• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1251-1255
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• 2006

도로 조건에 따른 빗물받이 유입구의 설치간격, 적정크기 및 관리 방안을 마련하여야 하며, 빗물받이 설계 시, 빗물받이 유입구의 통수능력을 저하시키는 빗물받이 유입구의 막힘 현상을 고려한 빗물받이 유입구의 합리적인 설계와 관리 방안을 마련하여 빗물 배제 능력을 향상시킴으로써 도시 홍수피해의 경감대책을 수립하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리식을 이용하여 우수유출량을 계산하고, 빗물받이 차집효율 실험을 통하여 산정된 빗물받이 규격별 차집유입량 경험식을 이용하여 빗물받이의 차집유입량을 산정하였다. 막힘 현상을 고려한 빗물받이 유입구의 찻집효율 분석 실험을 실시하여 제시되어진 막힘 계수를 이용하여 빗물받이 유입구의 막힘 현상을 고려한 도로의 격자형 빗물받이 유입구의 설계 방법을 제시하였으며, Excel을 이용하여 간략하게 프로그램화 하였다. 제시된 설계방법은 실무에서 도로 조건의 변화와 빗물받이의 막힘 현상을 고려한 빗물받이 유입부의 설계에 사용 가능하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.457-457
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• 2015

최근, 우리나라에서는 효과적인 수자원 관리와 추가적인 수원 확보 차원에서 빗물 재이용에 관한 관심이 크게 증대되고 있다. 하지만 국내의 관련된 제도와 기술 지침은 단지 규제 측면에서 빗물이용시설을 설치하도록 제시하고 있어 빗물이용시설의 실제 사용을 고려한 계획이 배제되어 있다. 본 연구의 목적은 실용적인 빗물이용시설의 계획을 위해 SWMM을 이용하여 빗물 재이용의 수요(빗물 재이용 목표량)와 공급(연간 강우량과 패턴)을 반영한 설계 방법을 제시하는 것이다. 이를 위해 SWMM 내에 구현되어 있는 빗물통 모의에 관한 수식을 이용하되, 수식을 목적에 맞도록 일부 변형하여 활용하였다. 그리고 빗물이용시설의 규모는 설정한 목표량을 만족할 수 있는 최소의 크기로 결정하는 것이 적절하고, 장기간의 강우자료를 이용한 물수지 석이 요구되므로 이를 고려하였다. 본 연구에서 제시한 빗물이용시설의 설계 방법은 송산 그린시티 동측지구에 계획된 빗물이용시설의 규모 결정에 활용되었다. 빗물 재이용의 목표량이 일정한 경우, 빗물이용시설의 크기가 커질수록 빗물 재이용 가능량은 로그함수의 형태로 증가하여, 빗물이용시설이 특정 규모 이상으로 커지더라도 빗물 재이용 가능량은 더 이상 증가하지 않는 임계점이 나타난다(그림 1). 따라서 빗물이용시설은 이러한 임계점이 나타나는 규모 정도로 설계하는 것이 합리적이다. 본 연구에서 제시한 빗물 재이용을 고려한 빗물이용시설의 계획은 빗물이용시설을 보다 합리적으로 계획하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.183-183
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• 2016

본 연구에서는 도시침수 저감을 위한 구조적인 시설물 중에서 빗물펌프장에서의 운영에 관한 연구를 실시하였다. 현재 일반적인 빗물펌프장은 외수범람은 고려하지 않고 내수배제에 우선순위를 두며 운영하고 있으며 이로 인하여 도시침수가 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 외수범람과 내수배제를 동시에 고려하여 빗물펌프장을 운영함으로써 도시침수를 저감하는 방법을 제안하였다. 해당 연구는 2010년 9월 및 2011년 7월 도시홍수가 발생하였던 반포천 유역을 대상으로 하였다. 반포천은 2012년 감사원으로부터 지적이 된 유역으로서 홍수 시 하류부 하천보다 수위가 낮아 자연배제가 어려우며 호우 시 방류수역 확보가 불완전하다. 그럼에도 불구하고 2010년 5월 반포빗물펌프장의 펌프용량을 약 70% 증설하면서 같은 해 9월과 이듬해 7월 하천에 방류된 빗물이 역류를 발생시키면서 진흥아파트 인근 저지대의 침수피해를 가중시켰으며 이외의 강남지역에 많은 양의 도시홍수를 야기 시켰다. 이는 빗물펌프장의 펌프 증설과 같은 구조적 대책으로 도시홍수 저감을 달성시키기 어려운 것을 나타내며 펌프 운영과 같은 비구조적 대책이 동반되어야 함을 의미한다. 따라서 본 연구에서 제안하는 운영방법은 유수지의 여유 저류가능 용량이 확보가 될 때, 하천으로의 우수 펌프 토출량을 낮추는 방법이며 이로 인하여 반포천 외수위 상승을 줄일 수 있다. 외수위 상승을 억제함으로써 외수범람을 포함한 저지대 도시침수 발생을 줄일 수 있다. 이를 실제 도시침수가 발생한 2010년 9월과 2011년 7월 호우사상에 적용함으로써 최대 20% 이상의 침수 저감이 가능하며 이를 통한 침수저감량을 산출하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.820-824
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• 2007

간선도로의 유입부 설계에는 도로 표면에 떨어진 강우만을 고려하여 빗물받이 간격, 형태 등을 결정하고 있으나, 현실적으로는 간선도로와 연결된 급경사 국지도로에서 횡방향 빗물받이 유입부로 유입되지 않는 유량이 간선도로의 침수를 가중시키고 있는 실정이다. 이러한 점들을 고려할 때, 침수피해에 의한 시민들의 재산을 보호하고, 불편을 덜어주기 위해 급경사 국지도로의 합리적인 배수시설이 필요하다. 그러므로 국지도로 조건에 따른 횡유입부의 설치간격, 적정크기 및 관리 방안을 마련하여 빗물 배제 능력을 향상시킴으로써 도시 홍수피해의 경감대책을 수립하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리식을 이용하여 우수유출량을 계산하고, 횡유입부의 차집효율 실험을 통하여 산정된 국지도로의 단위 폭(1m)당 차집유량을 이용하여 횡유입부의 설계 방법을 제시하였으며, Excel을 이용하여 간략하게 프로그램화 하였다. 제시된 설계방법은 실무에서 국지도로 경사의 변화를 고려한 횡방향부의 설계에 사용가능하리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.514-514
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• 2016

최근 도시화가 도시의 물순환에 미치는 영향을 최소화하기 위한 저영향개발에 대한 연구가 많아짐에 따라, 기존 도시의 미관개선과 비점오염원의 유입을 사전에 차단하기 위하여 다양한 제품들이 개발되고 있다. 기존의 벤치플륨관을 개선하고자 개발된 환경반구형수로관은 프리캐스트(Precast)콘크리트 제품으로 상부에 투수구를 통해서 빗물이 유입되도록 제작된다. 투수구에는 플라스틱 필터가 적용되며 빗물만 배제하여 배수 시키토록 고안되었다. 플라스틱 필터는 폐PVC 스크랩을 재활용하여 제작되며 제품표면은 다양한 재료로 마감하여 콘크리트 노출면을 최소화 하였다. 빗물이 투수구를 통해서 유입되기 때문에 원활하게 빗물을 차집하여 배수 할 수 있는가에 대한 수리성능을 검토하기 위한 수리실험을 수행하였다. 최대허용우수유입량은 실제 환경반구형수로관에 적용되는 필터와 마감재료를 적용하여 쇄석필터층의 두께의 변화가 환경반구형수로관의 배수성능 미치는 영향을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.245-245
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• 2022

최근 국내 기후변화에 따른 국지성 집중호우로 인한 시간당 강우량의 증가로 도로부 유출량의 증가와 배수관거에서의 내수배제 불량에 따른 도심지 내수침수 피해가 증가함에 따라 이를 해결하기 위한 우수유출저감시설이 설치되고 있다. 그러나 대단위의 지하 저류시설의 지속적인 설치는 과밀화된 도심지에서 설치 지하공간의 구조적인 한계 및 적정 설치 위치의 미확보 등의 다양한 문제가 발생하여 저류시설의 침수저감 효과에 대한 추가적이고 새로운 저류시설에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 내수 침수 저감 및 배수 능력 향상을 위한 도로 배수시설과 연계된 도로 측구부 저류시스템 구축이 필요하다. 이를 위해 역류 방지 및 노면수 저류 빗물받이에 적용되는 부력식 역류차단장치를 개발하였으며, 역류차단장치의 최적 형상 개발을 위해서 기존 빗물받이 연결관과의 통수능 비교 및 분석이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 빗물받이 연결관 및 연결관 내에 역류차단장치가 적용된 역류차단 빗물받이의 흐름분석을 위해 Fluent 모형을 이용하여 3차원 수치모의를 수행하였다. 수치모의 구성으로는 전체 형상을 40×50cm의 빗물받이 유입부와 50×50cm의 빗물받이로 결정하고 격자는 빗물받이 내부의 복잡한 3차원 흐름을 모의하기 위해 1.2~2mm 크기로 생성하였다. 다상유동 해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 SST k-𝜔모형을 적용하였다. 해석조건으로는 김정수(2021) 등이 제시한 4차선 기준 설계빈도별(5~30년) 빗물받이 유입유량을 산정하여 빗물받이 유입조건으로 선정하였으며, 빗물받이와 연결관에서의 통수능력 분석 조건으로는 빗물받이에 기존 연결관이 부착된 조건과 연결관 내에 역류차단장치가 설치되어 역류차단장치가 개방된 조건에서의 통수능을 비교하였으며, 역류상황을 가정한 연결관에서의 통수능을 비교하기 위하여 역류차단장치의 개폐정도를 15도(통수단면 33%감소) 닫힌 상태 및 30도(통수단면 67% 감소) 닫힌 상태 조건을 대상으로 빗물받이와 연결관에서의 흐름을 모의하였다. 수치모의 결과 역류차단장치의 계폐조건에 상관없이 5년 빈도유입량 조건에서는 완전 배수가 되었으며, 개폐조건 15도에서는 10년 빈도의 유입량에서는 완전 배수가 되었으나 20년 빈도 이상의 유입량 조건에서 빗물받이 유입부로의 역류가 발생하였으며, 개폐조건 30도에서는 5년 빈도 이상 유입량 조건에서 빗물받이 유입부로 역류가 발생하는 것으로 나타났다. 특히, 30년 빈도 이상의 유입량부터는 빗물받이 연결관 내에 역류차단장치 개페조건과 관계없이 빗물받이 유입부로의 역류로 인한 도로 침수가 발생하기 때문에 유휴공간인 도로 측구부를 저류공간으로 활용할 수 있는 도로 측구부 저류시스템의 구축은 필수적이라고 판단되며, 유량 조건에 따른 빗물받이 내부 와 흐름과 유출부에서의 유속 변화 특성을 확인하였다. 그러므로 측구 저류조 개발 형상과 연결한 3차원 흐름의 구현 및 분석에 Fluent 모형의 적용이 가능하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.60-60
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• 2018

최근 도시지역의 불투수율 증가로 인한 유역의 도달시간 감소와 첨두유출량이 증가함에 따라 내수침수 잠제 위험성이 증가하고 있다. 이에 우수배제 시스템의 수방능력 향상을 위한 빗물펌프장의 신설 및 증설에 대한 요구가 증가하고 있다. 하지만 빗물펌프장의 신설 및 증설에는 건설부지 확보의 문제와 비용적인 문제 등의 현실적인 현계들이 있다. 따라서 기존에 설치되어 있는 빗물펌프장의 배수효율을 증대시킬 수 있다면 빗물펌프장의 신설 및 증설에 따른 과도한 예산지출을 줄일 수 있을 것이다. 빗물펌프장의 배수효율은 흡입부 내에서 발생하는 와류를 얼마나 잘 제어하느냐에 따라 크게 달라진다. 만약 흡입부 내에 강한 와류가 존재한다면, 흡입관 주위에서 선회류를 유발시켜 펌프 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다. 따라서 펌프 운영 시 흡입부 내에서 발생하는 와류를 제어하기 위하여 와류발생 저감장치(Anti Vortex Device)를 설치하여 와류를 제어하는 방법을 이용하고 있다. 하지만 국 내외 빗물펌프장 설계기준에서 와류발생 저감장치에 대한 정량적인 효과는 제시되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 PIV(Particle Image Velocimetry)를 이용하여 와류발생 저감장치가 펌프 흡수조에 설치되었을 때 흐름특성 및 와도분포 분석을 통해 와류발생 저감장치의 형태에 따른 효과를 정량적으로 분석하고자 한다. 그 결과 와류발생 저감장치를 설치 한 후 흐름개선효과를 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1D호
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• pp.177-184
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• 2006

본 연구는 평택시($12.2km^2$)를 대상으로 시내의 각 도로를 따라 흐르는 홍수유출을 모의하기 위하여 분포형 도시홍수 유출 모형을 개발하고, 그 적용가능성을 제시하고자 하였다. 도로를 따라 유출이 모의되는 것을 처리하기 위하여 도로망을 이용하여 Agree burn한 수치표고모델의 준비를 제안하였으며, 본 연구에서는 모형의 입력자료로 적합한 도로해상도를 15m로 결정하였다. 모형의 적용가능성을 평가하기 위하여 32개의 도로지점을 선정하여 각 도로지점별 유출곡선을 모의한 결과, 고지대에서 저지대로의 도로유출이 합리적으로 모의되었으며, 도로에서의 빗물배제량을 고려한 도로지점별 모의결과도 합리적으로 모의됨을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.158-158
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• 2021

도시에 불투수면적이 증가하고, 기후변화가 극심해져감에 따라 홍수 및 열섬현상과 같은 도시의 물 문제가 발생하고 있다. 이를 해결하기 위한 정책의 일환으로 우리나라의 녹색건축인증제도(Green Standard for Energy and Environmental Design, G-SEED)에서는 물순환 관리를 평가하고 있다. 하지만, 현재 G-SEED의 평가방법을 살펴보면 빗물관리시설의 설치 정도로 평가하고 있고, 강우 특성 또한 고려되고 있지 않다. 그러므로 본 연구에서는 G-SEED의 빗물관리 및 이용 항목에 대해 수문 모델을 통해 효과를 정량화함으로써 성능에 따라 평가할 수 있는 방법을 제안하였다. 빗물관리 항목에서는 유출저감률을, 빗물이용 항목에서는 빗물이용률을 평가지표로 선정하였고, 각 평가인자를 산출하기 위하여 개념모델을 적용하였다. 빗물이용시설의 경우 초기우수배제장치 용량과 필터 효율에 따른 빗물유입량의 변화와 급수인원에 따른 수요량 변화를 고려한 수문모델을 개발하였고, 수요량과 빗물저장조 용량에 따른 유출저감률과 빗물이용률을 알아보기 위해 MATLAB을 이용하여 모의해보았다. 또한, 옥상녹화의 경우에는 강우, 저류, 증발산, 유출을 고려한 수문흐름모델을 적용하였고, 토층의 두께와 배수(저장) 층의 용량에 따라 모의하여 평가기준을 선정하였다. 제안된 수문모델의 검증을 위하여 서울대학교 기숙사와 35동 옥상녹화의 실측데이터를 비교하였고, 적용성 평가를 위해 RMSE(Root Mean Square Error)와 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency)를 이용하였다. 본 연구에서 제안된 방법을 통해 빗물관리시설의 수문학적 성능에 따른 평가가 가능해질 것이며 설계자와 건축가들로 하여금 실질적인 효과를 내는 시설을 설치하게끔 유도할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권6호
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• pp.537-549
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• 2016

일반적으로 쇠살대 빗물받이는 도로 표면유출 흐름을 차집하여 도시배수 시설로 배제하기 위하여 설치된다. 빗물받이의 규모 및 설치간격을 결정하기 위하여 빗물받이 차집유량 산정식이 필요하다. 그러므로 쇠살대 빗물받이 유입구의 차집능력 분석이 필요하다. 본 연구에서는 도로 빗물받이의 차집유량 산정을 위해 수리실험모형을 제작하여 720회의 실험을 실시하였다. 빗물받이 제원은 현재 대부분의 국도에 설치되는 크기인 $40{\times}50cm$, $40{\times}100cm$ 및 $40{\times}150cm$를 Froude 상사법칙을 이용하여 1/2로 축소 모형을 제작하였다. 측구의 유량은 도로의 차선(2~4차선), 경사(도로 종경사 2~10 %, 측구 횡경사 2~10 %) 및 설계빈도(최대 30년)을 고려하였다. 실험 결과 측구의 횡경사가 커질수록 빗물받이로 유입되는 유량은 증가하였으며, 빗물받이 유입부의 길이가 증가함에 따라 유입부 측면부를 통한 횡유입량을 증가시켜 빗물받이 유입부의 차집효율을 증가시켰다. 실측 차집유량을 이용하여 회귀분석 실시하여 빗물받이 유입구 크기별 차집유입량 산정식을 도출하였다. 기존 경험식과 비교한 결과, 도출된 산정식은 상향된 빈도를 반영한 빗물받이 유입부의 차집유량을 보다 정확하게 산정하였으며, 도로 배수시설 설계에 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.