• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.297-297
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• 2021

전 지구적 기후변화에 따른 돌발성 집중호우의 증가와 급격한 도시화로 인해 도시홍수의 위험성이 증가하고 있으며 침수로 인한 인명 및 재산피해가 급증하고 있다. 특히 중·소규모 도시하천은 대부분 홍수유출 도달시간이 매우 짧고 수위가 급격히 상승하는 특성이 있어 집중호우에 매우 취약하여 더욱 선제적이고 정확한 홍수 예·경보가 요구된다. 현재 중·소규모 도시하천의 경우 실시간 하천수위가 위험수위에 도달할 시 하천을 통제하고 위험경보를 발령하는 방식으로 대응하고 있지만, 둔치 침수에 이르는 시간이 매우 짧아 통제가 어려우며 이마저도 행정 자치구별로 예경보 운영 및 통제기준이 상이하여 실질적인 대응에 한계가 있다. 따라서 본 연구는 강우 발생 시부터 즉각적 대응을 위해 강우-수위 관계 및 상류 돌발홍수와 강우강도의 영향을 분석하여 구간별 둔치 범람 기준을 제시하고 자치구별로 상이한 예경보 수위 기준을 통합하여 산정하는 방법을 개발하였다. 본 연구는 서울시의 주요 침수취약지구인 도림천을 대상으로 수행하였으며, 도시하천 특성의 내외수를 연계한 강우-유출모형(SWMM)을 이용하여 확률강우 시나리오에 따른 대상하천의 수위변화 및 도달시간을 분석하였다. 본 연구의 성과는 중, 소규모 도시하천에의 홍수예경보시스템 구축 및 효율적인 하천방재계획 수립에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.365-365
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• 2023

우리나라는 지리, 지형 및 기상특성으로 인해 집중호우와 태풍 등으로 자연재해 피해를 입고 있으며, 재해예방사업의 일환으로 1998년부터 자연재해위험개선지구 정비사업을 통해 자연재해로부터 침수, 유실, 붕괴위험 등 피해예방을 위해 노력하고 있다. 서울특별시는 도시화로 인한 우수침투 가능지역 감소와 유역경사 부족에 따른 충분한 관거 경사확보의 어려움으로 저지대에 노면수가 집중되면서 대규모 침수피해(2010. 09, 2011. 07)가 발생되었으며, 신월·신정지구 및 화곡2지구가 자연재해위험개선지구로 선정(2011. 04), 침수방지를 위한 대책으로 국내 최초의 대규모 터널형 빗물저류배수시설(신월빗물저류배수시설)을 준공(2020. 05)하였다. 본 연구에서는 신월빗물저류배수시설 설치에 따른 상습침수구역의 사업 전·후 침수피해 저감효과 검증을 위해 도시유출모형을 구축하여 서울시 방재성능목표 확보여부를 판단하고자 하였다. 기존 설계 당시 서울시 방재성능목표(30년 빈도, 95mm/hr)는 확보되었으나 이를 초과하는 강우(2010. 09, 98.5mm/hr)가 발생함에 따라 수행된 추가 분석(100mm/hr) 결과, 유역의 침수 완전해소를 위해서는 빗물저류배수시설과 더불어 국부적인 간선관거 개량의 필요성이 제시되었다. 이에 따라 본 연구에서는 도시유출모형 구축 시 최근 개선된 하수관로, 지형특성, 홍수량산정표준침(2019, 환경부)등에 따른 수리·수문특성을 반영하고, 신일펌프장(간이)을 추가적으로 고려하여 현재 기준에서의 침수피해 저감 효과를 면밀이 분석하였으며, 그 결과 서울시 방재성능목표 뿐만 아니라 100mm/hr에도 침수가 완전 해소되는 것으로 나타났다. 신월빗물저류배수터널 설치에 따른 침수피해 저감효과 평가 및 분석결과를 통해 자연재해위험개선지구의 해제가 가능할 것으로 판단되며, 지역안전·환경효과, 주민만족도 등 다양한 항목에 대하여 상습침수구역 내 주민설문조사를 수행한 결과 신월빗물저류배수터널에 대한 만족도가 충분히 제고된 만큼 향후 시설의 기능적, 운영적 측면에서의 유지관리가 잘 이루어진다면 침수로부터 안전한 도시를 구현하는데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.50-50
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• 2017

도시홍수의 잠재적 위험은 홍수경감계획이 발전됨에 따라 감소하지만, 침수피해 가능성은 도시화와 도시 확장에 따라 증가한다. 침수피해 가능성에 대한 사전 파악 및 위험도 분석은 대규모 침수재해 발생 시의 위기관리에도 도움을 준다. 또한, 경제적 피해에 대한 예측은 재해발생 후 복구 및 복원 작업에 필요한 자원 할당에 매우 유용하며, 잠재적 홍수 피해에 대한 예측은 장기적인 홍수경감계획과 재해관리에 필요하다. 본 연구에서는 다차원 침수해석 모형의 결과로 산정 가능한 침수심, 유속 등의 지표들을 복합적으로 고려하여 침수위험도를 산정하고, 침수 발생 위험이 있는 지역의 인문 사회 경제적 지표를 통해 피해 저감 및 복구성을 반영하기 위한 재해 취약인자를 선정하여 해당 지역에 대한 취약도를 산정하였다. 또한, 분석된 위험도와 취약도의 연산으로 통합리스크 분석을 실시하여 침수 발생 시 해당지역에 대한 피해 예상과 지역별 상대평가가 가능하도록 하였다. 위험도와 취약도 및 리스크 분석은 다양한 인자를 동시에 고려하기 위해 여러 개의 기준에 대한 선호도를 결정하거나 최적 대안을 선택하는 다기준의사결정(MCDM)기법을 적용하였으며, MCDM기법 중 보편적으로 많이 이용되는 TOPSIS기법을 적용하였다. 이러한 리스크 분석은 우리나라 전체, 특정 시도, 시군구, 읍면동 간의 침수피해와 관련한 상대적 비교 평가가 가능하며, 대응 및 대비의 관점에서 저감 대책 수립의 우선 지역을 도출하는 데 활용될 수 있을 것이며, 침수피해 발생 후, 리스크가 큰 지역에 대해 우선적으로 복구 조치가 이뤄질 수 있을 것이다. 또한, 한정된 지자체 예산 안에서 도시홍수 피해 경감 대책 수립을 위한 의사결정에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.486-490
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• 2017

도심지에서의 침수피해는 이상홍수 및 국지성 호우 시 우수관거 시설기준 미달, 펌프장 등 배수시설이 설치되지 않아 하천의 계획홍수위보다 제내지의 지반고가 낮은 저지대 지역에서 많이 발생하고 있다. 특히, 내수침수의 경우는 외수에 따른 범람보다는 국민의 재산과 인명피해에 직접적인 영향을 미치므로 침수피해 위험도가 높은 지역의 주민에게 그 지역의 침수빈도와 범위를 인지시키고 사전대응 능력을 향상시킬 필요가 있다. 따라서 연구의 목적으로 매년 피해가 발생한 이력이 있는 위험지구에 대해 전국단위 시군구별 침수피해 지도를 작성하여 침수심 산정과 피해액 예측할 수 있는 기초자료로 활용하고, 주민들의 신속한 대처를 통해 그들의 생명과 재산을 보호하여 재난 안전 국가 이미지 제고에 기여하고자 한다. 본 연구에서는 도심지 유출모형인 XP-SWMM을 활용하여 내수재해 위험요인에 대한 전국을 해석하는 것에 한계가 있어 풍수해저감종합계획에 수록된 XP-SWMM모의 분석 결과 값을 활용하고자 하였다. 기 수립된 전국 풍수해저감종합계획의 과거 피해 자료를 바탕으로 이상 집중호우나 태풍의 내습 시 풍수해 피해 발생 가능성이 제일 높은 지역을 연구범위 대상지역으로 선정하였다. 그 중 풍수해의 주요 원인으로서 태풍, 집중호우 및 해일로 인한 피해발생 빈도가 높은 지역이면서 하천재해 및 내수침수 피해가 많은 경기도 동두천시를 연구대상 지역으로 선정하였으며, 대상지 유역 현황과 지형정보 및 빈도별 침수심을 조사하였다. 수록된 내용에 따르면 경기도 동두천시는 우수관망의 밀도가 높은 4개 위험지구를 내수재해 발생가능성 지역으로 선정하여 10년, 20년, 30년, 50년, 100년, 200년 6개 빈도에 대해 XP-SWMM 모의를 실시하였다. 이와 같이 수록된 각 빈도에 대한 모의 결과 값을 GIS기술을 이용하여 디지털화 하고 부가적인 분석을 위한 GIS데이터화 하는 내삽법을 선정하여 침수면적 및 침수심을 산출하였다. 그러나 면적비교를 통해 모의 결과 값을 디지털화 하는 과정에서 많은 오차가 발생되는 것을 확인하였고, 이를 보완하기 위해 좌표보정 자동화 프로그램을 개발하여 이러한 문제점을 제거하여 신뢰도를 향상시켰다. 이렇게 계산된 연구 대상지역의 침수심과 침수면적을 활용하여 지도제작 표준 지침서 및 가이드라인을 제시하여 한국형 호우피해 지도제작 기술개발에 기여하고, 비구조적 대책으로서 이상홍수에 대한 위험도를 파악하여 지역별 도심침수 방지를 위한 대비체계를 구축하는 등 위험지역에 대한 사전분석 및 활용에 기초자료로 도움이 되고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.186-186
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• 2019

국내에서 자연재난의 대부분을 차지하는 홍수는 매년 반복되어 인명과 재산상의 막대한 손실을 유발하고 있다. 이러한 피해 중 인적피해를 최소화하기 위한 방재계획 및 정책수립이 우선되어야 하지만 적용성 측면에서 미진한 부분이 있는 것이 현실이다. 본 연구는 인적피해 평가를 지원하기 위해 피해실적에 근거한 경험적 인적피해 평가기법을 개발하였다. 또한, 해당기법의 적용성을 평가하기 위해 2017년 청주시 호우피해를 기준으로 적용성 검증을 실시하였다. 인적피해의 경우 인명과 이재민 피해를 동시에 고려하였으며, 인적피해를 위해 기본적으로 노출위험인구와 인적피해 발생확률을 기반으로 하였다. 노출위험인구의 경우 침수구역도와 집계구를 기준으로 계층화된 인구 인벤토리를 이용한 GIS 공간분석 결과로부터 결정된다. 그리고 인적피해 발생확률은 행정안전부의 국가재난관리시스템 내 피해이력, 재해연보 및 한국국토정보공사에서 제공받은 침수흔 적도를 토대로 침수등급과 인구계층을 구분하여 제시하였다. 본 연구를 통해 제시된 보다 효율적이고 정밀한 인적피해 평가 방법이 위험지구 결정, 자연재난 리스크 모델링, 방재사업 대안결정, 예산배분 등의 실무와 학술적 접근에 있어 활발히 활용되길 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.453-453
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• 2018

2017년 12월 기준 우리나라에 등록된 자동차는 약 2,200만 이상으로, 그 증가율은 매년 증가하는 추세이다. 이러한 최근 차량대수 및 고자산인 외산차 보유율 증가는 자연재난에서 노출과 관련한 위험도를 증가시키는 주요인이 되며, 홍수발생 시 상당한 규모의 경제적 피해를 야기한다. 현재 국가연구개발사업으로 진행 중인 행정안전부(2017) 연구는 위험지역 내 차량의 공간적 분포와 차량유형별 침수심에 따른 취약성을 고려하여 어떠한 홍수사상으로부터 예상되는 차량 피해액을 추정하는 방법을 제시한 바 있다. 여기서는 어떠한 집계구 내에서 동일한 침수심 구간을 가지는 면(polygon)을 분석단위로 하고 있는 데, 이를 편의성 차원에서 벡터자료에 기반 한 연산과정을 수행할 경우 정의된 침수구역도(재해정보)의 고유 정보가 훼손되거나, 세분화된 침수심 구간에 따른 손상률 관계를 사용할 수 없는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 격자 기반의 침수구역도와 인벤토리 지도로부터 Raster GIS 공간연산을 활용한 차량피해 산정절차를 제시하였고, 이를 신천수계 하천기본계획(경기도, 2011)에서 계획된 치수사업에 적용하여 홍수빈도별 사업시행 전후 상황에 적용하였다. 이 과정에서 침수구역도는 인벤토리 상의 집계구 면적을 고려하여 $5m{\times}5m$ 크기로 제작하였고, 동일한 격자크기로 변환된 인벤토리는 변환 전후 면적을 기준으로 할 때 거의 오차가 없는 것으로 확인되었다. 그리고 Raster 공간연산으로부터 침수편입률을 결정하는 과정에서 집계구 넘버 및 침수심 정보를 확인하기 위한 자료별 전처리 과정을 제시하였고, 여기서 집계구 넘버는 인벤토리 정보와 침수심 정보는 손상함수와 연계된다. 본 연구에서 제시한 결과는 향후 실무에서 직접 적용하는 데 활용하기 위하여 방법론과 함께 가이드라인 문서로 정리할 계획이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.190-190
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• 2018

매년 집중호우와 국지성 호우로 인해 막대한 피해가 발생하고 있다. 이전의 침수피해는 하천이나 외수범람으로 인한 피해가 주를 이루었다면, 최근에는 집중호우와 국지성 호우의 증가로 인해 내수침수에 의한 침수피해가 중심이 되고 있다. 현재 기상청에서는 6시간, 12시간 기준으로 호우주의보, 호우경보를 발령하고 있는데 짧은 시간 안에 침수 피해가 발생하는 도시지역에서는 이들 기준으로는 단기간에 발생하는 침수에 효과적으로 대응할 수 없다. 이와 관련하여 일본 기상청에서는 호우경보의 개선과 사전적 홍수 대응을 위해 침수피해 발생과 상관관계가 높은 지표면우량지수를 도입하여 수치화를 계획하고 있다. 지표면우량지수는 침수의 피해발생과 관련한 위험도를 나타내기 위한 새로운 지표로 호우경보(침수피해)의 정확성을 향상시킴으로써 주민의 자발적인 피난을 유도하는 것에 그 목적이 있다고 할 수 있다. 본 연구에서는 탄천유역을 대상으로 지표면우량지수를 산정하고 과거에 발생한 침수피해와 비교를 통해 내수 침수와의 상관성을 비교하였다. 그 결과를 바탕으로 지표면우량지수의 적용가능성과 활용성을 검토하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.365-377
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• 2008

본 논문에서는 다기준 의사결정 방법의 하나인 PROMETHEE(Preference Ranking Organization METHod for Enrichment Evaluations)를 적용하여 도시유역내 소유역간의 상대적 침수위험도를 산정하였다. 이를 위해 도시유역의 침수에 영향을 미치는 인자를 선정하여 이를 PROMETHEE 적용을 위한 평가기준으로 활용하였다. 침수발생에 영향을 미치는 인자로는 유역의 평균고도, 평균경사, 관밀도, 인구수, 단위면적당 유사발생량으로 선정하였다. 선정된 인자를 바탕으로 PROMETHEE를 적용하여 산정된 소유역간 상대적 침수위험도를 '98년 침수실적 결과와 유사발생에 따른 상대적 침수위험도와 비교 분석하였다. 유사발생량만을 근거로 한 침수위험도에 비해 다양한 인자를 고려하여 산정된 소유역간 침수위험도가 '98년 침수실적 결과와 더 일치하는 것으로 나타났다. 본 논문에서 적용된 PROMETHEE에 의한 평가방법은 침수 예상지역의 사전 예방을 위한 정비 사업 계획 추진에 있어서 우선순위에 대한 방향을 결정하는데 있어서 기초자료가 될 수 있을 것이다.

• 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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권1호
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• pp.1-10
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• 2018

최근 집중호우로 서울 강남구('12), 부산('13), 울산('16), 인천, 부산('17) 등 대도시 지역의 침수 피해가 증가하고 있다. 도시침수는 하천유역의 홍수 피해와는 달리 매우 짧은 시간에 피해가 발생하며, 시설물의 파괴보다는 주택, 차량, 상가 침수로 인한 재산 피해가 높은 비율을 차지하고 있다. 현재 우리나라의 호우에 대한 예 경보는 기상청에서 발표하는 호우 주의보 및 경보에 의존하고 있지만, 기상청의 호우 주의보 및 경보는 전국 공통 지표를 사용함으로써 지역적 특성을 반영하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 서울과 울산지역을 대상으로 지역별로 피해이력기반의 한계강우량을 추정하였으며, 피해이력이 없어 한계강우량 추정이 불가능한 지역에 대해서는 유역특성이 반영된 Neuro-Fuzzy 모형을 통해 한계강우량을 예측하였다. 추정된 한계강우량을 통해 도시침수 위험기준을 설정하고 실제 침수사상에 적용한 결과 추정된 한계강우량은 실제 한계강우량과 1.8~20.4%의 오차를 보이고 있으며, 최소 28분에서 최대 70분의 대피시간을 확보 할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 도시침수 예 경보를 위한 위험기준으로 활용가능 할 것으로 판단된다.