• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.416-416
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• 2012

최근 엄청난 폭우로 인해 발생한 하천의 범람으로 수많은 인명피해가 발생하였는데, 이를 위해 정부에서는 하천 정비를 포함한 치수 및 방재 정책을 꾸준히 펼치고 있다. 하지만, 지구온난화 등으로 인한 기후변화로 발생하는 자연재해는 예측치를 넘는 집중 호우로 인해 큰 효과를 보지 못하고 있는 실정이다. 이에 따라 홍수범람을 정확히 예측하기 위한 수치 모형에 대한 연구가 활발히 이루어져 왔으나 예측 모의결과가 수치적 자료 또는 도면으로 제시되어 재해관리자가 방대한 모의자료를 신속하게 검토하여 방재대책을 수립하는 데 어려움이 있다. 이와 같은 문제점을 개선하여 효과적으로 홍수 및 범람 예측결과를 제공하기 위해서는 모형결과를 가시화하기 위한 연구가 필요하며, 강우에 따른 2차원 수치해석을 이용하여 흐름의 변화 및 유량을 파악하고 2차적인 피해를 예방하고 원인을 규명하기 위해 최근 범람을 했던 지역의 자료를 이용하여 흐름의 특성을 파악함으로써 그러한 현상을 미연에 방지할 수 있다. 본 연구에서는 2011년 7월에 발생한 경기도 광주시 곤지암천 범람을 HEC-RAS 및 CCHE2D 모형을 이용하여 시간별로 제방 붕괴 시점 및 그에 따른 범람 해석을 모의하여 분석하였다. 이를 통해 당시 발생한 하천범람 현상을 예측하고 이를 예방하기 위한 대책을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.904-908
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• 2007

도시 지역에서는 범람류에 의한 인명 피해 가능성이 크기 때문에 범람류 특성과 침수특성을 파악하는 하는 것이 매우 중요하다. 인명 피해를 야기시킬 수 위험요소로는 홍수파의 전파속도와 범람류의 유속 및 수심을 들 수 있다. 본 연구에서의 도시 지역의 특성이라 할 수 있는 구조물의 영향에 의한 범람홍수파의 거동에 대해서 추가적인 실험을 수행하여 기초적인 현상을 규명하고자 하였다. 실험결과, 홍수파의 전파속도는 제방 붕괴시 하도 초기수위의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 즉, 제내지에 구조물 설치 유무가 범람홍수파 전파속도에 지배적인 영향을 미치는 초기 월류수위 효과를 감소시키지는 못하였다. 제내지에 구조물이 있음으로써 없는 경우에 비해 제방붕괴부 주위의 최대수심은 증가하였다. 이는 구조물에 의한 배수영향이 있음을 보이는 것이다. 이러한 현상은 구조물 설치밀도가 높은 군집구조물의 경우에 확실하게 나타났다. 실험결과를 이용하여 범람홍수파의 전파속도와 최대수심을 산정하는 식을 무차원변수를 이용하여 제시하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.157-164
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• 2008

하천의 홍수범람 예보시스템개발을 위한 초기연구로 부정류 모형인 FLDWAV 모형을 사용하여 홍수범람을 해석하고, 모형결과인 홍수 범람 현상의 시간적 변화를 그래픽을 사용하여 효과적으로 볼 수 있도록 한 홍수범람 가시화 시스템을 개발하였다. FLDWAV를 이용한 모형결과의 신뢰성을 확인하기 위해 HEC-RAS 모형을 동시에 적용하여 모의결과를 비교한 결과, 두 모형에 의한 결과는 거의 일치하였다. 본 연구에서 개발된 가시화시스템을 활용하면, 강우로 인해 발생되는 자연하천에서 홍수파 전파와 하천 범람을 신속하고 자세하게 그래픽으로 관찰할 수 있다. 본 시스템은 수리학적 지식이 없는 사람들도 홍수범람 모의 결과를 쉽게 이해하게 하며, 홍수범람 예보와 하천 범람으로 인한 재해의 방지대책을 신속하게 수립하는 데 도움을 주어 홍수범람으로 인한 자연재해를 경감하는 데 기여할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.147-147
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• 2017

본 연구에서는 2003년 태풍 'MAEMI'에 의해 피해를 가장 많이 입은 경남 마산시를 중심으로 폭풍해일 범람도를 작성하였다. 해양과 하천 하류부가 만나는 마산시에서는 해일, 조석, 하천을 동시에 고려해야 하므로 이에 대한 단계적 적용을 통해 범람 중첩효과를 검토하였다. 본 연구에 사용된 수치모델은 네덜란드 Deltares사에서 개발한 준3차원 해수유동 모델 Delft3D이다. Delft3D는 폭풍해일 이외 지진해일, 부유물 이송, 오염물 확산 등 다양한 분야에 적용 가능하며, 파랑, 조석력, 바람에 의한 전단력, 온도, 염도에 의한 밀도류, 대기압 변화, 조간대 모의 등 다양한 영향을 고려할 수 있다. 수치모의시 모델의 안정성과 효율성을 높이기 위해 다중격자기법을 사용(최소 25m 격자)하였으며, 수심 자료는 국토지리정보원 수치지도와 국립해양조사원 수치해도의 수평 수직적 통합을 통해 구성하였다. 태풍 'MAEMI'의 Best Track은 기상청에서 제공하는 3시간 간격의 중심기압, 풍속, 중심위치를 Holland's Model에 적용하여 계산하였다. 조석효과를 고려하기 위해 개방경계에서 TPXO 7.2를 사용한 분조값을 입력하였다. 또한 하천의 흐름을 효과적으로 구현하기 위해 하천 단면에서의 동적 수위경계조건(또는 유량경계조건)을 추가적으로 부여하였다. 수치해석결과, 마산 수위 관측소에서 관측된 태풍 'MAEMI'의 해일고와 유사한 결과가 산출되었다. 범람역 해석결과는 해일, 조석, 하천을 동시적으로 고려하였을 경우에 실제 침수흔적도인 마산시재해침수지도와 가장 유사한 결과를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.404-404
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• 2012

최근 지구 온난화에 따른 이상 기후변화로 인해 국지성 집중호우와 같은 강우양상이 지속적으로 발생하고 있으며, 집중호우의 빈도 및 규모 또한 커지면서 이에 따른 인명 및 재산피해가 증가하고 있는 실정이다. 이처럼 국지성 호우의 형태로 집중될 경우 중소천에서는 범람이 순식간에 일어나 피해가 가중될 수 있다. 하지만 소하천에서의 홍수발생특성을 고려한 홍수방재시스템의 구축과 같은 대책 수립은 국가하천이나 지방하천에 비해 여러 가지 측면에서 미흡한 것이 현실이다. 따라서 실제 상황에서 효과적인 홍수범람 예측평가 및 실시간 경보발령을 기반으로 한 방재시스템으로 이어지기 위해서는 소하천 유역의 위험성을 평가하기 위한 명확한 기준이나 시스템에 대한 정리와 적절한 대안의 마련이 필요하다. 이에 본 연구에서는 소하천에 적용하기 위한 GIS기반 분포형 홍수범람모형을 개발하고 연구대상지역의 지형자료(수치고도모델, 토지이용도, 토양도)와 기상자료(강우, 기온)를 입력자료로 하여 홍수범람모형을 모의 한 후 일강우(200mm/day, 300mm/day)시 발생 가능한 침수예상도와 비교 분석하였다. 모의 결과 침수예상도와 개발 모형의 침수해석 결과가 비교적 잘 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 연구결과는 향후 소하천정비사업 지구 우선선정을 위한 기준제시 및 피해예상지역의 선정을 통해 재해예방효과를 거두기 위한 선정 기준으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제13권2호
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• pp.100-108
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• 2001

지진해일 또는 조석과 같은 장파의 거동을 모의할 때 해안선의 위치는 파랑의 움직임에 따라 연속적으로 이동된다. 따라서, 수치모형에 이를 효과적으로 반영하기 위해서는 해안선을 파랑에 따라 이동시켜야 한다. 본 연구에서는 경사지형을 계단지형으로 단순화한 이동경계조건을 이용하여 해일이나 조석에 의한 최대범람구역을 결정한다. 이동경계조건을 이용하여 특정지역의 최대범람구역을 결정한 후 기존의 관측자료와 비교하였으며, 결정된 최대범람구역은 기존의 자료와 잘 일치한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5D호
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• pp.749-757
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• 2008

최근 집중호우나 태풍에 의한 홍수피해가 급증하면서, 댐방류시 하류하천의 홍수범람지역에 대한 가시화 정보가 요구되고 있다. 본 연구에서는 남강댐 하류지역을 대상으로 홍수범람지역을 가시화할 수 있는 3차원 GIS 시스템을 개발하였다. 먼저, TextureMaker와 HeightMaker 모듈을 이용하여 NGIS 수치지형도에서 추출한 DEM과 IKONOS 위성영상을 iWorld 엔진에 탑재 가능한 형태로 최적화 하였으며, 홍수분석모형(COSFIM)과 FLDWAV 수리모델을 이용하여 예측한 하천 횡단측선별 실시간 홍수위정보를 기반으로 댐하류 지역에 대한 홍수범람지역을 효과적으로 추출할 수 있게 되었다. 이러한 홍수범람 가시화 정보는 실시간 댐운영에 필요한 침수취약지역 파악 및 신속한 홍수재해 대처계획 수립에도 효과적으로 이용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1813-1816
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• 2010

홍수범람도는 홍수가 발생하였을 때 인명 및 재산피해를 최소화하기 위해 홍수지역을 미리 예측가능하게 만들어 놓은 지도로써, 강우 빈도별 침수면적과 침수심을 표현한다. 과거 홍수범람도는 홍수발생시 댐의 수위를 조절하기 위한 댐의 모의운영과 침수지역의 피해 복구 등에 사용되었다. 최근에는 홍수에 대비하여 도시계획이나 제방 등의 설계에 주로 이용되고 있어, 많은 연구에서 홍수량 추정을 위한 프로그램을 이용하여 홍수범람도를 구현하거나 간단한 조작으로 홍수범람도를 작성하는 프로그램들이 개발되고 있다. 본 연구에서는 HEC-GeoRAS를 사용하여 극한홍수사상(PMF)이 발생할 경우 충주댐 하류의 주요 지점인 충주시와 여주군의 홍수범람도와 남한강 유역의 홍수저감대책을 분석하였다. 특히 다양한 구조적 홍수저감대책과 비구조적 홍수저감대책을 시범유역에 적용하여 홍수저감효과를 침수면적과 침수심을 기준으로 정량적으로 분석하여 재해저감 능력을 분석하였다. HEC-GeoRAS를 이용하여 홍수범람도 작성 시 하도내 횡단자료의 정확성은 수치지도의 정밀도에 따라 현저한 차이가 발생된다. 수치지도 자료가 정확하지 않다면 홍수범람면적, 구역 등을 정확히 모의할 수 없어 가상홍수사상 시나리오를 제대로 구현할 수 없게 된다. 홍수범람 모의를 좀 더 정확하게 수행하기 위해서는 비교적 정확한 지형자료인 항공측량자료를 사용하는 연구가 추후에 진행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.213-217
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• 2010

댐붕괴파 (dam-break flow)나 지진해일에 의해 발생하는 undular bore와 충격파 (shock) 현상을 동수압 및 분산효과를 고려하여 수치모의를 수행하였다. 완전비선형 Boussinesq-type equations 모형을 이용하여, 동수압 및 분산 효과를 고려하였다. 방정식은 4차 정확도의 유한체적법을 이용하여 해석하였고, 시간적으로도 4차정확도의 기법을 이용하여 고차미분항에 대한 수치분산을 억제하였다. 다양한 경우의 1차원과 2차원 공간에서의 수치모의를 수행하고 검증을 수행하였다. 그 결과, 완전비선형 Boussinesq-type equations 모형은 천수방정식 (shallow water equations) 기반의 모형에서 재현이 불가능한 undular bore 등을 재현 하는 등, 전반적으로 천수방정식 기반의 모형 보다 물리적으로도 타당하고 정량적으로도 실험결과와 잘 일치하는 경향을 보였다. 즉, 댐붕괴파나 지진해일 등에 의한 범람 모의에 있어 동수압과 분산 효과의 중요성이 공학적으로도 매우 중요한 고려사항 임이 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.253-264
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• 2019

태풍으로 인한 폭풍해일은 주로 여름철에 발생하는데, steric 효과 특성으로 하계에는 연평균 해수면보다 높은 해면이 나타나 이들의 복합적 효과를 고려한 해안 저지대의 월파범람 해석이 필요하다. 본 연구에서는 이와 같이 하계에 발생하는 태풍해일 및 월파범람 취약성 해석을 위해 서남해안에 위치한 인천, 군산, 목포, 서귀포에서 관측된 1시간 간격의 기압과 조석 자료를 분석하였다. 여름철 평균 해수면 상승은 연평균 해수면 상승보다 서해안에서 약 20 cm, 남해안에서 15~20 cm 높게 나타난다. 해수면 상승 변화는 계절적 해면기압 변화와 밀접하게 연관되어 있는데, 1.58~1.73 cm/hPa의 범위에 있다. 이들의 상호 기작에서 한 달 또는 그 이상의 위상차가 발생한다. 해수면 상승 이외에 18.6년 장주기 조석 성분의 변화에 의해 2090년에 $M_2$ 분조의 진폭이 서남해안에서 최대값을 갖는 것으로 나타난다. 따라서 지구 온난화 및 해수면 상승과 관련된 목표 연도를 2090년에 맞춰서 분석할 필요성이 있다. 해수면 변화에 영향을 주는 연평균 해수면 상승, 하계 해수면 상승, 그리고 nodal factor 변동에 의한 복합적 효과와 100년 빈도 해일고를 고려한 월파 침수 범람을 모의한 결과 부산 수영만 일대 대부분이 월파에 의한 침수 범람이 발생하는 것으로 나타난다. 아울러 마린시티에서 최근 발생한 태풍 차바에 의한 월파량 보다 2090년에 2배 이상 증가되는 것으로 나타나기 때문에 월파범람 위험성에 대한 대비책을 마련할 수 있는 적절한 연안 설계가 필요하다.