• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.135-135
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• 2011

지구온난화와 이상기후에 따라 최근 우리나라를 둘러싼 기후패턴의 변화가 가속화되고 있으며 한반도는 장마기간이 소강상태를 보이는 반면, 장마 후 국지성 집중호우가 증가하고 태풍이 내습하는 현상이 빈번해짐으로써 홍수에 대한 위험과 피해규모도 증가하고 있다. 특히 도시지역에서는 강우규모가 배수시스템의 용량을 초과하거나, 하천수위 상승으로 관로 내에 역류가 발생하는 등 우수 배제 기능을 제대로 수행하지 못할 경우 발생하는 지표침수로 인해 심각한 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 실제로 현재 홍수해석 및 홍수위험지도 작성시 내수시스템을 반영하지 않아 침수면적 및 범위의 오차가 존재하며 홍수위험지도 작성시 내수범람과 외수범람을 따로 고려하는 문제점이 있다. 따라서 도시 침수 해석시 내수시스템을 반영한 정확한 침수심 및 침수면적계산뿐만 아니라 이상기후에 대비한 복합적 요인으로 인한 침수해석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 하천해석을 위해 1차원 하천 해석 모형인 FLDWAV모형을 적용하고 가상의 제방 파제 시나리오를 통하여 외수범람 영향을 구하였으며, 배수시스템의 SWMM모형과 제내지에서 내수와 외수범람의 영향을 고려한 DEM기반의 2차원 범람해석을 연계한 Dual-Drainage모형에 대하여 외수범람 영향에 따른 흐름의 양상, 침수심, 침수위 등을 분석하였다. 개발한 모형에 대한 적용성을 검토하기 위하여 대구 신암5동 유역을 선정하였고 대상유역의 수치지도를 활용하여 정형 격자 20m 크기로 지형자료를 구성하였으며, 건물의 영향도 고려하기 위해 DEM에 건물자료를 합성하였다. 침수해석 결과 내수시스템의 영향을 고려하지 않을 때가 고려하였을 때 보다 Node(맨홀)에서의 재유입의 영향으로 인하여 최대 침수심이 더 높게 나왔으며 침수면적도 넓게 나타나는 것을 확인하였고, 기존의 홍수위험지도 작성시 외수침수와 내수침수를 구분하여 해석하였던 것을 본 연구에서 통합하여 외수범람의 영향을 고려한 통합침수해석을 실시하여 내수에서 발생할 수 있는 유출량과 내수시스템의 월류량 등에 대한 고려가 없는 외수침수만 해석시 보다 최대침수심이 더 높게 나타났으며 침수면적 또한 넓게 나타남을 알 수 있었다. 본 연구를 통해서 도시홍수, 돌발홍수 등의 발생시 정확한 도시 침수 해석이 가능하며 도시침수구역에 대한 적절한 예 경보 및 피난대책 수립에 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 또한 국내의 홍수위험지도나 도시 침수해석과 연계하여 선행시간을 확보한 정확도 높은 홍수정보시스템 구축에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.351-351
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• 2021

저수지에 대한 비상대처계획수립은 최근 기상이변 등에 따른 대규모 호우가 빈번히 발생하고 있을 뿐만 아니라 세계 도처에서 대규모 지진 등으로 많은 인명과 재산 피해가 속출함에 따라 지진 및 이상홍수에 대한 저수지의 안정성 평가를 수행하고 저수지 지점에서 발생할 수 있는 천재지변 또는 예상치 못한 대규모 재해에 효율적으로 대처하기 위한 비상상황의 등급 및 위험수준을 체계적으로 판단하고 비상상황 가상 시나리오별 체계적 행동요령 및 대처계획을 수립하여 저수지 붕괴에 따른 대규모 홍수피해 예상지역 주민들의 신속한 대응으로 생명과 재산피해를 최소화하는데 목적이 있다. 현행 한국농어촌공사 및 지자체에서 수립하고 있는 30만 톤 이상 저수지에 대한 1차원 모형 기반의 EAP수립은 침수구역을 산정할 때 수치지도에 의한 단일 침수심 분석으로 실제 침수구역과는 많은 오류가 나타난다. 이는 침수구역 부정확에 따른 피해복구액 산정이 과다로 책정될 수 있고, 마지막으로 가장 중요한 비상대처계획 수립에 막대한 영향을 미친다. 이에 본 연구는 댐 붕괴에 대응하기 위한 EAP 수립 시 기본이 되는 홍수범람해석을 수행하고 1차원 및 2차원 모형의 결과검토를 통해 보다 효과적인 비상대처계획의 수립을 위한 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위해 경천저수지 유역을 대상으로 가능최대강수량 조건 하에서 가능최대홍수량을 산정하고 DAMBRK 모형을 이용하여 댐 붕괴 모의를 위한 시나리오 구성 및 모의를 수행하였다. 이후 댐 붕괴 모의결과를 이용하여 WMS(Watershed Modeling System) 모형을 이용한 1차원 홍수범람해석과 FLUMEN(FLUvial Modeling ENgine) 모형을 이용한 2차원 홍수범람해석에 적용 후 각 결과를 비교·검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3B호
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• pp.271-281
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• 2008

본 연구는 도시지역의 토지이용 및 건축 측면에서 방어침수위 설정방법으로 과거 침수실적을 적용하는 방법, 인근하천의 기준홍수위를 연장하는 방법, 강우빈도별 시나리오에 의한 내수침수 모의방법(하천 및 소유역 임계지속기간) 등 네 가지 방법을 검토하고, 서울시 중랑천 연변의 장안배수분구를 사례로 적용하여 결과를 비교 분석한다. 분석 결과, 인접하천의 기준홍수위를 단순연장하는 방법을 제외하고는 다소의 차이는 있으나 대체로 유사한 결과를 보였다. 침수원인이 내수침수에 의한 지역일 경우에는 방어침수위로 침수실적자료를 이용한 과거 최대침수위를 적용하거나, 인근하천의 계획홍수량을 발생시키는 강우사상에 대한 내수침수 모의결과를 적용하는 것이 합리적일 것으로 판단된다. 다만, 과거 침수실적자료의 구축이 미비하고 내수침수가 주된 침수원인인 지역에서 인근하천의 기준홍수위를 적용할 경우에는 주의보수위나 경보수위를 적용하는 것이 합리적인 것으로 판단되며, 당해지역의 주된 침수원인이 외수범람(하천월류, 제방붕괴 등)에 의한 지역일 경우에는 인근하천의 계획홍수위를 적용하는 합리적인 것으로 판단된다. 한편 각각의 방법에 의해 산정된 방어침수위의 타당성 여부를 판단하기 위해 해당 방어침수위 이하 건축물의 거실용도 사용을 제한하는 경우에 대해 경제성분석을 실시한 결과, 모든 방법들이 경제적 타당성이 없는 것으로 나타난 한편, 소유역의 임계지속기간의 내수침수를 모의한 경우 비교적 B/C Ratio가 비교적 높게 나타났다.

• 한국측량학회지
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• 제27권6호
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• pp.723-731
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• 2009

최근 지구 온난화 등의 영향으로 집중호우의 빈도가 급증하고 있으며, 강우강도 역시 강해지고 있는 실정이다. 이에 따라 국지적인 홍수피해가 증가하고 있으며, 댐 상류지역에서는 지형적 특성과 댐에 의한 배수위의 영향으로 많은 피해가 발생하고 있다. 그러나 대부분의 홍수피해의 경감대책은 인구밀집지역인 하류지역에 집중되고 있어 상류지역의 침수는 상대적으로 소홀히 다뤄지고 있다. 이에 본 연구에서는 정밀 3차원 지형모델을 구축하여 상류지역의 지형적 특성을 반영하고 강우발생시 유출특성을 조사하여 홍수시뮬레이션을 수행함으로써 상류지역의 침수피해양상과 침수취약지역을 분석하고자 하였다. 연구 결과, 홍수시뮬레이션에 의해 상류지역의 침수발생을 재현할 수 있었으며, 발생 가능한 강우에 대한 가상 홍수 시나리오에 의해 시뮬레이션을 수행함으로써 침수 취약지역과 그 피해면적을 효과적으로 도출할 수 있었다. 또한 침수 취약 지역에 대한 침수 예측도를 제작함으로써 강우 규모별 피해지역의 신속한 판단과 침수방어 대책의 수립에 효과적으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.332-332
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• 2021

도시화가 상당히 이뤄지고 기습적인 폭우의 발생이 불확실하게 나타나는 시점에서 재산 및 인명피해를 야기할 수 있는 내수침수에 대한 위험도가 증가하고 있다. 내수침수에 대한 예측을 위하여 실측강우 또는 확률강우량 시나리오를 참조하고 연구대상 지역에 대한 1차원 그리고 2차원 수리학적 해석을 실시하는 연구가 오랫동안 진행되어 왔으나, 수치해석 모형의 경우 다양한 수문-지형학적 자료 및 계측 자료를 요구하고 집약적인 계산과정을 통한 단기간 예측에 어려움이 있음이 언급되어 왔다. 본 연구에서는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 단일 도시 배수분구를 대상으로 관측 강우 자료, 1, 2차원 수치해석 모형, 기계학습 및 딥러닝 기법을 적용한 실시간 홍수위험지도 예측 모형을 개발하였다. 강우자료에 대하여 실시간으로 홍수량을 예측할 수 있도록 LSTM(Long-Short Term Memory) 기법을 적용하였으며, 전국단위 강우에 대한 다양한 1차원 도시유출해석 결과를 학습시킴으로써 예측을 수행하였다. 침수심의 공간적 분포의 경우 로지스틱 회귀를 이용하여, 기준 침수심에 대한 예측을 각각 수행하였다. 홍수위험 등급의 경우 침수심, 유속 그리고 잔해인자를 고려한 홍수위험등급 공식을 적용하여 산정하였으며, 이 결과를 랜덤포레스트(Random Forest)에 학습함으로써 실시간 예측을 수행할 수 있도록 개발하였다. 침수범위 및 홍수위험등급에 대한 예측은 격자 단위로 이뤄졌으며, 검증 자료의 부족으로 침수 흔적도를 통하여 검증된 2차원 침수해석 결과와 비교함으로써 예측력을 평가하였다. 본 기법은 특정 관측강우 또는 예측강우 자료가 입력되었을 때에, 도시 유역 단위로 접근이 불가하여 통제해야 할 구간을 실시간으로 예측하여 관리할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권2D호
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• pp.267-274
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• 2011

한반도에서 기후변화가 가장 현저하게 나타나는 제주지역을 중심으로, 해수면 상승(서귀포 5.6 mm/yr, 제주 5.3 mm/yr)에 따른 해수면 상승고와 대조평균고조시 대형화된 태풍이 내습할 경우에 대한 해수면 상승 시나리오를 작성하고, 수치표고모델 생성 및 GIS공간분석기법을 이용하여, 침수면적, 도로 및 시설물에 대한 영향을 평가하였다. 그 결과, 침수면적은 2040년 2.9 $km^2$, 2070년 4.1 $km^2$, 2100년 최대 5.4 $km^2$으로 나타났다. 도로종류별 침수영향은 군도의 침수가 주를 이루고 있다. 침수시설물은 대부분 단독주택이 차지했으며, 화북동은 단독주택의 침수영향이 높게 나타나 재해에 따른 인명피해가 발생될 가능성이 있다. 또한, 주요시설로서 항만시설의 침수는 물류 및 해운활동에 상당한 영향을 미칠 것으로 사료된다. 본 연구는 해수면 상승에 따른 건설 분야의 영향분석을 통해 정부 산하기관의 전략적인 대응방안 및 정책수립에 활용될 기초자료로 생각된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.13-25
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• 2022

탄소중립시대에서 수력발전과 같은 대규모 프로젝트를 진행하기 위해서는 대중의 동의가 필수적이다. 일반적으로 댐이나 하천시설과 같은 수공시설물을 설계할 때는 사전에 수치해석을 통해 시설물 자체 혹은 시설물로 인한 영향을 분석한다. 특히 국내 수공시설물은 홍수대응을 위해 건설되며 HEC-RAS와 같은 수치해석 프로그램을 사용한다. 이는 정확한 데이터 값을 제공하지만 데이터로만 대중을 설득하는 것은 굉장히 어려운 일이다. 따라서 본 연구에서는 도시침수 및 침수대응 분야에서의 메타버스 활용성을 고찰하고자한다. 일종의 메타버스인 Cities: Skylines을 이용하여 시각적 효과를 강조하고 보기 쉬운 데이터를 제공함으로써 메타버스의 적용가능성을 확인하였다. Cities: Skylines의 기능과 한계점을 검토하였고 국내의 도시를 메타버스 상 구현한 후 가상의 홍수시나리오를 적용하였다. 국내에 기구축되어 있는 침수예상도와 Cities: Skylines의 시나리오 적용 결과를 비교하였다. 메타버스 상에서는 현실그대로의 도시와 인구를 구현함으로써 발생한 재난상황 뿐만 아니라 재난이후의 사회재난의 확산 상황을 확인할 수 있다. 이를 통해 대책방안 등을 가상으로 구현해 볼 수 있다. 향후 이러한 사회인문학적인 데이터도 함께 검증된다면 도시침수 대응을 위한 전반적인 과정을 모델화할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.215-226
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• 2018

본 연구에서는 도시지역 관망 내 수위 관측자료를 이용하여 도시지역 유출해석 및 관망해석의 정확도를 높이고자 한다. 이를 위해 도시유출해석의 주요 매개변수별 민감도 분석을 수행하고, 매개변수의 보정을 수행하였다. 매개변수의 민감도는 관의 조도계수, 불투수지역의 조도계수, 유역폭, 투수지역의 조도계수 순으로 나타났다. 민감도가 높은 4개의 매개변수를 이용하여 매개변수 고려 개수와 종류에 따라 6가지 시나리오를 구성하였으며, 자동보정기법인 PEST를 도시유출 모형인 SWMM과 연계 해석하여 분석하였다. 각 조건을 2013년 7월 21일 집중호우로 인하여 침수피해가 발생한 서초3, 4, 5, 역삼, 논현 배수분구에 적용하였다. 민감도 결과를 이용하여 시나리오별 분석을 실시하였을 때 SWMM 모형만을 이용하였을 때 보다 불확실성이 줄어든 결과를 보였다. 모의결과 RMSE는 최대 2.41cm가 감소하였으며, 상대첨두오차는 13.7%가 감소하였다. 민감도가 낮은 투수지역의 지표면 조도계수를 고려한 시나리오의 경우가 고려하지 않은 시나리오의 경우보다 정확도가 소폭 낮아졌으며 계산시간도 많이 소요되었다. 본 연구 결과 대상 유역에 대한 민감도 분석 후 민감도가 높은 매개변수만을 고려하여 시나리오를 구성하였을 때 보다 효율적인 모의가 될 수 있다는 것을 알 수 있었으며 향후 추가적인 강우사상과 침수해석을 연계할 시에는 도시지역의 침수예경보 연구에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.20-27
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• 2016

전 세계는 기상재해로 인해 막대한 경제적 손실 및 인명 피해를 입고 있다. 특히 우리나라는 홍수에 따른 침수 시 인명 피해가 빈번하다. 홍수에 대한 실효성 있는 비상대처계획을 수립하기 위해서는 시간에 따른 침수 예상 지역을 산정하는 것이 중요하다. 이에 본 연구는 안동 도심지를 대상으로 행위자 기반 모델링을 활용해 침수 예상 지역 및 시간을 산정하였다. 연속방정식과 Manning 공식을 이용해 조도계수 및 유량별 전파시간을 계산하였다. 안동댐에 가능최대홍수량이 유입되면 직하류 지점에서 발생할 수 있는 시나리오를 모델링하였다. 이 결과들에 근거해 시간대별 침수 예상 지역을 도시할 수 있는 행위자 기반 모형을 개발하였다. 이 모형을 활용해 대상 지역의 약 3분의 2가 침수되기까지 3분 가까이 소요된다는 결과를 얻을 수 있었다. 등위도 지역이라 할지라도 침수 예상 시간의 편차가 약 2배까지 발생할 수 있다는 결과 또한 얻을 수 있었다. 본 연구 결과는 대피 장소 및 경로 선정에 실효성 있는 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.35-35
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• 2021

최근 우리나라는 기후변화로 인한 이상기후 현상으로 호우 및 홍수 등에 의한 수재해를 예방하기 위한 설계빈도 적용방안 개발이 필요하다. 과거 지방하천의 일률적인 설계빈도의 적용 및 간접·주관적인 하천의 중요도와 지역특성에 대한 등급의 결정은 하천사업의 효율적 관리와 수행에 있어서 저해요소로 작용되어 왔다. 또한, 미래 기후변화 시나리오에 따라 하천의 중요도 및 계획 규모가 적절히 적용되어야 한다. 본 연구는 충청남도의 492개 지방하천에 대하여 유역특성(유역면적, 형상계수), 하천특성(하도경사, 수계 및 하천차수, 배수영향 구간), 이상강우 특성(이상강우 발생빈도, 시가화 침수면적)에 대한 현재 설계빈도에 대한 적절성을 평가하였다. 설계빈도에 대한 정량적 추정은 베이즈 이론을 활용하여 가중치를 산정한 후 최적분포형을 선정하였다. 최적분포형의 중앙값을 일반적인 지방하천의 설계빈도인 80년 빈도로 설정하고 상·하위 0.5%가 각각 100년, 50년 빈도로 가정하여 492개 지방하천을 평가하였다. 이상강우의 발생빈도와 시가화 침수면적에 따라 하천의 설계빈도가 높게 산정되는 것으로 분석되었다. 미래 기후변화 시나리오를 적용할 경우 현재 설계빈도(설계수명)에 대한 시나리오별 미래 재현기간을 산정하여 미래 설계빈도에 대한 위험도를 평가하였다. 13개 기후변화 시나리오의 대표농도경로 4.5와 8.5를 분석한 결과, 평균 3.2%, 12.8%의 위험도가 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구결과는 객관적인 지방하천의 적정 설계빈도 결정방안을 제시하였으며, 미래 계획홍수량 증가로 인하여 효율적인 토지이용이 제한될 것으로 예상됨에 따라 하천사업의 예산절감 및 우선순위 결정 등에 활용 가능할 것으로 판단된다.