• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.190-190
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• 2019

호우로 인해 도시지역에 발생하는 홍수의 대표적인 특성은 도로와 저지대의 내수침수라고 할 수 있다. 이러한 침수현상을 모의하고 예측하기 위해서는 일반적으로 도시유출해석 모형과 연계된 2차원 침수해석 모형을 활용한다. 다만, 이러한 물리적, 수치해석 도구들은 공간적인 해상도가 높고, 대상영역이 넓을수록 많은 연산시간이 소요되므로 집중호우와 같이 단시간에 많은 비가 발생하는 경우 홍수예보에 활용하는데 한계가 있다. 따라서 시나리오 기반의 침수위험 정보를 사전에 정의하나, 위험기준을 정의하는 방법에 따라 위험지역과 위험도가 달라질 수 있다. 이에 본 연구에서는 시공간적으로 상세한 침수 예상 정보를 빠르고, 정확하게 제공하기 위해서 침수시나리오 기반의 침수위험 예보 기준 지도를 작성하고, 기준 지도 작성 시 위험기준 요소의 정의를 다양하게 적용하여 서울시의 침수위험 지역과 위험도의 변화를 분석하고자 한다. 여기서 침수시나리오는 76개 강우 시나리오와 SWMM모형, 2차원 침수해석모형(GIAM)을 활용하여 생산한 결과를 활용하였다. 생산된 침수시나리오는 6m 시공간 해상도를 갖지만, 예측강우를 활용한 돌발홍수예보 프로토타입의 기준 격자망을 고려하여 500m 해상도로 변환하여 분석에 활용한다. 본 연구에서는 침수위험의 유무, 위험 정도를 분류하는 위험기준을 영역 내 최대침수심, 평균침수심, 침수면적 비율 등으로 다양화하고, 각 위험기준 요소별 침수위험 예보 기준 지도를 작성한다. 또한, 실제 침수발생 사례에 작성한 침수위험 예보 기준 지도를 적용하여, 침수위험 지역과 위험도를 가장 적합하게 구현한 위험기준을 찾고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.189-189
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• 2019

도시화에 따른 토지이용패턴의 변화로 불투수면적이 증가하여 빗물의 침투량이 감소하고, 유출량은 증가하는 등 집중호우시 침수피해를 야기하게 된다. 또한 오염원의 증가로 수질오염과 지하수고갈에 따른 건천화 등 부정적 효과를 초래하는 것으로 알려져 있다. 최근 기후변화에 따라 물순환 체계가 변화하고 있으며, 이로 인해 도시의 홍수 및 가뭄이 극심해지고 시민의 삶의 질도 위협받고 있다. 우리나라의 경우 지속적으로 도시화 및 불투수면적이 증가하고 있으며, 집중호우의 발생빈도 또한 높아 심각한 수자원 물재와 홍수피해위험이 높다. 이에 도시의 물환경 변화 및 왜곡된 물순환 체계를 지속가능하도록 개선해야 할 필요성이 제기되었다. 환경부 및 국토부 등 정부기관에서는 물환경지속가능성을 위하여 저영향개발 기술요소를 도입하고 적용하고 있다. 본 연구에서는 침수위험지역의 저영향개발기법을 도입하여 유출저감 효과를 모의하고, 경제성 분석을 하였다. 본 연구의 대상지역은 경상남도 김해시 안동지구이며, 면적 364.2ha, 투수층면적 160.7ha, 불투수층면적 203.5ha로 불투수율은 55.90%로 산정되었다. 대상지역인 안동지구 우수관로현황 조사결과 (30년빈도 강우강도 적용) 관로의 통수능 검토시 전체관로 26.97km 중 통수능 부족관로는 15.60km로 전체대비 약 57.8%로 나타났다. 안동지구 내 우수관거는 간선관로의 경우 10년빈도, 지선관로의 경우 5년빈도로 설계, 시공되어 있으므로 각종 공단이 입지한 시가지인 안동지구는 도로포장등으로 인해 불투수층이 대부분을 차지해, 강우시 도로표면 유출수의 증대로 침수피해가 가중되는 것으로 판단되었다. 이에 저영향개발기법을 적용하여 맨홀로 유입되는 직접유출(DCIA, Directly Connected Impervious Area)를 줄이고, 유지관리 등을 고려하여 경제성을 평가하여 향후 침수위험지구 관거개량시 저영향개발기법을 활용할 수 있도록 하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.212-212
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• 2019

일반적으로 도시 우수 관망의 계획에 대부분 합리식 등을 이용하여 첨두유량만 검토하였기 때문에 설계 강우의 시간 분포 방법은 고려되지 않았다. 하지만 최근에는 집중 호우로 인한 침수 피해가 많이 발생함에 따라 하수도 시설물들의 연계를 통한 침수 해결이 요구되었고, 첨두 유출량뿐만 아니라 홍수 수문 곡선도 산정 할 수 있는 강우-유출 모형을 설계에 도입해야 할 필요성이 제기되었다. 그러나 현재까지 우수 관망 등 하수도 시설물에 대한 분석에 적합한 강우의 시간 분포 방법은 제시되지 않고 있다. 이에 본 연구는 실무적으로 널리 이용되고 있는 Huff 4분위 방법과 중 소규모 배수 시설물의 계획에 합리적이라고 알려져 있는 ABM(alternating block method) 방법을 비교 검토하여 도시 우수 관망 해석에 적합한 강우의 시간 분포 방법을 제시하는 것에 목적이 있다. 이를 위해 동해 기상 관측소의 관측 강우자료를 이용하여 강우-빈도 해석을 수행하였고, 다양한 유역 규모에 대한 적용을 위해 임의의 13개 유역을 대상으로 SWMM을 이용하여 홍수량을 분석하였다. 도시 유역의 우수 관망 계획에 적합한 확률 강우의 시간 분포 방법을 결정하기 위해 실제 강우 현상의 재현성, 소규모 배수 구역에 대한 첨두 홍수량 산정의 정확성, 우수 관망의 연속성을 고려한 계획의 3가지 관점에 대하여 검토하였다. 우선, 실제 강우 현상의 재현에 있어서 실제의 시간 최대 강우량의 발생분위가 대부분 강우의 지속기간 중 40~50% 사이에 위치하는 것을 감안할 때, ABM의 시간 분포 형태와 유사한 것으로 검토되었다. 두 번째 첨두 홍수량 산정의 정확성 면에서는 시간 단위 자료를 이용하여 유도되어 시간 단위 이하의 지속기간에 대한 확률 강우량 산정에 불확실성이 큰 Huff 방법보다는 ABM에 의한 시간분포 방법이 보다 적절한 것으로 분석되었다. 세 번째로 우수 관망의 연속성을 고려한 계획에서는 소규모 배수 구역 내에 존재하는 다수의 관거를 동시에 고려해야 하는 도시 우수 관망의 특성 상, 동일 지속기간의 확률 강우량에 대한 시간 분포를 적용하는 것이 합리적이다. 이에 배수 면적별로 임계 지속기간이 상이한 Huff 방법보다는 홍수량이 수렴하는 ABM의 24시간 시간 분포를 이용하는 것이 적용에 유리한 것으로 판단되었다. 본 연구의 결과는 합리적인 도시 우수 관망 설계 기술을 구현하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제35권1호
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• pp.72-77
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• 2019

Soil type in LID infiltration practices plays a major role in runoff reduction efficacy. In this study, the effects of infiltration rate of foundation ground under bioretention on annual runoff reduction rate was evaluated using LIDMOD3 which is a simple excel based model for evaluating LID practices. A bioretention area of about 3.2 % was required to capture surface runoff from an impervious area for a 25.4 mm rainfall event. The relative error of runoff from bioretention using LIDMOD3 is 10 % less than that of SWMM5.1 for a total rainfall event of 257.1 mm during the period of Aug. 1 ~ 18, 2017, hence, the applicability of LIDMOD3 was confirmed. Annual runoff reduction rates for the period 2008 ~ 2017 were evaluated for various infiltration rates of foundation ground under the bioretention which ranged from 0.001 to 0.600 m/day and were converted to annual runoff reduction for hydrologic soil group. The runoff reduction rates within hydrologic soil group C and D were steeply increased through increased infiltration rate but not steep within hydrologic A and B with reduction rates ranging from 53 ~ 68 %. The estimated time required to completely empty a bioretention which has a storage depth of 0.632 m is 3.5 ~ 6.9 days and we could assume that the annual average of antecedent rainfall is longer than 3.5 ~ 6.9 days. Therefore, we recommended B type as the minimum hydrologic soil group installed LID infiltration practices for high runoff reduction rate.

• 한국물환경학회지
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• 제34권6호
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• pp.669-677
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• 2018

Torrential rain and drought are repeated due to the increase in the unpredictable fluctuating of rainfall patterns. It is time for stabilize water resource management in terms of disaster prevention. Distributed control from sources is needed to minimize damages caused by torrential rains and droughts. Rain barrel can be used to reduce the runoff as they collect and store rainwater. In response to this situation, Seoul Metropolitan Government and other local governments implemented a project to support the installation of rain barrel and provided 90% of the cost of installing it in private areas. However, with limited budget, it is difficult to distribute rainwater to the city which is mostly covered by private areas. In this study, Samho-dong, Ulsan, where pilot projects of water cycle leading city are underway, analyzed the effects of reducing the runoff with respect to the amount of rainwater that can be used, and analyzed the economics of recoverable investment cost when installed. From the analysis, it was established that it is possible to show sufficient efficiency with a small capacity without the need to install large rain barrel effectively in the private sector, and to support the installation cost of less than 70 percent of the rainwater can be recovered.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.411-411
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• 2015

유량예측의 가장 주된 목적은 가뭄과 홍수와 같은 수해방지를 위해 통합수자원관리를 수행하는데 있다. 이런 유량예측을 위해 다양한 기법들로 예측이 수행되고 있으며, 예측기간과 필요 정확도에 따라 초단기, 단기, 중 장기 예측 등으로 구분할 수 있다. 유량예측에 사용되는 기법들은 기후변화 시나리오와 같이 예측된 강우자료를 이용하여 유출량을 예측하는 방법이 있으며, 통계적인 방법으로 과거자료들을 활용하여 미래의 유량을 예측하는 방법이 있다. 본 연구에서는 ESP 기법을 이용하여 금호강 유역의 월 단위(30일) 유량을 예측하고자 한다. 앙상블 유량예측기법(ESP; Ensemble Streamflow Prediction)이란 현재의 유역상태를 초기조건으로 사용하고 과거의 온도나 강수 등의 시계열 앙상블을 강우-유출모형에 입력하여 유출량을 앙상블로 예측하는 기법이다. ESP는 결국 현재의 유역상태와 유역에서의 과거 강우 관측기록, 미래 강우예측에 대한 정보를 조합하여 그에 따른 유출 앙상블을 생산해내게 된다. 월 유량을 예측하기 위해서 금호강 유역의 1988년에서 2014년까지 27년간 대구, 영천, 포항 관측소의 기상자료를 수집하였으며, 금호강 표준유역에 해당하는 19개 유역으로 분할하여 모의에 이용하였다. 금호강 유역에 티센망을 적용하여 각 표준유역별로 강우량을 조합하여 2013년까지 모의에 적용하였으며, 이는 과거자료로 사용하였다. 유량예측에 사용되는 강우자료를 생성하기 위해서 26년간 일강우를 이용하였다. 예를 들어 2014년 12월을 예측한다면 11월까지 관측된 유역초기 조건을 가지는 수문모형의 12월 기상입력자료로써 현재 유역에서 발생 가능성이 있는 동일 유역의 과거 1988년부터 2013년까지의 12월 기상자료들을 사용하는 방법이다. 1988년부터 2013년까지 26개 12월 기상자료를 사용하므로 유량예측결과 또한 26개가 주워진다. 계산된 26개의 유량앙상블이 적용된 유역에서 12월에 발생 가능한 유출량의 모음이 된다. 시나리오결과를 수자원관리에 활용하기 위해서 초과확률로 분석하였으며, 이런 분석의 결과는 향후 가뭄과 홍수 같은 수해방지를 위해 수공구조물의 운영에도 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.201-201
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• 2017

서울시 효자배수분구(광화문 지역)는 2010년, 2011년 호우로 인해 침수 피해가 많이 발생했던 지역으로 당시 주요 침수피해 원인은 광화문 사거리 및 경복궁역 인근에 위치하고 있는 굴곡 관로의 손실수두 증가(유입, 만곡, 마찰손실 등), 지하매설물로 인한 통수단면 감소 등으로 조사되었다. 따라서 대상지역의 침수 원인을 정확히 분석하기 위해서는 관거의 만곡, 급 확대 및 급 축소에 따른 손실계수의 적용이 요구된다. 손실계수는 유입부, 만곡부에 대한 계산식을 이용하여 산정하고 모형에 적용하였으며 적정 손실계수 값을 얻기 위해 손실계수에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 모의 검토 대상기간은 우수관거내 수심 측정자료가 존재하는 4개의 이벤트를 선정하였으며 같은기간에 해당하는 AWS 매분단위 강우자료를 취득하여 모의에 적용하였다. 또한, 적정 손실계수를 선정하기 위해 관측치와 모의치의 적합도를 평가하였으며, 평가지표는 자료 개수에 관계없이 절대적으로 평가할 수 있는 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency)를 사용하였다. 손실계수 적용 여부에 따른 분석결과 손실계수를 적용한 모의치가 관측치의 오차가 미적용한 모의치보다 적합도의 평가지표가 우수하게 분석되었다. 손실계수 민감도 분석 결과는 경험식에 의해 산정된 손실계수를 적용한 Case3의 NSE가 가장 우수하게 분석되었다. 이와같이 도시 지역의 침수분석에 있어 우수관거에 대한 손실계수 적용으로 분석모형의 정밀도를 높일 수 있는 것으로 판단된다.

• 상하수도학회지
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• 제36권4호
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• pp.229-237
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• 2022

The sewer capacity design have been based on the Huff model or the rational equation in South Korea and often failed to determine optimal capacity, resulting in frequent urban flooding or over-sizing. A time distribution of rainfall (i.e., Huff or ABM method) could be used instead of a rainfall hyetograph obtained from statistical analysis of previous rainfalls. In this study, the Huff method and the ABM method, which predict the time distribution of rain intensity, which are widely used to calculate sewage pipe drainage capacity using the SWMM, were compared with the standard rainfall intensity hyetograph of Seoul. If the rainfall duration was 30 minutes to 180 minutes, the rainfall intensity value calculated by the Huff model tended to be less than the rainfall intensity value of the standard rainfall intensity in the initial 5-10 minutes. As a result, more than 10% to 30% of under-design would be made. In addition, the rainfall intensity value calculated by the Huff model from the section excluding the initial 5-10 minutes of rainfall to the rainfall duration was calculated larger than the value using the standard rainfall intensity equation, which would result in an over-design of 10% to 30%. In the case of a relatively long rainfall duration of 360 minutes (6 hours) to 1,440 minutes (24 hours), it showed an lower rainfall intensity of 60 to 90% in the early stages of rainfall, but the problem of under-design had been solved as the rainfall duration time had elapsed. On the other hand, in the alternating block method (ABM) method, it was found that the rainfall intensity at the entire period at each assumed rainfall duration accurately matched the standard rainfall intensity hyetograph of Seoul.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.81-81
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• 2023

농업용 저수지는 전체 수리답 면적 중 61.3%에 농업용수를 공급하고 있으며, 작물의 수확과 생산성을 위해 안정적인 물 공급이 요구된다. 수자원 분야에서는 물 공급 안정성 정도를 나타내는 지표로 이수안전도를 사용하고 있지만, 농업용 저수지는 기준의 부재로 10년에 1회 정도의 갈수를 기준으로 하는 설계기준인 10년 한발빈도를 대체하여 사용하고 있다. 농업용 저수지의 약 86%가 1940-1970년대에 축조되었으며, 기후변화에 따른 내한능력의 변화, 용수관리 및 수요량의 변화, 설계한발빈도 변화 등으로 현시점의 이수안전도 파악이 필요한 실정이다. 이수안전도는 물 부족량과 물 수요량을 활용한 양적기준 신뢰도와 물 부족 발생기간에 따른 시간기준 신뢰도로 산정하고 있다. 본 연구에서는 평야부 용배수계통을 고려하여 농업용 저수지의 양적 및 시간기준 신뢰도 관련 이수안전도 기준인 이수안전율과 공급신뢰율을 산정하고자 한다. 수요량 산정방법은 물수지 분석 모델인 수리수문설계시스템 (K-HAS, Hydraulics & Hydrology Analysis System)을 활용하여 물 부족량과 물 수요량 및 물 부족 발생기간 자료를 수집하고자 하며, 용배수계통을 고려하기 위해 수로 네트워크 적용 및 수리학적 용수공급 모의가 가능한 EPA-SWMM (United States Environmental Protection Agency Strom Water Management Model)을 통해 평야부 필지마다 물공급 만족정도를 비교하여 필요수량을 산정하고자 한다. 최대 부족량과 수요량으로 산정가능한 양적기준 신뢰도인 이수안전율과 물공급부족기간으로 산정가능한 시간기준 신뢰도인 공급신뢰율을 산정하여 비교하고, 해당 이수안전율과 공급신뢰율을 한발빈도로 환산하여 기존 설계한발빈도와 비교분석 하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.343-343
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• 2020

본 연구는 해안 및 도서지역에서 기후변화에 따라 재해위험이 증가되고 있으므로 '해일대비 신개념 침수방어벽 기술 개발'을 통해, 침수방어벽을 ICT와 연계하여 국민의 재산과 생명을 보호할 수 있도록 하는 연구이다. 이를 위해 국내·외 침수방어벽 자료를 조사하여 연구방향을 설정한 후, 국내·외 침수방어장치에 대한 개선방안을 제시하고자 한다. 기존 침수방어벽의 경우 ICT와 연계되어 있지 않아서 침수 예보나 경보 상황에 대응할 수 없는 실정이었다. 본 연구에서는 ICT 연계 방안을 제시하여 침수에 즉각적으로 대응할 수 있도록 함으로써 국민의 재산과 생명을 보호할 수 있도록 하고자 한다. 본 연구에서는 제시된 ICT 연계 침수방어벽에 대한 설치 대상지 검토 및 사업 대상 후보지를 선정하고, 조건별 수치모의(SWMM, 3D flow, FEM 등)를 통해 능력 검토를 수행하고자 한다. 향후 침수방어벽 시제품을 제작하면서 구조적인 안정성을 확보하도록 하였다. 침수센서의 경우 지주식으로 침수방어벽과 일체형으로 하고, 투명 침수방어벽의 경우 유리에 직접 디스플레이가 가능하도록 하였다. 본 연구에서는 기존에 보유하고 있는 직립형 고무보와 투명 홍수방어벽 기술에 대하여 재질과 구동방식, 시공성, 경제성, 유지관리 용이성 등을 재검토하여 해안 및 도서지역에 적합한 침수방어벽 기술에 대한 시제품과 운영시스템을 개발하고자 하며, 이를 통해 국민의 재산과 생명을 보호하고, 국내 물 시장에서 침수를 방지하여 국민경제에 기여할 수 있으며, 향후 ODA 사업에서 홍수예·경보 및 구조적 대책 분야에 진출하여 수출증대 효과를 얻을 수 있을 것이다.