• 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.

• 한국습지학회지
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• 제15권3호
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• pp.413-422
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• 2013

최근 공간적으로 지역적 편차가 심한 형태의 강우가 빈번히 발생하고 있으며, 기존 지점관측방식의 지상우량 관측망으로는 강우의 발생 및 이동을 고려한 공간적인 편차를 정확히 관측하는 것이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 강우의 시 공간적인 분포를 고려할 수 있는 레이더 강우를 도시 소유역에 적용하여 유출을 모의 하고자 하였다. 서울시 구로구 일대를 대상지역으로 선정하였으며, AWS (Automatic Weather Station)를 기준으로 소유역을 분할한 후, 지상 강우를 이용하여 레이더 강우자료를 보정하였다. 보정된 레이더 강우를 토대로 소유역별 면적강우량을 산정하였고, 도시배수시스템을 고려할 수 있는 XP-SWMM 모형을 이용하여 유출모의를 실시하였다. 소유역별로 보정된 레이더 강우자료는 지상강우량의 60~95% 수준을 나타내었다. 물론 강우의 양적인 차이로 인해 전체 유출량에 차이가 존재하였으며, 특히, 첨두유출량의 발생시각이 빨라짐을 확인할 수 있었다. 본 연구는 레이더 강우를 도시유출 모형에 활용한 사례로 도심지의 홍수유출 예측을 위한 기술적 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.287-294
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• 2021

삽교호로 유입하는 곡교천 유역의 홍수시 유출량을 추정하기 위해서 Tensorflow를 활용하여 파이썬 기반의 LSTM 모형을 구축하였다. 층의 깊이가 성능에 미치는 영향을 분석하기 위해, 은닉층의 깊이를 2, 4, 6층으로 증가시키면서, 선행시간 1시간부터 5시간까지 예측을 수행하였으며, 은닉층의 개수가 4개일 때가 가장 우수한 성능을 나타내었다. 학습에 사용하는 입력자료의 길이 즉, 시퀀스길이가 모형의 성능에 미치는 영향을 파악하고자 시퀀스길이를 3시간, 5시간, 7시간으로 증가시키면서 모형을 실행한 결과, 시퀀스길이가 3시간 일 때, 전 시간대에 걸쳐 예측 성능이 우수한 것으로 분석되었다. 모형 검증에서 극한 강우 3건에 대하여 예측을 수행한 결과 선행시간 1시간에 대하여 평균 NSE 0.96 이상의 높은 정확도를 나타내었으며, 선행시간 2시간 이상에 대하여 정확도는 점차적으로 낮아지는 것으로 확인되었다. 결론적으로 시퀀스길이 3시간을 사용하여 선행시간 1시간에 대한 예측을 수행한다면 곡교천 강청 관측소의 홍수위를 높은 수준의 정확도로 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.292-292
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• 2018

2016년 태풍 "차바"로 인한 부산과 울산지역의 침수 및 2003년 발생한 태풍 "매미"로 인한 마산창원지역의 침수사례는 우리나라 해안도시유역이 해수면 상승에 의한 피해에 노출되어 있음을 간접적으로 입증하는 대표적 사례라 할 수 있다. IPCC 4차 평가보고서에 따르면 전 지구적 차원에서 지난 100년 동안 해수면은 약 1.7 m 상승하였으며, 1961~2003년 사이 해수면 상승률은 연평균 3.1 mm에 이르고 있다. 특히 우리나라 남해안은 연평균 3.4 mm씩 상승하고 있어 전 세계 해수면 평균 상승속도를 상회하고 있다. 또한 1990년대 이전보다 이후 기간에 우리나라에 영향을 준 태풍의 수가 많으며 평균적으로 태풍의 강도 및 해일고가 증가하고 있다. 따라서 전 지구적 해수면 상승과 태풍해일고 증가에 따른 복합적인 해수면 상승으로 인한 해안유역의 침수피해가 증가할 것으로 예상되며 특히 미래 발생 가능한 수퍼태풍에 의한 급격한 해일고의 상승은 해안유역에 침수피해를 더욱 가중시킬 것이라 예상된다. 특히 해수면 상승으로 인한 침수피해 특성은 홍수유출에 의한 내륙 침수피해와는 다른 특성을 보이고 있어 이에 대한 대응기법 개발이 절실한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 해수면 상승에 따른 해안도시지역 대한 침수피해 예방 및 저감을 위한 침수모의기법을 개발하고 효율적 대응방안을 선정하는 기법을 제안하였다. 부정류 특성을 지닌 해수면 상승 경계조건 및 건물 간 도로를 통해 흐름이 발생하는 특성을 고려하여 해안지역의 시공적 침수규모 및 유속 등을 예측할 수 있는 2차원 수치모형을 개발하였다. 2003년 발생한 태풍 "매미" 발생 기간 동안 관측된 실제 해일고를 적용하여 창원 등 해안도시유역에 범람모의를 수행하였으며 실제 침수흔적과 비교함으로써 모형을 검증하였다. 또한 해안 경계선을 따라 월파방지벽을 설치하는 경계조건을 도입하여 월파방지벽 높이에 따른 해안도시유역 침수규모를 산정하여 월파방지벽 높이에 따른 시공적 침수규모를 분석함으로써 월파방지벽의 효과를 확인하였다. 본 연구결과는 해안지역 지점별 침수규모 및 최대 침수심 발생시간을 제공함으로써 침수에 따른 중장기적 구조적 대응방안 수립은 물론 초단기적 예상 해수면 상승에 다른 대피경로 제공 등 비구조적 수재해 대응 기법을 제시하는 기초자료를 제공에 활용 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.483-491
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• 2009

본 논문은 상류지역의 개발로 인해 발생하는 토사가 우수 시에 하천을 통하여 하구로 유입되면서 유입토사의 확산이 발생하여 하구의 우안에 서식하는 해안의 생태계에 영향을 미치고 있기 때문에 이를 최소화하기 위해 토사확산을 제어할 수 있는 도류제를 설치하고자 하였다. 토사확산의 영역을 수치계산과 현장실측으로 검증한 것이다. 도류제의 설치유무에 따라 확산영역의 변화와 토사의 농도를 검토하였다. 모델하구에 도류제를 설치할 경우는 유입파랑을 차단하므로 인해 홍수량의 유출이 원만하게 발생되어 수심이 깊은 곳 까지 유속이 발생되어 수심이 얕은 지역에 대해서 확산범위도 감소되었고 동시에 이 지역에 대해 토사확산 농도가 감소되었다. 이는 도류제 시공후의 현장관측에 의해서도 도류제 내부의 유입토사의 제어로 인해 우안 도류제의 외곽부분은 토사농도가 감소되고 있음을 확인하였다.

• 한국습지학회지
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• 제14권3호
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• pp.317-328
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• 2012

본 연구의 목적은 범용토양유실예측공식을 활용하여 모형의 적정성을 분석하고, 그 자료를 축적하는데 있다. 봉동 수위관측소의 유역면적은 $342.27km^2$이며, 유역에서의 유사유출량을 모의하고 이를 실측치와의 비교 분석하였다. 또한 토양침식량 산정에 있어 가장 큰 영향을 미치는 강우침식인자를 산정하기 위해 연도별 강우사상을 활용하였고, 연평균토양침식량 산정을 위해 공간적인 분포를 나타낼 수 있는 격자기반의 토양침식도를 생성하여 산정하였다. 토양침식도($30m{\times}30m$)는 강우침식인자(R), 지형인자(LS), 토양침식인자(K), 식생피복인자(C), 침식조절인자(P)를 ArcView Map Calculator에서 각각의 인자들을 곱하여 생성하였다. 그 결과 대부분의 유역에서 토양침식이 이루어지지 않음을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.337-341
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• 2009

지구의 평균기온이 지속적으로 상승함에 따라 지구온난화로 인한 기후변화는 지구에 분포되어 있는 극지방의 빙하들을 녹임으로써 지구의 물 순환시스템을 교란시켜 집중호우와 태풍, 가뭄, 낙뢰 등 예측을 불허하는 극한 기상변화를 발생시키고 있다. 기후변화로 인해 바다의 수온이 상승함에 따라 빙하가 녹거나 바닷물이 팽창하여 해수면이 상승하게 되는 바, 1990년 대비 2000년대에 동해바다에서는 상승률이 0.07cm/yr이던것이 0.20cm/yr로 나타났으며, 서해바다에서는 0.14cm/yr이던 것이 0.18cm/yr로 나타났고, 남해바다에서는 0.32cm/yr이던 것이 0.34cm/yr 로 평균상승률이 1990년대에 비해 증가하는 것으로 관측되었다. 본 연구에서는 기후변화로 인한 자연재해 피해를 최소화하기 위해 소방방재청의 현행 업무를 중심으로 재해를 예방하기 위한 풍수해 업무별 추진해야할 연구과제들을 조사 제시하고자 하였다. 기후변화에 따른 재난분야의 정책과 관련된 연구적인 측면의 분야를 제시하기 위하여 최근에 나타난 자연재난 피해현상에 대한 원인 및 대책을 기초로 하여, 재난관리분야에서 추진하고 있는 업무를 계승 발전시킴으로써 기후변화로 인한 피해를 예방 또는 최소화 할 수 있는 방향으로 제시하고자 하였다. 기후변화에 따른 소방방재청의 풍수해 재난관리 분야 종합계획을 제시하기 위해 본 연구에서는 기후변화 관련 최근 국내 외의 동향을 먼저 살펴보았다. 1977년부터 2006년까지 우리나라 최근 30년간의 재해연보에 제시되어 있는 시설물별 피해액을 조사하여 시설물 중 피해액이 많은 순으로 주요피해 시설물을 파악하였다. 여기에서 주요피해 시설물로는 하천, 도로, 소하천, 수리, 농경지, 사방 등의 순으로 나타났다. 이러한 주요시설물에 대한 피해현황을 파악하기 위하여 대규모 풍수해 피해에 대한 현황, 원인분석 및 대책이 제시되어 있는 각종 피해조사 보고서, 연구보고서 및 전문 학술지 기사들을 수집 분석하였으며, 수집된 자료를 토대로 각각의 재해피해현상에 대하여 시설물의 피해현상, 원인 및 대책을 분류하여 분석하고자 한다. 재난관리 분야 중 우수유출저감시설 관련 제시된 업무방향을 보면 침투 저류를 위한 우수유출저감시설의 개발연구, 침수위험지구의 지정기준 등급별 방재대책 방안연구, 유역별 재해위험 저감능력의 평가기준 개발, 단위구역별 우수유출저감시설의 확보기준 연구, 우수유출저감시설의 국내 표준화 방안 연구, 우수유출저감시설 설치자에 대한 인센티브 도입방안 연구, 피해지역의 매입을 통한 저류지화 방안 연구, 우수유출저감시설 설치효과의 교육 홍보 및 우수유출저감시설의 국제 표준화 기준 제정 추진 등이 필요할 것으로 조사되었다. 여기에서 제시된 재난관리 업무분야별 많은 연구과제들이 향후 연구할 수 있는 재원확보로 이어져 재난관리의 업무발전에 도움이 될 수 있도록 하여야 하겠으며, 주요 결론으로는 다음과 같다. 첫째, 우리나라는 기후변화에 대해서는 기존에 소극적으로 대응하였으나 기후변화대책기획단을 만들어 적극적으로 대처하고 있으므로 기후변화와 관련된 여러분야가 활성화 될 것으로 판단된다. 둘째, 국외의 기후변화 대응사례에서 보면 시설물의 규모를 볼 때 큰 규모의 예산을 투입하는 것으로 판단되는바, 이는 향후의 불확실한 기후변화에 대비하는 선진적인 판단으로 검토되어야 할 것이다. 셋째, 풍수해 관련 주요업무 8가지에 대하여 추진해야할 업무방향 48개를 선정 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권9호
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• pp.681-692
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• 2021

식생 프로세스는 증발산 제어를 통해 강우 유출 프로세스에 상당한 영향을 미치지만, 개념적인 집중형 수문 모형에서는 거의 고려되지 않는다. 본 연구는 인공위성에서 원격으로 감지된 엽면적지수 자료를 표현하는 생태 모듈을 수문 분할 모듈에 통합하여 합천댐 유역에 대한 모형 성능을 평가하였다. 제안된 생태 수문 모형은 습윤 지역의 생태수문 프로세스를 더 잘 표현하기 위하여 크게 세 가지 주요한 특징을 가진다. 1) 식생의 성장률은 유역의 물 부족 스트레스에 의해 제약을 받는다. 2) 식생의 최대 성장은 유역 기후에 의한 에너지에 의해 제약을 받는다. 3) 식생과 대수층의 상호작용이 반영된다. 제안된 모형은 유역 단위의 수문 성분과 식생 동역학을 동시에 모의한다. SCEM 알고리즘에 의해 추정된 모형 매개변수를 이용한 검증 결과로부터 아래와 같은 발견할 수 있었다. 1) 엽면적지수와 하천유량 자료를 이용하여 생태수문모형의 매개변수를 추정하는 것이 생태 모듈이 없는 수문 모형과 비슷한 정확도 및 견고함으로 하천유량을 예측할 수 있다. 2) 필터링이 안된 원격으로 감지된 엽면적지수를 그대로 입력자료로 이용하는 것은 하천유량 예측에 도움이 안된다. 3) 통합된 생태수문모형은 엽면적지수의 계절적인 변동성에 대한 우수한 추정치를 제공할 수 있다.

• 대한지리학회지
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• 제46권2호
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• pp.168-180
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• 2011

강수량 데이터의 정확성은 수리모델링에서 중요하다 WRS-88D (Weather Surveillance Radar - 1988 Doppler) 레이더 시스템에서 예측하는 NEXRAD (Next Generation Radar) 강수량 데이터는 높은 시, 공간 해상도를 갖는 데이터라는 장점이 있다. 이 연구에서는 검증된 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모델을 이용한 이 전의 연구를 바탕으로 일반 가상관측소와 NEXRAD 강수량 데이터를 비교하여 국지적 강우와 그 강우가 유출량에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 이 연구에서는 NEXRAD 강수량 데이터를 이용한 선행 연구에 기상관측소의 데이터를 대체하여 시뮬레이션을 함으로써 그 차이를 알아 보고자 하였다. 한 유역과 1년간의 데이터를 선정하여 비교 분석한 경과 두 강수량 데이터는 큰 차이를 보였다. 이는 기상관측소의 위치가 연구지역과 거리가 있기 때문이다. 가장 큰 강수량의 차이를 보일 때는 3 차이가 94.5mm (NEXRAD 데이터가 더 큰 경우) 와 71.6mm (기상 관측소의 데이터가 더 큰 경우) 까지 나타났다. 이 차이는 강우가 대부분 실제로는 연구지역 밖에서 나타났거나 연구지역만의 국지적 강우임을 나타내는 것이다. 유출량의 비교에서는 NEXRAD를 이용한 시뮬레이션이 측정치에 더 가깝게 예측하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.334-334
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• 2020

우리나라는 서울지역과 수도권 위성도시의 인구분포가 집중되어있으며, 도시지역에 대한 관거 우선 확충에 따라 하수처리구역의 비율이 점차 늘어나고 있다. 초기우수월류에 의한 오염은 비점오염원의 경우로, 발생 및 배출경로가 다양하고 불특정하게 발생한다. 비점 오염원의 유출 농도는 강우 초기에 높게 나타나고, 점차 농도가 낮아지는데, 이러한 강우 특성을 고려하여 오염발생량을 규명하는 것이 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 중랑천 의정부 지역을 대상지역으로 선정하여, 합류식 하수관거 월류부하를 하수도법 관리수준으로 제어하기 위한 초기우수 처리대상 강우량을 산정하고 강우분포형 및 토지이용도 현황별로 초기월류유량 및 부하특성을 검토하였다. 본 연구에서는 SWMM(Strom Water Management Moder)모형을 적용하여, 매년 홍수기에 발생할 수 있는 다양한 강우분포를 고려하여 대상유역의 토지용도별 합류식 처리구역에 대하여 SWMM 모형의 검·보정 절차를 통해 예측값과 측정값 사이의 상관관계를 분석하였고, 의정부 지역의 초기우수월류 오염부하량의 토지용도에 따른 경향성과, 강우량 및 강우분포, 배수면적에 따른 경향성을 비교하였다.