• 물과 미래
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• 제28권3호
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• pp.159-173
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• 1995

본 연구는 도시화로 인해 야기되는 도시유역의 홍수재해를 경감시키기 위하여 우수유출억제대책으로 유역내의 일부에 지체저류시설을 설치하는 방안을 검토하는 것으로서, 도시화의 진전상태에 따라 도시유역의 수문응답특성을 파악하고 적정 지체저류시설의 위치와 크기를 결정하기 위해 유역면적이 각각 1$\textrm{km}^2$, 10$\textrm{km}^2$인 가상의 소유역 및 전유역과 실제 도시유역을 대상으로 해석하였다. 강우빈도, 토지이용단계, 배수패턴, 허용방류량의 규모에 대해 도시화의 진전상태에 따른 수문응답특성을 파악하였으며, 실유역으로는 서울특별시의 잠실 2 및 성내 1 유수지 배수구역을 선정하여 지체저류시설의 크기와 위치를 나타내는 회귀식을 유도하여 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.380-380
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• 2023

기후변화와 도시화에 따른 개발사업으로 인하여 재해 위험성은 날로 증가하고 있다. 이로 인한 재해의 영향을 최소화하기 위해 각종 개발사업 시 자연재해대책법에 따라 사전에 자연재해에 따른 피해를 예방하기 위한 목적으로 재해영향평가 협의가 시행되고 있다. 재해영향평가 협의에서 홍수로 인한 재해예방을 위해 개발사업으로 인한 홍수유출 증가량 검토하고 저감 대책을 제시하게 된다. 이중 소규모 재해영향평가는 면적 5천m² 이상 5만m² 미만의 개발사업을 대상으로 실시되고 있으며, 이를 위한 첨두홍수량 산정 방법으로는 합리식, clark단위도법 등이 사용되고 있다. 소규모 유역의 첨두홍수량을 합리식, 단위도법 등으로 산정할 경우 도달시간이 매우 짧아 홍수량이 과다하게 산정된다. 이를 방지하기 위해 합리식에서는 강우지속기간을 늘리기 위해 일정 유입시간을 고려하고 있으며, 단위도법에서는 유역반응시간을 조정하고 있다. 기존의 연구에서 clark단위도법에서 저류상수 매개변수 보정을 7 ~ 10분으로 적용하도록 하고 있다. 본 연구에서는 화성, 양주, 청주지역의 소규모 재해영향평가협의 대상인 공장부지 조성사업의 홍수량 산정시 저류상수 매개변수 조정 사례를 조사하고 그 중 유역의 상황변화를 고려하지 않고 개발 후 매개변수 조정을 10분으로 적용한 10개 사업을 대상으로 선정하였다. 본 연구에서는 개발 후 매개변수 보정량을 10분을 7분으로 변경하여 홍수량을 산정하였다. 10개 사업 홍수량 산정결과 「재해영향평가등의 협의 실무지침 (2021.01, 행정안전부)」에서 제시하는 소유역 비홍수량의 범위인 25 ~ 35m³/s/km²에 8개 사업이 만족되었고, 2개 사업은 개발 후 비홍수량이 제시 범위를 다소 초과하였고, 홍수량의 증가는 4.7 ~ 16.3% 범위로 나타났다. 소규모 유역에서 저류상수 보정량이 홍수량 산정에 미치는 영향이 큰것을 감안하면 유역의 도시화등 상태변화 비율 및 소유역 면적별로 매개변수 조정량을 정량화하는 추가 연구가 필요하다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권5호
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• pp.125-130
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• 2009

한강의 홍수예경보에 자주 사용되고 있는 저류함수법은 강우-유출관계의 비선형성을 고려한 적용성이 뛰어난 모형이지만, 우리나라의 지형특성을 고려한 매개변수 산정식이 존재하지 않아 실무에서 유역별, 사상별 매개변수 추정에 많은 노력과 시간을 투자하고 있는 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 다중회귀분석을 이용하여 한강유역의 저류함수법 매개변수를 계산하기 위한 공식을 유도하여 저류함수법의 적용성을 높이고자 하였다. 상관분석을 통하여 다중회귀분석의 독립변수로는 유역의 유역면적, 하천경사, 유로연장이 사용되도록 결정되었으며, 다중공선성을 가지고 있는 독립변수들을 제거하고, 독립변수의 수를 달리하면서 한강유역 내 30개 소유역에 대해 일반화된 매개변수 산정식을 유도하였다. 제안된 회귀식은 모형의 개발에 사용되지 않은 한강유역 내 다른 지점인 문막수위표의 강우에 적용하여 그 적용성을 검증하였다. 제안된 회귀식을 한강공식이라고 명하고, 이는 한강유역 내에 홍수예경보나 유출계산에 저류함수법 적용 시 유용한 자료로 활용하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1360-1364
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• 2010

도시유역 물순환 해석 모형(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool, CAT)은 기존의 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전/후의 장/단기적 물순환 변화특성을 정량적으로 평가하고 물순환 개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. 이 모형은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 링크-노드 방식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용/관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한, 모든 입/출력 자료를 엑셀이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. 특히 본 모형에서는 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발하였다. 여기서, 물순환 개선시설이란 빗물을 흡수하고 저류할 수 있는 도시녹지시설 혹은 구조물로서 도심 내의 불투수면을 저감시키고 유출수를 줄이면서 동시에 녹지를 확보하여 효과적인 물순환 기능에 영향을 미치는 시설들이다. 이러한 물순환 개선시설은 신도시 및 지역 혁신도시 개발 등의 대규모 토지이용변화가 예상되는 개발지역에 대한 평가 및 개선 기술을 제공하여 물순환 건전화를 위한 설계에 직접적으로 활용될 수 있는 큰 장점을 지니고 있다. 먼저 침투 시설은 계획침투량을 반영하며 토양으로의 침투량과 지하수로의 이동을 모의한다. 저류시설은 하도 내에 위치한 online 저류지와 하도 외에 위치한 offline 저류지로 구분하고 저류지 수면의 증발량과 취수량을 고려하며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. offline 저류지의 경우는 하도 내의 흐름의 규모에 따라서 일정량을 넘는 경우만 offline 저류지로 유입될 수 있는 양을 산정하도록 하였으며 하류 하천으로의 방류를 반영하여 홍수 후에 저류지가 비워지도록 하였다. 유역 내의 습지는 식생과 수면에서의 증발산을 반영하였다. 습지의 저류능력을 넘는 양은 월류되어 하류로 유출되며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. 빗물저장시설의 경우는 초기우수와 같은 일정량 이하의 유입량과 시설용량을 초과하는 양은 방류하도록 하였고, 물 사용량을 반영하였다. 또한, 본 모형에서는 하천 내에서 취수하여 유역으로 공급할 수 있도록 리사이클 처리노드를 계획하였다. 리사이클은 용수 이용 목적에 따라 필요지역으로 공급되는 것으로 하였으며, 하천유지용수의 목적으로 취수되어 상류 혹은 하류의 임의 지역으로 공급되는 것을 포함하였다. 또한, 유역외부에 광역으로 급수되는 공급량도 반영하도록 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.333-342
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• 2017

사질해안의 폭풍 및 평상파 단면사이의 지형변화 특성을 이해하기 위해 2차원 이동상 수리실험을 수행하였다. 폭풍 및 평상파 단면을 발달시키는 입사파 파라미터를 조건으로, 연속적으로 단면 지형변화와 수면변위를 계측하였다. 두 입사파 조건을 번갈아 각각의 평형 상태에 도달하기까지의 변화를 쇄파대에서 관측하였다. 폭풍파 조건에서 붕괴(plunging) 쇄파로 사주가 발달하고 포말대의 경사가 급해짐을 보였으며, 평상파 조건에서는 말림(spilling) 쇄파에 의해 사주가 소멸함을 보였다. 단면 지형변화 관측을 통하여 폭풍파 조건에서 표사가 외해로 유출되고, 평상파조건에서 내해로 표사가 유입됨을 알 수 있었다. 폭풍파 조건에서 외해방향으로의 표사이송에 지배적인 역할을 하는 강한 역저류(undertow)가 발달하였고, 평상파 조건에서는 약한 역저류가 발달하였다. 그리고 두 조건에서 모두 해안방향으로의 표사이송에 지배적 역할을 하는 비선형 파동에 의한 왜도(skewness)와 비대칭성(asymmetry)이 관측되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1012-1016
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• 2006

최근 오염총량관리제도를 위한 오염부하량의 관리문제가 대두되면서 이를 위한 수질분석의 중요성이 인식되고 있다. 그러나 시간적 변화를 가진 유입유량, 유입부하량 자료의 한계로 인하여 기준유량을 대상으로 하는 정적수질분석의 결과가 환경정책에 반영되고 있는 실정이며, 이는 하천유량의 변동과 강우 시 비점오염부하량을 무시한 지극히 제한된 분석에 국한되어 있다. 따라서 시간적 변화를 가진 동적수질분석의 결과가 정책에 반영되기 위해서는 자료의 확보가 우선이다. 본 연구에서는 월 별, 소유역 별 시계열 자료 확보를 위하여 합리적이고 사용이 용이한 방법을 제시하였다. 유출량의 경우, 기존의 비유량법과는 달리 저류효과를 고려한 토양수분 저류구조 Tank모형을 적용하여 장기간의 유출량을 산정하였고, 유출농도의 경우, 기존 인접유역의 동일 유달계수 적용과는 달리, 월 오염부하총량비와 유역오염부하 전달함수를 이용하여 월 별, 소유역 별, 수질변수 별 유출농도를 산정하였다. 산정된 유출량과 유출농도는 남강댐 상류유역 하천에서 WASP 모형을 가지고 동적수질분석을 하기 위하여 적용되었다. 그 결과 적절한 오염물질 농도곡선을 얻을 수 있었으며, 제안된 가정의 적용 가능성은 충분하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.873-877
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• 2012

지형인자는 하천유역의 홍수량을 산정하는데 있어 매우 중요한 인자이다. 유역의 지형인자를 통해 홍수유출 모형에 적용하기 위한 매개변수를 산정하고 강우-유출모형에 적용시켜 홍수수문곡선을 추정하고 있다. 그러나 우리나라에 적합한 매개변수의 추정방법은 아직 미흡하여 외국에서 개발된 경험식을 주로 이용하고 있다. 본 연구에서는 하천유역의 홍수유출을 계산할 때 입력인자로 사용되는 집중시간 및 저류상수 등과 같은 매개변수를 산정하는데 있어 사용되는 경험식들의 조합에 따른 홍수유출량의 변화양상을 분석하였다. 시험유역으로 청미천 유역을 선정하여 각 경험식에 따른 매개변수를 산정하여 비교하였다. 강우-유출 모델로 HEC-HMS를 적용하였으며 모의시 관측된 강우 자료를 전 유역에 걸쳐 분포시키기 위하여 IDW(Inverse Distance Weighted) 방법을 사용하고 공간적으로 분포된 강우자료와 지형자료를 이용한 유출모의가 가능하도록 ModClark(Modified Clark) 방법을 사용하였다. 또한, 중규모 이상의 큰 유역의 경우는 유입시간이 유하시간에 비해 상대적으로 짧아 유입시간을 무시하고 유하시간을 집중시간으로 취급하므로 각 소유역에 대한 집중시간 산정은 유하시간을 산정하는 방법을 적용하였다. 본 연구에서는 집중시간 및 유하시간 산정에 Kirpich, Rziha, Kraven(I), Kraven(II) 공식을 적용하였고, 저류상수 산정에 Clark, Linsley, Sabol, Russel, Peters 공식을 적용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.610-613
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• 2005

국가 수자원계획을 위해 필요한 방대한 자료 중 하나인 강수에 의한 각 유역별 유출량 산정은 매우 중요한 요소이다. 과거 수자원계획에서는 비유량법을 사용하여 각 유역의 유출량을 산정하여 왔다. 하지만 갈수기, 홍수기에 많은 불확실성이 내재되어 있음이 많은 연구에 의해 보고되어지고 있다. 본 연구에서는 표준 4단 탱크모형의 이후에 만들어진 토양수분 저류구조를 가진 탱크모형을 사용하고 개념적 융설모형을 사용하여 전국의 자연 유출량을 산정하고자 한다. 연구에 사용한 소유역단위는 수자원단위지도의 중권역 117개이다. 매개변수의 추정에 사용된 지점은 다목적댐, 용수전용댐, 신뢰성 있는 수위관측소 상류유역 등 총 24개 지점이며, 매개변수 추정에 사용한 최적화 방법은 신뢰성이 검증된 SCE-UA 전역최적화 방법을 사용하였다. 이와 같이 추정된 매개변수를 사용하여 각 권역별 연평균 유출량을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.123-123
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• 2021

도시하천유역이나 복합유역 등 지역적 성향을 고려한 도달시간 산정에 관한 연구는 현재까지도 미흡한 실정이다. 소규모 유역의 홍수량을 산정할 경우 유하시간보다 유입시간 비중이 상대적으로 크다. 그러나 유하시간만을 고려하여 도달시간을 산정할 때, 소규모 유역의 경우 하도가 없고 유역면적이 5km² 내외 또는 하도의 저류 효과를 기대할 수 없는 경우 도달시간이 짧아 홍수량이 과대 산정된다. 이를 극복하고자 재해영향성평가등의 협의 실무지침에서는 도달시간 이외에 매개변수인 저류상수를 인위적으로 증가시키는 방법을 제안하고 있다. 하지만 이 방법 역시 유역의 물리적인 특성을 나타내는 변수를 왜곡한다는 근복적인 문제를 완전히 해결하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 기존 중·대규모 하천을 대상으로 수행된 연구결과를 바탕으로 제안된 홍수 도달시간 산정방법의 한계를 극복하고, 유입시간이 지배적인 소규모 복합유역에 적용 가능한 도달시간 산정방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 실증실험을 통해 기존 유입시간 산정식을 개선하고, 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 정확성을 평가하고자 하였다. 먼저, 홍수도달 시간 측정을 위한 강우유출 실내 실험장치를 제작하였다. 실험장치는 본체(길이3m×폭1.2m×높이0.8m)와 경사조절 장치(0~15도)를 포함하고 있다. 본체 전면부를 타공(ø10mm)하고 상·하단에서 지표와 기저유출을 집수하여 티핑버킷으로 유량을 측정하였고, 토체 내에는 토양수분센서를 설치하여 강우유출 발생시간 동안 토양수분 변화를 측정하였다. 본 연구에서는 하도흐름인 유하시간(Kraven 공식)을 계산하여 도달시간을 산정하기 보다 지표면 흐름인 유입시간(Kerby 공식)에 보정계수를 도입하여 도달시간을 산정하는 방안을 검토하였다. 실험 결과, 불투수 면적비율이 증가함에 따라 도달시간은 감소하고, 불투수 유역이 하류에 위치할수록 유출발생시간이 빨라졌다. 실증실험 결과를 바탕으로 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 기존 유하시간과 저류상수를 보정하는 도달시간 산정방식(연속형 Kraven)과 유입시간을 보정한 도달시간 산정(수정 Kerby)으로 도출된 유출량을 실측 유량과 비교하였다. 그 결과 제안된 홍수도달시간 산정식에서 모의된 홍수량이 기존 방식과 유사하거나 우수한 첨두홍수량을 보였으며, 설계자 임의성이 배제된 일관성있는 해석값을 제시해 줄 것으로 판단된다.

• 한국조경학회지
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• 제36권6호
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• pp.43-54
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• 2009

본 연구는 새롭게 조성되는 도시의 물순환체계를 구축하고, 도시화로 말미암아 증가하는 유출량을 분산 저류함은 물론, 생물다양성을 증진시킬 수 있는 습지의 조성입지와 면적을 확보하는 것에 중점을 두었다. 습지조성 입지선정을 위하여 유역분석에서부터 평가항목 선정, 가중치 산출, 주제도 작성, 종합 등 일련의 과정을 모형으로 정립하였다. 개발된 모형은 수도권에 입지해 있는 위례 신도시 개발예정지역에 적용함으로써 모형의 실행가능성과 한계를 검토하였다. 적용 결과, 유역분석단계 에서는 대상지가 13개의 소유역으로 구분되며, 개발대상지가 포함되는 유역들의 유입량은 $3,020,765m^3$인 것으로 나타났다. 개발 전 후의 유출량을 비교하면 각각 $1,901,969m^3$, $1,970,735{\sim}2,039,502m^3$로써 개발지역에서 확보해야 할 총 저류량은 $68,766{\sim}137,533m^3$로 산출되었다. 습지조성 입지선정단계에서는 각각의 주제도를 중첩한 결과, 13개 소유역별로 습지조성 우선지역이 차등적으로 분류되었다. 유출량을 저류할 수 있는 습지의 입지와 면적을 도출한 결과, 저류형 습지와 하천형 습지, 연못형 습지 등 다양한 유형의 습지조성은 물론 이들의 유기적 연계가 가능한 것으로 판단되었다. 이는 도시 전체의 물순환체계 계획의 기본골격을 제공함으로써 녹지공간과의 통합을 통해 도시생태 네트워크 계획 수립과 같은 공간계획단계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단되었다. 그러나 본 연구는 토지이용계획 이전 단계에서 도시화로 인해 예상되는 잠재적인 유출량을 기준으로 습지의 입지와 면적을 산정함에 따라 정확한 저류량의 산정을 위해서는 토지이용계획 이후 환류(feedback)과정이 요구되었으며, 습지의 유형이나 입지적 특성에 따라서 저류량 등 저류능력이 달라질 수 있음에도 불구하고 문헌에서 고찰되는 일반적인 습지 저류량을 모든 습지에 동일하게 적용했다는 점은 본 연구의 한계라 할 수 있다.