• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.73-73
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• 2017

최근 기후변화에 따른 집중호우로 도시홍수의 피해가 급격히 증가하고 있다. 특히 인구가 밀집하고 교통량이 많은 대도시의 경우 동일한 호우에 대하여 녹지나 농경지 등에 비해 그 피해가 더 심각하다. 일반적으로 홍수 피해의 직접원인은 외수로 인한 피해와 내수로 인한 피해로 크게 구분할 수 있다. 외수피해는 주로 소하천 및 지천의 범람, 제방의 붕괴 등으로 발생한 것이며 내수피해는 배수로, 하수도 및 펌프장의 내수배제능력 부족이 주된 원인이다. 따라서 도시홍수를 효과적으로 방어하기 위해서는 우선적으로 내배수시설의 성능개선이 선행되어야 할 필요가 있다. 이러한 내배수 시설 중 빗물펌프장은 흡수조로 우수를 유도한 후 펌프를 이용하여 하천으로 배수하고 있다. 우수를 원활히 하천으로 배수하기 위해서는 흡수조 내 흐름이 안정적으로 형성되어야 한다. 하지만 갑작스런 폭우 등으로 인하여 우수가 짧은 시간에 집중될 경우 흡수조 내에서 빠른 유속과 불규칙한 흐름이 발생하여 와류가 생성된다. 이러한 와류는 펌프 입구로 공기를 유입시켜 효율 저하의 원인이 되며, 공동현상을 발생시켜 펌프의 손상을 초래하기도 한다. 따라서 와류발생 저감장치(Anti-Vortex Device)를 설치하여 와류의 생성을 억제하고자 하는 연구들이 수행되었으며, 그 결과 다양한 형태의 와류발생 저감장치가 소개되었다. 하지만 와류발생 저감장치의 명확한 설계기준이 제시되어 있지 않으며, 와류발생 저감장치를 설치하였을 때 효율이 얼마만큼 증가하는가에 대한 실험적인 자료가 제시되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 원뿔 형태의 와류발생 저감장치 설치 전 후의 흐름특성을 분석하여 원뿔형태의 와류발생 저감장치가 흐름안정에 얼마나 효과가 있는지를 확인하기 위하여 PIV(Particle Image Velocimetry) 기법을 이용한 유속분포와 와도를 분석하여 흐름 안정 효과를 정량적으로 검토하였다. 그 결과 와류 발생을 저감할 수 있었으며, 정량적으로 와도가 감소하여 펌프 흡입량이 증가됨을 확인하였다. 향후 추가적으로 다양한 형태의 와류발생 저감장치에 대한 효과를 검토한다면 최적의 펌프 흡수조 설계에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.132-132
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• 2018

홍수피해 발생 시 각 지역의 특성에 따라 피해의 정도가 다르게 나타나고 있다. 도시지역의 경우 포장도로로 인하여 불투수 면적이 넓어 배제 시설의 허용 용량을 초과하는 강우 발생 시 지표면 위로 유량이 누적된다. 특히 농촌지역에 비해 도시지역에서 국지적으로 기습적인 강우에 빈번히 침수피해가 발생한다. 우리나라 도시지역은 인구와 건물이 밀집되어 재산과 인명피해 및 교통체증 등으로 인한 간접피해 등 농촌지역에 비해 더 큰 피해가 발생할 수 있다. 도시 지역의 침수 피해 저감을 위해 우수 유출 저감시설과 내수배제 시설을 설치하여 우수의 유출을 지연시키거나 인위적으로 방류부 하천으로 방류시키는 방법이 있지만 이러한 시설의 설치에는 막대한 비용이 필요하며, 내수배제시설이 설치된 장소에 따라 침수현상이 다르게 나타나 저감시설 설치 전 공간적, 효율적으로 설치 가능한 장소와 침수 저감 효율에 대한 분석이 필요하다. 본 연구는 도림1 배수분구를 대상으로 XP-SWMM모델을 이용하였으며, 2010년 09월 21일 침수 발생 당시의 강우를 적용하여, 연구대상지역의 도시유출해석을 진행하였다. 또한, 어린이 공원과 학교운동장에 가상지하저류조를 설치하였을 시 침수저감 효과에 대하여 연구를 진행하였으며, 다양한 지하저류조 설치 시나리오에 따른 침수저감효과를 수심별 침수면적으로 나타내어 분석을 실시하였다. 본 연구를 통해, 도심지 지하 저류시설 도입의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.440-440
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• 2018

홍수피해의 위험성이 증가하고, 발생 시기가 불규칙해짐에 따라 보다 효과적인 홍수위험관리가 요구되며, 최적의 홍수피해저감대책을 수립하기 위해서는 다양한 홍수피해저감 대책들에 대해서 비용대비 피해저감효과 분석이 필요하다(FLOODsite, 2007). 홍수피해저감효과를 분석하기 위해서는 수리 수문학적 분석을 통한 피해범위와 침수심 등 피해규모를 분석함과 함께 피해규모에 따른 홍수피해액 추정이 가능해야 하며, 이를 통해 홍수피해저감 대책에 대한 비용대비 효과분석 수행이 가능하다(Kim et al., 2014). 국내에서 많이 적용되고 있는 다차원법은 침수편입율을 산정하고 건물에 대해서 손상률에 해당하는 피해율이 제시되어 있으며, 이를 이용하여 구조물과 내용물에 대해 피해액을 추정할 수 있다(Choi et al., 2006a; Choi et al., 2006b; Yi et al., 2010). 그러나, 단독주택, 아파트, 연립주택 등 주택 이외 다른 용도의 건물에 대해서는 손상함수가 없어 우리나라 여건에 맞는 공공건물에 대한 손상함수 개발이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 실제 피해지역의 자료들을 토대로 공공건물 용도별 침수심별 손상함수를 개발하고 적용하였다. 공공건물에 대한 손상함수 개발을 위해서는 많은 피해자료의 수집이 필요하나, 실제 공공건물의 경우 다양한 건물유형으로 인하여 유형별 침수사례가 많지 않은 상황이다. 이로 인하여 현장조사에 의한 침수현황 조사는 한계가 있기 때문에 보험가입자에게 사고로 인하여 손해가 발생했을 때 그 손해액을 결정하고 보험금을 산정하는 업무를 수행하는 손해사정사들을 통해 여러 가지 공공건물을 대상으로 침수심별 손상률에 대한 설문 조사를 실시하였다. 본 연구를 통해 공공건물에 대한 손상함수의 개발절차, 침수심별 손상함수의 개발결과, 보완과정 그리고 손상함수의 적용결과에 대한 국내외 기법과의 비교 결과를 제시하였다. 적용결과 본 연구에서 현장 조사 기반으로 개발한 손상률을 적용한 경우 국내 실제 피해액을 가장 잘 반영하는 것으로 분석되었는데, 다만 동일 건물용도(예컨대 공공업무시설)일지라도 바닥재 등 마감재 재질이 건물마다 다르며, 건물별로 공간 활용 여건이 다양하여 동일한 침수심에 대해서 피해액의 변동폭이 크게 발생 되어 동일한 침수심에 대한 피해내용이 달라져 변동폭이 크게 발생되는 한계가 발생하였다. 향후 보다 많은 피해사례를 지속적으로 조사할 필요가 있으며, 이를 통해 손상함수를 개선하기 위한 연구가 계속 진행되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.478-478
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• 2023

우리나라는 기후변화로 인해 태풍과 집중호우에 의한 산지재해 피해가 증가하고 있다. 이러한 산지재해를 저감하기 위해 토석류 수치모의를 하여 피해규모를 예측하거나 저감시설을 설치한다. 토석류 저감시설에는 사방댐, 방호벽, 유도수로 등이 있다. 국내에서는 사방댐을 많이 설치하고 있으나 사방댐을 설치할 시 주변 시설물의 규모와 위치를 고려해야 하는 어려움이 있다. 본 연구에서는 토석류를 저감하기 위한 시설 중 사방댐의 대안으로 방호벽을 설치하여 저감효과를 분석하였다. 2022년 8월 토석류 피해가 발생한 강원도 횡성군을 대상지역으로 선정하고 수치 지도를 이용하여 DEM자료를 구축하였다. 그리고 토석류 수치모의가 가능한 FLO-2D 모형에 적용하여 유동특성을 분석하였다. 또한 저감효과를 분석하기 위해 방호벽을 창고 주변과 주택 주변에 설치하여 해당 위치에서의 유동특성을 비교·분석하였다. 방호벽을 설치하고 토사가 퇴적되기 시작한 부분을 고려하여 설치한 후 건물 주변에서의 토석류 저감효과를 분석한 결과 창고 주변과 주택 주변에 단일로 설치하여 저감효과가 나타났으나 한계점이 나타났다. 한계점을 보완하고자 방호벽을 이중으로 설치하고 모형을 적용하여 저감효과를 비교·분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.140-140
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• 2023

전 세계적인 기후변화로 인해 태풍과 집중호우의 발생빈도와 규모가 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 태풍과 집중호우는 국토의 64%가 산지로 이루어져 있는 우리나라에서 토석류 재해를 발생시켜 하류부에 많은 피해를 입힌다. 토석류는 계곡을 따라 흐르는 특성을 가지고 있어 콘크리트 사방댐, 슬릿트형 사방댐과 같은 횡단구조물과 기슭막이와 같은 종단구조물의 설치는 토석류피해 저감에 매우 유효하게 작용하고 있다. 따라서 토석류 재해의 발생 위험이 높은 유역에서의 토사유출량의 예측과 재해저감시설의 규모와 형상, 위치 설정은 토석류 피해를 예방하기 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 2019년 10월 토석류 재해가 발생한 지역의 피해를 분석하기 위해 2차원 수치모형인 Hyper KANAKO 모형을 이용하였으며, 해당 지역의 수치지형도를 이용하여 수치표고모델(DEM)과 토석류 피해를 저감하기 위한 배수시설을 고려한 지형자료를 제작하였다. 그리고 모형의 주요 입력변수인 첨두유량은 토석류 피해가 발생하였을 때의 강우 자료와 현장조사 자료를 이용하여 산정하였다. Hyper KANAKO 모형의 결과로 나타나는 확산범위, 퇴적량 등을 분석하여 배수시설의 유무에 따른 토석류 피해 저감효과를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.31-31
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• 2011

해마다 반복되는 수해를 대비하여 배수펌프장을 설치하고, 취수보를 철거하는 방법으로 수해예방시스템을 고도화 시키고 있지만, 증가하는 홍수량에 대한 대비책으로는 역부족이다. 따라서, 홍수 피해에 대한 선제적 대응방안으로 강변저류지를 설치하여 상습 침수구역에 대한 대비가 진행되고 있다. 강변저류지 설치를 통해 유역의 홍수량을 분담하고 인접지역의 침수피해를 예방하는 역할을 기대할 수 있다. 국내에서도 영월군의 상습침수구역에 대한 대비책 중 하나로 국토해양부 및 강원도가 함께 영월강변저류지 조성공사를 추진하고 있다. 영월군은 지난 2002년과 2003년에 태풍 '루사'와 '매미'로 인해 심각한 피해를 입었으며, 2006년 집중호우시에도 현재 저류지 예정지역인 방절리 일대와 영월읍 시가지, 북쌍리 등이 대규모로 침수피해를 입은 바 있다. 해당 저류지의 총 넓이는 68만 8천 $m^2$로 물 290만 $m^3$을 가두어 둘 수 있는 규모이다. 하지만, 영월 강변저류지의 저류용량이 290만 $m^3$에 불과해 홍수예방 효과가 미흡하다는 지적이 잇따르고 있다. 따라서, 적절한 수문운영을 통해 홍수저감량과 저류효과를 증대시키는 홍수예방 방안을 제안하고자 한다. 본 연구에서는 유전알고리즘의 적용을 통하여 강변저류지에 설치된 수문의 운영 방법을 개선함으로써 홍수저감량을 최대화하고자 하였다. 수리 수문학적 모형인 HEC-RAS, HEC-I 모형을 연계 운용하여 평창강 유역을 대상으로 수문분석, 홍수유출량 분석, 하류 하천의 홍수영향 분석 결과를 도출하였다. 강변저류지 설치로 인하여 저류지 직하류부를 기준으로 약 $131\;m^3/s$의 첨두홍수량 저감 효과가 발생하는 것으로 검토되었지만, 본 연구에서 제안된 최적화 기법이 적용된 수문운영 방법을 병행하여 운영한다면 추가적으로 $24\;m^3/s$를 저감하는 효과를 얻을 수 있다. 효율적으로 저류지를 운영하여 홍수피해를 사전에 방지하고 나아가 다른 저류지 유역에도 본 연구를 적용하여 홍수피해를 줄이고 합리적으로 용수를 이용하는데 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

• 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 2016년도 학술발표회
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• pp.256-256
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• 2016

우리나라는 산지가 국토의 64%이상으로 토석류 등 지반재해의 위험성에 노출되어 있다. 토석류에 의한 피해는 예측하기 매우 힘들고 외력도 한순간에 가옥을 파괴할 정도로 매우 거대하기 때문에 지진에 의한 피해를 제외하고는 매년 반복하여 막대한 재산 및 인적손실을 발생시키고 있는 재해이다. 도심지의 경우 토석류의 피해발생시 도로 및 건물 등 재산과 인적 피해가 크기 때문에 큰 이슈화가 되며 토석류가 산지 내에서 발생할 경우 해당 피해지역에 마을 민가나 교량 등이 위치하지 않으면 토석류의 피해를 인식하기 어려워 이에 따른 조치도 늦어지고 있다. 이에 국내 및 국외에서는 산지 및 도심지의 토석류 피해를 저감하기 위하여 토석류 유출저감시설(사방댐)의 설치를 통하여 토석류 흐름 및 인공구조물들을 보호하고 있다. 본 연구에서는 토석류 수치모형인 RAMMS모형과 Flo-2d모형을 이용하여 동일 매개변수를 적용 후 토석류 수치모델링을 실시하였다. 토석류 피해지에 토석류 유출저감시설의 존재 유 무에 따른 토석류 피해범위, 유출량 등을 산정하였으며 토석류 유출저감시설의 위치에 따른 피해저감 효과를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.359-359
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• 2022

빈번하게 발생되는 설계빈도 이상의 국지성 호우로 도시지역의 침수피해가 매년 증가하고 있고 특히 저지대의 경우 우수의 집중 및 하수관거의 통수능 부족으로 인한 우수의 배수 불량으로 다른 지역에 비해 침수피해의 규모가 크게 나타나고 있다. 매년 반복되는 피해를 저감하기 위하여 국가 및 지자체에서는 노후관거 개량 및 통수능 확보를 위한 하수관거 신설 등 다양한 방법을 동원하고 있으나 하수관거 개량 및 신설 또는 지하저류조 설치와 같은 사업들은 많은 예산이 필요하여 지자체의 규모에 따라 예산확보가 어려울 수 있고 해당 사업을 완료하기 위한 사업기간이 오래 걸리므로 즉각적인 효과를 기대하기 어려운 실정이다. 따라서 기존 침수저감을 위한 시설을 설치하기 위한 사업에 비해 예산이 적게 소모되며, 큰 설치부지를 요구하지 않는 유출저감시설이 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 도로부의 노면수를 배수하기 위한 시설인 측구를 우수의 저류를 위한 저류조로 활용한 측구 저류조 개념을 이용하여 도시지역에서 침수저감을 위한 적정규모 산정을 위한 연구를 진행하였다. 빈도 30년의 강우를 적용하여 일반적인 지하저류조를 설치하였을 경우와 측구 저류조를 설치하였을 때의 침수저감효과를 비교하고 지하저류조와 비슷한 저감효과를 나타내기 위한 적정규모 산정과 측구 저류조의 배치방법을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.556-556
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• 2016

도시화 및 산업화에 따른 유출량의 증가 및 도달시간의 감소로 인해 도시지역의 침수피해가 빈번하게 발생되고 있는 실정이다. 내수침수피해 방지를 위해 유역내 우수관거 용량향상 및 우수유 출저감시설의 설치 등과 같은 유역전반의 홍수방어 체계를 구축하고자 하는 노력들이 이루어지고 있으나, 국내 대도시의 경우 저류시설 설치를 위한 부지 확보 및 우수관거 교체를 위한 예산확보가 어려운 실정이다. 따라서 도시화, 산업화, 인구집중으로 동일규모의 강우에서도 우수유출이 증대되고 있는 도시지역에서 원활한 내수배제를 위해 우수관거를 연계한 간선저류지 개념을 적용하여 우수유출저감효과를 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 간선저류지를 유역내의 임의의 위치에 설치하여 단일 저류지와 복수 저류지에 대해 각각 우수유출저감효과를 분석하였다. 간선저류지 설치로 인한 우수유출저감효과 분석을 위하여 단일 저류지의 면적은 $1,000m^3$, $2,000m^3$, $3,000m^3$ 등 3가지 크기로 설정하여 분석을 수행하였다. 단일 저류지의 위치에 따른 유출저감효과를 분석하기 위해 저류지의 위치는 전체 유역면적에 대한 저류지 상류부 면적의 비를 20%, 40%, 60%, 80%로 변화시키면서 분석을 수행하였으며, 복수 저류지의 경우 전체 유역면적에 대한 저류지 상류부 면적의 비를 다양하게 적용하여 분석을 수행하여, 단일 저류지 및 복수 저류지 설치 위치에 따른 도시유역의 우수유출저감효과를 분석하였다.