• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.239-239
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• 2022

기후변화로 인한 홍수패턴 변화로 인해 침수피해 발생 빈도가 증가하고 있다. 특히 2020년에는 기록적인 장기간 폭우로 인해 댐 하류 지역의 수몰피해가 발생한 바 있다. 예상을 벗어난 이상 홍수 발생 시 댐 방류로 인한 하류 지역 피해예측 및 주민 안전을 위해 침수범위를 예측하고 대응하는 것이 필요하다. 남강댐은 인공방수로 운영을 통해 홍수량을 가화천과 분담하는 운영방식을 이용하고 있으나 댐 직하류에는 진주시가 위치하여 홍수방류에 따른 지역 침수구간을 예측하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 재현기간 별 남강댐 홍수 방류량에 대해 남강댐하류~낙동강 합류부 구간의 홍수위 변화 분석 및 침수면적 계산을 수행했다. HEC-RAS를 이용한 남강 본류 수리해석을 위해 2013년 하천기본계획 단면을 이용하였으며, HEC-geoRAS를 이용한 침수면적 계산을 위해 2020년 수치지형도를 이용했다. HEC-RAS 모의를 위한 상류 경계조건은 남강댐 홍수 방류량을 적용하였으며, 하류 경계조건은 빈도 별 홍수위를 적용한 정상상태 모의를 수행했다. 빈도 별 남강댐 홍수 방류량은 남강댐 상류로 유입되는 빈도 별 홍수량에서 남강댐 저류 가능 홍수량을 제외한 유량을 방류하는 시나리오를 가정하여 결정했다. 50년, 80년, 100년, 200년 빈도 홍수량에 대한 홍수위 모의 결과, 우안 지역은 제방고를 초과하는 홍수위가 발생하지 않은 반면 좌안에서는 농경지를 중심으로 하천범람이 발생했다. 특히 80년 빈도 이상 홍수량에 대해 범람지점이 50년 빈도 홍수량에 비해 2배 이상 증가했다. 또한 침수면적을 계산한 결과, 만곡부와 지류 합류부 주변에서 주로 침수가 발생함을 확인할 수 있었다. 빈도 별 침수면적을 비교해보면 50년 빈도의 침수면적을 기준으로 80년, 100년, 200년 빈도에서 각각 9.4%, 18.7%, 53.1% 증가한 침수면적을 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1256-1260
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• 2006

하천 복개나 하상 도로 등 교각이 밀집된 군교각은 홍수시에 큰 수위 상승을 유발할 수 있다. 이런 군교각에 의한 배수위 효과를 분석하기 위해 다양한 경우에 대한 실험과 2차원 수치 모의를 수행하였다. 수리 실험은 수치 모형의 정확도를 검증하기 위해 수행되었으며, 다양한 종류의 교각 배치 경우에 대해서는 수치 모의를 위주로 분석하였다. 수리 모형 실험을 통하여 2차원 수치 모형인 RMA-2의 신뢰성에 대해 검토한 결과 이 모형은 교각에 의한 수위 상승 효과를 상당한 정확도로 모의할 수 있음을 알 수 있었다. 군교각에 의한 수위상승 인자를 흐름 횡단면 교각 수, 흐름 방향의 교각 간격, 흐름방향의 교각 수로 선정하여 이들 변수들을 조합하여 다양한 경우에 대하여 수리 실험과 수치 모의를 병행하였다. 단일 횡단면의 교각 수 증가에 따른 배수위 상승은 횡단면의 차단율 증가에 따라 선형적으로 증가한다. 그러다가 차단율이 어느 정도 이상에 이르면 수위 상승이 매우 급격히 증가하는 경향을 보인다. 또한 흐름방향 교각 수 증가에 따라 배수위는 선형적으로 증가함을 알 수 있는데, 이는 교각에 의한 상호 간섭 및 중첩에 의한 것으로 생각된다. 흐름방향 교각 간격을 증가시켜도 배수위 상승이 크게 증가하였으나, 교각의 지름의 약 9배 (9D) 이상 떨어진 다음부터는 배수위 상승량이 감소하는 것을 알 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 군교각은 교각 지름의 9배 정도 떨어진 경우 배수위 상승 효과가 중첩되지 않음을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.661-671
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• 2003

본 연구는 홍수위 계산에 있어서 도입되는 불확식성의 원인을 분석하고 정량화하여 확률론적 홍수위 계산을 실시함으로서 제방원류에 대한 제내지의 범람특성을 해석할 수 있는 모형을 개발하였다. 이를 위해서 홍수위에 영향을 미치는 각종 영향인자를 통계학적으로 분석하였고, 이들 인자를 부등류와 부정류 해석과정에 Monte Carlo 모의를 도입함으로써 홍수위에 미치는 영향을 정량화하였다. 개발된 모형의 검증을 위해 낙동강 유역의 현풍∼적포교구간에 적용하였다. 제내지로의 범람양상과 역류양상을 합리적으로 모의하였고 질량보존도 잘 모의하고 있는 것으로 나타났다. 또한 제내지 침수양상 모의시 붕괴폭, 붕괴시간 등의 불확실도를 고려하여 침수수심 및 침수면적을 산정하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.121-131
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• 2005

본 연구에서는 여러 가지 요인에 의해 발생하는 홍수위의 변화를 분석하기 위해서 홍수추적모형을 이용하였다. 과거 측량된 하상단면자료를 이용하여 모의수행한 결과 합리적인 경계조건 뿐만 아니라 당시의 하상단면에 대한 정확한 측량이 이루어진 경우에 가장 작은 오차를 발생하였다. 지류의 유입규모에 따른 본류부의 수위 상승 효과를 분석한 결과 본류 및 지류의 유량규모가 커질수록 잠수교 및 한강대교에서의 수위변화량이 상당히 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 한강하류부 월곶에서 발생하는 조위의 영향에 대한 분석결과 본류 및 지류에서 평상시 유량규모의 경우에는 하류단의 조위의 영향이 상류부로 영향을 미치고 있었으나 계획홍수량의 경우에는 최대만조위가 발생하더라도 운동량의 영향에 의해서 상류부로 영향을 미치지 않고 있었다. 이와 같은 다양한 수리학적 요인에 의한 홍수위 변화량을 분석함으로서 좀 더 체계적이고 실제적인 홍수예경보를 수행할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.242-242
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• 2016

낙동강 하류구간인 남강합류점에서 낙동강하구둑까지는 하상경사가 약 1/10,000보다 작은 매우 완만한 경사를 이루고 있으므로 홍수기 고수위를 장시간 유지하는 등 홍수소통에 불리한 조건을 가지고 있다. 이처럼 하상경사가 매우 완만한 하천에서는 홍수파의 전파 특성이 하상경사, 수심경사, 그리고 이송가속도와 국부가속도 경사 등 운동량 방정식의 각 항 모두에 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 낙동강 하류구간의 홍수분석 정확도 개선을 위해서는 대상구간에 유입하는 홍수수문량의 크기 및 변화를 정확히 반영하는 것이 무엇보다 중요하다. 하천 본류로 유입하는 지류의 홍수량을 산정하는 보편적인 방법은 지류 하류의 수위관측소에서 구축된 수위-유량관계곡선을 이용하는 것이다. 그러나 본류 수위의 배수영향을 받는 지류 하류 구간에서는 단일 수위-유량관계의 결정이 불가능하므로 지류 유출량 산정을 위한 새로운 방법이 필요하다. 본 연구에서는 낙동강 하류구간(창녕 함안보~낙동강하구둑) 유역면적의 약 45% 이상을 차지하는 밀양강 유역의 홍수기 유출량 산정을 위하여 HPG(Hydraulic Performance Graph)를 이용하였다. HPG는 배수영향을 받아 시시각각 수리특성이 변화하는 구간에서도 유량 및 상하류 수위 등 수리특성 추정에 합리적인 결과를 제공하는 것으로 알려져 있다. 2012년 태풍 산바 사상을 대상으로 HPG를 이용하여 산정한 밀양강 홍수량과 기존 수위-유량관계로 산정한 홍수량을 각각 경계조건으로 사용한 경우로 구분하여, 낙동강 하류구간 주요 지점인 삼랑진과 구포의 홍수위 예측 정확도를 비교하였다. 비교결과, 기존 방법과 HPG를 이용한 방법 모두 예측시점이 첨두발생 시각에 가까워질수록 평균오차가 감소하는 것으로 분석되었다. 그러나 기존 방법은 예측시점에 따라 평균오차의 변화가 단조롭지 않고 진동이 발생한 반면, HPG를 이용한 방법은 기존 방법보다 오차의 감소가 단조롭고 지속적인 것으로 나타났으며 평균오차 또한 작았다. 본 연구결과, 배수영향을 받는 지류 하류구간에서 HPG를 이용한 유입량 산정은 본류 홍수위 예측 정확도 개선을 위한 경제적인 대안이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.333-333
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• 2021

최근 전 지구적인 기후변화 및 온난화의 영향으로 태풍 및 집중호우가 빈번하게 일어나고 있으며, 이로 인한 한천범람 등 홍수재해로 인명 및 재산 피해가 크게 증가하고 있다. 우리나라에서도 태풍 및 집중호우로 인한 호수피해는 매년 발생하고 있으며, 피해 빈도와 강도가 증가하고 있는 실정이다. 이러한 현실을 고려하였을 때에 하천 인근 주민의 생명과 재산을 보호하기 위하여 실시간으로 홍수위 예측을 수행하는 것은 매우 중요하다 할 수 있다. 국내에서 수위예측을 위하여 대표적으로 저류함수모형(Storage Function Model, SFM)을 채택하고 있지만, 유역면적이 작아 홍수 도달시간이 짧은 중소하천에서는 충분한 선행시간과 정확도를 확보하기 어려운 문제점이 있다. 이는 유역면적이 작은 중소하천에서는 유역 및 기상 특성과 관련된 여러 인자 사이의 비선형성이 대하천 유역에 비해 커지는 문제점이 있기 때문이다. 본 연구에서는 위와같은 문제를 해결할 수 있도록, 수문자료와 딥러닝 기법을 적용하여 실시간으로 홍수위를 예측할 수 있는 방법론을 제시하였다. 지난 태풍 및 집중호우로 인하여 급격한 수위상승이 있던 낙동강 지류하천에 대하여 LSTM(Long-Short Term Memory) 모형 기반 실시간 수위예측 모형을 개발하였으며, 선행시간 30~180분 별로 홍수위를 예측하고 관측 수위와 비교함으로써 모형의 적용성을 검증하였다. 선행시간 180분 기준으로 영강 유역 수위예측 결과와 실제 관측치의 평균제곱근 오차는 0.29m, 상관계수는 0.92로 나타났으며, 밀양강 유역의 경우 각각 0.30m, 0.94로 나타났다. 본 연구에서 제시된 딥러닝 기반모형에 10분 단위 실시간 수문자료가 입력된다면, 다음 관측자료가 입력되기 전 홍수예측 결과가 산출되므로 실질적인 홍수예경보체계에 유용하게 사용될 수 있을 것이라 보인다. 모형에 적용할 수 있는 더욱 다양한 수문자료와 매개변수 조정을 통하여 예측결과에 대한 신뢰성을 더욱 높일 수 있다면, 기존의 저류함수모형과 연계하여 홍수대응 능력을 향상시키는데 도움이 될 수 있다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2011년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.315-316
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• 2011

하천에 침입한 식생은 흐름 저항을 증가시키며, 이로 인해 유속이 감소하고 홍수위가 증가하며 하천 지형 변화에도 상당한 영향을 미치게 된다. 이 연구는 한강하류부에 위치한 장항습지 식생이 홍수위에 미치는 영향을 분석하기 위한 연구이다. 홍수 흐름 예측에는 이차원 흐름모형을 사용하였으며, 식생의 영향은 조도계수를 변화시키는 방법을 사용하였다. 장항습지의 수목 밀생지역에서 유속이 약 60% 이상 감소되는 것으로 나타났으며, 저수로에서 유속은 약 20~30% 증가되는 것으로 나타났다. 좌안으로 접근할수록 유속의 증가가 두드러지는 것으로 예측되었다. 식생을 고려했을 때, 유속이 좌안으로 치우치고 장항습지의 경계 부근에서 줄어드는 현상은 장항습지의 성장과도 관련이 있는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.304-308
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• 2005

본 연구에서는 금강유역의 대청다목적댐을 대상으로 대청댐의 제한수위를 변화시켜 가며 대청댐의 홍수조절과 용수공급능력을 판단하였다. 이를 위하여 홍수기 저수지 모의운영 방법 중 Rigid ROM 기법을 수정$\cdot$보완하여 개발한 모의기법을 이용하여 빈도별 홍수유입량에 대해 홍수기 저수지 운영을 실시하였다. 모의운영에 의해 얻은 방류량을 대청댐으로부터 공주지점까지 홍수추적함으로써 공주지점의 최대홍수량을 산정하였다. 산출된 공주지점 최대홍수량을 토대로 대청댐 제한수위의 변화와 빈도별 유입 홍수량의 함수로써 공주지점의 최대홍수량 관계식을 유도하고, 이 관계식을 이용하여 합리적인 대청댐 재할당 수위 및 대청댐 홍수조절 능력을 산정하였다. 또한 대청댐의 상시만수위를 변화시키면서 신뢰도 $95\%$를 만족시키는 용수공급량을 산정하였다. 본 연구의 결과, 홍수조절 측면에서 대청댐의 상시만수위를 78m로 재할당시에 24시간 지속기간을 갖는 300년 빈도 홍수에도 홍수조절이 가능하므로 대청댐의 용량 재할당량은 78m가 적합한 것으로 판단된다. 78m로 재할당 했을 시 이수측면에서 신뢰도 $95\%$를 만족시키는 용수공급량은 기존의 상시만수위 76.5m로 운영했을 시와 비교하여 약 $3\% 증가하는 효과를 얻을 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.453-461
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• 2009

본 연구에서는 한강와 평창강이 만나는 합류부 상류, 특히 영월지점에서 발생하는 홍수위의 배수영향을 분석하기 위하여, 최근 홍수사상들에 대한 적절한 경계조건을 사용하고 조도계수를 보정함으로써 동역학적 흐름해석 모형을 구축하였다. 구축된 모형을 사용하여 본류 및 지류의 다양한 유입량 조건이 발생할 경우, 영월지점에서 발생 가능한 수위-유량 관계곡선의 변화를 살펴보고, 지류 유입에 따른 홍수위의 영향범위를 분석하였다. 분석결과, 영월지역에서는 지류유입 조건에 따라 매우 다른 수위-유량관계곡선들이 작성되었고, 지류 유입으로 인하여 동일한 유량에서 약 4.0 m정도 수위차이가 발생하였다. 따라서 영월 지점과 같이 지류 합류에 의한 배수영향을 크게 받는 지점에서는 단일 수위-유량관계를 결정하는 것이 매우 어려움을 보였고, 지류 유입으로 인한 홍수위 변화는 합류점 상류 약 8.0 km까지 미치는 것으로 분석되었다. 향후 합류부 배수영향을 크게 받는 지점의 홍수위 예측을 위해서는 기존 수문학적 모형보다 잘 보정되고 검증된 완전한 동역학적 모형이 활용되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.195-198
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• 2008

본 연구는 도심지 유역인 경기도 부천 여월동 단지 내의 도시하천에 대해서 유출 및 홍수 특성을 분석하였다. 해당 유역의 하천은 평상시에는 매우 적은 유량만이 흐르고 있으나, 홍수 시에는 상대적으로 높은 홍수위 및 유속으로 인해 홍수 피해의 위험성을 안고 있다. 홍수에 대한 안전성을 확인하기 위하여 유출 해석 모형을 적용하고, 또한 해당 유역에 대해 구축된 GIS 자료 및 하천 단면과 HEC-RAS를 이용, 홍수위를 예측하여 치수 안정성을 검증하고, 홍수시의 유속을 산정하여 하천 시설물과 자연형 호안 공법에 대한 홍수 방어 능력을 검토 하였다. 검토 결과 다목적 소하천을 목적으로 설치된 하천 구조물로 인하여 홍수 피해 발생위험이 있었으며, 홍수시에도 높은 유속으로 인한 불안요소를 포함하고 있었다. 이러한 주거지역내 소규모의 도시 하천에 대한 홍수 유출 해석에서는 홍수 유출 외에도 구조물에 의한 배수위 변동과 홍수시 유속으로 인한 영향과 같은 여러 위험 요인에 대하여 함께 고려해야 할 것으로 판단된다.