• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1211-1218
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• 2008

본 연구의 목적은 다목적 유전자 알고리즘을 이용하여 우수유출 저류지를 소유역에 분담하여 설치 계획하는데있다. 이를 위해 우수유출 저류지의 위치 및 규모를 최적화하기 위한 모형을 개발하였다. 이 모형은 크게 2가지로 나뉘어 지는데, 유역유출모형과 최적해를 구하기 위하여 도입한 다목적 유전자 알고리즘(MOGAs)이다. 이러한 최적화 모형을 모의하기 위하여 목적함수는 첨두유출량과 저류지 저류용량의 함수로 설정하고, 제한조건은 기본적으로 구조적 제한과 저류용량 및 운영목적에 따라 설정하였다. 본 연구를 위해 만들어진 최적화 모형은 안양시 관양유역에 실제 적용해 보았으며, 그 결과 주어진 제약조건내에서 상류지역에 저류지가 설치되는 경우가 최적값으로 나타난 것을 통해 적절하게 잘 모의된 것으로 보인다. 그밖에 On-line 및 Off-line 저류지가 동시에 건설되는 경우에도 함께 최적화 모의가 가능한지도 살펴보았다. 본 연구를 통해 제시한 방법론은 향후 도시유역내의 홍수피해 저감계획시 활용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.535-546
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• 2008

도시화는 유출량의 증가와 도달시간의 감소에 영향을 미치고 있으며, 이는 하류 지점의 빈번한 범람을 야기시키고 있다. 따라서 유역내에 침투시설과 저류시설 등 유출저감효과를 기대할 수 있는 여러 가지 시설을 이용하여 유출량을 저감시킬 수 있는 각종 규모의 지체저류시설을 활용하게 되었다. 본 연구에서는 세가지의 형태(세장형(SF=0.204), 집중형(SF=0.782), 중간형(SF=0.567))로 유역을 가정하여 일반적으로 유역 말단에 설치하던 유수지(저류지)를 유역내의 임의의 위치에 설치하여 단일저류지와 복수 저류지에 대해 각각 유출저감효과를 분석하고, 이들 저류지의 위치관련변수와 수문학적으로 분석하였다. 단일 저류지의 위치에 따른 유출저감효과를 분석하기 위해 유역의 형상에 따라 저류지의 위치는 전체 유역면적에 대한 저류지 상류부 면적의 비(이하 저류지 상류부 면적비, DUAR(Dimensionless Upstream Area Ratio)이라 한다)를 20%, 40%, 60%, 80%로 변동시키면서 모의분석을 수행하였으며, 복수 저류지의 위치에 따른 유출저감효과를 분석하기 위해 단일 저류지 분석시 적용한 유역형상 중 중간형 유역을 대상으로 하여 방류구조와 유역의 제반사항은 단일 저류지의 모의시와 동일하게 가정하였고, 저류지가 분담하는 유역의 면적비를 바탕으로 하여 DUAR 60%, 80%, 100%, 120%, 140%의 경우에 대해 분석하였다. 이 때 저류지 바닥면적(Ab)의 크기는 유역면적에 대해 각각 1%와 0.5%를 취하는 경우의 두 가지로 구분지어 모의분석을 실시하였다. 저류지의 위치에 따른 유출저감효과를 분석한 결과 세장형의 유역이 적은 저류량에 대해 유출저감효과가 우수하였으며, 저류지의 위치 관련변수의 관계도 및 관계식을 제시하였고, 이를 시험유역에 적용시켜 검증하였다. 저류지 위치 관련변수의 관계도 및 관계식을 이용하여 단일 저류지와 복수 저류지의 개략적인 위치선정 기준을 제안하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권7호
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• pp.693-700
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• 2008

저류지를 설계함에 있어서 주어진 저류지 제원과 방류시설 제원하에서 저류지 설계모의모형을 이용하여 저류추적 을 실시하는 방법을 대치하고자 저류지의 예비설계 단계에서 저류지 최적계획모형에 의해 산정된 저류용량을 초기 가정치로 사용하거나 개발전후의 첨두유량비인 ${\alpha}$를 사용하여 저류지를 간편설계하기 위한 관련변수 해석을 실시하 였다. 관련변수 해석을 통해 저류지의 유입첨두유량에 대한 저류지 첨두방류량의 비인 첨두유량비 ${\alpha}$와 저류지의 저류비 $S_r$, 저류지의 방류구조 크기 D와 저류지의 최대허용수심 $H_{max}$, 저류지의 구형바닥면적 A'과 저류지의 제형바닥면적 A 및 $A_c$의 관계를 이용하여 저류지를 간편하게 설계하는 간편설계기법의 절차를 제시하였다. 저류지의 간편 설계기법은 도시화로 인한 유출총량 및 첨두유량 증대에 대처하는 방안으로 도시유역에서 유출저감시설로서 신설되는 저류지를 설계함에 있어서 기존의 많은 제반사항과 저류지 추적을 시행하지 않고 간편한 설계를 할 수 있는 방법으로 활용가능하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권4호
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• pp.263-273
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• 2011

근래 이상기후에 의한 강우량 증대와 도시화에 따른 첨두유출량의 증대 및 도달시간의 단축은 하류 지점의 빈번한 범람을야기시키고 있으며 저류지와 같은 우수유출저감시설을통해 이상의 문제를해결하고자한다. 그러나현재 국내의 저류지에 관한 대부분의 연구는 저류지 용량에 중점을 두고 있으며, 저류지의 유출량을 방류할 수 있는 방류시설에 관한 연구는 미미한 실정이며 저류지의 방류시설로 주로 활용되고 있는 암거의 설계는 도로배수계획(한국도로공사, 1991)에 따라 설계되고있어서저류지에적용하기에는 무리가있다. 따라서본 연구에서는저류지 방류에적합한 암거설계기법을 개발하기 위하여 암거흐름 분류 중 암거상류부 수위가 잠수된 조건하에서 암거흐름을 모의 분석하고, 그 결과를 바탕으로 저류지 방류암거의 간편설계기법을 제시하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.213-213
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• 2011

근래 이상기후에 의한 강우량 증대와 도시화에 따른 첨두유출량의 증대 및 도달시간의 단축은 기존의 유수지만으로 도시홍수를 대처하는데 그 한계점에 다다르게 되었다. 1990년대에 들어 각종 우수유출 저감시설의 활용으로 이상의 문제를 해결하고자 하는 노력들이 시작되었으며, 현재 신규개발지에 저류지와 같은 우수유출저감시설 설치를 법제도적으로 의무화 하고 있어, 전국적으로 천여개소의 저류지가 시설되어 있거나 계획 중에 있다. 저류지는 개발로 인해 증가된 첨두유출량을 개발전의 상태로 저감시키기 위하여 임시 또는 상시 저류하거나 저류능력 이상의 유출량에 대해서는 암거방류시설을 통해 하류부의 하천 또는 하도로 방류시키는 역할을 수행하는 수공구조물로서 일반적으로 저류지 계획 및 설계는 첨두유출량 증가분에 대해 초점을 맞추고 있을 뿐 방류시설에 대한 구체적인 설계는 이루어지지 않고 있는 실정이다. 또한 현재 국내에는 저류지 방류시설로 주로 사용되는 암거에 관한 설계규정이나 기법은 미미한 상태로, 한국도로공사(1991)에서 발표한 "도로배수계획"을 이용하고 있으며, 이는 미국 연방도로국(FHWA, 1985)에서 발표한 설계기법을 그대로 인용하고 있다. 즉, 지형 또는 현장 여건에 따라 암거 흐름의 8형식 중 하나의 형식으로 결정하고, 그 형식에 따라 관련도표를 이용한 시산법 또는 도식해법을 적용하여 유입부 상류수위를 산정함으로써 암거설계가 이루어진다. 하지만 이러한 암거설계 방식은 도로 배수암거에 적합한 것으로 저류지 배수암거에 적용하기에는 무리가 있다고 본다. 따라서, 본 연구에서는 저류지의 일반적인 특성상 암거흐름 8형식 중 Class-II군의 암거 상류부 수위가 잠수된 조건 즉, 평상시 저류지가 일정수위 이상의 저류량을 유지하고 있는 상태에서 저류지 암거방류시설의 대표적인 설계인자인 암거직경, 암거경사, 암거경사, 하류단 수위조건의 변화에 따른 상류부 수위변화를 유량별로 분석해 보았다. 방류 암거의 개수를 고려하기 위하여 암거상류부 수위와 암거직경의 관계해석 시 암거단면적을 이용하여 분석하였으며, 각각의 유량별로 상류부 수위와 암거단면적의 관계를 회귀식으로 제시하였다. 암거상류부 수위와 암거경사의 관계를 분석한 결과 암거경사가 5~20%로 변화할 때 암거상류부 수위의 변화는 2~5%정도의 매우 작은 변화를 보임을 확인할 수 있었으며, 암거길이의 경우는 해석 조건의 특성상 상류부 수위에 영향이 전혀 나타나지 않았다. 암거상류부 수위와 암거하류단 수위의 관계에서 암거상류부 수위는 암거하류단 수위가 암거직경과 퇴사위 높이의 합보다 암거하류단의 수위가 높아지는 시점부터 암거하류단 수위에 비례해서 증가되는 결과를 알 수 있었다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2003년도 봄 학술발표회 발표논문집
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• pp.414-417
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• 2003

유역의 경사가 비교적 급하고, 소규모 축산농가의 미처리된 축산폐수 및 농경지 배수, 산재된 마을하수 등 비점오염원의 유출이 강우시 집중적으로 이루어지는 중산간 농업용 저수지의 수질개선을 위한 공법으로 부영양화된 충남 아산 마산저수지의 유입부에 조성한 저류지를 이용한 수질개선효과 및 물질분해자로서 미생물학적 특성을 2000년부터 2002년까지 3년간 연구함으로서 향후 유사한 농업용저수지의 수질개선 방안으로 실용화 가능성을 모색하고자 하였다. 그 결과 수질정화효과는 총질소와 총인 등 영양염류의 정화효과가 비교적 우수하게 나타났으며, 유기오염물질로서 BOD, COD, SS 등은 평균 수질정화효과는 (-)의 값을 보여주었으나, 강우기에는 정화효율이 높게 나타났다 또한, 저류지의 물질 침전기능 외 오염물질의 활발한 분해작용을 살펴보고자 세균 분포 특성을 조사한 결과 유입수와 저류지, 저수지 각각의 수체에서 조사된 총세균수 및 총세균수에 대한 진정세균수의 비율이 유입수<저류지<유출수의 순으로 나타나 저류지의 유기물질 분해 활성이 높음을 보여주고 있다. 따라서 저수지 유입부에 조성한 저류지의 수질개선효과는 강우시 입자성 유기물질의 효과적 제거 뿐만아니라 영양염류의 제거효과, 특히 질소의 제거효과가 높은 정화기구로서 설치비용이 적고, 유지관리가 간단한 특성을 살려 유사한 중규모 농업용저수지의 수질개선 기법으로 널리 활용할 가치가 있음으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.637-637
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• 2012

본 연구에서는 내수침수 저감을 위하여 효율적(effective)인 우수저류조 설치에 따른 침수저감효과 극대화 방안을 제시하고자 한다. 여기서 효율성(effectiveness)은 침수저감량의 극대화 측면과 비용의 최소화 측면 두 가지로 구분된다. 최적 방재 시설물의 설치는 단순 설치비용 대비 저감량이 가장 큰 안을 제시하는 것은 의미가 없으며 일정 기준 이상의 방재성능을 발휘하면서 주어진 예산안에서 최적안을 찾아야 하므로 비용의 최소화 측면과 침수 저감량, 즉 맨홀에서의 월류 저감량을 최대화 하는 두 가지의 목적을 동시에 달성해야 한다. 따라서 본 연구에서는 다목적 최적화 알고리즘의 적용을 통하여 우수저류조 최적 설치지점을 선정하는 기법을 제안하였다. 본 연구에 적용한 다목적 최적화 방법으로는 목적함수의 최적해 탐색 효용성 측면에서 우수하다고 평가되고 있는 유전자 알고리즘을 적용하였다. 다목적 최적화의 경우 해의 우열을 판단하기 위한 적합도 함수는 실제 각 목적함수의 적합도 값(real fitness value)이 아닌 해의 상대적인 우열(dominance or non-dominance)에 따라 부여되는 등급(rank)에 의해서 해의 우열이 결정되며 여기서는 Fonseca and Fleming(1993)이 제안한 Ranking method를 적용하여 적합도를 결정하였다. 한편 도시 우수관망의 해석 및 우수저류조 설치에 따른 월류량 분석을 위하여 미 환경청(US Environmental Protection Agency; EPA)에서 제공하고 있는 EPA-SWMM 5.0 engine을 사용하였으며 최적화 알고리즘의 구성을 위하여 Visual C++와 SWMM DLL을 연동하여 사용하였다. 연구 대상유역은 인천 청라지구(3공구)를 대상으로 기법의 적용성을 검토하였으며 저류지 설치에 따른 비용함수는 EPA(2002)에서 제안한 저류지 체적대비 공사비용을 원화로 환산한 후 청라지구의 공시지가를 고려하여 결정하였다. 최적화 기법의 적용 결과 저류지 설치비용에 따라 최대로 월류량을 저감시킬 수 있는 우수저류조 최적 설치위치의 조합(Pareto-front)을 결정할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.351-364
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• 2000

본 연구에서는 저류지에 의한 우수의 수질개선 효과를 모형실험에 의하여 분석하였다. 본 연구를 통하여 배수구역 출구에 저류지를 설치함으로써 합류식 관거를 통한 하수 및 강우 초기 유출수의 첨두유량과 오염도를 크게 경감시킬 수 있음을 확인하였다. 저류조 모형실험은 자연침강 저류조와 자갈접촉 저류조에 대하여 각각 실시하였다. 자연침강 저류조실험에서는 지속적으로 우수한 방류하는 경우보다는 일정시간 저류지내에 정체 후 방류하는 경우가 동일한 지체시간의 조건하에서 더 높은 오염물질 제거율을 보였다. 또한, 자갈을 채운 저류조에 대한 실험을 실시하였으며, 자연침강 저류조에 비해 전반적으로 각 오염성분에 대해 높은 제거율을 보였다. 한편, 채움재료의 표면이 상대적으로 거친 쇄석의 경우가 자갈보다 높은 제거율을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.2013-2018
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• 2007

최근에 발생하는 홍수특성은 단기간의 국지성 집중호우로 본류 대하천보다는 상류지역 지류하천이 특히 취약하여 이에 대해 하류보다는 상류, 본류보다는 지류위주로 과거와 다른 치수정책 전환이 요구되고 있다. 정부에서도 과거 치수대책이 제방위주의 선적인 개념에서 면적인 개념의 유역치수 중심의 방어형태로 추진하고 있으나, 상류지류 하천에 대한 홍수방어 계획은 부족한 실정이다. 지류하천에 홍수가 발생하면 홍수도달시간이 짧아 첨단홍수예보시스템으로도 대처가 곤란한 문제가 있으며, 이외에도 홍수와 함께 산사태가 빈번히 발생되고 토석류, 유목류가 한꺼번에 동반 유입되어 인명과 재산피해가 크게 발생하는 특징을 가지고 있다. 작년 7월 강원지역 집중호우에서도 인제군, 평창군 등 지류에 인명과 재산피해가 크게 발생한 것도 이와는 무관하지 않을 것이다. 최근 국지성 집중호우가 빈번히 발생하는 것은 기상적 측면이 아니더라도 우리나라는 하천경사가 급하고 산지가 국토의 약 70%로 구성되어 있어 지형적 측면에서 평화의댐(지체댐), 군남홍수조절지, 한탄강 홍수조절댐 등 대규모 홍수방어댐 도입시 홍수조절 효과가 우수하나, 대규모 댐건설에 따른 지역민의 불신, 환경단체 반발, 사회적 미합의 등 현실적인 제약조건이 많으므로 현실적이고 상류지역 지류하천에 효과적인 홍수조절을 위해서는 보호하고자 하는 도시 및 주요시설물시설에 대하여 소규모 홍수저류지(Detention Dam)를 상류 지류하천에 단일 또는 군(群)으로 도입하여 설치하는 방안을 적극적으로 추진하여야 한다고 사료된다. 소규모의 홍수저류지는 평상시에는 자연상태와 같이 전량 방류하고 갑작스런 홍수발생시 첨두홍수량을 지체하거나 감소시켜 하류지역에 홍수피해를 줄이는 시설로 기존의 댐보다는 규모가 적고 평상시에는 자연하천과 같이 물을 담지 않아 환경변화에 의한 영향이 적어 사회적 합의가 유리하고 친환경적이며, 홍수기에는 비어 있는 저류용량을 전량 활용이 가능하여 저수규모에 비해 홍수조절효과는 큰 장점이 있다. 특히 홍수조절의 본래 목적 외에도 초목류, 토석류 및 각종 부유쓰레기를 차단하는 사방댐 역할과 하류하천의 퇴사량 감소 등 다방면으로 효과가 있어 독일, 일본 등 선진국에서는 적극적으로 추진되고 있다. 본 연구에서는 선진 외국에 도입된 홍수저류지 사례를 조사 및 검토하여 국내에 적용 가능한 유역분담형 홍수저류지 규모 및 방식, 홍수저류지 도입방안과 향후 연구방향 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.752-757
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• 2006

유역 내의 지속적인 개발과 도시화로 유출량이 증가하면서 하도의 통수능을 초과하게 됨에 따라 제방을 증고하게 되고 특히 하류부로 갈수록 유량의 급격한 증가로 제방고를 높여야 하는 악순환이 반복되었다. 이에 따라 유역의 홍수량을 하도 이외의 유역 내에서 분담하고 하도 중심의 치수 대책이 아닌 유역 전체에서 홍수를 제어해야 한다는 유역종합치수대책이 중요한 대안으로 떠오르고 있다. 유출저감시설은 이미 개발된 도시유역의 홍수량을 조절하는 데 유용할 뿐 아니라 새롭게 개발이 시행되는 유역에서는 개발로 인한 홍수 증가량을 분담하는 수단으로써 필수적으로 설치되어야 한다. 최근에는 일률적으로 임시 및 상시 저류지 등의 빈도설계를 통하여 개발 이후의 첨두유량이 개발 이전의 첨두유량 보다 크지 않도록 우수배제시스템을 설계하고 있으나 저류지와 같은 유출저감 시설을 유역출구에 설치함으로써 첨두유량만을 개발이전의 수준으로 유지할 뿐 여전히 유출량의 증가 및 홍수 도달시간이 빨라지는 문제점을 근본적으로 해결하지 못하고 있다. 본 연구에서는 현행 재해영향평가제의 법적 테두리안에서 개발사업으로 인한 증가된 홍수 저감대책을 수립하는 과정에서 몇가지 개선방안을 제시, 연구하고자 한다. 즉, 사업지구 하류하천 규모를 감안한 저류지의 적정 설계빈도의 채택과 저류지의 다목적 이용방안에 대해 검토하여 홍수재해로부터 안전하고 환경친화적인 개발사업이 될 수 있는 방안을 제시코자 한다.