• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1996-2000
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• 2006

현재 국내 주요 하천의 홍수예경보시스템 운영과 다목적댐의 홍수조절관리를 위하여 수문학적 모형의 하나인 저류함수모형(storage function model)을 사용하고 있다. 저류함수모형은 산지가 많은 유역에 적합하도록 개발된 모형으로, 계산절차가 간편하고 홍수유출의 비선형성을 고려할 수 있는 방법이므로 선형모형보다 합리적이라고 알려져 있다. 그러나 실제 홍수사상에 저류함수모형을 적용하기 위해서는 적절한 매개변수의 적용이 필요하다. 현재까지 저류함수모형의 매개변수를 보정하기 위한 연구가 많이 되었지만, 실질적으로 보정된 매개변수를 실제 홍수사상에 적용함에 있어서는 많은 어려움이 존재한다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고자 본 연구에서는 저류함수 모형 중 유역유출 매개변수를 첨두유량에 대한 상대민감도분석을 통하여 매개변수의 경계조건을 설정하고, 이 경계조건을 바탕으로 최적화기법(optimization technique)을 사용하여 과거 홍수사상에 대하여 보정을 수행하였다. 그리고 보정된 매개변수를 모의 홍수사상에 적용하기 위한 최적매개변수(optimal parameter) 결정을 위한 방법들을 제시 및 적용하여 비교 분석하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.212-212
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• 2011

댐 저수지와 같은 대형 저수지는 댐에 의해 만들어진 공간에 홍수를 저류하여 지체 방류함으로서 홍수저감효과를 얻는다. 이러한 홍수저감효과는 저류용량(storage capacity)에 의존적이며, 궁극적으로 저수지의 저류량-유출량 곡선으로 정량화 된다. 저수지의 저류량-유출량 관계곡선은 저수지 홍수추적에 사용되며, 이 곡선의 특성이 저수지 하류 유역에 대한 홍수추적 결과에 큰 영향을 미치게 된다. 일반적으로 저수지 홍수추적의 경우에는 선형저수지 이론이 적용되지 않는다. 일반적인 댐 저수지의 특성은 수심()의 증가에 따른 저류량()의 증가가 유출량()의 증가보다 훨씬 크게 나타난다. 따라서 저류량과 유출량간의 관계를 비선형 함수의 형태로 가정할 수 있다. 비선형저수지 모형의 경우에도 선형저수지 모형에서와 동일한 개념을 적용하여 저수지 홍수추적의 지체 및 저류특성을 유도할 수 있다. 결과적으로 지수함수 형태를 고려한 비선형 함수의 변곡점은 원점으로 나타나 선형저수지 모형에서와 동일하게 지체효과는 없는 것으로 파악되었다. 또한 저류효과는 수치적인 방법을 이용하여 해석하였으며, 변곡점의 위치를 확인하고 아울러 저류상수를 계산하였다. 결과적으로 변곡점의 위치는 고려한 모든 경우에 대해 원점으로 나타났고, 저류상수는 비선형저수지 모형의 매개변수에 관계없이 일정한 값으로 수렴함을 확인할 수 있었다. 즉, 저류상수는 비선형 함수의 매개변수인 와 비교하여 약 72% 증가된 값으로 수렴하는 형태임을 의미한다. 결과적으로, 본 연구에서는 비선형 저수지 모형을 제안하고, 이를 이용하여 저수지의 저류특성을 이론적으로 검토하였다. 먼저, 저수지의 저류량-유출량 관계를 지수함수 형태인 비선형 저수지 모형을 도입하여 정량화하였다. 또한 저수지의 저류특성은 저류상수로 정량화할 수 있으며, 저류상수는 비선형 저수지 모형의 매개변수를 이용하여 쉽게 결정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.152-152
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• 2011

낙동강 살리기 사업의 결과 낙동강 본류 내에는 총 8개의 다기능 보가 설치된다. 각각의 보는 고정보와 가동보 복합형식의 다기능 보로서 보 상류의 수위가 일정하게 유지되도록 하여 하천 내의 수자원을 확보하는데 그 목적이 있다. 하지만 보의 설치 시 홍수로 인한 수해 발생의 위험이 높아지므로 다기능 보의 건설에 있어 치수안정성은 중요하게 고려해야 할 부분이다. 따라서 각각의 보에서의 치수안정성 확보를 위해서는 낙동강 사업 완료 후 적절한 가동보의 운영이 필요하다. 본 연구에서는 치수안정성이 확보되면서도 과도한 방류로 인한 수자원의 손실을 예방할 수 있는 적절한 가동보 운영에 대한 연구를 실시하고자 하였다. 이를 위해 낙동강 하구둑부터 반변천 합류점까지의 구간을 선정하여 낙동강 살리기 사업 후의 부정류 모형을 구성하고 홍수 모의를 실시하였다. 모형을 구성할 때에 가동보의 운영을 위한 기준은 보 상류의 수위로 선정하였다. 이는 치수안정성 및 하천 내 유량의 증감을 직접적으로 확인할 수 있는 지표가 수위라 판단하였기 때문이다. 따라서 각각의 보에서의 상류 수위를 가동보 운영의 기준으로 설정하여 가동보의 운영 조건을 결정하고 모형을 구성하였다. 가동보의 적절한 운영 기준을 찾기 위해 보 상류 수위의 상승에 따른 가동보의 개방정도를 다양한 조건으로 구성하고 각각의 모형에 동일한 홍수사상을 적용하여 홍수 모의를 실시하였으며 또한, 첨두치가 다른 여러 개의 홍수사상에 대해서도 모를 실시하여 홍수 규모에 따른 결과를 비교하여 가동보 운영의 효과를 분석하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권2호통권25호
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• pp.45-52
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• 2007

본 연구에서는 사면구조(quadtree) 격자기법을 이용하여 경상남도 의령군과 함안군을 통과하는 남강 유역에서의 홍수범람을 모의하였다. Saint Venant 방정식을 지배방정식으로 사용하였으며, 제방선을 따라 적합화 된 계층적 사면구조 격자를 이용하여 leap-frog 기법으로 양해적 유한차분하였다. 본 모형과 상용 프로그램인 HEC-RAS 및 FLUMEN과의 수치결과를 서로 비교하였고, 빈도에 따른 홍수 사상을 다르게 하여 홍수범람을 모의하였다. 그 결과 세 모형의 결과가 거의 일치함을 보였다. 그리고 500년 빈도의 홍수 사상에서 제내지로 홍수가 범람함을 본 연구의 결과에서 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.253-253
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• 2016

여러 정부부처 및 지자체에서 도시지역 홍수 피해 및 비점오염원 저감 방안의 해법으로 LID 시설의 설치를 권장하고 있다. 하지만 LID 기술의 국내 도입 기간이 짧아 우리나라 환경에 맞는 LID 시공을 할 수 있는 업체가 한정적이고 시공경험도 많지 않아 시공 비용에 대한 경제성 분석이 어렵다. 이러한 문제점으로 인해 LID 설치 비용의 과대 인식과 실효성에 대한 불안감이 만연하여 시설 설치에 어려움을 겪고 있다. 이와 관련하여 GI&LID 연구단에서 LID 통합설계모듈 등의 모형 개발 연구가 활발히 진행중이나 이에 앞서 금번 연구에서는 SWMM 모형을 이용하여 분석을 수행하였고, 가시적인 비교가 용이하고 최근 가장 큰 피해를 가져왔던 2014년 홍수 사상을 대상으로 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 도시내 급경사면이 많고 불투수면적율이 높아 유속이 빠르고 완경사로 변화되는 구간에 홍수 및 토석류가 집중되어 홍수피해에 취약한 부산시 온천천 유역을 대상으로 LID 시설을 모의 설치 및 시뮬레이션 하고 재해연보 상의 홍수피해 복구액과 비교하였다. 이를 통해 LID 시설 설치시 비용-편익을 분석하고 이점을 제시하여 추후 있을 LID 시공 및 관련 연구에 도움이 되고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.361-361
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• 2023

본 연구에서는 기후변화가 다목적 댐의 수자원 관리에 미치는 영향을 분석하기 위해, 기후변화 시나리오를 기반으로 강우-유출과 저수지 운영 모형을 연계 모의하고, 갈수 시 물 공급과 홍수라는 두가지 상반된 위험 요소를 동시에 분석하는 방법론을 제안하고, 국내 댐 유역에 대해 적용성을 평가한다. 기후변화 시나리오로는 공통사회경제경로(Shared Socio-economic Pathway; SSP) 중 SSP2-4.5와 SSP5-8.5를 선택하고, 편이보정 후 2015-2100년의 미래 기후 자료를 구축한다. 수문과정의 불확실성을 고려하기 위해, GR4J, IHACRES, TAU 등 세가지 집중형 수문 모형으로 댐 유입량을 모의하고, 저수지의 물 공급 및 홍수 조절을 고려한 저수지 운영 모의를 수행하고, 기간별 이수안전도와 홍수위험도를 산정한다. 적용 유역으로는 다목적 댐인 합천댐과 섬진강댐의 상류유역을 선택하여, 제안된 방법론의 적정성을 평가한다. 초기 분석 결과, 먼 미래(2081-2100년) 기간에 대해 이수안전도 보다 홍수위험도의 변화가 컸으며, 근 미래의 변화는 먼 미래 보다 상대적으로 적고 뚜렷한 경향을 찾기 어려웠다. 본 연구에서는 다중 수문모형을 활용한 댐 유입량 모의불확실성 개선 방안과 미래 기후에 대한 이수안전도 및 홍수위험도 분석 결과의 함의에 대해 중점적으로 토의한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.26-26
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• 2015

기후변화나 인위적인 요인 등에 의해 수문 자료에 비정상성(nonstationarity)이 나타나면서 정상성 가정 하에서 수행되는 빈도해석으로는 정확한 확률수문량 산정이 어려운 실정이다. 최근 이를 보완하기 위한 비정상성 빈도해석에 대한 연구가 진행되고 있고, 이와 더불어 비정상성 지역빈도 해석에 대한 관심도 높아지고 있다. 비정상성 지역빈도해석은 대개 홍수지수법(index flood method)을 기반으로 진행되고 있는데, 홍수지수와 성장곡선(growth curve)에 시간에 따른 변화를 고려하느냐의 여부에 따라 다양한 형태의 홍수지수모형이 적용되고 있다. 본 연구는 다양한 형태의 홍수지수모형의 성능을 평가하여 비정상성 자료에 적합한 형태를 선정하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 위치 매개변수가 시간에 따라 변화하는 비정상성 GEV 분포(GEV100)를 모분포로 하는 지점들로 지역들을 구성하고, Monte Carlo 모의를 통해 발생시킨 자료에 여러 형태의 홍수지수모형을 적용하여 각 모형의 성능을 평가하였다. 모의실험 결과 홍수 지수는 시간에 따른 변화가 없고, 성장곡선은 시간에 따라 변화하는 형태인 홍수지수모형이 다른 형태의 모형에 비해 대체로 더 정확한 확률수문량을 산정할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 우리나라 기상청 관할 강우 관측 지점들 중 GEV100 분포가 적합한 것으로 선정된 지점들을 하나의 지역으로 구성하여 모의실험에서 적용한 것과 동일한, 여러 형태의 홍수지수모형을 적용한 결과 모의실험 결과와 일치하게 성장곡선에만 비정상성 고려된 홍수지수모형이 상대적으로 정확한 확률강우량을 산정하는 것으로 나타났다. 따라서 GEV100 모형 기반의 비정상성 지역빈도해석을 수행하기 위해서는 성장곡선만 시간에 따라 변화하는 홍수지수모형이 적합할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.1229-1236
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• 2015

본 연구에서는 다양한 사행도를 갖는 내성천 하도 구간에 대해 단기 홍수사상 발생시 나타나는 흐름과 하상변동 특성을 2차원 모형인 CCHE2D를 이용하여 분석하였다. 내성천 하도 구간은 사행도가 1.2, 1.6, 2.2인 3개 구간으로 나누어 흐름 및 하상변동 모의를 수행하였으며, 2011년 6월에 발생한 6일 동안의 홍수사상에 대해 모의를 수행하였다. 모의 결과, 사행도가 큰 구간에 비해 사행도가 1.5 미만인 구간에서 흐름 집중현상에 의한 평면적 유속차가 크게 나타났으며, 만곡부에서의 하상침식이 시간에 따라 더 크게 확대된 것을 알 수 있었다. 사행도가 1.5 미만인 구간에서는 최대홍수량이 발생했을 때 최대유속이 국부적으로 1.6 m/s에서 2 m/s 이상인 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.350-350
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• 2016

댐 및 저수지 시설물의 붕괴에 대비하기 위한 댐 붕괴 비상대처계획 수립은 대규모 인명 또는 재산의 피해를 예방하기 위한 중요한 비구조적 대책중의 하나이다. 특히 대규모 댐붕괴로 인한 재난 발생시 국민의 생명과 재산 피해를 최소화하기 위해 댐 시설물의 관리주체 및 유관기관은 발생가능한 비상상황을 미리 예측하고, 대응조치를 신속하고 효율적으로 집행해야 한다. 댐 붕괴 비상대처계획 수립을 위해 가장 중요한 사항은 댐 붕괴 위험도를 파악하고, 발생가능한 여러 시나리오에 따른 댐 하류부의 피해정도를 예측하는 일이다. 댐 붕괴 비상대처계획 시 작성되는 홍수범람 지도는 댐 붕괴사고가 발생했을 때 주민대피계획 및 위험지역 교통통제, 응급의료활동 및 생필품 공급 등, 비상대처계획 수립을 위한 가장 기본적인 자료가 된다. 현재 우리나라는 댐 붕괴 비상대처계획 수립을 위해 1차원 또는 2차원 수리해석 모형을 이용하여 홍수범람지도를 작성하고 있다. 전체적인 비상대처 계획도 작성을 위해 댐 붕괴로 인한 홍수파 해석이 가능한 1차원 수리해석 모형을 주로 이용하지만, 홍수파가 전파되는 하류부의 지형학적 특성상 2차원 해석이 필요한 지역에 대해 2차원 수리해석 모형을 이용하여 추가의 검토가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 비상대처계획시 동시에 활용되는 1차원 수리해석 모형과 2차원 수리해석 모형의 특성을 각각 분석하고, 시범지역의 가상 댐 붕괴사상에 대해 적용함으로써, 각 모형의 장단점과 적용성에 대한 비교 검토 연구를 수행하였다. 낙동강유역내 위치한 다목적댐에 대해 1차원 및 2차원 붕괴모의를 실시하였으며, 여러 시나리오에 대해 1차원 모형과 2차원 모형 각각에 대해 동일하게 적용함으로써 두 모형의 모의 결과에 대한 비교 분석을 실시하였다. 본 연구를 통해 비상 대처계획 수립을 위한 홍수범람지도 작성 시 1차원 모형과 2차원 모형의 장점을 각각 반영할 수 있도록 홍수범람지도를 효율적이고 정확하게 작성하기 위한 제언을 제시하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.123-123
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• 2023

하천이 바다와 만나는 하구(河口, estuary)지역은 조위의 영향을 강하게 받아 하천 수위의 낙폭이 크고, 하상(河床)의 변동 또한 심하다. 때문에 이러한 감조구간은 홍수위 산정에 있어서도 일반하천에 비해 보다 세심한 주의가 요구된다. 우리나라 4대강 중 한강을 제외한 낙동강, 금강 및 영산강은 하구언 설치로 인해 이미 하구로서의 기능을 상실한 상황이다. 반면 한강 하류 구간은 북한과의 접경지역이라는 지리적, 상황적 특수성으로 인해 하구언 설치가 불가능하였기에 지금까지 감조상태를 유지하고 있다(Park and Baek, 2017). 지금까지 계획홍수위 산정시 일반하천이든 감조하천이든 간에 그 고유의 특성을 고려치 않고 정상-부등류(steady-nonuniform flow) 모의를 하는 것이 일반적인 관례이었다. 하지만 2018년 개정된 하천설계기준에 따르면 감조하천 구간에서는 반드시 부정류(unsteady flow) 모의를 수행하도록 규정하고 있다. 이에 따라 2020년 고시된 한강(팔당댐~하구) 하천기본계획(변경) 보고서에는 부정류해석을 통한 홍수위 산정분이 수록되어 있다. 문제는 "한강하구는 서해조석의 영향을 받는 감조하천이기는 하나 계획홍수량 유하시 한강에 미치는 조위의 영향은 미미하므로..."라는 결론을 도출하면서 부정류해석 결과 대신 부등류해석 결과를 계획홍수위로 결정했다는 것이다. 본 연구에서는 한강의 종점 유도지점을 기점으로 조석을 하류단 경계조건으로 부여하는 부정류 해석을 수행하여 한강하천기본계획(2020)의 홍수위와 비교하였다. 그 결과 본 연구에서 산정한 홍수위가 하구에서부터 신곡수중보 하류구간까지는 하천기본계획의 그것과 상당한 차이를 보였다. 한강하류 구간은 계획홍수량 발생시에도 조석의 영향을 받는 감조구간이므로 고시된 계획홍수위의 재검토가 필요해 보인다.