• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1666-1670
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• 2006

The purpose of this study is to analyze how a downstream channel is affected in case of hypothetical dam failure. The object of it is Hwacheon dam basin within the basin of North Han river. This study has analyzed the influence on Pyeonghwa(Peace) dam and Hwacheon dam supposing that the Imnam dam in North Korea on the upper stream of North Han river is failed hypothetically at the MFWL(maximum flood water level) by a deluge of rain. The model applied at the main study is NWS(National Weather Service) FLDWAV(Flood Wave Routing Model). Dam breach characteristics data are analyzed by making nine hypothetical scenarios on the basis of other studies on the shape and size of dam breach, time of failure and so on. Expected peak discharge through the breach is verified to have the propriety in comparison with empirical function which is developed on the basis of the case of dam breach in the foreign countries and it is observed that peak discharge is more increasing, as the time of breach gets shorter and the breach width gets bigger. As a result of main study, even though the Imnam dam is hypothetically failed down, there has no influence on the Hwacheon dam of the downstream as the extended Pyeonghwa dam on the downstream controls the volume of discharge properly.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.226-230
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• 2006

홍수피해잠재능(Potential Flood Damage: PFD)은 면 개념을 도입함으로써 치수단위구역의 치수특성 및 사회경제적인 가치를 함께 평가할 수 있도록 고안된 지수로 이미 여러 유역에서 시행되고 있는 유역종합 치수계획 사업에서 사용되고 있으나, 몇 가지 중요한 문제점이 꾸준히 제기되어 왔다. 본 연구에서는 우선 다음과 같은 이론적 문제점을 검토하였다. PFD는 처음 제안될 당시 (이하 기존 PFD) '잠재성'과 '위험성'라는 두 가지 요소가 곱해지는(multiplicative) 형태로 구성된 후 '위험성' 요소 안에 '가능성'과 '방어능력'이 더해지는 (additive) 형태를 취하고 있었다. 그러나 본 연구에서는 (이하 수정 PFD) '피해대상', '피해가능성', 그리고 '방어취약성'이 모두 곱해져야 이론적으로 타당함을 제시하였다. 기존 PFD는 '방어취약성'이 0의 값, 즉 홍수에 대한 완전방어를 의미하는 값에 가까워져도 PFD 값이 0에 수렴하지 않는 반면, 수정 PFD는 위의 경우 홍수 피해잠재능이 0에 수렴하는 것을 요소별 시나리오 모의를 통해서 확인할 수 있었다. 두 번째로 본 연구에서는 PFD를 이용하여 유역의 목표치수안전도 설정 방안을 제시하였다. PFD의 물리적인 의미가 무차원화 된 피해량 임을 전제로, 피해대상으로부터 목표방어율을 설정한 후 이에 해당하는 목표방어취약성을 계산하는 절차를 전개하였다. 추후 이 방법을 실제 자료에 적용하여 검증하는 연구가 이어져야 할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권3호
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• pp.291-300
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• 2012

댐 붕괴 직후에 댐 붕괴 근역에서의 댐 붕괴파 및 댐 붕괴파로 인한 하상변동을 추적하기 위하여 RANS를 지배방정식으로 하는 FLOW-3D를 이용한 3차원 수치모의를 수행하였다. 특히 이동상에서의 하상변동과 그 하상변동으로 인한 홍수파의 변동을 고정상에서의 해석결과와 비교하였다. 그 해석 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, L자형 실험수로에서의 홍수파 해석 및 이동상 실험수로에서의 홍수파와 하상변동 해석 결과는 해당 수리실험을 만족스럽게 재현하고 있다. 둘째, 부유사의 농도는 홍수파의 전면에서 가장 높은 값을 보이며, 하상침식은 흐름이 급변하는 댐 직하류 지점에서 가장 크게 발생한다. 수로의 상류에서 발생하는 부유사로 인해 하류에서는 침식과 퇴적이 번갈아서 발생한다. 홍수파가 도달하는 초기에는 L자형 만곡부의 내측에서 침식이 우세하게 발생하나, 시간이 지나며 침식은 점차 만곡부의 외측으로 이동하는 양상을 보인다. 셋째, L자형 이동상에서의 홍수파는 하상의 침식 및 퇴적으로 인해 고정상에서의 홍수파에 비해 그 전파가 지체되며 홍수위가 크게 상승한다.

• 환경정책연구
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• 제11권4호
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• pp.59-84
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• 2012

계획가들은 지자체가 기후변화로 심화되고 있는 홍수에 대해 더욱 관심을 가지고 적절한 홍수예방정책을 도시계획에 통합하고 반영한다면 홍수피해를 줄이는데 기여할 수 있을 것이라고 믿고 있다. 이러한 계획가들의 생각을 검증하기 위한 첫 번째 단계로 지자체 도시기본계획에 채택된 홍수예방정책들의 종류와 수준을 계획평가 방법론을 활용하여 평가하였다. 주요 홍수예방정책들로 구성된 프로토콜을 바탕으로 플로리다 53개 지자체 도시기본계획이 분석되었다. 본 연구의 분석결과 도시별로 도시기본계획에서 채택한 수해예방정책의 종류와 수준이 상당히 다양함을 보였다. 플로리다에서는 홍수터의 토지이용 규제, 습지개발허가제 등 토지이용규제를 활용한 홍수예방정책들이 폭넓은 동의를 얻어 활용되고 있는데 반해, 취약지에 대한 토지수용, 인센티브를 활용한 홍수예방정책들은 자주 채택되고 있지 않았다. 또한 해안가 도시들이 내륙도시보다는 도시계획을 통한 홍수예방에 훨씬 더 높은 관심을 보였다. 연구대상인 53개 계획의 평가점수는 평균 38.55로, 획득가능한 점수의 약 35.69%에 해당하여 여전히 지자체 차원에서 다양한 홍수예방정책이 수립되고 활용되고 있지 않으며 이러한 결과는 앞으로 더 많은 관심과 개선이 필요함을 의미한다. 본 연구에서 활용된 계획평가의 개념과 방법론은 기존계획의 수준을 평가하거나, 새로운 정책이나 계획을 준비하는데 유용한 틀을 제공하므로 우리나라에서도 다양한 환경, 재해 이슈에 적용할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.139-150
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• 2006

최근 급속한 도시화로 인한 유역 내 불투수 면적의 증가는 자연유역에 비해 짧은 도달시간과 높은 첨두 홍수량을 유발하여 도시홍수 피해의 원인이 되고 있다. 따라서 홍수피해를 저감시키고자 구조물적 또는 비구조물적 홍수방어 대책들을 마련하여 시행하고 있다. 본 연구의 대상유역인 굴포천 유역은 유역 내의 유출 특성이 아닌 하류의 한강 외수위 조건에 의해 잦은 침수 피해가 발생하고 있으며, 이를 예방하고자 폭 20m의 임시 방수로를 폭 80m로 확장할 예정이다. 이에 따라 본 연구에서는 대표적인 도시 유출 모형의 하나인 EPA의 SWMM 모형을 근간으로 하는 XP-SWMM모형을 이용해 굴포천 방수로 확장에 따른 홍수소통능력을 분석하였다. 재현기간 100년인 설계 강우와 동일한 조위 조건 하에서 개수전과 후에 대한 수위와 유량을 비교하였으며, 분석결과 개수전 상황이 개수후에 비해 통과 유량이 1/3임에도 불구하고 비슷하거나 더 높은 수위를 나타내었다. 또한 개수후 상태에서 모의한 결과 방수로 분기점에서 자연 분류시킬 경우 최고 $300m^3/sec$ 가까운 유량이 방수로 방향으로 역류함을 확인할 수 있었다. 따라서 방수로의 안정적 운영을 위해서는 굴포천 하류로부터 방수로로의 역류를 차단하기 위한 수리 시설물의 설치가 필요함을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권3호
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• pp.155-166
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• 2020

본 연구에서는 국내 산지지형을 대표하며, 타 댐 유역에 비해 비교적 수문(수위/유량)관측소와 자료가 많은 용담시험유역에 기상레이더 강수량 추정 값(RAR)을 적용해 산지지형 댐 유역에서 강우의 시공간적 변동성과 이에 따른 홍수량의 정확한 분석을 통해 홍수 시 댐 유입량의 정확한 산정 등에 활용할 목적으로 홍수 유출모의를 수행하였다. 모의에는 최근 5년(2014~2018년) 동안 발생한 비교적 독립적인 총 8개의 홍수사상을 적용하였으며, 모형은 HEC-GeoHMS와 ModClark 방법을 통해 분포형 강우를 적용할 수 있는 비교적 간단한 모형인 HEC-HMS를 활용하였다. 아울러 이 과정에서 레이더 강수량의 모형적용을 위해 NCL 및 Python 기반의 자료처리 스크립트 프로그램을 개발하여 활용하였다. 연구 결과로서 기상레이더 강수량 추정 값(RAR)이 관측에 비해 다소 과소 추정(R² 0.86)된 것을 알 수 있었고, 기존 지점관측 기반 유역평균 강수량을 사용한 방법과의 비교에서는 레이더 강수량을 적용한 모형이 유역의 강우-유출 도달시간 등과 관련된 매개변수 값의 큰 조정 없이도 홍수유출을 효율적으로 (8개모의 평균 E_NS 0.863, R² 0.873, 그리고 PBIAS 7.49%) 잘 모의하는 것을 파악할 수 있었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_2호
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• pp.1709-1722
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• 2022

지구온난화로 인해 발생한 기온 상승은 엘니뇨, 라니냐 현상을 초래하였고, 해수의 온도를 비정상적으로 변화시켰다. 해수 온도의 비정상적인 변화는 특정 지역에 강우가 집중되는 현상을 발생시켜 이상 홍수를 빈번하게 일으킨다. 홍수로 인한 인명 및 재산 피해를 복구하고 방지하기 위해서는 침수피해 지역을 신속하게 파악하는 것이 중요한데 이는 합성개구레이더(synthetic aperture radar, SAR)를 통해 가능하다. 본 연구에서는 멀티 커널(kernel) 기반의 수정된 U-NET과 TerraSAR-X 영상을 활용하여 다양한 특성 맵 추출을 통해 반전 잡음(speckle noise)의 효과를 저감하고, 홍수 전, 후의 두 장의 영상을 입력자료로 활용해 홍수 발생 지역을 직접적으로 도출해내는 모델을 제작하고자 한다. 이를 위해 두 장의 SAR 영상을 전처리하여 모델의 입력자료를 제작하였고, 이를 수정된 U-NET 구조에 적용하여 홍수 탐지 딥러닝 모델을 학습시켰다. 해당 방법을 통해 평균 F1 score 값이 0.966으로 높은 수준으로 홍수 발생 지역을 탐지할 수 있었다. 이 결과는 수해 지역에 대한 신속한 복구 및 수해 예방책 도출에 기여할 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.501-509
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• 2006

홍수범람 수위에 따른 제방의 안전은 홍수방지 시스템 구축에 있어서 매우 중요한 요소이다. 그러나, 기존의 확정론적인 방법을 통한 홍수위의 계산은 입력매개변수들이 내포한 불확실성을 반영할 수 없다. 본 연구의 목적은 Monte Carlo 기법을 활용한 부등류 해석에 의하여, 설계홍수위 불확실도 계산방법의 개발에 있다. 제방의 신뢰도분석 모형에서, 본 연구에서는 Manning 조도계수, 설계유량, 하천의 단면좌표, 기점수위에 의한 홍수위의 불확실성을 고려하였으며, 정량화된 입력매개변수들의 변동성으로부터 하천홍수위의 변동성을 정량화하였다. 본 모형을 대구시를 관류하는 금호강 38.5 km 구간(95개 단면)에 적용하여, 각 단면에서 계산된 홍수위와 기설 제방고의 표고를 비교함으로써 월류 위험도를 분석하였다. 분석 결과, 기설 제방고와 비교하여 7개 단면에서 제방의 증고가 필요할 것으로 판단되었으며, 그 크기는 최소 1 cm에서 최대 56 cm로 계산되었다. 본 연구는 기존의 제방고 설계방법의 보완 및 홍수위험지도 제작, 홍수예측 시스템, 홍수피해완화 계획 설립 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.217-224
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• 2004

개방해역에서의 폭풍고조의 계산은 특히 해안역의 계획 및 건설 작업 분야에서 의미있는 것이다. 본 연구에서 태풍으로 인한 수위의 변화예측은 물리모델에서나 실제현장에서 다루기가 매우 어렵기 때문에 수치모델에 주로 근거를 두었다. 폭풍고조에 대한 단순준이차원 수치모델을 다루었다. 모델배경에서 여러 가지 가정, 유효범위, 적용성을 이해하기 위하여 태풍과 폭풍의 발생과정을 좌우하는 물리적 인자들에 대하여 논하였다. 또한 수학적 관점 뿐만아니라 물리적인 관점에서 모델의 주요특성을 나타내기 위해 모델의 수립과정에 일반적으로 취한 가정과 함께 지배방정식을 따랐다. 본 논문에서 기술한 모델과 일치하는 방정식은 지배방정식을 축약시킨 것으로 이에 따른 수치기법을 제시하였다. 최종적으로 한국 남해안의 마산항에서 폭풍고조의 문제에 위에서 기술한 모델을 적용하여 천문조, 초기수면, 대기압에 따른 수위상승의 효과를 고려하였다. 아울러 해안도시역에서의 침수원인을 분석하고, 침수방지를 위한 합리적인 제안을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.331-340
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• 2000

본 연구의 목적은 하천에서의 실시간 범람위험도 해석을 위해서 DAMBRK 모형과 Kalman filter를 연계한 수치모형을 개발하는데 있다. 본 모형은 1차원 동역학 방정식의 비선형 유한차분 근사해인 음해법을 기본으로 하고 있다. 추계학적 추정법으로서 최적의 갱신 예측치를 얻기 위해 확장된 Kalman filter 기법을 사용하였다. 이 과정은 확정론적 모형에 의한 예측치를 Kalman filter gain factor에 의해 보정된 실시간 관측치와 조합함으로써 수행되었다. 홍수범람위험도는 하도단면의 기하형상과 Manning 조도계수의 변동성을 고려하여 Monte Carlo 모의를 적용하여 예측되었다. 본 모형은 1990년 9월과 1995년 8월의 남한강 홍수에 적용하여 검증하였다. Kalman filter에 의한 해석은 이 기간 동안에 확정론적 해석결과와 비교하여 실측자료와 잘 일치되는 양상이 나타났으며, 이에 따라 제방의 월류위험도를 모의된 홍수위와 제방고를 비교함으로써 얻을 수 있었다.