 반포천 및 사당천의 계획홍수량 변화에 따른 반포천 유역 합류부에서 계획홍수위의 배수효과 발생 및 내수침수피해의 저감효과를 분석하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.41-46
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• 2022

최근 기후변화 및 도시화로 도심지에서 발생하는 홍수피해의 규모가 증가하고 있어 다양한 침수해석 기법이 필요한 실정이다. 2010년부터 연속적인 침수피해가 발생하고 있는 사당천 유역은 XP-SWMM을 활용하여 배수 개선 기본계획을 수립하고 침수방지 대책을 제시한바 있다. 하지만 침수해석 과정에서 도시의 건축물을 고려한 분석이 이루어지지 않아 침수피해 정도가 과대 산출되는 경향이 나타나는 문제가 발생하였다. 따라서 본 연구에서는 XP-SWMM을 활용하여 건축물을 고려하지 않았을 경우와 비활성 영역으로 지정하였을 경우를 비교·분석하였다. 연구 결과 건축물을 고려하지 않았을 경우 침수피해 면적은 271,000 m², 평균 침수심 0.15 m였으며 건축물을 비활성 영역으로 고려할 경우 172,900 m², 평균 침수심 0.32 m로 약 36% 정도 과소 추정되고, 건축물 주변의 유속은 1.62 m/s에서 1.83 m/s로 약 1.12배 증가한 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.288-288
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• 2019

지구온난화로 인해 해수면이 지속적으로 상승하고 있으며, 이에 따라 연안인근 지역은 복합원인에 의한 홍수피해가 빈번히 발생하고 있다. 우리나라는 반도 지형으로 해수면 상승에 따라 침수피해 발생 시 피해규모가 클 것으로 예상되어 이에 적극적으로 대처할 필요가 있다. 복합원인에 의한 침수예상도는 해수위를 고려한 내외수 침수피해 발생 시 침수의 범위 및 양상을 예측한다. 먼저 침수발생 시 피해규모가 클 것으로 예상되는 연안인근의 도심지역을 위주로 대상지역을 선정하였으며, 침수발생 원인별 침수예상도를 작성하였다. 작성된 침수예상도를 바탕으로 상세 홍수취약성을 평가하였으며, 이를 바탕으로 주요 시설물의 위치 선정, 관거 개량의 우선순위 선정 등에 활용할 수 있다. 먼저 도상조사를 통해 침수발생 후보지역을 선정하고, 현장답사를 통해 현장 변경사항, 재해원인 및 재해발생가능성을 검토하여 대상지역으로 여수시 연등천 인근을 선정하였다. 모의 방법으로는 HEC-HMS 및 XP-SWMM 등 강우-유출 모형에 의해 침수해석을 실시하고, 하류단 경계조건의 변화에 따른 기점수위를 산정하여 해수위를 고려하였다. 하류단 경계조건으로는 대상지역의 폭풍해일에 의한 해수위 상승고를 적용하였다. 배수토구가 하천으로 연결된 경우에는 해당 하천의 홍수위 산정이 필요하며 홍수위 산정에는 HEC-RAS 모형을 사용하였다. 작성된 침수예상도를 통해 상세 홍수취약성 분석을 실시하였으며, 상세 홍수취약성 지수는 "기후변화 적응을 위한 연안도시지역별 복합원인의 홍수 취약성 평가기술 개발 및 대응방안 연구"에서 개발된 지표를 기반으로 산정하였다. 본 연구에서는 강우-유출 모형의 하류단 경계조건 변화를 통해 해수위 상승을 고려하여 연안도시 지역의 침수예상도를 작성하였으며, 침수발생 예상도를 통해 상세 홍수취약성을 분석하였다. 이는 침수발생에 따른 대피지도 개발, 주요 시설물의 계획, 침수피해 예방을 위한 구조적 대책 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.356-360
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• 2007

최근 급속한 도시화로 인한 유역내 불투수 면적의 증가는 자연유역에 비해 짧은 도달시간과 높은 첨두홍수량을 유발하여 도시홍수 피해의 원인이 되고 있다. 이러한 도시지역 하천에서의 홍수량산정은 강우-유출관계를 근간으로 하는 HEC-HMS 모형 등을 주로 활용하고 있으며, 산정된 홍수량을 토대로 각종 치수대책을 수립하여 왔다. 그러나 도시지역내의 배수체계는 하천과 연결된 우수관로를 통해 이루어지도록 구성되어 있음에도 불구하고, 우수관로 시스템의 능력평가를 하천의 홍수량과는 별개로 평가하고 있다. 즉, 하천이 외수위에 대한 영향을 고려하지 않고 배수체계의 통수능력을 평가하여 배수능이 부족한 관거를 찾는 것으로 매우 근사적이고 비합리적인 대안을 제시하고 있는 실정이다. 따라서, 본연구에서는 도시하천의 홍수량 산정에 있어 우수관로를 통한 배수체계를 고려한 도심지의 홍수량을 산정하기위하여 도시하천의 비시가지역의 홍수량은 HEC-HMS모형으로 산정하여 XP-SWMM모형의 상류경계조건으로 두고 도심지의 모든 우수관로를 하천에 연결하여 홍수량을 산정하는 방법을 제시하였으며, 대상유역은 대전광역시를 관류하는 갑천에 대하여 적용하였으며, 갑천하구에 위치한 회덕수위표의 실측유량과의 비교를 통해 그 신뢰성을 평가하였다. 본 연구의 결과는 도시홍수예방과 침수범람도 작성 등의 도시침수해석 및 치수대책수립에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.38-38
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• 2016

기후변화로 인한 기온과 강수량의 변화는 국지적이고 집중적인 강우를 유발하게 되었고 이로 인하여 외수범람에 의한 제내지 침수로 인한 피해가 증가하고 있다. 따라서 제내지의 침수로 인한 피해를 예측하기위한 기술이 필요하다. 본 연구에서는 하천제방의 파쇄로 인한 홍수량이 제내지에서 어떤 경로로 침수-확산되는지를 파악하기 위하여 홍수의 침수경로를 모의할 수 있는 분포형홍수범람모형인 SIMOD(Simplified Inundation MODel) 모형을 개발하였다. 침수경로를 모의하기 위하여 홍수가 발생된 시점에서 그리드화된 주변셀로의 홍수전의를 위하여 주변셀과의 경사를 이용하여 차등 분배하는 다중흐름방향법(Multi Direction Method, MDM)과, 하나의 낮은 고도의 셀에서 수위가 높아져 인접셀보다 수위가 증가하면 그 수위는 인접 셀들과 균등해 진다는 가정인 평수가정법(Flat-Water Assumption, FWA)을 적용하였다. 모형의 평가를 위하여 가상시나리오를 설정하여 대상지역에서 시간에 따른 침수범위를 산정하였다. SIMOD 모형은 지형도(DEM)와 유입 홍수량의 간단한 입력자료를 이용하기 때문에 모의시간을 현저하게 단축시킬 수 있다. 강우-유출 모형 또는 제방붕괴 모형 등을 통해서 유입되는 홍수량만 파악을 할 수 있다면 수 분 내에 결과를 예측할 수 있다. 따라서 EAP(Emergency Action Plan)과 같은 도심지에서 침수로 인한 대피 계획을 수립하는데 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.305-305
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• 2021

XP-SWMM은 EAP-SWMM의 Runoff 기능을 보완하고 2D 해석 기능을 새롭게 추가하여 만든 외산(XP Solutions) 프로그램으로 도시유역 유출량 산정, 우수관거 추적 등과 같은 모의가 가능한 종합 모형이다. 그 중 2차원 분석 기능(2D XP-SWMM)은 연산 결과를 Tu-Flow 모형에 대입한 도시침수 해석모형으로 실무에서 주로 사용되고 있다. 그러나 XP-SWMM은 수량 부분 외에도 수질 부분의 다양한 모형이 통합되어 있어 라이센스 가격이 상당히 높고, 국내 환경에 적합한 모형 수정 등 기술지원을 받기 어렵다는 단점을 갖고 있다. 또한, 실무 활용성이 높은 2차원 분석기능의 경우 모의에 소요되는 시간이 크다는 한계점을 갖고 있다. 2D XP-SWMM 연산의 소요시간이 큰 주요 원인은 계산 시간간격마다 큰 셀수의 행렬 계산을 반복하기 때문이며, 격자를 촘촘하게 설정할수록(행렬의 수가 증가할수록) 수치해석에 소요되는 시간은 기하급수적으로 늘어나게 된다. 2D XP-SWMM 연산은 편미분방정식을 계산하는 모형으로 반복법을 채택하고 있기 때문에 짧은 시간내에 침수해석을 진행해야하는 웹기반 초단기 홍수예경보 시스템 등에 활용하기에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 2D XP-SWMM 보다 연산속도를 향상시킨 2차원 도시침수 모형을 개발하였다. 기존 XP-SWMM 중심의 실무 적용성을 유지하고자 XP-SWMM과 동일하게 EPA-SWMM 엔진을 활용하였고 DEM 기반의 지표수 흐름방향 결정 알고리즘을 결합하였다. 본 연구에서 개발한 도시침수 모형 결과를 울산광역시, 청주시 등 도심지에서 발생한 과거 침수피해의 양상과 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 물과 미래
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• 제44권10호
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• pp.25-29
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• 2011

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2015년 정기학술대회
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• pp.160-161
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• 2015

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.8-17
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• 2018

방콕(태국) 등 동남아시아 도시 홍수의 경우 열악한 배수시설로 포장된 도로를 따라 광대한 도심지역이 저수위 홍수에 침수되고 있다. 모래가 부족한 도심지의 경우 모래주머니 등 기존 침수방지 방법은 유효하지 않으므로 인공적인 침수방어 구조물을 설치할 필요가 있다. 이와 관련하여 유럽 및 북미 일부 선진국을 중심으로 개발된 침수 월류방어장비들은 고가에 복잡한 시공성을 가지고 있어 동남아시아 지역에 저변을 확대하기 어려운 상황이다. 따라서 저가 및 단순 고기능형 도심형 홍수임시차수시스템(FRDS)을 개발할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 FRDS의 개요 고찰, 국내외 개발 동향 분석, 개발 니즈 및 방향 제시 등을 통해 동남아시아에 적용할 수 있는 FRDS를 개발하였다. 개발한 시스템은 한국건설생활시험연구원 서산 옥외실증시험센터에서 누수율변형 시험 및 내충격성 시험에 관한 KS 성능평가를 실시하였으며, KS F 2639(누수율 변형 시험)과 KS F2236(내충격성 시험) 기준을 통과하였다. 본 연구결과는 홍수재난과 관련하여 동남아국가 도시홍수에 적용할 뿐만 아니라, 국내 홍수빈발지역 및 주요시설 등에 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 도시홍수와 관련하여 주요지자체 및 시설물 관리기관의 과학적 능동적 대응을 유도할 수 있을 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.29-36
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• 2015

현재 국내 연구는 1차원 수치해석을 통한 침수방지대책의 효과분석 및 효율성을 입증하는 형태로 본 연구에서는 2차원 도시유출모형인 XP-SWMM 모형을 침수지역에 적용, 침수방지대책을 상호 비교 분석함으로써 수자원관리자의 효율적인 정책결정에 반영할 수 있도록 하는 것이 본 연구의 목적이다. 기상데이터는 지난 1967년부터 2011년까지 45년간 청주 기상대에서 수집한 것으로 통계 분석하여 사용하였다. 대상 배수구역 통수능력 분석을 50년 빈도 모의 결과 침수면적 $539,548m^2$, 최대침수심 1.0m, 침수시간 48분으로 분석되었다. 침수대책으로 A1 소배수구역의 통수능력 증대를 위해 우회수로 및 지하저류시설 건설을 비교한 결과 대상유역에 용량이 $13,500m^3$인 지하저류시설을 설치할 경우 50년 빈도의 강우까지 침수가 완전 해소될 것으로 판단된다. 향후 침수 저감대책으로 이상기후에 대비할 수 있는 지하저류조 설치가 효율성이 좋을 것으로 판단된다.