• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.81-81
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• 2017

최근 발생하는 태풍 또는 국지성호우는 단기간에 많은 양의 강우를 동반하고 있으며, 이로인한 내수침수 및 외수범람 피해가 빈번히 발생하고 있다. 이와 같은 홍수피해를 저감하기 위한 하나의 대책으로 내수 또는 외수로 인한 피해를 미리 예측하고 대비하는 방법이 필요하다. 피해를 미리 예측하기 위한 기존의 모델들은 지표유출, 지하유출, 침투, 증발산 등 다양한 강우-유출 알고리즘에 의해 홍수범람모의를 분석하게 된다. 따라서 그 모의시간이 길게 나타나 재난상황을 대처하는 데 문제가 있다. 본 연구에서는 홍수로 인한 제내지의 침수 확산 경로 빠른 시간 안에 모의하기 위하여 여러 가지 알고리즘을 단순화시킨 홍수범람 모형을 개발하였다. 개발된 분포형 홍수범람 모형인 SIMOD(Simplified Inundation MODel)는 홍수가 발생된 시점에서 그리드화된 주변셀로의 홍수전의를 위하여 주변셀과의 경사를 이용하여 차등 분배하는 다중흐름방향법(Multi Direction Method, MDM)과, 하나의 낮은 고도의 셀에서 수위가 높아져 인접셀보다 수위가 증가하면 그 수위는 인접 셀들과 균등해 진다는 가정인 평수가정법(Flat-Water Assumption, FWA)인 두 가지 알고리즘을 이용한다. 개발된 모형의 적합성을 확인하기 위하여 상용 모형인 FLO-2D를 이용하여 각 모의시간별 침수면적과 모형의 구동시간을 비교하였다. 비교결과 초기 1시간을 제외하고 홍수피해 면적이 10% 전후로 나타나 SIMOD의 적용성이 확인되었다. 모의 구동시간의 경우 32시간 모의시 SIMOD는 10분 안에 결과가 나오는 반면 FLO-2D는 1시간 이상 소요되는 것으로 나타났다. 또한 대피계획을 수립하기 위하여 제방붕괴시나리오를 이용한 제내지 침수모의를 실시하였다. 대상지역은 금호강하류 성서산업단지 유역으로 계획홍수위는 200년 빈도 홍수위를 기준으로 하였으며 폭 35m, 높이 7m의 제방파제로 인한 외수위 유입을 가정하여 제내지의 시간별 침수면적 모의하였다. 모의된 결과를 이용하여 시간대별 대피경로를 산정함으로써 홍수로 인한 대피 계획 수립에 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권1호
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• pp.71-84
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• 2022

본 연구의 목적은 간단한 입력자료로 정확한 홍수해석을 수행할 수 있는 2차원 침수모형을 개발하는데 있다. 현재 침수예상도 작성을 위해 사용되는 2차원 침수해석 모형들은 복잡한 입력자료 및 격자 생성 도구를 필요로 한다. 이는 때때로 침수 모델링을 위해 많은 시간과 노력이 요구되며, 상황에 따라서는 입력자료의 구축에 어려움이 있을 수도 있다. 이러한 단점들을 보완하기 위해, 본 연구에서는 정확한 지형자료를 간단한 입력자료로 반영하여, 정확하고 신속한 침수해석을 도출할 수 있는 그리드 기반 모형을 개발하였다. 기존의 2×2 Sub-grid 모형을 5×5 Sub-grid까지 확장하여 계산의 효율성을 개선하였다. 모형의 정확성 및 적용성을 검토하기 위해, 태풍 루사로 인해 내수침수와 외수범람이 동시에 발생한 감천유역에 적용하였다. 사용자의 선택에 따른 효율적인 홍수분석을 위해, 격자 크기와 Sub-grid 개수에 따른 홍수파 전파양상, 침수해석의 정확성, 모형의 수행시간을 조사하였다. 개발된 모형은 정확한 침수해석 결과를 보여주는 침수예상도에서부터 대략적인 침수여부만을 보여주는 홍수위험도까지 다양한 상황에 맞는 침수해석 결과를 제시할 수 있으며, 재해지도 작성에도 활용성이 높을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권4호
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• pp.301-311
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• 2018

지구 온난화가 심화됨에 따라 도시지역에서 집중호우에 의한 침수 피해가 증가하는 추세이다. 이러한 지구온난화에 의한 기후변화의 변동성은 IPCC 5차 보고서(2014)에서도 기술되어 있으며 기후변화에 의한 강수 패턴의 변화, 수문시스템의 변화 등 수자원 불확실성의 증가에 대하여 시사하고 있다. 최근 서울이나 부산과 같은 대도시의 관로의 수용 범위를 초과하는 국지성 호우가 발생하여 큰 피해를 초래하였다. 도시지역의 침수는 1차적으로 우수관거 통수능 부족에 의한 내수범람이 발생하고 방류구와 인접한 하천의 외수범람이 발생한다. 인구가 밀집되어 있는 도시지역에서 발생하는 침수는 인명피해 뿐만 아니라 도로, 교량, 지하공간 침수 및 파괴를 복구하기 위한 사회 경제적 피해를 동반하기 때문에 농촌, 산지 지역에 비해 피해량이 크다. 또한 도시개발에 인한 불투수면적 증가, 강우 유출시 출구부까지의 짧은 도달시간, 배수시설의 통수능부족 등 다양한 원인이 침수피해를 증대시킨다. 본 연구에서는 집중호우에 취약한 지역을 선정하고 XP-SWMM을 이용하여 내수침수 모의를 실시하였다. 또한 시범지역에 관로 개량, 우수저류지 설치, 우수펌프장 설치와 같은 홍수방어대안을 적용하여 각각의 침수모의를 실시하였으며 해당유역을 격자별로 분할하여 대안별 침수데이터를 추출하였다. 또한 격자별로 가장 적합한 구조적 홍수방어대안을 제시하기 위해 침수시간, 최대침수심, 구조물 설치비용을 평가요소로 이용하였으며 MCDM 기법 중 하나인 Compromise Programming 기법을 적용하였다. 본 연구에서는 동일 유역이라도 지리적 여건에 따라 대안의 선호도가 다르다는 점을 반영하고자 하였으며, Spatial Multi-Criteria Decision Making을 적용하여 지역특성을 고려한 홍수방어대안을 선정하는 방법에 대하여 연구하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.613-613
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• 2015

최근 전 지구적인 온난화로 인한 이상기후에 따라 강수량이 증가하고, 특정지역에만 국한되어 집중적으로 비가 내리는 국지성 집중호우의 발생 빈도가 증가하여 이로 인한 극한 홍수나 강우로 인한 산사태 등의 재해가 반복적으로 발생하고 있다. 홍수는 재산 및 인명에 이르기까지 막대한 피해를 야기한다는 점에서 이를 대비하기 위한 방안이 필수적이므로 국가적인 차원에서 홍수피해를 경감시키기 위한 여러 가지 구조적 또는 비구조적 대책들을 제시하고 있지만, 정확한 기상 변화의 예측이 어렵고 다양한 유발 원인들로부터 비롯된 홍수에 모두 대응할 수 있는 통합 대책 마련이 어려운 실정이다. 즉, 사전예방보다는 피해 복구에만 중점을 두고 있기 때문에 홍수 발생 유역의 지역적인 홍수피해 특성을 반영하지 못할 뿐만 아니라 어느 지역이 상대적으로 홍수피해의 위험성이 높은 지역인지도 파악하기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 도시홍수피해 유형인 내수침수피해와 외수침수피해의 유형에 따라 사례들을 조사하고 관련문헌들로부터 도시 홍수 취약성 평가를 위한 대표적 인자들을 도출하였다. 도출된 인자들을 각각 IPCC의 취약성 평가 프레임에 따라 기후노출, 민감도 그리고 적응능력으로 구분하고 도시 상습침수지역인 도림천 유역을 시범 지역으로 하여 도시홍수 취약성 평가를 위한 지수를 개발하고자 한다. 본 연구를 통하여 향후 도시홍수피해의 잠재적 위험성이 높을 것으로 판단되는 유역에 대한 활용방안을 제시하고 유역의 특성 및 중요도에 따른 치수사업의 우선순위를 결정하는 등 유역의 특성을 반영한 구체적 적응정책의 방향성을 세우는데 기초자료로 제공될 수 있으며, 도시홍수로 인한 인명 및 재산의 피해를 최소화 하는 것에 목적이 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.395-406
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• 2016

도시화로 인한 인구집중 및 개발 집중현상으로 하천변 저지대 및 지하공간 사용이 증가하였고, 불투수층이 증가하여 도시유역의 배수체계는 우수관거에 의존하고 있다. 이러한 변화로 인한 우수관거의 저류용량 부족 및 외수위의 영향으로 인한 도심지 역류 현상으로 인한 침수피해가 발생하고 있다. 하지만 기존의 홍수범람에 관한 연구는 대부분 외수범람과 내수침수를 유기적으로 연결하지 못하고 있다. 본 연구에서는 상습침수가 발생하는 도시유역에 대하여 도시유역 유출특성을 고려한 홍수의 정확한 예측을 위해 강우분석 및 외수위를 고려하고, 도시유출모형인 SWMM 모형을 이용하여 하수관거의 월류를 분석하였고, 이 결과를 홍수범람해석 모형과 연계하여 도시유역에서의 집중호우 발생시 침수해석을 실시하여 수방시설물의 홍수배제 효율을 분석하였다. SWMM 모형의 적용결과 외수위영향에 따른 원활한 내수배제가 불가능 한 것으로 나타났고, 관거 월류량이 많아진 것으로 나타났다. 월류된 우수가 지면을 따라 흐를 경우 저지대의 침수가 예상되고, 월류량이 많은 맨홀을 주요맨홀로 선정하였고, 월류수 저감을 위한 방안으로 주요 맨홀의 인근 지역에 저류지를 설치하는 방안과 각 맨홀들을 연결하는 관거를 확대하는 방안을 설정하였다. 월류 저감 시나리오 적용 결과 저류지 설치시 월류량의 45%, 관거 확대시 33~64%의 저감효과를 보였다. SWMM 모형의 결과를 이용하여 홍수범람해석 모형을 모의한 결과 지표경사와 도로를 따라 맨홀 월류수가 모여 침수현상을 발생시키는 것으로 나타났으며, 관거 확대 적용시 침수면적이 19.6%, 60.5% 줄어든 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권7호
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• pp.579-588
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• 2016

기후변화로 인한 강수량의 변화는 국지적이고 집중적인 강우를 유발하게 되었고 이로 인하여 외수범람에 의한 제내지 침수로 인한 피해가 증가하고 있다. 따라서 제내지의 침수로 인한 피해를 예측하기위한 기술이 필요하다. 본 논문에서는 하천제방의 파쇄로 인한 홍수량이 제내지에서 어떤 경로로 침수-확산되는지를 파악하기 위하여 홍수의 침수경로를 모의할 수 있는 분포형홍수범람모형인 SIMOD(Simplified Inundation MODel)를 개발하였다. 침수경로를 모의하기 위하여 홍수가 발생된 시점에서 그리드화 된 주변 격자로의 홍수전의를 위하여 주변 격자와의 경사를 이용하여 차등 분배하는 다중흐름방향법(Multi Direction Method, MDM)과, 하나의 낮은 고도의 격자에서 수위가 높아져 인접한 격자보다 수위가 증가하면 그 수위는 인접 격자들과 균등해 진다는 가정인 평수가정법(Flat-Water Assumption, FWA)을 적용하였다. 모형의 평가를 위하여 가상시나리오를 설정하여 대상지역에서 시간에 따른 침수범위를 산정하였다. SIMOD는 지형도와 유입홍수량의 간단한 입력자료를 이용하기 때문에 모의시간을 현저하게 단축시킬 수 있으며 강우-유출 모형 또는 제방붕괴 모형 등을 통해서 유입되는 홍수량만 파악을 할 수 있다면 수 분 내에 결과를 예측할 수 있다. 따라서 EAP(Emergency Action Plan)과 같은 침수로 인한 대피계획을 수립하는데 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.726-733
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• 2016

최근 집중호우로 인한 홍수발생 빈도와 그 규모가 커지고 있다. 이러한 현상을 반영하여 많은 국가에서는 향후 발생가능한 홍수로 발생할 수 있는 피해에 대한 위험성에 대한 인식을 국민에게 제고할 수 있는 홍수위험지도가 제작되고 있다. 홍수위험지도는 다양한 홍수범람해석모형을 통해 작성되는 데 침수원인에 따라 외수범람해석모형과 내수범람해석모형으로 구분할 수 있다. 국내 외적으로 다양한 홍수범람해석모형이 사용되고 있지만 미육군공병단에서 개발된 HEC-RAS 모형을 제외한 대부분은 고가의 상용 프로그램으로써 그 사용성이 제한되어 있는 것이 사실이다. 이러한 상황에서 현재 미육군공병단에서는 기존 1차원 모형인 HEC-RAS 모형과 연계 가능한 2차원 모형을 개발 중에 있다. 이 모형은 HEC-RAS 5.0이라는 명칭으로 베타버전이 공개되었다. 본 연구에서는 곡교천을 대상으로 선공개된 HEC-RAS 5.0 모형 베타버전과 국내 홍수위험지도 작성 시 사용되는 FLUMEN 모형과의 비교를 통해 모형의 특징, 사용성, 적용성, 결과의 정확성 등을 평가하였다. 본 연구를 통해 얻은 결과는 향후 HEC-RAS 5.0 모형이 안정되어 서비스 되면 외수침수범람해석과 관련된 사업과 연구 등 다방면에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.634-634
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• 2015

최근 국지성 호우와 잦은 태풍으로 인한 돌발홍수가 빈번하게 발생하여 도심지에서의 호안유실과 범람으로 많은 외수침수의 피해가 발생하고 있다. 또한 기후변화에 따른 강우량의 증가와 집중호우로 인한 홍수 피해는 지속적으로 증가할 것으로 예상됨에 따라 대하천 유역을 중심으로 홍수범람예측 연구가 활발히 진행되고 있지만 대하천을 제외한 지방 중소하천의 연구가 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 지방 중소하천 중 태풍과 집중호우의 영향이 많은 제주지역의 주요 하천 중의 하나인 한천 유역을 테스트베드로 선정하여 연구를 진행하였다. 한천은 강우 시에만 유출이 발생하는 건천으로, 집중호우 시 암반하상 조건, 복개, 교각 등으로 수위가 국부적으로 급격히 상승하는 경우가 있었다. 그리고 한천 하류부에는 도심이 위치하고 있어 돌발홍수 발생 시 막대한 피해가 발생한다. 이에 따라 홍수 피해를 줄이기 위한 제도화, 정책결정 등의 구조적 해결방안과 홍수 피해의 규모와 원인을 분석하는 비구조적 해결방안에 대한 연구가 시급하다. 따라서 본 연구에서는 홍수범람 등으로 인한 홍수 피해규모를 산정하여 각 정부부처 및 유관기관, 지자체에서 빠른 정책결정을 내릴 수 있는 자료를 제공하는 목적으로 제주도의 특성을 고려한 홍수범람위험도 산정 알고리즘을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 제주 한천유역의 단면 자료와 빈도별 홍수량 자료를 이용하여 HEC-RAS 모형으로 수리학적 흐름특성 모의를 실사하였다. 모의된 결과를 바탕으로 ArcGIS 소프트웨어인 ESRI사의 ArcMap을 이용하여 빈도별 홍수위 자료와 제주지역 수치표고모형 자료를 활용한 빈도별 홍수범람지도를 산정하고, 좌안과 우안의 제방고로부터 위험도를 산정하여 홍수범람위험도를 각각 구축하였다. 구축된 결과를 이용하여 분석하고자하는 해당 빈도의 홍수위와 홍수량이 발생할 때의 피해지역을 예측하였으며, 예측된 지역과 제주시의 공시지가 자료를 중첩하여 피해지역에 대한 피해액을 산정하였다. 본 연구의 알고리즘을 적용한 2007년 태풍 '나리' 사상의 경우와 비교한 결과, '나리' 사상의 침수 흔적도와 유사한 홍수범람지도를 획득 할 수 있었으며, 모의된 유역의 하천 복개구간을 중심으로 홍수범람이 발생한다는 점과 우안보다 좌안에서의 홍수범람위험도와 피해액이 더 크게 나타난 점 등의 홍수범람 특성을 파악할 수 있었다. 본 연구에서 제시된 기법을 이용할 경우, 홍수에 의한 취약지에 대한 제방 설계 강화, 하천의 보수 정비 등 정책적 결정에 사용될 수 있을 것이며, 실시간 자료제공, 재해정보시스템 등에 적용하여 홍수범람 피해를 줄일 수 있는 기반기술이 될 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.832-836
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• 2009

공유수면을 간척 또는 매립하여 국토를 확장하여 산업화 도시화에 따른 토지수요 용도변경에 대처하여 국가발전의 균형을 유지하는 목적으로 수행하는 간척사업 시설중 중요한 시설인 배수갑문은 외수(해수)의 차단 및 내수배제를 통한 침수피해 경감의 역할을 수행하고 있다. '02년 태풍 "루사" 등 수공구조물의 설계빈도를 초과하는 폭우 발생으로 인한 홍수피해가 발생하고 배수갑문 설계시보다 유입홍수량이 증가하여 홍수시 수위가 계획홍수위 이상으로 형성되는 경우가 많아 이를 해결하기 위하여 배수갑문의 확장사업이 실시되고 있다. 그 첫 번째 사업으로 아산만방조제 배수갑문의 확장을 실시하였다. 아산만방조재 신설 배수갑문의 위치가 연약지반으로 형성되어 있어 신설 배수갑문을 통한 방류시 고속의 수류로 인한 바다측 물받이공 하류부의 세굴이 발생할 가능성이 크며, 이로 인한 배수갑문의 붕괴 우려가 있다. 그러므로 이를 방지하기 위하여 배수갑문 하류에 정수지형 물받이공을 설치하여 고속으로 방류되는 방류수의 유속을 저감시켜 세굴의 발생이 최소화하여 안정성이 확보되도록 하였다. 정수지형 물받이공의 효과 및 안정성을 검증하기 위하여 3차원 수치해석 FLOW-3D모형을 적용하여 수평물받이공과 정수지형 물받이공의 유속차이를 비교분석하였다. 분석한 결과 정수지 말단부에서 정수지 시점부와 비교하여 유속감소는 최대 약 49%, 평균 약 39%의 유속 감세효과를 나타내는 것으로 나타나 정수지형 물받이공을 통한 세굴 감소효과로 아산만방조제 배수갑문의 세굴에 의한 안정성은 확보되는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.107-118
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• 1993

계속되는 도시화로 불투수성 면적이 증가되고, 환경변화에 의해 강우량이 증대되어 도시 저지대의 침수 우려가 더욱 가중되고 있는 실정이다. 따라서 서울특별시에서는 많은 예산을 들여 내수를 외수 쪽으로 강제배수시키는 빗물펌프장을 계속해서 보강 및 신설하고 있다. 그러나 상대적으로 경제적이라 할 수 있는 기존 빗물펌프장 시설의 적정 제어기법에 대한 연구나 투자는 전무한 상태라 할 수 있다. 본 연구는 퍼지제어기법을 적용하여 기존의 시설을 충분히 활용할 수 있는 기법을 개방하여 서울특별시 관내의 서로 다른 제원특성을 가진 57개의 유수지와 빗물펌프장에 적용하였다. 연구결과 현재의 펌프가동기준인 수위기준에 의한 펌프제어에 비하여 본 연구에서 적용한 퍼지제어기법이 전체 대상지점에 대하여 내수위를 같은 조건하에서도 충분히 낮출 수 있는 것으로 나타나 치수방재면에서 우수한 것으로 밝혀졌다.