• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.255-255
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• 2023

우리나라의 경우 집중호우와 돌발홍수로 인한 침수 발생에 대응하기 위해 유역 및 하천관리 사업, 각종 풍수해 예방사업 등을 추진하고 있으며, 관련 분야의 스마트기술 도입을 적극 추진하고 있다. 그러나, 2013년 노량진 상수도관 공사 현장 사고, 2019년 신월 빗물저류 배수시설 현장 사고 등과 같은 건설현장 침수 피해 사고가 지속적으로 발생하고 있다. 또한, 건설현장의 다양한 조건 및 시시각각 변화하는 상황에 따라 구조적 대책 및 대응방안을 수립하는 데 한계가 있으며 지금까지는 법, 제도에 기초한 대응 매뉴얼을 제작·배포하여 현장 근로자 교육을 실시하는 수준에서 진행되어 왔다. 본 연구에서는 건설현장의 자연재해, 특히 수재해에 대응하기 위해 보다 과학적인 방법을 통한 현장 침수 예경보 체계를 수립하였으며, 강우예측-침수예측-침수예경보 생산-현장 상황전파에 이르는 일련의 시스템을 개발하여 공사별, 규모별, 공정별 침수 대응 솔루션을 제공하고자 한다. 건설현장 침수예경보 시스템 개발의 주요 내용은 요소기술 개발이며, 간략하게 정리하면 다음과 같다. ① 강우 예측정보 생산: 현장에서 발생하는 집중호우를 고려하는 실시간 강우측정 자료와 연계한 초단기 강우예측 기술 개발, ② 침수 예측모델 개발: 현장의 시공간적 특성, 수재해 피해의 유형 등을 반영할 수 있는 침수피해 예측 모델 개발, ③ 침수예경보 의사결정 방법론 개발: 침수 피해 예경보를 위한 침수 위험단계 세분화 및 노모그래프 개발과 모델 적용(예측정확도 85% 이상), 이를 통합하여 건설현장 침수예경보 시스템 개발을 수행하게 된다. 연구에서 개발된 침수 예경보 통합 시스템은 향후 수재해로 인한 건설현장의 인명, 재산 피해 최소화에 기여할 것으로 기대된다.

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

• 대한토목학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.261-268
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• 2018

본 연구에서는 홍수총량을 시간에 따라 분포시키는 단순홍수범람해석 모형인 SIMOD(Simplified Inundation MODel)를 이용하여 도심지 침수분석을 실시하고자 하였다. 기존의 침수분석 모형들은 입력자료 구축이 어렵고, 분석시간이 오래 걸리는 등의 단점을 가지고 있다. SIMOD는 다중흐름방향법(Multi Direction Method, MDM)과 평수가정법(Flat-Water Assumption, FWA)의 두 흐름 방정식으로 홍수흐름을 단순화시킨 모형으로, 대상지역의 지형자료와 유입 홍수량 등 간단한 수문자료만을 이용하여 홍수범람에 의한 침수경로 분석이 가능하여 신속한 모델링으로 빠른 의사결정을 할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 SIMOD 모형을 이용하여 도심지 침수분석을 실행한 뒤, 기존의 침수분석 모형인 FLO-2D 모형분석결과와 비교를 시행하여 모형의 적용성을 분석하였다. 대상지역은 도심지 지역의 제방 월류-파제 시나리오를 적용하기 위해 하천이 인접해 있고, 충분한 높이의 제방이 있는 금호강 하류에 위치한 성서제를 대상지역으로 선정하였으며, 지형자료는 기존의 침수분석에 사용하는 DEM지형자료와 도심지 건물군, 도로 분포 등을 표출할 수 있는 DSM지형자료를 이용하였다. 입력 홍수량은 200년 빈도계획홍수위를 기준으로 제방파제시나리오를 적용 사각웨어식을 적용하여 산정하였으며, 1~24시간의 모의시간과 침수면적을 비교 분석하였다. SIMOD의 경우 24시간 모의시간이 7분 안으로 나타났으며 면적차이는 FLO-2D와 비교했을 때 20% 내외로 나타났다. 또한 DSM을 이용하여 분석한 결과 도로나 건물의 영향이 반영되어 앞으로 도심지에서 DSM을 이용한 지형자료의 필요성을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.232-232
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• 2022

1차원 관망해석모형과 2차원 지표면범람 해석모형을 이용한 도시지역의 실시간 홍수예·경보시스템 구축은 모형의 모의에 많은 시간이 소요되므로 한계가 있다. 또한, 연구유역에서 시나리오 강우에 대해 침수를 유발시키는 한계강우량을 1-2차원 모형의 시행착오법을 적용한 반복적인 수행을 통해 산정하는 것은 비효율적인 방법이다. 따라서, 본 연구에서는 이에 대한 해결책으로 로지스틱 회귀를 이용하여 배수분구별 침수 발생기준 강우량을 산정하고자 한다. 침수 발생 한계강우량 산정을 배수분구 단위로 제시하기 위하여 로지스틱 회귀분석을 이용하였다. 풍수해저감종합계획(2015)과 침수흔적도를 이용하여 배수분구 별 침수이력에 대한 데이터베이스를 구축하고, 이를 1-2차원 수리해석을 통한 침수심과 함께 로지스틱 회귀모형에 학습하였다. 지속시간 1시간, 10mm 강우부터 500년 빈도의 Huff 3분위 시나리오 17개를 사용하여 확률강우량을 산정하였고, 이를 1-2차원 수리해석을 위한 입력자료로 사용하였다. EPA-SWMM을 통한 1차원 도시유출해석과 FLO-2D를 통한 2차원 침수해석에서 20cm 이상의 침수심이 발생하거나 지상관측자료, 침수흔적도 및 풍수해저감종합계획에서 실제 침수가 발생했을 경우를 1, 그렇지 않은 경우를 0으로 하여 데이터베이스를 구축하여 로지스틱 회귀모형에 학습시켜 침수 발생 한계강우량을 산정하였다. 로지스틱 회귀분석을 통해 서울시 지역의 배수분구별 한계강우량을 산정할 수 있으며, 지속적으로 관측되는 강우 및 침수 발생 유무 자료를 추가함으로써 산정된 침수 한계강우량을 상회하는 강우 사상이 나타났을 시에 침수 발생 유무를 확인하여 본 연구에서 제안한 방법에 대해 검증이 가능할 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.379-379
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• 2022

기후변화로 인해 집중호우, 돌발 홍수 및 태풍의 규모가 대형화되고 있고, 이에 따른 수재해 피해 사례도 증가하는 추세이다. 특히 건설 현장 중 굴착공사 현장에서의 침수로 인한 사고는 인명피해로 이어질 가능성이 더 크기 때문에 더욱 주의가 필요하다. 하지만 현재 국내에서 실질적으로 굴착현장에 적용하기 위한 침수 대응 예측 시스템 및 구체적인 침수 예경보 체계, 기준, 매뉴얼은 존재하지 않는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 굴착공사현장의 수재해 예방을 위한 침수 예·경보 시스템의 적용방안을 제시하였다. 또한 경제적이고 효과적인 측면을 고려하여, 공사현장 규모에 따라 적용하는 침수 예·경보 시스템을 이분화하여 소규모 공사현장에는 Track A, 대규모 공사현장에는 Track B 침수 예·경보 시스템을 적용하도록 제안하였다. 이러한 이유는 소규모 공사현장의 특성상 전체 공사비가 작고 운영되는 장비와 인력이 제한적이므로 침수 예·경보에 필요한 비용과 인력 투입이 어려울 수 있기 때문이며, 또한 대피가 필요한 전체 인원이 대규모 현장에 비해서는 적기 때문에 비교적 신속하고 원활한 대피가 가능할 것이라고 판단하였기 때문이다. 본 연구에서는 각 시스템별 적절하다고 판단되는 예·경보 기준을 제시하였다. Track A에서는 강우법에 의한 최소한의 경보시스템으로 필요한 안전목표를 달성할 수 있도록 고려하였고, Track B에서는 현장인원 대부분이 성인 남성임을 고려하여, 성인 남성의 부상을 유발할 수 있는 수심(H)과 유속(V)의 곱을 척도로 하는 한계 H·V곡선을 기준으로 운영되는 경보시스템을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.420-420
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• 2011

도시지역의 내수침수피해는 거의 매년 발생하고 있으며, 반지하와 같은 거주공간이 매우 취약한 상태이다. 특히 최근에는 지하철, 지하상가 등이 대규모 개발되고 복합네트워크화 되어 지하공간의 침수대책과 대피방안 마련이 시급한 상황이다. 일본의 경우 2000년 토카이 호우피해 후 통합유출해석 모형을 개발하였으며, 1999년 및 2003년 후쿠오카 침수피해 발생 후 특정도시하천침수피해대책법을 제정, 1999 후쿠오카, 2004년 하마마츠, 2008년 카누마 피해 후 일본 방재연구소에서는 실시간 1차원 지표범람모형과 모니터링을 통한 실시간 내수침수지도를 개발하였다. 특히 지하공간에 대해서는 "지하공간에 유입하는 범람수가 계단상 보행자게에 주는 위험성에 관한 연구" 등 실험을 바탕으로 각종 지하공간 침수대책 매뉴얼 및 지하시설의 침수시 피난확보계획 지침, 지하공간 침수대책 가이드라인 등 인명피해를 줄이고자하는 노력이 계속되어 오고 있다. 우리나라는 2006년 경기도 고양시 3호선 정발산역이 침수되었으며, 2010년 서울시 지하철 2호선 사당역 및 4호선이 침수되는 등의 지하철 침수피해와 2010년 서울시 광화문 지하상가, 인천시 부평구 우림라이온스 벨리, 우남플라자, 계양구 농협하나로마트, 서원아파트 등의 지하상가와 지하다층의 침수피해가 발생하였다. 특히 2006년 3호선 정발산역 침수는 17시간이나 지하철이 불통되었고 이로 인하여 심각한 교통 체증이 유발 되었다. 본 연구에서는 2010년 집중호우로 인한 서울, 인천지역의 지하공간 침수피해를 중심으로 최근 10년간 지하공간 침수피해사례로부터 대표적인 침수피해 원인 및 특성을 정리하였으며, 그 결과 지하공간 침수의 주요원인은 지상공간의 침수류가 지하공간으로 유입하고, 지하공간의 배수설비 용량부족, 지하공간으로의 유입을 방지하기위한 방지턱, 차수판, 침수시 비상전원 공급, 침수시 지하공간 대피 매뉴얼의 부재 등 다양한 원인이 있는 것으로 나타났다. 특히, 소방방재청에서 고시한 '지하공간 침수방지를 위한 수방기준'에 지하공간 침수 방지를 위한 각종 시설의 설치 및 대피 경로지정 등에 대한 기준이 마련되어 있으나, 지하공간 중 유동인구가 가장 많은 지하철역에서 조차 침수에 대한 행동매뉴얼이나 대피에 대한 가이드라인이 마련되지 않은 것으로 나타났다. 따라서, 지하공간 침수를 방지하기 위하여 센서를 이용한 자동 차수판과 경보기 설치, 지하공간의 사람들이 안전한 대피로를 찾을 수 있도록 지상공간 및 지하공간 출입구를 모니터링 할 수 있는 CCTV의 설치, Dry Area를 두어 비상대피 할 수 있는 공간의 마련 등 시설적인 부분에 대하여 '지하공간 침수방지를 위한 수방기준'을 더욱 강화할 필요가 있으며, 지상공간의 침수 상황을 고려한 지하공간의 대피매뉴얼 또는 가이드라인 등의 수립이 필요하다. 또한 이와 더불어 재산 및 인명피해를 더욱 효율적으로 줄일 수 있도록 실시간 예 경보를 위한 침수해석 모형의 개발이 시급하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.81-81
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• 2017

최근 발생하는 태풍 또는 국지성호우는 단기간에 많은 양의 강우를 동반하고 있으며, 이로인한 내수침수 및 외수범람 피해가 빈번히 발생하고 있다. 이와 같은 홍수피해를 저감하기 위한 하나의 대책으로 내수 또는 외수로 인한 피해를 미리 예측하고 대비하는 방법이 필요하다. 피해를 미리 예측하기 위한 기존의 모델들은 지표유출, 지하유출, 침투, 증발산 등 다양한 강우-유출 알고리즘에 의해 홍수범람모의를 분석하게 된다. 따라서 그 모의시간이 길게 나타나 재난상황을 대처하는 데 문제가 있다. 본 연구에서는 홍수로 인한 제내지의 침수 확산 경로 빠른 시간 안에 모의하기 위하여 여러 가지 알고리즘을 단순화시킨 홍수범람 모형을 개발하였다. 개발된 분포형 홍수범람 모형인 SIMOD(Simplified Inundation MODel)는 홍수가 발생된 시점에서 그리드화된 주변셀로의 홍수전의를 위하여 주변셀과의 경사를 이용하여 차등 분배하는 다중흐름방향법(Multi Direction Method, MDM)과, 하나의 낮은 고도의 셀에서 수위가 높아져 인접셀보다 수위가 증가하면 그 수위는 인접 셀들과 균등해 진다는 가정인 평수가정법(Flat-Water Assumption, FWA)인 두 가지 알고리즘을 이용한다. 개발된 모형의 적합성을 확인하기 위하여 상용 모형인 FLO-2D를 이용하여 각 모의시간별 침수면적과 모형의 구동시간을 비교하였다. 비교결과 초기 1시간을 제외하고 홍수피해 면적이 10% 전후로 나타나 SIMOD의 적용성이 확인되었다. 모의 구동시간의 경우 32시간 모의시 SIMOD는 10분 안에 결과가 나오는 반면 FLO-2D는 1시간 이상 소요되는 것으로 나타났다. 또한 대피계획을 수립하기 위하여 제방붕괴시나리오를 이용한 제내지 침수모의를 실시하였다. 대상지역은 금호강하류 성서산업단지 유역으로 계획홍수위는 200년 빈도 홍수위를 기준으로 하였으며 폭 35m, 높이 7m의 제방파제로 인한 외수위 유입을 가정하여 제내지의 시간별 침수면적 모의하였다. 모의된 결과를 이용하여 시간대별 대피경로를 산정함으로써 홍수로 인한 대피 계획 수립에 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권7호
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• pp.579-588
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• 2016

기후변화로 인한 강수량의 변화는 국지적이고 집중적인 강우를 유발하게 되었고 이로 인하여 외수범람에 의한 제내지 침수로 인한 피해가 증가하고 있다. 따라서 제내지의 침수로 인한 피해를 예측하기위한 기술이 필요하다. 본 논문에서는 하천제방의 파쇄로 인한 홍수량이 제내지에서 어떤 경로로 침수-확산되는지를 파악하기 위하여 홍수의 침수경로를 모의할 수 있는 분포형홍수범람모형인 SIMOD(Simplified Inundation MODel)를 개발하였다. 침수경로를 모의하기 위하여 홍수가 발생된 시점에서 그리드화 된 주변 격자로의 홍수전의를 위하여 주변 격자와의 경사를 이용하여 차등 분배하는 다중흐름방향법(Multi Direction Method, MDM)과, 하나의 낮은 고도의 격자에서 수위가 높아져 인접한 격자보다 수위가 증가하면 그 수위는 인접 격자들과 균등해 진다는 가정인 평수가정법(Flat-Water Assumption, FWA)을 적용하였다. 모형의 평가를 위하여 가상시나리오를 설정하여 대상지역에서 시간에 따른 침수범위를 산정하였다. SIMOD는 지형도와 유입홍수량의 간단한 입력자료를 이용하기 때문에 모의시간을 현저하게 단축시킬 수 있으며 강우-유출 모형 또는 제방붕괴 모형 등을 통해서 유입되는 홍수량만 파악을 할 수 있다면 수 분 내에 결과를 예측할 수 있다. 따라서 EAP(Emergency Action Plan)과 같은 침수로 인한 대피계획을 수립하는데 활용될 수 있을 것이다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2011년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.423-424
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• 2011

Lax-Wendroff 기법을 기반의 천수방정식에 대한 유한요소 모형을 낙동강 상류부 단호교 지역에 적용하였다. 모형의 검증을 위하여 이동경계에 대한 Thacker (1981)의 정확해와 침수-노출 기법(wet-dry scheme)을 이용한 본 모형의 수치해를 비교하여 대체로 잘 일치함을 알게 되었다. 또한, U자형 만곡부를 포함한 수로의 흐름에 적용하여, 기존의 수리실험 결과, 수치모의 결과와 비교하고, 모형의 적용 가능성을 확인하였다. 낙동강 상류지역에 위치한 단호교 지역에 본 모형을 적용하고, 이를 기존 유한차분법에 의한 수치해와 비교하였다.

• 생태와환경
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• 제45권1호
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• pp.52-61
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• 2012

하천 상류에 위치한 농업용 소형 저수지인 금풍지에서 침수식물의 분포와 수도의 공간적 시간적 변이를 파악하기 위하여, 양날갈퀴법과 음파탐지법을 이용하여 침수식물의 분포, 풍부도 및 생물량을 측정하였다. 침수식물의 출현종수와 식생구조는 연안대의 지형 경사도와 수심에 영향을 받았다. 침수식물 식물상의 종풍부도는 완만한 연안대에서 높았다. DCA (detrended correspondence analysis)에 의한 식생분석 결과에 의하면 침수식물의 식생구조는 수심에 의하여 영향을 받았다. 금풍저수지에서 침수식물은 최대 수심 2.8 m까지 분포하였다. 침수식물 분포지는 수변부 경사가 급하고 연간 수위변동폭이 3.5 m에 달하여 총수면적의 6%에 불과하였다. 침수식물의 생물량은 수위변동과 홍수기 탁수 유입으로 인하여 제한되었다. 결론적으로 하천 상류에 조성된 농업용 저수지인 금풍지에서 침수식물의 식생구조는 수심과 연안대 경사에 의하여 영향을 받았고, 연안대 경사가 급하고 연수위변동이 커서 침수식물의 분포와 생물량이 제한되었다.