• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.435-439
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• 2011

최근 홍수로 제체누수 및 지반누수에 의해 제방이 피해를 입는 사례가 증가하였다. 특히 2000년대부터 Piping 현상으로 제방이 붕괴되는 일들이 다수 발생하고 있어 기존 제방의 안정성 검토와 신설 제방 설계의 필요성이 제기되고 있다. 우리나라의 제방 침투해석은 2차원 비정상 침투해석을 하고 있으나 이 경우 외력 조건으로 외수위에 대한 하천의 홍수파형이 필요하다. 본 연구에서는 설계 홍수파형 유도를 위하여 금호강 상류지점인 금호 수위관측소에서 설계 홍수위 및 시간별 홍수위 등을 조사하여 과거 홍수사상의 시간별 수위곡선을 분석하였다. 수위곡선은 Huff의 4분위법에 따라 무차원화 시키기 위하여 각 홍수위의 누가지속시간과 누가 홍수위를 구하고 Weibull분포의 도시위치 공식을 적용하여 10~90％ 무차원 누가곡선을 도시하였다. 일반적으로 통계 해석상 중앙값을 나타내는 50％ 무차원 누가곡선을 사용하기 때문에 본 연구에서도 50％ 무차원 누가곡선을 사용하여 무차원 설계 홍수파형을 유도하였다. 새로이 유도한 무차원 설계 홍수파형을 외력 조건으로 하고, 금호강 유역의 인근 제방을 모형으로 하여 SEEP/W 프로그램으로 2차원 침투해석을 실시함으로써 그동안 외수위를 계획 제방고까지 인위적으로 연장시켜 사용하는 문제점을 해결하고 우리나라의 실정에 맞는 설계 홍수파형을 유도하여 하천제방 설계 및 기존 제방의 안정성 검토에 활용될 수 있는 연구를 수행하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.606-606
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• 2012

최근 지구 환경변화에 따른 기후변화의 영향으로 이상홍수 발생의 위험성이 증가하고, 상습적으로 홍수피해가 반복되고 있다. 홍수피해의 원인 중 하나인 하천제방의 붕괴는 월류, 침식, 제체불안정, 구조물에 의한 파괴 등으로 구분되고 이 중 월류 및 침식은 제방 파괴의 주된 원인으로 최근 통계자료에 보고되고 있다. 제방붕괴의 주된 원인 중 하나인 침식파괴로부터 제방을 보호하기 위해 제내지 사면에 호안공을 설치하며, 하천설계기준 해설(2009)에서는 제방 또는 하안을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 직접 보호하기 위해 제방 앞비탈에 설치하는 구조물로 정의하고 있다. 특히 사행하천의 만곡부에서는 제방파괴의 위험성이 높을 뿐만 아니라 국부적으로 집중되는 유속분포는 제방의 안정성을 위협한다. 또한 원심력, 2차류(secondary flow) 등에 의한 수위상승 등에 의해 제방이 파괴되고 월류되어 홍수피해가 발생할 가능성이 큰 취약지점이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 만곡부 흐름 특성을 분석하고 수리실험을 통해 측정된 유속 및 수위분포 결과와 비교하여 분석하였다. 또한 수리실험에서 도출된 호안 붕괴 시의 흐름을 구현하여 호안 붕괴 시 국부유속 및 전단응력을 계산하고 만곡부 호안의 안정성을 위한 설계인자를 분석하였다. 연구결과로 제시된 만곡부 안정성을 위한 설계인자는 국외 호안공 설계식과 비교하여 국부유속 및 전단응력의 설계인자의 적합성을 검토하고 국내 만곡부 호안의 안정성 설계기법개발에 도움이 될 수 있는 설계인자를 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1739-1743
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• 2009

현재 국내에는 하천시설물의 인증과 관련한 제도와 법령이 마련되어 있지 않다. 하천시설물과 관련된 인증 제도는 효율적인 하천시설물의 유지관리를 가능하게 하고, 치수 안전성 증대에 기여할 수 있다. 본 연구는 미국의 제방 인증(levee accreditation) 제도를 분석하여 국내에 적용하는 방안에 관한 것이다. 미국의 연방 재난 관리국(Federal Emergency Management Agency; FEMA)은 국가 홍수 보험 프로그램(National Flood Insurance Program; NFIP)을 관리하고 있는데, 그의 일환으로 제방 인증 제도를 시행하고 있다. 제방의 인증은 제내지를 보호하는 제방 시스템이 100년 빈도의 홍수에 대한 방어 능력이 있는지를 기술적으로 검토하는 것이다. 여기서 제방 시스템이란, 제방, 홍수벽, 수문 장치, 펌프시설, 암거, 내수 배제 시설 등 홍수로부터 제내지를 보호하기 위한 모든 시설을 포함한다. 미국은 제방 인증을 위한 제도로서 연방 규정 조례(code of federal regulation; CFR)를 두어 제방 시스템의 설계, 운영, 유지관리의 기준을 마련하였다. 제방 인증을 신청하는 기관은 연방 규정 조례에서 정의된 제방 시스템의 운영 및 유지관리에 관한 문서를 갖추어야하고, 공학적인 설계 기준에 대하여 면밀히 검토되어야 한다. 운영 및 유지관리에 관한 사항은 수문과 내수배제 시스템을 포함한 제방 시스템의 홍수 시 운영 지침과 운영실적, 유지보수 지침과 점검 보고서 등이다. 공학적인 설계 기준에 대한 검토사항은 제방의 여유고, 수문, 호안, 제방과 기초의 안정성, 침하, 내수배제에 관한 분석 결과이다. 이러한 제방의 인증에 필요한 기술적인 검토 자료와 관련 문서는 등록된 전문 기술자나 제방의 설계와 시공능력을 갖춘 연방 기관을 통해 보증(certification) 되어야 한다. 현재, 미국에서 제방의 보증을 결정하는 대표적인 기관은 미 공병단(U.S. Army Corps of Engineers; USACE)이다. 제방 보증의 유효기간은 최대 10년이지만 검사와 평가가 지속되고, 유효 기간 만료 전이라도 언제든지 재검토될 수도 있다. 또한, 제방 시스템 전체에 대하여 보증 여부를 결정하고, 개별 시설에 대한 보증이나 조건부 보증은 수행하지 않는다. 국내에 제방 인증 제도를 도입하기 위해서는 제방 인증에 관한 절차, 수행 기관, 수행 방법 등에 대한 규정과 제도가 마련되어야 하고, 현재 국내에서 수행되고 있는 하천시설물의 안전도 검사 방법을 포함한 평가 지표와 평가 기술에 대한 인증 표준화가 요구된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1415-1419
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• 2010

하천의 제방은 홍수 시, 유수를 원활하게 소통시키고, 제내지를 보호하기 위해 하천을 따라 축조한 시설이다. 이러한 제방의 설계에는 제방의 재료에 대한 기준뿐만 아니라 수리/수문학적 요소, 지반공학적 요소, 구조적 요소들이 요구된다. 본 연구에서는 제방의 설계 요소 가운데 수리/수문학적 요소의 하나인 월류에 대한 기준을 검토하였다. 우리나라는 제방의 설계 시, 월류에 대한 안전성 확보를 위해 여유고를 설정하고 있는데, 여유고의 기준은 계획홍수량의 규모에 따라 결정되어 있다. 반면에 미국은 제방 월류에 대한 안전성 평가 지표로서 여유고와 위험도 개념의 조건부 비 초과 확률(conditional nonexceedance probability; CNP)을 사용하고 있다. 조건부 비 초과 확률이란, 주어진 홍수의 정도 아래에서 목표 수위(target stage)가 초과되지 않을 확률이다. 본 연구에서는 국내에서 기 수립된 실제 하천의 제방고와 조건부 비 초과 확률, 여유고가 고려된 미국의 기준을 적용하여 도출된 제방 소요 높이에 근거하여 국내 기준의 적절성을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.506-511
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• 2004

본 연구에서는 제방의 침식에 대한 안정성 평가를 위하여 일본의 하천제방설계지침에서 사용하고 있는 설계기법을 도입하여 적용하였다. 일본은 호안 설계에 있어서 성능 규정에 의한 내력 및 외력을 산정하여 호안공의 안정성을 정량적으로 판단하고 있다. 국내 하천설계기준에서는 침식에 대해 호안을 설치토록 하고 있으나 확실한 안전성 평가기법은 제시되어 있지 않은 실정으로 호안공은 유속이 3m/s이상에서 설치하도록 제시하고 있어 호안공별 설계기준이 경험에 의존하게 된다. 이에 대해 정량적인 설계가 필요하며 적용성 검토를 위하여 2002년 대풍 '루사'와 2003년 태풍 '매미'에 의해 침식피해가 발생한 지점에 대해서 현장조사를 수행하고, 이를 정량적으로 해석함으로써 침식에 대한 설계기법에 대한 검토를 수행하였다. 본 연구에서는 제방 비탈면이 식생으로 보호된 경우와 호안공(호안블럭, 돌망태 등)이 설치된 경우에 대해서 안정성을 해석하였으며, 내${\cdot}$외력 산정에 의한 안정성 평가의 적용성을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.483-483
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• 2017

하천제방의 설계 시 침식 및 세굴에 대한 보호를 위해 호안을 설치하도록 하고 있으나 확실한 설계기준이 없는 실정이며 호안이 설치된 이후에도 호안에 대한 관리나 안전성 검사가 수행되지 않고 있다. 홍수로 인해 제방이나 호안의 손실이 발생하면 피해복구를 실시하는 수준에서 하천의 제방관리가 이뤄지고 있다. 따라서 본 연구에서는 하천흐름에 대한 호안의 안전도를 산정하여 도상에 표시해 제방의 유지관리에 활용할 수 있는 세굴안전도맵을 제시하였다. 세굴안전도는 호안의 형식별로 하천흐름에 대한 외력과 호안자체의 저항을 나타내는 내력을 비로 산정하였으며 매우안전, 안전, 보통, 위험, 매우위험의 5단계로 평가하였다. 남강유역을 시범유역으로 하여 남강댐 하류부터 낙동강 합류부까지의 모든 제방에 대해서 안전도를 평가하였다. 우선적으로 현장조사를 통해 제방호안에 대한 설계도서와 현장시공결과를 비교하였으며 호안의 확인이 어렵거나 호안설치가 되지 않는 제방에 대해서는 무호안 또는 식생호안으로 가정하였다. 산정된 하천제방 세굴안전도를 GIS를 활용하여 맵으로 도시한 결과 만곡부 또는 합류부에서의 세굴안전도가 낮게 평가되는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 산정된 하천제방 세굴안전도 맵을 하천관리에 활용한다면 직관적으로 위험제방에 대한 파악이 가능하고 투자우선순위를 결정하는데 기초자료로 활용되어 하천관리 업무의 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.907-911
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• 2010

최근 이상기후로 인한 홍수피해가 급증하고 있으며, 이에 대한 홍수피해 영향 및 대책 수립이 절실한 실정이다. 2006년 7월에 전국적으로 발생한 홍수가 대표적인 예이며, 월류에 의해 하천제방 붕괴되면서 제내지가 침수되는 피해를 입었다. 제방붕괴의 원인 중 대부분이 월류 및 침식에 의해서 발생하고 최근에는 월류에 의한 제방붕괴 피해가 증가하는 추세이다. 월류에 의한 제방붕괴는 계획홍수량을 초과하는 홍수에 의해 발생하므로, 수위가 높은 상태에서 제방이 붕괴됨에 따라 침식, 구조물에 의한 파괴, 제체불안정 등에 의한 피해보다 그 위험성이 크다. 따라서, 계획홍수량을 초과하는 홍수에 대한 대책의 마련이 시급한 실정이다. 이러한 측면에서 수퍼제방은 홍수에 대한 취약성이 큰 지역에 적용될 수 있는 구조물적 대책의 하나이며, 근본적으로 치수안전도와 부지 활용도를 높인다는 관점에서 적극적으로 고려해 볼 수 있는 대책이 될 수 있다. 본 연구에서는 수퍼제방의 도입 목적과 기능을 이해하고, 제반 안정성을 확보될 수 있는 공학적 설계방법에 대해 고찰함으로써 국내 여건에 적합한 수퍼제방 도입 방안과 수퍼제방 도입에 따른 시행착오를 최소화하기 위한 설계 고려 사항을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1857-1861
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• 2010

이 연구는 하천 제방의 누수 문제에 대해서, 누수의 실태, 대책공 및 조사 방법에 관한 사례를 수집 정리하는 동시에, 이들 사례에 기반한 누수 특성, 하천 특성에 따른 대책공 및 조사 방법에 대해서 검토하기 위한 목적으로 수행하였다. 제방 누수는 일반적으로는 하천수가 제체 또는 기초 지반에 침투해서 제방의 제내 비탈면, 제내 비탈끝 또는 제내지에서 스며나오는 현상을 총칭하며, 각 누수 형태의 개념과 특징을 정리하였다. 1987년 일본의 건설성 하천국의 토목연구소에서 수행한 약 300건의 누수사례에 관한 검토보고서를 참고하여 일본의 하천 제방의 누수 특징을 요약 정리하였다. 제방의 침투/누수 대책 공법을 4가지로 분류하여 특징을 정리하였다. 하천 제방의 제체 누수에 대한 제방 강화 대책 공법의 선정 과정 및 지침을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1092-1097
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• 2004

본 연구에서는 제방에 대한 부정류 침투해석시 사용되는 설계홍수파형을 결정하기 위하여 수위자료가 양호한 낙동강 수계 수위관측소 지점의 홍수자료를 수집하고 그 지검에 해당하는 계획홍수량 및 계획홍수위를 조사하였다. 설계홍수파형 결정 방법은 일본의 하천제방설계지침(2000)에서 제시하고 있는 방법을 참고하였으며, 그 적용성을 검토하기 위해서 낙동강의 9개 수위관측소 지점의 과거 홍수사상과 계획홍수량 산정시 사용되었던 설계수문곡선을 이용하여 합성홍수파형을 시험적으로 결정했다. 비교분석하여 침투해석을 위한 설계홍수파형을 결정 방법에 적용한다. 제방의 비정상 침투해석을 위한 설계홍수파형은 홍수지속시간과 감수부경사로 결정할 수 있는데, 홍수지속시간은 합성홍수파의 홍수지속시간이 계획홍수파의 지속시간보다 크게 산정되었는데, 이는 설계시 계획홍수파의 지속시간에 어느 정도 안전율을 적용해야 함을 의미한다. 감수부 경사는 분석된 과거 홍수사상중에는 계획홍수파의 감수부 경사보다 급하게 감소하는 것은 거의 없는 것으로 나타났는데, 감수부 경사는 계획홍수량 산정시 사용했던 수문곡선을 사용하는 것이 안전측 설계가 될 것으로 판단된다. 본 연구는 최근 누수에 의한 제방붕괴가 발생한 바 있는 낙동강 유역에 대해서 시험적으로 적용해 보았으며 그 방법론에 대한 타당성을 확인했다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1931-1935
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• 2010

최근 기후변화에 의한 강우량 및 집중호우의 증가로 인하여 설계규모를 초과하는 홍수발생 가능성이 커지고, 이에 따라 제방월류 위험성이 증대되고 있다. 특히, 하천을 횡단하는 보 또는 낙차공이 있는 경우, 구조물 영향에 의해 국부적으로 유속이 증가하여 연결호안을 유실시킴으로서 제방붕괴에 의해 홍수피해가 가중될 수 있다. 과거 피해사례를 보면 횡단구조물과 제방과의 연결부가 세굴되어 파괴되는 사례가 많이 발생하고 있으며, 이는 하천횡단구조물 주위에 설치되는 연결호안에 대한 정량적인 설계기법이 정립되어야 할 필요성을 보여 준다. 경험적인 요소만으로 연결호안의 안정성을 판단함으로써, 과소설계에 의한 홍수피해가 발생하거나, 과대설계에 의한 비용손실을 초래하게 된다. 본 연구에서는 기존에 제시되어 있는 호안설계식을 연결부에서의 국부유속증가특성을 고려하여 적용한 결과를 비교하였다. 비교 결과, 연결부에서의 호안 크기가 증가될 필요가 있으며, 이에 대한 실험 실증적 연구가 필요한 것으로 분석되었다.