• 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 2017년도 학술발표회
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• pp.484-484
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• 2017

최근 홍수 시 제방붕괴로 인한 인명 및 재산피해가 증가되고 있어 노후화된 제방 시설물의 안전관리 체계에 대한 필요성으로 국토교통부에서는 국가하천유지보수 종합체계 시스템을 개발하였으나 아직 시범단계로 실무에 적용하여 활용하고 있지 못한 실정이다. 효율적인 국가하천시설에 대한 유지관리를 위한 자료D/B화 및 관리대장, 점검기법, 보수보기법 등을 제시하고 있으나 국가하천에 국한되어 있어 전국단위 하천시설물의 전주기에 대한 통합적인 관리는 반영되어 있지 못하다. 하천시설물 생애주기관리를 위해서는 모든 하천시설물에 대한 이력관리가 필요하나 현재는 시설물의 안전관리에 관한 특별법(시특법) 상의 1, 2종 시설물에 대해서만 시설물정보관리종합시스템(FMS)에서 이력관리를 수행하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국가하천 및 지방하천에 대한 하천시설물의 생애주기 관리방안을 도출하기 위해 기존의 시스템의 기능 및 구조를 분석하였으며 이를 통해 하천시설물 생애주기 관리방안을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.605-605
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• 2012

최근 통계자료에 의하면 국내 제방붕괴 유형 중 11.5%가 제체 불안정에 의한 붕괴로 보고되고 있다. 홍수시 노후화된 제방이 붕괴하여 발생하는 인명 및 재산피해는 점차 증가하고 있는 상황이어서, 이에 대한 제방 시설물의 보강 및 안전관리 대책이 필요한 상황이다. 하천시설물 주변의 흐름특성에 의하여 세굴이 발생할 수 있는 지점에는 보호공을 설치하여 시설물의 안정성을 확보하도록 하천설계기준 해설(2009)에서 제안하고 있다. 그러나 구조물을 보완하는 보호공의 공종 및 규격 등을 설계하기 위한 세부적인 설계지침이 미흡하여 외국의 연구 또는 설계사례를 참고하여 국내 하천에 적용하고 있는 상황이다. 해외의 연구사례를 살펴보면, 설계공식에 적용된 설계인자인 유속 및 수심 등을 1차원 단면평균값을 활용하는 경우가 많아서 복잡한 하천의 흐름특성을 반영하기에 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 국내 하천해석에서 주로 활용되고 있는 수치모형을 이용하여 실험수로의 흐름을 재현하고 수리실험을 통하여 관측한 유속 및 수위분포 결과와 비교하였다. 2차원 수치모형으로는 RMA2, CCHE2D, FLUMEN 등의 상용모형과 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 Approximate Riemann 기법을 적용하여 개발된 유한체적모형을 적용하였다. 제방 부근에서 형성되는 흐름을 상세하게 모의하기 위하여 국내 하천시설물 설계에서 많이 활용되고 있는 FLOW-3D 모형을 적용하여 3차원 모의결과와 수리실험결과를 비교하였다. 수리실험에서 관측된 사석호안공의 이탈시 흐름현상을 재현하여 호안공 이탈에 영향을 미치는 국부유속 및 전단응력을 산정하여 호안설계에 적합한 설계인자를 분석하였다. 연구결과를 활용하여 사석호안공 설계 기법에 적용되는 수치모형을 통하여 산정되는 설계인자의 정확성을 향상시킴으로써, 정량적이고 합리적인 사석호안공 설계기법개발에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.232-236
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• 2011

우리나라의 물관련 정보는 국토해양부 및 관련 기관에서 구축 및 운영, 개발 중에 있다. 이러한 시스템들은 치수, 이수, 환경 및 생태분야에 다양한 정보를 제공하고 있으나 제방에 관련된 다양하고 구체적인 정보를 획득하지 못하며, 시스템 DB간의 상호 연계가 어려운 실정이다. 따라서 제방에 대한 DB관리 및 향후 제방의 안전모니터링을 위해 정확하고 다양한 제방관련 DB구축이 요구된다. 이러한 제방관련 DB구축을 위한 과정은 다음과 같다. 제방제원 및 관리정보의 DB구축을 위하여 국내에서 수행하고 있는 사업인 하천일람의 "하천이력관리체계", 유역조사사업의 "WAMIS", 하천정보를 제공하고 있는 "RIMGIS"의 관련 자료를 분석한다. 기구축된 시스템과의 연계를 고려하여 물관리정보 표준과 RIMGIS 관련코드를 적용한 도형 및 속성 정보의 테이블 설계를 수행하며, 기구축된 시스템의 제방관련 수집자료 DB 및 관련 항목을 추가함으로써 제방제원 및 관리정보의 DB를 구축하도록 한다. 또한 향후 제방의 안전모니터링을 위한 관련항목을 포함하여 제방 유지 및 보수에 활용될 수 있도록 한다. 제방관련 DB구축은 치수시설물 안전모니터링의 기초를 마련하여 홍수방어 및 관리시스템 구축에 활용되어 인명 및 재산피해를 절감하고 기술수준을 향상시킴으로서 홍수 재해로부터 안전한 국토 건설 및 국민의 삶의 질을 향상시킬 것이다. 이러한 제방관련 DB구축은 기구축된 시스템과 연계하여 국가 홍수관리 시스템 구축, 치수능력증대, 장래유역단위 통합홍수방어 및 관리기술 개발에 기여할 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권5_3호
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• pp.1425-1434
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• 2021

하천 시설물의 효율적인 유지관리를 위해서는 대상물에 대해 지속적이고, 주기적인 데이터 취득이 선행되어야 한다. 하천 시설물은 일반 시설물과 달리 넓고 긴 지역을 따라 분포하고 있으므로 지상레이저스캐너, 토탈스테이션 및 GNSS를 활용하는 기존의 하천 측량 방법으로는 공간정보를 취득하는 데에 비용·인력·시간적 한계가 존재한다. 이에 반해, 모바일매핑시스템(Mobile Mapping System, 이하 MMS)은 플랫폼의 이동과 동시에 3차원 공간정보를 취득하므로 하천 시설물의 데이터 취득에 효율적이다. 따라서 본 연구진은 MMS를 활용하여 안양천 4 km 제방에 대해 20분동안 184,646,099개의 포인트를 취득했으며, 이를 10 m 간격의 종 방향으로 분할하여 378개의 횡단면을 추출하였다. 제방 횡단면 포인트 클라우드에서 제외지의 경사면 정보만 따로 분리하여 최대 및 평균 비탈 경사를 자동으로 계산하였으며, 이를 동일 제방에 대해 수동으로 계산한 값과 비교했을 때 RMSE 기준 최대 경사 1.124°, 평균 경사 1.659°의 정확도를 확인할 수 있었다. Reference 경사는 제방의 포인트 클라우드를 plot하고 경사 계산 시 위치정보를 사용하는 두 점을 직접 선택하여 수동으로 계산하였다. 또한 자동 추출한 경사를 하천기본계획 상의 비탈 경사면 설계 기준과 비교하여 MMS를 활용한 하천 시설물 검사의 가능성을 확인하였다.

• 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.927-932
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• 2010

본 연구는 치수효과가 높은 하천제방의 안전도 향상을 위한 관리 고도화 기술 개발을 위하여 수위, 유량이 제방의 안전에 미치는 영향을 규명하고 센서 기술 적용하여 실시간 제방 안전관리 모니터링 기술을 확보하는데 있다. 이를 위해, 국내외 기술동향 및 사례분석하고, 변위발생 및 안전성 모니터링을 위한 센서 기술 적용 방안, 센서 적용시 문제점 및 개선방안, 분석방법 등에 대해 정리하였으며, 대형 토조를 이용하여 집중강우 등에 의한 수위 및 유속의 증가에 따른 하천제방에 미치는 영향을 실험적으로 규명하고, 이를 센서 기술을 적용하여 실시간 모니터링을 통한 안전성 평가 방법을 제시하고자 하였다. 하천제방은 종방향으로 긴 구조적 특성을 갖고 있으며 이러한 특성상 모든 구간에 정밀한 계측 장비를 설치하여 운영 관리함에 있어 경제적, 효율적인 측면에 있어 문제가 있는 것으로 사료된다. 따라서 주요 하천시설물 중 구조물이 하천제방을 횡단할 경우 주요 구조물에는 집중형 센서인 FBG 타입을 도입하고, 제방 연통실험 등을 통해 조사 분석된 취약 구간에 대해서는 분포형 센서인 BOTDR 타입의 광섬유 센서를 적용하여 종합적인 관리가 가능하도록 시스템 구성이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.298-298
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• 2020

하천 혹은 그 인근에 설치된 시설물은 수문, 통문, 제방, 댐, 보, 배수펌프장, 상·하수도, 하구둑 등이 존재한다. 이러한 하천 시설물은 홍수나 가뭄 등 수해를 저감하는 역할을 한다. 그러나 많은 하천 시설물은 노후화, 기후변화, 하천환경변화 등으로 구조적 혹은 기능적 안정성의 저하가 우려되는 실정이다. 시설물 유형별 고령화율을 살펴보면, 댐, 하천, 상하수도 순으로 조사되었으며, 준공연수가 30년을 초과한 하천 시설물은 약 40%를 넘어섰다. 그럼에도 불구하고 하천시설물의 관리 구조는 시설물 설치단계까지만 치중되었으며, 이후 계획 재수립 단계까지의 평가 및 모니터링, 유지관리, 정보관리 등에 이르는 선순환 구조가 미흡한 실정이다. 시설물의 노후화에 따라 유지관리 비용이 증가하며, 대형사고로 이어질 수 있기 때문에 적절한 시기에 시설물 점검 및 유지보수가 매우 중요하다. 우리나라의 경우 시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법에 따라 국가주요시설물은 안전점검을 실시하고 있으며, 시설물통합정보관리시스템(Facility Management System; FMS)에 안전등급을 제공하고 있다. 본 연구에서는 FMS의 하천 시설물 안전등급 현황을 기반으로 시설물의 효과적인 생애주기관리를 위해 하천 시설물의 성능평가모델을 제안하였다. 성능평가모델은 하천 시설물의 사용연수에 따른 안전등급의 예측이 가능하며, 관리자 측면에서 예산투입 등의 의사결정 시 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.470-470
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• 2021

기후변화로 인한 집중호우와 가뭄 등 물 관련 재해가 지속적으로 발생하고 있다. 여름철 강우가 집중되고 하천의 경사가 급한 우리나라의 기상 및 지형학적 조건은 기후변화의 영향과 함께 물관리의 어려움을 가중시키고 있다. 이와 같은 외부적 요인변화에 따라 댐, 보, 제방, 홍수조절지 등과 같은 수자원시설의 안전관리 및 효율적인 운영의 중요성이 높아지고 있다. 특히 「시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법」 대상인 국가 주요 시설물 가운데 수자원시설의 고령화율이 타시설물에 비해 높아, 체계적인 관리가 필요한 상태이다. 수자원시설의 효율적인 운영 및 유지관리체계를 구축하기 위해서는 첫째, 시설물의 성능평가 제도를 적극적으로 활용하고, 둘째, 국가 주요 시설물의 범위를 확대하며, 셋째, 시설물의 자산관리 체계를 구축할 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.229-233
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• 2011

IT기술의 발달과 함께 최근 유비쿼터스 패러다임이 등장함에 따라 수자원분야의 정보화 환경이 변화하여야 한다는 논의가 활발하다. 빈번하게 발생하고 있는 자연재해에 있어서 주요 치수시설물의 안전모니터링은 새로운 기술의 적극적인 도입과 개발이 필수적이다. 또한 지속적인 수자원 관리 및 활용 고도화를 위해서도 정보화 경쟁력을 제고하고, 높아지는 사용자의 서비스 요구수준을 충족시켜야할 필요가 있다. 본 연구는 제방 및 보(수문)의 안전모니터링 선진화를 위해 다음과 같은 과정으로 연구하였다. 주요 치수시설물의 안전모니터링 요소를 분석하기 위해 붕괴원인 유형에 따른 주요 모니터링 취약성 인자를 도출한다. 취약성 인자 중 제방의 경우 침투, 침식, 월류, 구조물에 의한 붕괴 등에 의한 유형과 보(수문)의 경우 전도, 활동, 부유 등 다양한 관련 붕괴 현상을 검토하여 각각의 발생된 인자 특성별 모니터링이 가능하도록 최적 센서를 도출한다. 이러한 일련의 과정은 과거의 계측기를 통하거나 육안 및 수동적인 모니터링에서 벗어나, IT기술의 통신분야와 융합한 무선센서네트워크를 적용하여 경제성, 효율성, 현실성을 가지는 치수시설물의 모니터링이 가능하도록 하였다. 향후 이러한 USN(Ubiquitous Sensor Network) 등 유비쿼터스의 융합과 IT기술을 활용한 치수시설물 안전모니터링 선진화를 통해 홍수방어 및 관리시스템 구축에 활용되어 인명 및 재산피해를 절감하고 기술수준을 향상시킴으로서 홍수 재해로부터 안전한 국토 건설 및 국민의 삶의 질을 향상시킬 것이다. 또한, 국가 홍수관리 시스템 구축, 치수능력증대, 장래유역단위 통합홍수방어 및 관리기술 개발에 기여할 것으로 판단된다.