• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.669-673
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• 2010

현재 EAP(Emergency Action Plan) 수립 시 가장 많이 사용되는 DAMBRK 모형은 붕괴유출수문곡선 유도 시 댐 재료 특성을 고려하지 않지만, BREACH 모형은 댐 축조재료 특성과 유사이송능력을 고려하여 붕괴유출수문곡선을 산정하기 때문에 물리적으로 BREACH 모형이 흙댐의 붕괴특성을 실제와 더욱 유사하게 추적할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 두 모형을 안동댐(흙댐)에 적용하여 첨두유출량, 첨두유출 발생시간, 붕괴 시작, 붕괴 완료 시간 등의 댐 붕괴시 유출특성을 비교하였다. 적용 결과 BREACH 모형은 붕괴가 매우 서서히 진행되다가 일정수위에 도달하게 되면 급격하게 붕괴유출량의 증가폭이 커지는 데 비하여 DAMBRK 모형은 붕괴 시작과 동시에 붕괴유출량이 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 또한 최대총유출량은 BREACH 모형이 DAMBRK 모형에 비해 약 5% 작게 산정되었지만, 34시간까지의 유출 총량은 DAMBRK 모형에 비하여 BREACH 모형이 약 16% 크게 나타났다. 두 모형의 붕괴유출수문곡선 비교를 통하여 댐 제체의 재료특성이 유출특성에 미치는 영향을 파악할 수 있었지만, 더 정확한 영향성을 파악하기 위하여 지속적인 비교연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1625-1629
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• 2007

2006년 7월 태풍 에위니아(Ewinia)의 영향으로 영천강 일대 제방 6개소가 붕괴되었으며, 이는 인근 주택 및 농지 침수를 야기 시켜 상당한 피해를 입혔다. 제방붕괴 원인을 설계홍수량 초과에 의한 월류로 추정하고 있으나 원인분석을 위한 유출량이 산정되지 못한 실정이다. 명확한 제방붕괴 원인을 규명하여 홍수피해 경감과 경제적이고 치수적으로 안전한 하천관리가 필요할 것으로 판단된다. 따라서, 6개소의 제방붕괴지점에 대한 소유역 분할과 티센계수를 산정하고 수문모형을 선정하여 유출량을 추정하였다. GIS를 이용해 각각의 소유역에 대한 정밀한 유역정보를 산정하였으며, 현장 조사에 의한 홍수흔적자료 및 유출특성 등을 고려하여 단위도 선정 및 유출분석 매개변수를 보정하였다. 제방붕괴구간에 대한 첨두홍수량을 산정함으로써 제방붕괴 원인을 분석하기 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1846-1851
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• 2010

댐붕괴 모델링에 관한 연구가 활성화된 시기는 미국 Baldwin Hills 댐(1964)과 Lower Van Norman(San Fernando) 댐(1971) 붕괴 사고 이후이며 1970년대 발생한 Buffalo Creek 댐(서부 버지니아, 1972), Teton 댐(아이다호, 1976), Laurel Run 댐/Sandy Run 댐(펜실바니아, 1977), Kelly Barnes 댐(조지아, 1977) 붕괴 사고로 인해 미국 댐 안전 관리 프로그램의 포괄적 재검토의 필요성이 제기되었다. 국내에서도 연천댐 붕괴(1996년)와 장현저수지와 동막저수지의 붕괴(2002년)로 하류에 위치한 가옥 및 농경지 침수로 인해 재산피해가 발생한 바 있으며, 2005년 비상대처계획 수립을 의무화하는 제도가 도입되었다. 오늘날 댐 붕괴와 붕괴로 인한 유출 수문곡선을 분석하는데 이용 가능한 수많은 도구들이 존재하고 있다. 가장 잘 알려져 있으며 가장 널리 이용되는 모형은 NWS Dam-Break Flood Forecasting Model(DAMBRK; Fread, 1977)이며 국내 댐 저수지 비상대처계획 수립을 위해 많이 이용되고 있다. DAMBRK 모형의 입력자료는 붕괴지속시간, 결괴부측면경사, 최종결괴부바닥표고, 댐붕괴시작수위 등이 요구되며, 이 중 결괴형성과정에 관련된 매개변수의 선정을 위해서는 댐붕괴 사례연구 자료가 활용되고 있다. 모형으로부터 도출된 붕괴유출수문곡선에 대한 적정성 평가는 과거 경험, 공학적 판단, 첨두유량 예측식에 의해 수행되고 있으며 가장 객관적인 기준이라 판단되는 첨두유출량 예측식은 사례연구 자료의 부족으로 인해 높은 불확실성을 안고 있다. 본 연구는 최근까지 개발된 댐결괴 첨두유출량 예측식을 기반으로 국내 건설된 댐의 대다수를 차지하는 필댐에 대해 댐높이, 댐형식별로 예측식의 적정성을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1639-1643
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• 2008

국내에서의 범람홍수 및 범람으로 인한 제방붕괴 특성은 그 해석상의 어려움으로 인해 주로 과거 범람상황 및 지형도를 통한 경험적 추정 등에 의존해 오고 있는 실정으로 정교한 물리학적 이론에 근거하지 못하였으므로 범람홍수량, 제방의 붕괴폭 등을 정확하게 예측하기에는 미흡한 점이 많았다. 도시하천과 같이 제방 인접한 곳에 주거, 산업시설 등이 밀집하고 있는 지역에서의 제방붕괴로 인한 홍수류의 범람은 막대한 인명 및 재산피해를 발생시키는 큰 재해가 될 수 있다. 본 연구를 통해서 홍수시 제방월류로 인한 제방붕괴 양상을 예측하고 이를 통해 범람유량의 정확한 예측을 통하여 도시하천 제방 계획시 홍수피해와 투자액을 감안한 경제적인 하천 제방단면 결정을 위한 기본자료로 활용될 수 있고, 도시 중요시설물의 입지 선정시 홍수피해에 대한 판단자료로 이용될 수 있을 것이다. 본 연구에서 개발된 모형을 이용하여 Teton 댐, Mantaro landslide 댐, Spirit Lake 장애물 댐 등에 적용하여 개발된 모형의 정확성을 입증하였다. 적용결과 개발된 모형은 기존의 모형과 같은 결과를 나타내어 국내 계산환경에 적용가능함을 보여 앞으로 이용가능성이 큰것을 알 수 있었다. 적용결과 파이핑의 발생위치의 영향은 대체로 파이핑의 위치가 제체의 윗부분에 위치할수록 최대 유출량은 커지는 것으로 나타났으나 Lawn Lake 댐의 경우에는 사면의 식생의 영향으로 다른 결과를 나타내었다. 점착력은 경우에는 점착력이 클수록 유출량의 크기는 감소하는 것으로 나타났으며 마찰각은 최대 붕괴폭의 크기 및 발생시간, 댐의 높이와 폭, 저수용량 등과 유출량이 연관있어 좀 더 많은 계산결과를 이용하여 심도있는 고찰이 요구되었다. 입자의 중간크기, 공극률, 균일성의 경우 적용된 댐들 모두 유사한 결과를 나타내었고 변수들이 커질수록 유출량도 증가하였다. 댐 사면 경사의 경우에는 상,하류 사면 모두 경사가 완만할수록 유출량이 감소하였다. 위의 결과를 통해 개발된 제방붕괴 해석모형은 좀 더 많은 연구와 적용을 통해 개선과 검증이 이루어진다면 국내 제방붕괴해석에 필요한 해석모형이 될 수 있다고 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.459-466
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• 2017

최근 지자체 및 한국농어촌공사가 관할하는 저수지의 붕괴가 빈번하게 발생하고 있다. 최근의 사례로, 축조된 지 70년 이상의 노후된 농업용 저수지인 경북 영천시 소재의 괴연저수지가 2014년 08월 21일 9시경 집중호우로 인하여 여수로를 중심으로 붕괴되었다. 본 연구에서는 괴연저수지의 붕괴상황을 DAMBRK 모형을 통하여 재현하였다. 그리고 DAMBRK 모형에서 분석된 댐붕괴 유출량으로 침수범람도를 작성하였다. 괴연저수지 붕괴 당시 무인항공기로 촬영한 침수사진과 비교하여 괴연저수지의 붕괴 지속기간과 붕괴유출량을 추정하였다. 본 연구 결과는 괴연저수지와 같이 저수지 붕괴가 발생할 경우, 하류 지역에 대한 침수피해 예측에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.377-377
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• 2020

이상기후변화에 따른 홍수피해는 매년 빈번히 발생하고 있고, 이러한 피해에 대비하여 예측 및 대응방안을 신속히 확보할 수 있는 재난예측 및 대응시스템은 필수로 요구되는 실정이다. 강우의 의한 홍수발생과 하천수위 급상승에 의한 제방의 월류 및 파제 메커니즘은 상당히 복잡하고 유동적이며 다양한 불확실성을 포함한다. 본 연구에서는 극치 강수량의 매개변수들의 불확실성을 고려하기 위해 수행된 비정상성 빈도해석 기반의 수문시나리오를 바탕으로 산정된 MCS(Monte Carlo Simulation)기반 확률홍수위를 산정하였고, 이를 활용하여 2차원 제내지 침수해석의 경계조건으로 활용하여 홍수위 변동에 의한 하천 제방 붕괴 변동폭의 범위를 설정하고, 그에 따른 제방붕괴 유출량의 변동 범위를 산정하였다. 또한 확률론적 파제 유입량에 의한 제내지의 침수심과 침수범위를 MCS기반의 2차원 제내지 침수해석을 통해 정량화하여 확률침수심도를 작성하였다. 이러한 홍수발생의 전반적인 메커니즘을 고려하여 매개변수들의 불확실도를 정량적으로 평가함으로써 기존의 결정론적 해석기법보다 신뢰성 있는 침수심 예측결과를 확보하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.368-368
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• 2020

최근 초대형화 되어 나타나고 있는 이상홍수와 지진 등에 의한 저수지 붕괴와 같은 대규모 비상상황 발생으로 하류지역 주민의 생명과 재산의 피해가 발생하고 있다. 국내의 경우 1996년 이후로 지속적으로 발생하고 있는 이상홍수로 인해 1998년에는 40개,1999년에는 5개의 소규모 저수지가 붕괴되었으며 최근 2013년과 2014년에도 저수지가 붕괴되는 상황이 발생했다. 댐붕괴의 원인은 구조물의 자연적 노화, 극심한 강우나 홍수, 지진, 제체전도, 파이핑, 침윤발생, 월류 및 파랑 등에 의한 자연적 상황 등이 요인이 될 수 있으며, 시공결함, 사고 또는 전쟁과 같은 인위적인 요인으로 발생할 수도 있다. 과거에 설계 및 시공기술이 부족하였거나 경제적인 이유로 부실하게 건설되어 있는 댐이 세계적으로 산재되어 있어 잠재적인 위험을 상당수 내재하고 있는 실정이다. 본연구는 댐의 점진적인 파괴에 의해 발생하는 유출수문곡선을 구하고 파괴의 성질을 예측 및 홍수파를 수리학적으로 추적하기위해 BREACH 모형과 DAMBRK 모형을 사용했으며 극한홍수(PMF)조건과와 최대지진발생(MCE)조건을 적용하여 원주시 관내 저수지 붕괴 모의 시나리오를 구축했다. 저수지 붕괴에 따른 유출수문곡선을 유도하기 위해서 본 연구에서는 기존의 EAP보고서 자료를 참고하여 붕괴지속시간, 붕괴부 평균폭, 붕괴부 측벽면 경사의 변화에 따라 다양한 모의를 수행함으로써 발생되는 붕괴부 유량 수문곡선을 도출하여 각각의 조건들이 붕괴파 형성에 미치는 영향에 대한 분석을 실시하였다. 그 결과 저수지의 붕괴시 첨두유출량에 민감한 영향을 주는 인자는 붕괴지속시간과, 붕괴부 평균폭으로서 이들 값이 붕괴유출량 변화에 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 최대지진발생(MCE)조건 해석결과 홍수류의 범람으로 인해 홍수파가 하류측으로 진행할수록 완만히 감소하며, 하천 중·상류부 인근 제내지로 홍수류의 범람이 발생하는 것으로 검토되었으며, 극한홍수(PMF)조건 해석결과 최대지진발생(MCE)조건과 같이 홍수파가 하류측으로 진행할수록 완만히 감소하는 특성을 보이며, 하천 전체 구간에서 인근제내지로 홍수류의 범람이 발생하는 것으로 검토되었다. 본 연구는 침수구역 피해규모 산정 및 비상대처계획도를 작성시 기초데이터가 되어 상황별 피해예상지역에 대해 응급행동요령, 주민대피계획비상대처계획을 수립하여 지역 주민생활에 안정을 기여하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1934-1938
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• 2009

본 연구에서는 과거부터 다양한 형태로 발생한 산사태의 주요 원인을 파악하고 우리나라에서 산사태 발생을 유발시키는 요인과 그 특성을 분석하기 위해 현재까지 발생한 산사태의 붕괴 지역을 조사하고 주요 원인을 강우, 토양, 침투, 경사의 4가지 경우로 나누어 이에 대한 지역별 특성을 조사 분석하였다. 분석방법으로는 지역별 확률 강우량 산정 후, 이를 토대로 침투량과 유출량을 분리하여 경사면에서의 침투거동과 지하수위 변화양상을 살펴보기 위해 SEEP/W를 이용하여 지역별 산사태 붕괴원인을 분석하였다. 그 결과, 일부지역을 제외한 대부분 지역에서 강우량이 증가함에 따라 지하수위가 선형적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 피해형태는 사면의 위치별로 다르게 나타고 있어 지역별로 산사태 붕괴원인에 따른 적합한 대처가 필요한 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.105-108
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• 2005

본 연구에서는 저수지 붕괴에 대한 하류부 홍수추적을 단순하도와 실제하도의 구분하여 적용하였다. 먼저 단순하도에 대해서는 1차원 동역학적 모형인 DAMBRK 모형과 HEC-RAS 모형을 적용하여 결과를 비교해 보았으며, 실제하도에 대해서는 2002년 태풍 루사에 의해 붕괴된 남대천 유역의 장현 및 동막저수지의 실제 붕괴양상에 대하여 DAMBRK 모형을 이용하여 홍수범람해석을 수행하였다. 태풍 루사시의 저수지 유입량 자료와 붕괴 형상자료를 이용하여 실제 붕괴상황을 재현함으로써, 붕괴유출수문곡선을 유도하고 하류부에 대한 홍수량의 감쇠특성과 지점별 홍수위 변동특성을 해석하였으며, 지점별 유량수문곡선, 최고홍수량, 그리고, 치고수위 등의 모의결과를 나타내었다. 그리고 분석된 결과를 토대로 현장에서 실제 조사된 홍수범위와 침수위와의 검증을 실시하였으며, 최대 홍수범람도를 GIS를 이용하여 2차원 및 3차원의 형태로 가시화하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1312-1316
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• 2007

계획규모를 초과하는 이상홍수 발생시 피해를 최소화하기 위해서는 유역종합적인 대응계획이 필요하다. 최근 집중호우가 발생하는 빈도가 높아지고, 이에 따라 계획홍수량을 상회하는 홍수유출 가능성이 높아지면서 효율적인 홍수대응방안에 대한 연구가 활발해지고 있다. 저류지 설치는 이러한 홍수대응방안 중에 하나로 구조적인 설계방법에 대한 실험적 연구가 진행되고 있고, 저류지 규모 및 설치 위치에 대한 홍수량 저감 효과가 검토되고 있다. 본 연구에서는 저류시스템에 의한 저류효과 분석을 위하여 실제 발생한 홍수사상에 의해 외수침수가 발생했던 사례에 대해 수치모의를 통해 검토하였다. 2006년 7월 태풍 에위니아 내습시 월류에 의한 제방붕괴로 인해 침수피해가 다수 발생했던 남강 수계를 대상으로 하였으며, 홍수사상 기간 동안의 대상유역의 홍수량 및 제내지 유입량을 추정한 결과를 이용하여 첨두홍수위를 추정하고 제방붕괴가 발생하지 않은 경우에 대한 홍수위를 산정하여 제방붕괴로 인한 홍수위 저하특성을 분석하였다.