• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.224-228
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• 2007

도시하천인 중랑천을 대상으로 EAP 수립을 위한 한 방안으로서 계획규모를 초과하는 200년 빈도(현재 설계빈도는 100년 빈도임) 홍수에 대하여 한강홍수위 변화에 따른 월류부 위치 (시경계, 당현천 합류점, 월계1교, 묵동천 합류점)와 방수로 설계조건인 횡월류부 폭(30, 50, 70 m), 월류고(계획, 위험, 경계홍수위) 및 하류단 경계조건(평수위, 100년 빈도, 200년 빈도)에 따른 하류부 수위 저감효과를 분석하는 기술적 판단 과정을 제시하였다. 부정류 해석을 통하여 각 조건에 따른 저감효과를 분석하였다. 방수로 설치위치에 따른 홍수위 저감효과는 동일규모 방수로일 때 시경계부근에 설치한 경우에서 가장 큰 효과를 나타내고 있어 최적의 지점으로 분석되었다. 또한, 가장 취약지구인 당현천 부근의 홍수위는 당현천 합류지점에 방수로를 설치한 경우에 가장 낮아지는 것으로 분석되었다. 횡월류부의 폭과 월류고에 따라 중하류부 일정구간에서 홍수위가 100년 빈도로 저감되는 효과를 나타내었으며, 월류부 폭 및 월류고가 클수록 그 영향이 크게 나타났으나, 한강의 배수위 영향구간인 묵동천 합류점 하류구간에서는 그 영향이 감소하였다. 또한, 전반적으로 한강홍수위 변화에 따라 하류부에서의 영향은 컸으나, 당현천 상류구간에는 그 영향이 작았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1297-1301
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• 2007

홍수위 산정을 위하여 이용되는 기법은 평균적인 홍수위 산정이 가능한 1차원모형과 하천 좌우의 수심 편차까지 해석이 가능한 2차원 모형 및 수심에 대한 변동까지 해석이 가능한 3차원 모형으로 구분된다. 이중에서 기본계획 수립시 사용되는 모형은 1차원 수치해석 모형으로 하천 단면별로 평균홍수위 만을 산정하므로 만곡부하천의 특성의 영향이 반영되지 않고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 만곡부 하천을 선정하여 총2.4Km구간의 모형을 제작하였으며, 수리모형 실험을 통하여 일차원 및 이차원 수치해석을 실시하여 모형실험값과 비교 고찰하였다. 본 연구를 위하여 일차원 수치해석은 HEC-RAS모형을, 이차원 수치해석에서는 SMS모형을 사용 하였다. 연구결과, 유속의 경우 우안지점의 평균 유속은 모형실험은 8.33m/s, 일차원 및 이차원 수치해석은 각각 3.08m/s, 8.57m/s로 나타남을 확인 하였으며, 평균유속은 이차원 수치해석이 모형실험과 유사한 값을 보였다. 또한 수위경우는 모형실험의 좌안과 우안에 대한 일차원 및 이차원 수치해석의 최대 오차는 각각 0.66m, 0.84m와 0.28m, 0.48m로 수위 또한 이차원 수치해석이 수리모형실험과 유사한 결과를 보였다. 따라서 본 연구를 통하여 알 수 있듯이 만곡부 하천의 경우 일차원 수치해석보다는 2차원수치해석을 실시하여 기본계획을 수립하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.664-668
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• 2010

유역 내 효율적 수자원관리 및 이 치수 계획수립을 위해 수계별 혹은 지역별로 다양한 형태의 하천정비 사업이 시행되고 있으며, 사업의 대부분은 통수능 확보를 위한 확폭 및 홍수피해방지를 위한 제방의 보강이 주를 이루고 있다. 그러나 이러한 하천정비사업 계획의 검토를 위하여 횡방향 흐름을 고려할 수 없는 1차원 HEC-RAS 모형이 주로 이용되고 있으며, 이는 만곡부와 같은 복잡한 흐름특성이 발생하는 구간에서의 정비 사업 후 흐름특성 변화 및 하상의 안정성에 대한 평가를 위해 1차원 수치모형의 적용이 제약적임을 의미한다. 본 연구에서는 용담댐 하류부 대유리에 위치한 만곡부를 대상으로 2차원 수치모형인 CCHE2D를 이용하여 정비사업 전 후의 흐름특성 변화에 대한 분석을 수행하였다. 분석결과, 만곡부 정점부의 단면축소로 흐름의 통제가 발생하던 구간에서 정비사업 후 유속과 소류력이 감소되었으며, 상류측으로 수위가 크게 저하하였다. 또한, 정비사업 후 상류측에서 유속과 소류력의 증가가 관측되었으며, 만곡부 내측으로 유속과 소류력의 중심이 이동함에 따라 제방의 안정성에 영향을 줄 수 있음을 확인할 수 있었다. CCHE2D모형은 자연하천의 만곡부와 같은 복잡한 흐름이 발생하는 구간의 분석을 위하여 효율적으로 이용될 수 있으며, 모형 내 하상변동 모듈과의 연계모의를 통해 제방의 안정성 및 하상의 안정성 평가를 위한 수리학적 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.556-556
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• 2012

본 연구는 수지상, 망상, 분기상 등을 모의 할 수 있는 1차원 고정확도 하천흐름 해석 모형을 개발하는데 그 목적이 있다. 이러한 복잡한 형태의 하천흐름 해석 모형 개발을 위해 기존 Fread(1973)가 수지상 하천흐름 해석을 위해 개발한 바 있는 Relaxation 알고리듬을 활용하였으며 이를 망상 및 delta 등에 적용할 수 있도록 확장하였다. 모형의 검증을 위해 한강 팔당댐 하류 한강대교 노들섬 지점에서 발생되는 유량 분기 현상을 모의하였다. 모의구간은 팔당댐~행주대교 구간이며, 대상호우는 2011년 8월 발생한 사상이다. 대상구간 내 팔당대교, 잠수교, 한강대교 수위관측소의 수위자료를 활용하여 조도계수 보정을 수행하였다. 한강대교 노들섬 구간에 대하여 망상하도를 구성하였으며 한강대교 남단과 북단에서 운영 중인 ADVM 유량관측 자료와 본 연구모형의 모의 결과를 비교 검토하였다. 추가로 HEC-RAS 모형의 입력자료를 구성하여 모의하였으며 이를 본 연구모형의 결과와 비교하였다. 이를 통해 본 연구 모형의 하도망 해석 알고리듬의 타당성을 입증하였다. 따라서 본 연구모형을 통해 복잡한 하도로 구성되는 하천 하구 지역의 흐름현상 규명이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.161-165
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• 2011

수리계수는 하천의 수리학적 특성을 대표하는 인자라고 할 수 있다. 따라서 우리는 하천정비기본계획에 의하여 하천을 측량하고 그 측량성과를 바탕으로 수리계수를 산정하여 왔다. 이러한 수리계수는 하천의 홍수위, 유사량, 수질 산정을 위하여 중요한 매개변수로 활용할 수 있다. 하지만, 하천 측량성과가 없는 미계측 유역의 경우 수리계수를 산정할 수 없는 한계가 있는 것이 사실이다. 이러한 문제점을 극복하고자 SWAT 모형의 방법론을 검토하고 미계측 유역에서 수리계수를 산정하는 방안을 제시하고자 하였다. SWAT에서는 하도 단면을 사다리꼴로 가정하여 대상 유량에 대한 유속 및 수위를 산정하게 되는데, 이의 관계를 활용하면 유량-유속, 유량-수심에 대한 회귀방정식을 지수식으로 산정 할 수 있다. 본 연구에서 검토하고자 하는 방법론을 적용하고자 계측유역인 경안천 유역을 미계측 유역으로 가정하여 SWAT 모형을 적용하였다. 따라서 계측유역에 일반적으로 적용하는 방법인 HEC-RAS 모형을 이용한 수리계수 산정 결과와 본 연구에서 미계측 유역을 대상으로 적용하고자 하는 SWAT을 이용한 결과를 비교하였다. 비교결과 SWAT 모형을 이용한 방법론이 일반적인 방법론과 차이가 있음을 확인할 수 있었으며 이는 경안천이 자연하천이 아닌 정비된 제방하천이기 때문인 것으로 판단되었다. 따라서 자연하천에 대한 적용을 통한 검증 또는 제방하천에 대한 적용 방법의 개선이 필요할 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.107-116
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• 2014

본 연구는 조도보정 블록수로에서의 체적밀집도를 정의하고, 평균유속(V)과 수리반경(R)의 곱인 VR, 블록 Reynolds수($Re^*$), 항력계수($\acute{C}_D$) 및 바닥전단특성의 바닥조도계수($n_b$)를 분석하여 조도계수(n)를 산정하였다. VR과 블록Reynolds수가 증가함에 따라 조도계수가 감소하여 일정함에 수렴하는 경험적인 양상을 확인하였다. 블록Reynolds수의 증가에 따라 항력계수는 감소하여 일정한 값에 수렴하는 것으로 나타났다. 블록Reynolds수가 큰 난류구간에서는 항력계수는 밀집도로 정의한 조도블록의 형상에 지배적임을 볼 수 있다. 정확한 조도계수의 산정을 위해서는 블록Reynolds수와 체적밀집도에 의한 상관식의 개발이 요구된다. n-VR, $\acute{C}_D-Re^*$, $n_b-\acute{C}_D$상관에 대한 관계곡선식을 제시하였다. 조도계수를 산정할 수 있는 블록Reynolds수와 체적밀집도와의 상관관계식을 제시하였다. 실험결과를 토대로 블록Reynolds수와 체적밀집도에 의한 조도 계수 산정식을 이용한 HEC-RAS의 수리특성 분석결과는 실험결과와 잘 일치함을 보여주어 산정한 조도계수 추정식의 적용성을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.1203-1213
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• 2014

청미천의 일부구간을 대상으로 HEC-RAS를 이용하여 보의 설치 유무에 따른 수리 및 하상변동 특성을 분석하였다. 한국수자원공사(2008)에서 제시한 방법을 이용하여 물리적 교란을 평가하였다. 보의 설치에 따른 하상변동이 큰 구간에서의 물리적 교란점수는 낮게 나타났다. 보의 설치에 따른 하상변동과 그에 따른 물리적 교란영향 범위는 거의 일치하여 하상변동은 하천에서 물리적 교란을 야기하는 중요한 인자임을 확인하였다. 기존 보에 의한 교란의 영향이 없는 상류와 하류 지점에 추가적인 보를 설치할 때는 일정구간에 보의 설치 이전과 유사한 교란점수로 나타나 추가적인 하천교란이 발생하지 않았다. 교란의 영향범위 상류와 하류의 끝단에 추가적인 보를 설치한 경우 전 구간에 걸쳐 교란의 영향 나타났다. 물리적 교란 영향범위가 중첩되도록 상류와 하류에 추가적인 보를 설치한 경우 물리적 교란양상의 중첩으로 전 구간의 교란점수는 매우 낮게 나타났다. 따라서 하천에서 보의 설치는 하상변동과 교란의 영향범위보다 충분히 떨어진 위치에 설치할 때 하천의 물리적 교란을 최소화할 수 있다.

• 한국농공학회논문집
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• 제59권1호
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• pp.81-96
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• 2017

Along with climate change, it is reported that the scale and the frequency of extreme climate events (e.g. heavy rain, typhoon, etc.) show unstable tendency of increase. In case of Korea, also, the frequency of heavy rainfall shows increasing tendency, thus causing natural disaster damage in downtown and agricultural areas by rainfall that exceeds the design criteria of hydraulic structures. In order to minimize natural disaster damage, it is necessary to analyze how extreme precipitation event changes under climate change. Therefore a new design criteria based on non-stationarity frequency analysis is needed to consider a tendency of future extreme precipitation event and to prepare countermeasures to climate change. And a quantitative and objective characteristic analysis could be a key to preparing countermeasures to climate change impact. In this study, non-stationarity frequency analysis was performed and inundation risk indices developed by 4 inundation characteristics (e.g. inundation area, inundation depth, inundation duration, and inundation radius) were assessed. The study results showed that future probable rainfall could exceed the existing design criteria of hydraulic structures (rivers of state: 100yr-200yr, river banks: 50yr-100yr) reaching over 500yr frequency probable rainfall of the past. Inundation characteristics showed higher value in the future compared to the past, especially in sections with tributary stream inflow. Also, the inundation risk indices were estimated as 0.14 for the past period of 1973-2015, and 0.25, 0.29, 1.27 for the future period of 2016-2040, 2041-2070, 2071-2100, respectively. The study findings are expected to be used as a basis to analyze future inundation damage and to establish management solutions for rivers with inundation risks.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.549-557
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• 2013

정밀한 홍수 범람도는 홍수의 공간적 특성에 대한 정보를 의사 결정자나 설계자들에게 전달할 수 있다. 수리모형을 이용하여 홍수 범람도를 구축하는 과정에서 확실하게 정의되거나 측정되지 않은 조도계수와 수위유량관계식으로부터 얻은 유량은 불확실성을 일으키는 핵심 요인들이다. 또한, 홍수 범람도에 대한 불확실성 해석을 위해서는 관측 자료가 필요한데, 홍수 범람의 관측 자료는 인공위성영상을 이용하여 확보할 수가 있다. 따라서 본 연구의 목적은 수리모형과 인공위성자료를 이용하여 조도계수와 유량이 홍수범람도 제작에서 일으키는 불확실성을 정량적으로 산정하는 것이다. 미국 Illinois주 Metropolis시 주위의 Ohio 강에 대하여 HEC-RAS과 지형분석을 이용하여 홍수 범람를 모의하고 ISODATA(Iterative Self-Organizing Data Analysis)분류 방법으로 Landsat 5TM 위성 영상으로부터 수체를 추출하였다. 추출된 수체는 GLUE(Generalized Likelihood Uncertainty Estimation)에서 우도측정(F-통계량)을 계산하는데 관측 자료로 이용되었다. GLUE는 누적확률 5 %와 95 %에 각각 해당하는 74.59 $km^2$와 151.95 $km^2$의 홍수범람면적을 산정했다. 홍수 범람도 구축과정에서 발생하는 불확실성을 정량적으로 산정하는 것은 효율적인 홍수방어 계획을 실현화하는데 중요한 역할을 할 거라 사료된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.13-25
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• 2022

탄소중립시대에서 수력발전과 같은 대규모 프로젝트를 진행하기 위해서는 대중의 동의가 필수적이다. 일반적으로 댐이나 하천시설과 같은 수공시설물을 설계할 때는 사전에 수치해석을 통해 시설물 자체 혹은 시설물로 인한 영향을 분석한다. 특히 국내 수공시설물은 홍수대응을 위해 건설되며 HEC-RAS와 같은 수치해석 프로그램을 사용한다. 이는 정확한 데이터 값을 제공하지만 데이터로만 대중을 설득하는 것은 굉장히 어려운 일이다. 따라서 본 연구에서는 도시침수 및 침수대응 분야에서의 메타버스 활용성을 고찰하고자한다. 일종의 메타버스인 Cities: Skylines을 이용하여 시각적 효과를 강조하고 보기 쉬운 데이터를 제공함으로써 메타버스의 적용가능성을 확인하였다. Cities: Skylines의 기능과 한계점을 검토하였고 국내의 도시를 메타버스 상 구현한 후 가상의 홍수시나리오를 적용하였다. 국내에 기구축되어 있는 침수예상도와 Cities: Skylines의 시나리오 적용 결과를 비교하였다. 메타버스 상에서는 현실그대로의 도시와 인구를 구현함으로써 발생한 재난상황 뿐만 아니라 재난이후의 사회재난의 확산 상황을 확인할 수 있다. 이를 통해 대책방안 등을 가상으로 구현해 볼 수 있다. 향후 이러한 사회인문학적인 데이터도 함께 검증된다면 도시침수 대응을 위한 전반적인 과정을 모델화할 수 있을 것으로 기대된다.