• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1041-1047
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• 2008

기후변화로 인한 자연재해가 전 세계적으로 빈번히 발생하고 있는 요즘, 기후변화에 대한 관심이 부쩍 높아지고 있다. IPCC 4차보고서(2007)에서는 기후변화의 영향으로 인한 재해발생 증가가 불가피함을 지적하고 기후변화의 악영향을 최소화하기 위한 적응조치의 중요성을 권고하고 있다. 국내에서도 이미 기후변화로 인한 영향이 자연환경 및 생활환경 전반에 끼칠 정도로 빠르게 진행되고 있음을 다방면의 연구를 통해 드러나고 있다. 그러나 현재까지는 기후변화에 대한 전반적인 인식 부족, 대응제도 및 장치의 미비와 더불어 이에 대한 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 기후변화의 징후현상 및 이에 기인한 자연재해의 이력을 조사하고 향후 재해 발생 및 증가추이에 대한 예측 자료를 분석하여 기후변화로 인한 자연재해의 대응책 마련에 필요한 기초적인 자료를 제공하고자 한다. IPCC 4차 보고서 및 국내외 연구문헌 등을 조사하여 기후변화에 따른 재해에 대해 분석한 결과 전 세계적으로 실제 강우 및 기온, 해수면 상승 등에 대한 재해는 해마다 증가하는 추세이며 향후 이에 대한 대책마련이 시급한 것으로 확인되었다. 국내에서도 기후변화에 기인한 홍수 및 태풍 등의 재해로 인해 많은 피해가 발생하고 있으며 향후 이러한 영향이 더욱 증가될 것으로 예측되고 있다. 이러한 기후변화의 영향이 이미 자연재해로 이어지고 있는 만큼 이에 대처하기 위한 전문 인력 양성 및 국가차원에서의 장기적인 제도마련 등이 필요할 것으로 사료되었다.

• 한국GIS학회:학술대회논문집
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• 한국GIS학회 2007년도 추계학술대회
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• pp.185-191
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• 2007

최근 10년간 발생한 자연재해 중 태풍의 피해는 전체의 60%를 넘을 정도로 풍수해의 피해는 막대하며, 지속적 산업화와 개발로 인해 피해 규모 역시 매년1조원 이상을 상회하고 있어, 자연재해에 대한 피해 경감 노력이 매우 요구되고 있다. 이를 위하여 최근 풍수해의 피해 사전에 예측함으로써 예방 및 대비는 물론 재해 발생에 따른 응급 대응 및 복구의 효율성을 제고하고자하는 과학적 방법론에 대한 연구가 진행되고 있다. 태풍에 의한 피해 예측은 위험도(Hazard)의 추정, 피해 대상 자료의 구축(Inventory) 및 피해대상의 취약도(Fragility)의 세 가지 요소를 이용하여 수행되는 것이 일반적이다. 위험도는 자연재해의 특성인 강우, 풍속 등을 물리적으로 모델링함으로써 추정할 수 있으며, 피해 대상 자료는 공공 및 사유 시설물을 총 망라함으로써 피해의 사회, 경제적인 피해 규모 예측에 활용된다. 각각의 피해 대상이 위험도에 따라 갖는 취약도는 최종 피해 및 손실 규모의 평가 자료로 이용된다. 이때 위험도의 추정 및 피해 대상 자료의 구축을 위한 핵심적인 방법론으로서 지리정보시스템의 활용이 크게 요구된다. 따라서 본 연구에서는 태풍 피해 예측을 위한 자연재해 위험성 평가 방법론에 있어서 매우 중요한 요소인 자연 지형, 지표의 특성 및 활용도, 피해 대상인 인공 시설물 등의 자료항목을 분류하고 태풍 피해 예측 기술의 핵심 요소로서의 지리정보시스템 활용 방안을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.159-159
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• 2021

한국은 수자원 이용현황 중 농업용수가 차지하는 비중이 가장 크다. 농업용수의 60% 이상이 저수지에서 공급된다. 현재 한국의 약 18,797개의 저수지 중 대부분이 농업용 저수지로 사용될 만큼 많은 농업용 저수지를 보유하고 있다. 연간 강우량이 7월과 8월에 집중되고 강우의 유출이 빨라 하천의 이용 가능 수량이 한정되어있는 우리나라에서 관개용수 공급 및 하천유지 용수 공급의 기능을 하는 농업용 저수지는 용수원으로써 중요성을 가진다. 농업용 저수지의 수질은 수량과 더불어 작물생산량에 직접적인 영향을 미치며 저수지의 부영양화는 저수지 기능과 유지관리상의 문제점을 야기한다. 하지만 농업용 저수지의 수량 관리에 비해 수질관리 및 분석에 관한 연구는 비교적 부족한 실정이다. 본 연구에서는 우리나라 농업용 저수지의 수질 특성 파악과 건기, 우기와 여름, 겨울철에 따른 부영양화 정도의 차이에 대한 분석을 진행하고자 한다. 한국 농업용 저수지의 장기적인 영양상태 파악을 위해 과거 30년 (1991-2020) 연별, 월별 저수지 수질 모니터링 데이터를 활용하였다. 분석항목으로는 DO (Dissolved Oxygen), TN (Total Nitrogen), TP (Total Phosphorus), SS (suspended solid), SD (Secchi disk), TN/TP, pH를 지정하였다. 자연호가 많은 외국에 비해 대부분이 인공호인 우리나라 저수지는 자연호에 비해 낮은 수심과 작은 저수용량을 가지며 자연호보다 부영양화가 더 빠르게 진행된다. 때문에 부영양화 정도 평가를 위해 TSI와 더불어 한국형 부영양화지수(TSIKo)를 사용하였다. 또한 강우와 각 수질 측정항목 그리고 수온과 DO 간의 상관분석을 진행하였으며, 각 수질 측정항목에 대한 값을 한국 호수 수질 기준과 비교하였다. 이러한 한국 저수지의 부영양화 정도 평가와 화학적 특성에 대한 파악을 기반으로 한국의 농업용 저수지 특성에 따른 적합한 수질관리 방안을 결정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.468-468
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• 2021

도시의 개발은 불투수면의 증가, 토지이용의 변화, 용수 수요 증가를 초래하였고, 최근에는 기후변화 양극화 현상으로 도심내 물순환체계를 더욱 왜곡시키는 문제를 초래하였다. 1962년부터 서울의 도심지가 본격적으로 개발되기 시작하면서 7.8%였던 불투수율이 2010년에는 50%까지 증가하였다. 토지의 피복상태가 숲과 흙일 때는 강우의 10%는 하천으로, 토양 흡수는 50%, 증발이 40%가량 된다. 보통 토양에 흡수된 물은 토양층에서 머물렀다가 중간유출되어 하천으로 유입되거나 지하수로 전환된다. 그러나 개발로 인하여 아스팔트나 콘크리트로 포장된 경우 55%가 하천으로 유입되고 토양으로 흡수되는 양은 15% 정도로 강우가 급격하게 유출되어 빠져나가 버린다. 도시 불투수면적의 증가는 단순히 치수와 이수의 문제뿐만 아니라 도심의 하천 및 녹지공간에 조성되어 있는 생태계 유지에 필요한 최소한의 수량인 생태용수 확보마저 위협하고 있다. 도심 하천의 환경생태유량 확보는 하천의 정상적인 기능을 유지할 뿐만 아니라 하천의 자정 능력을 향상하며, 수생생물의 서식환경을 보존에 기여하므로 도심의 자연성 회복에 있어 매우 중요하다. 도시 생태환경은 녹지의 단절과 파편화로 연속성을 확보하지 못하고 있는데, 이렇게 단절되고 파편화된 생태계를 연결하여 생태축을 확보하면 도시 생태계의 건강성을 증진시킬 수 있다. 대부분의 도시에서 관리하고 있는 가로수 및 띠녹지 등 녹지공간(그린 네트워크, Green Network)을 활용하여 수원 함양이나 수질정화 기능(블루 네트워크, Blue Network)을 부여하면 녹지와 수자원을 연결한 그린-블루 네트워크를 형성하여 도시 생태용수확보에도 기여할 뿐만 아니라 나아가 도심 하천의 자연성 회복에도 기여할 것으로 기대된다. 본 연구는 도시의 가로수와 띠녹지를 활용하여 빗물저장 기능과 침투기능을 확대하기 위해 기존에 녹지 및 공원 관리 차원에서 가로수 도시계획이 수립되고 관련 사업이 진행되어 온 현행 제도상의 문제점을 검토하여 제도적 개선 방안을 제안하는 것에 목적을 둔다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1224-1228
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• 2005

본 연구는 강우시 주로 발생되는 강우유출수에 의해 하천으로 직유입 되는 다량의 오염물질을 사전에 저감시키기 위하여 하천의 제방사면부와 둔치부를 형상화한 Pilot 규모의 수처리시스템에 관한 것이다. 본 Pilot Plant는 경희대학교 내 하수처리장 부근에 설치하였으며, 유입부, 사면수처리부, 평면수처리부, 유출부로 구성되며, 수처리조 내부에 다공성여재와 상부에는 식생을 조성하여 연속적으로 운영되는 시스템으로 설계되었다. 사면수처리부는 하천의 제방사면부를 형상화 한 것으로 2:1의 구배를 가지며, 15개의 육각형 모듈을 5개씩 3계열로 배치하여 여재의 처리효율 및 현장 적용성 검토를 실시할 수 있도록 배열하였다. 평면수처리부는 장방형의 접촉산화조로서 하부에 슬러지 침전 및 저류를 위한 hopper를 설치하여 슬러지의 원활한 수집 및 인발이 가능하도록 설계하였다. 또한, 역세를 위한 배관을 설치하여 여재에 부착된 슬러지의 양 조절이 가능하도록 하였다. 또한, 수처리시설물의 자연 친화성 확보 및 식생에 의한 수질개선 효과를 위해 수처리부 상부에 식생을 조성하였다. 본 Pilot Plant의 주요 오염물질의 제거기작은 수처리부 내부에 충진된 다공성 여재와 강우유출수 사이에 발생되는 침전, 여과, 흡착과 여재에 부착된 미생물에 의한 유기물 분해, 식생에 의한 영양물질 섭취 등으로 대별된다. 본 연구는 하천의 제방사면부와 둔치부를 형성화한 Pilot Plant에서 다양한 factor, 즉 유입수량과 농도, 다공성여재 형상 및 충진밀도 등에 따른 수질개선 효과를 각각 비교, 검토하였다.

• 한국습지학회지
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• 제12권3호
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• pp.165-175
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• 2010

급속한 산업화, 도시화 및 경제성장으로 다양한 개발사업이 발생하였다. 다양한 개발사업으로 인하여 각종 오염물질이 발생하였으며, 발생된 오염물질은 자연적으로 형성된 물순환 시스템이 아닌 인위적으로 형성된 물순환 시스템으로 인하여 하천 및 호소로 직접 유입되어 수질이 악화되고 있는 실정이다. 강우시 다양한 토지이용에서 발생하는 비점오염원이 큰 원인으로 나타나고 있다. 본 연구는 강우시 발생하는 비점오염물질 처리를 위한 저류 및 침투기능을 포함하는 한국형 비점오염저감시설인 Eco-Bio Filter (EBF)를 개발하고자 한다. EBF 시설은 저류 및 침투기능을 포함하며, EBF Test-bed를 공주대학교 천안 캠퍼스 내에 설치하여 다양한 강우사상에 대하여 모니터링을 수행하였다. 현재 모니터링 결과를 활용하여 기술의 문제점을 분석하고 개선하는 과정이 진행되고 있으며, 본 연구에서는 개선된 EBF 기술을 제시하였다. 오염물질별 저감효율을 분석한 결과, 입자상 물질, 질소, 인, 중금속에 대하여 70% 이상의 높은 저감효율을 나타내었다. 이러한 연구결과는 향후 국내 강우특성에 맞으며 도시의 생태를 확장할 수 있는 새로운 비점오염기술을 개발하는데 기초자료로 활용될 것이며, 저영향개발(LID) 중 하나가 될 것이다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2016년 정기학술대회
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• pp.236-237
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• 2016

인류의 발전과 함께 재난관리에 대한 발전도 이루어져 왔다. 그러나 세계은행(World Bank)의 조사에 의하면 지난 30년간 전 세계적으로 자연재해로 인해 250만 명의 사람이 목숨을 잃었고, 피해금액은 4조 달러에 이르는 것으로 나타나, 아직 재난관리 체계에 많은 문제점이 있음이 드러났다. 특히, 우리나라는 각종 재난으로 인해 최근 10년(2006~2015)간 연 평균 약 5천억원의 피해액과, 약 1조 1천억원의 복구비를 지출하고 있다(국민안전처, 2016). 만약 재난 피해 발생 전 피해규모와 영향을 신속하게 추정할 수 있다면, 예방 및 대비 차원의 재난관리를 통해 피해액이 크게 감소될 것이다. 따라서 본 연구에서는 국내 재해의 65% 이상을 차지하고 있는 호우피해를 대상으로, 피해 예측함수를 개발하였다. 한강 권역을 본 연구의 대상지역으로 선정하였고, 재해연보자료를 조사하여 대상지역의 호우피해 발생 현황 및 피해액을 분석하였다. 또한 대상지역의 강우자료를 확보하기 위해 종관기상관측소의 강우자료를 확보하였다. 강우자료를 이용하여 지속시간별(1~24시간) 최대강우 자료와 재해기간별 선행강우(1~5일) 자료, 그리고 재해기간의 총 강우량 자료를 산출하였다. 이를 독립변수로 하여 재해기간의 시설물별 피해액과의 분석을 통해 호우피해 예측함수를 개발하였다. 호우피해 예측함수는 피해액을 로지스틱회귀분석을 통해 호우피해액이 큰 범위와 호우피해액이 작은 범위로 분류한 혼합분포를 이용하여 개발하였다. 본 연구는 효과적인 재해 관리체계를 확립 하고, 재해예방 및 대비 단계의 기초 자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.165-174
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• 2017

전 세계적으로 이상기후로 인한 자연재해가 이슈가 되고 있다. 특히 여름철 집중 강우로 인한 홍수 및 산사태와 같은 재해가 빈번하게 발생하고 있는데 강우는 옹벽의 안정성에도 큰 영향을 미치게된다. 만약 강우시 옹벽 내부의 배수활동이 제대로 이루어지지 않는다면 빗물이 뒷채움 흙 내부에 스며들어 옹벽 뒷면의 간극수압이 크게 증가하게되고 지반의 전단강도를 저하시킨다. 따라서 옹벽 내부의 배수가 원활하게 이루어지도록 배수층을 설치하는 방법에 대한 연구가 매우 필요하다. 본 연구에서는 토목섬유가 설치된 보강토 옹벽에서 배수층의 위치/갯수에 따른 강우시 보강토 옹벽의 안정성에 최적의 시공 조건을 찾는 수치해석 모델링을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.636-636
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• 2012

우리나라에서 가장 심각한 자연재해가 홍수재해이므로, 홍수기에 홍수예보를 하는 것은 매우 중요한 일이다. 홍수예보를 위한 예측 과정은 강우예측과 유출해석부분으로 크게 나눌 수가 있는데, 강우를 정확하게 예측하는 일은 주로 정교한 강우모형과 기상학자들의 몫으로 남겨놓는다고 하더라도 정확한 유출해석은 오랜 동안 수문학자들에게 중요한 고민거리였으며, 특히 우리나라와 같이 홍수재해에 취약한 지역에서는 더욱 간절한 문제가 되었다. 우리나라에서는 국가하천을 대상으로 홍수예보모형을 개발하여 하천의 주요지점에 대한 홍수예보를 시행하고 있으며, 매년 보다 정확하고 신속한 예보를 통해 피해를 줄이기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 본 연구에서는 전역최적화기법인 SCE-UA방법을 이용하여 홍수예보모형의 매개변수의 최적화를 수행하였다. 그러나 최적화기법에 의해 제안된 매개변수들이 강우-유출모형이나 유역의 물리적인 특성을 반영하지 못한다는 비판을 피하기 위해 다단계의 최적화를 통해 유역의 물리적인 특성을 반영하면서도 유출수문곡선을 성공적으로 재현하는 매개변수를 제안하고, 각 매개변수가 가지는 의미를 평가하여 실무에서 홍수예보업무의 효율을 높이는데 도움을 주는 것을 목적으로 하였다. 연구를 위해 매개변수의 민감도 분석을 수행하고, 민감도에 따라 최적화 하는 방법을 다르게 적용하였다. 또한 유역의 물리적인 특성을 나타내는 매개변수와 강우의 특성에 따라 변화하는 매개변수를 구분하여, 유역별 다른 매개변수의 범위를 제안하였다. 제안된 매개변수는 검증을 통하여 적용성을 확인하였으며, 유역별 다양한 특성을 성공적으로 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.430-430
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• 2011

최근 지구온난화, 엘리뇨 및 라니냐 등 지구환경 변화에 따른 기후변화의 영향으로 짧은 시간에 매우 높은 강도를 가진 이상호우에 의해 많은 인명과 재산피해가 발생하고 있다. 우리나라의 경우에도 1990년대 후반부터 과거와 달리 국지적 집중호우가 빈번히 발생하고 있으며 집중호우에 의한 홍수는 우리나라의 가장 빈번한 자연재해 중 하나가 되었다. 이러한 성격의 홍수는 소유역 규모의 좁은 지역과 급경사지역에서 짧은 지속시간과 집중적인 강우강도에 의해 발생하고, 빠른 유속과 토사를 동반하는 빠른 수문반응으로 홍수에 대비할 시간이 부족한 것이 특징이기 때문에 기존의 홍수예보모형을 이용하여 발생홍수의 특성을 예측하기에는 많은 어려움이 있다. 유출수문곡선의 특성을 분석하여 홍수의 특성을 분석하는 연구는 Kyiamah (1996)가 유출수문곡선의 기초적인 상승곡선, 지체시간, 첨두홍수량을 이용하여 돌발홍수사상에 대한 크기를 산정하였으며, 이를 바탕으로 Bhaskar 등 (2000)은 유출수문곡선의 상승부 기울기, 첨두 홍수량비, 홍수 반응시간을 이용하여 돌발홍수지수(Flash Flood Index)를 산정하고 이 지수에 의해 돌발홍수를 설명하고자 하였다. 국내에서는 정재철 (2000)이 보청천을 대상으로 단 몇 개의 사상만을 대상으로 Bhaskar 등 (2000)이 제시한 돌발홍수지수를 적용한 바가 있다. 그러나, 이들 연구에서는 소수의 수문사상만을 이용하였기 때문에 상대심도를 산정하는데 있어 문제가 있으며 상대심도를 산정하는데 있어 각 심도계수들의 임의적인 도수분포를 이용하였기 때문에 매우 주관적이라고 할 수 있다. 김병식 등 (2008)은 한강유역의 과거 101개의 홍수사상에 대해 돌발홍수의 상대심도를 파악하기 위하여 돌발홍수지수를 산정하고 2006년 7월의 집중호우에 의해 발행한 홍수사상의 돌발홍수 심도를 시간 및 공간적으로 정량화하였다. 이러한 기존의 연구는 홍수심도 산정시에 필요한 유출수문곡선을 실측된 자료를 이용하여 산정하였으나 국내의 소유역의 경우 실측된 유출수문곡선 자료가 그다지 많지 않은 관계로 인해 홍수심도를 산정하는데 많은 어려움을 내포하고 있다. 따라서 본 연구에서는 미계측 소유역중 시범유역을 선정하고 30년 이상 장기간 실측 강우의 기왕최대 시강우량 자료에 대하여 강우-유출모형을 통한 홍수유출수문곡선을 모의한 후, 빈도별 확률강우량에 대한 수문곡선 특성인자들의 비를 무차원 지수화하여 극한홍수사상에 대한 설계강우의 취약성을 평가하기 위한 홍수위험지수 (Flood Hazard Index) 산정방법을 제시하였다.