• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.841-847
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• 2014

도시홍수에 대한 관심과 함께 도시유출모형은 지속적으로 발전해왔다. 최근에는 1차원 우수관망 해석 모형과 2차원 지표면 흐름 모형을 연계하는 방법으로 지하 우수관으로부터의 월류량으로 인한 지표면 침수를 정량적으로 해석할 수 있는 모형이 개발되기도 하였다. 그러나 현재까지 개발된 도시유출모형은 지하 우수관으로부터의 월류량으로 인한 침수만 해석할 수 있으며, 지하 우수관로 시스템으로 유입되지 못한 노면류에 의한 침수는 해석할 수 없는 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 도시유출모형 구성 시 지하 우수관로 시스템으로의 유입효율을 고려할 수 있는 가상의 1차원 우수관망 레이어를 추가하는 유역중첩법을 고안하였다. 도시유출모형으로는 XP-SWMM 2011 모형을 이용하였으며, 2011년 7월 27일에 급경사 분지지형인 서울시 사당천 유역에서 발생한 홍수사상을 분석 대상으로 하였다. 모의결과 유역중첩법으로 모의한 경우가 일반적인 방법으로 모의한 경우에 비해 측정된 침수현상을 유사하게 구현하였다. 노면 유출수로 인한 침수를 저감하기 위해 배수시설 개선이 필요함을 밝혔으며, 분지형 도시유역의 치수계획규모 설정 시 고려사항으로 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국GIS학회:학술대회논문집
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• 한국GIS학회 2006년도 GIS/RS 공동춘계학술대회
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• pp.49-54
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• 2006

세계적인 기상이변으로 전 세계적으로 예측하기 힘든 규모의 자연재해가 발생하고 있고, 향후에도 증가될 가능성이 매우 높은 실정이다. 또한 인구의 집중화와 도시화로 자연재해가 발생하면 엄청난 인명과 재산피해를 발생시키고 있다. 본 연구에서는 도시의 일부 지역을 대상으로 그 지역에 대한 지형, 하수관건, 기후 등의 공간 및 속성 데이터베이스를 바탕으로 자연재해 중 우리나라에서 가장 빈도가 높은 침수재해에 초점을 두고 도시의 강우 유출모형인 SWMM을 이용하여 우수관거 해석 및 월류량을 산정하고 해수위 상승에 따른 저지대 우수관망 월류량을 계산하여 침수구역 예상 및 침수심 산정을 하고 침수특성을 분석하였다. 이는 해안 저지대 도시지역에서 빈도별 침수량을 예상하여 피해지역의 침수구역에 대한 홍수에 의한 위험도를 평가할 뿐 아니라 단계적 대피 계획, 주요시설 보호 및 이동, 위험지구에 대한 사전 개선대책 수립 등 홍수피해 경감계획 수립에 기초 자료로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.266-266
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• 2011

최근 전 세계적으로 국지적 집중호우의 강도 및 발생빈도가 증가하고 있고, 이로 인한 인명 및 재산피해가 증가하고 있는 추세이다. 특히 도시유역의 침수는 설계빈도를 초과한 강우가 짧은 지속기간에 집중되었을 때 관로의 통수능력을 초과하게 되어 발생하거나, 주변 하천의 수위상승으로 인한 배수효과로 인해 발생된다. 따라서 기상이변으로 인한 침수피해를 체계적이고 종합적으로 방지할 수 있는 수방대책 수립이 필요하다. 본 연구에서는 서울시 주요 침수유역의 관망 및 펌프장의 수방 대응능력 및 수준을 정량적으로 평가하고자 한다. 이에 서울시의 과거 침수사례를 조사하여 상습침수 구역에 대한 침수 해석범위를 결정하였고 내수침수모의를 위한 적정 홍수해석모형으로 SWMM모형을 선정하였다 또한 수문 기상자료, 지형정보자료, 수방시설 현황 자료 등 각종 기초자료를 조사 및 구축하고 과거 큰 호우사상을 대상으로 관망과 펌프장의 시설능력을 평가를 수행하였다. 평가 결과 대부분 우수관망의 통수능력 한계로 인한 침수가 발생한 것으로 확인되었다. 이러한 분석을 통해 관망 및 펌프장 시설의 개선, 확충 및 설계 기준을 새롭게 제시하고 유역별 홍수취약정도에 따른 수방기준 차별화를 통해 침수피해를 방지할수 있는 수방대책 기준을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.228-228
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• 2023

국지적 지역에 내리는 강한 강도의 강우는 많은 인명 및 재산 피해를 발생시킨다. 이러한 피해를 예방하기 위해 도시 침수 예측에 관한 연구가 오랜 기간 수행되어 왔으며, 최근에는 다양한 신경망(neural network) 모델이 활발히 이용되고 있다. 강우 지속 기간이나 강도는 일정하지 않고, 공간적 특징 또한 도시마다 다르므로 안정적인 침수 예측을 위한 신경망 모델은 강건성(robustness)을 지녀야 한다. 강건한 신경망 모델이란 적대적 공격(adversarial attack)을 방어할 수 있는 능력을 갖춘 모델을 일컫는다. 따라서 본 연구에서는, 도시 침수 예측을 위한 시공간 신경망(spatio-temporal neural network) 모델의 강건성 제고를 위한 방법론을 제안한다. 먼저 적대적 공격의 유형과 방어 방법을 분류하고, 시공간 신경망 모델의 학습 데이터 특성 및 모델 구조구성 조건 등을 활용하여 최적의 강건성 제고 방안을 도출하였다. 해당 모델은 집중호우로 인해 나타날 다양한 관망에서의 침수 피해를 각각 예측하고 피해를 예방하기 위해 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.19-19
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• 2023

최근 기후변화에 의해 단기간에 많은 양의 집중호우가 발생하여 도시지역의 침수 피해가 증가하고 있다. 이에 도시지역의 홍수 피해 해결을 위해 도심지 홍수 발생 시 홍수정도 및 상황을 파악할 수 있는 장비가 개발되었으나, 실용화 단계까지는 진행이 미흡한 상황이다. 또한 기존 도시지역 홍수 현상 및 원인을 분석하기 위해 수치모형을 활용하고 있으나, 우수관망의 노후화 및 초기 강우패턴 적용에 대한 정확한 해석결과의 어려워 활용성이 낮다. 또한 홍수정도와 발생상황 인지를 위한 계측 장비의 개발 연구는 지속적으로 진행되고 있으나, 계측 장비의 높은 가격으로 전국적으로 설치 할 수 없는 상황으로 이를 대응하기 위한 별도의 방안 마련이 필요한 실정이다. 이를 위해 본 과제에서는 고성능·저비용 계측센서를 개발하여 실용화 가능성을 높이고, 전국에 산재되어있는 CCTV(교통상황, 방법용 등)의 영상을 활용한 침수상황 인지 기술 개발, 계측 데이터와 모니터링 데이터의 활용을 위한 빅데이터 개방 플랫폼을 구축하여, 상습 침수지역에 대해 실시간 감시가 가능한 계측 시스템의 정형 데이터와 CCTV 및 영상 등 모니터링 장비의 비정형 데이터의 분석 기술을 결합한 새로운 도심지 홍수 감시 기술의 개발을 목표로 한다. 이를 위해 본 연구 1차년도에 지표면 침수심 계측센서와 우수관망 월류심 계측센서를 개발하였으며, 2차년도에는개발된 계측센서의 현장실증을 통해 데이터를 수집한다. 수집된 계측센서 데이터와 비정형(CCTV 영상) 데이터의 AI학습을 통해 분석된 침수심, 침수범위, 침수면적 데이터는 도심지 홍수 정보 프로그램을 통해 표출되며, 최종적으로는 현장 상황을 쉽게 파악 가능한 3D 레이어의 형식으로 표출하고자 한다. 추후 도심지 홍수 정보 프로그램을 통해 표출되는 3D 레이어는 환경부가 추진하는 DT(Digital Twin) 연계 인공지능(AI) 홍수예보 사업과의 연계 시 도심지 홍수 지도 구축을 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.75-83
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• 2007

도시화된 유역은 복잡한 지형으로 인해 많은 유출경로를 갖게되며, 대부분 불투수 면적이 차지하고 있어 강우시 배수관거를 통해 우수가 배제되는데, 용량을 초과한 관거에서는 범람이 발생하여 다시 지표수를 형성하게 된다. 이처럼 도시유역에서 배수관망과 지표면 유출은 서로 연계되어 있으므로 침수해석 시 이를 고려해야 한다. 본 논문에서는 전형적인 도시지역의 특징을 보이는 인천교 부근의 매립된 유역을 대상으로 1차원-2차원 통합모델인 MIKE FLOOD 모델을 이용하여 수치해석하고, 그 해석결과를 기존의 1차원 모델인 MOUSE의 배수관망 해석결과와 비교 분석하였다. 분석 결과 1차원-2차원 통합모델은 1차원 배수관망에 2차원 지형도를 적용시킴으로서 지표면 저류현상 및 지체현상 등 지형적 특성을 반영한 유출해석결과를 나타내었으며, 기존의 1차원 해석시 파악 불가능한 유량상승 및 수위상승 등의 현실적인 모의가 가능함을 알 수 있었다.

• 물과 미래
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• 제27권2호
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• pp.139-146
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• 1994

도시유역에서의 관망의 배열은 통상 매우 복잡하기 때문에 있는 그대로를 모의하기에는 많은 번거로움이 수반되며, 있는 그대로를 모의한다고 하더라도 작은 오차들이 누적되어 좋은 결과를 기대하기 어려운 경우가 많다. 또한 합리적인 모형으로 실무에 많이 사용되는 모형일지라도 유역의 있는 그대로를 모의하기에는 부적절한 경우가 있기 마련이다. 이 같은 경우에 유역의 관망배열은 유출 수문곡선을 모의하기 위하여 그 모형에 적합하도록 단순화시키는 것이 보통이다. 그러나 이 같이 관망을 단순화시킬 경우라도 좋은 결과를 이끌어 내기 위하여는 유역내의 수리.수문학적인 특성을 빠짐없이 고려하여 단순화시켜야 한다. 본 연구는 이런 관점을 고려하여 단순화시킨 모의결과를 비교분석하고, 수리학적으로 어떻게 단순화시키는 것이 합리적인가를 살펴보고자 한다.

• 물과 미래
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• 제23권2호
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• pp.251-263
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• 1990

본 연구의 목적은 도시 유역에서의 표면유출에 의한 맨홀 유입량을 추정하고 관망에서의 흐름을 해석하기 위한 모형을 개발하기 위한 것이다. 각 맨홀로의 유입량은 합리식을 이용한 단순방법으로 유입 수문곡선을 모의하는 방법과 해당유역 특성을 고려한 표면유출 모의에 의한 유입 수물곡선 결정방법이 이용된다. 관망에서의 흐름은 Saint-Venant공식의 dynamic equation에 유한음차분법(four-point implicit method)응 적용하여 동시해법으로 해석하였다. 특히 압력류(surcharge flow)흐름은 관의 상단에 좁고 긴 가상관을 연결시켜 모든 흐름을 개수로 흐름으로 해석가능 하도록 전환함으로써 해석의 단순화를 기하였고, 개발된 USS-slot모형이 부정류 우수관망 흐름을 적절히 모의할 수 있는가를 판별하기 위하여 기존에 연구된 관망에 적용하여 그 결과들을 비교 분석하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.388-396
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• 2014

본 연구에서는 태풍 매미에 의해 큰 피해를 입은 마산지역을 대상으로 폭풍해일과 강우에 의한 범람 수치모의를 수행하였다. 이를 위해 폭풍해일-강우-우수관망 결합 수치모형을 사용하였다. 그 결과, 기존의 폭풍해일만을 이용하였을 경우보다 강우와 우수관망 수치모형을 고려하였을 때의 침수면적 및 침수고가 크게 증가한 것을 확인하였다. 또한 마산시에서 추진 중인 방재언덕을 설치하였을 때의 침수범람결과를 추가적으로 수치모의 하여 방재언덕의 실효성을 검토하였다. 그 결과 방재언덕의 영향으로 폭풍해일에 의한 최대 침수심은 저감되었으나, 우수가지상부에서 바다로 원활하게 배수되지 못해 침수지속기간이 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.759-763
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• 2010

본 연구는 격자기반의 지표면 유출 및 도시 유역 우수관거 유출해석모형으로서 유역을 관거 유입구를 기준으로 다수의 소유역들로 구분하고 각 소유역내 지표면 흐름을 비선형저류방정식으로 표현하여 유출량을 산정하는 방법 및 유역을 일정한 크기의 격자로 분할한 상태에서 각 격자의 유입 유출을 계산함으로써 주어진 시간 간격별로 유역 전체에 대한 물수지를 파악하는 격자 물수지식을 이용하는 방법을 결합하여 도시유역의 지표면 유출량을 산정하기 위한 격자기반의 분포형 지표면 유출해석 모형을 개발하는 것을 연구의 목적으로 하였다. 즉, 본 연구에서 개발한 유출모형은 지표면 유출의 메카니즘을 비선형저류방정식으로 표현한다는 점에서 SWMM의 방법을, 격자기반으로 유출량을 계산 추적한다는 것이다. 또한 도시지역의 침수형태 및 원인을 파악함과 동시에 기존의 도시유출 해석모형을 일부 수정 및 보완하여 집중호우발생시의 지표이동류 흐름, 폐합형 우수관거, 하류부의 배수영향 등을 고려한 우수관거 유출모델을 개발하였다. 본 모형을 이용하여 가상 및 실제 유역에 대한 유출모의를 수행함으로써 모형의 적용성을 평가하였다. 본 연구에서 제시하는 격자기반 도시유출해석모형은 대상유역을 일정한 크기의 격자로 구성하고 개개의 격자마다 유출해석을 위한 지형정보와 수문정보를 입력하여 격자별 유출량을 계산 추적함으로써 유역의 임의의 위치에서의 유출량, 유출심의 시간적 변화와 공간적인 분포를 모의할 수 있다. 가상 및 실제 유역에 대한 유출해석을 통하여 본 연구에서 개발한 모형은 이동강우나 국지적인 집중호우 등 시공간적으로 변하는 수문 특성을 반영할 수 있고, 폐합형 우수관망 해석 및 하류부 배수효과를 검토하여 도시유역의 홍수방재관리에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.