• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.43-43
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• 2011

본 연구에서는 한강제방 취약구간인 성산대교와 잠실철교 부근 지역에 대한 홍수범람을 수치모의 하였다. 사용된 수치모형은 스위스의 Beffa에 의해 개발된 FLUMEN(FLUvial Modeling ENgine)으로서 스위스, 독일, 오스트리아 등에서 홍수범람해석에 사용된 바 있는 모형이다. 제방 취약지역은 한강 하천정비기본계획(2002)과 대학과 연계한 하천관리에 관한 연구용역(2단계 4차년)에 제시된 HEC-RAS 부등류 해석에 의해 계산된 홍수위와 기존 제방의 높이를 비교하여 산정하였다. 범람모의를 위해 HEC-RAS 부정류 해석을 통해 경계조건을 산정하고, FLUMEN을 이용하여 한강제방의 취약지역에 대한 범람모의와 파제 시나리오를 작성하여 파제에 따른 범람모의를 실시하고 적용성을 검토하였다. 제방 취약지역에서 월류로 인한 범람이 발생하였고, 이로 인해 일부 주거지역이 침수되었다. 가상 파제시나리오를 통한 수치모의 결과에서 여의도에서 $2.179km^2$의 넓은 지역에 침수현상이 계산되었으며, 최대 침수심은 5.054m로 성산대교 남단의 가상 파제 시나리오에서 계산되었다. 수치모의 결과 FLUMEN은 한강유역의 범람모의에 적합하다고 판단되며, 본 연구는 홍수 방어대책을 수립함에 있어 홍수 취약지역의 선정과 수공구조물의 설치 방향을 결정하는데 기초자료로 활용이 기대 된다. 정확도를 높이려면 보다 정밀한 제내지, 제외지의 측량자료의 적용, 내수 침수모형과의 연계, 조밀한 불규칙 삼각망의 작성이 필요하며, 국내실정에 맞는 정확한 적용기준마련과 유역의 수리학적 특성이 고려된 홍수해석 모형의 개발이 필요하고 보다 정확한 조도계수의 산정을 위한 지속적인 연구가 필요하다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.4
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• pp.661-671
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• 2003

The reliability model is developed for analyzing parameter uncertainty and estimating of flood inundation characteristics in a protected lowland. The approach is based on the concept of levee safety factor and the statistical analysis of model parameters affecting the variability of flood levels. Monte Carlo simulation is incorporated into the varied flow and unsteady flow analysis to quantify the impact of parameter uncertainty on the variability of flood levels. The model is applied to a main stem of the Nakdong River from Hyunpoong to Juckpogyo station. Simulation results show that the characteristics of channel overflow and return now are well simulated and the mass conservation was satisfied. The inundation depth and area are estimated by taking into consideration of the uncertainty of width and duration time of levee failure.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1093-1097
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• 2005

본 연구는 설마천 시험유역에서 수집 분석된 신뢰성 있는 수리$\cdot$수문자료를 바탕으로 국내 중소하천에 널리 사용하고 있는 수리학적 모형인 HEC-RAS(River Analysis System) 모형을 적용 모의하였다. 2004년 홍수기를 중심으로 모의 계산된 유속값과 수위값은 실측 유속값과 관측 수위값에 거의 일치하는 양상을 보이고 있다. 모의된 결과가 산지 소하천 유역의 물리적 현상을 잘 반영하고 있음을 볼 때, 모형 적용시 선정한 매개변수 값들은 매우 적절하다고 판단된다. 이와 같은 수리$\cdot$수문자료의 지속적이고 신뢰성 있는 자료의 구축은 수리$\cdot$수문모형의 개발을 위한 검증자료로 크게 활용될 것이다. 또한, 축적된 수문자료의 공개를 통해 국내 대학 및 연구기관에서 물순환 과정의 규명과 수문성분 해석에 활용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.413-418
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• 2006

본 연구는 자갈하상을 갖는 하천에 대해 조도계수를 산정하고자 하상에 분포하는 입자에 작용하는 전단응력을 이용하여 등가조도를 산정하고 대상유량에 대해 수위를 산정할 수 있는 모형을 개발하였다. 개발된 모형의 적용성은 섬진강 하류부의 구례수위표와 송정수위표 구간에 대해 적용하였다. 그 결과 구례수위표지점에서 등가조도는 0.088m로 산정되었고, 이를 이용하여 Wark(1990)가 제시한 단위유량에 대한 연속방정식과 운동량방정식을 결합한 간단한 모형을 이용하여 각각의 대상유량에 대해 수위를 산정하였으며, 그 결과 6%이내의 오차를 보였다. 그리고 대상유량에 대해 계산된 수위를 이용한 부등류 해석을 실시하여 조도계수를 각각의 유량에 대해 산정하였다. 그 결과 관측된 수위와 계산된 수위에 의해 산정된 조도계수의 오차가 $0{\sim}0.002(6%)$의 오차를 보였고, 유량별로 조도계수를 산정할 수 있어 조도계수의 가변성도 고려할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.436-440
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• 2006

하천에 대한 수질해석을 위해 범용적으로 사용되는 QUAL2E 모형은 대상구간에 유사한 수리 특성을 가지는 구간(reach)을 설정하여 주어진 유량에 대해 동일한 수심과 유속을 가지도록 구성되어 있다. 하지만 실제 자연하도에서는 여러 가지 수공구조물이나 지형변화로 인해 흐름변화가 매우 다양하게 발생하고 있다. 본 연구에서는 범용적으로 사용되고 있는 DWOPER 모형이나 HEC-RAS 모형과 같은 1차원 수리해석모형의 부등류 모의결과를 QUAL2E 모형에서 활용함으로써 실제 하천에서 발생하는 국부적인 흐름특성을 수질해석에 반영할 수 있는 수리연계모듈을 개발하였으며, 이를 한강의 팔당댐 하류구간에 대해 적용하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.679-683
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• 2010

본 연구에서는 공간적 변수인 조도계수를 기지의 수위값을 이용하여 최적값을 결정하는 방법에 대해서 검토하고자 한다. 최적화 기법에 의한 조도계수는 기지의 수위값과 수치모의에 의한 결과 값의 전체 오차를 최소화하는 값으로 결정된다. 본 연구에서는 3가지 최적화 기법을 이용하였으며 가상 수로에 대해서 적용하였다. 수위계산은 표준축차법에 의해 수행하였으며 사용된 최적화 기법은 quasi-Newton 방법이다. 1차원 모형은 Matlab을 이용하여 표준축자법으로 구성하였으며 BFGS 기법, L-BFGS 기법, Steepest Gradient Descent 기법 등도 Matlab으로 구성하였다. 표준축차법은 조도계수가 입력되면 기지의 수위값과의 2-norm을 계산하도록 구성하였다. 계산 결과에 의하면 세가 기법 모두 20 23회 정도의 반복계산을 수행하고 값이 수렴되었는데, L-BFGS의 경우에는 정확하게 음수의 조도계수로 수렴하였으며, BFGS기법과 Steepest Gradient 기법의 경우에는 양의 값으로 정확하게 수렴하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.330-333
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• 2015

충적하천에서 발생하는 하천의 침식과 퇴적은 흐름을 통해 발생하는 자연적인 현상이다. 침식 및 퇴적에 대한 수치모형을 이용한 분석은 하천에 존재하는 보와 같은 수리구조물들의 유사이송에 대한 영향을 연구하는데 효과적인 방법이다. 본 연구에서는 낙동강에 위치한 강정고령보에서 달성보 구간을 대상으로 보 건설 후 다기능보 운영을 통해 발생되는 하상변동에 대해 다양한 유사량 산정 공식별 대상구간에 대한 하상변동양상을 파악하고 실측자료와의 비교를 통해 실제 한천에서의 수리구조물 영향을 고려한 하상변동 예측에 대한 HEC-RAS 모형의 적용성을 평가하였다.

• Journal of Korean Society of Transportation
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• v.25 no.6
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• pp.33-42
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• 2007

This research proposes strategies about providing detour route information and traffic management for flood disasters. Suggested strategies are based on prevention and preparation concepts including prediction, optimization, and simulation in order to minimize damage. Specifically, this study shows the possibility that average travel speed is increased by proper signal progression during downpours or heavy snowfalls. In addition, in order to protect the drivers and vehicles from dangerous situations, this study proposes a route guidance strategy based on variational inequalities such as flooding. However, other roads can have traffic congestion by the suggested strategies. Thus, this study also shows the possibility to solve traffic congestion of other roads in networks with emergency signal modes.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.242-242
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• 2020

도시화와 산업화에 따른 유출환경의 변화로 인해 도심지에서 발생하는 대부분의 유출은 도로표면을 따라 이동하고 도로변에 설치된 빗물받이에 의해 배수된다. 이 때 빗물이 원활하게 배수되지 않아 노면수가 정체되고, 이 노면수가 인근 주택지로 유입되어 침수 피해가 발생한다. 이러한 현상은 유출량이 집중되는 도심지 저지대에서 주로 발생하며 설계 한도를 초과하지 않는 정상적인 강우 조건에서도 빈번히 나타나고 있다. 이는 최근의 기후 변화로 인한 집중 호우 등을 고려하여 설계 기준이 지속적으로 조정되어야 함과 동시에 도로 노면수의 배수 능력 평가를 위한 실제적인 연구가 이루어져야 한다는 필요성을 나타내고 있다. 특히 도로 빗물받이의 효율은 주로 종경사 및 횡경사 등의 도로 조건, 표면 유출 우수량, 빗물받이의 형상 등에 의존한다. 그러므로 상향된 설계빈도 및 도로 조건을 고려한 도로 표면 유출에 대한 흐름 분석과 빗물받이 특성을 고려한 실증연구의 분석 및 설계 해석 알고리즘의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 도로 노면수의 배수 능력 증대를 위해 연속 설치된 빗물받이 조건 및 도로 경사조건을 고려하여 도로 배수시설의 표면 유출 모델 설계 알고리즘을 개발하였다. 표면 유출 유량은 도로의 차선(2~4차선), 경사(종경사 2~10% 및 횡경사 2~10%) 및 설계빈도(최대 30년)를 고려하였으며 유량이 노면 진행방향을 따라 연속적으로 증가하는 부등류 흐름 해석 방법을 채택하였다. 또한, 빗물받이 설치간격(L)과 도로의 폭(W)의 곱으로 계산되는 단순 직사각형 형태의 노면 형상이 아닌 도로 종경사 및 횡경사에 따른 유달거리를 산정하여 평행사변형 형태의 노면 형상을 계산하고 이에 따른 면적(A), 도달시간(tc) 및 강우강도(I)를 산정하였다. 이와 같은 1차원 흐름분석을 통해 도로 표면흐름 및 빗물받이 설치 간격을 제시하고 기존의 제시된 빗물받이 설치 간격과 비교하여 본 연구에서 제시한 설계 알고리즘을 검증하였다. 또한, 수리 실험을 통해 측정된 빗물받이 차집효율을 이용하여 연속 구간에서의 도로 표면 유출 모델의 적용성을 제시하였다. 이는 빗물받이 유입구를 통해 모든 유량이 유출된다고 가정하고 단독 구간에서의 수리분석 결과만을 고려하여 이를 확장시켜 개발된 기존의 도로 표면 유출 모델을 보완할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서 제시하고 있는 설계 알고리즘을 적용한다면 도로 전체 구간에서의 흐름 변화 분석과 배수효율의 정량적인 분석이 가능하므로 향후 도로 표면 침수 피해 저감 및 배수능력 증대를 위한 실증적이고 정량적인 분석 방법이 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.966-970
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• 2007

하천정비기본계획에는 하천 등급별로 빈도 홍수량과 빈도 홍수위가 제시되어 있다. 홍수위 산정에는 조도계수가 영향을 미치므로 모든 하천정비기본계획에는 하천 구간별 조도계수가 산정, 제시되어 있다. 그런데 하천의 이용은 시대에 따라 변화되고 있으며 최근 환경적 기능이 강조되고 있어 하천 내의 수목에 대한 관점 또한 과거 치수 목적이 위주가 되었던 시대와는 달라졌다. 그러므로 이제는 홍수터를 포함하는 하천 부지내에서 자생 혹은 식재한 수목에 대한 고려가 필요한 상황이다. 수목 생장은 조도계수를 변화시키므로 이를 고려하기 위해서는 다시 조도에 대한 고려한 필요한 상황이다. 이러한 배경에서 본 조사는 국내의 다양한 하천에 대해 기존에 수립된 하천정비기본계획을 토대로 조도계수의 범위와 특성 및 그 산정 방법을 분석하는데 목적을 두었다. 하천정비기본계획 분석 결과, 조도계수는 하천 규모와 관계없이 주로 $0.025{\sim}0.040$ 범위에 있으며, 대체로 과업 구간이 5개의 이하로 분할되어 적용되었다. 산정 방법은 주로 하상재료 및 하도 형태에 대한 현장 판단과 기수립된 하천정비기본계획의 참고, 과거 흔적수위를 기초로 부등류 모형을 적용하는 등이었다. 본 조사의 결과로 현재 조도계수 산정의 문제점이 분석되었으며 향후 조도계수 산정의 개선 방향이 제시되었다.