• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.414-414
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• 2012

하천에 산사태, 하천 주변 개발, 제방 및 댐 붕괴 등으로 인하여 다량의 토사가 돌발적으로 유입될 경우 유입된 토사가 하천의 거동에 미치는 영향은 막대하다. 또한 하도 내에 설치되어 있는 교량, 보와 같은 수공 구조물로 인하여 단면형태가 갑작스럽게 변화하는 경우나, 구조물로 인하여 토사가 퇴적되는 경우 하천의 수위 변화를 크게 유발하여 하천 범람과 제방 침식 등을 발생시키며 하천의 안전에 큰 위험 요인으로 작용하게 된다. 현재 다량의 토사가 하천에 돌발적으로 유입되는 위험으로부터 안전하게 보호하기 위해서 토사 유입 방지 대책에 대하여 많은 연구와 사업이 실시되고 있지만 이러한 치수대책이 완전하다고 하기에는 다소 어려운 상황이다. 따라서 홍수 조절 및 방재를 위한 수방대책 수립 및 수자원의 집중적인 관리가 무엇보다 절실히 요구되며, 이와 같은 토사에 의한 방재대책 수립을 위해서 수리학적 특성을 정확히 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 2011년 7월에 발생한 강우에 의하여 침수피해가 발생된 경기도 이천의 오천천을 대상으로 수치해석을 통한 침수 범람 원인을 분석하였으며, 하류부에 위치하고 있는 공장의 경우 내부가 1m이상 침수됨에 따라 흔적수위 및 현장 상황을 조사하였고, 당일 강우를 통한 홍수위를 산정하여 여러 가지 원인별 홍수 원인을 분석하였다. 2011년 7월에 발생된 강우는 복하천 하천정비기본계획에 제시되어 있는 설계빈도로 30년 빈도에 못 미치는 것으로 나타나 강우에 의한 영향보다는 외부 영향으로 판단되며, 상류로부터 순간적으로 유입된 토사의 과다 퇴적에 의한 수위 상승에 의하여 교량 및 보 등의 수공구조물과 연계된 통수 단면적의 부족 등의 영향으로 홍수 범람이 발생된 것으로 분석되었다. 홍수 범람에 의한 영향을 분석하기 위하여는 단순히 강우에 대한 영향을 고려하는 것 보다 하천의 전반적인 특성을 고려하여 정확한 원인 규명을 통한 대처방안이 수립되어야 하며, 지속적인 모니터링을 통하여 하천에 의한 피해를 최소화 할 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.381-381
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• 2019

동남아시아의 급격한 도시인구 증가는 도시화로 파생되는 제반문제를 유발하고 있으며 특히 집중호우와 홍수배제 시설의 부족 및 유관시설의 정보관리체계 부재는 홍수 피해규모를 가중시키고 있다. 인도네시아의 경우 물 재해 관리기관 간의 정보공유체계 부재로, 홍수로 인한 문제해결에 대하여 효과적인 대응이 어려운 실정이다. 주요 물 관리 기관인 유역관리청(BBWS)의 경우 조기홍수경보시스템을 보유하고 있으나 단순 수문현황 모니터링에 국한되어 운영되고 있다. 이에 본 연구에서는 홍수피해를 최소화 할 수 있는 동남아시아 맞춤형 물 재해 관리 클라우드 플랫폼을 개발하여 비구조적 홍수 문제해결의 매개체로 활용하고자 한다. 기본적인 유역 수문현황 모니터링과 함께 댐, 보, 배수문 및 펌프장 등 홍수방어시설물의 운영현황 정보, 홍수상황분석, 홍수위험지도 등 종합적인 물 재해 정보를 제공하고 사전에 홍수위험 지역을 분석하여 유관기관과 공유할 수 있는 물 재해 관리 의사결정지원시스템을 개발하고자 한다. 기본적인 정보관리 체계화를 위하여 인도네시아의 다양한 물 재해 관련기관에서 보유하고 있는 자료들의 통합 클라우드 DB관리 시스템을 구축하였다. 연구대상지역은 인도네시아 수도인 자카르타의 Pesanggrahan유역과 인근 Batam섬 Baloi유역을 선정하였으며 대상 유역의 수문, 기상자료 및 GIS 정보수집은 공동연구기관인 인도네시아 공공사업부 수자원청(MPWH)과 주요 물 관리기관인 유역관리청(BBWS)의 협조를 통하여 진행하였다. 수집된 자료들은 관계형 데이터베이스 관리시스템인 MySQL을 사용하여 통합 물 재해 정보 데이터베이스를 구축하였으며 완성된 데이터베이스의 정보제공 및 공유시스템은 웹기반 인터페이스를 통해 관리되도록 설계하였다. 홍수유출 해석을 위한 분석 엔진은 K-water의 홍수분석 시스템인 FAS를 이용하였다. FAS의 홍수분석모형인 COSFIM과 수리모형인 Fldwav를 연계하는 데이터 분석 플랫폼을 완성하였으며 인도네시아 현지 조건에 부합하는 홍수분석 시스템으로 Customizing과정을 수행하였다. 또한 FAS의 PC기반 시뮬레이션 형식을 DB 연계형 웹서비스 방식으로 연동되도록 개량하였으며 추후 SaaS형 물 재해 분석시스템으로 전환할 수 있는 개발환경을 확보하였다. 개발된 물 재해 분석 플랫폼(WRMP)을 활용하여 인도네시아 공동연구기관과의 협의를 통해 물 재해 관리 시나리오를 수립하고 그 대안을 제시하였으며, 적용 시나리오별 홍수피해 저감 효과를 분석하였다. 또한 향후 방재시설물까지 연계하여 운영효과를 분석할 수 있도록 구조화하였다. 개발된 물 재해 관리 시스템은 개선된 정보처리 및 분석시스템을 활용하여 종합적인 물 재해정보를 제공하고, 사전에 홍수위험 지역을 분석하여 유관기관과 공유할 수 있는 물 재해 관리 의사결정 지원시스템으로써 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.953-957
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• 2008

일반적으로 하천은 오랫동안 장기간의 변화를 겪으며 안정되어 있다. 산사태나 홍수 등 자연적인 변화뿐 아니라 댐이나 교량 등 인위적인 변화에 따라 흐름이나 유사량이 변하게 되며 이런 동적변형상태를 복원하는 과정에서 침식과 퇴적이 반복적으로 이루어져 대규모 하상변동이 이루어지게 된다. 이러한 하천에서 발생하는 대규모의 하상변동에는 일반적으로 1차원 해석이 적용된다. 하천의 일정 하도구간을 고려할 경우 구간의 상류단면으로부터 유입하는 유입토사량과 하류단면에서 유출되는 유출토사량과의 비에 따라 그 구간에는 하상상승(aggradation)및 하상저하(degradation)가 발생하게 되고 이것이 거시적 측면에서 하상변동이라 할 수 있다. 이러한 장기하상변동은 경우에 따라서 이수용도의 수문 혹은 취수구가 노출되거나, 교량의 교각에 국부세굴이 발생되어 붕괴위험이 생기는 등 심각한 문제가 발생할 수가 있다. 본 연구에서는 하상변동 예측 모형 중 신뢰성 및 적용성이 우수한 것으로 인식되고 있는 HEC-6 모형을 형산강수계에 적용하여 4가지 협착부 개선방안에 따른 장기하상변동에의 영향을 검토하고자 하였다. 하천기본계획상의 횡단면도와 유사량 실측값을 이용하여 유사모의 결과를 검증하고 2020년까지의 모형의 계산 값을 이용하여 4가지 대안에 따른 모의 결과와 원안의 결과와 비교 및 분석하였다. 모의한 결과 형산강의 하상변동치가 크지 않은 것은 형산강의 하상이 어느 정도 안정되어 있어 장기적인 하상변동이 크지 않기 때문이다. 따라서 협착부 개선에 따른 대안 1, 2, 3, 4의 하상이 크게 변하지 않음을 보였다. 지형 변화에 따른 장기하상변동에의 영향이 크지 않은 것을 확인할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.120-120
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• 2017

인천지역의 상수도공급은 팔당댐을 취수원으로 하여 도수, 송수관을 거쳐 인천지역 내 정수장을 통하여 각 급수지역까지 일원화된 관로시스템으로 공급되고 있다. 관망에서의 적절한 수압관리, 노후관로 교체사업 등은 급수관망 내 관로 사고위험을 줄일 수 있고, 누수량을 저감하여 무수율의 감소로 이어질 수 있다. 상수관망 내 누수에 영향을 주는 물리적, 운영적 요소를 파악하고, 이를 이용하여 누수해결을 위한 방법론을 제시하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 인천시 배수관망 데이터를 활용하여 통계분석 및 인공신경망을 통하여 무수율에 영향을 미치는 인자를 선별하고, 무수율과의 연관성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 대상지역에 대한 시설현황 및 운영자료를 취득하고, 무수율 분석에 활용하였다. 인천시의 소블럭을 대상으로 관로노후도, 배수관연장, 평균관경, 급수전당 공급량, 누수발생 횟수, 용도지역, 관망구성 형태 등을 고려하여 무수율과의 관계분석을 위한 통계분석을 수행하였다. 특히 급수에 필요한 최소에너지와 관망에서 공급되는 에너지를 비교하기 위하여 관망해석 프로그램인 EPANET을 이용하여 관망내 절점에서의 수압과 수요량이 적용된 최소공급에너지를 활용하였고, 이를 통하여 블록 내 과잉공급에너지와 무수율의 영향성을 비교하였다. 최종적으로 산출된 주요인자에 대한 주성분분석, 분산분석, 다중회귀분석 등의 통계분석과 인공신경망에 의해 학습된 알고리즘을 통하여 산정된 무수율을 실측 무수율과 비교, 분석하였다. 인공신경망에 의해 산정된 무수율과 실측 무수율의 정확도를 평가하기 위하여 MAE, MSE, PBIAS 등의 정확도 평가와 산점도 분석을 수행하고, 상관계수를 도출하여 가장 정확한 방법을 결정하였다. 분석 결과 통계분석에 의한 다중회귀식으로 산출된 무수율 보다 인공신경망에 의한 무수율이 실측값에 더욱 근접한 것으로 나타났으며 이용된 뉴런의 수의 따라 산출결과가 상이하기 때문에 최적 뉴런의 수를 산정해야 할 필요가 있음을 확인하였다. 특히 사용된 상수관망 주요인자 중 주성분분석을 통하여 선정된 각 성분을 인공신경망에 적용시 더욱 정확한 무수율 예측이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.419-419
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• 2011

이상호우, 사막화, 빙하융해, 생태계 먹이사슬 변화, 이상기온 등 기후변화의 행태는 지구 곳곳에서 다양하게 발발되고 있으며 그로인해 발생되는 인적 물적 피해가 심각하다. 1996년 집중호우에 의한 연천댐체 파괴, 2002년 8월의 낙동강 유역 장기홍수, 2002년 태풍 루사 및 2003년 태풍 매미 등 국내에서는 기후변화 중에서도 주로 이상호우로 인해 발생하는 피해가 많았으며 이들은 주기성이나 특성을 갖지 않아 예측이 어려운 관계로 망양보뢰 식의 후처리에 급급한 실정이었다. 최근 기후변화에 따른 지역별 홍수량, 가뭄량 등에 관한 연구가 가속화되고 있으며, 이와 더불어 해당 기후모델 발현 시 기존 구조물에 미치는 영향에 대한 연구도 필수적이다. 나아가 기존 구조물 뿐 아니라 새로 시공되는 구조물의 설계에서 기후변화에 대한 안정성을 위해 추가적으로 포함해야 할 요소가 있는지에 대한 연구도 필요하다. 본 연구에서는 가상 기후모델에 대해 그 모델이 예측하는 홍수량이 실제 발현되었을 경우를 가정하여, 기존 수공구조물의 안정성에 미치는 영향을 살펴보고 영향인자의 민감도를 분석하고자 한다. 대상 수공구조물은 붕괴 시 영향력이 큰 정도를 기준으로 필댐, 콘크리트차수벽형석괴댐(CFRD), 콘크리트중력식댐, 제방으로 그 범주를 제한 하였으며 대상유역은 한강으로 가정하였다. 구조물의 안정성 검토방법은 각 구조물의 종류에 따라 상이하다. 흙이 주 재료인 제방과 필댐의 경우, 침투(Piping)와 비탈면(Sliding)에 대한 안정성 평가가 이루어지며 CFRD는 댐체와 벽체로 나누어 안정성평가를 하며 댐체 안정성 평가방법은 필댐과 유사하다. 본 연구에서는 하천설계기준(2009)과 댐설계기준(2005)에 따라 각 구조물의 기준안전율을 책정하였으며 점착력, 내부마찰각, 단위중량 등의 물성치는 해당 지역의 토질특성에 따라 여러 문헌을 참고하여 설정하였고 이를 SEEP/W, SLOPE/W 프로그램을 이용하여 구조해석을 실시하였다. 콘크리트중력식댐은 활동, 전도, 지지력에 대해 각각 안정성을 평가하며 MIDAS와 ABAQUS 프로그램을 병행하여 해석하였다. 민감도(Sensitivity)란 안정성에 영향을 미치는 설계인자들의 변화에 따라 안정성이 어떻게 변화하는 지를 말한다. 기후변화에 의한 수공구조물 설계인자 민감도 연구를 통해 기존 설계과정 또는 안정성 검토 시 해당인자의 기여도를 높이거나 새로운 설계인자를 추가하여 미래 상황에 대한 구조물의 위험 정도를 과거대비 상세히 예측할 수 있으며 나아가 적절한 대응 방안 제시에 기여하여 기후변화에 따른 피해를 감소할 수 있을 것이라고 생각된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.537-544
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• 2017

본 연구에서는 평탄지형의 제내지에서 제방붕괴속도에 따른 범람홍수파 선단의 전파 특성을 규명하기 위하여 제내지와 하도로 이루어진 실험수조에서 실험을 수행하여 전파 거리를 산정하였다. 실험에 의해 측정된 전파거리를 시간에 대한 상관식으로 나타내기 위하여 댐붕괴에 의한 수로에서의 홍수파의 1차원 흐름 해석해인 Ritter의 해에 3차원 거동특성을 반영할 수 있는 상수 k와 m을 도입한 일반식에 실험결과를 적용하여 실험식을 도출하였다. 기존 연구에서 하도내의 초기수위가 범람홍수파의 전파속도에 지배적인 영향을 준다는 사실은 알려져 있으나, 본 실험연구를 통해 제방붕괴속도도 범람홍수파의 전파속도에 영향을 주며, k와 m이 상수가 아닌 제방붕괴속도와 선형관계를 갖는 변수임을 밝혔다. 실험결과를 이용하여 범람홍수파 선단의 전파거리를 산정할 수 실험식을 제시했으며, 범람홍수파의 전파속도 산정시 하도내의 초기수위뿐만 아니라 제방붕괴속도도 고려해야 함을 본 연구를 통해 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 대규모 제내지 범람실험을 수행하여 범람양상을 관찰하고 수리학적 관점에서 해석하였으며, 실험결과를 토대로 제방붕괴속도에 대한 홍수파 전파속도의 상관관계도 제시하였다. 본 연구결과는 홍수위험지도 작성이나 긴급대피계획 수립시 기본적인 판단 자료로 사용할 수 있으며, 2차원 범람 수치모형 검증시 유용한 자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.379-385
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• 2023

최근 기후변화의 영향으로 설계빈도보다 높은 강우가 발생하고, 하천설계 기준을 초과한 홍수 피해가 발생하고 있다. 따라서 자연기반해법(NbS, Nature-based Solutions)을 통해 지속가능한 하천관리와 환경 및 사회적 문제를 생태계의 서비스를 통해 해결하고자 하는 개념이 주목받고 있다. 이에 본 연구는 합천댐 하류의 황강을 대상으로 자연기반해법을 활용한 하천관리 방안의 홍수저감 효과를 정량적으로 분석하고자 하였다. 자연기반해법 기술에 포함되는 범람원 굴착(Floodplain excavation)과 제방후퇴(Dyke relocation)를 HEC-GeoRAS를 통해 황강의 홍수 위험 지역에 적용하였으며, HEC-RAS의 부정류 흐름(Unsteady flow) 해석을 통해 하천 홍수위를 도출하였다. 그 결과, 홍수 부담이 큰 황강하류에서 약 8cm의 홍수위 저감효과를 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 하천관리 사업의 진행 시 기존의 하천관리 방법이 아닌 자연기반해법을 통한 관리 방안으로 도입할 수 있는 근거로 충분히 활용이 가능할 것으로 기대된다.