• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.83-83
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• 2019

본 연구는 기후변화에 따른 돌발홍수 및 집중호우 대비 댐 및 저수지의 보조 여수로로서 국내 최초로 적용되는 Piano key weir에 대한 수리모형실험 연구이다. 최근 기후변화에 따른 이상기후로 국지성 집중호우 및 돌발홍수가 빈번히 발생하고, 댐 설계홍수량의 설계기준 200년 빈도 홍수량에서 가능최대홍수량(Probably Maximum Flood)으로 변경됨에 따라 과거 건설된 대부분의 댐 및 저수지들이 현재의 설계기준을 만족하지 못하고 있는 실정이다. 상기 이유로 규모가 작은 저수용량 100만톤 이상의 댐들에 대해서도 비상대처계획(EAP) 수립을 의무화하고 있으나 홍수예방을 위한 적극적인 대책 수립 및 예산지원은 미미한 수준이다. 치수능력증대를 위한 구조적인 보강대책으로 댐 증고, 보조여수로 신설, 여수로 확장, 상류에 홍수조절용 댐 신설 등의 방안이 적용되고 있다. 본 연구의 대상지인 불갑저수지에서는 치수능력확대사업의 일환으로 Piano key weir와 수문 2련을 복합적으로 운영하는 보조여수로를 건설하는 것을 계획하였다. Piano key weir는 국내에서는 프랑스, 벨기에, 베트남 등에서는 실제 많은 적용사례를 확인할 수 있지만, 국내에서는 처음으로 도입되는 여수로 형식으로 레버런스 웨어와 같이 월류언의 길이를 길게 연장함으로서 월류 수심이 낮은 경우에 일반적인 웨어 형식에 비해 많은 유량을 통수할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 불갑저수지에 신설되는 Piano key weir 형식의 보조여수로에 대한 수리모형실험을 수행하여 Piano key weir의 수위별 방류량, 접근흐름, 월류 유황 등에 대해 검토하였다. 검토결과, PMF홍수량에 대해 충분한 방류가 가능함을 확인하였으며, 접근흐름, 월류 유황이 매우 안정적인 것으로 평가되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.433-433
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• 2017

본 연구에서는 노후된 소규모 농업용저수지의 홍수에 대한 안전성이 부족하여 최근들어 노후된 소규모 농업용 저수지를 재설계하여 치수능력을 보강하고 있다. 이러한 노후 소규모 농업용 저수지의 홍수량을 재산정하기 위해 강우량을 수집하여 확률강우량을 재산정하고 빈도별 홍수량을 산정하였다. 산정된 빈도별 확률홍수량을 이용하여 현재의 치수적 안정성을 검토하고 현재기준에 적합한 저수지의 치수적 안정성을 갖추기 위해 댐을 증고하는 방안에 대해 검토하였다. 본 연구에서 저수지의 안정성을 검토한 결과 심천저수지의 홍수위는 200년 빈도에서 EL. 124.38m, 300년 빈도에서 EL. 124.43m 500년 빈도에서 EL. 124.48m로 현재 댐마루고 EL. 125.60m와 비교시 월류는 하지 않으나 댐설계기준(2011,국토해양부)에서 제시된 식에 따른 여유고와 비교한 결과 현재 상태에서는 여유고가 부족하여 증고가 필요한 것으로 분석되었다. 따라서 심천저수지의 현재 홍수량에 대한 검토를 위해 100년, 80년, 50년 빈도의 저수지 홍수추적결과 심천저수지의 여유고는 100년 빈도에서 0.028m부족, 80년 빈도에서 0.007m부족, 50년 빈도에서 기준여유고를 0.046m 만족하여 현재 상태에서는 50년 빈도에서 안정한 것으로 검토되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권8호
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• pp.51-62
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• 2015

지반공학적으로 제방(또는 댐) 월류에 대한 근거를 제시하기 어렵다. 수문학적인 안정성 평가에서 댐의 초기수위(만수위)를 고정시키고 강우량을 계산하기 때문에 월류 가능성은 매우 희박하다. 그러나 Copula 함수를 사용하여 초기수위가 고정된 댐의 만수위가 아닌 변동성 있는 확률수위를 적용해서 국내 40년간의 빈도를 고려할 때, 월류 가능성을 확인할 수 있었다. 수문학적 댐의 위험성 분석은 다양한 불확실성 인자 중 댐 초기수위에 대한 모의기법 개발이 필요한 복잡한 수문학적 해석을 요구한다. 본 연구에서는 기존 댐 위험도 분석 시 초기수위는 상시만수위 또는 홍수기 제한수위로 가정하지만, 이러한 보수적인 가정에 의한 연구는 기상변동성 및 기후변화의 영향을 고려하지 못하며, 댐의 월류확률 및 이에 따른 붕괴확률을 추정하는데 있어서 지반공학적인 접근이 필요하다. Copula 함수를 이용하여 댐 특성에 맞는 초기수위를 결정하였으며, HEC-5 모형을 활용하여 강우-유출 모형 매개변수의 사후분포를 정량적으로 추정하여 댐 월류확률을 산정하였다. 지반공학적인 측면에서 댐 안정성 해석은 상류사면(upstream)의 수위급강하(drawdown)에 대한 안전율과 하류사면(downstream) 월류상태에서의 불안정성을 비교하여 지반공학적 위험도를 비교 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.712-721
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• 2017

본 최근 전 세계적으로 홍수의 강도와 빈도가 증가하고 있어 홍수재해가 큰 문제로 대두되고 있다. 이 중 가장 큰 비중을 차지하는 홍수재해는 태풍 및 집중호우와 동반되는 홍수라고 할 수 있다. 이로 인해 하천의 수위가 제방의 둑마루까지 상승하여 월류하는 피해가 발생하고 있으며 이러한 피해는 시설물 자체의 피해뿐만 아니라 제내지의 인명 및 재산피해도 함께 유발시킨다는 점에서 대책 마련이 시급하다. 제방이 월류하였을 때 제방이 붕괴되는 것과 붕괴하지 않고 단순 월류하는 경우의 피해정도는 매우 다르며 제방 자체의 피해는 발생하더라도 붕괴되지 않으면 제내지로 유입되는 유량을 현저히 감소시켜 홍수피해를 감소시킬 수 있다. 따라서 제방의 붕괴가 발달하기 시작하는 뒷비탈의 보호는 중요한 홍수방어방법의 하나다. 본 연구에서는 제방뒷비탈 월류보호공의 형상과 유공율에 따라 수리학적으로 유리한 보호공을 제안하고 각 보호공의 안정성 검토를 위하여 수리실험을 수행하였다. 수리실험을 통해 제방뒷비탈 보호공의 안정성은 보호공의 단위면적당 중량과 높은 상관성이 있음을 규명하고, 보호공이 이탈되는 순간의 유속인 한계유속과 단위면적당 중량과의 관계식을 도출하였다. 본 연구결과를 통하여 국내에서는 아직 도입되지 않은 자연친화적 월류보호공이 현장에 적용됨으로써 홍수시 월류에 의해 발생하는 인명 및 재산피해를 경감시키고, 더 나아가서는 자연친화적인 하천공간이 조성될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.440-444
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• 2011

집중호우로 인한 자연재해는 대부분 하천을 중심으로 발생하며, 설계빈도를 초과한 홍수량을 인해 제방을 월류하거나 제방의 붕괴로 인해 피해가 발생하게 된다. 일반적으로 제방 붕괴와 같은 홍수의 위험으로부터의 취약성을 감소시키는 동시에, 홍수에 의한 피해에 대해 빠른 복구가 이루어질 수 있도록 하는 정책을 홍수 경감 대책이라고 하며, 홍수에 대비하는 정책은 홍수의 주기 및 재해특성과 관련이 있고, 인간과 사회에 대한 잠재적인 피해를 줄이기 위해 필요하다. 본 연구에서는 여러 가지 이유에 의해 발생하는 제방의 붕괴 현상이 복잡한 수리학적 또는 토질 기초 공학적 현상 등에 의하여 일어나기 때문에 이에 대한 발생 원인을 규명하는 것이 쉬운 일은 아니나, 일반적 월류, 세굴, 침하 및 지진 등으로 꼽히는 제방 붕괴 위험 원인들을 검토하여 제방 붕괴를 유발할 수 있는 하천의 위험 인자들을 제시하고자 하였다. 이를 토대로 하천 내 주요지점에 대한 위험도를 산정할 수 있는 기법을 개발하고 시험유역을 대상으로 하천에서 발생 가능한 위험 지구를 선정하여 그 타당성을 검토하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.909-913
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• 2012

본 연구는 XP-SWMM 2011 모형의 최적 해석범위설정과 월류에 의한 2차원 지표유출량을 포함한 도시유역의 총 유출량 산정에 대한 방법을 연구한 것이다. 하수 및 우수 관망 해석 모형으로 1차원 관로해석과 2차원 지표면 해석이 가능한 XP-SWMM 2011 모형을 이용하였으며, 연구의 대상지역은 최근 연속적인 침수 피해를 일으켰던 광화문 일대로 선정하였다. 발생가능한 빈도별 지속시간별 확률강우량은 Huff의 4분위법을 이용하여 10분 간격으로 분포시켰으며, 기존의 유역 출구점에 기준한 설계기준의 문제점을 제시하고, 월류에 의한 2차원 지표유출수를 포함한 유역 내에서의 총 유출량 산정에 대한 방법을 제시하였다. 모의 결과분석시 기존의 제한된 격자확장 경계조건으로 인한 문제점 극복을 위해 해석범위 설정 시 적합한 격자경계의 설정이 필요함을 확인하였다. 도시유역의 관로유출량과 본 연구에 제시된 지표유출량을 함께 고려한다면 치수계획규모를 설정하는데 주요 판단기준으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.307-307
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• 2016

도시화 및 산업화에 따른 각종 개발 사업으로 불투수층의 증가로 인하여 강우에 의한 지표면 침투량의 감소로 도시지역 내 저지대 침수가 증가하여 막대한 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 특히 도심지역내 돌발성 집중홍우에 대한 방재성능에 대한 선제적 대비가 필요하다. 따라서 온천천 유역에 빈도에 따른 침수위험지역 산정을 통한 홍수 예 경보체계를 구축하여 부산광역시 도시 재해관리방안을 마련하고자 한다. 지난 2014년 08월 25일 부산시에 집중호우에 의하여 발생한 홍수량 산정 및 빈도별 침수위험 지역 선정을 위해 온천천 유역에 SWMM 모형을 이용하여 수문분석을 실시하였다. 1:1,000의 하수도대장을 이용하여 관망을 구성하였고, 이를 바탕으로 유출량 산정 지점을 선정하였다. 그리고 1:5,000의 지형도를 이용하여 SWMM 모형으로 유역 내 지형과 각 지역의 인위적인 배수계통에 따라 대상유역을 총 114개의 소유역으로 분할하였다. SWMM 모형의 매개변수 산정을 위하여 2개의 검정강우사상과 1개의 검증강우사상으로 총 3개의 강우사상을 활용하였고, 산정된 매개변수를 이용하여 2014년 8월 25일 발생강우로 인한 수문 분석을 수행하였으며, 유출량 산정을 위하여 온천천 기본계획상의 홍수량 산정지점과 동일한 지점의 유량을 추출하여 빈도별 홍수량과 비교하였다. 그 결과 발생한 유출량의 규모는 모든 지점에서 100년 빈도를 상회하였으며, 중 하류부 구간은 200년 빈도를 상회하는 것으로 나타났으나, 하천의 월류는 발생하지 않는 것으로 분석되었다. 관거 통수능 분석결과 2014년 08월 25일 발생한 호우로 인하여 장전 부곡동 일원 및 거제 안락동 일원에서 유출량이 관거통수능을 초과하는 것으로 나타났으며, 향후 대규모 호우 발생 시 이들 지역에 대한 유입지선에서의 침수 발생 등의 위험이 존재하는 것으로 평가되었다. 또한 빈도별 관거통수능 분석결과 10년 빈도에서는 총 19개 지점, 50년 빈도는 총 43개 지점, 100년 빈도는 총 49개 지점, 200년 빈도에서는 총 51개 지점에서 간선관거의 통수능이 부족하여 침수가 예상되는 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제12권1호
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• pp.33-40
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• 2010

본 연구에서는 기존 연구에서 도출된 프로그램 사용의 어려움이나 많은 매개변수 산정 및 적용 문제, 복잡한 전처리과정 등의 어려움이나 문제점을 좀 더 단순화하고 정밀도가 높은 범람해석 및 홍수범람도 작성 방법을 제시하여 위험요소를 줄이고 개선시킬 수 있는 기법을 제시하고자 하였다. 대상 하천으로는 안성천 유역을 선정하였으며 월류 및 제방 붕괴만을 고려하기 위하여 계획빈도를 초과하는 이상홍수개념으로 홍수범람 시나리오를 작성하여 범람모의를 실시하였다. 범람모의를 위한 모형 적용은 1차원 수치모형인 HEC-RAS의 Storage 기능을 이용하여 월류 및 제방 붕괴에 대한 분석을 실시하였으며, 일반적으로 사용되는 Area-Time-Depth 방법보다는 좀 더 정확한 범람모의를 위해 Elevation versus Volume Curve를 적용하였다. Arcview 3.2a의 Query기법과 SURFER의 Mathematical 기법을 이용하여 작성한 침수면적의 차이가 크지 않아 전처리과정이 복잡한 Arcview 3.2a보다 비교적 작성방법이 간단하고 정밀도가 높은 홍수범람도를 작성할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1266-1270
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• 2006

최근 도시개발이나 주택단지개발사업의 경우 토지이용의 극대화 및 경제적인 측면에서 저류지의 면적을 충분히 확보하기 어려우므로 첨두홍수량 조절방식인 하도외(off-line) 저류지가 검토되고 일부 설치되고 있으며, 증가된 홍수량을 저류지로 전환하는 방법에는 일반적으로 횡월류위어가 이용되고 있다. 현재 off-line 저류지 횡월류량 산정시 사용되고 있는 De Marchi공식의 유량계수를 0.623이라는 고정된 값을 사용하고 있으나, 횡월류위어의 유량계수는 본류 흐름 조건 및 위어의 기하학적 조건에 따라 달라지기 때문에 이에 대한 문제점을 갖고 있다. 또한 횡월류부의 적정폭이 제시되어 있지 않으므로 계획빈도 이상의 수위가 전량 저류지로 유입되는지 이에 대한 실험 및 검증이 요구된다. 본 연구에서는 수리실험을 통하여 설계빈도 이상의 초과홍수량을 전량 월류시킬 목적으로 사용되는 off-line 저류지 횡월류위어의 적정폭을 산정하고, 본류 흐름 조건 및 위어의 기하학적 조건 등을 고려한 횡월류위어의 유량계수를 산정하였다. 적정폭 산정 결과 본 실험조건에서는 횡월류 위어폭이 본류폭의 6배인 3.6m(L/B=6.0)이상일 때 모든 조건에서 위어정점부 이상의 수위에 대한 유량을 전량 월류시킬 수 있는 것으로 나타났다. L/B=6.0일 때 $Fr_u,\;W/y_u$와 $S_o$를 고려한 중회귀분석을 통해 off-line 저류지에 적합한 횡월류 위어의 유량계수식을 제안하였으며, off-line 저류지의 횡월류위어 설계시 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권9호
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• pp.773-787
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• 2016

본 연구에서는 시나리오 기반의 홍수위험도를 산정하기 위해 하천-제내지 통합수리 해석모형이 적용되었다. 적용대상 유역으로 낙동강 및 금호강이 위치한 대구 성서공단 인근을 선정하여 하천홍수 발생으로 인한 시간별 범람수심 및 범람유속을 산정하였다. 하천-제내지 통합수리해석에 의한 2차원 범람해석은 100년/200년 빈도 신뢰구간 상한치(97.5%)에 의한 제방월류 시나리오와 100년/200년 빈도 신뢰구간 평균치(50%)에 의한 파제 시나리오로 구성하여 수행되었다. 또한 제내지 범람에 의한 위험도 산정을 위해 2차원 홍수범람도로부터 예측된 각 절점에 대한 최대 침수심 및 유속에 대한 정보를 이용하여 등급화를 실시하였다. 본 연구결과는 제방월류 및 파제에 따른 제내지의 비상대처계획(EAP) 수립에 정량적인 근거자료로 제시하는데 매우 유용할 것으로 사료된다.