• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.3 no.2
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• pp.117-125
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• 2016

Current cities encounter various types of water problems due to rapid urbanization and climate change. The increasing significance of urban water problems calls for the establishment of resilient alternatives to prevent and minimize social loss that results from these phenomena. As a background research for establishing resilient infrastructures for the mitigation of urban water problems, we evaluated the robustness of structural alternatives for urban flood as a representative case. Combining the robustness index (RI) and the cost index (CI), we suggested the robustness-cost index (RCI) as an indicator of the robustness of structural alternatives, and applied the index to assess the existing infrastructures and structural alternatives (i.e., sewer network expansion, additional storage tank construction, and green roof construction) at a site prone to floods located around Gangnam-station, Seoul, Korea. At a rainfall intensity frequency range of 2 to 20 years, the usage of a storage tank and a green roof showed relatively high RCI value, with a variation of an alternative showing greater RCI between the two depending on the size of design rainfall. For a rainfall intensity frequency of 30 years, installing a storage tank with some green roofing was the most resilient alternative based on the RCI value. We proposed strategies for establishing resilient infrastructures for the mitigation of urban floods by evaluating the robustness of existing infrastructures and selecting optimal structural alternatives with the consideration of scales of design disaster.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.822-822
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• 2012

본 연구는 상류의 개발행위와 더불어 현재 수질관리의 기준이 되는 오염총량관리제를 대상으로 '규모의 경제'의 논리를 따른다는 가정 하에, 지자체간에 협조를 통해 비용을 절감하여 서로 혜택을 볼 수 있도록 상 하류 지자체와 중앙정부 등 관련 당사자들 간의 비용배분 방안을 도출하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해서 광주광역시에 위치한 평동산업단지와 영본B, 영본C를 대상으로 광주, 전남, 중앙정부를 이해당사자로 하여 협조적 상황 하에서 대상 비용배분 문제를 정의하였고, 협조적 게임이론에 근거한 SCRB법 및 샤플리법을 적용하여 비용배분 결과를 제시하였다. 우선 광주와 전남이 각각 삭감해야 할 오염량을 산정하고, 해당 삭감량 만큼 처리하기 위한 하수처리시설의 규모를 설정하였다. 또한 하수처리시설의 건설비와 하수관거 공사비, 유지관리비를 산정하였으며, 하수처리시설의 내용연수인 20년간의 총비용을 2010년 현재가치 기준으로 산정하였다. 상 하류 지자체가 공동으로 대처할 경우 20년간 총비용은 416,311.8 백만원, 개별로 대처할 경우 464,439.6 백만원이며, 공동 대처가 42,359.3 백만원이 절감되므로 양 지자체 모두 협조적 게임에 응할 기본배경은 성립되었다. SCRB법에 의한 지자체별 비용배분율을 산정 결과, 광주 74.24%, 전남 25.76%로 산정되었으며, 2001～2010년 하수도 세입현황을 기준으로 중앙정부의 지원 비율은 10년간 최소 23.98%, 평균 29.22%, 최대 34.17%로, 각각의 비율별로 중앙정부, 광주, 전남의 비용분담액을 도출하였다. 본 논문에서는 개략적으로 비용을 산정하였으나 오염총량관리 사업은 막대한 예산을 필요로 하기 때문에 실제로 두 지자체가 협조하여 비용배분을 하게 된다면 하수처리시설의 수질개선효과, 하수처리시설 위치선정, 사업비용 등을 세밀하게 분석해야 할 것이다. 본 논문은 오염총량관리제에서 제시하는 목표수질을 대상으로 하였으나, 지자체의 정책에 따라 친수활동 증대와 생태 자연환경 개선 등과 같은 수질개선에 따른 간접적인 효과를 고려하여 오염 총량관리제의 목표수질보다 더 나은 수질을 원할 수도 있을 것이다. 협조적 게임의 상황을 복잡하게 하여 해결 가능성이 낮아질 수 있으나, 수질개선에 의한 다양한 효과를 편익으로 산정할 수 있다면 이를 협조적 게임에 적용하여 전반적인 수질개선에 대한 지자체의 적극적 활동을 유도할 수도 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.245-245
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• 2022

최근 국내 기후변화에 따른 국지성 집중호우로 인한 시간당 강우량의 증가로 도로부 유출량의 증가와 배수관거에서의 내수배제 불량에 따른 도심지 내수침수 피해가 증가함에 따라 이를 해결하기 위한 우수유출저감시설이 설치되고 있다. 그러나 대단위의 지하 저류시설의 지속적인 설치는 과밀화된 도심지에서 설치 지하공간의 구조적인 한계 및 적정 설치 위치의 미확보 등의 다양한 문제가 발생하여 저류시설의 침수저감 효과에 대한 추가적이고 새로운 저류시설에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 내수 침수 저감 및 배수 능력 향상을 위한 도로 배수시설과 연계된 도로 측구부 저류시스템 구축이 필요하다. 이를 위해 역류 방지 및 노면수 저류 빗물받이에 적용되는 부력식 역류차단장치를 개발하였으며, 역류차단장치의 최적 형상 개발을 위해서 기존 빗물받이 연결관과의 통수능 비교 및 분석이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 빗물받이 연결관 및 연결관 내에 역류차단장치가 적용된 역류차단 빗물받이의 흐름분석을 위해 Fluent 모형을 이용하여 3차원 수치모의를 수행하였다. 수치모의 구성으로는 전체 형상을 40×50cm의 빗물받이 유입부와 50×50cm의 빗물받이로 결정하고 격자는 빗물받이 내부의 복잡한 3차원 흐름을 모의하기 위해 1.2~2mm 크기로 생성하였다. 다상유동 해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 SST k-𝜔모형을 적용하였다. 해석조건으로는 김정수(2021) 등이 제시한 4차선 기준 설계빈도별(5~30년) 빗물받이 유입유량을 산정하여 빗물받이 유입조건으로 선정하였으며, 빗물받이와 연결관에서의 통수능력 분석 조건으로는 빗물받이에 기존 연결관이 부착된 조건과 연결관 내에 역류차단장치가 설치되어 역류차단장치가 개방된 조건에서의 통수능을 비교하였으며, 역류상황을 가정한 연결관에서의 통수능을 비교하기 위하여 역류차단장치의 개폐정도를 15도(통수단면 33%감소) 닫힌 상태 및 30도(통수단면 67% 감소) 닫힌 상태 조건을 대상으로 빗물받이와 연결관에서의 흐름을 모의하였다. 수치모의 결과 역류차단장치의 계폐조건에 상관없이 5년 빈도유입량 조건에서는 완전 배수가 되었으며, 개폐조건 15도에서는 10년 빈도의 유입량에서는 완전 배수가 되었으나 20년 빈도 이상의 유입량 조건에서 빗물받이 유입부로의 역류가 발생하였으며, 개폐조건 30도에서는 5년 빈도 이상 유입량 조건에서 빗물받이 유입부로 역류가 발생하는 것으로 나타났다. 특히, 30년 빈도 이상의 유입량부터는 빗물받이 연결관 내에 역류차단장치 개페조건과 관계없이 빗물받이 유입부로의 역류로 인한 도로 침수가 발생하기 때문에 유휴공간인 도로 측구부를 저류공간으로 활용할 수 있는 도로 측구부 저류시스템의 구축은 필수적이라고 판단되며, 유량 조건에 따른 빗물받이 내부 와 흐름과 유출부에서의 유속 변화 특성을 확인하였다. 그러므로 측구 저류조 개발 형상과 연결한 3차원 흐름의 구현 및 분석에 Fluent 모형의 적용이 가능하다고 판단된다.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.26 no.2
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• pp.321-329
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• 2012

In this study, statistical analysis under both stationary and non-stationary climate was conducted for rainfall data measured in Seoul. Generalised Extreme Value (GEV) distribution and Gumbel distribution were used for the analysis. Rainfall changes under the non-stationary climate were estimated by applying time variable (t) to location parameter (${\xi}$). Rainfall depths calculated in non-stationary climate increased by 1.1 to 6.2mm and 1.0 to 4.6mm for the GEV distribution and gumbel distribution respectively from those stationary forms. Changes in annual maximum rainfall were estimated with rate of change in the location parameter (${\xi}1{\cdot}t$), and temporal changes of return period were predicted. This was also available for re-evaluating the current sewer design return period. Design criteria of sewer system was newly suggested considering life expectance of the system as well as temporal changes in the return period.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.933-936
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• 2006

비점오염원은 특정한 시설이나 장소를 나타내기 보다는 농지에 살포된 비료 및 농약, 대기오염물질 강하물, 축사에서의 유출물, 도로상에 쌓인 교통오염물질, 하수관거에서 유출되는 하수 등으로 강우시 빗물과 함께 유출되는 오염물질로 정의되며, 비점오염물질을 발생시키는 곳은 비점오염원으로 규정하고 있다. 비점오염원은 경제활동수준이 증가하고 토지이용이 고도화될수록 수질에 미치는 영향이 커지게 되며, 점오염원의 부하가 줄어들수록 비점오염원에 의한 부하비율은 증가하게 된다. 따라서 비점오염에 대한 체계적인 관리 없이 하천이나 호소 수질을 개선하는 데는 그 한계가 있다. 또한 체계적인 관리 이전에 적절한 비점오염원의 해석이 무엇보다도 중요하므로 본 연구에서는 적절한 비점오염원 모형 검토를 선행하였다. 가용 자료의 존재 여부 및 해석 시 사용하는 방정식 등을 고려하여 선정한 모형은 USDA-ARS(US Department of Agriculture-the Agricultural Research Service)에서 개발된 SWAT 모형으로 본 연구에 이용되었다. SWAT 모형에 이용되는 자료는 크게 유역자료, 강우자료, 기상자료, 검정에 이용되는 유량 및 오염물질 농도로 분류될 수 있다. 본 모형에 이용되는 광범위한 자료를 수집하여 해석을 수행하였다. 비점오염원 해석의 검보정을 위해 점오염원의 영향이 크지 않은 소유역 유출지점을 선정하여 해석하여 비교적 합리적인 결과를 도출하였다. 차후 연구에서 보다 합리적인 해석을 위해 데이터베이스의 재검토가 절실한 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.4 no.4 s.15
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• pp.21-26
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• 2004

It is muck important to determine the intercepting capacities as measures for reducing the load of contamination influenced by CSOs during wet weather period. Intercepting and treating the whole rainfalls can be best measured for reducing the contamination load, but it is not desirable in view of scale and preservation of the wastewater treatment facilities. This study analyzed the quantity and quality of the water in the combined sewer by method of changing the type and size of drainage basin and intercepting capacities in rainfalls, estimate the influence the other CSOs at the change of planned intercepted quantity, and compared the degree of contamination load between the combined system and separate system by examining the influence of the other CSOs at the change of planned intercepted quantity.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.23 no.5
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• pp.647-654
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• 2009

Since the end of the 1990s, sewer pipe improvement works have been going on: most septic tanks have been thrown away and discarded. These discarded septic tanks amounts up to 370,000 based on the project plan 2005-2008: it is a serious squander of nation's resources, a contaminating means that buries toxins under soil, and a cause of a expensive waste. Research on recycling of discarded septic tank as a new resource is in urgent need. This research suggests plans to recycle discarded septic tank as a rainwater management facility, solutions to water cycle recovery in the limelight, and economic analysis of the plan. In the case of a recycling discarded septic tank as a rainwater management facility will socially benefit to support economical adequacy, discard cost saving of septic tank and water supply and sewage cost reduction will come out. Consequently a rainwater management facility converted from a discarded septic tank leads to decentralization of the rainwater management system, which anticipates a positive effect on recovery of urban water cycle.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.23 no.3
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• pp.271-276
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• 2009

Under current design standard, sewers are designed to drain stormwater generated up to 10 year return period of storms. This implies sewer flooding could occur from rainfall exceeding a 10 year return period. 5, 10, 20 and 30 year return period of storm intensities were calculated for 22 locations (cities) of meterological stations over the nation and compared to the recorded rainfall intensities for the last 30 years. The comparison resulted in the numbers of year maximum rainfall intensities exceeded each return period. Using the questionnaire survey for "the incidences of flooding since 1980" of the previous paper (Survey on sewerage operation/management planning for flooding (I)), the actual rainfall records on the date of flooding events were analyzed to demonstrate the number of flooding events caused by the exceedance of sewer capacity. For the last 30 years, more than 6 years of year maximum rainfall intensity (20%) were larger than the 10 year return period of storm in 4 cities of the 22 used for the first analysis. The number of rainfall records that exceeded the 10 year return period was 50 of the 260 actual flooding events investigated from the survey.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.652-652
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• 2015

도시유역의 소하천은 불투수 면적의 증가 및 우수관거의 설치로 인해 오염물질 및 강우의 유달률이 증가한 반면 침투 및 저류 기능의 감소로 인해 지하수위가 저하되어 비강우시에 현저하게 유량이 감소되어 하천환경에 심각한 문제를 나타내고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다수의 연구에서 유역에 저영향개발기술을 제안하고 있으나 이들은 과다한 면적을 필요로 함에 따라 설치 및 유지관리에 많은 비용이 발생하고 기존에 개발되어 있는 도시유역에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 도시 소하천의 유량과 수질 문제를 저감하기 위해 위와 같은 문제점을 고려하여 하천 제외지 지하공간을 이용하여 초기 우수 제어 시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템은 도시유역에서 강우에 의해 초기에 오염물질이 다량으로 유출되는 소위 초기세척효과를 제어하기 위해 침전시스템을 설치하고 및 교체가 가능한 카트리지형 여과 시스템으로 구성하였다. 여과 시스템에서 섬유필터를 이용하여 수질을 개선하고 또한 침전 및 여과시스템에 저류가 가능하도록 하여 도시 소하천의 유량에 따라 방류를 조절함으로써 도시 하천의 건천화 감소에 도움이 되도록 구성하였다. 또한 초기우수 제어 시스템을 효율적으로 운영하기 위해 SWMM(Storm Water Management Model) 적용 결과와 자동모니터링 스시템을 활용하는 종합설계 및 관리시스템을 개발하고 있다. 이를 위해 시범 유역에 SWMM을 구축하고 보정 및 검증을 실시하였다. ?측 및 SWMM을 이용하여 계산한 결과 연구대상 지역에서 처리시설에서 수용할 수 있는 초기우수유출량의 적정량은 초기강우 4시간 또는 6 mm의 누적강우량으로 산정되었으며 이를 토대로 현장의 지형여건에 따라 시스템의 설계기준이 수립될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.204-204
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• 2019

국지성 호우의 증가로 인해 도시 지역의 내수침수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 특히 배수의 흐름이 집중되는 저지대 지역과 노후화된 하수관거가 설치된 지역에서 특히 피해가 집중되고 있으며, 이는 도로 측면에 설치된 빗물받이와 같은 하수시설에서 원활하게 배수가 되지 않기 때문에 강우 발생시 도로표면에 노면수가 정체되어 피해가 발생하고 있다. 과거 도로 노면의 형상과 강우의 임계 지속시간을 고려한 적정 우수 유출량 산정에 관한 연구가 진행된 바 있으나, 현재 발생하는 국지성 호우의 형태나 강우강도의 변화에 따른 유출량의 변화가 발생하였으며, 도달시간 산정식에 따른 매개변수의 차이와 새로운 도달시간 산정식의 개발로 도달시간의 결과가 크게 차이가 날 수 있다. 따라서 도로의 침수피해를 막고 교통 안정을 유지하기 위해서는 도로 조건을 고려한 도로 입구 및 하수관의 적절한 설계 등 다양한 연구가 주기적으로 이루어져야 한다. 본 연구에서는 강우 유출 모델인 SWMM 모형과 계산식을 이용하여 도로 표면의 폭과 길이, 도로 종횡단의 변화량, 재 산정한 강우강도에 따른 유출량을 계산하였다. 도로 표면의 폭과 길이, 경사를 다양하게 입력하였으며, 또한 각 Case에 따라 최대 유출량을 생성하는 임계지속기간을 결정하고 다양한 도달시간 산정식의 결과와 비교하여 상관관계를 분석하였다. 분석결과 도달시간은 산정식의 매개변수에 따라 차이가 발생하였으며, 도로표면의 길이와 횡단경사에 크게 영향을 받는 것으로 분석되었으며, 횡단경사보다 종단경사가 클 경우 도달시간이 길어져 유량의 집중을 막는 효과가 있는 것으로 나타났다.