• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.467-467
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• 2016

암거는 일반적으로 용수나 배수용의 수로가 도로, 철도, 제방 등의 아래에 매설 된 수로를 지칭한다. 이러한 암거는 산업발전으로 사회기반시설의 신설 및 확충, 재정비 등으로 많이 활용되고 있다. 최근 들어 기후로 인한 재해가 급증하면서 이러한 시설물에 대한 안정성 및 관리에 대한 관심이 높아지고 있는 것이 현실이다. 특히 소하천은 집수면적 및 유로연장이 짧고 하상경사가 급하기 때문에 홍수에 취약하다. 즉, 빨라진 유속으로 인해 구조물 주변의 세굴에 의한 유실, 토사유출로 인한 하상퇴적, 부유물로 인한 차단으로 인해 통수에 지장을 받아 피해가 발생하게 된다. 이러한 암거시설물 피해는 2차 피해로 이어질 수 있으며 사회기반시설 파괴로 도시기능이 마비되고 인근 주변지역에 침수로 인한 재산 및 인명피해까지 발생시킬 수 있는 피해 잠재능력을 보유하고 있다. 그러나 피해에 대한 예방대책은 유지관리를 통해 지속적으로 관리하는 것이 대부분의 지침 등에 소개된 내용들이다. 본 연구에서는 암거를 대상으로 암거의 폐색으로 인해 암거주변에서 변화되는 흐름특성을 축소모형을 통해 검토하고자 하였다. 암거 축소모형실험은 1.5m 폭을 갖는 직선수로에서 수행하였으며, 암거모형은 도로암거표준도(2008)를 참조하여 $3m{\times}3m$ 수로암거를 대상으로 1/10 축소모형을 제작하였다. 암거유입부 퇴적으로 인한 암거의 차단률(차단면적/암거단면적)은 차단이 발생하지 않는 0% 조건에서부터 10%, 20%, 30%, 40%, 50% 조건에 대해 실험을 수행하였다. 실험결과 차단에 따른 암거 상류단의 수위는 차단이 없는 암거의 경우에 비해 차단율이 높아질수록 암거유입부 수위는 20.4% ~ 82.7% 상승하는 것으로 나타났다. 암거의 차단률이 40% 이상일 경우 높아진 수위로 인해 암거통로의 윗상면부까지 다다르고 있으며 50%일 경우 암거를 통과하는 흐름이 자유수면흐름이 아닌 오리피스 흐름이 발생하는 것으로 나타났다. 암거유입부 차단으로 인한 암거주변의 최대유속은 암거 직하류부에서 주로 발생하여 암거 유출부에서의 최대유속은 차단율이 증가할수록 선형적으로 증가하는 것으로 나타났으며 암거 유출부에서의 유속은 차단전의 조건(0%) 대비 4.2% ~ 35.5% 까지 상승하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과를 토대로 고려하였을 때 대부분 산지부에서 설치되는 암거의 경우 유속이 불가피하게 증가하게 됨으로 유속에 따른 유속조절방안(차단 및 우회시설) 및 세굴대책을 세워야 할 것으로 판단된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.698-709
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• 2023

연구목적: 본 논문에서는 기후변화로 기존 도심지 침수 발생이 증가하는 현 상황에서 공동주택 단지에 소규모 우수저류시설을 계획하였을 때 기존 하류부 도심지 침수량 증가율과 기존 도심지 침수량 저감 정도를 분석하고자 한다. 연구방법: 미국환경보호청 SWMM 모델을 활용해서 대규모 하수도 모델을 구축하고 시뮬레이션을 통해 하류부 기존 도심지 침수영향을 분석하였다. 구축한 모델은 개발지구, 하류부 기존 도심지, 우수를 방류하는 하천유역 전체를 포함하였다. 연구결과: 대규모 개발행위 시 연구 대상지역에서 공동주택 블록별로 최소 우수저류조 용량을 산정하여 시뮬레이션한 결과, 하류부 기존 도심지에서 방재성능목표강우량 1시간 기준 4,893㎥, 2시간 기준 25,815㎥, 3시간 기준 55,528㎥의 침수량을 저감할 수 있을 것으로 나타났다. 결론: 본 연구와 같이 하류부 기존 도심지까지 고려한 대규모 침수 시뮬레이션을 실시하였을 때 하류부 도심지 침수가 크게 증가하는 것을 알 수 있고, 개발전 공동주택 단지 블록별로 필요한 우수저류조 용량을 계획하고 개발시 비용 지원 등으로 우수저류조 건설을 권장한다면 하류부 기존 도심지 홍수 부담을 감소시킬 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권5호
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• pp.311-323
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• 2023

집중호우, 홍수 및 도시침수와 같은 재해를 저감시키기 위하여 자연 재난으로 인한 재해의 발생 여부를 사전에 파악하는 것은 중요하다. 현재 국내는 기상청에서 운영하고 있는 호우주의보 및 호우경보를 발령하고 있지만, 이는 전국에 일괄적인 기준으로 적용하고 있어 사전에 호우로 인한 피해를 명확하게 인지하지 못하고 있는 실정이다. 따라서, 일괄된 기준을 지역적 특성을 반영한 호우특보 기준으로 재설정하고 1시간 후에 강우로 발생할 수 있는 피해의 규모를 예측하고자 하였다. 연구 대상 지역으로는 호우피해가 가장 빈번하게 발생하였던 경기도 지역으로 선정하였고, 강우량 및 호우 피해액 자료를 활용하여 지역적 특성을 고려한 시간단위 재해 유발 강우를 설정하였다. 강우에 의한 호우피해 발생 여부를 예측하는 모형을 개발하기 위해 재해 유발 강우 및 강우 자료를 활용하였으며, 머신러닝 기법인 의사 결정 나무 모형과 랜덤 포레스트 모형을 활용하여 분석 및 비교하였다. 또한 1시간 후의 강우를 예측하기 위한 모형으로는 장단기 메모리, 심층 신경망 모형을 활용하여 분석 및 비교하였다. 최종적으로 예측 모형을 통해 예측된 강우를 훈련된 분류 모형에 적용하여 1시간 후 호우에 의한 규모별 피해 발생 여부를 예측하였고, 이를 1ST-모형이라고 정의하였다. 본 연구를 통해 개발된 1ST-모형을 활용하여 예방 및 대비 차원의 재난관리를 실시한다면 호우로 인한 피해를 저감하는데 기여 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권6호
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• pp.422-429
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• 2013

지구온난화와 도시 사막화에 따른 지표면의 온도 상승은 기상과 기후에 대한 실질적은 변화를 야기시킨다는 것은 경험적으로 잘 알려져 있다. 특히 사막화 지역에서는 사막 토양이 침투에 유리한 높은 기공성을 가졌음에도 불구하고 오히려 강우 시 강력한 유출(runoff) 현상에 의한 홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 강수시 이러한 높은 유출 특성은 빠른 수분증발과 짧은 수자원순환주기에 의하여 집중호우를 발생시키고 지하수 자원을 고갈시키는 최악의 양극화 현상을 야기시키고 있다. 이러한 현상에 대한 물리적인 기전은 사막과 같은 토양에 높은 온도에 의한 강한 열적 부력현상에 의한 것으로 판단된다. 그러나 이러한 주제의 중요성에도 불구하고 이것에 대한 과학적인 연구가 제대로 이루어지지 않은 것으로 나타나고 있다. 본 논문에서는 이러한 현상에 대한 물리적인 가설에 대한 기전을 밝히기 위해 실험적인 연구와 수치 해석적 연구를 병행하였다. 실험적 연구를 위해 기공도 약 35%에 입도 2.0 mm를 가진 자갈성 모래를 가지고 토양 온도 변화에 따른 실험을 수행하였다. 온도 변화에 대한 구체적인 변수는 case 1의 표준상태의 경우에는 지표면의 온도를 $15^{\circ}C$로 하였고, case 2의 경우는 $70^{\circ}C$ 비교적 높은 고온을 선택하여 각각 10회의 반복실험을 시도하여 평균값을 취하였다. $70^{\circ}C$를 선택한 이유는 캘리포니아 Coachella Valley이 검은 모래가 화씨 191도(섭씨 88도)까지 상승한다는 경험적 자료에 기초하였다. 실험 결과 온도가 $70^{\circ}C$인 경우는 $15^{\circ}C$인 경우에 비하여 유출(runoff)이 온도상승효과에 의하여 약 5% 이상 실질적으로 증가하는 결과를 보였으며 지하로 침투하는 침투량(infiltration)은 빗물의 양을 동일한 양으로 표준화 하여 보정한 경우 온도가 낮을 때 상대적으로 30% 정도 증가하는 현상을 나타내었다. 이러한 결과는 지표면 온도 상승이 지하수 고갈과 그에 따른 지반강하에 중요한 인자가 될 수 있음을 시사한다. 수치해석의 결과는 실험 결과와 비교할 때 온도상승에 의해 약 4.6% 정도 유출이 증가되는 것으로 나타나 실험결과와 비교적 잘 부합하였으며 강우량에 따른 변수 연구의 경우도 물리적으로 일관성이 있었다. 이러한 기본적인 연구 결과에 기초할 때 향후 보다 실질적인 시스템에 대한 연구가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제26권1호
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• pp.21-31
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• 2024

우리나라는 노란잔산잠자리(M. daimoji Okumura, 1949)를 멸종위기 야생생물로 지정하여 보호하고 있고, 국가적색목록 평가에서 위기(EN)로 등재하였다. 이들은 주로 동북아지역에 서식하는데, 우리나라에는 위도상 사천시(35.1°)부터 연천군(38.0°)까지, 경도상 연천군(126.8°)부터 양산시(128.9°)까지 관찰되었다. 서식지는 저지대의 평지하천에 하상재료가 모래로 이루어져 있고, 유속이 완만한 하천의 가장자리와 하중도의 가장자리, 하천 구역에 일시적으로 형성된 웅덩이를 선호한다. 노란잔산잠자리 출현 지점에서의 저서성 대형무척추동물 군집구조는 낙동강 본류의 경우 서식지에 따라 군집 조성의 차이가 적었고, 지류의 경우 주변 환경과 하천의 규모에 따라 낙동강 본류보다 군집 조성의 차이가 컸다. 현재 분포지역을 토대로 MaxEnt 모델을 이용하여 잠재적 분포를 예측한 결과, 낙동강 본류와 지류에 서식할 가능성이 높았다. 환경변수 중 기여도는 BIO03(36.2%), BIO10(15.8%), BIO14(13.8%), BIO12(12.5%), BIO08(6.1%) 등의 순으로, 모형에 대한 중요도는 BIO10(43.7%), BIO14(14.6%), BIO17(13.78%), BIO13(9.8%), BIO02(6.7%), BIO18(5.2%) 등의 순으로 높았다. 노란잔산잠자리의 공통사회경제경로를 통한 미래 분포 예측에 있어서 재생에너지 기술 발달로 화석연료 사용을 최소화한 SSP1은 서식가능지역이 넓은 범위에서 확대되었으며 산업기술의 빠른 발전에 중심을 두어 화석연료 사용이 높고 도시 위주의 무분별한 개발이 확대될 것을 가정한 SSP5는 대체로 증가하는 것으로 예측되었다. 이들의 서식지는 하천공사, 골재채취 등과 같은 물리적 환경변화와 강우 강도의 증가에 의한 홍수 등 급변하는 기후변화에 영향을 받을 것으로 판단된다. 따라서 노란잔산잠자리 보호를 위해서는 생태계 환경변화관찰을 위한 장기적인 모니터링 수행과 개체군 유지를 위한 보전방안 수립이 요구된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권4호
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• pp.371-384
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• 2014

본 논문에서는 천리안(Communication, Ocean and Meteorological Satellite; COMS)과 TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)을 통하여 관측한 위성영상자료를 이용한 극치강우(Extreme Rainfall) 추정 알고리즘을 개발하였으며, 2011년 7월 집중호우를 대상으로 그 적용성을 평가하였다. TRMM/PR(TRMM/Precipitation Radar)과 AWS(Automatic Weather System) 자료를 이용하여 고도에 따른 멱급수 회귀방정식으로 Z-R관계식을 추정한 결과 $Z=303R^{0.72}$를 산출하였으며, 지상관측 자료와 비교한 결과 상관계수가 0.57로 분석되었다. 이 값과 TRMM/VIRS(TRMM/Visible Infrared Scanner)와의 관계를 이용하여 극치강우알고리즘을 개발하였으며, 천리안 위성에 적용하여 10분강 우를 추정한 결과 강우강도가 큰 경우에는 과소 추정하는 경향이, 작은 경우에는 과대 추정하는 경향이 있는 것으로 분석되었으나, 전반적인 패턴은 관측과 유사한 경향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 이 알고리즘을 같은 센서를 이용하는 천리안 위성에 적용하여 AWS의 상관관계를 분석한 결과, 10분 강우량의 경우 상관계수는 0.517로 평균제곱근 오차는 3.146으로 분석되었고, 공간 상관행렬 오차의 평균은 -0.530~-0.228의 음의 상관을 보이는 것으로 분석되었다. 위성자료를 이용한 극치강우량 추정의 오차 발생 원인은 여러 가지 외부적인 요인으로 판단되며, 지속적인 알고리즘 개선 및 오차보정을 통한 정확도 개선이 필요한 것으로 사료된다. 본 연구의 결과는 추후 다양한 정지궤도위성의 이용을통 한 다중 원격탐사자료의 활용으로 보다 정확한 미계측 유역 수문자료 확충 및 실시간 홍수 예 경보 시스템 구축에 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 환경영향평가
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• 제30권4호
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• pp.225-236
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• 2021

4대강 살리기사업(이하 4대강 사업)에 대한 마스터플랜, 사전환경성검토, 환경영향평가, 사후환경 영향조사, 4차례의 감사, 환경부 4대강 조사·평가 기획위원회의 금강과 영산강의 5개 보에 대한 해체 또는 부분 해체 제안 등을 고찰·분석한 결과는 다음과 같다. 첫째 보 운영과 보 개방으로 인한 수질 영향을 비교하여 비용편익분석을 해야 하나 보 개방시 수질 측정자료 부족으로 보 건설전 수질 측정자료로 대체하였기 때문에 수질 영향 분석이 미흡하여 비용편익분석이 제대로 될 수 없었다. 둘째, 금강과 영산강의 보 해체에 대한 비용편익분석 결과에 따라 세종보와 공주보의 해체, 백제보의 수문 상시 개방, 죽산보의 해체, 승촌보의 수문 상시 개방을 결정하였으나, 보 유지시에 대한 비용편익분석을 실시하지 않아 보 해체 결정의 타당성에 문제가 있다. 셋째 4대강 사업 전후 16개 보의 수질 변화를 보면 COD와 Chl-a는 대체로 악화되었고 BOD, SS, T-N, T-P는 개선되었다. 그러나 보 해체시 수질 관련 비용편익분석에서 4대강 사업후 악화된 COD 항목만을 반영하였고 4대강 사업후 개선된 BOD, SS, T-N, T-P 항목에 대한 수질 관련 비용(편익)은 반영하지 않았으므로, 보 해체 편익 산정시 수질 편익이 지나치게 과장되었다고 볼 수 있다. 넷째 공주보와 죽산보의 경우 가동보가 대부분이라 수질 악화시 특히 녹조 심화시 보 개방으로 보 해체와 같은 효과를 기대할 수 있고, 세종보도 가동보가 전체 보 길이의 64%나 되므로 보 개방으로 보 해체 시와 비슷한 효과를 얻을 수 있다. 댐·보·저수지 연계운영을 통해 수질관리가 가능하므로 보 해체만이 수질관리나 수생태계 개선방안이라 단정할 수 없다. 다섯째 가뭄과 홍수에 대응하기 위해 보와 연계되는 도수로 건설로 4대강 상류 가뭄지역에 대한 농업용수 공급 능력을 확보하는 것이 필요하므로, 현재로서는 보의 해체보다는 보의 활용 방안을 모색해야 할 것이다.