• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.634-634
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• 2015

최근 국지성 호우와 잦은 태풍으로 인한 돌발홍수가 빈번하게 발생하여 도심지에서의 호안유실과 범람으로 많은 외수침수의 피해가 발생하고 있다. 또한 기후변화에 따른 강우량의 증가와 집중호우로 인한 홍수 피해는 지속적으로 증가할 것으로 예상됨에 따라 대하천 유역을 중심으로 홍수범람예측 연구가 활발히 진행되고 있지만 대하천을 제외한 지방 중소하천의 연구가 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 지방 중소하천 중 태풍과 집중호우의 영향이 많은 제주지역의 주요 하천 중의 하나인 한천 유역을 테스트베드로 선정하여 연구를 진행하였다. 한천은 강우 시에만 유출이 발생하는 건천으로, 집중호우 시 암반하상 조건, 복개, 교각 등으로 수위가 국부적으로 급격히 상승하는 경우가 있었다. 그리고 한천 하류부에는 도심이 위치하고 있어 돌발홍수 발생 시 막대한 피해가 발생한다. 이에 따라 홍수 피해를 줄이기 위한 제도화, 정책결정 등의 구조적 해결방안과 홍수 피해의 규모와 원인을 분석하는 비구조적 해결방안에 대한 연구가 시급하다. 따라서 본 연구에서는 홍수범람 등으로 인한 홍수 피해규모를 산정하여 각 정부부처 및 유관기관, 지자체에서 빠른 정책결정을 내릴 수 있는 자료를 제공하는 목적으로 제주도의 특성을 고려한 홍수범람위험도 산정 알고리즘을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 제주 한천유역의 단면 자료와 빈도별 홍수량 자료를 이용하여 HEC-RAS 모형으로 수리학적 흐름특성 모의를 실사하였다. 모의된 결과를 바탕으로 ArcGIS 소프트웨어인 ESRI사의 ArcMap을 이용하여 빈도별 홍수위 자료와 제주지역 수치표고모형 자료를 활용한 빈도별 홍수범람지도를 산정하고, 좌안과 우안의 제방고로부터 위험도를 산정하여 홍수범람위험도를 각각 구축하였다. 구축된 결과를 이용하여 분석하고자하는 해당 빈도의 홍수위와 홍수량이 발생할 때의 피해지역을 예측하였으며, 예측된 지역과 제주시의 공시지가 자료를 중첩하여 피해지역에 대한 피해액을 산정하였다. 본 연구의 알고리즘을 적용한 2007년 태풍 '나리' 사상의 경우와 비교한 결과, '나리' 사상의 침수 흔적도와 유사한 홍수범람지도를 획득 할 수 있었으며, 모의된 유역의 하천 복개구간을 중심으로 홍수범람이 발생한다는 점과 우안보다 좌안에서의 홍수범람위험도와 피해액이 더 크게 나타난 점 등의 홍수범람 특성을 파악할 수 있었다. 본 연구에서 제시된 기법을 이용할 경우, 홍수에 의한 취약지에 대한 제방 설계 강화, 하천의 보수 정비 등 정책적 결정에 사용될 수 있을 것이며, 실시간 자료제공, 재해정보시스템 등에 적용하여 홍수범람 피해를 줄일 수 있는 기반기술이 될 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.354-354
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• 2021

2020년은 장마기간이 49일간 지속됨에 따라 침수, 산사태 등 많은 홍수피해가 발생하였다. 특히 서울에서는 한강 본류의 수위가 급격하게 증가함에 따라 둔치 및 도로 침수 피해가 발생하였다. 이처럼 하천의 수위증가로 인한 홍수피해에 대응하기 위해 홍수통제소 및 기초지자체에서는 홍수특보를 발령한다. 이 홍수특보는 수위관측소 지점별 계획홍수량의 50 %, 70 % 이상의 홍수량이 발생할 경우 홍수주의보와 홍수경보가 발령되며, 이 기준은 각 권역별로 동일하다. 하지만 2017년 의정부시에서는 중랑천 수위증가로 인해 주변 지역에 침수피해가 발생하였지만, 이때 홍수량은 계획홍수량 대비 약 30 %에 불과하였다. 이처럼 한강권역 내 하천수위 증가로 인한 홍수피해는 계획홍수량의 50 % 이내에서 발생하기도 한다. 이에 본 연구에서는 한강권역을 대상으로 현재 2단계로 발령되는 홍수특보를 3단계로 세분화하고자 하였다. 단계별 홍수량 위험기준을 산정하기 위해 과거 홍수피해 발생 이력이 있는 한강권역 내 43개의 수위관측소 지점을 선정하였으며, 지점별 홍수기 동안의 홍수량 및 피해액 자료를 수집하였다. 각 단계별 홍수량 기준을 산정하기 위해서는 로지스틱 회귀분석 방법을 활용하여 피해발생 확률을 산정하였다. 1단계 기준은 계획홍수량 대비 홍수량 비율과 홍수피해 발생여부를 고려한 이항 로지스틱 회귀분석 모델을 구축한 후 3계 도함수에 적용하여 홍수피해 발생확률이 급격하게 증가하는 특이점을 산정하였다. 2단계와 3단계 기준은 다항 로지스틱 회귀분석 중 계층형 로지스틱 회귀분석을 활용하여 지점별 피해액 비율이 60 ~ 80 %, 80 ~ 100 % 구간에 속할 확률을 산정하고, 1단계와 동일한 방법으로 특이점을 산정하였다. 그 결과 지점별로 기존 제공되고 있는 홍수특보 기준을 과거 발생한 홍수피해를 고려하여 세분화할 수 있었으며, 이 결과는 지역별 홍수피해 저감대책에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회지
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• 제8권1호
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• pp.48-52
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• 2008

대형태풍 카트리나가 준 주요 교훈 중의 하나는, 위험도 분석에 기반한 종합적인 재해경감 프로그램의 중요성이다. 미국에서는 이를 위해 다양한 위험도 분석(risk analysis) 프로그램 개발에 노력해 왔다. HAZUS(Hazarda-US) 프로그램은 대표적인 자연재해 예측 시스템으로서, 위험요인 파악(hazard identification), 지역사회의 취약성 분석(vulnerability of the society), 그리고 피해결과예측(loss estimation)의 세 가지 요소로 구성된다. 1992년 지진을 대상으로 개발된 이 프로그램은 현재, 지진 홍수 허리케인 윈드에 대해 피해예측을 할 수 있는 HAZUS-MH MR3가 사용 중에 있다. FEMA에서는 주정부에서 HAZUS를 활용, 피해 예측에 기반한 재해경감 정책을 추진할 수 있도록 다양한 재정적 기술적 지원을 하고 있다. 이에 따라, 2004년 머릴랜드 주에서는 미국 최초로 주 전역에 걸친 홍수피해 예측을 실히하고 이를 바탕으로 다양한 경감정책을 추진하였다. 머릴랜드 주정부에서 Salisbury 대학에 의뢰하여 수행한 홍수 피해 예측 과정은, 조사구역 및 위험요인(홍수) 결정, 사용 데이터 확정, 수문학적 분석, 수리학적 분석, 피해예측(건물 용도별 피해면적, 건물 용도별 피해액, 건물 재질별 피해면적, 건물 재질별 피해액, 지역의 경제학적 피해)의 과정으로 수행되었다. 홍수피해 예측 결과, 100년 빈도 홍수가 재현될 경우, 주 전체 면적 중 13%이상의 지역에서 약 80조 이상의 피해액이 예측됨에 따라, 종합적인 재해경감 대책의 필용성이 제기되었다. 이에 따라, 머릴랜드 주정부에서는 홍수피해예측 결과를 토대로, 주정부 재해경감 예산 재분배, 홍수터 보호, 건물규제 강화, 토지이용계획 재조정 등 보다 과학적이고 종합적인 재해경감 프로그램을 추진하였다. 머릴랜드 주정부의 이번 연구는 주정부로서는 최초로 HAZUS를 활용하여 주 전역에 걸친 피해예측을 실시한 것으로서, 피해예측 시스템이 어떻게 주정부의 과학적 피해경감 프로그램에 기여할 수 있는 지를 보여주는 사례이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.359-366
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• 2002

국토개발에 따른 자연 재해가 많아지고 있으며, 특히 홍수에 의한 피해가 나날이 증대되고 있는 실정이다. 따라서 국민의 안전과 복리를 증진하고 홍수에 의한 피해를 최소화할 수 있는 방안의 대책이 시급하다. 선진국에서는 홍수관리 및 효율적인 재난관리를 위하여 홍수위험지도를 제작 배포하여 홍수에 대한 지역 주민의 경각심을 고취하고, 홍수재난 관리 등에 널리 활용하고 있는 실정이다. 본 연구의 목적은 수문 모형과 입력 데이터의 연계를 바탕으로 홍수침수범위의 예측과 함께 결과물의 도식를 위한 홍수위험지도 관리시스템 프로토타입의 개발에 있다. 효율적인 시스템 개발을 위하여 사용자 요구분석을 통하여 종이지도형태의 홍수위험지도 및 관리시스템을 설계하였다. 본 연구와 병행으로 진행된 하천정보표준화 연구치 결과를 바탕으로 GIS 데이터베이스를 설계하였으며, 연구 대상 지역의 GIS 데이터베이스구축을 통하여 수리 수문 모델링을 위한 효율적인 지형정보의 구축방안을 제시하였다. 개발된 홍수위험지도 관리시스템은 하천정보 검색 모듈, 수리 수문 모델링 지원 모듈, 홍수위험지도 출력 모듈로 구성되었다. 각 모듈은 GIS 데이터베이스를 이용하여 도형 및 속성의 검색, 수리 수문 모델링의 분석 및 결과의 도식화 등을 지원할 수 있도록 개발되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.64-64
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• 2019

도시지역은 인구 및 사회인프라시설 등이 밀집되어 있어 홍수 발생 시 타 지역에 비하여 큰 피해가 발생한다. 우리나라의 경우 2017년 부산 지역과 2018년 서울 지역에 시간당 최대 100 mm 이상의 강우가 발생하여 인명 및 재산피해를 발생시켰다. 이러한 도시홍수 피해를 저감시키기 위해서는 수방시설물의 유지관리 뿐만 아니라 한정적인 물자와 인력을 효율적으로 활용하기 위한 홍수예보 방안이 필요하며 정확도 높은 기상예보가 수반되어야 한다. 현재 지자체에서는 기상청의 기상특보를 활용하여 홍수대응을 실시하고 있으나 이는 전국적으로 동일한 기준으로 각 지역의 홍수특성을 반영할 수 없다는 문제가 있다. 또한 국내에서는 정확도 높은 기상예측을 위해 다양한 기상 수치예보모델을 활용하고 있으나 급변하는 기상상황을 정확히 예측하는 데에는 한계가 있다. 수치예보모델의 한계를 극복하기 위하여 현재 영국에서는 강우 앙상블 자료를 활용한 영향예보 도입이 활발히 진행되고 있다. 영향예보란 단순 기상상황 뿐만 아니라 기상현상이 발생시킬 수 있는 위험수준과 그 위험수준이 발생할 확률을 함께 예보하는 방안이다. 본 연구에서는 부산광역시 동래구 지역을 대상으로 과거 피해 발생 강우량 및 지역의 확률강우량 등을 활용하여 지역특성에 맞는 총 4단계의 강우기준을 제시함과 더불어 기상현상의 발생확률을 조합한 홍수위험 매트릭스(Flood Risk Matrix)를 개발하였다. 또한 개발된 홍수위험 매트릭스의 활용성 평가를 위해서는 2016년, 2017년 기상청에서 산출한 국지규모 앙상블예측시스템(Local Ensemble Prediction System, LENS)의 강우 앙상블 자료를 활용하였다. 그 결과 짧게는 24시간 전, 길게는 72시간 전에 홍수피해 발생의 예보가 가능한 것으로 분석되었다. 향후 본 연구에서는 연구 대상 지역을 확대하여 각 지역에 적합한 홍수위험 매트릭스를 개발하고, LENS자료를 활용한 활용성 평가를 통해 실무에 적용 가능한 홍수예보 방안을 마련할 계획이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.469-469
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• 2015

산업혁명 이후 인간사회의 산업화 및 도시화의 가속으로 지구온난화는 기후변화를 야기해 왔으며, 이로 인한 각종 부정적인 영향과 심각성은 날로 커져가고 있는 현실이다. IPCC(Intergoverment Panel on Climate Change)는 기후변화의 주범인 온실가스를 감축할 지라도 기후의 탄성 때문에 앞으로 수세기 이상 계속 진행될 것으로 전망하였으며, 기후변화 영향의 근원적 방지는 불가능하기 때문에 결국 수자원 관리 측면에서도 기후변화에 적응하기 위한 각종 적응전략 개발의 필요성을 강조하였다(IPCC, 2007). 또한, 극한강수의 발현비율이 도시 및 비도시 지역의 구분 없이 과거 30년에 비해 크게 증가하고 있으며 이러한 추세는 수공구조물의 치수안전도 저하에 큰 영향을 준다. 우리나라는 그동안 하천, 유역 홍수저감 시설물과 댐 등 대형 수공구조물에 대한 안전성 평가를 주기적으로 수행해 왔으나 단순히 모니터링을 통하여 현재의 안전기준의 부합 여부만을 판단하는 수준에 그치고 있다. 장래 증가하는 홍수피해에 대처하기 위해서는 다양한 극한강우 및 극한홍수시나리오를 기반으로 시설물 설계기준별 홍수 위험도와 취약성을 평가하고, 극한홍수 방어기준을 재설정하여 현재 설계기준을 제고할 필요가 있으며, 시설물별 안전도 평가와 위험도 저감계획 및 경제성 평가를 종합적으로 고려한 실행프레임워크 개발이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 도림천 유역에 대하여 최적화된 도시유출모형을 통하여 기후변화가 도시유역에 미치는 유출영향을 분석하였으며, MCS(Monte Carlo Simulation)을 통한 극치수문사상의 적용 및 유출분석을 통한 하천제방의 취약성 평가와 위험도 분석을 실시하여 도시하천의 기후변화 영향을 정량적으로 표현하고자 하였다. 또한 기후변화에 따른 도시하천의 수문특성 변화분석 결과를 바탕으로 향후 발생할 수 있는 극치 수문사상의 값을 반영한 설계기준 강화 수방시설 계획 등의 연구에 활용하며, 여러 가지 수문학적 불확실성에 의하여 가변 가능한 도시하천 유역의 취약성 평가 및 위험도 분석을 통한 기후변화 대응과 수공구조물 설계 및 수방전략 수립에 활용하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권10호
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• pp.753-761
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• 2019

여름철 집중호우는 도시지역의 홍수피해를 발생시키는 주요한 원인 중 하나이다. 우리나라의 최근 재해통계에 따르면 도시홍수의 발생빈도는 점점 잦아지고 있으며, 그 규모 또한 커지고 있다. 하지만 국지성 집중호우는 예측이 어려워 실제 홍수 대응을 담당하는 지자체 공무원들의 업무에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 도시홍수 대응에 시간적 여유 확보를 통한 피해 저감을 위해 앙상블 기상예측 자료를 활용한 홍수위험 매트릭스를 구축하고, 그 적용성을 판단하고자 하였다. 홍수위험 매트릭스는 홍수위험도의 정도를 나타내는 잠재적 영향(X축), 위험 기상현상이 발생할 확률인 발생가능성(Y축)으로 구성된 2차원 매트릭스로 확률예보에 기반한 홍수위험 예측 방안이다. 이를 위해 부산 및 대구광역시 내 기초지자체 각각 1곳을 대상으로 과거 홍수피해기록과 확률강우량 자료를 활용하여 지역별 홍수위험 매트릭스를 구축하고, 과거 호우사상에 대해 기상청의 LENS 자료를 적용하여 그 적용성을 판단하였다. 그 결과 최대 3일전 홍수위험에 대한 예측이 가능한 것으로 분석되었으며 실제 활용 시 홍수 대응시간을 확보하여 피해 저감에 도움이 되리라 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권11호
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• pp.765-774
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• 2023

기후변화로 인해 강우의 변동성이 증가하여가뭄 또는 홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 불확실성이 증가하는 기후 조건에 대응하는 수자원 시설 관리대책의 수립을 위해서는, 하천의 자연 유출량과 인공계 물공급을 모두 고려한 저수지 운영 모의를 통하여, 이수 및 치수 측면의 수자원 시설 영향에 대한 종합적인 분석이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 강우-유출과 저수지 운영 모형을 연계 모의하여, 합천댐 유역을 대상으로 기후변화에 대한 이수안전도 및 홍수위험도 분석을 수행하였다. 강우-유출모형으로는 modèledu Génie Rural à 4 paramètres Journalier (GR4J) 모형을, 저수지운영 모형은 HEC-Ressim 모형의 구조를 가지는 R 기반모형을 적용하였다. 구축된 연계 모형에 기후변화 시나리오를 2100년까지적용하여 합천댐의 이수안전도 및 홍수위험도 변화를 정량적으로 분석하였다. 이수안전도 분석 결과, SSP5-8.5에 비해 SSP2-4.5 조건에서 이수안전도가 더높으며, 먼미래로 갈수록 모두 과거 조건보다 이수안전도가 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 먼미래 기간에서는 홍수 위험도의 범위가 더욱 넓어지는 것으로나타났으며, SSP2-4.5와 SSP5-8.5 두 시나리오모두 먼미래 기간에서 홍수 위험도의 중앙값이 가장 높았다. 또한, 연총강수량과연총유출은 과거 대비 10% 미만 증가하는데 비해, 홍수시댐무효방류량은 120%이상 증가하여, 연구대상지역인 합천댐유역의 경우, 미래 기후변화로 인한 홍수위험도가 상승할 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.546-550
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• 2012

본 연구에서는 홍수시 제내지 침수로 인한 큰 인명 및 재산 피해의 가장 큰 원인이 되는 제방 붕괴과정을 제방의 침식 및 세굴이론 등 물리적 이론에 근거하여 해석하고 이를 토대로 하천제방 붕괴 모형을 개발하였다. 개발된 모형을 이용하여 하천제방 붕괴 모의를 수행하여 제내지의 2차원 침수양상을 분석하고 이를 이용하여 침수위험도를 작성하였다. 작성된 침수위험도는 제내지에 거주하는 주민들이 효율적으로 제방붕괴에 대한 대처할 수 있을 뿐만 아니라 제방붕괴로 인한 홍수재해보험 보험요율 산정시 침수위험도에 근거한 합리적 산정이 가능할 것으로 판단되었다. 본 모형의 적용 결과 홍수로 인한 제내지 침수위험도 산정을 위해 하천흐름-제방붕괴-제내지 침수해석을 연계하여 일관성 있게 모의할 수 있는 수치모형을 개발하여 실제 유역에 적용한 결과 제내지에서의 침수심, 침수면적, 하천 홍수위, 제방붕괴 폭 등이 합리적으로 계산됨을 알 수 있었다. 시간에 따른 제방 붕괴폭은 기존의 모형에서 사용하고 있는 순간적, 선형적인 붕괴가 아니라 포물선형의 붕괴가 이루어지고 있었으며 시간에 따라 붕괴폭도 합리적으로 계산되고 있음을 알 수 있었다. 제내지의 침수심을 토대로 제내지 홍수시 침수위험도 산정기법을 개발하여 위험도를 산정한 결과 하천변에 위치한 지역이 위험도가 무조건적으로 높은 것은 아니라 지형에 따라 달라질 수 있음을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.381-381
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• 2019

동남아시아의 급격한 도시인구 증가는 도시화로 파생되는 제반문제를 유발하고 있으며 특히 집중호우와 홍수배제 시설의 부족 및 유관시설의 정보관리체계 부재는 홍수 피해규모를 가중시키고 있다. 인도네시아의 경우 물 재해 관리기관 간의 정보공유체계 부재로, 홍수로 인한 문제해결에 대하여 효과적인 대응이 어려운 실정이다. 주요 물 관리 기관인 유역관리청(BBWS)의 경우 조기홍수경보시스템을 보유하고 있으나 단순 수문현황 모니터링에 국한되어 운영되고 있다. 이에 본 연구에서는 홍수피해를 최소화 할 수 있는 동남아시아 맞춤형 물 재해 관리 클라우드 플랫폼을 개발하여 비구조적 홍수 문제해결의 매개체로 활용하고자 한다. 기본적인 유역 수문현황 모니터링과 함께 댐, 보, 배수문 및 펌프장 등 홍수방어시설물의 운영현황 정보, 홍수상황분석, 홍수위험지도 등 종합적인 물 재해 정보를 제공하고 사전에 홍수위험 지역을 분석하여 유관기관과 공유할 수 있는 물 재해 관리 의사결정지원시스템을 개발하고자 한다. 기본적인 정보관리 체계화를 위하여 인도네시아의 다양한 물 재해 관련기관에서 보유하고 있는 자료들의 통합 클라우드 DB관리 시스템을 구축하였다. 연구대상지역은 인도네시아 수도인 자카르타의 Pesanggrahan유역과 인근 Batam섬 Baloi유역을 선정하였으며 대상 유역의 수문, 기상자료 및 GIS 정보수집은 공동연구기관인 인도네시아 공공사업부 수자원청(MPWH)과 주요 물 관리기관인 유역관리청(BBWS)의 협조를 통하여 진행하였다. 수집된 자료들은 관계형 데이터베이스 관리시스템인 MySQL을 사용하여 통합 물 재해 정보 데이터베이스를 구축하였으며 완성된 데이터베이스의 정보제공 및 공유시스템은 웹기반 인터페이스를 통해 관리되도록 설계하였다. 홍수유출 해석을 위한 분석 엔진은 K-water의 홍수분석 시스템인 FAS를 이용하였다. FAS의 홍수분석모형인 COSFIM과 수리모형인 Fldwav를 연계하는 데이터 분석 플랫폼을 완성하였으며 인도네시아 현지 조건에 부합하는 홍수분석 시스템으로 Customizing과정을 수행하였다. 또한 FAS의 PC기반 시뮬레이션 형식을 DB 연계형 웹서비스 방식으로 연동되도록 개량하였으며 추후 SaaS형 물 재해 분석시스템으로 전환할 수 있는 개발환경을 확보하였다. 개발된 물 재해 분석 플랫폼(WRMP)을 활용하여 인도네시아 공동연구기관과의 협의를 통해 물 재해 관리 시나리오를 수립하고 그 대안을 제시하였으며, 적용 시나리오별 홍수피해 저감 효과를 분석하였다. 또한 향후 방재시설물까지 연계하여 운영효과를 분석할 수 있도록 구조화하였다. 개발된 물 재해 관리 시스템은 개선된 정보처리 및 분석시스템을 활용하여 종합적인 물 재해정보를 제공하고, 사전에 홍수위험 지역을 분석하여 유관기관과 공유할 수 있는 물 재해 관리 의사결정 지원시스템으로써 유용하게 활용될 수 있을 것이다.