• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.371-371
• /
• 2019

우리나라는 홍수기(6~9월)에 집중되는 기상패턴과 하천 중하류부에 발달된 도시의 개발특성으로 인하여 가장 중요한 자연재해 중 하나로 홍수 및 도시침수가 거론되고 있다. 과거 집중호우로 침수 피해가 발생한 사례를 살펴보면, 피해가 발생하는 지역은 지방하천 및 소하천을 중심으로 형성된 도시지역이다. 중앙 지방 정부는 수차례 침수 피해를 겪으며 사후관리가 아닌 재난예방 및 사전관리 등의 방안 마련을 강조하고 있다. 하지만 기후변화에 의한 기상의 불확실성으로 치수 중심의 물관리 및 중 소하천의 하천 특성으로 여전히 홍수 발생에 대비할 수 있는 골든타임 확보 등에 어려움을 겪고 있다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 사전 예방적 차원에서의 홍수대응 방안으로 중 소하천을 담당하는 지자체 중심의 홍수피해 저감 방안이 필요하다. 본 연구에서는 A 지자체를 대상으로 모니터링 대상 경계를 설정하여 우량 알람 기준을 예비알람, 주요 관측지점에 대해 강우에 따른 수위 상승 정도를 홍수대응 기준인 직접알람과 연계함으로써 예방적 재난대응 체계를 구축하였다. 모니터링 대상 지역은 해당 지자체를 포함하면서 유역 개념을 적용하여 만경강유역 전체로 설정하였다. 만경강 유역 내 유관기관(지자체, 환경부, K-water, 기상청 등)이 관할하는 우량국(41개소) 및 수위국(28개소), 저수용량이 30만톤 이상이 되는 농어촌공사 저수지(7개소)를 고려하여 홍수분석 모형(COSFIM)을 구축하였다. 해당 모형은 2018년 8월 호우사상에 대해 주요 수위관측 지점에서 $R^2$가 0.8 이상의 우수한 검증 결과를 보였다. 구축된 모형을 통해 예상강우량별 하천 내 수위지점별 최고수위, 최대유량, 도달시간 등 예상 조견표를 제시하여 호우 발생시 지자체 담당자가 참고할 수 있도록 제시하였다. 또한 수위지점별 홍수대응 기준은 평시, 관심, 주의, 경계, 심각 단계로 구분하여 담당자가 수위별 위험 정도를 인지할 수 있도록 지점별 도달되는 수위의 위험 정보를 알람기준으로 제시하였다. 홍수분석 모형은 상류에 위치한 주요시설물의 운영현황을 연계하고 있어 실제 강우 발생 시 기상예보를 고려하여 하천 내 수위관측 지점별 수위 상승 정도를 예상함으로써 사전에 홍수에 대비할 수 있는 단계별 시간 확보에 활용 가능하다. 향후 홍수대응기준은 하천 환경 변화를 반영하여 지속적인 보완이 필요하며 유관기관과의 수문자료 공유체계 확대로 예방적 차원의 홍수 대응 체계가 구축되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제54권spc1호
• /
• pp.1061-1069
• /
• 2021

최근 이상 기후로 인해 극한 호우 및 국지성 호우의 규모 및 빈도가 증가하여 하천 주변의 홍수 피해가 증가하고 있다. 이에 따라 하천 또는 유역 내 수문학적 시스템의 비선형성이 증가하고 있으며, 기존의 물리적 기반의 수문 모형을 활용하여 홍수위를 예측하기에는 선행시간이 부족한 한계점이 존재한다. 본 연구에서는 Deep Neural Network (DNN) 및 Long Short-Term Memory (LSTM)기반의 딥러닝 기법을 적용하여 울산시(태화교) 지점의 수위를 0, 1, 2, 3, 6, 12시간에 대해 선행 예측을 수행하였고 예측 정확도를 비교 분석하였다. 그 결과 sliding window 개념을 적용한 DNN 모형이 선행시간 12시간까지 상관계수 0.97, RMSE 0.82 m로 가장 높은 정확도를 보이고 있음을 확인하였다. 향후 DNN 모형을 활용하여 딥러닝 기반의 수위 예측을 수행한다면 기존의 물리적 모형을 통한 홍수위 예측보다 향상된 예측 정확도와 충분한 선행시간을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
• /
• 제31권3호
• /
• pp.343-355
• /
• 2021

농업용저수지는 농업용수를 공급함과 동시에 수해효과 및 휴식터를 제공함으로써 인간의 편의성을 추구하지만 노후 저수지 및 지진으로 인한 피해가 발생될 수 있으며 이에 따른 예방이 중요하다. 제방의 안전성은 제방을 구성하는 세분화된 재료의 토양 매개변수 값과 같은 현장재료 특성에 의해 영향을 받지만 정밀안전진단이나 일반 문헌값이 전용되기 때문에 최종제반의 안전인자를 물질적 특성만으로 판단하기에는 한계가 있다. 안전요인은 물리적 특성값과 제방 형태에 의의 결정되며 안전 요인에 상당한 영향을 미치기 때문에 보강된 횡단면을 검토할 때 정확한 사색이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 GEP-SLOPE 프로그램을 활용하여 전남 고흥근 '◯◯저수지' 내진설계 시 합리적이고 경제적인 보강교차로 사례를 분석함으로써 반복적인 검토를 통해 보강교차로에 대한 합리적 경제적 설계가 가능하도록 분석하였다. 제방의 1, 2, 3차 내진보강을 감소하여 분석한 결과, 3차 보강단면에서도 상류, 하류사면 모두 설계기준 1.20 이상을 얻음으로써 1. 2차에 비해 현저히 적은 보강물 보강물량으로도 안전율 확보가 되는 것을 확인하였다. 또한 제반의 내진보강 단면 형상을 결정할 때 사면의 상부측, 사면전체에 사석을 보강하는 것 보다 하부측에만 보강하는 형상이 단면보강을 최소화 시키며 경제적인 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권8호
• /
• pp.449-455
• /
• 2019

최근 도시화로 인한 불투수면의 증가는 지표 유출수를 집수하여 배수하는 기존의 배수시스템의 부담을 증가시킨다. 이러한 방식의 우수배수시스템은 표면유출수와 함께 이송되는 각종 쓰레기, 낙엽, 등의 부유물질에 의해 배수면적이 감소하는 구조적 한계를 가지고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 새로운 형태의 배수시스템이 개발 및 적용되고 있다. 본 연구는 3차원 전산 유체역학 프로그램 중 하나인 ANSYS CFX를 이용하여 투수성 포장 하부에 위치한 배수층의 체적 공극과 투수도 결정을 위한 모의를 각각 수행하였다. 모의결과 35% 체적공극을 가진 배수층의 배수구 유속이 20%, 50%에 해당하는 배수층보다 큰 값을 보여 체적공극과 배수성능 사이의 상관관계는 없는 것으로 파악되었다. 투수도는 구성물질의 입경에 따라 결정되며, 5가지 조건을 모의하여 배수구 유속을 분석한 결과 입경 2 mm의 사질토가 사용성과 시공성 측면에서 가장 적절하다고 분석되었다. 본 연구는 배수층의 적절한 체적 공극과 구성물질의 입경을 제시하였고 이러한 조건을 갖는 배수층이 침수피해를 저감 및 방지의 측면에서 유리할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.434-442
• /
• 2019

도시 내 빈번히 발생하는 홍수 피해를 해결하기 위한 대응 방안으로 자연상태의 수문순환 체계를 회복하기 위한 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 대두되고 있다. LID 요소기술 중 하나인 생태저류지는 유역에서 발생하는 유출수를 저류 및 침투하여 우수 유출수 및 비점오염물질 저감효과를 갖는 시설로 다양한 연구가 진행되고 있으나, 유출저감효과에 대한 분석은 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수문 해석이 가능한 K-LIDM을 이용하여 소규모유역에서 생태저류지의 유출 저감효과를 분석하였다. 시나리오를 구성함에 있어 생태저류지의 저류용량을 증가시키거나 유역과 생태저류지를 분할하였고 확률강우량을 활용하여 단기강우를 모의하였다. 분석결과 저류용량 증가에 따라 20%, 분산형 시스템에서 5~15% 이상의 유출 저감효과를 나타냈으며 향후 생태저류지의 저류깊이, 지반의 침투능 및 유출부의 직경과 높이 등 다양한 시나리오에 대한 연구가 수행된다면 생태저류지의 물순환 효율성에 관하여 보다 정량적인 분석이 가능할 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제34권6_1호
• /
• pp.1119-1130
• /
• 2018

수도권의 수해 피해를 막고 경제 성장에 기여해온 소양호는 2015년 가뭄 등으로 중상류의 수위가 크게 감소했다. 기존의 유량을 회복하기 위하여 인제군 신남면 부평리에 설치된 부평보는 부평지구 담수 지역의 퇴적환경에 인공적인 변화를 야기했다. 이에 본 연구에서는 부평보 건설 이후의 퇴적환경의 변화를 확인해보고자 하였다. 이 연구를 위하여 Sentinel-2 위성 영상 자료를 활용하여 부평지구 인근의 저수량에 따른 물의 면적을 시기별로 관측하였으며 현장 조사를 통하여 퇴적물의 입도와 함수율을 분석하였다. Sentnel-2 위성 영상을 이용하여 2017년 9월부터 2018년 10월까지 수계면적 변화는 2018년 6월에 촬영된 영상의 수계면적이 최소면적을 나타냈으며, 반대로 2018년 1월에 촬영된 영상이 최대 면적으로 측정되었다. 또한 함수율과 입도 분석결과, 입자 크기가 작을수록 높은 함수율로 측정된 결과로 미루어 보아 퇴적층의 입자사이즈와 수분 함량의 상관관계가 높음을 확인할 수 있었다. 향후 부평지구 담수 지역의 드론에 의한 촬영을 진행한다면 다른 두 시기에 따른 동일 지역의 퇴적물의 분포 변화를 측정할 수 있으며, 현장 조사를 통하여 다양한 퇴적물의 종류도 관측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제52권3호
• /
• pp.219-226
• /
• 2019

최근 기후변화와 도시화로 인한 수재해 문제가 증가하고 있으며, 이에 대응방안인 저영향개발(Low-Impact Development, LID) 기법에 관한 연구가 확대되고 있다. LID 기법은 도시 내의 우수유출수를 저감시켜 다양한 수재해 문제를 친환경적으로 제어하고, 도시 개발 이전의 물순환 체계로 회복시키는 기술이다. 하지만 LID 기법에 관한 정량적 데이터가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 저류형 LID 기술인 식생화분(Planter Box)의 Curve Number (CN)값을 산정하여, 물순환(침투, 유출, 월류수) 분석을 실시하였다. Planter Box의 물순환 분석에 관한 강우강도 시나리오(60.4 mm/hr, 83.1 mm/hr, 97.4 mm/hr, 108.2 mm/hr)는 부산시 확률강우강도표(2010)를 이용하여 선정하였다. 실험 결과는 건물화분3(BPB-3)과 거리화분3(SPB-3)에서 우수저류율이 각각 43.5%~52.9%, 33.4%~39.0%로 나타났다. 또한 BPB-3에서 CN값은 평균 83이 산출되었고, Horton 침투능 곡선식 적용에 따른 우수유출효과는 17%~96%로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.393-401
• /
• 2021

본 연구에서는 효율적인 상황실 운영을 위한 새로운 인프라스트럭처 방안으로 공통작전상황도(Common Operating Picture, 이하 COP)의 개념을 활용하여 상황판에 공유되어야 하는 필수 정보요소들을 도출하고자 하였다. 이에 COP의 개념과 실제 해외사례를 확인하고, 재난상황 적용시 고려되어야 하는 COP 정보요소들을 재정립하였으며, 국내 발행된 재난대응 표준매뉴얼과 일일상황보고서 등을 분석하여 COP 재난대응 정보요소를 최종적으로 도출하였다. 정보요소는 재난유형 중 매년 피해를 야기하는 풍수해를 중심으로 총 4개의 단계(①신고접수 및 인지단계, ②상황전파 및 보고단계, ③비상기구 운영단계, ④수습·복구단계)로 구분하였다. 각 재난대응 단계별로 필요한 정보 요소들을 사고규모, 기상 정보, 자원 현황, 구조 정보, 라이프 라인 시설 등으로 다시 구분하였으며, 해당 항목별 세부 정보요소들을 추가적으로 분석하여 필수적으로 상황판에 공유되어야 하는 정보요소를 도출하였다. 본 연구에서 도출해낸 정보들은 COP 특성상 공간적·지리적 특징과 함께 공유되기 때문에 의사결정권자들과 담당자들에게 복합적인 정보를 제공하여 재난상황에 대한 다각적인 접근을 가능하게 한다. 또한 재난대응 담당부처들이 해당 정보들을 공통적으로 공유함으로써 재난대응이 보다 효율적으로 이루어 질 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제54권11호
• /
• pp.849-862
• /
• 2021

지난 10년간 현대적인 하천 유지관리체계 구축을 위해 하천법령, 행정규칙, 업무 매뉴얼을 정비해오고 있으며, 현장지원을 위해 다양한 연구와 기술개발도 병행해 왔다. 이러한 가운데 기반시설관리법의 제정, 2020년 홍수피해 등을 계기로 하천 유지관리 체계의 재정비 및 강화가 다시 요구되는 시점이다. 본 연구는 하천 유지관리의 제도적·기술적 역량 강화를 위해 중요한 분야인, 정책, 연구개발, 계획, 기술 측면에서 발전방향을 제안하고자 하였다. 폭넓은 소통을 위해 산·학·연·관의 합동 토론회를 개최하여 쟁점사항을 논의하였고 참석자를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 본 연구에서 수집한 의견은 향후 하천 유지관리 체계 재정립 시 법제도 개선, 연구개발사업 기획, 유지관리 계획 도입, 기술개발의 방향 정립 등에 있어 중요한 참고자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제42권3호
• /
• pp.333-342
• /
• 2022

기후변화의 영향으로 집중호우가 증가하고 있으며, 이로 인한 침수피해가 매년 발생하고 있다. 본 연구는 저영향개발(LID) 시설의 우수 유출저감 효과를 분석하기 위하여, 용두빗물펌프장 유역을 대상으로, 미국 환경보호청(EPA)의 우수유출관리모형(SWMM)을 이용하여, 과거와 미래의 대표 강우사상에 대한 유출분석을 수행하였다. 그 결과 과거 강우사상과 비교하여 미래 대표 강우사상에 대한 침투량은 3.17 % 증가하였지만, 지표면 유출량 및 첨두유량은 각각 32.50 % 및 128.77 % 증가하였다. 이러한 지표면 유출량과 첨두유량의 증가를 감소시키기 위하여 투수성 포장, 옥상녹화 및 빗물정원을 선정하였다. 세 가지 LID 시설의 매개변수와 설치 면적 비율을 조정하여 LID 시설의 적용성을 평가하였다. 그 결과 첨두유량과 지표 유출량을 감소시키고 침투량과 저류량를 증가시키는 투수성 포장, 옥상 정원 그리고 빗물 정원의 적정 매개변수를 찾을 수 있었다. 또한 투수성 포장, 옥상녹화, 빗물정원의 적용 비율이 2:1:3일 때, 첨두유량 26.85 %, 침투량 12.10 %, 지표면 유출량 15.11 %, 저류량 509.47 %의 저감효과가 나타났다. 재현기간별 우수 유출저감 효과를 분석한 결과, 재현기간이 증가할수록 첨두유량과 지표면 유출량의 비중은 늘어나고 침투량과 저류량의 비중은 줄어드는 것으로 나타났다.