• 한국수자원학회논문집
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• 제54권spc1호
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• pp.1195-1204
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• 2021

최근 이상기후로 인한 국지성호우가 잦아져 하천변 사회기반시설을 포함한 인적·물적 피해가 급증하고 있다. 본 연구에서는 해당 시설들의 침수 피해를 예측·방지하고자 기계학습 중 시계열자료에 특화된 LSTM(Long Short- term Memory)기법을 활용하여 수위 예측 알고리즘을 개발하였다. 연구대상지는 잠수교로 연구기간은 총 6년(2015년~2020년)의 6, 7, 8월로 3시간 후의 잠수교 수위를 예측하였다. 입력자료(Input data)는 잠수교 수위(EL.m), 팔당댐 방류량(m³/s), 강화대교 조위(cm), 서울시 트윗의 개수로 기존 연구에 주로 사용된 정형자료뿐만 아니라 워드클라우드를 통해 구축된 비정형자료도 함께 사용하여 상호 보완형 자료를 구축하고, 비정형자료 활용 유무의 비교·분석을 통해 비정형자료의 역할도 제시하였다. 잠수교의 수위 예측 시 상호 보완형의 자료가 정형자료만을 사용한 경우에 비해 예측 정확도가 향상하였는 데, 이는 인명 피해를 감소시킬 수 있는 보수적인 예/경보가 가능함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 하천변 사회기반시설의 이용자 안전 및 편의 제공에 상호 보완형 자료의 사용이 보다 효과적이라 판단하였다. 향후에는 비정형자료의 종류를 추가하거나 입력자료의 세밀한 전처리를 통하여 더욱 정확한 수위 예측을 기대해본다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권10호
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• pp.729-742
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• 2019

국내의 자연재해피해 중 가장 큰 부분을 대부분은 매년 여름철에 발생하고 있는 태풍과 장마로 인한 침수피해이므로, 도시 홍수에 대한 관심은 꾸준히 증가하고 있다. 반복되는 피해 저감을 위해 다양한 방법으로 홍수취약성을 분석하지만, 반복되는 도시(재)개발로 인해 지형 및 사회경제적인 요인들이 바뀌고 있어, 기존에 실시했던 홍수취약성 분석결과가 현실적으로 반영이 되기 힘든 상태이다. 이에 홍수피해 예방을 위해 변형된 지형과 환경에 맞춰 새로운 홍수취약성 분석을 실시하여 지역의 투자 우선순위를 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 우리나라 중 가장 도시화가 된 서울시 25개 구를 대상지역으로 선정하였으며, 홍수취약성 인자들을 Pressure-State-Response (PSR) 구조로 구분하였다. 압력지수(PI)는 인구밀도, 차량 수 등 9개의 인자를, 상태지수(SI)는 공공시설 피해액 등 4개의 인자를 선정하였으며, 대책지수(RI)는 대피시설 수, 재정자립도 등 7개의 인자를 선택하여 홍수취약성지수를 계산하였다. 각 인자들의 가중치를 계산하기 위해 AHP 방법과 Fuzzy이론을 결합한 Fuzzy AHP 방법을 적용하였다. 그 결과, 세부지수인 압력지수나 대책지수는 가중치 결정방법에 따라 숫자가 변하기는 하지만, 순위 변화는 없었으며, 상태지수는 값 뿐만 아니라 순위에도 다소 변화가 있었다. 또한 세부지수들을 결합하여 계산한 홍수취약성지수는 Fuzzy AHP 방법으로 계산하였을 경우, 강남 지역의 취약성이 눈에 띄게 감소하였다. 이는 강남지역의 홍수피해복구금액이나 재정자립도가 높고, 다른 지자체와 차이가 크기 때문에 Fuzzy 수를 이용하여 불확실성을 고려할 경우 취약성이 낮아진 것으로 분석된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.51-59
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• 2021

최근 기후변화로 인하여 국지성 집중호우의 발달로 인해 홍수 피해규모가 대형화 되고 있다. 2020.12 환경부는 100년빈도 홍수범람 지도를 제공하고 있으나 소하천은 50~80년 빈도로 하천구조물이 설계가 되어 있어 피해예상 및 대피정보 제공이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 소하천이자 상습침수구역인 세종특별자치시 금남면 도남천지구의 홍수범람지도를 작성하였다. HEC-RAS를 이용하여 홍수위를 산정하였으며 HEC-GeoRAS를 통해 범람면적을 시각화 하였다. 분석결과 30~80년 빈도 강우 시 특수작물 및 도로 등 재산 피해가 발생하였고 100년 빈도 발생시 일반주택지, 공공용지등 민가에 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 환경부 제공 범람지도와 HEC-GeoRAS 모의결과를 비교 분석한 결과 환경부 제공 범람지도는 소하천을 고려하지 못한 것으로 나타났다. 향후 대하천과 소하천을 고려한 홍수범람지도에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제20권3호
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• pp.141-152
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• 2017

본 연구는 계측자료가 부족한 유역을 대상으로 위성강우 활용 및 위성강우의 보정방법을 통해 홍수량 추정의 기술적인 방법을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 연구대상유역은 모로코 세부강 유역을 대상으로 하였다. 세부강 유역 홍수량 추정을 위한 모형은 IFAS(Integrated Flood Analysis System)와 GRM(Grid baed Rainfall-Runoff Model)을 이용하였다. 연구 유역에 대한 강우자료는 일일관측의 지상계측 자료와 시간계측 위성강우자료를 이용하였다. 위성강우를 이용한 홍수분석에서 일일 지상계측 강우량과 위성강우의 시간계측 자료를 합성하여 위성강우자료를 수정하였다. 지형자료는 90m 공간해상도의 Shuttle Radar Topographic Mission DEM(SRTM DEM)과, 1km 공간해상도의 Global map의 토지피복도와 US Food and Agriculture Organization(US FAO)의 Harmonized World Soil Database(HWSD) 토양도를 이용하였다. 과소추정되는 위성강우는 지상계측 자료를 활용하여 보정하였다. 수정된 위성강우를 이용한 유출분석에서는 첨두유출량이 IFAS는 $5,878{\sim}7,434m^3/s$, GRM은 $6,140{\sim}7,437m^3/s$의 유출이 발생하는 것으로 분석되었다. 그러므로 2009~2010년에 발생한 세부강 유역의 첨두홍수량은 $5,800m^3/s$에서 $7,500m^3/s$의 범위에서 발생한 것으로 추정되었다. 보정된 위성강우를 활용한 홍수량 추정결과는 두 모형 모두 유사한 홍수량을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 제시한 위성강우의 보정기법은 계측자료가 부족한 지역의 적정 홍수량 추정에 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 디지털융복합연구
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• 제15권11호
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• pp.245-250
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• 2017

돌발홍수는 강우유출수가 하천으로 모여드는 유역이 좁은 지역에 집중호우로 인해 유입되는 물의 양이 급증하여 나타난다. 돌발홍수는 유속이 빠르고 홍수를 대비할 수 있는 시간이 부족하므로 인명과 재산상의 피해를 발생시킨다. 본 연구에서는 돌발홍수를 예보를 위한 빅데이터 분석방법을 수행하였다. 연구 자료는 2009년에서 2012년까지 국민안전처 국가재난정보센터에 보고된 38건의 홍수 피해 자료와 지표수문모형(TOPLATS)에 의해 생성된 수문기상정보인 강우량, 토양수분 상태, 지표유출량이다. 돌발홍수 발생 선행 6시간의 강우량, 토양수분 상태, 지표유출량 데이터를 요인분석을 통해 토양수분 상태, 장기요인에 의한 강우량과 지표유출량, 단기요인에 의한 강우량과 지표유출량으로 축소하였다. 빅데이터 분석 방법으로는 유형분석인 의사결정나무, 랜덤포레스트, 나이브베이즈, 서포트벡터머신, 로지스틱 회귀모형을 사용하였다. 돌발홍수 사고발생 자료가 38건으로 한정되어 있기 때문에 예측성능 정확도 판단이 중요하다. 예측성능 정확도 평가방법으로 kappa계수, TP Rate, FP Rate, F-Measure를 이용하였다. 이 외에 돌발홍수 발생 선행 시점별 재현성 평가와 과거 4년간 돌발홍수 경보 횟수를 통해 최적 유형분석 방법을 제시하였다. 연구결과 로지스틱회귀모형과 랜덤포레스트가 돌발홍수 예보를 위한 예측 성능이 가장 좋았다. 사고발생 자료가 2009년부터 2012년까지 38건으로 한정되어 있어 분석을 위한 훈련자료와 검증자료 구축에 한계가 있었다. 장기간의 자료가 수집된다면 더욱 정확한 빅데이터 분석을 수행할 수 있다.

• 환경영향평가
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• 제24권1호
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• pp.16-34
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• 2015

불투수면(IC)이란 빗물 등의 강수가 토양 속으로 침투할 수 없는 포장 지역이라 정의할 수 있으며, 일반적으로 도시화 과정에서 형성되는 불투수면은 주로 도로(Drive way), 인도(Sidewalk), 주차장(Parking lot), 건물의 지붕(Roof) 등의 형태로 나타난다. 불투수면의 증가는 유출계수를 증가시켜 강수의 침투량 및 지하수 수위를 감소시킨다. 이로 인해 홍수기에 직접 유출량과 홍수피해를 증가시키고, 갈수기에는 하천의 건천화를 유발하여 수생태계를 악화시킨다. 미국 환경부에서는 불투수면을 저감하기 위한 주요정책으로 LID(Low Impact Development) 또는 GI(Green Infrastructure)의 도입을 제시하고 있다. 본 연구에서는 도시 유역의 강우-유출 및 수질 해석을 위해 SWMM모형을 구축하고, 도시 유역의 대표적인 토지이용 유형에서 불투수면 영향 저감을 위한 다양한 LID 기법을 적용하고 그 효과를 평가하였다. 모형의 보정기간은 2009년 7월 17일, 검정기간은 2009년 8월 11일이며, 강우유출발생시 측정한 실측 데이터를 사용하여 검 보정을 하였다. 아파트, 학교, 도로, 공원 등으로 구성된 복합용지에 투수성 포장(Pervious cover)과 옥상녹화(Green roof)기법을 단계별로 적용하고 유출량 및 오염부하 저감에 미치는 영향을 모의한 결과, 유역 내 불투수면이 투수면으로 전환되는 비율이 증가함에 따라 강우시 발생하는 유출량과 오염물질 부하량의 저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 특히, 건물 옥상 녹화 및 주차장과 도로에 투수성 포장을 적용한 경우, 총 유출량은 15~61 %의 저감효과를 보였으며, 오염부하량에 대해서는 TSS 22~72 %, BOD 23~71 %, COD 22~71 %, TN 15~79 %, TP 9~64 %의 저감효율을 나타냈다.