• 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 2018년도 학술발표회
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• pp.322-322
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• 2018

우리나라의 기후는 대부분 지역의 강수량이 약 1,350mm 이상의 습윤지역이다. 하계 집중형 강수형태로, 우리나라는 연강수량의 50%이상이 여름철(6월~9월)에 집중된다. 또한 제방이 제 기능을 발휘할 수 있는 시기도 6~9월이 되기 때문에 이전에 제방의 적절한 점검과 보강이 이루어져야 홍수와 태풍과 같은 자연재해를 막을 수 있다(Cha et al, 2010). 제방이 제 기능을 발휘하기 위해서는 홍수나 범람 등에 얼마나 견딜 수 있는지를 알아야 한다. 그러기 위해서는 무엇보다도 제방이 자연재해로부터 손상을 입게 되는 원인과 과정, 하천수의 침투로 인한 제체내부의 역학적 거동 등에 대한 충분한 이해와 지식을 함양해야 한다. 본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법을 기후변화에 따라 달라지는 하천의 수위변화를 고려하여 제방의 취약성 변화 정도를 파악해보고자 한다. 이를 위해 미래 기후변화 시나리오를 기반으로 대상유역의 홍수량을 산정하여 홍수위를 구하고 제방의 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 침투거동을 분석함으로써 침투안정성을 평가하였다. 대상지역은 한강 본류 서울 구간으로 선정하여 대표 제방을 선정한 후, 대표 제방의 현재 계획홍수위와 기후변화를 고려한 홍수위를 고려하여 제방의 안전율을 분석하였다. 제방의 취약성 분석에 필요한 인자를 도출하고 이를 활용하여 기후변화 시나리오에 따른 제방의 수위변화를 고려한 제방의 취약성 분석을 실시하였으며 분석결과를 본 연구자가 기 개발한 제방홍수취약성지수(Levee Flood Vulnerability Index, LFVI) 값을 이용하여 제방의 취약성에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.50-50
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• 2019

최근 국지성 호우 및 하천 제방의 노후화로 인한 제방 붕괴 피해가 빈번히 발생하면서 제방의 안정성 및 표면 보강을 위한 다양한 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 제방 붕괴에 따른 피해 최소화 및 대책을 수립하기 위한 방법으로 시멘트와 같은 지구온난화를 야기시키는 물질이 아닌 친환경 신소재 바이오폴리머를 흙과 혼합한 재료를 활용하여 제방의 내구성을 강화하기 위한 연구가 수행되고 있다. 이에 안동하천실증연구센터에서는 현장토를 사용하여 높이 1 m, 폭 3 m, 사면경사 1 : 2, 총 길이 5 m 의 중규모 제방모형을 제작하였으며, 공동연구기관인 카이스트에서 개발된 바이오폴리머와 흙을 적정 비율로 혼합한 바이오-소일을 제방 전면에 일정 두께로 피복하여 월류 발생에 따른 제방 안정성 평가 실험을 수행하였다. 1차 실험은 흙 제방 조건이며, 2 3차 실험은 제방 표면에 5 cm 두께로 신소재가 피복된 조건으로 안정된 결과 도출을 위해 반복 실험을 수행하였다. 제방 천단면 및 사면에서의 유속분포를 측정하기 위해 드론 및 비디오카메라를 활용한 LSPIV 기법을 적용하여 실험조건에 따른 표면유속과 월류 흐름이 제방 붕괴에 미치는 영향에 대해 비교분석하였다. 또한 그래픽 소프트웨어를 이용한 픽셀기반 영상분석 기법을 적용하여 시간에 따른 제방사면의 붕괴면적을 산정하여 신소재 피복에 따른 붕괴 지연효과 분석을 통한 신소재 활용 제방의 현장 적용가능성 및 안정성을 평가하였다. 본 연구결과, 흙 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식현상이 전개되어 유속분포가 집중되고 있었으며, 이후 발생하는 강한 수직흐름으로 인해 입자추적을 통한 분석이 더 이상 불가능하였다. 신소재 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식은 발생하지 않았으며 일정시간동안 유속분포가 유지되었다. 지속적인 월류 흐름으로 인해 제방 끝단에서 침식이 발생하였으며 이때 최대 유속은 3.3 m/s 로 나타났다. 또한 픽셀기반 분석을 통해 30초 단위로 표면손실률을 산정한 결과, 신소재 활용 제방(2, 3차)의 경우 같은 실험조건에도 불구하고 최종 붕괴시간은 약 3배의 차이를 보였으며, 양생 과정에서의 크랙 발생을 최소화한다면 월류 발생 시 상당한 붕괴지연효과가 있는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.313-313
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• 2019

제방이 제 기능을 발휘하기 위해서는 홍수나 범람 등에 얼마나 견딜 수 있는지를 알아야 한다. 그러기 위해서는 무엇보다도 제방이 자연재해로부터 손상을 입게 되는 원인과 과정, 하천수의 침투로 인한 제체내부의 역학적 거동 등에 대한 충분한 이해와 지식을 함양해야 한다. 본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법을 제시하고 기후변화에 따라 변화하는 수위에 대하여 제방에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 먼저 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 제방의 침투거동을 분석하여 침투안전성을 평가하였다. 침투거동뿐만 아니라 기후변화에 따른 하천환경여건을 고려하는 제방의 취약성 분석 기술이 필요함으로써 본 연구에서는 추가적으로 제방의 취약성 분석에 필요한 인자를 도출하여 제방의 홍수취약성지수(levee flood vulnerability index； LFVI)에 의한 취약성 평가기법을 새로이 개발 하였다. 대상지역을 국가하천과 지방하천으로 구분하였다. 이들 대표 제방지점에서 현재의 계획홍수위와 기후변화 시나리오 RCP8.5를 고려한 계획홍수위를 적용하여 제방의 활동 안전율과 제방홍수취약성지수를 분석하였다. 그리고 제방홍수취약성지수를 구성하는 각각 인자들에 대하여 기후변화에 따른 변화 정도를 파악하였다. 이들 인자들을 종합적으로 활용한 제방홍수취약성지수 값을 이용하여 최종적으로 기후변화에 따른 제방의 취약성을 추정할 수 있도록 하였다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.162-166
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• 2011

하천제방은 가장 치수효과가 높은 홍수방어시설로서 홍수 시 유수를 원활하게 소통시키고 제내지를 보호하기 위해 하천을 따라 축조한 시설이다. 누수에 의한 제방파괴는 제내지 제체에 드러난 포화표면이 결정적인 요인이 되므로 침윤선을 낮추어 제체하부에 위치하도록 해야 하며 누수가 발생한 제방에 대해서는 적절한 보강기법을 적용해야 한다. 본 연구에서는 하천제방 축조 또는 보강 시 누수에 의한 파괴를 방지하기 위한 방법으로 미국 공병단과 일본 국토기술연구센터에서 사용하는 기법 중 하나인 배수공을 두어 침윤선을 조절하는 방법을 적용하였다. 구체적으로 공병단과 일본 국토기술연구센터에서 제시하는 배수공을 가지는 경우의 제방 실험 및 수치 모형 보정 결과를 비교하였다. 침투 수치 모의는 SEEP/W 프로그램으로 검토하였다. 실험에 적용한 제방의 규격은 제방폭 2.6 m, 둑마루폭 0.4 m, 사면경사 1:2, 제방 높이 0.55 m, 수위 0.5 m이다. 배수공이 없는 제방은 사면에서 누수가 발생하였으며, 배수공 바닥폭이 0.4 m인 공병단과 일본 국토기술연구센터에서 제시하는 배수공을 설치하였을 때는 누수가 발생하지 않았다. 같은 배수공 바닥폭을 가지는 공병단과 일본 국토기술연구센터식 배수공을 설치한 제방의 실험을 비교한 결과, 일본국토기술연구센터식 배수공을 설치한 제방의 침윤선이 공병단식 배수공을 설치한 제방보다 낮았다. 즉, 일본 국토기술연구센터식 사각형 배수공이 다소 안정한 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.397-397
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• 2023

기상이변에 따른 국지성 호우 및 태풍내습으로 인해 재해위험지구에서의 인명 및 재산피해가 지속적으로 발생하고 있다. 특히, 한국의 경우 대부분의 강우가 여름철에 단기간으로 집중되어 하천으로 유출량이 집중되므로 하천수위의 급상승 및 급하강을 일으키게 된다. 하천수위의 빠른 변화는 하천 제방의 국부적인 피해를 주거나 내구성을 저하시키는 요인이 된다. 또한 하천 제방의 붕괴는 제내지에 위치한 도시의 홍수 및 인명피해를 야기할 수 있으므로 하천제방의 안정성 평가를 통한 유지관리의 중요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 홍수취약성지수를 개량한 제방홍수취약성지수를 적용하여 기후변화를 고려한 강우적용시 하천 제방의 안정성평가를 진행하였다. 제방홍수취약성지수는 홍수취약성지수의 형식을 차용하여 하천 제방에 알맞은 인자들로 구성하여 개발된 새로운 기법으로 7개의 인자들의 값들을 기반으로 엔트로피 기법을 사용하여 가중치를 산정하여 취약성지수를 산정하는 방법이다. 다양한 강우시나리오를 적용하여 하천 제방들의 제방홍수취약성지수를 분석하였으며 산정된 취약성 지수들을 이용하여 제방의 안정성을 평가하였다. 또한 저수지 제방의 안전성 평가를 위한 방안으로 제방홍수취약성지수를 적용하기 위한 방안을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.899-903
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• 2007

본 연구에서는 제방붕괴에 의한 제내지 홍수파 거동 해석의 일환으로 제방붕괴시 제방의 붕괴깊이에 따른 제내지에서의 홍수파의 거동 양상을 수리실험을 통하여 고찰하였다. 다양한 제방붕괴폭과 초기하도수위 및 제방붕괴고 조건에 대해 범람홍수파의 전파속도와 제내지에서의 최대수심의 변화를 실험을 통하여 관찰하였다. 범람홍수파 선단(wave-front)의 이동속도는 동일한 하도수위조건에서는 붕괴고가 높을수록 감소하는 것으로 나타나 제방붕괴시 월류수심 $H_w$가 범람홍수파 전파속도에 영향을 준다는 것을 알 수 있었다. 모든 실험조건에서 최대수심은 일정한 경향을 띠고 있음을 알 수 있었다. 제방인근 지점에서 최대수심이 가장 크게 나타났고, 붕괴부로부터 일정 지점이 지나면 수위가 급격히 감소하여 거리에 관계없이 일정한 최대수심을 유지하는 것을 알 수 있었다. 동일 수위조건이라면 제방붕괴고가 낮을수록 제내지로 유입되는 유량이 증가하여 초기에 제방붕괴부 주위에서 수심이 높아지는 것으로 분석할 수 있다. 실험결과를 이용하여 범람홍수파의 전파속도와 최대수심을 산정하는 식을 무차원변수를 이용하여 제시하였다.

• 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 2012년도 학술발표회
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• pp.148-148
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• 2012

제방의 붕괴는 전체 수공구조물 중 70%를 차지하고 있으며, 그 중 월류에 의한 피해가 40%로 가장 많은 비율을 차지하고 있다. 제방을 월류하여 제내지로 유입되는 붕괴유량은 높은 속도로 제내지로 전파된다. 제방붕괴로 인한 피해를 줄이기 위해서는 이러한 붕괴파의 거동에 대한 연구가 필요하다. 기존의 연구들에서는 제방의 붕괴를 수문의 개방으로 가정하여 제내지 유입을 재현하였다. 본 연구에서는 제방의 규격은 높이 3 m, 정부폭 3 m, 사면경사가 1:2인 제방에 대해서 1/10 축척으로 수리모형실험을 실시하였으며 제방의 붕괴부를 모래를 축조하여 이동상으로 제작하였고 이동상 제방의 길이는 4 m이다. 제방에 월류를 유도하여 붕괴를 유발하였으며 홍수파가 제내지로 유입되는 속도 및 경향을 기록하였다. 제내지는 길이 6 m, 폭 6 m로 수평하게 제작하였다(그림 1 참조). Froude 수 변화에 따라 제내지로 유입되는 범람홍수파의 전파 경향을 분석하였으며 그 결과 Froude 수가 클수록 선단 홍수파의 방향이 하류방향으로 전파되는 경향을 나타냈다.