• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.336-336
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• 2021

기후변화와 도시화로 인한 집중 호우와 불투수층 증가로 도시 홍수의 발생 빈도와 규모가 증가하고 있다. 인적, 물적 자원이 집중되어 있는 도시유역의 특성상 침수가 발생하면 이로 인한 직접적 피해 뿐만 아니라 사회경제적 2차 피해를 발생한다. 도시 홍수로 인한 피해를 줄이고 도시의 재해에 대한 회복력을 키우기 위해서는 관측과 더불어 정확한 모의 기술이 중요하다. 한편, 격자 기반 도시 홍수 모의는 집중 호우에 따른 침수의 시공간적 발생 양상을 물리적으로 해석하는 방법으로, 지표수-우수관거 이중배제 통합 모의, 수치기법, 병렬컴퓨팅, 수질 연계 모의 등의 측면에서 지금까지 많은 발전이 이루어져 왔다. 최근들어 원격탐사 기술의 발달로 공간해상도 1미터 수준 혹은 그 이상의 초고해상도 지형자료가 많은 지역에서 대해 가용해지고 있으며, 도시 홍수 해석에 이와 같은 초고해상도 자료를 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 초고해상도 지형 및 토지 피복 자료의 공간해상도가 침수해석에 미치는 영향을 분석한다. 도시침수의 두가지 주요 요인인 내수침수와 외수범람 중에서 극한 강우에 의한 내수침수해석 사례만을 주요 연구 범위로 한다. 초고해상도 입력자료의 격자기반 도수 해석 모형으로는 운동파 기반의 2차원 지표 흐름 해석 모형을 적용하고, 초고해상도 모의의 효율적 계산을 위해 하이브리드 병렬 컴퓨팅 기술을 이용한다. 초고해상도 입력자료 적용 사례 대비, 공간해상도 저하에 따라 침수 면적이나 깊이 등에서 어떤 변화가 있는지 정량적으로 검토한다. 또한, 강우의 강도 및 공간분포가 초고해상도 도시 홍수 해석에 미치는 영향에 대해서 분석한다. 모의 결과로부터 도시 홍수 해석시 거리 단위(street-level) 정확도의 재현을 위해 적정한 공간해상도를 분석하고, 초고해상도 도시 홍수 모의를 이용한 기후변화에 따른 극한 홍수의 도시지역 영향 분석 및 회복력 개선 관련 연구의 가능성에 대해 논의한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1931-1935
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• 2010

최근 기후변화에 의한 강우량 및 집중호우의 증가로 인하여 설계규모를 초과하는 홍수발생 가능성이 커지고, 이에 따라 제방월류 위험성이 증대되고 있다. 특히, 하천을 횡단하는 보 또는 낙차공이 있는 경우, 구조물 영향에 의해 국부적으로 유속이 증가하여 연결호안을 유실시킴으로서 제방붕괴에 의해 홍수피해가 가중될 수 있다. 과거 피해사례를 보면 횡단구조물과 제방과의 연결부가 세굴되어 파괴되는 사례가 많이 발생하고 있으며, 이는 하천횡단구조물 주위에 설치되는 연결호안에 대한 정량적인 설계기법이 정립되어야 할 필요성을 보여 준다. 경험적인 요소만으로 연결호안의 안정성을 판단함으로써, 과소설계에 의한 홍수피해가 발생하거나, 과대설계에 의한 비용손실을 초래하게 된다. 본 연구에서는 기존에 제시되어 있는 호안설계식을 연결부에서의 국부유속증가특성을 고려하여 적용한 결과를 비교하였다. 비교 결과, 연결부에서의 호안 크기가 증가될 필요가 있으며, 이에 대한 실험 실증적 연구가 필요한 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.367-367
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• 2019

최근 기후변화로 인해 국지성 호우 및 태풍의 빈도가 빈발하고 및 규모가 커지고 있으며 그로 인한 홍수피해규모는 증가하고 있다. 본 논문에서는 도시 지역의 호우로 인한 침수유발 강우량을 산정하는 기법의 정확도를 산정하는데 목적이 있으며 이를 위해 ROC(Receiver Operation Characteristic Curve) 분석을 이용하였다. 본 논문에서는 분포형 홍수해석 모형인 S-RAT 모형과 2차원 침수해석 모형 FLO-2D을 커플링하여 호우로 인한 침수해석을 실시하였으며 강우시나리오는 설계 강우 200mm의 강우를 10% 간격으로 증가시켜 강우량 대비 침수심 자료를 모의하였다. 모의한 침수심 자료를 이용하여 유역 격자를 $1km{\times}1km$ 별 강우량-침수심 관계곡선식을 제시하였으며 개발된 곡선식을 이용하여 특정 침수심(20cm)을 유발시키는 강우량(한계강우량)을 산정하였다. 정확도 산정은 ROC(Receiver Operation Characteristic Curve) 분석 방법을 이용하여 침수 유무의 적중률에 따른 민감도와 특이도를 이용하여 AUC(Area Under the Curve)의 점수로 정확도를 판단하였다. 본 논문에서는 본 논문에서 제시한 한계강우량의 정확도를 판단하기 위하여 2011년 7월의 사당역 일대 침수사례를 이용하였다. 실제 침수정보가 없어 실제 호우사상과 실제 하수관망을 고려할 수 있는 SWMM 모형을 이용하여 침수분석을 실시하였다. 분석 결과 평균 ROC는 약 0.7로 나타났으며 5 단계의 구분에서 Fair 단계로 적정 수준의 정확도를 확보한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.193-193
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• 2021

전 세계적으로 기후변화가 지속되면서 그에 따른 자연재난의 강도와 발생 빈도가 증가하고 있다. 자연재난의 발생 유형 중 집중호우와 태풍으로 인한 수문학적 재난이 대부분을 차지하고 있으며, 홍수피해는 지역적 수문학적 특성에 따라 피해의 규모와 범위가 달라지는 경향을 보인다. 이러한 이질적인 피해를 관리하기 위해서는 많은 홍수피해 정보를 수집하는 것이 필연적이다. 정보화 시대인 요즘 방대한 양의 데이터가 발생하면서 '빅데이터', '머신러닝', '인공지능'과 같은 말들이 다양한 분야에서 주목을 받고 있다. 홍수피해 정보에 대해서도 과거 국가에서 발간하는 정보외에 인터넷에는 뉴스기사나 SNS 등 미디어를 통하여 수많은 정보들이 생성되고 있다. 이러한 방대한 규모의 데이터는 미래 경쟁력의 우위를 좌우하는 중요한 자원이 될 것이며, 홍수대비책으로 활용될 소중한 정보가 될 수 있다. 본 연구는 인터넷기반으로 한 홍수피해 현상 조사를 통해 홍수피해 규모에 따라 발생하는 홍수피해 현상을 파악하고자 하였다. 이를 위해 과거에 발생한 홍수피해 사례를 조사하여 강우량, 홍수피해 현상 등 홍수피해 관련 정보를 조사하였다. 홍수피해 현상은 뉴스기사나 보고서 등 미디어 정보를 활용하여 수집하였으며, 수집된 비정형 형태의 텍스트 데이터를 '텍스트 마이닝(Text Mining)' 기법을 이용하여 데이터를 정형화 및 주요 홍수피해 현상 키워드를 추출하여 데이터를 수치화하여 표현하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.362-366
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• 2010

하천 설계를 위한 다양한 수치모의 프로그램을 활용하여 홍수위, 침수심, 침수면적 등을 검토 분석하여 실시설계에 반영하고 사업을 추진하고 있으나, 실제 호우사상과 수치모의 모형에 대한 결과 분석은 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 경기도 양평군 흑천 하류부를 대상으로 2006년 7월 집중호우 시 침수흔적도 및 HEC-GeoRAS에 의한 침수영향 비교 검토와 함께 하천 흐름의 주요 영향계수인 조도계수를 다양화하여 침수변화 양상 등에 대해 분석하였다. 모의 결과 흑천 하류부에 대한 침수영향은 침수흔적도와 서로 상이한 결과를 나타내고, 조도계수의 증가에 따라 침수면적은 증가 양상을 보이고 있다. 상기 결과를 볼 때 침수흔적도와 HEC-GeoRAS의 침수구역 비교 검토시에서는 피해당시의 하천환경에 대한 조사 및 피해원인에 대해 정밀 검토후 다양한 사례 연구 후 적용이 필요할 것으로 판단된다. 또한 침수모의 분석이 가능한 다양한 프로그램을 적용하여 향후 실제 침수흔적을 잘 반영할 수 있는 프로그램 개발과 적용시 착안 사항 등에 대한 검토도 병행할 필요가 있는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.921-929
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• 2008

도로절토사면을 지속적으로 관리함에도 불구하고 집중호우 시 도로절토사면 붕괴로 인한 피해가 속출하고 있다. 이러한 절토사면 붕괴에 의한 피해를 최소화 하기위해 각종 신공법들이 개발, 도입되고 있으며 IT와 접목된 상시계측시스템도 많은 현장에 적용되고 있다. 국토해양부 각 지방국토관리청 산하 국도관리사무소에서 관리중인 절토사면 중 현재 상시계측시스템을 운용하고 있는 현장은 총 93개소이며 이들 현장들에 문제가 발생할 시 즉각적으로 경보시스템이 작동하여 붕괴에 의한 피해를 최소한으로 줄일 수 있다. 또한 시스템 작동에 차질이 없도록 정기적인 현장 점검이 이루어지고 있으며 2008년 3월경에 한국건설기술연구원, 한국시설안전공단, (주)GMG에서 합동현장조사를 실시하였다. 이 현장조사 결과를 토대로 전국국도 상시계측시스템의 현황 및 특성, 상시계측시스템의 문제점 및 개선방향에 대하여 분석하였다. 이에 본 연구에서는 전국 국도 사면 중 상시계측 시스템이 설치된 현장에 대하여 암종별, 규모별, 지역별로 분석을 실시하였으며 특히 상시계측시스템이 설치된 현장 중 붕괴발생현장 및 붕괴위험 현장에 대하여 붕괴특성분석, 유지관리 사례분석 등을 실시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.398-398
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• 2019

최근 전 세계적으로 기상이변 현상이 과거에 비해 빈번하게 발생하고 있으며, 자연재해에 의한 피해도 증가하고 있다. 한국에서 주로 발생하는 자연재해로는 호우, 태풍, 대설 등이 있고 최근 10년(2008~2017) 동안 자연재해 피해액 약 3.4조 중 대설에 의한 피해액은 약 2,200억원으로 전체 자연재해 피해액 중 약 15%를 차지하고 있다. 과거 2014년 경주 리조트에서 폭설로 인해 지붕이 붕괴되어 10명이 사망하고 100여명이 부상당하는 사건이 발생하였고, 2018년 제주도 농가지역의 시설물 및 재배작물이 수십억의 피해를 입게 되는 등 대설로 인한 큰 피해를 입는 사례들이 나타나게 되어 대설피해에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이며 겨울철 주요 자연재해 중 하나로 인식되고 있다. 본 연구에서는 취약성 분석을 위해 PSR구조인 압력지수(Pressure), 상태지수(State), 대응지수(Response)로 인자들을 나누고 엔트로피 방법을 이용하여 전라도 지역 41개 시군구를 대상으로 가중치를 산정하였으며 이에 따른 결과 값들로 전라도 지역 41개 시군구에 대한 취약성 분석을 실시하였다. 그 결과 대설에 취약한 지역들을 순위로 도출해낼 수 있었다. 본 연구에서 도출해낸 결과를 바탕으로 하여 대설에 가장 취약한 지역들을 중심으로 대응 방안을 마련하여 대설에 대비한다면 효과적인 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.605-605
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• 2015

최근 지구온난화로 인해 전 세계적으로 기상이변이 발생하여 강우량과 집중호우 발생빈도가 증가하는 추세이다. 특히 동북아시아 지역은 인구밀도가 높아 강우량 및 집중호우 발생빈도 증가에 따른 도시홍수 발생확률이 높으며 홍수피해가 가중될 수 있다. 또한 도심지에 위치한 하천의 외수위 상승 및 배수시설 설계빈도 이상의 강우의 발생빈도가 증가하여, 기존 홍수방어대책으로는 제어하기 어려운 실정이다. "수자원장기종합계획(2011~2020), 2011, 국토해양부"에 따르면 기상청의 한반도 장기 미래 전망을 21세기말(2071년~2100년)에 대해 한국 평년 기온은 $4^{\circ}C$정도 상승하고, 강우량도 증가할 것으로 전망하고 있다. 따라서 도심지에 위치한 하천의 외수위 상승 및 배수실 설계빈도 이상의 강우가 빈번히 발생하여 기존 홍수방어대책으로는 제어하기 어려운 실정이다. 본 연구에서는 연구 대상지역인 서울, 북경, 도쿄 지역의 과거 도시홍수 사례의 비교분석을 통하여 집중호우 빈발, 기존 방재시설물의 기후변화 대응능력 부족, 저지대지역 지형적 영향, 무분별한 도시개발로 인한 도시지역 불투수면적의 증가, 고령화와 재해취약계층 등 여러 가지 도시홍수 재해 영향인자들을 제시하였다. 앞으로 도시홍수 발생의 근본 원인 파악 및 홍수관리 효과를 최대화 시킬 수 있는 대책 설립에 대한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 동북아시아 지역 도시홍수로 인한 인명 재산 피해를 최소화하기 위해 기존 한국, 중국, 일본 삼국의 주요 도시별 홍수에 대한 구조적 비구조적 방어대책을 종합하고 비교분석을 실시하였다. 향후, 국내외 도시홍수 저감대책 수립을 위한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.410-410
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• 2023

최근 한국에서는 기후변화에 따른 영향으로 집중호우의 발생 빈도와 강우강도 증가 및 지속적인 도시침수로 인한 인명 및 재산 피해가 발생하고 있다. 도시침수 예측은 수치모델링, 강우기반의 침수예측 연구가 주를 이루고 있으며, 정량적인 침수계측데이터를 활용한 분석기술은 부족한 실정이다. 침수지도, 침수예측 결과 검증과 더불어 센서기반의 정량적인 침수심 계측 결과를 활용한 도시침수 관리기술 개발이 필요하다. 현재 개발된 침수센서는 개발 주체에 따라 센서 관리 규정이 각각 상이하며, 정해진 규격과 기본적인 성능기준이 부재함에 따라 예산, 유지관리 등 비효율적인 사례가 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 침수센서의 설치시 효율화와 시행착오 등을 방지하기 위해 침수센서의 설치 및 운영에 필요한 성능기준과 설치방법 등을 가이드라인으로 제시하고자 하였다. 가이드라인을 작성하기 위해 도심지 침수센서 관련 설치절차, 설치위치 선정방안, 측정주기, 점검 및 관리 방안 등에 대한 국내외 사례를 조사하였으며, 사례 분석을 통해 침수센서 가이드라인 목차를 도출하였다. 가이드라인 목차로는 침수센서 세부구성 및 작동원리를 기술한 표준모델 구축 방안과 지표, 지표하 등의 계측지점별 센서 설치방안, 현장설치 절차도, 시운전지침으로 구성하였다. 향후 가이드라인을 통해 침수센서를 효율적으로 운영하여 도시침수 발생시 선제적 대응체계 강화 방안 마련에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.267-267
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• 2023

최근 이상기상현상과 기후변화로 인하여 국지적인 집중호우의 빈도 및 규모가 증가하고 있으며, 이로 인한 돌발 홍수 피해가 증가하고 있다. 레이더는 넓은 영역에 대해 고해상도의 강우 정보를 제공할 수 있으므로 위험기상 감시 및 실황 예측 모형의 입력자료로써 활용도가 높다. 레이더 강우량은 대기 중 강수입자에 대한 레이더 반사도와 강우강도의 Z-R 관계식으로 추정되기 때문에 강우 추정 과정에 불확실성을 내포하고 있다. 특히, 우리나라의 여름철 한반도의 집중호우는 층운형 강우와 함께 대류형 강우가 동반되는 복합적인 강우시스템에서 자주 발생하지만, 레이더 강우는 일반적으로 단일 강우시스템에 대한 고정된 Z-R 관계식으로 추정하므로, 이러한 현상에 대해 과대 추정 혹은 과소 추정이 발생한다. 본 연구에서는 집중호우에 적합한 강우를 추정하기 위해 2021년 8월 21일부터 8월 25일까지 경남 호우사례를 대상으로 층운형, 대류형, 열대형의 Z-R관계식과 반사도 조건에 따라 층운형과 적운형을 구분하여 Z-R 관계식을 적용하여 레이더 강우량 자료를 산출하였으며, 지상강우자료를 이용하여 정확도를 평가하였다. 레이더 자료 처리를 위해 Radar Software Library (RSL)를 이용하여 수평으로 1km 해상도의 1.5km CAPPI (Constant Altitude Plan Position Indicator) 자료로 변환하였다. 레이더 강우 추정의 정확도를 평가하기 위해 레이더 지점으로부터 100 km 이내에 위치하고 있는 기상관서와 자동기상관측소의 강우관측 결과와 비교·분석하였다.