• 한국건설관리학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.134-142
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• 2016

제방, 댐, 교량, 도로 등 주요 시설물은 일상적인 사회 산업적 활동을 지원하기 위한 수단으로서 뿐만 아니라, 재난발생 시 인적 물적 자산을 보호해 준다는 점에서 매우 중요한 의미를 가진다. 그러나 시설물의 중요성에도 불구하고 이들을 적극적으로 활용하고 있는 재난관리시스템이 아직 개발되어 있지 않으며, 정작 재난이 발생할 때는 시설물 보호 및 활용을 배제한 대응이 이루어져 2차 3차적인 피해를 발생시키고 있다. 따라서 본 논문은 재난관리와 관련된 기존 문헌조사와 SWOT/STEEP분석, 기술수요조사와 논문 특허 경향조사를 통해, 국가적 재난관리 시스템 및 관리체계가 변화되어 가는 트렌드를 분석하였으며, 향후 효과적인 재난관리 시스템 구축을 위한 중점분야와 세부 기술 분야를 제시하였다. 본 논문에서 제안된 세부기술들은 SOC(Social Overhead Capital) 시설물 통합운영 및 연계기술 확보를 통한 선진국형 시설물 안전관리 및 재해대응을 위한 기술들로서, 기존의 인적 물적 피해저감 위주의 수동적 재난관리체계에서 시설물을 적극적으로 활용하는 능동적 대응체계로 전환하는 기반을 제공할 것이다. SOC시설물에 대한 통합적 유지관리 및 위험도 관리체계는 SOC시설물의 안전과 관련 재해예방에 관한 정책 결정자에게 합리적인 의사결정수단을 제공하고 궁극적으로 대상 SOC시설물의 안전도를 향상시키는데 기여하게 될 것이다. 특히, 장기대응(Mitigation) 또는 사후복구(Recovery)에 집중되어 있는 국내 재난관리체계에서 진일보하여, 선제적인 직전 대비(Preparedness)와 재난 발생 시 대응(Response)이 가능한 시설물 중심의 재난관리시스템 구축을 통해 전 방위적 재난대응력이 강화될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.79-79
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• 2018

하천시설물 설계, 시공 및 관리에 재료에 따른 호안이나 제방의 보호능력이 저하되어 설계 시 예상하지 못한 조건에서 쉽게 파손될 수 있으며, 하천환경의 변화를 야기시킬 수 있다. 제방 표면재료는 제외 비탈면의 침식 방지를 목적으로 사용되는 재료로 주로 호안블록. 식생 매트, 사석, 돌망태, 식생등이 주로 사용되며 국내에서는 2000년대 이전에는 자연 흙사면의 식생, 돌망태, 단순 돌기형 콘크리트 블록 등이 주로 사용되었으며 2000년대 이후에는 하천환경을 고려하여 식생의 생장이 가능한 친환경 호안 블록 및 식생 매트의 적용이 일반적인 실정이다. 제방의 수리적 설계를 위해서는 표면 재료의 수리 특성, 즉, 조도계수 및 한계 유속, 한계 소류력이 제시되어야 하는데 이는 실험을 통해서 결정되어야 한다. 때문에 본 연구에서는 자연형 하상재료를 이용하여 바이오 폴리머 첨가시 증가하는 방어능력에 대한 향상도를 평가하는 실험적 평가 방법을 제안하기위해 홍수시 수리조건을 반영하여 상류에서부터 사류까지 다양한 유속범위에 따른 세굴 및 침식에 대한 실험을 진행하였다. 본 연구에서는 실험연구를 통해 연구에 사용된 재료 외 추가적인 재료에 대해서도 평가방법이 적용될 수 있도록 제방 재료의 안정성 평가시스템을 개발하였고, 안정성 평가를 위한 실험진행은 기 개발된 바닥응력을 직접측정하는 장치와 PIV시스템을 이용하여 수리특성을 측정하였다.(Park J.H. et al. 2016, Flow Measurment and instrumentation.) 이러한 측정 장치를 이용하여 바이오폴리머의 첨가에 유무에 따라 세굴에 대한 방어능력의 향상정도를 측정하고자 세굴 및 침식에 대한 평가 방법을 제시하고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.214-214
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• 2020

전 세계적으로 기후변화로 인해 재난이 빈번히 대형화되고 있으며, 하수처리장과 같은 대형시설물도 자연재해의 위험성이 커지고 침수피해를 받을 확률이 높아지고 있다. 실제로 최근까지 청주 산단 폐수종말처리장, 평택 장당 하수처리장, 광주/곤지암 하수처리장 등이 폭우로 침수돼 가동이 중단되는 사태가 벌어졌다. 하수처리장이 침수될 경우 시설 자체의 1차적 피해도 문제가 되지만, 처리되지 못한 오염물질이 하천으로 흘러 들어가는 2차 피해가 더더욱 문제가 될 수 있다. 본 연구에서는 문제가 발생하기 전에 집중호우 시 각 시설의 취약성을 사전 평가하여 침수 피해를 대비하고, 평가 내용에 따라 침수 피해 사전·사후 대응을 위한 체계, 방법론을 구축, 제시함으로써 침수피해를 최소화하고자 한다. 침수피해의 취약성을 평가하기 위한 기준으로는 시설물의 침수방지를 위한 건물 턱의 높이, 하수처리시설 인근 제방의 유무, 구조적 홍수방어시설 유무, 침수 발생 시 가장 취약한 전력 설비 시설의 위치 및 피해 대책 등 실질적으로 측정 가능한 구조적 요소를 고려하며, 재난대응 매뉴얼 정비, 사전 재난훈련 수행 등 비 구조적인 측면으로도 접근하여 취약성 평가 지표를 도출하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.52-52
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• 2019

최근 국가시설물에서는 2000년대 이후 집중호우 등으로 인한 대상 부지 내의 홍수 발생 시 주요시설물에 기능 마비가 발생할 수 있고, 궁극적으로는 대규모 사고로 이어질 수 있기 때문에 외부침수에 대비할 수 있는 위험도 분석이 필요하다. 대상 부지에서의 외부침수의 원인으로서는 LIP(Local Intensive Precipitation)에 의한 홍수 발생조건, 인근에 댐, 제방 등이 위치한 경우 이들 시설물의 붕괴에 따른 홍수류의 원전 유입, 지진해일/폭풍해일에 의한 바다로부터의 홍수 유입 등이 대표적인 예이다. 따라서 대상 부지 및 그 SOC시설물의 안전도를 높은 수준에서 관리하기 위해서는 극한홍수가 유입될 때 침수심, 침수유속, 침수시간, 침수강도 등의 재해도를 분석하여야하고, 이들 SOC시설물의 취약도 평가를 실시하고 재해도와 취약도를 결합한 연계분석을 통하여 위험도를 재평가하여야 한다. 본 연구에서는 기존 기후변화를 고려한 외부침수 위험도 분석 결과를 바탕으로 대상 부지 내의 내부침수 위험도 분석을 실시하였다. 위험도 분석을 실시하기 위해 현장답사를 통해 물이 외부에서 내부로 유입 가능한 침수패스 경로를 파악하고, 출입문 위치와 창문의 높이, 출입문의 틈간격 및 높이를 파악하였다. 현장답사를 토대로 침수구역을 선정하였다. 침수구역 선정시 대침수구역과 소침수구역 중요기기들이 위치한 구역을 바탕으로 선정하였고, 이를 바탕으로 2차원 침수 해석을 실시하여 각 구역별로 시간대별 침수가능 높이를 산정하였다. 또한 각 구역별 중요기기의 임계높이를 산정하고, 이를 분석된 최대 침수심과 비교하여 각 구역별 침수에 취약한 구역을 산정하였다. 본 연구결과의 바탕으로 사회기반 시설에 대한 보호 및 홍수피해 예방으로 인한 사회비용 절감이 가능하고, 주요시설물의 SSC별 방재대책을 수립하고, 단계별 저감대책을 제시하여 위험도 경감을 위한 대비책을 마련이 가능할 것 이라고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.240-244
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• 2009

다목적댐 하류하천은 댐 건설당시 정비가 필요한 지역으로 댐 방류의 영향을 받는 일정구간에 대해서는 댐설계방류량에 대응하도록 하천정비가 시행되어야 하나, 지금까지의 댐 하류하천은 댐과 별개로 하천정비가 시행되어 왔으며, 관리 또한 댐과 이원화되어 이루어져 왔다. 이로 인해 댐하류하천은 제방월류, 하천구역내 사유지 및 불법시설물 등의 댐운영 제약사항으로 댐 본래의 치수기능이 저하되어 한국수자원공사에서 관리중인 15개 다목적댐 여수로 방류가 설계방류량의 16%(15개 다목적댐 전체 여수로 설계방류량 $57,004m^3/s$ ${\rightarrow}$ 무피해방류량 $9,300m^3/s$)에 불과하고, 대규모 홍수 발생시 댐하류지역에서 막대한 피해와 민원을 발생시키고 있다. 이러한 댐운영 제약사항해소를 위해 한국수자원공사에서는 '07년부터 연차별로 소양강댐을 포함한 22개댐 하류하천의 정비를 시행하고 있다. 현재 시행중인 용담댐 하류하천정비를 시행사례를 통해 댐운영 제약사항해소와 이에 따른 댐의 치수기능 회복효과를 분석해보면 다음과 같다. 댐방류시 현장조사를 통해 확인된 댐운영 제약사항은 하천구역내 사유지를 포함해하여 총 8건이며, 구조적 대책인 제방 축조와 비구조적 대책인 사유지 보상 등을 통해 댐 무피해방류량을 현재 $700m^3/s$ (여수로 설계방류량 대비 22%)에서 $2,730m^3/s$(여수로 설계방류량 대비 85%)로 증가 방류 할 수있는 것으로 분석되었다. 그러나, 구조적 비구조적 대책으로 불가능한 하천구역내 불법 경작지 및 시설물 등이 일부 잔존하여 댐운영 제약사항으로 여전히 남아 있는 실정이다. 이러한 문제를 해소하기 위해서는 불법행위에 대한 관리감독 강화 등의 조치가 필요하나, 이원화된 현행 관리체계에서는 한계가 있으며, 이와 같은 문제를 해소하기 위해서는 댐 방류의 영향을 받는 하류하천 일정구간에 대해서는 댐관리자의 역할 강화가 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.259-259
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• 2018

최근 우리나라는 기후변화에 따른 태풍발생빈도 증가 및 이상강우, 유역내 토지이용의 고도화로 인한 유역특성 변화로 유역내 홍수량은 증가하고 홍수 도달시간이 짧아지는 양상을 보이고 있다. 이로 인해 홍수에 따른 치수방어 대책으로 하천의 제방축조 및 보강방법이 주로 채택되었으나, 최근에는 홍수시 직접적인 하천내 수위 저감을 위한 방안으로 하도내 저류효과를 확대하기 위한 보 설치 및 하도정비를 통한 하도준설을 시행하고 있다. 그러나 본류 하상저하에 따른 지류하천의 하상변동(두부침식)으로 하도내 세굴 침식에 의한 하천시설물 피해 사례가 늘게 되면서 과거 홍수에 의한 제방월류 피해에서 하상변동에 의한 하천시설물 붕괴로 하천피해 양상이 바뀌게 되었다. 이와 같은 피해를 방지하기 위해 지류하천 합류부에 하상변동 방지책으로 하상유지공을 설치하고 있지만 국내에는 이와 관련된 구체적 설계기준 및 연구가 미비하여 일선에서는 아직도 하천구조물의 용도가 다른 보나 낙차공의 설계기준을 준용하는 등 하상유지공 용도에 특성화된 설계기준(최적 위치선정 및 형식 등)이 없는 실정이다. 본 연구에서는 감천(낙동강 지류하천)유역내 하도준설 및 홍수로 인한 하상유지공의 유실에 따른 지류하천의 피해사례를 통해 수치해석결과 및 실측자료를 바탕으로 하상유지공 계획의 중요성을 검증하고자 하였다. 또한 하도준설로 생성된 지류합류부의 단차구간에 안정성을 확보한 최적의 하상유지공 위치 및 형식 등을 선정 검토하고 설치 유 무에 따른 유수흐름 및 하상변화양상을 비교 분석하였다. 본 연구의 결과를 토대로 향후 하도굴착 및 하상유지공 계획시 고려해야할 사항(지형현황 및 수리특성 등)을 인지하고 극한상황에서도 안전한 하상유지공의 위치 및 형식 등을 선정하는데 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.827-831
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• 2010

홍수범람 또는 피해에 의해 발생한 인명피해 및 재산손실과 이를 치유하기 위해 구호 복구에 들어가는 노력 등 수해가 가져오는 여러 가지 사회경제적 역기능은 홍수의 특성을 정확하게 이해하고 이를 예방하기 위한 적절한 계획수립 및 시행을 포함하는 과학적인 홍수분석시스템을 도입해서 홍수를 사전에 예방하거나 경감할 수 있는 수방대책을 수립하는 것이 방안이 될 수 있다. 우리나라의 하천에 대한 홍수재해특성은 체계적인 하천정비의 미비, 하천제방, 호안시설의 붕괴 및 유실 등이 있을수 있으며, 또한 저수지 소류지 보 등의 파제가 홍수시 잦은 발생을 초래하고 있다. 하천부속시설물(수문, 갑문, 방수구 등)의 기능 및 제방과의 접속부실은 최근에 많이 발생하는 하천의 피해양상이 된다. 하천유역관리 및 방제의 비구조물적인 요인으로는 하천유역의 개발에 의한 유출요인의 증대가 있으며, 하천연안 저지대의 난개발로 인한 상습침수 지역조장 등이 요인이 될 수 있다. 또한 소하천, 지방하천 및 국가하천의 분리관리로 인한 일관성있는 하천관리가 미비한 점도 있다. 항상 피해가 발생한 후 원상복구에 치중하는 복구계획과 환경단체 및 방제조직 그리고 제도 및 법규의 미비도 홍수재해의 원인이 될 수 있다. 우리나라는 지역특성 및 강우특성에 따라 많은 차이를 나타내기 때문에 그 특성에 적합한 홍수재해대응시스템을 구축해야 하는 것도 충분히 고려해야 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.6-6
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• 2022

최근 수재해에 대응하기 위한 물관리 환경은 기후변화에 따른 홍수 피해 심화와 댐과 하천 시설의 노후화 점증, 하천관리일원화 등 정책적 변화, 그리고 포스트코로나 디지털 혁신 등 복합적 대전환 시대 진입에 따라 복잡다단한 양상을 보이고 있다. 디지털 트윈은 디지털 대전환(digital transformation) 시대 다양한 산업 영역에서 지능화와 생산성 향상을 목적으로 도입되고 있다. 본 국가 시범사업에서는 170 km에 달하는 섬진강 유역 전체를 대상으로 홍수에 대응하기 위한 디지털 트윈 플랫폼(K-Twin SJ)을 구축하고 있다. 본 플랫폼은 국가 인프라 지능정보화 사업의 일환으로 시작되었으며, 공간정보와 시설물 모델링, 홍수 분석 등 수재해에 대응하기 위한 수자원 분야의 다학제적인 강소기업들과 K-water에서 컨소시엄을 구성하여 추진하고 있다. 본 사업의 내용은 섬진강 댐-하천 유역에 대하여 고정밀도 3D 공간정보화, 실시간 물관리 데이터 연계, 홍수 분석 시뮬레이션, AI 댐 운영 최적화, AI 사면 정보 생성, 하천 제방 안전성 평가, AI 지능형 CCTV 영상분석, 간이 침수피해 예측, 드론 제약사항 조사 체계 개발을 포함하고 있다. 물관리 데이터와 하천 시설정보를 트윈 플랫폼 상에서 위치기반으로 시각화 표출하기 위해서는 유역의 공간정보를 3차원으로 구축하는 과정이 필수적이다. 따라서 GIS 기반의 섬진강 하천 중심 공간정보 구축을 위해 유역의 국가 정사영상과 5m 수치표고모형(DEM)은 최신성과를 협조 받아 적용하였으며, 홍수 분석을 위한 하천 중심 공간정보는 신규 헬기에 LiDAR 매핑을 수행하여 0.5m 급 DEM을 신규 구축하였다. 또한 하천 시설물 중 섬진강댐과 79개 주요 하천 횡단 교량과 3개 보 시설을 지상기준점 측량과 드론 매핑, 패턴 방식의 경량화 작업을 통해 트윈에 탑재할 수 있는 시설물 3D 객체 모델을 제작하였다. 홍수 분석을 위해서는 섬진강 유역에 대해 K-Drum, K-River, K-Flood 모델을 구축하였으며, AI 하천 수위 예측 학습 모델을 개발하였다. 섬진강 디지털 트윈 유역 물관리 플랫폼을 통해 데이터 기반의 똑똑한 물관리를 구현하고자 한다.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.25-30
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• 2018

저수지 및 제방에서의 계측은 가장 높이가 높은 구간을 선정하여 계측기를 매설하고 측정하는 집중계측 방식으로 최근에는 자동화 계측기술이 발달되어 실시간으로 계측결과가 관리사무소로 전달 및 수집, 저장되고 있다. 실시간 계측기술이 발달되었음에도 불구하고 계측결과가 시설물 관리와는 직접적으로 이용되지 못하고 있다. 최근 사물인터넷 기반의 무선 센서 네트워크 계측기술이 발달함에 따라 본 연구에서는 저수지 및 제방 구조물에 무선센서 네트워크 기술을 기반의 실시간 계측 및 평가시스템을 제안하였다. 적용성 평가를 위한 침투해석 결과 저수위 변화에 따라 제체 내부의 침윤선 변화와 함께 토체의 체적함수비가 함께 변화하여 체적함수비를 센서 노드로 설정한 계측시스템의 적용성을 확인하였다.