• 한국수자원학회논문집
• /
• 제55권4호
• /
• pp.267-278
• /
• 2022

최근 국내에서는 집중호우로 인해 홍수피해가 자주 발생하고 있으며 피해규모가 증가하고 있다. 특히 도시지역은 인구와 재산이 밀집되어 있어 홍수에 매우 취약한 지역이며, 매년 하수관거 설계빈도 이상의 강우 발생 등으로 인해 내수침수 피해가 발생하고 있다. 각 지자체에서는 홍수피해 저감을 위해 기상청에서 전국적으로 동일한 강우기준에 따라 발령하는 호우특보를 통해 홍수피해 대비 및 대응을 실시하고 있다. 하지만 서울특별시는 25개 자치구가 밀집되어 있지만 자치구별로 기후, 지형, 방재 등 지역특성 및 홍수피해 특성이 상이한 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 서울특별시 25개 자치구를 대상으로 지역특성을 고려한 엔트로피 가중치 및 유클리드 거리를 활용하여 자치구별 홍수취약도를 산정하고, 확률강우량 및 과거 홍수피해 강우량을 기반으로 강우기준을 산정하였다. 그 결과 자치구별 2단계 강우기준은 기상청의 호우주의보 기준, 4단계 강우기준은 호우특보 기준과 크게 차이가 나지 않는 것으로 분석되었다. 또한 기후노출이 높고 적응도가 낮은 서울 북부지역이 상대적으로 홍수취약도가 높아 강우기준이 낮게 산정되었다. 이에 따라 서울 북부지역은 상대적으로 낮은 강우기준에 따라 선제적으로 홍수대응이 가능할 것으로 판단된다. 향후 지역특성 및 피해특성을 고려하여 산정된 자치구별 강우기준을 활용하여 기상예측자료의 적용성을 검토하고, 선제적인 홍수대응방안 마련을 위한 연구를 수행할 예정이다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보과학회 2008년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.35 No.1 (B)
• /
• pp.246-249
• /
• 2008

최근 지구온난화로 인한 기후변화 및 해양온난화로 태풍의 강도가 높아지고 빈도가 증가함에 따라 연안 지역의 침수범람과 같은 자연재해로 인한 인명 재산 피해가 심각해지고 있다. 이에 폭풍해일로 인한 연안 재해저감을 위한 해양 관측 및 수치 모델을 통한 정확한 폭풍해일 예측에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 논문에서는 Web-GIS 기반 실시간 폭풍해일 예측 결과의 시각화 기법에 대한 연구를 통하여 자연재해 저감을 위한 효과적 정보전달 통한 의사결정에 도움을 주고자한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.69-69
• /
• 2016

하천은 크게 하도와 홍수터 그리고 제방으로 나눌 수 있으며, 국내에서는 다른 국가들과 다르게 대하천사업 이후 하천의 홍수터에 생태공원이나 체육시설 등과 같은 다양한 친수시설들을 조성하여 활용하고 있다. 하지만 최근 이상기후로 인해 홍수의 발생빈도 및 강도가 증가하고 있으며 여름철 집중호우에 의한 하천의 홍수위 상승은 이러한 친수시설의 침식과 퇴적 등과 같은 침수피해를 가중시키는 원인이 되기도 한다(Ku et al., 2013). 따라서 이와 같은 홍수피해를 예측하기 위해서는 홍수터를 포함한 복단면에서의 수치해석이 선행되어야 하며, 일반적으로 2차원 수치해석이 바람직한 것으로 제안되고 있다(Sato et al., 1989). 또한 하천에서의 2차원 수치해석 결과를 이용하여 침식과 퇴적에 관한 친수시설 안정성 평가 지수를 산정할 수 있으며, 산정된 지수를 통해 홍수터에서의 홍수피해를 예측할 수 있다. 다른 국가에서는 국내와 다르게 홍수터에 대한 활용이 거의 없기 때문에 홍수에 따른 홍수터에서의 위험도를 평가한 연구는 거의 없는 실정이며, 한국에서도 홍수터에서의 홍수위험도 평가에 대한 연구는 Song et al.(2016)이 다른 국가에서 활용하고 있는 제내지에서의 홍수위험도 평가 지수를 홍수터에 도입하여 실제 태풍에 의한 홍수위험도를 간접적으로 평가한 연구 정도가 대부분이라고 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 Einstein-Krone 공식(1962)을 이용하여 침식과 퇴적을 동시에 고려할 수 있는 Transient Erosion and Deposition Index(TEDI)와 Steady Erosion and Deposition Index(SEDI)를 개발하였다. 또한 개발된 지수를 실제 자연하천에 적용하여 태풍 사상에서의 산정된 지수를 통해 홍수터 안정성을 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제36권3호
• /
• pp.395-406
• /
• 2016

도시화로 인한 인구집중 및 개발 집중현상으로 하천변 저지대 및 지하공간 사용이 증가하였고, 불투수층이 증가하여 도시유역의 배수체계는 우수관거에 의존하고 있다. 이러한 변화로 인한 우수관거의 저류용량 부족 및 외수위의 영향으로 인한 도심지 역류 현상으로 인한 침수피해가 발생하고 있다. 하지만 기존의 홍수범람에 관한 연구는 대부분 외수범람과 내수침수를 유기적으로 연결하지 못하고 있다. 본 연구에서는 상습침수가 발생하는 도시유역에 대하여 도시유역 유출특성을 고려한 홍수의 정확한 예측을 위해 강우분석 및 외수위를 고려하고, 도시유출모형인 SWMM 모형을 이용하여 하수관거의 월류를 분석하였고, 이 결과를 홍수범람해석 모형과 연계하여 도시유역에서의 집중호우 발생시 침수해석을 실시하여 수방시설물의 홍수배제 효율을 분석하였다. SWMM 모형의 적용결과 외수위영향에 따른 원활한 내수배제가 불가능 한 것으로 나타났고, 관거 월류량이 많아진 것으로 나타났다. 월류된 우수가 지면을 따라 흐를 경우 저지대의 침수가 예상되고, 월류량이 많은 맨홀을 주요맨홀로 선정하였고, 월류수 저감을 위한 방안으로 주요 맨홀의 인근 지역에 저류지를 설치하는 방안과 각 맨홀들을 연결하는 관거를 확대하는 방안을 설정하였다. 월류 저감 시나리오 적용 결과 저류지 설치시 월류량의 45%, 관거 확대시 33~64%의 저감효과를 보였다. SWMM 모형의 결과를 이용하여 홍수범람해석 모형을 모의한 결과 지표경사와 도로를 따라 맨홀 월류수가 모여 침수현상을 발생시키는 것으로 나타났으며, 관거 확대 적용시 침수면적이 19.6%, 60.5% 줄어든 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
• /
• pp.1846-1851
• /
• 2010

댐붕괴 모델링에 관한 연구가 활성화된 시기는 미국 Baldwin Hills 댐(1964)과 Lower Van Norman(San Fernando) 댐(1971) 붕괴 사고 이후이며 1970년대 발생한 Buffalo Creek 댐(서부 버지니아, 1972), Teton 댐(아이다호, 1976), Laurel Run 댐/Sandy Run 댐(펜실바니아, 1977), Kelly Barnes 댐(조지아, 1977) 붕괴 사고로 인해 미국 댐 안전 관리 프로그램의 포괄적 재검토의 필요성이 제기되었다. 국내에서도 연천댐 붕괴(1996년)와 장현저수지와 동막저수지의 붕괴(2002년)로 하류에 위치한 가옥 및 농경지 침수로 인해 재산피해가 발생한 바 있으며, 2005년 비상대처계획 수립을 의무화하는 제도가 도입되었다. 오늘날 댐 붕괴와 붕괴로 인한 유출 수문곡선을 분석하는데 이용 가능한 수많은 도구들이 존재하고 있다. 가장 잘 알려져 있으며 가장 널리 이용되는 모형은 NWS Dam-Break Flood Forecasting Model(DAMBRK; Fread, 1977)이며 국내 댐 저수지 비상대처계획 수립을 위해 많이 이용되고 있다. DAMBRK 모형의 입력자료는 붕괴지속시간, 결괴부측면경사, 최종결괴부바닥표고, 댐붕괴시작수위 등이 요구되며, 이 중 결괴형성과정에 관련된 매개변수의 선정을 위해서는 댐붕괴 사례연구 자료가 활용되고 있다. 모형으로부터 도출된 붕괴유출수문곡선에 대한 적정성 평가는 과거 경험, 공학적 판단, 첨두유량 예측식에 의해 수행되고 있으며 가장 객관적인 기준이라 판단되는 첨두유출량 예측식은 사례연구 자료의 부족으로 인해 높은 불확실성을 안고 있다. 본 연구는 최근까지 개발된 댐결괴 첨두유출량 예측식을 기반으로 국내 건설된 댐의 대다수를 차지하는 필댐에 대해 댐높이, 댐형식별로 예측식의 적정성을 평가하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제52권12호
• /
• pp.963-973
• /
• 2019

본 연구는 도시침수 위험기준이 산정되지 않은 지역의 예·경보 기준을 예측하기 위해 유역특성 자료와 피해이력 기반으로 산정된 한계강우량을 활용하여 도시침수 위험기준을 추정하는 모델을 검토하였다. 위험기준 추정모델은 머신러닝 알고리즘의 하나인 Support Vector Machine을 이용하여 설계하였으며, 학습자료는 지역별 한계강우량과 유역특성으로 구성하였다. 학습자료는 정규화 한 후 SVM 알고리즘에 적용하였으며, SVM에 적용시 Leave-One-Out과 K-fold 교차검증 알고리즘을 이용하여 절대평균오차와 표준편차를 계산한 후 모델의 성능을 평가하였다. Leave-One-Out의 경우 표준편차가 작은 모델이 최적모델로 선정되었으며, K-fold의 경우 fold의 개수가 적은 모델이 선정되었다. 선정된 모델의 지속시간별 평균 정확도는 80% 이상으로 나타나 침수 위험기준 추정을 위해 SVM을 활용가능 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.302-302
• /
• 2021

지하차도의 경우 국지 및 돌발홍수가 발생할 경우 대부분 침수됨에도 불구하고 2020년 7월 23일 부산 지역에 밤사이 시간당 80mm가 넘는 폭우가 발생하면서 순식간에 지하차도 천장까지 물이 차면서 선제적인 차량 통제가 우선적으로 수행되지 못하여 미처 대피하지 못한 3명의 운전자 인명사고가 발생하였다. 수재해를 비롯한 재난 관리를 빠르게 수행하기 위해서는 기존의 정부 및 관주도 중심의 단방향의 재난 대응에서 벗어나 정형 데이터와 비정형 데이터를 총칭하는 빅데이터의 통합적 수집 및 분석을 수행이 필요하다. 본 연구에서는 부산지역의 지하차도와 인접한 지하터널 CCTV 자료(센서)를 통한 재난 발생 시 인명피해를 최소화 정보 제공을 위한 Object Detection(객체 탐지)연구를 수행하였다. 지하터널 침수가 발생한 부산지역의 CCTV 영상을 사용하였으며, 영상편집에 사용되는 CCTV 자료의 음성자료를 제거하는 인코딩을 통하여 불러오는 영상파일 용량파일 감소 효과를 볼 수 있었다. 지하차도에 진입하는 물체를 탐지하는 방법으로 YOLO(You Only Look Once)를 사용하였으며, YOLO는 가장 빠른 객체 탐지 알고리즘 중 하나이며 최신 GPU에서 초당 170프레임의 속도로 실행될 수 있는 YOLOv3 방법을 적용하였으며, 분류작업에서 보다 높은 Classification을 가지는 Darknet-53을 적용하였다. YOLOv3 방법은 기존 객체탐지 모델 보다 좀 더 빠르고 정확한 물체 탐지가 가능하며 또한 모델의 크기를 변경하기만 하면 다시 학습시키지 않아도 속도와 정확도를 쉽게 변경가능한 장점이 있다. CCTV에서 오전(일반), 오후(침수발생) 시점을 나눈 후 Car, Bus, Truck, 사람을 분류하는 YOLO 알고리즘을 적용하여 지하터널 인근 Object Detection을 실제 수행 하였으며, CCTV자료를 이용하여 실제 물체 탐지의 정확도가 높은 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.184-184
• /
• 2021

2020년의 경우 대기 상층 제트기류가 크게 강화됨에 따라 작은 규모의 저기압의 발달이 평년보다 두 배 이상 증가하였고, 그로 인해 장마가 최대 54일가량 지속되며 1조 371억 원 가량의 대규모 침수피해가 발생하였다. 이와 같이 최근 기후변화로 인한 이상 기후가 빈번하게 발생하고 있으며, 그로 인해 홍수, 태풍과 같은 재난의 강도 및 파급되는 재산피해가 점차 증가하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 기후변화를 고려하여 향후 30년간 강우량 변화 추이를 파악하고, 이에 따라 파급되는 재난피해 규모의 증가 추세를 확인하고자 하였다. 기후변화 시나리오는 IPCC AR6(Intergovernmental Panel on Climate Change - Sixth Assessment Report)에서 제시하고 있는 시나리오 중 극한 시나리오인 SSP5-8.5와 안정화 시나리오인 SSP2-4.5 시나리오를 활용하고자 하였다. GCM(General Circulation Model) 자료는 전 지구적 모형으로 공간적 해상도가 낮은 문제가 있기 때문에, 국내 적용을 위해서는 축소기법을 적용해야 한다. 본 연구에서는 공간적 축소를 위해 통계학적 기법 중 인공지능 기법을 적용하고 Reference data와 종관기상관측(ASOS)의 실측 강우 자료(1905 ~ 2014년)를 통해 학습된 모형의 정확도 검증을 수행하였다. 또한 연 강수량과 연도별 홍수피해의 규모 및 빈도를 확인하여 연도별 강수량 증가에 따른 피해 규모의 증가를 관계식을 도출하였다. 이후 최종적인 축소기법으로 모형을 통해 향후 2050년까지 부산광역시의 예측 강우량을 전망하여 연 강수량의 증가량과 피해 규모의 증가량을 전망해보고자 하였다. 본 연구 결과는 부산광역시의 예방단계 재난관리의 일환으로 적응형 기후변화 대책 수립에 기초 자료로써 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권5호
• /
• pp.557-565
• /
• 2016

지구온난화 및 이상기후의 영향으로 극한홍수의 발생확률 및 규모가 증가함에 따라 수공구조물의 붕괴위험도 함께 증가하고 있다. 대표적인 수공구조물인 제방의 붕괴 시 막대한 붕괴유량이 제내지로 유입되어 많은 침수피해를 발생시킨다. 이러한 피해를 예측하기 위해 붕괴유량을 정확히 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 제방붕괴단면의 비대칭성에 따른 붕괴유량의 변화를 분석하였다. 수리실험결과를 통해 제방의 붕괴가 진행됨에 따라 붕괴단면의 비대칭성이 어떻게 변화하는지 BASD를 계산하여 분석하였다. 그 결과, 붕괴유량과 BASD의 관계를 도출할 수 있었다. 또한, 3차원 수치모의를 통해 동일한 조건하에서 붕괴단면의 비대칭성에 따른 붕괴유량의 차이를 비교하였다. 이는 기존에 침수면적을 예측하기 위해 사용한 붕괴단면의 직사각형 가정은 붕괴유량이 과다하게 산정됨을 알 수 있었고 붕괴단면의 BASD에 따라 붕괴부에서 간섭현상이 발생하여 붕괴유량이 감소하는 것으로 나타났다. 범람 수치모의 시 제방붕괴 단면의 BASD를 고려하여 보다 정확한 붕괴유량을 산정한다면 정확한 예상침수면적을 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
• /
• pp.299-299
• /
• 2020

국내외 발생하는 재난 중 70% 이상이 물과 관련된 재해로 분류되며, 집중호우와 태풍으로 인한 하천범람 및 내수침수 등으로 많은 피해를 발생시키고 있다. 특히 최근 발생하는 피해 양상은 과거에 발생하지 않았던 극한 강우로 인해 돌발적으로 발생하는 경우가 빈번하게 발생하고 있어 이에 따라 사전에 예측하여 미리 대비하는 선제적인 홍수 대비 시스템이 요구되고 있다. 선제적인 홍수 대비 시스템의 구축 여부는 정확한 하천 흐름 예측을 필요로 한다. 하지만 하천의 흐름은 댐붕괴, 제방붕괴, 하천 하상의 변동 등 다양한 상황에서 급격한 흐름의 변동이 발생하며, 이는 하천 흐름 예측에 장애물로 작용하여 정확도를 떨어뜨리는 요인이 된다. 특히 국내에는 산악지형과 수공구조물에 의한 불연속 단면이 다수 존재하고 있어 그 예측 결과에 대한 정확성에 대한 요구가 더욱 부각되고 있다. 그렇기 때문에 해당 문제를 해결하기 위한 다양한 기법들이 개발되어 실무에 적용되고 있으나 어떤 기법이 국내 하천특성에 적합한지 파악할 수 없으며, 그 정확성과 안정성에 측면에서 여전히 많은 문제점을 가지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 불연속 흐름이 빈번하게 발생하는 국내 하천 특성에 적합한 수치 기법을 확인하고자 유량보존특성을 만족하는 유한체적기법 중 국내외적으로 다수 사용되었던 기법들을 비교 및 평가하였다. 불연속 흐름의 대표적인 예제로서 'Dam-break problem'과 충격파 해석 및 홍수기와 갈수기에 따른 하천 하상의 마름/젖음에 대한 평가를 할 수 있는 Toro's Riemann problems에 적용하여 비교하였으며 그 결과 값을 정량적인 수치로 나타내었다. 이를 통해 국내 하천 특성에 적합한 수치 기법을 선정하였으며. 향후 국내하천 환경을 만족할 뿐만 아니라 하천 종사자들의 요구에도 부합한 하천흐름해석 모형의 개발 시 많은 기여가 될 것이라 판단된다.