• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.302-302
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• 2022

최근 태풍, 집중호우로 인한 홍수피해가 빈번히 발생함하고 있다. 특히 상류에 저수지가 있을 경우 홍수조절을 통해 하류지역의 홍수피해를 저감하기도 하지만 급작스런 방류량의 증가 등으로 인해 하류지역의 피해가 증가되는 경우도 있다. 따라서 하류지역 홍수피해 저감을 위해 저수지의 홍수관리기능에 대한 관심도가 높아지고 있다. 대규모 다목적댐의 경우 다양한 저수지운영룰을 통해 수문을 운영하고 있어 홍수조절기능을 충분히 수행하고 있지만, 농업용저수지는 홍수관리에 있어 수문조작 전문성의 부족과 운영룰의 미정립 등으로 인해 취약성을 가지고 있는 상황이다. 본 연구에서는 수문이 설치된 1백만m³이상의 저수지 중 성주저수지를 연구대상저수지로 선정하였다. 비상수문을 통한 사전방류방안과, 저수지운영을 연구하여 농업용저수지의 홍수조절용량 확보를 위한 사전방류방안에 대해 연구하였다. 저수지운영은 Auto ROM을 적용하였고 홍수조절용량 확보를 위하여 홍수기 수위관리기법 중 사전방류기법을 채택하였다. 사전방류기법은 모의기법에 의한 사전방류와 최적화기법에 의한 최적사전방류량을 결정하는 방법으로 연구하였다. 홍수기의 제한수위는 유효저수량의 70%인 EL.179.7m, 65%인 EL.178.8m, 60%인 EL.177.8m로 설정하여 분석하였다. 모의기법에 의한 사전방류방법은 초기수위는 만수위에서부터 1.0m씩 감소하였고, 비상수문은 0.5m씩 개방하여 4.0m까지 개방 하였다. 사전방류의 시간은 24hrs, 48hrs를 적용하였다. 최적화기법에 의한 사전방류방법은 초기수위는 모의기법과 동일하고 목표수위를 제한수위(70%, 65%, 60%)가 되는 최적방류량을 산정하고 최적방류량을 방류할 수 있는 수문의 개방높이를 분석하였다. 2012년, 2020년의 호우사상에 대해 사전방류가 없는 경우와 모의기법, 최적화기법에 의한 사전방류결과를 적용한 경우를 비교하여 검토하였다. 그 결과 제한수위 70%를 유지할 경우 2012년은 모의기법이 5.6%, 최적화기법이 5.4%의 방류량 감소효과가 있으며 2020년은 모의기법이 9.0%, 최적화기법이 8.8%의 방류량 감소효과가 있는 것으로 검토되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.240-244
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• 2011

2005년에 복원된 청계천은 6년의 시간이 지난 지금 우리나라를 대표하는 도심하천으로 문화 예술의 중심지로 각광을 받고 있다. 청계천 복원 당시 최근 수문자료를 이용한 안정적 설계가 이루어졌고, 양안관거 특성을 고려하여 내수침수의 영향을 감소시키고자 관거내 홍수량을 청계천 주하도에 배제하는 방식이 채택되었다. 하지만 관거에서 발생되는 초기 월류수로 인한 오염물질의 유입 및 돌발강우 시 청계천 내부의 어류 피해 등 수문 운영으로 인한 피해가 빈번하게 발생되었고, 이런 문제를 해결하고자 각 수문에 초기오염원 유입의 저감 방안으로 물막이판이 설치되었다. 현재 각 수문에 설치되어 있는 물막이판의 경우 규모의 적정성 및 최적위치에 대한 수리분석이 수행되지 않았고 그에따른 청계천 주수로 및 관거내부 흐름특성변화를 예측하기 어려운 것이 사실이다. 이에 본 연구에서는 현재 청계천에 설치되어 있는 물팍이판에 따른 관거 내부 홍수위 및 흐름장 변화 등 수리특성을 분석하여 물막이판 설치로 인해 발생될 수 있는 문제점을 파악하고 해결방안을 수립하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.433-433
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• 2017

본 연구에서는 노후된 소규모 농업용저수지의 홍수에 대한 안전성이 부족하여 최근들어 노후된 소규모 농업용 저수지를 재설계하여 치수능력을 보강하고 있다. 이러한 노후 소규모 농업용 저수지의 홍수량을 재산정하기 위해 강우량을 수집하여 확률강우량을 재산정하고 빈도별 홍수량을 산정하였다. 산정된 빈도별 확률홍수량을 이용하여 현재의 치수적 안정성을 검토하고 현재기준에 적합한 저수지의 치수적 안정성을 갖추기 위해 댐을 증고하는 방안에 대해 검토하였다. 본 연구에서 저수지의 안정성을 검토한 결과 심천저수지의 홍수위는 200년 빈도에서 EL. 124.38m, 300년 빈도에서 EL. 124.43m 500년 빈도에서 EL. 124.48m로 현재 댐마루고 EL. 125.60m와 비교시 월류는 하지 않으나 댐설계기준(2011,국토해양부)에서 제시된 식에 따른 여유고와 비교한 결과 현재 상태에서는 여유고가 부족하여 증고가 필요한 것으로 분석되었다. 따라서 심천저수지의 현재 홍수량에 대한 검토를 위해 100년, 80년, 50년 빈도의 저수지 홍수추적결과 심천저수지의 여유고는 100년 빈도에서 0.028m부족, 80년 빈도에서 0.007m부족, 50년 빈도에서 기준여유고를 0.046m 만족하여 현재 상태에서는 50년 빈도에서 안정한 것으로 검토되었다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.134-140
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• 2019

본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법으로 제방홍수취약성지수를 제안하였고 제방홍수취약성 지수를 산정하는데 있어 필요한 인자를 적용하는 방법에 대하여 알아보고자 한다. 이를 위해 먼저 대상 제방의 계획홍수위를 적용하여 제방의 안전율을 분석하였고, 제방의 인자들로는 여유고, 둑마루폭, 제방단면의 비, 활동안전율, 턱(소단)의 길이, 침윤선 길이 비, 한계유속으로 7가지의 인자들을 바탕으로 제방홍수취약성지수를 산출하였다. 이를 활용하여 제방의 취약성 분석을 실시하고 분석결과를 제방홍수취약성지수(Levee Flood Vulnerability Index, LFVI) 값을 이용하여 1~7등급으로 나누어 제방의 취약성을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.144-148
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• 2009

지구온난화로 인한 홍수빈도 및 강우강도의 증가로 홍수피해의 규모는 더욱 증가하고 있다. 그리고 방재대책도 발생한 피해에 대한 복구를 주된 정책으로 하던 소극적 자세에서 벗어나 과학적 공학적 접근을 통해 재해에 대응할 수 있는 기술을 개발하는 적극적 홍수방어 체계를 구축하고 있다. 또한, 설계빈도의 무조건적인 상향조정에 따른 확정론적인 방법에 의존하기 보다는 추계학적 방법을 도입한 수문량 확충 및 매개변수의 불확실성 분석이 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 일반적으로 수공구조물의 설계 시에는 설계홍수량을 사용하는데 이는 홍수특성, 홍수발생빈도, 홍수발생 가능성 등을 수공구조물의 규모와 파괴 시 예상되는 피해 정도에 따라 요구되는 안전성을 함께 고려해 수공구조물의 설계기준으로 활용된다. 설계홍수량은 지속시간과 재현기간을 사전에 지정하여 빈도분석을 통해 설계강우량을 산정하고 이를 강우-유출 분석을 함으로써 산정된다. 설계강우량은 빈도분석을 위해 선택된 강우형태에 따른 수문학적 무작위성을 포함하고 있다. 따라서 시간적 변동을 고려한 적절한 강우양상 형태의 선택은 수문학적으로 안전한 수공구조물의 설계 및 평가에 매우 큰 영향을 미친다. 현재의 경우는 강우형태에 대한 선택이 경험에 의해 임의로 이루어지므로, 토목공학자는 여러 가지 발생 가능한 강우형태에 따른 시간적 분포에 대해 고려해야 한다. 본 연구에서는 Huff분위에 따른 무차원 누가 강우곡선을 이용해 강우변동양상 생성을 위한 제약조건을 log-ratio 변환을 이용해 극복하였으며, 결과의 통계 특성치를 Johnson 분포를 통해 표준정규분포로 변환시켰다. 무작위 변수 발생 후 강우양상별 표준정규값의 상관행렬을 이용하여 상관성이 있는 무작위변수로 변환하였다. 얻어진 상관성을 갖는 무작위변수는 log-ratio 역변환을 통해 상관성을 갖는 변수로 재변환해서 무차원화된 강우곡선을 얻을 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1541-1545
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• 2009

홍수 기간 중 부유잡목에 의한 수위상승 원인은 크게 상류부에서 이송되어진 유송잡물에 의한 교량 등의 수공구조물에 집적으로 인한 통수능 부족에 의하여 발생되는 수위상승과 하천내 수공 구조물의 부적절한 설계 및 시공으로 인한 수위상승으로 구분되어 진다. 현재 교량의 여유고 산정에 사용되는 홍수위는 통수능을 고려하지 않은, 하천정비계획에 사용되는 홍수위를 적용하고 있으며, 다만 통수능의 확보를 위하여 경간장에 대한 제한을 두고 있을 뿐이다. 중소하천에 위치하는 교량의 경우, 여유고 확보에 대한 기준을 적용함에 있어서 교량이 위치한 하천 단면에서의 통수능의 영향이 고려되어야 유수의 월류에 대한 위험성을 줄일 수 있다. 더욱이 하천설계기준(2005)에서는 고정 홍수량에 의한 여유고 산정치를 제안하고 있을 뿐이기 때문에, 하천설계기준에서 교량과 관련된 여유고도 하상변동과 만곡부에 의한 수위 상승, 유송잡물에 의한 통수능 영향, 계산오차 등을 고려하여 충분한 여유고를 확보하도록 보완할 필요가 있다. 본 연구에서는 부유잡목에 의한 수위상승 원인을 분석을 하고, 이에 따른 수리모형실험을 통하여 부유잡목의 높이/폭(H/B)변화에 의한 수위상승, 부유잡목의 형태별 수위상승, 교각사이 개도비에 따른 수위 상승량을 산정하여 기존의 여유고에 대한 추가적인 여유고를 확보하여 홍수시 통수능을 확보하고자 하였다. 부유잡목의 형태에 따른 수위상승량을 산정하기 위하여 개도비를 70%로 고정한 후, Fr수를 변화시켜 부유잡목의 높이/폭(H/B) 형태에 따라 산정한 결과, 부유잡목이 존재하지 않는 상태에 비하여 부유잡목에 의한 영향으로 인한 수위증가율이 Fr값이 클수록 더욱 크게 나타났으며, 부유잡목이 동일면적인 경우 폭(B)에 비하여 높이(H)가 커질수록 수위 상승이 크게 나타났다. 또한, Fr수 변화에 따른 최고수위 상승율을 구하였을 때, 상류조건에서 Fr < 0.5 인 경우는 기존 여유고에 대하여 최대 10%의 여유고를 추가 확보하며, 0.5 < Fr < 1 인 경우는 기존 여유고에 대하여 최대 20%의 여유고를 추가 확보하도록 설계하는 것이 바람직하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2B호
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• pp.93-101
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• 2012

댐 운영에 의한 합리적인 용수공급과 홍수조절을 위하여 HEC-ResSim 모형을 섬진강 댐에 적용하였다. 섬진강 댐과 인근 하류 지역의 홍수피해를 최소화하기 위해 다양한 빈도별로 유입되는 홍수사상에 대하여 홍수기 운영룰을 적용하여 저수지추적을 수행하였고 하류 지역의 수문학적 거동특성을 검토하였다. 홍수기 예비방류에 따른 빈도별 저수지 홍수추적을 수행하여 상시만수위 운영에 따른 댐의 안정성을 검토하였고 가변제한 상시만수위를 이용한 댐 운영시 댐의 용수공급능력 변화와 댐하류단의 유황분석을 통해 수문학적 거동 특성을 검토하여 댐의 운영 수위 설정을 위한 합리적인 평가방법을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.1-10
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• 2007

더 많은 수자원을 확보하기 위한 하나의 대안으로서 다목적 저수지의 홍수조절공간과 이수공간 사이에서 용량 재할당 방안을 제안하였다. 저수용량 재할당이란 기존의 저수지에 물리적 변화 없이 좀 더 많은 편익을 얻을 수 있도록 상시만수위를 조정하는 관리 기법이다. 본 연구의 목적은 홍수조절에 미치는 악영향을 최소화하면서 용수공급에 필요한 용량을 증대시킬 수 있는 저수지 용량 재할당 방법론을 개발하는 것이다. 이 방법은 다양한 빈도별 유입홍수량에 대한 홍수기 저수지 모의운영, 중요지점까지 홍수추적, 하천최대허용유량 검토, 재할당 수위에 대한 저수지 공급능력 검토 등으로 구성되어 있다. 홍수조절을 위한 저수지 모의운영 모형으로는 Rigid ROM과 HEC-5를 사용하였다. 본 연구에서 제안된 방법을 금강 유역에 적용하였다. 특히 상류의 저수지가 존재할 때와 존재하지 않을 때를 고려하여 서로 경합하는 목적들 사이의 절충을 분석하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.53-63
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• 2020

본 연구에서는 2차원 흐름 해석 모형인 Hydro_AS-2D 모형을 이용하여 해수면 상승과 극한 홍수 발생 시 창원시 성산구 및 의창구 일대의 침수피해 상황을 모의하고, 그 결과를 3차원 지형 상에 표출한 후 BIM 기술을 이용하여 최적 대피경로를 도출하였다. 기후변화는 홍수재해 측면에서 크게 두 가지 요소에 영향을 미치는데 해수면 상승과 극한 강우사상의 증가이다. 해수면 상승은 그 자체만으로 연안지역에 해수가 범람하여 침수현상을 유발하는 영향을 미칠 수 있을 뿐 아니라 하천의 기점 홍수위를 상승시켜 하천 전체에 걸쳐 홍수위 상승을 유발한다. 본 연구에서는 기후변화에 의한 해수위 상승과 태풍에 의한 폭풍해일에 의한 해수위 상승, 그리고 태풍에 의한 극한 강우사상을 모의조건으로 설정하였다. 창원시의 지형공간정보와 하천정비기본계획의 하천횡단 정보를 이용하여 유역전체의 3차원 공간정보로 구성하고 이를 수치모형화 하였다. 연구대상지역은 BIM 기술을 이용하여 3차원 지형정보 상에 건물의 층고, 대피소 위치 등의 정보를 가지고 있는 3차원 도시정보모델로 구축하였으며, 수치모의 결과를 이 모델 상에 표출하고 대피계획을 위한 분석에 사용하였다. 침수발생 시 대피경로는 시간에 따른 침수 범위의 변화에 따라 대피소로의 경로를 설정하는 알고리즘에 의해 결정되며, 설정된 경로는 직관적인 3차원 공간정보 상에 표출되어 사용자에게 제공된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.414-414
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• 2012

하천에 산사태, 하천 주변 개발, 제방 및 댐 붕괴 등으로 인하여 다량의 토사가 돌발적으로 유입될 경우 유입된 토사가 하천의 거동에 미치는 영향은 막대하다. 또한 하도 내에 설치되어 있는 교량, 보와 같은 수공 구조물로 인하여 단면형태가 갑작스럽게 변화하는 경우나, 구조물로 인하여 토사가 퇴적되는 경우 하천의 수위 변화를 크게 유발하여 하천 범람과 제방 침식 등을 발생시키며 하천의 안전에 큰 위험 요인으로 작용하게 된다. 현재 다량의 토사가 하천에 돌발적으로 유입되는 위험으로부터 안전하게 보호하기 위해서 토사 유입 방지 대책에 대하여 많은 연구와 사업이 실시되고 있지만 이러한 치수대책이 완전하다고 하기에는 다소 어려운 상황이다. 따라서 홍수 조절 및 방재를 위한 수방대책 수립 및 수자원의 집중적인 관리가 무엇보다 절실히 요구되며, 이와 같은 토사에 의한 방재대책 수립을 위해서 수리학적 특성을 정확히 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 2011년 7월에 발생한 강우에 의하여 침수피해가 발생된 경기도 이천의 오천천을 대상으로 수치해석을 통한 침수 범람 원인을 분석하였으며, 하류부에 위치하고 있는 공장의 경우 내부가 1m이상 침수됨에 따라 흔적수위 및 현장 상황을 조사하였고, 당일 강우를 통한 홍수위를 산정하여 여러 가지 원인별 홍수 원인을 분석하였다. 2011년 7월에 발생된 강우는 복하천 하천정비기본계획에 제시되어 있는 설계빈도로 30년 빈도에 못 미치는 것으로 나타나 강우에 의한 영향보다는 외부 영향으로 판단되며, 상류로부터 순간적으로 유입된 토사의 과다 퇴적에 의한 수위 상승에 의하여 교량 및 보 등의 수공구조물과 연계된 통수 단면적의 부족 등의 영향으로 홍수 범람이 발생된 것으로 분석되었다. 홍수 범람에 의한 영향을 분석하기 위하여는 단순히 강우에 대한 영향을 고려하는 것 보다 하천의 전반적인 특성을 고려하여 정확한 원인 규명을 통한 대처방안이 수립되어야 하며, 지속적인 모니터링을 통하여 하천에 의한 피해를 최소화 할 필요가 있다.