• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.337-342
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• 2018

도시유역에서 발생되는 내수침수를 방어하는 수단으로 구조적 대책인 빗물펌프장이 있으나 현실적 적용에 어려움이 있기 때문에 비구조적 대책 등이 보안되어야 한다. 본 연구에서는 빗물펌프장 실무운영 담당자의 의견을 반영한 최소의 월류량을 가지는 펌프의 최적운영수위를 결정하였다. 빗물펌프장의 최적운영수위를 산정하기 위해 최적화 기법인 GA(Genetic Algorithm)을 이용하였으며, 도시유역의 강우-유출 모형인 SWMM(Ver.5.1) DLL과 연계하였다. 제약조건으로는 펌프의 효율을 극대화하는데 까지의 걸리는 시간을 고려하였으며, 최적운영수위를 산정한 결과 전체적으로 기존운영수위보다 낮은 운영 수위에서 월류량이 감소하였다. 대부분 펌프의 경우 각 펌프 호기의 운영 범위에서 가장 낮은 운영 수위가 선정되었다. 초기 펌프의 운영하는 것이 월류량을 저감할 수 있는 것으로 판단되며 이 후 펌프 운영 조건 변경을 하여도 월류 저감에 변화는 없는 것으로 나타났다. 내수침수 저감정도는 약 1%~2%로 산출되었으며, 하류지역에서 발생되는 월류량을 저감하는 정도이지만, 펌프의 운영적 관점에서 기계적 및 실무적 관점의 접근에 따른 효과적인 운영이라 판단된다. 향후, 펌프의 운영조건 등을 고려한다면, 펌프의 효율을 증대하고 내수침수를 저감하는데 도움이 되리라 판단된다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.722-728
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• 2012

도심지역의 하수관거 시스템은 우수 수용능력 및 하수 월류 발생 등의 시스템의 한계점을 가지고 있어, 강우시 우수 유출수로 인한 침수저감과 더불어 도시비점오염원의 저감에 모두 대응할 수 있는 저류시설의 도입이 주목받고 시작하였다. 최근 환경부에서는 방재적 우수관리와 더불어 합류식 하수관거 월류수, 분류식 우수관거 유출수 처리를 포함하는 다기능 저류시설을 "하수저류시설"이라 통칭하고, 이의 도입을 적극 추진하고 있는 실정이다. 반면 대규모 단일 저류시설 설치의 경우에는 공간 확보의 문제가 발생할 수 있으며, 이에 대안으로는 중 소규모의 분산형 저류시설 설치 및 운영을 들 수 있다. 본 연구에서는 분산형 저류시설-하수관망 네트워크 시스템의 최적 운용을 위한 모델 예측 제어기법을 제안한다. 이를 위해 첫째로 네트워크 시스템의 각 구성 요소의 수리모델을 제시함으로써 보다 정밀한 하수관망 네트워크의 거동을 모사하고자 한다. 둘째로 제안된 모델을 기반으로 현재의 강우 유입량을 고려하여 각 저류조의 수위, 하수관로의 유입/유출량을 예측하여, 입자군집 최적화 알고리즘을 이용한 모델 예측 제어기법을 바탕으로 주어진 제약조건을 만족하며 상황을 바탕으로 제안된 제어기법의 사용여부에 따른 효과를 비교 분석하고, 이의 타당성을 검증하고자 한다.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.157-166
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• 2012

Most of the roads are paved with impermeable materials such as asphalt concrete and cement concrete, and in the event of heavy rainfall, rainwater directly flows into river through a drainage hole on the pavement surface. This large quantity of rainwater directly spilled into the river frequently leads to the flooding of urban streams, damaging lowlands and the lower reaches of a river. In recent years there has been a great deal of ongoing research concerning water permeability and drainage in pavements. Accordingly, in this research, a porous polymer concrete was developed for permeable pavement by using unsaturated polyester resin as a binder, recycled aggregate as coarse aggregate, fly ash and blast furnace slag as filler, and its physical and mechanical properties were investigated. Also, 3 types of permeable polymer block by optimum mix design were developed and rainfall runoff reduction effects by permeability pavement using permeable polymer block were analyzed based on hydraulic experimental model. The infiltration volume, infiltration ratio, runoff initial time and runoff volume in permeability pavement with permeable polymer block of $300{\times}300{\times}80$ mm were evaluated for 50, 100 and 200mm/hr rainfall intensity.

• 한국조경학회지
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• 제43권3호
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• pp.13-26
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• 2015

우리나라의 상당수의 도시지역에서 급격한 도시화로 인한 불투수면의 증가와 노후화된 하수관망으로 집중강우 시 상습적인 침수피해가 반복되고 있다. 그러나 하류지역의 하수관 크기를 확장하거나, 펌프장을 추가하는 등 배수계통의 수용량을 늘리는 기존의 중앙집중식 우수관리체계는 유역 전반에 걸쳐 일어난 도시화와 기후변화로 인한 강수량의 증가로 인한 지표유출수 문제를 근본적으로 개선하지 못하고 있다. 따라서 도시홍수 요인에 대응하는 지속가능한 우수관리방식으로 기존의 배수체계를 유지하면서 지표유출수를 최소화하고 지표면의 저류효과를 극대화하는 분산식 우수관리체계의 필요성이 요구된다. 본 연구에서는 최근 침수피해가 가중되고 있는 상습침수지역에 분산식 우수관리체계를 적용하는 것을 목적으로, 대상지의 조건에 적합한 다양한 우수유출저감기법을 활용하여 상류 중류 하류에 걸쳐 조성되는 우수관리통로(Stormwater Managemnt Corridor)를 제안하였다. 연구방법으로는 수정합리식(Modified Rational Method)을 이용하여 대상지 유역 전반의 지표유출수의 발생패턴을 정량적으로 도출하였고, 연구대상지인 동두천시의 중앙동 및 생연동 지역의 지형 및 토지피복, 토양의 자연적 특성과 수계를 분석하여 유역별 특성에 따라 6가지 유형의 설계전략을 적용하였다. 연구결과는 배치도와 단면도, 상세설계도로 제시하였고, 설계안을 통해 저류가 가능한 지표유출수량을 도출함으로써 설계의 예상효과를 검증하였다. 본 연구를 통해 주로 토목적인 측면에서 계획되어왔던 우수관리체계를 조경적 관점에서 계획, 설계, 검증함으로써 도시의 그린 인프라스트럭쳐로서의 오픈스페이스의 기능적 가치를 제고하고, 상습침수지역의 지속가능한 계획과 관리에 기여하고자 한다.

• 한국물환경학회지
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• 제38권4호
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• pp.177-189
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• 2022

Nature-based Solutions (NbS) are defined as practical and technical approaches to restoring functioning ecosystems and biodiversity as a means to address socio-environmental challenges and provide human-nature co-benefits. This study reviews NbS-related literature to identify its key characteristics, techniques, and challenges for its application in climate-adaptive water management. The review finds that NbS has been commonly used as an umbrella term incorporating a wide range of existing ecosystem-based approaches such as low-impact development (LID), best management practices (BMP), forest landscape restoration (FLR), and blue-green infrastructure (BGI), rather than being a uniquely-situated practice. Its technical form and operation can vary significantly depending on the spatial scale (small versus large), objective (mitigation, adaptation, naturalization), and problem (water supply, quality, flooding). Commonly cited techniques include green spaces, permeable surfaces, wetlands, infiltration ponds, and riparian buffers in urban sites, while afforestation, floodplain restoration, and reed beds appear common in non- and less-urban settings. There is a greater lack of operational clarity for large-scale NbS than for small-scale NbS in urban areas. NbS can be a powerful tool that enables an integrated and coordinated action embracing not only water management, but also microclimate moderation, ecosystem conservation, and emissions reduction. This study points out the importance of developing decision-making guidelines that can inform practitioners of the selection, operation, and evaluation of NbS for specific sites. The absence of this framework is one of the obstacles to mainstreaming NbS for water management. More case studies are needed for empirical assessment of NbS.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권9호
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• pp.799-807
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• 2016

본 연구는 기상이변과 도시열섬현상으로 국지성 호우가 잦아져 도시침수피해가 매년 반복되고 있으며, 건기시에는 비가 모자라 지하수 부족으로 이어져 하천 건천화 현상이 빈번히 발생하고 있어 이를 해결하고자 "도시침수 저감을 위한 by-pass 빗물침투성 우수관거"를 제안한다. 집중호우로 확률년수 이상의 호우발생시 관거를 확대 교체하지 않고 기존우수 관거를 그대로 사용하며 배제시스템과 연계하여 by-pass 빗물침투성 우수관거를 설치하여 본 연구지역 대한민국 서울특별시 강남구 강남역사거리 지역 3.07 ha에서 관거확대공사와 비교시 평균 27백만원(44%) 공사비절감 및 기존 우수관거 유지로 별도의 우수처리 대책이 불필요하다. "도시침수 저감을 위한 by-pass 빗물침투성 우수관거"는 여름철 확률년수 이상의 비가 오더라도 by-pass관로를 통하여 통수능력을 증가시키며, 봄, 가을에 내리는 소량의 비는 by-pass 침투공을 통하여 전량 지중 수자원 확보에 기여한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권1호
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• pp.65-73
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• 2012

기후변화로 인한 집중호우와 도시화로 인한 불투수면의 증가는 많은 양의 비를 바로 하수관거로 유출시켜 관거 용량초과로 저지대침수 등의 피해를 일으킨다. 지금까지는 도시의 치수안전도를 높이기 위해 하수관거를 확장하고, 빗물펌프장의 용량을 증대하는 등의 방법을 주로 채택하고 있지만 많은 비용과 시간의 소비를 필요로 하여 현실적으로 불가능에 가깝다. 최근 소방방재청과 수원시는 기존 우수배수 시스템의 한계를 보완하고 대처하기 위한 새로운 대처방안으로 다목적 분산형 빗물관리를 제안하고 있다. 본 연구에서는 수원의 상습침수지역인 M마을을 연구 대상지로하여 XP-SWMM을 이용하여 분산형 빗물저류조 적용에 따른 첨두유출 저감 효과를 확인을 위해 설치 개수, 배치유형(설치위치)을 다르게 하여 집중호우시 치수 안전도에 미치는 영향을 모의하였다. 그 결과 3,000 용량의 빗물저류조 한 개를 설치할 경우 첨두유출이 15.5% 저감되었으며, 500$m^3$ 용량저류조를 6개설치하였을 때는첨두유출이 28%저감되었다. 빗물저류조 배치유형의경우 상류 지역에 가장 비중 있게 설치하고 중류, 하류 순으로 비중을 두어 설치한 형태가 가장 첨두유출 저감효과가 좋았다. 본 연구에서 얻어진 다목적 분산형 빗물관리 시스템의 해석방법은 기후변화에 대비하여 하수관거 용량을 증설하지 않고도 치수 안전도를 증가시킬 수 있는 시스템을 경제적으로 설계하고, 그 효과를 예측하는데 사용될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권3호
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• pp.169-179
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• 2017

최근 우리나라는 온난화 현상 및 기후변화 등으로 인해 국지성 호우 발생 빈도가 잦아지고 있다. 특히 인구가 밀집되어 있는 도심지역이면서 지형적 지리적 여건, 우수배제능력 부족 등으로 인해 내수침수의 위험도가 높은 지역은 국지성 호우에 취약하다. 이에 본 연구에서는 집중호우에 취약한 장항읍을 시범유역으로 지정하고 대표적인 내수범람 해석모형인 XP-SWMM 모형을 이용한 침수해석을 실시하였다. 또한 해당지역에 알맞은 홍수방어 대책 을 수립하기 위해 다기준 의사결정기법(Multi-Criteria Decision Making)을 이용, 다양한 홍수방어 대안을 비교 및 평가하여 최적의 홍수방어대안을 제시하였다. 해당지역의 침수해소를 위해 구조적 침수방지대책(관로 개량, 우수저류지 설치, 우수펌프장 설치)을 선정하였으며, 대상지역을 3개의 소유역으로 분할하여 최적대안을 결정하였다. 2차원 내수침수 해석모형인 XP-SWMM을 이용하여 각 대안 설치 시 침수모의를 진행하였으며, 다기준 의사결정기법 Compromise Programming 기법을 이용하여 시범지역에 적합한 최적대안 우선순위를 결정하였으며, 그 결과 장항1지구의 경우 우수펌프장 설치, 장항2지구와 3지구의 경우 우수저류지 설치가 홍수방어를 위한 최적대안으로 선정되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권1호
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• pp.49-62
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• 2014

최근에 불투수층의 증가로 인하여 표면의 저류량이 감소하고 첨두유출과 전체 유출량은 증가한다. 첨두유출과 첨두유출 도달시간이 빨라지게 되면 홍수 발생률이 증가하여 도시유역의 피해를 증가시키며, 토양으로 침투되는 우수량이 감소하여 지하수위가 하강하게 되고 도시하천이 마르는 건천화가 진행되어 유역의 물 순환이 악화된다. 또한 하천 수질 오염의 원인은 점오염원과 비점오염원 등이 있는데, 비점오염원에 의한 오염이 점점 커져가는 양상이다. 이러한 이유는 도시유역이 지속적인 개발로 인해 불투수율이 증가하게 되어 초기강우에 오염물질이 하천으로 유입되고 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 도시유역의 물순환 회복을 위한 투수성 포장 효과를 분석하며, 투수성 포장의 비점저감 효과 및 첨두유량 감소 효과를 분석하고자 한다. 도시유역 유출 모델인 SWMM을 이용하여 단기 유출 모의를 통하여 투수성 포장의 효과 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.721-733
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• 2023

기후변화로 인하여 도시에서 발생하는 집중호우가 증가함에 따라 정부와 지자제는 기후변화 적응대책을 통해 홍수로 인한 피해를 저감시키고자 노력하고 있다. 도시 유역 침수 피해의 감소를 위해 우수관거 용량 증대와 물순환 개선을 통한 지속가능한 치수 정책인 저영향 개발 기법 등 다양한 홍수 대응 정책들이 제시되고 있다. 이러한 정책들을 이행하는데 있어 지역별 특성을 고려한 대책 수립이 필요하며, 이를 위해선 홍수 저감 효과를 비용-편익 측면에서 분석하여 국가 예산을 효율적으로 사용하여야 한다. 본 연구에서는 침수 피해 위험이 있는 도시 소유역에 적용할 수 있는 대응 정책으로 우수관거의 용량 증대와 저영향개발 기법 중 옥상녹화와 투수성 포장 기법을 선정하고 서울대학교 관악캠퍼스 유역의 홍수 저감 효과를 도시유출해석모형인 SWMM 모형으로 분석하였다. 또한, 정책별 공사 및 운영 비용을 계산하고 월류량 감소를 편익으로 고려한 비용-편익 분석을 수행하였다. 분석 결과, 투수성 포장과 우수관거 용량 확대 정책을 100% 반영하는 정책 시나리오가 유출 저감 측면에서 비용 대비 효과가 가장 우수한 시나리오로 분석되었다. 본 연구를 통해 제안된 방법론은 지역별 맞춤형 치수 계획 수립 단계에서 의사 결정을 위한 자료로 높은 활용성을 보일 수 있을 것으로 기대된다.