• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.19-19
• /
• 2023

최근 기후변화에 의해 단기간에 많은 양의 집중호우가 발생하여 도시지역의 침수 피해가 증가하고 있다. 이에 도시지역의 홍수 피해 해결을 위해 도심지 홍수 발생 시 홍수정도 및 상황을 파악할 수 있는 장비가 개발되었으나, 실용화 단계까지는 진행이 미흡한 상황이다. 또한 기존 도시지역 홍수 현상 및 원인을 분석하기 위해 수치모형을 활용하고 있으나, 우수관망의 노후화 및 초기 강우패턴 적용에 대한 정확한 해석결과의 어려워 활용성이 낮다. 또한 홍수정도와 발생상황 인지를 위한 계측 장비의 개발 연구는 지속적으로 진행되고 있으나, 계측 장비의 높은 가격으로 전국적으로 설치 할 수 없는 상황으로 이를 대응하기 위한 별도의 방안 마련이 필요한 실정이다. 이를 위해 본 과제에서는 고성능·저비용 계측센서를 개발하여 실용화 가능성을 높이고, 전국에 산재되어있는 CCTV(교통상황, 방법용 등)의 영상을 활용한 침수상황 인지 기술 개발, 계측 데이터와 모니터링 데이터의 활용을 위한 빅데이터 개방 플랫폼을 구축하여, 상습 침수지역에 대해 실시간 감시가 가능한 계측 시스템의 정형 데이터와 CCTV 및 영상 등 모니터링 장비의 비정형 데이터의 분석 기술을 결합한 새로운 도심지 홍수 감시 기술의 개발을 목표로 한다. 이를 위해 본 연구 1차년도에 지표면 침수심 계측센서와 우수관망 월류심 계측센서를 개발하였으며, 2차년도에는개발된 계측센서의 현장실증을 통해 데이터를 수집한다. 수집된 계측센서 데이터와 비정형(CCTV 영상) 데이터의 AI학습을 통해 분석된 침수심, 침수범위, 침수면적 데이터는 도심지 홍수 정보 프로그램을 통해 표출되며, 최종적으로는 현장 상황을 쉽게 파악 가능한 3D 레이어의 형식으로 표출하고자 한다. 추후 도심지 홍수 정보 프로그램을 통해 표출되는 3D 레이어는 환경부가 추진하는 DT(Digital Twin) 연계 인공지능(AI) 홍수예보 사업과의 연계 시 도심지 홍수 지도 구축을 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.545-550
• /
• 2019

전 세계적으로 발생하고 있는 이상기후현상으로 자연재해의 발생빈도와 피해규모가 증가하고 있는 추세이다. 이로 인하여 도시유역의 수문학적 양상이 변화함에 따라 불투수 면적 증가와 함께 증가된 호우로 심각한 내수침수 피해를 가져온다. 이에 인명 및 재산피해를 최소화하기 위하여 내수침수 예측체계가 필요하다. 본 연구에서는 강우강도와 지속시간만으로 침수예측이 가능한 Flood Nomogram을 개발하였다. 내수침수 발생가능이 매우 높고 침수 위험도가 높은 대도시내 침수예상 지역의 내수침수피해 특성을 분석하여 내수침수 예보 기준을 설정하는 방법을 제시하였다. 또한 우수맨홀과 우수관경을 기준으로 내수위를 4가지 조건하에 도시내수침수 예보 기준을 다음과 같이 설정하였다. 1) 우수맨홀이 넘칠 때, 2) 우수관경이 가득 찼을 때, 3) 우수관경의 70%에 도달했을 때, 그리고 4) 우수관경의 60%에 도달했을 경우이다. 따라서, 침수가 발생하기 시작하는 강우와 침수피해를 유발하는 강우사상을 통하여, 내수침수가 시작되기 전에 사전대비, 대응할 수 있는 기준과 예측하는 수단으로 활용할 수 있을 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제43권5호
• /
• pp.587-599
• /
• 2023

기후변화로 인해 전 세계 주요 도시에서 홍수의 빈도와 위험성이 증가함에 따라, 도시 침수에 대비한 선제적 대응을 위해 넓은 공간 영역에서 고해상도 2차원 침수 정보를 신속하고 정확하게 해석할 수 있는 모의 기술의 중요성이 대두되고 있다. 기존의 천수 방정식(shallow water equations)에 기반한 물리적 해석 방법은 고해상도 침수 예측을 위해 많은 컴퓨터 자원과 계산 시간이 소요되는 한계가 있다. 본 연구는 전환 규칙과 가중치 기반 시스템을 사용하여 침수의 시공간 변화를 모의하는 셀룰러 오토마타(cellular automata) 기반 2차원 침수 해석 모형 Weighted Cellular Automata 2D (WCA2D)의 이론적 배경을 고찰하고, 부산 온천천 유역의 침수 사상 모의를 통해 재현하여 국내 도시 유역에 대한 적용성을 검토하였다. 또한, Open Computing Language (OpenCL)와 Open Multi-Processing (OpenMP)과 같은 병렬계산(parallel computing)기술을 적용한 버전을 순차계산(sequential computing)결과와 비교하여 연산성능을 평가 하였다. 연구결과, WCA2D 모형에 의한 최대 침수심 분포는 과거침수 피해지도와 유사하게 모의되어, 복잡한 지형특성을 가지는 도시유역 침수의 시공간적 변화를 해석하기에 적절함을 확인하였다. 또한,병렬 계산 적용시 순차 계산 버전에 비해 OpenCL과 OpenMP는 약8배~14배, 5배~6배 연산 효율이 향상되어 효율적인 도시 침수 모의가 가능하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.57-57
• /
• 2021

최근 급격한 도시화와 기후변화로 인해 도시의 홍수피해가 증가하고 있으며, 복합적인 재난으로 악화되는 경우가 많아졌다. 복합재난으로 인한 피해를 줄이기 위해 재해발생 전·후 대응이 중요하며, 이를 위해 복원력 개념을 도입할 필요가 있다. 도시 배수 시스템의 복원력은 대상유역의 면적과 절대적인 침수량에 따라 좌우된다. 따라서 지역의 도시 배수 시스템의 복원력을 정확하게 평가하기 위해 대상유역의 정보를 반영한 지역 맞춤형 복원력 지수의 개발이 필요하다. 대상유역의 정보를 반영하기 위해 도시 배수 시스템의 배수능력을 복원력 지수에 적용하였다. 도시 배수 시스템의 배수능력을 나타내기 위해 시스템 잔류유량을 분모로, 침수량을 분자로 하여 복원력 지수를 계산하였다. 본 연구에서는 제안된 새로운 복원력 지수를 대구 비산 빗물펌프장에 적용하였다. 강우자료는 재현기간이 100년, 200년 그리고 300년 빈도의 확률강우량을 사용하였으며, 지속시간은 30분, 60분 그리고 90분으로 설정하였다. 침수량과 시스템 잔류 유량은 1분 단위로 EPA SWMM을 통해 값을 구하였다. 시스템 잔류 유량을 기반으로 하는 복원력 지수는 최소 0.995029에서 최대 0.998662로 나타났다. 본 연구에서 제안한 도시 배수 시스템 잔류 유량 기반 복원력 지수는 배수 시스템의 처리 능력을 반영한 지수라고 할 수 있으며 배수 시설의 설치, 교체 및 재건 등 수해 방재 계획 평가에 활용될 수 있다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.101-110
• /
• 2010

태풍 및 국지성 폭우로 인한 침수 및 범람지역의 발생이 증가하고 있어 재해 이력에 대한 체계적 구축과 침수 예측에 대한 정략적 분석을 통한 재해 예방이 필요하다. 본 연구는 피해지역의 수치영상을 기반으로 피해조사 범위 산정의 기반 자료와 속성정보를 제공하기 위하여 지리정보체계 매핑 기술을 사용하여 수치영상과 피해지역 연속지적도의 속성정보 융합을 통해 현장 실사용 재해정보지도를 구축하였다. 또한, 재해정보의 고도화를 위해 홍수범람 시뮬레이션을 통해 대상 지역의 빈도별 홍수량을 산정하여 돌발홍수 예측지역을 표시하였으며 지적 정보를 활용하여 빈도별 침수면적 및 침수피해율을 산출하였다. 따라서, 집중호우에 따른 홍수 시나리오 분석을 통해 사전에 자연재해 예방 및 대책을 위한 의사결정을 지원함으로써 자연재해관리 업무 효율성 및 대응능력 강화에 기여할 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.1322-1326
• /
• 2007

지구 온난화에 의한 엘리뇨, 라니냐의 발생은 한반도에 커다란 기후변화를 가져왔다. 이러한 변화는 연간 총 강우량은 크게 변화하지 않았지만 강우강도가 증가하고, 태풍의 규모가 커지는 등 홍수방어의 측면에서 상당한 어려움을 야기하고 있다. 2006년 태풍 '에위니아'와 이에 뒤이은 태풍과 중국 북부지방의 기단이 장마전선을 형성하며 사상 최고의 강우강도를 기록한 집중호우는 미래의 기후조건이 극단의 사상으로 변화하고 있으며 이에 따른 구조적/비구조적 대책이 요구됨을 단적으로 드러내는 예이다. 이러한 집중호우들의 결과로 발생하는 제방붕괴 등으로 인한 홍수범람은 수많은 인명과 재산의 피해를 발생시키고 있다. 따라서, 본 연구에서는 500년 빈도 홍수유출에 의한 제방붕괴모의를 실시하고 강원도 원주시에 대한 침수심과 범람범위를 도출하고, 해당 침수지역의 홍수위험강도(침수심${\times}$유속)를 구하였고, FEMA에서 제시한 바 있는 Downstream Hazard Classification Guidelines(USBR, 1988)의 사람 및 가옥에 대한 위험 정도를 도출하였으며, 이 자료들을 근간으로 하여 침수심과 범람범위의 정보를 포함하고 있던 범람지도와 지역별 홍수의 세기를 표현하는 홍수위험 정보를 GIS Tool(ArcView, ArcGIS, CAD 등)들을 이용하여 표출함으로써 좀 더 효율적이고 체계적인 홍수지도를 작성하였다. 본 연구의 결과로 작성된 홍수위험정보 지도(침수심, 유속분포도, 홍수위험강도)는 주민의 대피 이동시나 대피지구 선정, 홍수로부터 발생하는 피해에 대한 최적화된 대응 대비, 도시개발계획 수립시 개발지역의 선정 등에 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 판단되었다. 다양한 정보를 포함하고 있는 홍수정보 지도의 작성을 통해 기존 침수깊이와 범람범위의 1차적인 정보에서 수립할 수 있었던 계획이 가질 수 있었던 한계점을 좀 더 향상된 정보를 이용하여 극복함으로써 효율적이고 체계적인 치수 방재 계획수립이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제37권4호
• /
• pp.409-418
• /
• 2013

기후변화로 인한 해수면 상승이 우리나라 연안에 장기적으로 큰 영향을 줄 것으로 예측되어 다양한 방법을 사용하여 연안에 대한 해수면 상승의 취약성 평가가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 사면이 바다와 접해 해수에 의한 침수가 빈번하여 향후 해수면 상승에 의한 피해가 클 것으로 예상되는 부산의 영도 해안을 대상으로 해수면 상승이 해안에 미치는 영향을 알아보고 그 대책을 마련하였다. 먼저 잠재적 해수면 상승률을 바탕으로 CAD를 이용한 해수면 상승 시뮬레이션을 실시하였으며 다음으로 시뮬레이션결과를 바탕으로 침수범위와 재해위험 지역을 종합적으로 고려하여 피해 예상지역을 추출하였고 최종적으로 침수특성에 따라 지구별로 세분하여 해당 지구에 적합한 대응전략을 수립하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.33-33
• /
• 2019

최근 반복적인 도시침수 피해가 발생하고 있으나 다양한 강우 및 홍수 자료를 이용하여 실시간으로 침수분석을 실시할 수 있는 기술력이 부재한 실정이다. 한정된 시나리오에 따라 다양한 강우패턴에 의한 침수지역 파악에 어려움이 있으며, 불필요한 자료의 사용으로 인해 짧은 시간에 발생하는 도시침수에 대해 실시간으로 대응하는 데에 한계가 있다. 본 연구에서는 다양한 강우패턴과 극치강우 사상을 반영하기 위한 강우시간 분포법을 나타내고자 하였으며, 강우-유출 자료에 대한 최적의 자료조합을 선정하는 정량적 기준을 제시하고자 하였다. 지역 특성에 따른 극치강우사상의 시간분포에 대한 연구가 다양하게 진행되어 왔지만, 기존의 강우시간분포는 다양한 강우의 집중현상을 나타내기에는 한계가 있음을 보였다. 따라서 본 연구에서는 기존 강우시간분포 기법의 단점을 보완하고 극치강우사상의 집중지속시간 특성을 반영한 강우시간분포 방법과 Huff에 의한 강우시간 분포법을 사용하여 다양한 강우시나리오를 생성하였다. 본 연구에서는 부산 및 울산 연구대상지역의 도시유출해석의 입력 자료로서 사용하였다. 강우 및 유출 자료의 상관성 분석과 불확실도 분석을 기반으로 추후 홍수예측을 위한 최적의 입력 자료를 선정하고자 하였다. 위의 과정들을 통해 다양한 강우조건에 따른 연구대상 지역에서의 침수예상도를 분석할 수 있었으며, 선정된 극치강우사상을 통해 다양한 강우의 집중현상을 나타낼 수 있었다. 1차원 도시유출해석을 실시하여 구축한 강우-유출 데이터베이스의 최적화를 위해 불확실도 분석을 실시하였으며, 수리학적 특성이 고려된 입력 및 출력자료에 대한 사용자의 합리적인 판단을 위해 정량적 기준을 제시하고자 하였다. 더욱이 제시된 방법론을 이용함에 따라 지속적으로 나타나는 국지성 호우와 급변하는 수재해 양상에 능동적으로 대처하는데 도움을 줄 수 있는 기초자료를 제공할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.301-301
• /
• 2022

최근 우리나라는 지속적으로 국지성 집중호우 발생빈도와 총강우량이 증가하고 있다. 서울시와 같이 대부분의 지역이 도심지로 구성되어 있는 경우, 하천범람으로 인한 홍수피해 뿐만 아니라 하수관로의 성능부족으로 인해 침수가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 서울시에서는 피해를 최소화하고 대응수준 향상을 위해 침수지역 및 통수능 부족 관로 예측이 가능한 서울시 하수관로 성능관리 시스템을 개발하여 활용하고 있다. 서울시 하수관로 성능관리시스템에서는 유역특성과 방류구를 기준으로 결정한 603개 소유역 단위로 하수관로에 관한 다양한 정보를 제공한다. 시스템은 소유역, 하수관로, 수방시설물, 방재성능 메뉴로 구성되어 있다. 소유역 메뉴에서는 603개 소유역별 제원정보, 하수관로 및 수방시설물 개수, 관측소 개수 등의 정보를 제공하며, 하수관로 메뉴에서는 소유역 내 600mm 이상의 관로 및 맨홀에 대한 제원정보를 제공하고, 수방시설물 메뉴에서는 소유역 내 빗물펌프장, 빗물저류조, 관측소에 대한 제원정보를 제공한다. 또한, 방재성능 메뉴에서는 총강우량, 기점수위, 빗물받이효율을 반영한 40개 시나리오 기반의 관로 단위 통수능 정보와 소유역 단위 침수 정보를 제공한다. 방재성능 및 침수정보 제공을 위해 분석모델은 1차원 관망해석에 SWMM(Storm Water Management Model)과 2차원 침수해석에 2DIS(2Dimension Inundation Solution)를 활용하였다. 적용자료는 서울시 내 600mm 이상의 우수관로체계, 빗물펌프장, 빗물저류조 등 수방시설물고, 5m 단위 고해상도 지형자료를 적용하였다. 서울시 하수관로 성능관리시스템은 현재 서울시 현업에서 활용 중에 있으며, 지속적인 운영과 개선을 통해 추후에는 하수관로 운영 및 관리의 효율성 증대와 데이터에 근거한 하수관로 정책입안과 하수관로 관련사업 추진이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
• /
• pp.255-256
• /
• 2022

자율운항선박 육상원격제어사의 육상원격제어능력은 자율운항선박의 안전 운항 달성에 중요한 요소 중 하나이다. 특히 화재, 침수와 같은 비상상황은 긴밀한 대처를 필요로 하며, 선박에 자율화된 대응 시스템이 있다 하더라도 육상원격제어사의 비상상황 대응능력은 중요도가 높은 원격제어능력이라 할 수 있다. 하지만 육상원격제어사의 능력에 대한 연구는 대부분 선박조종능력에 편향된 경향을 보이며 선박조종 이외의 비상상황대처에 대한 연구는 부족하다. 이에 본 연구는 자율운항선박의 비상상황에 대한 육상원격제어사의 대처능력을 평가하기 위한 방법으로써 행동기반 비상대응능력 평가 모델을 개념화하여 제시하였다.