• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.435-439
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• 2011

최근 홍수로 제체누수 및 지반누수에 의해 제방이 피해를 입는 사례가 증가하였다. 특히 2000년대부터 Piping 현상으로 제방이 붕괴되는 일들이 다수 발생하고 있어 기존 제방의 안정성 검토와 신설 제방 설계의 필요성이 제기되고 있다. 우리나라의 제방 침투해석은 2차원 비정상 침투해석을 하고 있으나 이 경우 외력 조건으로 외수위에 대한 하천의 홍수파형이 필요하다. 본 연구에서는 설계 홍수파형 유도를 위하여 금호강 상류지점인 금호 수위관측소에서 설계 홍수위 및 시간별 홍수위 등을 조사하여 과거 홍수사상의 시간별 수위곡선을 분석하였다. 수위곡선은 Huff의 4분위법에 따라 무차원화 시키기 위하여 각 홍수위의 누가지속시간과 누가 홍수위를 구하고 Weibull분포의 도시위치 공식을 적용하여 10~90％ 무차원 누가곡선을 도시하였다. 일반적으로 통계 해석상 중앙값을 나타내는 50％ 무차원 누가곡선을 사용하기 때문에 본 연구에서도 50％ 무차원 누가곡선을 사용하여 무차원 설계 홍수파형을 유도하였다. 새로이 유도한 무차원 설계 홍수파형을 외력 조건으로 하고, 금호강 유역의 인근 제방을 모형으로 하여 SEEP/W 프로그램으로 2차원 침투해석을 실시함으로써 그동안 외수위를 계획 제방고까지 인위적으로 연장시켜 사용하는 문제점을 해결하고 우리나라의 실정에 맞는 설계 홍수파형을 유도하여 하천제방 설계 및 기존 제방의 안정성 검토에 활용될 수 있는 연구를 수행하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.246-246
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• 2018

일반적으로 감조하천의 홍수위는 홍수량과 조위에 의해 결정된다. 그러나 하류에 하구둑이 있는 경우, 홍수위는 하구둑의 운영에 더 많은 영향을 받게 된다. 이러한 감조하천구간의 설계홍수위를 산정할 때는 하구둑의 운영과 조위 조건을 모두 고려해야한다. 본 연구에서는 하구둑의 운영을 모의할 수 있는 부정류 계산모형을 개발하고 이를 낙동강에 적용하여 하구둑과 창녕함안보 구간에 대해 100년 빈도 계획홍수위를 산정하였다. 하구둑의 수문 운영 전략은 하구둑 직상류 수위가 외조위보다 낮거나 같을 경우 수문이 폐쇄되도록, 그 외의 경우에는 수위가 상승할수록 개도를 증가시키도록 수립되었다. 조위 시나리오로 가상조위를 부산 검조수위표의 4대 분조 조화분석 자료를 활용하여 생성하였다. 대조기와 소조기를 포함한 다양한 조위 조건과 매개변수를 달리한 여러 운영방안에 대해 100년 빈도 홍수사상을 모의하였다. 수문 운영 방안에 포함된 매개변수들과 조위 조건에 대한 민감도 분석을 수행하여 매개변수들의 변화에 따른 계산결과들의 분석을 수행하고 모의 계산된 홍수위들로부터 100년 빈도 계획홍수위를 산정하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2010.02a
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• pp.54.1-54.1
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• 2010

현재 4대강 사업이 진행중인 금강 상류는 금남보, 금강보, 부여보의 설치 및 하도준설 등 저수량 증대와 기후변화 대비로 홍수방어구조물의 설계빈도를 200년 빈도로 계획하고 있으나, 금강하류에 위치한 금강하구둑의 설계빈도는 100년 빈도로 설계된 실정으로 금강하구둑의 설계빈도의 재설정이 요구된다. 본 연구는 금강하구둑의 홍수위 검토를 위하여 최근 강우사상이 고려된 금강수계하천기본계획 (2009)의 빈도별 홍수량을 HEC-RAS 모형에 적용하여 금강하구둑의 빈도별 홍수위를 검토하였다. 금강하구둑 배수갑문의 빈도별 홍수위 검토결과 100년 빈도 및 200년 빈도에 대하여 기준여유고 1.5m를 만족하지 못하였으며, 기준 여유고 확보대안으로 배수갑문 증설방안과 배수갑문 문비확장방안을 비교 검토한 결과 1.17m의 문비확장을 통하여 기준 여유고 1.5m를 만족하는 것으로 검토되었다. 이로 인해 금강하구둑은 200년 빈도 홍수위에도 안전할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.224-228
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• 2007

도시하천인 중랑천을 대상으로 EAP 수립을 위한 한 방안으로서 계획규모를 초과하는 200년 빈도(현재 설계빈도는 100년 빈도임) 홍수에 대하여 한강홍수위 변화에 따른 월류부 위치 (시경계, 당현천 합류점, 월계1교, 묵동천 합류점)와 방수로 설계조건인 횡월류부 폭(30, 50, 70 m), 월류고(계획, 위험, 경계홍수위) 및 하류단 경계조건(평수위, 100년 빈도, 200년 빈도)에 따른 하류부 수위 저감효과를 분석하는 기술적 판단 과정을 제시하였다. 부정류 해석을 통하여 각 조건에 따른 저감효과를 분석하였다. 방수로 설치위치에 따른 홍수위 저감효과는 동일규모 방수로일 때 시경계부근에 설치한 경우에서 가장 큰 효과를 나타내고 있어 최적의 지점으로 분석되었다. 또한, 가장 취약지구인 당현천 부근의 홍수위는 당현천 합류지점에 방수로를 설치한 경우에 가장 낮아지는 것으로 분석되었다. 횡월류부의 폭과 월류고에 따라 중하류부 일정구간에서 홍수위가 100년 빈도로 저감되는 효과를 나타내었으며, 월류부 폭 및 월류고가 클수록 그 영향이 크게 나타났으나, 한강의 배수위 영향구간인 묵동천 합류점 하류구간에서는 그 영향이 감소하였다. 또한, 전반적으로 한강홍수위 변화에 따라 하류부에서의 영향은 컸으나, 당현천 상류구간에는 그 영향이 작았다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.703-703
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• 2012

대규모 하천이 많은 미국과 유럽 등은 정상 침투해석을 실시하여 제방을 설계하지만, 우리나라의 경우 상류 지역은 하천경사가 급하여 홍수지속시간이 짧고, 하류 지역은 하천경사가 완만하여 홍수지속시간이 길어 비정상 침투해석을 통해 제방을 설계한다. 설계 홍수파형을 정상상태로 해석하면 대상지점의 홍수파형이 갖는 홍수지속시간과 감수부 경사가 고려되지 않아, 상류 지역은 과대한 외력이 설정될 수 있으며, 하류 지역은 과소한 외력조건으로 과소 설계될 우려가 있어 시간에 따른 수위 변화를 고려한 비정상 침투해석이 필요하다. 비정상 침투해석을 위해서는 제방에 대한 외력조건으로 적용될 하천의 홍수파형이 필요하지만 국내에서는 홍수위와 지속시간 등 홍수파형의 시간분포에 대한 명확한 기준이 없어서 실무에서는 설계하고자하는 대상지점의 계획홍수량에 사용된 홍수파형의 계획홍수위와 홍수지속시간을 이용하여 설계홍수파형을 결정하여 사용하고 있다. 본 연구는 제방에 대한 부정류 침투해석을 위해 사용되는 설계홍수파형을 결정하는 방법을 소개하고, 우리나라 5대강 유역에 위치한 수위관측소 중 수위자료가 충분히 구축된 지점을 대상으로 과거 홍수사상 기간의 수위수문곡선과 계획홍수량 산정에 사용되었던 설계수문곡선을 이용하여 홍수파형을 결정하였다. 제방의 비정상 침투해석을 위한 설계홍수파형은 홍수지속시간과 감수부 경사로 결정된다. 본 연구에서 산정한 설계홍수파의 홍수지속시간은 대부분의 지점에서 계획홍수파의 지속시간보다 크게 산정되었으며, 실무에서 사용되는 계획홍수파의 지속시간이 과소산정되었음을 알 수 있었다. 홍수파의 감수부 경사의 경우, 본 연구에서 산정한 설계홍수파의 감수부 경사가 계획홍수파의 감수부 경사보다 비교적 완만한 것으로 나타났으며, 이는 지속시간이 긴 실제 홍수사상이 반영된 결과로 판단된다. 현재 비정상 침투해석을 위해 외력으로 설정되는 홍수파형은 계획홍수량 산정시 이용한 계획 홍수파형만을 사용한다. 이 경우 과거 홍수사상의 홍수지속시간이 반영되지 않아 안정성 측면에서 계획홍수파형과 과거 홍수를 모두 고려한 본 연구의 방법이 더 타당할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.551-555
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• 2012

정부의 새만금 종합개발계획(MP)이 확정됨에 따라 토지이용별 매립고 산정 등 개발계획의 수립을 위해 정확한 새만금호 홍수위 산정이 대두되었다. 이에 새만금사업 연구 기술 자문기구 업무수행에 관한 협약에 의하여 종합개발계획에 따른 수리 수문 분석 및 매립고 산정의 기술지원을 수행하게 되었다. 새만금 홍수위 산정 방법은 3차원 수치해석 프로그램인 Delft-3D 이용하였다. 100년 및 200년 빈도 홍수 유입에 대해 수계를 통합하였을 경우, 가력배수갑문과 신시배수갑문의 홍수위 차가 다르게 모의되었다. 이는 각각 수계의 홍수도달 차이가 호내 수위에 영향을 미치는 것으로 판단되어 진다. 08년 새만금 기본계획안과 비교하였을 때 낮게 모의가 되었는데, 이는 배수갑문의 개 폐시간, 내부 토지이용계획의 변화에 따른 담수호 면적 변화, 통합운영시 연결 수로의 제원 등에 따른 복합적인 요인에 기인한 것으로 여겨진다. 아울러 새만금 호내의 제수문 및 연결수로 등 세부제원에 대한 설계가 확정되면 보다 더 세밀한 모의가 요구되며, 앞으로 종합개발계획(MP)의 홍수위, 매립고 산정, 하상보호공, 호안 및 수제공 등의 수리구조물 설계시 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1565-1569
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• 2009

과거의 치수기능 위주의 하천정비에서 벗어나 최근에는 자연 친화적인 하천 복원에 대한 관심의 증가로 많은 지자체에서는 자연형 하천정비사업을 시행하고 있다. 이러한 자연형 하천정비 사업으로 인하여 하천의 조도계수가 변화하지만 하천설계기준에서 제안하여 현재 사용되고 있는 조도계수의 경우 그 범위와 구분이 명확하지 않아서 자연형 하천정비사업 후에도 조도계수 변화에 대한 고려 없이 홍수위 및 홍수범람지역을 산정하고 있다. 따라서 본 연구에서는 1차원 홍수범람 모형인 HEC-GeoRAS를 이용하여 홍제천 유역을 대상으로 극한홍수시 조도계수 변화에 따른 홍수범람지역 변화를 분석하였다. 조도계수는 하천설계기준에서 제안한 인공하천의 조도계수 값 중 최소 값인 0.014부터 자연하천에서의 최대 값인 0.05까지 변화시켜 그에 따른 홍수범람지역의 면적을 산정하였다. 분석결과 조도계수가 증가함에 따라서 침수면적이 증가되었으며 조도계수 0.02$\sim$0.03구간에서 침수면적의 증가율이 9.69%로 가장 크게 나타났다. 또한 홍제천의 자연형 하천 정비사업 후 극한홍수시 침수면적이 약 11.91% 증가하였다. 따라서 자연형 하천정비 사업시 반드시 조도계수 변화를 고려하여 홍수위 및 침수면적을 산정하여야 할 것이며 홍수위 및 침수면적 증가에 따른 영향을 고려하여 설계에 반영해야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1312-1316
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• 2007

계획규모를 초과하는 이상홍수 발생시 피해를 최소화하기 위해서는 유역종합적인 대응계획이 필요하다. 최근 집중호우가 발생하는 빈도가 높아지고, 이에 따라 계획홍수량을 상회하는 홍수유출 가능성이 높아지면서 효율적인 홍수대응방안에 대한 연구가 활발해지고 있다. 저류지 설치는 이러한 홍수대응방안 중에 하나로 구조적인 설계방법에 대한 실험적 연구가 진행되고 있고, 저류지 규모 및 설치 위치에 대한 홍수량 저감 효과가 검토되고 있다. 본 연구에서는 저류시스템에 의한 저류효과 분석을 위하여 실제 발생한 홍수사상에 의해 외수침수가 발생했던 사례에 대해 수치모의를 통해 검토하였다. 2006년 7월 태풍 에위니아 내습시 월류에 의한 제방붕괴로 인해 침수피해가 다수 발생했던 남강 수계를 대상으로 하였으며, 홍수사상 기간 동안의 대상유역의 홍수량 및 제내지 유입량을 추정한 결과를 이용하여 첨두홍수위를 추정하고 제방붕괴가 발생하지 않은 경우에 대한 홍수위를 산정하여 제방붕괴로 인한 홍수위 저하특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1092-1097
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• 2004

본 연구에서는 제방에 대한 부정류 침투해석시 사용되는 설계홍수파형을 결정하기 위하여 수위자료가 양호한 낙동강 수계 수위관측소 지점의 홍수자료를 수집하고 그 지검에 해당하는 계획홍수량 및 계획홍수위를 조사하였다. 설계홍수파형 결정 방법은 일본의 하천제방설계지침(2000)에서 제시하고 있는 방법을 참고하였으며, 그 적용성을 검토하기 위해서 낙동강의 9개 수위관측소 지점의 과거 홍수사상과 계획홍수량 산정시 사용되었던 설계수문곡선을 이용하여 합성홍수파형을 시험적으로 결정했다. 비교분석하여 침투해석을 위한 설계홍수파형을 결정 방법에 적용한다. 제방의 비정상 침투해석을 위한 설계홍수파형은 홍수지속시간과 감수부경사로 결정할 수 있는데, 홍수지속시간은 합성홍수파의 홍수지속시간이 계획홍수파의 지속시간보다 크게 산정되었는데, 이는 설계시 계획홍수파의 지속시간에 어느 정도 안전율을 적용해야 함을 의미한다. 감수부 경사는 분석된 과거 홍수사상중에는 계획홍수파의 감수부 경사보다 급하게 감소하는 것은 거의 없는 것으로 나타났는데, 감수부 경사는 계획홍수량 산정시 사용했던 수문곡선을 사용하는 것이 안전측 설계가 될 것으로 판단된다. 본 연구는 최근 누수에 의한 제방붕괴가 발생한 바 있는 낙동강 유역에 대해서 시험적으로 적용해 보았으며 그 방법론에 대한 타당성을 확인했다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.123-123
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• 2023

하천이 바다와 만나는 하구(河口, estuary)지역은 조위의 영향을 강하게 받아 하천 수위의 낙폭이 크고, 하상(河床)의 변동 또한 심하다. 때문에 이러한 감조구간은 홍수위 산정에 있어서도 일반하천에 비해 보다 세심한 주의가 요구된다. 우리나라 4대강 중 한강을 제외한 낙동강, 금강 및 영산강은 하구언 설치로 인해 이미 하구로서의 기능을 상실한 상황이다. 반면 한강 하류 구간은 북한과의 접경지역이라는 지리적, 상황적 특수성으로 인해 하구언 설치가 불가능하였기에 지금까지 감조상태를 유지하고 있다(Park and Baek, 2017). 지금까지 계획홍수위 산정시 일반하천이든 감조하천이든 간에 그 고유의 특성을 고려치 않고 정상-부등류(steady-nonuniform flow) 모의를 하는 것이 일반적인 관례이었다. 하지만 2018년 개정된 하천설계기준에 따르면 감조하천 구간에서는 반드시 부정류(unsteady flow) 모의를 수행하도록 규정하고 있다. 이에 따라 2020년 고시된 한강(팔당댐~하구) 하천기본계획(변경) 보고서에는 부정류해석을 통한 홍수위 산정분이 수록되어 있다. 문제는 "한강하구는 서해조석의 영향을 받는 감조하천이기는 하나 계획홍수량 유하시 한강에 미치는 조위의 영향은 미미하므로..."라는 결론을 도출하면서 부정류해석 결과 대신 부등류해석 결과를 계획홍수위로 결정했다는 것이다. 본 연구에서는 한강의 종점 유도지점을 기점으로 조석을 하류단 경계조건으로 부여하는 부정류 해석을 수행하여 한강하천기본계획(2020)의 홍수위와 비교하였다. 그 결과 본 연구에서 산정한 홍수위가 하구에서부터 신곡수중보 하류구간까지는 하천기본계획의 그것과 상당한 차이를 보였다. 한강하류 구간은 계획홍수량 발생시에도 조석의 영향을 받는 감조구간이므로 고시된 계획홍수위의 재검토가 필요해 보인다.