• 한국습지학회지
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• 제18권1호
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• pp.16-23
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• 2016

본 연구의 목적은 도시유역의 2차원 침수해석 등의 정량적 분석이 가능한 XP-SWMM(Stormwater & Wastewater Management Model) 모형을 통해 도시방재성능 목표를 적용하여 도시지역의 침수피해 원인 분석 및 해소방안을 제시하는 것이다. 이를 위하여 대상지역의 유역 및 우수관거, 지형 데이터 등을 이용하여 DTM(Digital Terrain Model) 및 우수관망을 구축하여 입력자료로 활용하였으며, 대상유역의 현재 도시방재성능을 평가하였다. 대상유역의 침수피해 원인을 검토한 결과, 우수관거의 통수능 부족으로 인한 1차 침수피해가 발생하였으며, 또한 방류구와 인접한 하천의 외수위 상승에 따른 내수배제 불량에 의해 침수피해가 가중되는 것으로 분석되었다. 따라서, 이러한 침수피해를 해소하기 위해서는 통수능이 부족한 관거의 개량 및 유역 특성을 고려한 방수로 신설 등의 저감대책이 필요한 것으로 판단되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.155-163
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• 2010

범람해석에 관한 기존의 연구들은 높은 정확도의 범람해석결과를 얻기 위해 비정방형격자를 이용한 다양한 수치기법들을 제시하고, 고정확도의 해석결과를 보여주고 있으나 실시간 범람해석에 적용하기 위해서는 전처리 과정의 간소화 및 모의 시간 단축이 필요하다. 또한 최근 들어 침수지도, 홍수위험 지표 및 다차원 홍수피해 산정기법을 이용한 홍수위험 지도 작성을 위해서는 다양한 vector 및 raster기반의 정보와의 연계해석이 필요하며 이를 위해서는 비정방형격자보다는 정방형격자기반의 홍수범람 해석기법이 효율적이다. 본 연구에서는 지형데이터의 전처리 과정을 간략화하고, 모의수행시간을 단축할 수 있도록 raster기반의 2차원 홍수범람 모형을 개발하였으며, 개발된 모형의 정확도 및 효율성 평가를 위해 2002년 8월 10일 발생한 백산제 붕괴 홍수범람 모의에 적용하여 실측자료 및 상용 2차원 수치모형인 FLUMEN과의 모의결과를 비교 분석하였다. 개발된 모형의 최대 침수면적은 실제침수흔적도 및 FLUMEN 모의결과와 상당히 유사한 결과를 보였으며, 범람해석모형에 포함된 하도-제내지 연결부 모형에 의해 제방붕괴초기의 하도에서 제내지의 범람유량뿐만 아니라 제방붕괴후기의 제내지에서 하도로의 역유입 현상 역시 상당히 우수하게 모의되었다.

• 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.

• 환경영향평가
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• 제15권6호
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• pp.357-372
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• 2006

The excessive land activities in farming can cause soil erosion, inundation by a flood, and fallow. So far land evaluation has been analyzed using the land use limitation derived from the excessive land activities. This study was done for evaluating the agricultural fields by using 3 land use limitations, inundation potential, soil erodibility potential, and fallow potential. The study area is Ibang-myeon, Changnyeong-gun, Gyeongnam-province, Korea. A logistic regression model was applied to recognize the inundation potential by a flood in the Nakdong river basin. And potential soil erodibility index (PSEI) was derived from USLE model to analyze the soil erodibility potential. And a probability model from a logistic regression model was applied to detect the fallow potential. Therefore, we found 220.7ha for the 4th grade and 86.1ha for the 5th grade was analyzed as water damage potential. Large area near Nakdong river have problem to grow the rice due to the damage by water inundation. And 213.6ha for the 3rd grade and 103.3ha for 4th grade was detected as a result of the analysis of soil erosion potential. The soil erosion potential was high when within-field integrity of soil was not stable, or the kinetic energy was high or the slope length was long due to a steep slope of a specific land. And 869.1ha for 3rd grade, 174.9ha for 4th grade, and 110.6ha for 5th grade was detected to be distributed having the fallow potential. Especially, a village, having a steep mountain, had 249.5ha for the 3rd grade, which was 28.7% of total area showing the 3rd grade. Finally, Three villages, including An-ri, Geonam-ri, Songgok-ri, showed they had largest area of the suitable land in the study area. These villages had similar topographic condition where they were far from Nakdong river, and they had relatively higher elevation and flat lands.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권10호
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• pp.853-862
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• 2018

본 연구에서는 적응적 분할격자기반 2차원 침수해석모형 K-Flood를 개발하였다. 분할격자기법은 흐름 특성을 기반으로 격자를 분할하여 흐름영역과 비흐름영역으로 구분하는 격자생성기법이며, 분할격자기법과 격자세분화기법을 동시에 활용하면 매우 적은 수의 격자로 복잡한 형상의 흐름영역을 표현할 수 있어 효율적인 모의가 가능하다. 특히 최근 도시홍수에 대해 매우 정밀한 해상도의 자료와 격자를 이용하여 보다 정확한 침수해석 또는 예보를 하고자 하는 시도가 늘어나고 있으며, K-Flood는 이러한 복잡한 흐름영역의 계산 시 적응적 분할격자를 활용하여 효율적인 격자생성이 가능하다. 공간 및 시간에 대해 2차 정확도의 유한체적 수치해법이 적용되었다. K-Flood의 검증을 위해 2차원 침수해석모형의 검증에 널리 사용되고 있는 1) 원형 실린더에 의한 충격파 반사 모의, 2) 도시홍수실험 모의, 3) Malpasset 댐붕괴 모의를 수행하였다. 모든 모의에서 관측자료 및 과거의 모의결과와 비교하여 성공적으로 K-Flood의 성능을 검증하였다.

• 한국습지학회지
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• 제12권1호
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• pp.33-40
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• 2010

본 연구에서는 기존 연구에서 도출된 프로그램 사용의 어려움이나 많은 매개변수 산정 및 적용 문제, 복잡한 전처리과정 등의 어려움이나 문제점을 좀 더 단순화하고 정밀도가 높은 범람해석 및 홍수범람도 작성 방법을 제시하여 위험요소를 줄이고 개선시킬 수 있는 기법을 제시하고자 하였다. 대상 하천으로는 안성천 유역을 선정하였으며 월류 및 제방 붕괴만을 고려하기 위하여 계획빈도를 초과하는 이상홍수개념으로 홍수범람 시나리오를 작성하여 범람모의를 실시하였다. 범람모의를 위한 모형 적용은 1차원 수치모형인 HEC-RAS의 Storage 기능을 이용하여 월류 및 제방 붕괴에 대한 분석을 실시하였으며, 일반적으로 사용되는 Area-Time-Depth 방법보다는 좀 더 정확한 범람모의를 위해 Elevation versus Volume Curve를 적용하였다. Arcview 3.2a의 Query기법과 SURFER의 Mathematical 기법을 이용하여 작성한 침수면적의 차이가 크지 않아 전처리과정이 복잡한 Arcview 3.2a보다 비교적 작성방법이 간단하고 정밀도가 높은 홍수범람도를 작성할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.395-406
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• 2018

도시유역의 침수해석에 널리 사용되는 XP-SWMM 모형은 맨홀을 하나의 절점(node)으로 간주하여 과부하 맨홀에서 발생하는 국부 손실의 영향을 고려하지 못하기 때문에 침수 면적(범위)을 과소 산정한다. 그러므로 XP-SWMM을 이용한 침수해석 시 과부하 맨홀에서의 국부손실을 고려한 손실계수의 적용성 분석이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 내수 침수피해가 빈번히 발생하는 도림천 유역의 도림1 배수분구를 활용하여 맨홀 형태 및 손실계수 적용 유무에 따른 침수면적의 변화를 비교 분석하였다. 침수모의 결과, 손실계수를 고려한 경우가 고려하지 않은 경우보다 실제 침수면적과의 일치율이 약 17% 증가하였다. 또한 중간맨홀 및 합류맨홀($90^{\circ}$접합, 3방향 및 4방향 접합 맨홀)에 따른 각각의 손실계수를 적용하여 침수 해석한 결과 중간맨홀의 손실계수만을 적용한 것과 유사한 결과가 도출되었다. 그러므로 도시지역의 침수지역을 정확하게 모의하기 위해서는 과부하 맨홀에서의 손실계수를 고려한 2차원 침수해석을 수행하여야 할 것으로 판단된다. 본 연구의 연구결과는 도시지역의 침수 위험지역을 파악하기 위한 기초적인 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.710-720
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• 2020

Tsunami occurred by a rapid change in the ocean floor is a natural disaster that causes serious damage worldwide. South Korea seems to be out of the range of this damage, but it is quite possible that South Korea will fall within the range due to the long-distance propagation features of tsunami and many earthquakes occurred in Japan. However, the analysis and preparation for tsunami have been still insufficient. In this paper, we propose a tsunami simulation model based on cellular automata for analyzing coastal inundation. The proposed model calculates the range of inundation in coastal areas by propagating the energy of tsunami using the interaction between neighboring cells. We define interaction rules and algorithms for the energy transfer and propose a software tool to effectively utilize the model. In addition, to verify and tune the simulation model, we used the actual tsunami data in 2010 at Dichato, Chile. As a case study, the proposed model was applied to analyze the coastal inundation according to tsunami height in Gwangali Beach, a famous site in Busan. It is expected that the simulation model can be a help to prepare an effective countermeasure against tsunami and be used for a virtual evacuating training.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.713-723
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• 2019

기후변화와 다양한 강우 패턴에 의하여 도시 유역 별 침수발생 기준을 산정하기에 어려움이 있다. 이에 도시 유역의 상세 지형, 배수체계 그리고 다양한 강우 시나리오를 고려하여 침수해석을 실시 및 결과를 검토할 필요가 있으며, 동일 지역에 대한 실측 강우에 따른 침수 사상을 조사할 필요가 있다. 본 연구에서는 서울시 효자 배수분구의 침수 발생에 영향을 미치는 강우 특성을 파악하기 위해 확률론적 빈도 분석과 Huff 분포를 고려한 다양한 강우 시나리오를 생성하였으며, 1차원 도시유출해석을 위한 SWMM (Storm Water Management Model)과 2차원 침수해석 모형을 이용하였다. 본 연구에서 사용된 SWMM 모형은 침수흔적도와 유전자 알고리즘을 통해 최적화 되었다. 최적화 된 1차원 모형을 2차원 침수해석과 연계하여 기존의 침수흔적도와 73.6 %의 적합도를 나타낼 수 있었다. 각 강우량에 따른 침수 발생 유무를 파악하였으며, 로지스틱 회귀 곡선을 통하여 침수발생 한계강우량을 산정할 수 있었다. 1-2차원 침수해석 결과와 2010~2018년 AWS (Automated Weather System)자료와 ASOS (Automated Synoptic Observing System)를 반영한 결과, 지속시간 1시간의 경우 침수발생 한계강우량은 72.04 mm, 2시간의 경우 146.83 mm, 3시간의 경우 203.06 mm으로 산정되었다. 산정된 한계강우량은 지속적으로 관측되는 강우 자료의 입력을 통하여 갱신될 수 있을 것으로 보인다. 본 연구에서 제시되는 방법론을 통해 도시 배수분구별 정량적 한계강우량을 제시할 수 있을 것으로 보이며, 이는 도시 유역에서 홍수 예·경보 발령을 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권4호
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• pp.347-354
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• 2018

도시유역에서 발생한 유출은 지표면뿐만 아니라 하수관망을 통해 배수되며, 도시침수 모의 수행시 하수관망을 수문학적 배수 시스템의 한 구성요로서 고려하는 것은 매우 중요하다. 그러나 도시 침수 모의를 수행하는 대부분의 연구자들이 적절한 기준에 준하지 않고 직관적으로 하수관망을 단순화시켜 모의를 수행하는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 1D-2D 결합 도시침수 해석 모형을 이용하여 수지상 구조에 구분법에 기반하여 단순화된 하수관망의 도시침수 해석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 하수관망 해석을 위한 1차원 모델은 Lee et al. (2017)에 의해 소개된 모형으로서 지표면과 하수관망 사이의 유입과 역류를 동시에 모의할 수 있고, 2차원 지표면 모델은 불규칙 삼각망을 이용하여 지표수 흐름을 모의하며 1차원 하수관망 해석모형과 연계되어 도시침수를 모의할 수 있다. 하수관망은 수지상 구조 구분법에 기반하여 2차, 3차 그리고 단순화 하지 않은 경우로 구분할 수 있으며, 구분된 각 하수관망은 서울시 사당역 인근에 많은 침수 피해를 발생시킨 2011년 7월 27일 강우 사상에 적용하여 제안된 방법의 적용성을 평가하였다. 모든 케이스에 대하여 침수면적, 지표면에서 하수관망으로의 유입 유량, 하수관망에서 지표면으로의 역류 유량 등을 비교하였으며, 마지막으로 하수관망 단순화를 위한 적절한 기준 제시에 대한 논의를 수행하였다.