• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.13-22
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• 2023

2022년 8월 수도권에 기록적인 폭우로 기후변화 대비의 중요성이 증대됨에 따라 선제적 홍수대비의 중요성이 커지고 있다. 저류지나 침사지 등으로 홍수조절에 대응하고 있으나 대형화하고 있는 재난에 대비하기 위하여 정부는 저영향개발 사전협의제도 등을 통해 우수유출저감대책을 마련하고 있다. 본 연구에서는 도심지 하천인 도림천유역의 신림2배수구역에 대해 이차원 모형인 XP-SWMM을 활용하여 Low Impact Development(LID) 기법인 투수성 포장을 적용하였을 때의 침수심을 모의하였다. 또한 기왕 일최대강우에 대한 강우유출 저감효과 분석 및 적용성을 검토하였으며, 도시지역 침수저감 방법으로 효과가 있는 것으로 판단하였다. 저감효과가 과대평가된 한계가 있으나, 구조적 침수대책이 수립된 후에 일부 침수가 발생하는 작은 규모의 침수지역에 대한 대책으로 저영향개발기법이 유의미한 대책이 될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.345-345
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• 2022

기후변화의 영향으로 도시하천의 홍수피해가 증가추세이며, 여름철 돌발호우 발생으로 하천내 고립사고 피해가 빈번히 발생하고 있다. 특히 중·소규모 도시하천은 홍수유출 도달시간이 매우 짧고 수위가 급격히 상승하여 돌발호우에 매우 취약하므로, 정확한 홍수발생 가능성 및 시점 예측을 통한 신속한 홍수 예·경보가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 강우강도, 강우시간분포, 강우지속시간 등에 따른 홍수발생여부 뿐만 아니라 홍수발생시간을 예측할 수 있는 Flooding Time Nomograph (FTN)를 개발하였다. 본 연구의 대상유역은 도림천 유역으로, FTN 개발을 위하여 도시하천의 강우-유출모의에 적합한 XP-SWMM 모형을 구축하여 활용하였다. 또한 Huff의 4분위 강우분포를 이용한 다양한 형태의 가상 강우시나리오를 설정하여 강우유출모의를 수행하였으며, 모의결과를 기반으로 강우강도와 홍수발생시간의 관계식을 산정하여 FTN을 생성하였다. 실제 호우 사상에 대한 관측 홍수발생시간과의 비교를 통해 FTN의 적용성을 평가한 결과, 상관계수 CC=0.8, NSE=0.6 이상으로 높은 정확도를 보이는 것으로 나타났으며, 강우발생 시 둔치수위 도달 홍수위 기준 최대 30분의 사전 대피시간 확보가 가능함을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 개발한 FTN을 이용한 도시하천의 홍수 예·경보 시스템 구축의 경우, 강우정보에 따른 홍수발생여부 및 홍수발생시간을 합리적으로 판단할 수 있어, 둔치 수위 예·경보 등 보다 신속한 상황대응이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.2-2
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• 2022

연안지역은 강우, 조위, 월파 등 다양한 재해 요소에 의해 침수될 수 있다. 또한, 이러한 재해 요소는 동시에 발생하여 큰 침수 피해를 유발하기도 한다. 하지만 각각의 재해 요소를 대상으로 하는 기술 분야가 상이하기 때문에 물리 모형 기반의 과학적 방법으로 복합적인 재해 요소를 고려한 침수 분석에 관한 연구는 제약되었다. 이 연구는 강우-유출 및 2차원 지표면 흐름 해석의 수공학적 분석 기술과 조석, 파랑, 월파 등의 해양공학적 기술을 연계하여 연안지역에 대한 복합 외력을 고려한 침수 분석 기술을 제시하는데 목적이 있다. 우선, 먼 바다로부터 예상되는 파랑, 조위 분석에는 ADCIRC와 UnSWAN 모형을 연계한 ADCSWAN이 사용되었다. 연안 주변의 복잡한 흐름 해석과 해안 구조물을 범람하여 발생하는 월파량 산정에는 FLOW-3D 모형을 이용하였다. 그리고 강우-유출 분석과 바다의 조위 및 월파량을 고려할 수 있을 뿐만 아니라 2차원 지표면 침수 해석이 가능한 XP-SWMM을 이용하여 연안지역의 침수 모의를 수행하였다. 모형 간 연계에 의한침수 해석의 적절성을 검토하기 위해 2016년 10월의 태풍 차바 시 대대적인 침수가 발생한 부산 마린시티 지역에 대하여 적용하였다. 침수 모의 결과는 당시의 현장 사진, 침수흔적도와 비교하여 검토되었고, 실제 침수 현상과 유사한 결과가 도출되었다. 이 연구는 연안지역의 복합적인 재해요인에 대한 침수 해석에 수문 분야와 해양공학 분야의 기술 연계를 통해 실제 현상의 재현성을 높인 것에 의의가 있다. 또한, 이 연구에서 제시한 해석 방법은 다양한 연안지역의 침수 원인 분석과 적절한 재해 방지 대책 수립에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.270-270
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• 2020

자연재해저감종합계획의 주요 사항은 하천, 내수, 사면, 토사, 바람, 가뭄, 대설재해 등 자연재해로 인명피해나 재산피해가 발생할 수 있는 지역을 선정하고, 이에 적절한 저감대책을 수립하는 것이다. 다른 부분별 계획과 달리 자연재해저감종합계획은 다양한 자연재해를 대상으로 하므로 재해 유형별로 서로 다른 공학적 기법을 적용해야 한다. 실무에서는 자연재해저감종합계획 수립시 HEC-RAS, HEC-HMS(하천재해), XP-SWMM(내수재해), RUSLE(토사재해) 등 다양한 수치모형과 ArcGIS, QGIS 등 GIS 분석도구를 종합적으로 활용한다. 이 때, 모형별로 요구되는 입·출력 자료의 형식이 다양하다 보니 자료를 변환하는 등 번거로움이 발생한다. 이러한 배경에서 자연재해저감종합계획 수립에 GDP Tools의 적용가능성을 검토하고자 한다. GDP Tools는 방재설계 편의를 위해 개발된 도구로 자연재해저감종합계획에서 다루는 대부분의 재해유형에 대한 분석을 지원한다. GDP Tools를 이용하면 별도로 자료 형식을 변환할 필요가 없고, 분석 결과를 도면화하는 등 다양한 편의 기능을 활용할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 GDP Tools를 활용하여 자연재해 발생가능성을 검토하고, 그 결과를 기존 방법(상용 모형)의 결과와 비교하여 GDP Tools의 성능을 평가하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.88-88
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• 2023

지난 100년 동안 전 지구의 기상 이변이 꾸준히 증가하고 있다. 기후 변화는 도시 홍수 피해에 큰 영향을 끼치는데 급속한 도시화와 이상 기후로 인한 돌발 강우 패턴의 증가는 도시 침수의 취약성을 가중시킨다. 또한 급격한 도시 발전으로 인한 도심지의 불투수율 또한 꾸준히 증가하였다. 특히 2022년 8월 8일에 강남역과 도림천 일대에 내린 기록적인 강우는 기후 변화를 실감하게 하는 사회적 이슈가 되었으며 도심지 미래 수방 대책 변화를 상기시키는 계기가 되었다. 이로 인한 재해 피해에 최소화하기 위해 미래 기후 변화를 고려한 도심지의 새로운 방재 목표강우량 설정이 필요하다. 하지만 전 지구 모형(GCM)의 기후 변화 시나리오는 일 단위(Daily) 상세화 자료를 보편적으로 사용하고 있다. 하지만 이는 단기 강우 자료를 필요로 하는 도시 홍수 모의에서 제대로 활용할 수 없는 한계를 가지고 있다. 따라서 본 연구는 2019년에 발간된 IPCC 6차 평가 보고서(AR6)가 제안하는 SSP(Shared Socioeconomic Pathways, 공통사회경제경로) 시나리오를 기반하여 상세화된 일 단위(Daily) 강우 데이터를 비모수적 통계 기법을 사용하여 시간 단위(Hourly)로 상세화하였다. 또한 지속 시간별 연 최대치 강우를 추출하여 빈도 해석을 통해 도시 유역의 미래 확률 강우량을 제시하였으며, 서울시 상습적인 침수 취약 지역인 도림천 유역에 강우-유출 모형(XP-SWMM)을 사용하여 미래전망 기후 자료인 SSP2-4.5와 SSP5-8.5에 따른 미래 확률 강우 침수 모의를 실시하였다. 본 연구의 결과는 최신 기후 변화 시나리오를 고려한 서울시 방재 성능 목표 강우량 산정에 활용 가능할 것으로 사료되며 미래 강우량 침수 모의를 통해 침수 취약 구역인 도림천 일대 홍수피해의 근거 자료가 되는 것에 의의를 둔다. 또한 치수 분야에서 기후 변화를 고려하기 위해서는 기후 변화 시나리오에 따른 시간 단위 자료의 상세화가 필요함을 시사한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권7호
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• pp.463-474
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• 2021

연안 지역은 강우, 조위, 월파 등 여러가지 외력에 의해 침수가 발생될 수 있다. 이에 이 연구에서는 연안 지역에서 발생될 수 있는 단일 및 복합 외력에 의한 지역별 침수 특성을 분석하였다. 연구에서 고려한 외력은 강우와 폭풍 해일에 의한 조위 및 월파이고, 분석 대상지역은 남해안 및 서해안의 4개 지역이다. 유역의 강우-유출 및 2차원 지표면 침수 분석에는 XP-SWMM이 사용되었고, 폭풍 해일에 의한 외력인 조위 및 월파량 산정에는 ADCSWAN (ADCIRC와 UnSWAN) 모형과 FLOW-3D 모형이 각각 활용되었다. 단일 외력을 이용한 분석 결과, 대부분의 연안 지역에서는 강우에 의한 침수 영향보다 폭풍 해일에 의한 침수 영향이 크게 나타났다. 복합 외력에 의한 침수 분석 결과는 대체로 단일 외력에 의한 침수 모의결과를 중첩시켜 나타낸 결과와 유사하였다. 다만, 특정 지역에서는 복합 외력을 고려함에 따라 단일 외력만을 고려한 침수모의에서 나타나지 않았던 새로운 침수 영역이 발생하기도 하였다. 이러한 지역의 침수 피해 저감을 위해서는 복합 외력을 고려한 분석이 요구되는 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권10호
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• pp.1035-1041
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• 2012

본 연구는 유역의 침수특성치를 기준으로 하여 치수계획규모를 설정하는 방법을 연구한 것이다. 본 연구에서는 2010년 9월21일 광화문일대에 발생한 침수피해를 이용하여 XP-SWMM 2010 모형을 검증한 후 침수예상도를 산정하였다. 확률강우량은 Huff의 4분위법으로 분포시켰으며, 기존의 유역출구점을 기준으로 한 임계지속시간의 문제점을 제시하였으며 침수특성치(관로첨두유출량, 평균침수심, 특정지점의 최대침수심, 침수면적, 침수총량, 침수지속시간)를 기준으로 유역치수계획규모를 설정하는 방법을 제시하였다. 현재 유역의 치수계획규모 설정시 사용되고 있는 관로첨두유출량은 도시유역의 침수특성을 합리적으로 반영하지 못하는 것으로 판단되었으며 도시유역에서 발생하는 침수의 결과치인 침수특성이 치수계획규모 설정에 합리적인 것으로 나타났다. 유역의 치수계획규모는 각 유역의 지리 물리 사회 경제적 특성에 기반한 침수특성치를 선택하여 그 유역이 감당할 수 있는 침수특성치를 제외한 나머지의 침수특성치를 극복할 수 있도록 설정해야할 것이다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.45-52
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• 2018

본 연구는 2017년 8월 17일 청계천에서 발생한 시민고립사고의 원인을 규명하고, 고밀도 기상관측망의 관측자료를 이용하여 안전한 도시하천 관리 방안을 제시한 연구이다. SK 텔레콤 기지국에 설치된 고밀도 기상관측망인 SK techx와 상대적으로 공간적 밀도가 낮은 기상청 AWS의 사고 당일 강우자료를 도시유출모형에 적용하여 당시 상황을 모의하였다. 사고원인 중 하나로 가정한 CSO 관로 내 체수현상을 구현하여 수치모의한 결과, 기상청 AWS에서 계측된 강우량은 사고를 발생시키지 않았다. 하지만 실제 현상과 더 유사한 고밀도 기상관측망인 SK techx의 강우자료를 적용했을 때는 당일 발생한 사고와 유사한 결과가 나타났다. 이는 낮은 공간 밀도인 기상청 AWS는 청계천에서 일어나는 실제현상을 예측할 수 없고, 안전한 하천관리르 위해 고밀도 기상관측소가 필요하다는 것을 의미한다. 또한 CSO 관로 내 체수 유무를 독립변수로 수치 모의한 결과 비우당교의 CSO 관로 내 체수가 사고의 직접적인 원인으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.381-389
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• 2019

최근 빈번히 발생하는 이상기후의 영향으로 홍수범람 가능성이 커짐에 따라 침수범위에 대한 예측은 점점 어려워지고 있다. 이러한 홍수에 대비하기 위한 비구조적 대책 중의 하나인 호우피해 예측지도의 작성은 필수적이며 홍수범람 해석에서 중요한 부분을 차지한다. 하지만, 호우피해 예측지도의 정량적 평가방법과 기준이 없는 실정이다. 본 연구에서는 Receiver Operation Characteristics (ROC) 분석과 Lee Sallee Shape Index (LSSI) 방법을 이용하여 10개 행정구역에 대한 호우피해 예측지도의 정확도를 평가하였다. 그 결과 ROC Curve Score는 0.631, LSSI 방법은 25.16 %로 분석되었으며, 각 행정구역에 대한 분석결과와 전체 결과를 활용하여 점수구간을 5개로 나누어 호우피해 예측지도 평가에 대한 정량적 평가방법을 제안하였다. 또한, 검 보정이 완료된 XP-SWMM 모형의 ROC 분석과 LSSI 결과, 각각 0.8496, 51.92 %로 분석되어 침수피해 예측지도에 대한 평가기준의 적정성을 확보하였다. 본 연구에서 제안한 호우피해 예측지도에 대한 정략적인 평가기준은 다양한 재해지도에 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.288-288
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• 2019

지구온난화로 인해 해수면이 지속적으로 상승하고 있으며, 이에 따라 연안인근 지역은 복합원인에 의한 홍수피해가 빈번히 발생하고 있다. 우리나라는 반도 지형으로 해수면 상승에 따라 침수피해 발생 시 피해규모가 클 것으로 예상되어 이에 적극적으로 대처할 필요가 있다. 복합원인에 의한 침수예상도는 해수위를 고려한 내외수 침수피해 발생 시 침수의 범위 및 양상을 예측한다. 먼저 침수발생 시 피해규모가 클 것으로 예상되는 연안인근의 도심지역을 위주로 대상지역을 선정하였으며, 침수발생 원인별 침수예상도를 작성하였다. 작성된 침수예상도를 바탕으로 상세 홍수취약성을 평가하였으며, 이를 바탕으로 주요 시설물의 위치 선정, 관거 개량의 우선순위 선정 등에 활용할 수 있다. 먼저 도상조사를 통해 침수발생 후보지역을 선정하고, 현장답사를 통해 현장 변경사항, 재해원인 및 재해발생가능성을 검토하여 대상지역으로 여수시 연등천 인근을 선정하였다. 모의 방법으로는 HEC-HMS 및 XP-SWMM 등 강우-유출 모형에 의해 침수해석을 실시하고, 하류단 경계조건의 변화에 따른 기점수위를 산정하여 해수위를 고려하였다. 하류단 경계조건으로는 대상지역의 폭풍해일에 의한 해수위 상승고를 적용하였다. 배수토구가 하천으로 연결된 경우에는 해당 하천의 홍수위 산정이 필요하며 홍수위 산정에는 HEC-RAS 모형을 사용하였다. 작성된 침수예상도를 통해 상세 홍수취약성 분석을 실시하였으며, 상세 홍수취약성 지수는 "기후변화 적응을 위한 연안도시지역별 복합원인의 홍수 취약성 평가기술 개발 및 대응방안 연구"에서 개발된 지표를 기반으로 산정하였다. 본 연구에서는 강우-유출 모형의 하류단 경계조건 변화를 통해 해수위 상승을 고려하여 연안도시 지역의 침수예상도를 작성하였으며, 침수발생 예상도를 통해 상세 홍수취약성을 분석하였다. 이는 침수발생에 따른 대피지도 개발, 주요 시설물의 계획, 침수피해 예방을 위한 구조적 대책 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있다.