• 대한환경공학회지
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• 제36권10호
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• pp.691-697
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• 2014

도시 하천의 지속가능한 관리를 위해서는 적절한 유역 관리가 필수적이다. 현재 대전 관평천의 상류 유역은 그린벨트지역으로 보호되어 있으나 해당 유역의 농경활동이나 도로공사 등 인위적인 요인으로 인해 관평천은 지속적인 환경문제를 나타내고 있다. 관평천의 적절한 종합 수자원 관리 계획을 수립하기 위해서는 하천의 수질문제 뿐만 아니라 유량 문제도 의미있게 고려되는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 관평천 유역에 대해 대표적인 도시형 강우 유출 모형인 storm water management model (SWMM)을 구축하고 실측자료를 활용하여 보정 및 검증을 실시하고 향후 임의의 강우 조건에 대해 하천 주요지점의 유량 및 수질을 예측할 수 있도록 하였다. 유량 보정은 상관계수($R^2$)가 0.9 이상의 양호한 수준으로 수행되었으나 수질 보정은 상대적으로 오차가 큰($0.67{\leq}R^2{\leq}0.87$) 것으로 나타났다. SWMM 모델을 이용하여 상류 유역이 개발되었을 경우 환경에 영향을 적게 미치는 LID (low impact development) 기법을 적용하는 가상의 시나리오를 구성하여 비교할 수 있는 방법을 구축하였다. 본 연구결과는 향후 관평천 상류지역을 개발하거나 환경관련 관리 계획을 수립할 경우, LID기법을 포함한 합리적인 수자원 기법 선택에 많은 도움을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권2호
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• pp.127-136
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• 2015

일반적으로 XP-SWMM은 맨홀을 하나의 절점으로 간주하여 절점의 형상과 크기에 따른 국부손실의 영향을 고려하지 못하기 때문에 침수면적을 과소 산정한다. 그러므로 과부하 맨홀 내에서의 손실계수를 고려한 해석 방안 및 손실계수의 적용에 따른 침수해석에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 유량변화 및 맨홀 형상 변화에 따른 수리실험을 실시하여, 과부하 맨홀(원형, 사각형)에서의 손실계수를 각각 0.61과 0.68로 산정하였다. 또한 XP-SWMM을 이용하여 군자배수분구를 대상으로 산정된 손실계수의 적용 유무에 따른 침수면적의 변화특성을 분석하였다. 분석 결과 손실계수를 적용하면 침수면적이 3.5ha 증가하는 것으로 나타났다. 이는 손실계수 적용에 따라서 맨홀에서의 월류량이 증가하기 때문이다. 대상유역에 손실계수를 적용하였을 경우 실제 침수면적과의 일치율은 약 58%로 나타났으며, 손실계수를 고려하지 않았을 경우의 일치율은 약 40%로 나타났다. 그러므로 과부하 맨홀에서의 손실계수를 고려한 2차원 침수해석의 결과는 도시지역의 침수 위험지역을 정확하게 파악하기 위한 기초적인 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권1호
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• pp.15-27
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• 2012

SWMM은 도시유역의 홍수유출 해석에 관한 대표적인 모형으로서 국 내외에서 활용도가 높은 반면, 다수의 불명확한 매개변수를 포함하고 있어 사용에 어려움이 있다. 본 연구에서는 SWMM에 집합체 혼합진화(SCE-UA) 알고리즘을 결합하여 자동 보정 모듈을 개발하였다. 최적화 문제는 목적함수에 따라 그 결과가 상이하게 도출될 수 있으므로 연구에서는 5개의 단일 목적함수를 적용하여 가장 적합한 목적함수를 도출하였다. 그리고 홍수유출 해석에는 첨두유량의 정확성이 중요하므로 이를 고려할 수 있는 다목적함수를 구성하였고, 파레토 최적해의 결정을 통해 결과를 도출하였다. 작성된 자동 보정 모듈은 구로1 빗물펌프장 유역에 내린 2009년 3개의 강우사상에 적용되었다. 다목적함수의 구성을 통해 자동 보정된 결과는 단일 목적함수에 의해 도출된 결과보다 첨두유량과 유출체적의 오차를 포함한 대부분의 모형평가 지표에서 우수한 것으로 나타났다. 또한, 다목적함수에 의해 보정된 모형의 검증 결과도 신뢰적인 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발된 SWMM의 자동 보정 프로그램은 도시유역의 다양한 홍수유출 해석 문제에 활용될 수 있을 것으로 전망된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권5호
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• pp.441-448
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• 2008

급속한 도시화와 기상 이변이 늘어나면서 예상치 못한 국지성 집중호우가 발생하고 있어 재해 안전의 폭넓은 범위에 대비한 전통적인 재해 관리 시스템의 보완이 필요한 실정이다. 그로인해 장기 재해에 대비하고 광범위한 침수 관리 계획이 구축되어야 한다. 최근 폭우가 빈번히 발생하면서 이로 인해 도로의 교통 지체 등 교통 장애를 일으키고 있다. 그러하여 향후 운행될 바이모달 트랩 시템의 운행 안전성과 정시성을 확보하기 위해 예상치 못한 폭우로 인한 융설 혹은 결빙을 대비한 재해관리 시스템이 구축되어야 할 것이다. 폭설로 인한 바이모달 트램 시스템의 안전성을 확보를 위해 융설 모의 가능성에 대한 연구가 이루어져야 한다. 그리하여 본 연구에서는 SWMM 모형을 이용한 융설 모의의 검정을 위해 실제 적설량과 융설량을 모니터링 하였다. 그 견과 실측 데이터와 SWMM모형을 활용한 모의 데이터간의 관계가 유사하게 나타난 것을 볼 수 있었다. 그리하여 본 바이모달 트램 재해 관리 시스템은 겨울철 바이모달 트램 시스템의 안전성 보장을 위한 융설 예측 시스템에 활용 가능 할 것이다. 또한 바이모날 트램 재해 관리 시스템은 트램의 정시성 확보를 위해 폭설시 트램 운행 경로의 제설 잔업을 위한 우선 지역 선정에 활용될 수 있고 본 시스템을 기반으로 재해시 트램 운행망에서의 우회도로 결정 시스템으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제23권4호
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• pp.307-316
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• 2021

도시개발의 지나친 진행에 따라 불투수면의 증가로 인해 유출이 증가되어 도시 홍수에 대한 우려가 증가되고 있으며, 도시 유역의 물순환을 개발 이전과 같은 상태로 되돌리고자 하는 노력이 지속되고 있다. 이를 위한 노력으로 저영향 개발(Low Impact Development, LID) 기술이 저류, 침투, 증발산과 같은 기작을 통해 도시개발 전후의 수문 현상을 모사하기 위해 주목받기 시작했으며, LID를 실제 유역에 도입할 수 있는 기법에 대한 연구가 국·내외에서 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 도시 소유역에 강우-유출 수문모형인 SWMM의 모의를 통해 LID를 적용하여 목표로 유출량 저감 효과를 시나리오 별로 분석 및 평가하였다. SWMM-LID 모형을 가산1빗물펌프장 유역을 대상으로 구축하였으며 옥상녹화와 투수성 블록 포장 기법을 기법별 정성평가를 통해 유역에 적용할 LID 기법으로 선정하였다. SWMM내에서 저류 및 침투를 통한 총 유출량 감소 효과를 위해 설정되어야 하는 각 인자들을 설계 하였으며, 6가지 시나리오를 선정하여 모의한 결과, 투수성 포장에 의한 저감 효과가 옥상녹화에 의한 저감 효과보다 더 크게 나타났다. 향후 유역의 특성에 맞는 LID 시설의 설계가 필요하며, 특히 서로 영향을 미치는 하천이나 지하수위 등 도시 수자원 요소들은 전체 시스템에서 고려할 수 있도록 고려되어야 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.1077-1089
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• 2022

도림천의 최상류인 관악산에 서울대학교가 건설되면서 관악산 유역은 일종의 도시화를 겪어왔으며, 폭우 시 하류 하천의 수량과 수질에 악영향을 미치는 사례 등 물순환 왜곡이 우려되어왔다. 대부분의 캠퍼스 유역이 그렇듯 물순환과 관련된 자료가 절대적으로 미흡하였기에 복합기상관측장비 Atmos-41을 도입함으로써 수문·기상학적 자료를 구축하여 본 연구를 시작하였다. Atmos-41의 관측 결과는 기상청 자료와 비교하여 통계적 특성과 월별 변동성에 따른 신뢰구간을 분석하여 검증하였다. 관악캠퍼스의 물순환은 SWMM으로 평가하였는데 표면유출량과 침투량 모의값은 동일 유역의 과거 연구 결과를 통해 검증하였고, 잠재증발산량은 Atmos-41의 관측 자료와 비교하여 검증하였다. 계산된 SWMM 잠재증발산량은 기온이 낮은 기간에 대해서는 과소 추정되는 경향이 있어, 다중회귀분석을 통해 강수량, 상대습도, 풍속에 대한 변동을 고려할 수 있도록 보정하였다. 그 결과 Atmos-41의 잠재증발산량과 비교했을 때 R²가 0.54에서 0.80으로 개선되었다. 관악산 유역의 캠퍼스화로 인한 물순환 변화율은 표면유출률의 15.7% 증가, 침투율의 14.2% 감소, 그리고 증발량의 1.6% 감소를 초래한 것으로 확인하였다. 결론적으로 서울대학교가 지속가능한 캠퍼스로 나아가고 하류 유역의 안전성 확보를 위해 현재의 물순환 변화율을 유지할 것을 제안하며, Atmos-41의 지속적인 관측 결과는 추후 관악캠퍼스 물순환 연구의 기초 자료로 활용성이 높을 것이라 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.446-446
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• 2015

본 연구에서는 공업지역의 비점오염저감시설을 설계하는 방안이 제안된다. 처리대상구역의 SS 배출부하량은 최근 국립환경과학원에서 제안하고 있는 원단위를 기반으로 산출된다. SWMM을 이용하여 처리대상구역의 SS 배출부하량을 모의한 뒤, 비점저감시설로서 생태저류지를 설치하여 설계용량에 따른 비점저감효과가 정량화된다. 다양한 모의결과를 바탕으로 생태저류지 설계용량에 따른 SS의 삭감대상부하비가 유도되며, EPA 기준에 따른 생태저류지의 SS 저감효율이 산정된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.29-36
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• 2015

현재 국내 연구는 1차원 수치해석을 통한 침수방지대책의 효과분석 및 효율성을 입증하는 형태로 본 연구에서는 2차원 도시유출모형인 XP-SWMM 모형을 침수지역에 적용, 침수방지대책을 상호 비교 분석함으로써 수자원관리자의 효율적인 정책결정에 반영할 수 있도록 하는 것이 본 연구의 목적이다. 기상데이터는 지난 1967년부터 2011년까지 45년간 청주 기상대에서 수집한 것으로 통계 분석하여 사용하였다. 대상 배수구역 통수능력 분석을 50년 빈도 모의 결과 침수면적 $539,548m^2$, 최대침수심 1.0m, 침수시간 48분으로 분석되었다. 침수대책으로 A1 소배수구역의 통수능력 증대를 위해 우회수로 및 지하저류시설 건설을 비교한 결과 대상유역에 용량이 $13,500m^3$인 지하저류시설을 설치할 경우 50년 빈도의 강우까지 침수가 완전 해소될 것으로 판단된다. 향후 침수 저감대책으로 이상기후에 대비할 수 있는 지하저류조 설치가 효율성이 좋을 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제36권3호
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• pp.206-219
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• 2020

As urbanization and impermeable areas have increased, stormwater and non-point pollutants entering the stream have increased. Additionally, in the case of the old town comprising a combined sewer pipe system, there is a problem of stream water pollution caused by the combined sewer overflow. To resolve this problem, many cities globally are pursuing an environmentally friendly low impact development strategy that can infiltrate, evaporate, and store rainwater. This study analyzed the expected effects and efficiency when the LID facility was installed as a measure to improve hydrologic cycle and water quality in the Oncheon stream in Busan. The EPA-SWMM, previously calibrated for hydrological and water quality parameters, was used, and standard parameters of the LID facilities supported by the EPA-SWMM were set. Benchmarking the green infrastructure plan in New York City, USA, has created various installation scenarios for the LID facilities in the Oncheon stream drainage area. The installation and maintenance cost of the LID facility for scenarios were estimated, and the effect of each LID facility was analyzed through a long-term EPA-SWMM simulation. Among the applied LID facilities, the infiltration trench showed the best effect, and the bio-retention cell and permeable pavement system followed. Conversely, in terms of cost-efficiency, the permeable pavement systems showed the best efficiency, followed by the infiltration trenches and bio-retention cells.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.715-719
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• 2005

현재 우리나라는 1970년대 이후 급속한 경제성장으로 인하여 산업화 및 도시화 현상이 심화되고 있는 실정이며, 이러한 과정에서 불투수층의 증가로 인하여 첨두유출량의 증가, 자연유역에서 도시유역으로 변하면서 유역내 도달시간의 감소 등의 수문학적 특성이 변화로 예기치 못한 홍수로 인하여 피해가 발생하고 있다. 다라서 첨두유출량이 관망으로 전달되는 과정에서 관에 발생하는 부하의 증가로 인하여 내수침수 피해를 입게 되는데, 도시 유역에서의 인구 증가 및 산업활동에 따른 도시 개발로 인한 불투수면적의 증가로 우수유출량이 커지고 있으며, 저지대의 활용이 증대됨에 따라 내수 피해는 더욱 증가되고 있는 실정이다. 이러한 도시 유역의 재배 저감 대책 수립을 위해서는 먼저 실측자료와 도시유출 모형에서 산정된 첨두유출량과의 비교$\cdot$분석하여 최적의 모형을 채택하여야 한다. 또한 채택된 모형으로 적절한 설계 강우량이 선정되어야 하고, 그에 따른 유출량을 정확히 산정하여야 하나, 설계 강우량 산정을 위한 강우의 지속시간의 결정에 대해서 일반적인 기준이 확립되지 못하고 있는 실정이기에 재해 저감 대책 수립에 많은 어려움이 따르고 있다. 이에 본 연구에서는 실측 강우량, 첨두유출량 및 유출총량과 도시지역의 유출량 산정에 사용되어지는 ILLUDAS, SWMM 모형에 모의치와의 비교 연구를 통해 최적의 도시유출모형을 제시하고자 한다. 따라서 실측자료가 있는 서울시 장안$\cdot$뚝섬배수구역의 실측 강우와 펌프장에서 조사된 실측 유량과 ILLUD AS, SWMM 모형에 의해 산정된 유량과의 비교 분석 결과 SWMM 모형에 의한 첨두유량이 실측 첨두유출량과의 오차율에서 장안배수구역은 $21.1\%$, 뚝섬배수구역은 $4.3\%$로 가장 근접한 결과를 나타내었으며, 총 유출량에서도 각각 $7.8\%,\;13.2\%$의 오차율을 가지는 것으로 분석되어 타 모형에 비해 실유량과의 차가 가장 적은 것으로 모의되었다. 향후 도시유출을 모의하는 데 가장 근사한 유출량을 산정할 수 있는 근거가 될 것이며, 도시재해 저감대책을 수립하는데 기여할 수 있을 것이라 판단된다.