• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우의 영향으로 홍수 시 댐으로의 유입량이 설계 당시보다 증가하여 댐의 안전성 확보가 필요하다(감사원, 2003). 이에 건설교통부(2003)는 기후변화와 댐 노후화에 대비하여 치수능력증대사업을 추진하여 댐의 홍수배제능력을 확보하였고, 환경부(2020)에서는 40년 이상 경과된 댐을 대상으로 스마트 안전관리체계 구축을 통한 선제적 보수보강, 성능개선 및 자산관리로 댐의 장수명화를 목적으로 댐의 국가안전대진단을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 댐 시설(여수로)의 노후도 평가 시 활용 될 수 있는 여수로 표면손상 원인규명에 대하여 3차원 수치모형(FLOW-3D 및 COMSOL Multiphysics)을 통해 검토하고자 한다. 연구대상 댐은 𐩒𐩒댐으로 지형 및 여수로를 구축하였으며, 계획방류량(200년 빈도) 및 최대방류량(PMF) 조건에서 모의를 수행하였다. 수치모의 계산의 정확도 검토를 위하여 Baffle의 설치를 통하여 시간에 따른 유량의 변화를 설계 값과 비교하였고 오차가 1.0% 이내를 만족하는 것을 확인하였다. 여수로 표면손상의 다양한 원인 중 기존연구(USBR, 2019)를 통하여 공동침식(Cavitation Erosion) 및 수력잭킹(Hydraulic Jacking)에 초점을 두었으며 방류조건 별 공동지수(Cavitation Index)산정을 통하여 공동침식 위험 구간을 확인하였다. 이음부의 균열 및 공동으로 인한 표층부 콘크리트의 탈락현상을 가속화시키는 수력잭킹 검토를 위하여 국부모형을 구축하였고 음압력(Negative Pressure), 정체압력(Stagnation Pressure), 양압력(Uplift Pressure)의 분포를 확인하였다. 최종적으로 COMSOL Multiphysics를 통하여 압력분포에 따른 구조해석을 수행하여 폰 미세스(Von Mises) 등가응력 및 변위를 검토하여 콘크리트의 탈락가능성을 확인하였다. 본 연구는 여수로 공동부 및 균열부에서의 손상메커니즘을 확인할 수 있는 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 지형조건 및 흐름조건에서의 압력분포 분석 및 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행한다면 구조물 노후도 및 잔존수명 평가에 필요한 손상한계함수 도출이 가능할 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제24권4호
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• pp.501-510
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• 2014

화구호를 가지고 있는 화산에서 분화는 단순히 화산분출물에 의한 피해와 더불어 칼데라 호수에 저장된 많은 양의 물이 방류하여 대규모의 재해를 유발한다. 최근 백두산 분화의 전조가 관측되고 있고 백두산의 분화 시 천지칼데라호로 인해 예상되는 화산성 홍수의 피해를 추정하고 화산 재해에 대비하여 사회적, 경제, 문화, 정치적 파급 효과에 대한 정보와 적절한 대응방안의 마련이 필요하다. 백두산의 화산활동으로 인하여 천지의 외륜산이 붕괴되고 천지에 저장된 물이 방류될 경우를 가정하여 2차원 평면 흐름 수치모형을 이용하여 잠재적 홍수피해 위험지역을 파악하였다. 방류되는 물의 양은 외륜산 붕괴 메커니즘을 표현하는 미분방정식을 풀어 시간의 함수로 유량곡선을 작성하였다. 구성된 유량곡선을 수치모형의 상류부 경계조건으로 하였고, 하류부 경계조건은 백산수고의 수위를 설정하여 10일 동안 송화강 유역으로 흐르는 홍수피해 지역을 모의하였다. 지형자료는 USGS의 SRTM3 수치 표고 자료를 바탕으로 $100m{\times}100m$의 격자(Grid)를 생성하였다. 지표면 특성은 인공위성 MODIS자료를 사용하여 유출곡선지수와 조도계수를 산정하였다. FLO-2D로 모의한 침수지역을 위성영상과 중첩하여 침수면적을 계산한 결과, 외륜산(outer rim) 붕괴가 발생하고 붕괴율이 10 m/hr인 경우 이도백하부근 도심지 면적 $22.4km^2$ 중 80%정도가 침수되며, 붕괴율이 100 m/hr인 경우 98%의 지역이 침수되는 것으로 나타났다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.1-14
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• 2022

최근 기후변화와 하천 제방의 노후화로 인해 수재해 위험이 가중되고 있으나 기존의 재래적인 하천 제방의 점검은 많은 인력과 예산 소모로 많은 한계점들이 존재하다. 이에 따라 효과적인 홍수 대응을 위해 새로운 모니터링과 예/경보 시스템 구축이 필요한 상황이다. 본 연구는 인공위성(Sentinel-1)을 이용한 하천 제방 변위 산출, 수문학적 요인과의 관계 분석 항목들을 결합한 하천 제방 건강상태 모니터링 방법을 제안한다. 본 연구에서 산정한 변동성 지수를 계산하여 4등급으로 구분하였고, 토양 수분의 급증한 결과를 토대로 제방 붕괴 구간이 변동성이 급증한 취약지점 상태로 판단하였다. 향후에는 원격 기술과 분석 항목들을 결합한 포렌식 기법을 통해 기존 제방관리 시스템의 고도화가 가능할 것으로 기대한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.537-545
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• 2018

설계홍수량 산정 시 도달시간과 같은 시간매개변수의 결정은 매우 중요한 요소이다. 도달시간은 주로 홍수 및 하천관리를 위해 이용되고 있으며, 평수기의 도달시간은 하천의 유지유량 및 이수관리를 위해 이용되고 있다. 자연하천에 대한 도달시간 산정은 주로 유역의 지형학적 인자를 기반으로 산정하고 있으며, 지형학적 인자 이외에 유출곡선지수, 유속, 강우강도의 인자를 고려하여 도달시간을 산정하고 있다. 그러나 재현기간별 강우조건과 토양함수상태를 함께 고려한 도달시간의 산정연구는 부재한 상황이다. 따라서 본 연구는 재현기간별 강우조건과 토양함수상태를 고려하여 임진강의 황강댐과 임진교 수위관측소 구간을 자연하천으로 설정한 경우와 황강댐의 방류량 조건에 따라 임진교 수위관측소에 도달하는 경우로 구분하여 도달시간을 산정하였다. 자연하천으로 설정한 구간에 대해서는 기 개발된 도달시간 산정방법과 비교 검토를 통해 결과를 입증하였으며, 이를 토대로 황강댐의 방류량 조건별 도달시간을 산정하였다. 본 연구에서 제시된 도달시간은 임진강 유역의 홍수관리와 황강댐 방류시 위험에 대비할 수 있는 시간을 확보할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.25-36
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• 2018

지반의 액상화는 지진 피해의 대표적인 형태 중 하나이다. 이는 막대한 인적 경제적 피해를 줄 수 있는 현상으로, 지반구조물의 설계 전 필수적으로 검토해야 하는 대상이다. 본 연구에서는 하천 제방을 대상으로 임의의 지진 규모와 수위에서 액상화에 대한 실용적인 복합재해 취약도 곡면 작성법을 제시하였다. 지반의 파괴 정도를 나타내는 액상화 가능 지수(LPI)로 제방의 액상화에 대한 한계상태를 정의하였다. 지반 물성치의 불확실성을 고려하기 위해 Monte Carlo Simulation 기반의 확률론적 해석을 수행하였고, 해석 결과를 바탕으로 임의 수준의 수위와 지진 규모에 대하여 액상화에 의한 파괴확률을 나타내는 3차원의 취약도 곡면을 작성하였다. 작성된 복합재해 취약도 곡면은 홍수 및 지진에 대한 제방의 안전성 평가와 취약지역에 대한 위험도 평가에 사용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.468-468
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• 2017

최근 기후변화로 인해 수자원 위험요소인 가뭄 및 홍수피해가 증가하고 있으며, 인구증가에 따른 수량감소로 수자원관리가 더욱 어려워지고 있는 실정이다. 효율적인 수자원관리 및 기후변화 대응을 위해 세계 물시장은 점점 증가하고 있으며, 이에 따라 국내기업 또한 해외사업 진출을 추진하고 있으나, 사업에 필수적인 기상, 수문 등 기초자료의 부재로 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 국내기업의 해외사업 진출 시 필요한 기상, 지형, 수문, 인문 사회 등 기초자료를 제공하는 글로벌 수자원정보제공시스템(Global Water Bank, GWB)을 설계 및 개발하고자 한다. 국내 외 예비타당성보고서 및 국내에서 수집 가능한 국외 정보현황을 분석하여 자료 제공인자를 도출하였으며, 이를 토대로 시스템 내 제공항목을 기상, 지형, 수문해석, 인문 사회, 기후변화 자료로 구분하였다. 해외시장 진출범위를 고려하여 자료의 공간적인 범위를 전지구로 설정하였으며, 전지구 자료의 가용성을 검토하여 제공자료를 구축하였다. 기상자료는 NCDC (National Climate Data Center)의 관측 지점자료와 APHRODITE (Asian Precipitation - Highly-Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation) 격자자료를 수집하였으며, 오 결측 자료는 품질검토를 수행하여 보정하였다. 지형자료의 경우 USGS (U.S. Geological Survey)의 DEM, FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations)의 토양도, UMD (University of Maryland)의 토지피복도를 구축하였다. 수문자료는 GRDC(Global Runoff Data Centre)의 관측 지점자료를 수집하였으며, 미계측 지역의 수문자료 구축을 위해 VIC(Variable Infiltration Capacity) 수문모형을 활용하여 $0.5^{\circ}$ 공간해상도의 격자 유출량 자료를 생산하였다. 인문 사회자료로 World Bank의 국가별 통계자료를 수집하였으며, 구축된 각 자료는 GWB 시스템을 통해 제공된다. 시스템의 시범운영을 위해 아시아 지역을 대상으로 GWB- 버전을 개발하였으며, 시범지역 내 관측자료와 비교분석하여 자료의 활용성을 검증하였다. 추후 GWB 시스템은 해외진출 사업 우선지역 선정 근거로 활용될 수 있는 가상수 및 물산업지수 등의 추가정보를 제공하고 타 지역으로 확대적용 예정이다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.133-141
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• 2011

유역의 도시화는 유출총량과 첨두유량의 증가와 도달시간이 감소시키며, 홍수피해의 위험성을 더욱 크게 만든다. 침투시설은 도시유역의 유출총량과 첨두유량을 감소시킬 수 있고, 그 종류에는 침투트렌치와 투수성 포장재 등이 있다. 본 연구에서는 침투시설 설치에 따른 우수유출저감효과를 알아보기 위하여 경북 구미시 옥계동의 $0.18km^2$와 공단동의 $0.67km^2$의 면적을 가진 도시유역을 대상으로 하여 각각의 유역특성을 분석하고, 유출총량 및 첨두유량의 저감량을 WinSLAMM 모형을 이용하여 분석하였다. 또한, 침투시설 설치에 따른 첨두유량저감효과를 분석하였고, 침투시설 면적비와 유출저감률과의 관계식을 도출하였다.