• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.654-660
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• 2012

본 논문의 목적은 1차원 수리모형인 HEC-RAS(Hydrologic Engineering Center's River Analysis System)를 통해 강우의 시간적 분포를 적용한 홍수위를 산정하고, 산정한 홍수위 값과 대상유역의 정밀한 지형데이터를 활용하여 홍수위에 따른 범람영역을 GIS기반의 사용자 정의 모델을 통해 자동 생성하는데 있다. 하천의 범람영역 분석은 지형데이터의 정확성에 따라 결과가 달라지므로 대상유역 지형 데이터의 정밀성이 최우선이다. 따라서 GIS기반의 홍수범람 영역을 자동생성하기 위해 UIS(Urban Information System)와 하천 관련 보고서, 수문학 정보 등을 기반으로 공간 및 속성 데이터의 구축방법을 제시하고, 대상 유역에 제시한 모델을 적용하여 GIS기반의 분석 결과를 표출시스템을 통해 제공한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.71-76
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• 2004

본 연구에서는 지진해일에 의한 원형섬 주변에서의 범람영역을 산정하기 위하여 사면구조(quadtree) 격자 기법을 이용한 수치모형을 개발하였다. 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였으며, 적합화된 계층적사면구조 격자를 이용하여 leap-frog 기법으로 양해적으로 유한차분하였다. 원형섬 주위를 따라 적용된 사면구조 격자는 사각형 및 원형의 형상으로 세밀화 되었다. 본 모형에 의해 계산된 수치해석결과를 검증하기 위해 원형섬 주변의 처오름높이에 대한 수리실험결과와 비교하였으며, 본 연구의 결과는 수리실험결과와 양호하게 일치하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.335-335
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• 2021

하천의 홍수터는 평상시 수면위로 노출되어 국민의 여가생활을 위한 공원, 주차장 등으로 활용되다 홍수기 수위가 상승하면 침수되는 하천공간이다. 홍수범람 면적 또는 홍수위 산정을 위한 수치모의 시, 홍수의 평면적인 변화를 분석하기 위해서는 1차원 모의결과와 지형정보를 연계하여 범람면적을 산정하거나 2차원 수치모형의 격자를 대상공간에 대하여 구축한 후 모의를 수행한다. 1차원 수치모형은 계산효율이 우수하고 지류의 합류에 의한 영향을 다수 반영하거나, 긴 구간의 하천단면 구축을 통하여 경계조건이 수치해석 결과에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 그러나 지형의 영향으로 발생하는 국부적인 유속변화와 유향의 평면적인 분포에 의해 발생하는 범람면적의 변화를 반영하기 어렵다. 홍수범람을 고려하여 제작하는 홍수위험지도는 2차원 수치모형의 결과를 기반으로 한다. 2차원 수치모형은 하도의 만곡, 제방의 형상 등과 같은 지형에 의한 유속장의 변화, 흐름영역의 수축 및 확대에 의한 유속의 변화 등을 자세히 반영할 수 있는 장점이 있다. 반면에 수치격자 생성 및 계산결과 도출에 소요되는 시간이 길고 계산영역 설정의 한계로 인하여 경계조건이 흐름해석결과에 영향을 미칠 수 있는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 국내외적으로 1차원과 2차원 수치해석기법을 연계하여 하나의 모형으로 구축한 1-2차원 수치해석 모형이 개발 또는 적용되고 있다. 1-2차원 연계해석기법은 1차원 해석영역과 2차원 해석영역을 연계함에 있어서 흐름방향 연계와 횡방향 연계로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 1차원과 2차원 수치해석을 연계하는 기법에 따라서 발생하는 수치모의결과를 비교하고 적용성을 검토하였다. 수리실험 관측결과가 있는 사례에 모형을 적용한 후, 한강지형에 수치모형을 적용하고 그 결과를 비교한다. 또한, 계산에 소요되는 시간을 비교하기 위하여 2차원 수치격자의 해상도를 다양하게 적용하여 수치실험을 수행한다. 분석결과를 기반으로 홍수위험지도 제작, 홍수위산정 및 홍수예보 등에 새로운 기술의 적용성을 검토한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.79-82
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• 2012

최근 지진해일 발생으로 인한 막대한 피해로 인해 지진해일 방재에 대한 중요성이 높아지고 있다. 지진해일 방재연구는 주로 실제 발생하였던 역사지진해일과 발생가능성이 높은 가상의 지진해일에 대해 해당지역의 재해정보도를 제작하여, 지진해일 발생 시 인명 및 재산피해를 최소화 하는 것에 초점이 맞추어져 있다. 따라서 이번 연구에서는 이러한 재해정보도의 효율성을 높이기 위해 지진해일 발생 시 인명피해가 발생할 가능성이 높은 위험지역을 선정하였다. 지진해일 위험지역을 선정하기 위해 가상의 지진해일을 수치모의 하였으며, 지진해일 발생 시 인명피해가 발생할 수 있는 지진해일 범람 높이를 선정하여 선정한 기준 높이 이상의 범람이 발생할 확률을 계산하였다. 지진해일 수치모의는 지진해일 전파모의와 범람모의 과정으로 이루어진다. 지진해일 전파모형은 선형 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 사용하며, 지진해일 범람모형은 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였다. 수치모의를 통해 주문진항에서의 가상의 지진해일에 대한 범람영역 및 범람 높이를 얻었다. 수치모의를 통해 얻어진 범람 데이터를 이용해 기준 높이 이상의 범람 발생 확률을 계산하였다. 확률 계산을 위해선 해당 데이터의 확률분포를 결정하여야 하기 때문에, 적합도 검정을 수행하였다. 이번 연구에서는 여러 가지 적합도 검정 기법 중 하나인 확률도시 상관계수 검정(Probability Plot Correlation Coefficient Test)을 사용하였으며, 범람 데이터의 확률분포로 Normal, Log-normal, Exponential, Gumbel 분포를 가정하여 검정을 수행하였다. 각 지점별로 확률도시 상관계수 검정을 수행하여, 해당 지점의 확률분포를 결정하였고, 각 지점별로 해당하는 확률분포의 누적확률분포 함수를 이용해 기준 높이 이상의 범람이 발생할 확률을 계산하였다. 얻어진 확률을 지도상에 도시하여 기준 높이 이상의 범람 발생 확률이 높은 지점을 주문진항에서의 지진해일에 대한 인명피해 발생 가능성이 높은 위험지역으로 선정하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.93-100
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• 2011

박 등(2010)의 연구에서 적용성이 입증된 조석-해일 결합모형을 이용해 목포시에서 범람모의를 수행하였다. MIKE21 모형을 결합모형으로 활용하였으며, 적용영역은 박 등(2010)의 연구와 동일하게 선정하였고 범람모의를 위해 목포시에 대한 정밀역을 추가하였다. 하절기의 대조기 고조시에 맞춰 가상태풍이 목포해역에 직접적인 영향을 주는 경우에 대하여 해석하였으며, 이 경우 발생된 고조위 556 cm는 100년 빈도 정도로 평가된다. 계산된 최대 범람영역을 살펴보면 목포시 내항 및 북항 인근에서 50~100cm 가량 침수되는 것으로 나타나고 있으며, 이를 토대로 내항에서 해안침수예상도를 작성하였다.

• 물과 미래
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• 제28권6호
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• pp.119-131
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• 1995

본 연구는 제내지에서의 홍수범람도 작성을 위해서 2차원 천수방정식을 확산파 및 운동파로 단순화시킨 홍수해석 기법을 개발하였다. 모형의 검정을 위해서 1차원 댐 파괴의 문제에 적용하여 동역학적 해석결과와 비교검토하고 질량보존의 오차를 계산함으로써 모형의 검정을 실시하였다. 건물등의 장애물을 포함한 2차원 제내지 유역과 하도범람 홍수파의 홍수터에서의 2차원적 범람양상을 모의하여 확산파 모형의 적용성을 제시하였다. 본 연구 모형은 다양한 상황하에서 유속분포, 수면변동 등에 있어 안정성과 수렴성이 우수하게 나타났으며 해석영역에서의 질량보존의 오차는 0%에 가깝게 나타나 모형의 계산 수행 능력을 확인할 수 있었다. 본 연구의 해석기법은 하천에서의 홍수 예경보 수립과 홍수범람도 작성에 직접적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권11호
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• pp.1093-1105
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• 2012

본 연구에서는 하천 범람에 따른 도시지역 내 홍수흐름의 특성을 수치적으로 모의하고 이에 대한 결과를 분석하였다. 적용된 수치모형은well-balanced HLLC 기법에 근간을 둔 2차원 유한체적모형이다. 대상영역은 경상남도 거제시에 위치한 고현천주변의 도시지역으로 2003년 9월에 발생한 태풍 "매미" 기간동안 집중호우로 인해 하천이 범람되어 피해가 발생되었다. 본 연구에서는 도시지역 내 범람에 대한 홍수흔적 자료를 이용하여 수치모형을 검증하였으며, 향후 발생 가능한 집중호우의 강도의 증가 또는 감소에 의한 유입량의 변화에 따른 도시지역 내에서의 홍수흐름의 특성에 대한 모의 및 분석을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.255-255
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• 2015

지진해일은 주기가 긴 파랑으로 방파제나 방호구조물에 의한 에너지 감소가 작은 특성이 있다. 또한, 범람구역의 구조물 밀집도 및 지형적 요인에 따라 범람영역, 침수심, 파력 등이 상이하게 나타나므로 유체흐름의 입체적 변화양상을 고려하여야 한다. 본 수리모형실험은 임원항을 대상으로 구조물에 작용하는 지진해일의 파력특성을 3차원수리모형실험을 통해 검토하고, 파력산정계수(${\alpha}$)를 제시한다. 3차원 수리모형실험은 1983년 동해 중부 지진해일 발생 시 국내에서 가장 큰 피해를 입은 임원항을 대상으로 배후부지의 구조물과 인근 해안의 지형을 1/100으로 재현하여 실험에 임하였다. 입사파랑은 고립파(solitary wave)로 재현하였으며, 천수(shoaling)에 의한 파고변화를 측정하고 그에 따른 배후부지의 침수심, 구조물에 작용하는 파력을 측정하였다. 분석된 파력 산정계수(${\alpha}$)는 임원항 인근 해역 및 배후부지의 방재대책 수립을 위한 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2033-2037
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• 2008

최근 들어 국지성호우와 장마, 태풍에 의한 자연재해는 모든 분야에서 심각한 영향을 미치고 있다. 자연재해로 발생한 토사는 하천, 농업용 저수지, 댐 및 하구를 메워 흐름을 방해하고 저서생태계에 미치는 영향은 매우 크다. 이러한 토사는 농업용 저수지와 홍수 조절용 구조물의 사용 수명을 단축시키고, 하상을 높여 흐름을 방해하거나 변화시켜 하천 범람을 발생하기도 한다. 한편 하천범람과 제방 붕괴 등은 농지 침수는 물론 작물의 성장을 방해하는 등 많은 경제적 손실을 가져오고 있다. 본 연구에서는 토사의 농도와 분광반사특성의 상호관계를 알아보기 위하여 분광복사계(Li-1800)를 이용하여 미리 제작한 수조 안의 토사(실트질, 모래질) 농도를 변화시켜 토사농도에 따른 분광반사 특성을 파악하고, 그 특징에 대해 검토, 고찰하였다. 연구결과 실트질의 체적반사율이 모래에 비해 약 40% 높게 나타났으며, 실트와 모래 모두 $554{\sim}588nm$영역에서 최대반사율을 나타내었다. 상관분석 결과 각 토사의 상관계수는 실트질이 $0.63{\sim}0.99$, 모래가 $0.73{\sim}0.96$의 값을 나타냈으며, 두 토양 모두 $550{\sim}900nm$영역에서 r>0.90의 높은 상관성을 보였다. 또한, 토사농도에 따른 반사특성은 실트질의 경우 토사 농도가 $0{\sim}60%$까지 $470{\sim}740nm$영역에서 큰 상승폭을 보인 반면, 모래의 경우 토사농도가 25%까지 크게 증가하였으나 30%이상의 농도에서는 변화 폭이 매우 적어지는 특징을 보였다. 토사농도의 변화에 따른 탁수의 분광 반사특성은 토사의 종류에 따라 크게 다르다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권5호
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• pp.131-138
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• 2009

본 연구에서는 태풍과 해일에 의한 범람 피해 영역을 예보하기 위한 동적경보시스템에 대해서 서술하였다. 이 시스템은 연안 지역에 내수범람과 같은 잠재적 위기가 예상되는 태풍 발생 시기에 해안공학적 지식이 부족한 공공 재난관리자들이 직접 신속하게 운용할 수 있도록 일반 PC에서 MATLAB의 GUI(Graphical User Interface)를 이용하여 개발되었다. 신속한 예보를 위한 바람장은 기상청 태풍 예보 자료를 이용하는 단순파라메터 태풍모델로 생성된다. 조위와 수심평균된 조류를 신속하고 정확하게 모의를 하기 위하여 경계 조건을 사전에 준비하였다. 또한 임의의 시점에서도 정확하고 빠르게 수행되도록 MATLAB 수치프로그램을 벡터화하였다. 예상 태풍경로와 관련 태풍 예보 자료를 마우스 등을 이용하여 윈도우 화면에 입력하고 실행하면 마우스로 선정된 특정범람 예상 지점에 대한 실시간 수위정보를 얻을 수 있다. 이 시스템은 지역 재난관리자들에게 가능한 위험 정보를 신속히 파악하고 체계적으로 운용될 수 있도록 개발되었다. 그러나 모델결과는 태풍의 경로에 민감하게 작용하고, 또 지역 재난관리자들이 정확한 정보를 생산하기 위하여 오랜 기간 숙련과 지역에 적합한 경험 계수의 결정 과정이 필요하다.