• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.3983-3989
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• 2014

도시화로 인한 도심유역 내 강우유출양상이 개발이전과 다른 양상을 보이므로, 도심유역 내 강우유출량을 저감하기 위해 집중형 유출 저감 시설이 시행되어왔다. 그러나 시설의 한계점 때문에 분산형 유출 저감 시설인 저영향개발(Low Impact Development; LID)의 계획 및 적용이 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 대표적인 LID 요소기술을 대상으로 공간적 분포에 따른 유출특성을 분석하였다. 대상유역은 동일한 유역 및 우수배수 특성을 지닌 5개의 소유역으로 구성하였고, 대표적인 LID 요소기술로 선정된 옥상녹화와 투수성 포장의 적용위치 및 개수에 따른 2개의 시나리오에 대한 유출특성을 분석하였다. SWMM 모형적용 결과, 적용 소유역 1개당 옥상녹화의 경우 총 유출량은 11.07%, 첨두 유출량은 3.42% 저감되었으며, 투수성포장의 경우 총 유출량은 18.09%, 첨두 유출량은 17.94% 저감되었다. 이와 같은 감소율은 적용 LID의 위치에 상관없이 일정하였고, 적용 LID의 개수에 따라 정비례하게 증가하였다. 옥상녹화와 투수성 포장에서 유출특성 저감률의 발생 차이는 각 방법의 매개변수인 수리전도도의 영향 때문인 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.14-21
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• 2017

본 최근 지구의 온난화로 인하여 극한 홍수가 자주 발생하고 있으며, 기존 도시 유역의 우수배제시설 용량부족 등으로 도시홍수가 빈번하게 발생하고 있으므로, 주요 범람지역의 홍수량을 우회하거나 저류하여 홍수를 방지하기 위한 수로터널의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 교통기능과 수로기능을 동시에 갖춘 다기능 수로 터널의 설계 기준을 개발하기 위한 수리 실험 및 Flow3D를 이용한 수치모의을 수행하였다. 수치모의결과 동일한 수로 터널 구간 내 발생하는 마찰손실의 크기는 수치모의로 도출된 마찰손실이 이론적으로 계산한 마찰손실보다 더 크게 발생함을 관측하였으며, 이는 수로의 형상이 비원형인 경우에는 관의 기하학적 형상에 의한 흐름구조의 변화로 추가적인 마찰손실이 발생하는 것이 원인으로 판단된다. 마찰손실의 증가는 난류보다 층류에서 두드러졌다. 따라서 터널의 홍수량 흐름 시 마찰손실계수가 터널의 형상에 좌우되며, 실무에서 정확한 설계를 위해 방수로 터널의 형상을 주의 깊게 고려해야 한다는 결론을 내렸다. 이는 실제 방수로 터널 설계에 활용될 수 있는 기본 정보를 제공할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권10호
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• pp.867-878
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• 2014

기상레이더의 관측 특성상, 지형클러터 등의 관측영역 한계로 인한 관측공백 지역이 발생한다. 이러한 레이더 빔의 차폐는 강우량의 과소추정 원인이 된다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 Hybrid Scan Reflectivity (HSR) 기법을 개발하고 기존 방법 결과와 비교하였다. 결과에 의하면, 기존 레이더 관측방법으로 지형에 의해 반사도 정보를 얻지 못하는 영역에 대하여 HSR 기법이 레이더 강우량을 추정할 수 있음을 확인하였다. 반사도 스캔기법과 빔차폐/비 빔차폐영역에서 모두 HSR 기법을 적용한 결과가 정확성이 가장 뛰어났다. 다음으로 각 방법별 레이더 추정 강우량을 HEC-HMS에 적용하여 홍수 유출량 추정 정확성을 평가하였다. HSR 기법에 의한 유출량은 RAR 산출 시스템과 M-P 관계식 대비 상관계수는 평균 7%와 10%, Nash-Sutcliffe Efficiency는 평균 18%와 34% 향상되었다. 따라서 정확한 홍수량 추정을 위해 수문분야에 HSR 기법에 의해 추정된 강우량을 활용할 필요성이 있는 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권5호
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• pp.383-393
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• 2020

본 연구에서는 소양강댐 유역에서의 실측 단일사상 강우-유출 자료를 활용하여 Clark 단위도 방법의 매개변수를 최적화 하였으며, 그 결과를 제시하였다. 일반적으로 국내에서는 유역특성인자 최적화 분석시 미육군공병단의 HEC-1, HEC-HMS 등의 모형을 사용하고 있다. 그러나 해당 모형의 경우 유출수문곡선의 형상, 크기 등의 재현에만 초점이 맞춰져 있으며, 산정된 매개변수들의 평균을 사용하고 있어 실제 강우-유출 관계를 묘사하는데 어려움이 존재하고 있다. 이러한 점에서 본 연구에서는 기존 Clark 합성단위도법과 계층적 Bayesian 기법을 결합하여 수집된 강우-유출 자료를 동시에 활용하여 매개변수를 산정할 수 있는 모형을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 모형을 적용한 결과 개별 단일사상 기반의 최적화 기법에 비해 다중 강우-유출 자료를 Pooling하여 매개변수를 산정하는 계층적 Bayesian 모형에서 BIC 결과 및 다수의 통계적 지표를 통해 모형의 우수성을 확인할 수 있었다. 더불어 홍수량에 따른 유역특성인자 매개변수 반응에 대한 관계규명을 기반으로 향후 댐 설계 또는 PMF 산정시 본 연구의 결과가 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1433-1446
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• 2013

본 연구에서는 도시하천을 대상으로 Monte Carlo Simulation (MCS)에 의한 모의발생 기법 적용으로 최적화된 강우-유출 모형과 홍수위 추적모형 연계를 통한 고수위 Rating Curve 작성법을 제안하였다. 대상유역의 관측 자료로부터 작성된 수위-유량곡선식은 유량측정의 오차와 더불어 고수위에 대한 불확실성을 내포하고 있음을 확인할 수 있었으며, 관측치와의 표준오차($S_e$)는 0.056으로, 무작위 불확실성($2S_{mr}$)은 평균 ${\pm}1.43%$, 최대 ${\pm}4.27%$로 분석되었다. 또한, 전대수지법과 Stevens방법에 의한 고수위 연장은 도시하천 유역 규모에 비하여 수위에 따른 홍수량이 과대 산정되는 문제점이 있는 것으로 분석되었다. 마지막으로, MCS에 의한 다량의 수문자료군 확보를 통한 수위-유량 관계곡선의 연장방법은 고수위에 대한 불확실성을 감소시켜며, 보다 신뢰성 있는 고수위 연장이 가능하였다. 향후 본 연구의 결과는 MCS에 의한 고수위 연장 시스템 구축을 통한 도시하천유역의 실시간 홍수 예 경보 활용에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국해양학회지
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• 제30권5호
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• pp.371-381
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• 1995

금강 기원 부유물중 금속의 함량과 이동양상을 파악하기 위하여 상류의 한 지점에 서 1년 동안 총 18개 부유물 시료를 주기적으로 채취하였으며, 이를 대상으로 주성분 원소(Al, Fe, P, Mn)와 미량 원소(Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, U)를 분석하였다. Al 및 Fe을 제외한 금속들의 함량은 계절에 따라 큰 폭으로 변화하였으며, 유랑이 작고 부유물 농도가 낮은 겨울철에 최대값을, 부유물 농도가 높은 홍수기와 봄철에 최소값 을 보였다. 각 금속별 함량은 중국의 황하와 양자강의 부유물에 비해 Fe, Co, Cr, Cu 및 N은 비슷하였으나 Mn, Zn, Cd, Pb 및 U의 함량은 금강에서 매우 높았다. 이러한 하 천간 금속함량 차이는 집수역의 지질(U) 및 인위적인 영향의 차이(Mn, Pb) 때문으로 해석된다. 금강을 통한 입자상 금속의 이동량은 부유물 농도가 높은 홍수기에 가장 큰 값을 보였으며, Mn, P 및 Cd을 제외한 모든 금속에서 풍수기 동안 이동되는 양이 전체 이동량의 7% 이상을 차지하였다. 이동 형태별 금속의 이동량을 파악하기 위하여 부유 물중 금속의 존재형태를 쇄절성 및 비쇄설성 부분으로 나누었고, 각 부분의 이동량을 용존상과 함께 비교하였다. 각 금속별 용존상과 비쇄설성 부분의 합이 차지하는 비율 은 총 이동량의 50%(Co)에서 92%(Mn) 범위였으며, Mn>Cd, U>Cu>Zn>Ni>Pb>Co 순으로 이 부분의 비율이 감소하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.1039-1049
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• 2015

대규모 다목적댐 지점의 유입량 산정은 수위-저수용량곡선에 댐 축에서 측정된 수위를 적용하여 시간당 저수량변화를 계산한 후 방류량을 감안하여 산정하고 있으나, 이 방법은 태풍 등 대규모 홍수 시에는 급격한 유입량 증가로 인한 배수위 및 강한 바람 등의 영향으로 저수지내의 수위가 균일하지 않아 유입량 산정 시 오차 원인이 되고 있다. 이 외에 기존 수위-저수용량 곡선 방법에 의한 유입량 계산 시 문제점인 댐건설 이후 유입 퇴사로 인한 저수용량의 변화, 댐 지점에서의 수위관측의 불균일성 등 다양한 불확실성이 존재하므로 이에 대한 오차 규명이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 저수지 유입량 분석시 분포형 강우유출모형을 이용한 UBC-3P 기법을 적용하여 모형의 모의능력을 평가하였다. 최종적으로 기존 유역내 유입량 관측치와 비교한 결과 Peak유량과 Total유량에서 결정계수가 0.82~0.99 사이값을 나타내므로 댐 지점에서의 모형의 적합성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.712-721
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• 2017

본 최근 전 세계적으로 홍수의 강도와 빈도가 증가하고 있어 홍수재해가 큰 문제로 대두되고 있다. 이 중 가장 큰 비중을 차지하는 홍수재해는 태풍 및 집중호우와 동반되는 홍수라고 할 수 있다. 이로 인해 하천의 수위가 제방의 둑마루까지 상승하여 월류하는 피해가 발생하고 있으며 이러한 피해는 시설물 자체의 피해뿐만 아니라 제내지의 인명 및 재산피해도 함께 유발시킨다는 점에서 대책 마련이 시급하다. 제방이 월류하였을 때 제방이 붕괴되는 것과 붕괴하지 않고 단순 월류하는 경우의 피해정도는 매우 다르며 제방 자체의 피해는 발생하더라도 붕괴되지 않으면 제내지로 유입되는 유량을 현저히 감소시켜 홍수피해를 감소시킬 수 있다. 따라서 제방의 붕괴가 발달하기 시작하는 뒷비탈의 보호는 중요한 홍수방어방법의 하나다. 본 연구에서는 제방뒷비탈 월류보호공의 형상과 유공율에 따라 수리학적으로 유리한 보호공을 제안하고 각 보호공의 안정성 검토를 위하여 수리실험을 수행하였다. 수리실험을 통해 제방뒷비탈 보호공의 안정성은 보호공의 단위면적당 중량과 높은 상관성이 있음을 규명하고, 보호공이 이탈되는 순간의 유속인 한계유속과 단위면적당 중량과의 관계식을 도출하였다. 본 연구결과를 통하여 국내에서는 아직 도입되지 않은 자연친화적 월류보호공이 현장에 적용됨으로써 홍수시 월류에 의해 발생하는 인명 및 재산피해를 경감시키고, 더 나아가서는 자연친화적인 하천공간이 조성될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제14권2호
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• pp.243-254
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• 2012

최근 강우의 공간분포와 이동 및 발달상황을 파악할 수 있는 레이더강우 자료의 활용이 수문학분야에서 주목받고 있지만, 레이더 강우자료는 지상강우자료와 비교하여 자료의 신뢰성 확보가 되지 않아 실제 자료의 운용 및 적용에 어려움이 있다. 따라서 수문해석 분야에서는 레이더 강우를 활용하기 위해 레이더강우를 지상강우와 합성하여 보정하고 있다. 본 연구에서는 MFB(Mean-Field Bias)보정기법과 SOA(Statistical Objective Analysis)보정기법을 이용해 2010년 8월의 강우사상에 대하여 시공간 분포를 적절하게 표현할 수 있는 격자형 레이더 강우시계열자료를 생성하였다. 또한, 기존의 집중형 수문모형보다 유역내의 공간적인 유량변동을 보다 상세하게 고려할 수 있는 격자기반의 분포형모형(Vflo)을 국내 유역(낙동강권역 : 감천유역($1005km^2$))에 적용하여, 모의유출량과 관측유출량의 비교를 통해 레이더강우자료의 활용성 및 보정방법의 정확도를 평가하고자 하였다. 각 보정방법에 의한 첨두유량 오차는 20% 내외, 모델효율은 60~80% 수준으로 나타났으며, 특히 SOA방법을 통해 보정된 격자형 레이더 강우자료는 유출모형의 입력 자료로서 수문학적 활용성이 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제16권4호
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• pp.403-411
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• 2014

본 논문은 농업용저수지의 수문학적 안전성을 평가하기 위하여 평가 항목 및 지표를 설정하여 제시하였으며, 이를 위하여 전문가 집단을 대상으로 AHP 기법을 통해 평가 항목의 계층화를 통한 상대적인 중요도를 파악하였다. 연구 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째 평가항목의 계층구조는 2계층(상위, 하위)으로 구분하여 상위 평가항목은 6개(제체의 여유고, 여수로의 방류능력, 유지관리 상태, 하류하천 제방의 여유고, 잠재 홍수피해, 홍수량 산정 인자)를 선정하였고, 하위 평가항목 11개를 선정하였다. 둘째, 계층적의사결정법에 의하여 각 항목간 쌍대비교 설문과 일관성 검증을 통해 도출된 6개 상위 평가항목의 중요도는 유지관리 상태(상태평가 등급), 제체(비월류부)의 여유고, 여수로의 방류능력, 잠재 홍수피해, 홍수량 산정 인자, 하류하천 제방의 여유고 순으로 나타났다. 유지관리 상태(안전점검 상태평가 등급)가 농업용저수지 수문학적 안전성에 지배적인 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 마지막으로 농업용저수지의 수문학적 안전성 확보를 위해서는 단기적 방안으로 신속한 개선이 가능한 안전점검 상태평가 등급의 개선이 유용하며, 장기적으로 여수로 방류능력과 제체의 여유고를 확보하는 방안이 필요할 것으로 판단된다.