• 한국재난정보학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.462-468
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• 2013

제방 월류방지 대체공법으로 전도식, 부력식 홍수방지벽을 국내 외에서 개발하는 실정이다. 그러나, 사전점검 불가 및 유지관리 문제점이 있어 본 연구에서는 국내 외 최초로 경량 재질이면서 강도가 우수한 유리섬유복합소재를 이용한 승하강식 홍수방지 벽체구조물을 연구 개발하였다. 개발된 홍수방지 벽체구조물은 수치해석을 통해 구조적 안정성과 함께 현장 적용성을 제시하여 공사비를 약 87%~95%로 감소시키고 벽체구조물 내부에 고무 지수부재를 설치하여 차수성이 확보되는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1841-1845
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• 2010

최근 짧은 시간 내에 많은 양의 비가 내리는 게릴라성 집중호우가 도시하천유역의 침수피해사례를 증가시키고 있다. 이러한 집중호우로 인한 도시하천의 침수피해를 방지하기 위해 하천의 1차적인 홍수방지책인 제방의 안전성 검토를 통해 외수침수에 대한 위험성을 점검하며 제내지의 우수관로의 월류로 인한 내수침수에 대한 홍수방지대책확립을 위한 연구들이 진행 중에 있다. 본 연구에서는 한강의 제1지류인 홍제천 수계 중 하나인 불광천을 대상으로 제방취약성 분석 및 홍수규모별로 내수침수위험지역을 산정하여 치수 안전성을 검토하였다. 불광천은 마포구, 서대문구 및 은평구 3개의 행정구역에 포함되는 도시하천으로 하수관로, 우수관로, 하천횡단교량, 보 등의 수공구조물이 설치되어 있다. 불광천의 계획빈도인 50년 빈도와 극한홍수사상을 고려하기 위한 100년 빈도, 200년 빈도에 대한 확률 홍수량과 홍수위를 산정하여 구간별로 월류 위험도 분석에 적용하였다. 확률홍수량 산정은 SWMM모델을 이용하였고 확률홍수위 산정은 HEC-RAS모델을 활용하였다. 또한 SWMM모델을 이용하여 불광천 중류부인 응암지구를 대상으로 홍수규모별로 우수관로에서 월류되는 유역 모의를 수행하였다. 그 결과 제방 안전도 평가기준에 따라 제방위험구간을 선정하고 침수위험지역을 결정하였다. 이를 통해 빠른 홍수예 경보를 통한 홍수 피해 경감방안을 모색하고 불광천의 홍수방재체계 수립에 활용하고자 한다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권1호
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• pp.1-10
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• 2023

제방은 기본적으로 물이 넘치지 않도록 하기 위하여 조성되는 구조물이다. 개발된 제방보강 기술은 바이오폴리머와 골재를 혼합하여 제방의 붕괴로 발생되는 대규모 재난을 방지하기 위한 기술로 제방의 세굴 및 붕괴 등을 억제하는데 목적이 있다. 개발된 기술은 호안 사면 등에도 활용이 가능하지만 시공성이 수월하여 월류파괴에 대한 대응 기술로 적용하기 용이하다. 개발된 기술을 현장에 적용하기 위해서는 기술의 안전성을 확보해야 하므로 현장시범사업 등 실제 적용에 대한 연구가 필요하다. 하지만 월류 파괴는 현장에서 시범사업을 수행할 수 없으므로 본 연구에서는 실규모 실험을 통해 현장 적용성 연구를 수행하였다. 실규모실험은 안동에 위치한 하천실험센터에서 수행하였으며, 인위적인 월류를 통하여 제방 세굴 및 붕괴 상황을 검토하였다. 실험결과 개발기술이 월류파괴에 대해 대응 가능하고 붕괴를 억제할 수 있는 기술로의 실증을 수행하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.181-191
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• 2019

국내 저수지는 대부분 필댐으로 구성되고 있고, 필댐의 붕괴는 월류와 파이핑이 주된 원인으로 분석되고 있다. 본 연구에서는 원심모형실험기를 이용하여 실제 운영 중인 공주시 ◯◯ 저수지 축조 모형에 대하여 수위승강 시 및 월류 시 저수지의 거동 특성을 고찰하였다. 실제 저수지의 침투 및 월류 모사를 위해서 1/50로 축소한 모형에 파손 및 보강된 복통을 설치하고 제정 보강 및 미보강의 조건을 부여한 후 LVDT, 간극수압계를 설치하고 수위승강시험 및 월류시험을 수행하여 보강방법에 따른 제체의 거동 특성을 검토하였다. 원심모형실험 결과, 수위승강 시험에서 파손된 복통이 제체의 안정에 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났고 반전공법과 보강공법을 병행한 경우 제체의 침투 안정성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 월류시험에서 월류유도 수로 설치 시 제체의 세굴과 토사의 유출을 방지할 수 있다는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 저수지 월류유도 수로 및 복통 보강공법 적용에 필요한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.209-209
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• 2011

산지하천의 비율이 높은 국내 하천은 주로 만곡도가 높은 사행하천으로 이루어져 있으며, 만곡부가 교호적으로 나타나는 사행하천의 흐름구조는 매우 복잡하다. 산지하천의 특성상 홍수시에는 유속이 매우 빠르게 나타나며 하천의 수위가 상승하게 될 때 만곡부에서의 흐름 회전 방향이 나선형 흐름으로 바뀌어 하류방향으로 주 흐름에 중첩하여 발생하는 이차류로 인해 하도가 불안정해지고 내 외측의 수위차가 발생하는 편수위가 발생하면서 하도 바깥쪽으로 수위가 상승하는 현상이 나타나게 된다. 따라서 집중호우로 인해 하천에서 발생하는 재해는 주로 만곡부를 중심으로 발생하게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 만곡부의 외측부에서 발생하는 수위상승으로 인해 제방의 월류 피해와 이차류로 인한 침식피해를 유발하게 되는 문제를 사전에 예측하기 위하여 $90^{\circ}$ 실험하도와 $180^{\circ}$ Sharp 실험하도에 2차원 유한요소 모형인 RAMS 모형을 적용하여 수리특성을 살펴보았으며, 모의 결과에 대한 정확도를 살펴보기 위해 실측자료와 비교 검토하였다. 이와 같은 연구결과는 만곡부에서 발생가능한 제방침식이나 월류로 인한 하천에서의 피해 방지에 크게 기여할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.884-888
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• 2010

하천제방은 홍수의 위험 방지에 중요한 역할을 하며 하천의 범람으로부터 제내지의 인명, 가옥, 재산, 각종 시설물 등을 보호하기 위하여 설치되는 시설물로서 침수피해 방지와 같은 중요 기능을 가지고 있다. 이러한 하천제방의 적정규모를 결정하기 위해서는 대상지역의 수리 수문학적 특성, 지형조건에 관한 조사 및 연구 이외에 경제적인 검토가 수반되어야 하며, 제대로 검토되지 않을 경우 제방이 누수 또는 침하, 붕괴되어 범람방지 기능을 상실하는 현상이 일어나게 된다. 국내 하천유역에서도 과거 전국에 걸쳐 제방 붕괴현상이 일어나 많은 범람침수 피해가 발생하였다. 본 연구에서는 제방붕괴의 일반적인 원인으로 지적되고 있는 월류, 제체의 불안정, 과도한 변위, 급격한 수위의 감소 등으로 발생할 수 있는 현상 및 문제점들을 검토하였다. 이로부터 기하학적 인자, 수리학적 인자, 수공구조물 인자, 정성적 인자 등 4가지 분류로 구분하였으며, 총 12가지 세부인자를 제시하였다. 제시된 인자를 토대로 시험 대상유역인 감천과 남강에 적용하여 인자별 영향을 산정하였으며, 이로부터 위험도를 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.54-54
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• 2020

본 연구에서는 제방의 세굴이나 붕괴를 방지하기 위해 바이오폴리머(Biopolymer) 기반 신소재를 활용한 흙 제방의 보강공법을 제시하였다. 바이오폴리머 기반 제방의 보강공법은 흙과 바이오폴리머를 소량만 섞어도 흙의 강도 증진시킴과 동시에 빗물에 대한 내침식성과 식생의 생장을 촉진하는 생태성도 뛰어나기 때문에 제방 사면을 보호할 수 있는 친환경적이고 효율적인 공법이다. 이에 안동하천연구센터는 실증실험을 통한 신소재 제방 보강공법의 안정성 검증을 목표로 2 건의 월류붕괴 실험을 수행하였다. 첫 번째는 흙 제방 조건(Case 1)이며, 두 번째는 바이오폴리머 혼합 토양을 사면에 도포한 후 식생이 활착된 조건(Case 2)이다. 제방 붕괴에 따른 수로 내 수위변화를 측정하기 위해 압력식 수위계를 설치하였으며, 영상분석을 위한 다수의 카메라 및 드론을 활용하여 실험의 전 과정을 실시간 촬영하였다. 또한, 제내지 측 사면을 대상으로 월류에 따른 붕괴 지연효과를 정량적으로 제시하기 위해 이미지 픽셀 변화 측정 기법을 통한 시간에 따른 표면 손실률을 산정하였다. 흙 제방과 신소재 처리 제방의 시간에 따른 표면손실률을 비교한 결과, Case 2의 사면손실률이 Case 1에 비해 약 1.5~2.3 배 지연되는 것을 확인하였다. 하지만 단일 조건만으로 실험군과 비교군의 붕괴지연 결과가 제방 성능을 평가함에 있어서 일반화될 수 없으므로 이러한 정량적 평가는 다소 한계가 있다. 향후 이러한 부족한 부분을 해결하기 위한 노력과 다양한 조건의 추가실험을 통한 계측 데이터 및 붕괴지연시간의 평균값을 도출하여 신소재 제방의 안정성을 평가하기 위한 타당한 결과를 도출할 예정이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.99-99
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• 2011

하천에서 위어 하류단의 세굴은 매우 중요한 현상이며 위어 형상에 따른 수리학적 흐름특성이 세굴거리 및 세굴심에도 영향을 미치므로, 적절한 하상보호공 설계를 위해 다양한 위어 하류단의 세굴 규모 및 세굴 형상을 산정하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 사다리꼴 래버린스 위어를 적용하여 일반적인 직선형 위어와 비교하였으며, 3차원 수치모의를 통해 하류단의 세굴 규모를 분석하였다. 현재 세굴 방지를 위하여 설치되는 위어 하류부 물받이 및 하상보호공의 설계 기준은 월류흐름에 의해 발생되는 하류부 세굴영향에 대한 고려가 미흡하며, 대부분 설계자료가 광정위어 및 예연 위어 형태만을 고려하고 있어 위어의 형상변화에 따른 고려 또한 부족한 실정이다. 따라서 하류부 세굴방지공의 안전하고 경제적인 설계를 위하여 위어의 형상 변화에 따른 위어 하류부 세굴 특성 분석에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서 적용한 래버린스(labyrinth) 위어는 수로 내에 설치된 횡방향 직선형 위어의 단면 형상을 변경하여 월류길이를 증가시킨 긴 마루(long crested) 위어 형태의 일종이다. 일반적으로 래버린스 위어는 월류량 증대, 수질개선 및 수심유지 효과가 필요한 수공구조물에 이용되어 하천에 적용될 경우, 관련 수공구조물의 수심 확보 측면에서 기여할 수 있는 구조물로 잘 알려져 있다. 수로폭과 유입유량을 알고 있을 경우 기존 연구자들에 의해 제시한 공식에 의해 직선형 위어의 하류단의 세굴거리와 세굴심을 산정할 수 있으며, 본 연구에서 제시한 세굴거리 비와 세굴심 비를 통해 래버린스 위어의 세굴거리 및 세굴심을 예측할 수 있었다. 분석결과 래버린스 위어의 하류단의 세굴거리는 직선형 위어에 비해 감소하고 세굴심은 증가하였으며, 총 마루길이 당 유입유량과 유입유량 조건에 따른 세굴거리 비 및 세굴심 비 변화를 통해 통수능 및 래버린스 위어의 마루길이 변화에 따른 세굴 영향범위를 조절할 수 있는 것으로 분석되었다. 추후 다양한 유량조건과 확폭비를 고려한 연구를 수행한다면 래버린스 위어의 마루길이에 따라 하상보호공 설계시 중요한 인자인 세굴거리와 세굴심을 조절할 수 있으며, 위어 형상에 따른 하류단 세굴 규모를 산정과 더불어 확장된 하상보호공 설계자료로 이용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.471-471
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• 2012

도시유역에서 주로 침수피해가 발생하는 방류토구 인근의 저지대의 경우 유수지 및 빗물펌프장을 통하여 피해 발생을 방지할 수 있는 반면, 도심지 한복판에 이러한 상습 침수지역이 존재한다면 이에 대한 침수 방지 시설물의 설치에는 한계가 있다. 이러한 도심지 한복판의 침수위험지역의 경우 부지 확보의 어려움으로 인하여 유수지의 설치는 매우 제한적이며, 따라서 근래 대두되고 있는 것이 지하 저류공간의 건설 등이다. 그러나 본 연구에서는 이러한 지하 저류공간의 건설과 더불어 우수관망의 설계 자체를 침수피해 저감 측면에서 그 효과를 최대화하고자 하였다. 본 연구에서는 동일한 설계빈도하에 설계된 우수관망이라 하더라도 관망의 노선 선정에 따라서 초과강우사상에 따른 침수 발생량이 달라질 수 있다는 점에 주목하였다. 즉, 우수관망의 전체적인 구성에 있어서 설계빈도를 초과하는 강우사상에 대하여 그 부하량을 적정히 분배함으로써 관망의 전체적인 침수 발생 위험을 전반적으로 줄이는 것이다. 이를 통하여 확보되는 안전성은 지하 저류공간 등 각종 침수피해 저감 시설과 더불어 우수관망시스템의 침수피해 발생 위험을 전반적으로 줄일 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이러한 목적하에 도시유역에서의 침수위험도 분석을 실시하였으며, 선행 연구를 통하여 제안된 우수관망의 신뢰도 산정 식을 토대로 목적함수를 아래의 식과 같이 구성하였다. $$Max.\;liability\;of\;Sewer\;Networks=1-\;{(1-N)^2+(1-V_i)^2\atop2}\;\cdots\cdots\cdots\;\;\;(1)$$ 여기서, $V_i$는 적용된 강우량당 유역의 전체 유출량 대비 월류발생량을 나타내며, $N_i$는 적용된 강우량당 해당 관망의 전체 지점 수 대비 월류 발생지점 수를 나타낸다. 이를 통하여 우수관망의 신뢰도를 최대화할 수 있는 최적설계 알고리즘을 개발하였으며, 실제 도시유역에 대한 적용을 통하여 최적 설계에 따른 신뢰도 향상 정도를 정량화하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1282-1286
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• 2007

우리나라는 매년 여름 발생하는 집중호우로 인해 해마다 많은 인명 및 재산 피해가 발생하고 있다. 집중호우 발생으로 인한 홍수로 인해 홍수범람, 제방붕괴 등이 발생할 경우 그 피해는 실로 막대하다고 할 수 있다. 따라서 피해 발생 이전에 충분한 준비를 통해 집중호우로 인한 피해 방지를 준비해야 한다. 지난 2006년 7월 전국적인 국지적 집중호우로 인해 막대한 피해가 발생했으며, 남강의 지류인 영천강 유역에서도 제방의 월류 붕괴로 인한 제내지 범람 피해가 다수 발생하였다. 본 연구에서는 2006년 7월 태풍 에위니아 내습시 낙동강수계 남강 유역에 발생한 홍수피해 원인을 분석하기 위하여 수리학적 모형을 이용하여 홍수위를 추정하였다. 영천강은 남강 제1지류이며 남강하구에서 63.0 km 지점인 진양군 문산면 소문리에서 남강에 합류되고 있으며 유로연장은 35 km 이다. 수리학적 모형을 통해 홍수위와 같은 기본적인 수리량의 산정 및 분석을 실시하였다. 본 연구를 통한 결과는 영천강 유역의 제방붕괴 원인 및 홍수범람 피해 방지를 위한 대책 수립뿐만 아니라 상류 유역에 대한 1차원 수리학적 모형의 적용과 관련하여 기초적인 자료로 제공할 것으로 기대된다.