• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.35-35
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• 2021

최근 우리나라는 기후변화로 인한 이상기후 현상으로 호우 및 홍수 등에 의한 수재해를 예방하기 위한 설계빈도 적용방안 개발이 필요하다. 과거 지방하천의 일률적인 설계빈도의 적용 및 간접·주관적인 하천의 중요도와 지역특성에 대한 등급의 결정은 하천사업의 효율적 관리와 수행에 있어서 저해요소로 작용되어 왔다. 또한, 미래 기후변화 시나리오에 따라 하천의 중요도 및 계획 규모가 적절히 적용되어야 한다. 본 연구는 충청남도의 492개 지방하천에 대하여 유역특성(유역면적, 형상계수), 하천특성(하도경사, 수계 및 하천차수, 배수영향 구간), 이상강우 특성(이상강우 발생빈도, 시가화 침수면적)에 대한 현재 설계빈도에 대한 적절성을 평가하였다. 설계빈도에 대한 정량적 추정은 베이즈 이론을 활용하여 가중치를 산정한 후 최적분포형을 선정하였다. 최적분포형의 중앙값을 일반적인 지방하천의 설계빈도인 80년 빈도로 설정하고 상·하위 0.5%가 각각 100년, 50년 빈도로 가정하여 492개 지방하천을 평가하였다. 이상강우의 발생빈도와 시가화 침수면적에 따라 하천의 설계빈도가 높게 산정되는 것으로 분석되었다. 미래 기후변화 시나리오를 적용할 경우 현재 설계빈도(설계수명)에 대한 시나리오별 미래 재현기간을 산정하여 미래 설계빈도에 대한 위험도를 평가하였다. 13개 기후변화 시나리오의 대표농도경로 4.5와 8.5를 분석한 결과, 평균 3.2%, 12.8%의 위험도가 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구결과는 객관적인 지방하천의 적정 설계빈도 결정방안을 제시하였으며, 미래 계획홍수량 증가로 인하여 효율적인 토지이용이 제한될 것으로 예상됨에 따라 하천사업의 예산절감 및 우선순위 결정 등에 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제16권1호
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• pp.79-87
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• 2007

The performance of a stream water quality analysis model depends upon many factors attributed to the geological characteristics of a watershed as well as the distribution behaviors of pollutant itself on a surface of watershed. Because the model run has to import the pollution load from the watershed as a boundary condition along an interface between a stream water body and a watershed, it has been used to introduce a pollution delivery coefficient to behalf of the boundary condition of load importation. Although a nonlinear regression model (NRM) was developed to cope with the limitation of a conventional empirical way, this an up-to-date study has also a limitation that it can't be applied where the pollution load washed off (assumed at a source) is less than that delivered (observed) in a stream. The objective of this study is to identify what causes the limitation of NRM and to suggest how we can purify the process to evaluate a pollution delivery coefficient using many field observed cases. As a major result, it was found what causes the pollution load delivered to becomes bigger than that assumed at the source. In addition, the pollution load discharged to a stream water body from a specific watershed was calculated more accurately.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.14-21
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• 2017

본 최근 지구의 온난화로 인하여 극한 홍수가 자주 발생하고 있으며, 기존 도시 유역의 우수배제시설 용량부족 등으로 도시홍수가 빈번하게 발생하고 있으므로, 주요 범람지역의 홍수량을 우회하거나 저류하여 홍수를 방지하기 위한 수로터널의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 교통기능과 수로기능을 동시에 갖춘 다기능 수로 터널의 설계 기준을 개발하기 위한 수리 실험 및 Flow3D를 이용한 수치모의을 수행하였다. 수치모의결과 동일한 수로 터널 구간 내 발생하는 마찰손실의 크기는 수치모의로 도출된 마찰손실이 이론적으로 계산한 마찰손실보다 더 크게 발생함을 관측하였으며, 이는 수로의 형상이 비원형인 경우에는 관의 기하학적 형상에 의한 흐름구조의 변화로 추가적인 마찰손실이 발생하는 것이 원인으로 판단된다. 마찰손실의 증가는 난류보다 층류에서 두드러졌다. 따라서 터널의 홍수량 흐름 시 마찰손실계수가 터널의 형상에 좌우되며, 실무에서 정확한 설계를 위해 방수로 터널의 형상을 주의 깊게 고려해야 한다는 결론을 내렸다. 이는 실제 방수로 터널 설계에 활용될 수 있는 기본 정보를 제공할 수 있을 것으로 보인다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.231-243
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• 2016

본 연구에서는 이용 가능한 자료가 제약이 있는 실제 농업용 저수지 붕괴에 대한 2차원 홍수범람해석의 적용성을 보여주었다. 연구 대상 유역은 2013년 파이핑 현상에 의해 붕괴가 발생한 경주 산대저수지 및 하류부 지역이다. 본 연구에서는 1차원 모형으로 파이핑 붕괴에 따른 유출수문곡선을 도출하고, 이를 2차원 수치모형의 상류단 경계조건으로 사용하여 모의를 수행하였다. 2차원 홍수파 해석을 위해서 수치지도와 위성자료를 합성하여 지형자료를 구성하였고, 건물, 도로, 운동장 등의 형상을 정확하게 반영하기 위해 $3m{\times}3m$ 크기의 정형격자를 사용하여 모의를 수행하였다. 현장조사된 저수지 붕괴유출량, 범람범위, 홍수심 그리고 홍수 전파시간과 계산치를 비교하고, 합리적인 범위의 결과를 보여줌으로써 모형의 검증을 수행하였다. 또한, 격자크기, 건물 및 조도계수가 홍수범람에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구는 향후 농업용 저수지의 붕괴해석 및 하류부의 비상대처계획 수립에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2255-2265
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• 2013

본 연구에서는 유역의 배수구조를 설명할 수 있는 폭 함수 기반의 Clark 모형을 제안하였다. 시간-면적곡선으로는 지표면과 하천에 대하여 개별적인 동수역학적 특성을 적용한 재조정된 폭 함수를 이용하였다. 선형저수지 추적의 경우 기존의 Clark 모형과 같이 차분화된 형태가 아니라 해석식을 적용하여 수행하였다. 본 연구에서 고려한 주요한 매개변수들로는 지표면평균이송속도 및 하천평균이송속도와 저류상수를 들 수 있다. 실제 매개변수의 추정 과정에는 전역최적화 기법 중의 하나인 SCE-UA 기법을 적용하였다. 또한 Clark 모형으로부터 유도된 순간단위도의 형상은 원점에 대한 1차모멘트와 면적중심에 대한 2, 3차 모멘트로 구분하여 평가하였다. 관측 수문사상의 통계모멘트들과 본 연구에서 추정된 통계모멘트들의 상관계수는 1차모멘트의 경우 0.995, 2차모멘트는 0.993, 3차모멘트는 0.983로 산정되었다. 평균과 분산에 대해서는 추정값과 관측값이 대체로 일치하는 경향을 보여주었다. 그러나 추정된 3차모멘트에 대한 결과는 다소 과대 평가되는 경향을 나타내었다. 제안된 Clark 모형은 순간단위도의 형상을 평균과 분산만을 고려하여 적용한 방법보다 수문곡선의 왜곡 및 첨두좌표의 모의와 관련된 한계점을 개선하였다. 이러한 결과로부터 본 연구에서 제시한 방법론은 배수경로의 이질성과 동적매개변수들의 영향을 적절하게 반영할 수 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 고려한 모멘트들의 변동성은 주로 저류상수의 영향이 크게 나타나고 있으며, 지표면평균이송속도보다는 하천평균이송속도가 크게 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터 저류상수와 하천평균이송속도가 Clark 모형으로부터 유도되는 순간단위도의 형상을 결정하는데 지배적인 역할을 하는 것으로 확인되었다. 따라서 두 매개변수는 모형의 적용 과정에서 중요하게 고려되어야 할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.793-800
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• 2018

본 연구는 최근 빈번히 발생하는 홍수재해에 대비하고 안정적인 치수대책 수립을 위하여 공학적 판단에 근거한 하천의 적정 설계빈도 결정방안을 제시하였다. 지방하천의 설계빈도는 하천의 중요도 및 지역특성에 따라 최소 50년부터 최대 200년까지 설정되고 있으나, 적용범위가 넓어 하천의 지형적, 치수적 특성을 제대로 반영하지 못하는 실정이다. 본 연구에서는 지방하천의 적정 설계빈도를 결정하기 위하여 7개의 평가인자(시가화 침수면적, 유역면적, 형상계수, 하도경사, 수계 및 하천차수, 배수영향구간, 이상강우 발생빈도)에 대하여 베이즈 이론을 적용하여 가중치를 산정하였다. 또한, 기후변화를 고려한 홍수피해잠재능을 산정하였고, 시군구별 잠재능을 구분하여 적정 설계빈도를 결정하였다. 충청남도 382개 지방하천에 대하여 현행 설계빈도의 적정성을 평가하였다. 382개의 현행 하천설계빈도보다 상향되는 하천은 65개 하천으로 상대적으로 시가화 침수면적이 크게 산정되고 홍수피해잠재능이 큰 지역의 하천이며, 하향되는 하천은 169개로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권5호
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• pp.617-626
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• 2022

우리나라는 기상관측 이래 연평균 강수량과 변동성은 점진적으로 증가하는 추세이고, 지역 간 편차가 크다. 또한, 최근의 이상기후로 인하여 재해에 대한 위험도가 증가되고 있는 실정이다. 풍수해의 피해는 주로 하천주변에서 발생하기 때문에 하천기본계획을 수립하기 위해서는 우선적으로 적정한 설계빈도를 결정하는 과정이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 설계빈도 결정에 대한 기존 방법론을 분석하여 문제점 및 개선 방향에 대해 제시하였다. 충청남도에 위치한 지방하천 중 자료구축이 가능한 하천인 413개소를 대상으로, 7개의 평가인자(유역면적, 형상계수, 하도경사, 수계차수, 배수영향 구간, 이상강우 발생빈도, 시가화 침수면적)를 선정하고, 베이지안 추론을 통해 가중치를 산정하였다. 그 결과, 이상강우 발생빈도 및 시가화 침수면적의 가중치가 각각 18로 가장 크게 산정되어, 하천 설계빈도 결정에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 이러한 가중치를 통해 설계 빈도를 추정한 결과, 기수립 설계빈도보다 본 연구에서 추정된 설계빈도가 증가하는 하천은 255개이고 감소하는 하천은 158개로 나타났다.