• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.764-768
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• 2010

수자원의 근간이 되는 빗물의 효율적 사용을 위하여 최근 우리나라도 빗물이용시설(Rainwater Harvesting System, RHS)이 많이 도입되고 있는 실정이다. 이런 RHS의 효율적인 설계 및 유지 관리를 위해서는 해당 건물의 물 사용량과 집수되는 빗물의 양이 고려된 적정 저류용량 산정이 필수이다. RHS의 적정 저류용량 산정을 위해서는 강수량에 따른 저류용량과 부족량간의 확률적 관계를 제시하는 것이 중요하다. 이에 강우와 물 사용량의 실측값을 이용하여 저류용량에 따른 부족률을 도출하는 모의모형을 구축하였으며, 그 결과를 통하여 저류용량과 부족률간의 관계를 확률 분포로 제시하였다. 적용대상은 서울대학교 34동이며 적합 확률분포로는 Generalized Logistic 분포임을 검증하였고 재현기간에 따른 저류용량별 부족률을 제시하였다. 그 결과 $18m^3$ 이상의 저류용량을 가지는 RHS 설치는 재현기간을 막론하고 효율성이 없음을 판단하였다. 본 연구를 통해 구축된 모의 모형과 재현기간에 따른 저류용량별 부족률은 RHS의 설계와 의사결정에 관련된 이 해당사자들의 직관적 판단 도구로 활용이 가능할 것이다. 향후, 좀 더 신뢰성 있는 자료를 산정하기 위해서는 일강우량에 따른 일화장실 물사용량의 실측자료를 모의 모형에 적용시켜야 할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.383-387
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• 2007

본 연구에서는 저류지 예비설계를 위해 제안된 다양한 모형의 수문학적 특성을 비교하고, 재해영향평가 실무지침서 등과 같은 국내 설계기준에 의하여 설계된 저류지 용량을 기준으로 저류지 홍수조절용량 결정의 적정성을 검토하였다. SCS 모형 등 총 9가지 모형을 대상으로 비교한 결과 Wycoff and Sing 모형, Baker 모형, Kessler and Diskin 모형과 Currey and Akan 모형 4가지의 적용결과와 국내 방식으로 산정된 저류지 용량의 상관성은 89.7%로 높게 나타났다. 또한 홍수조절용량 $15,000m^3$이하에서 특히 상관성이 높게 나타나 상기 모형들을 소규모 저류지 시설을 계획하기 위한 초기 가정치 또는 기존에 설치된 저류지 시설들의 용량 평가목적으로 활용할 수 있을 것으로 판단되었다. 또한, 국내에서 주로 설치되고 있는 저류지의 특성을 반영하여 추가로 적용성이 높은 방법을 도출할 경우 행정계획단계의 사전재해영향성검토나 소규모 개발사업 등에서 저류지의 홍수조절용량의 예비설계 목적으로 활용할 수 있으리라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1413-1416
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• 2005

본 연구에서는 인접하는 유역과 어떠한 동적인 상호작용없이 유출이 독립적으로 결정되는 자연방류형 단일저류지를 대상으로 기존의 연구에서 임계지속기간 결정에 빈번히 이용되었던 최대첨두유량 발생시간, 최대저류용량 발생시간, 최대 저류비 발생시간을 기준으로 한 임계지속기간을 산정하여 분석하므로써 자연방류형 단일저류지의 임계지속기간의 결정에 있어 합리적인 성과를 도출하고자 하였다. 적용결과, 최대 저류용량을 기준으로 한 경우에는 저류지 규모와 같은 제약조건을 가져오게 되고, 최대 저류비를 기준으로 한 경우에는 강우지속기간에 따라 저류비는 지속적으로 감소하므로 두 기준을 통하여 임계지속기간을 결정하는 것은 적합하지 않은 것으로 판단되었다. 따라서 허용방류량 고정개념을 통하여 최대 저류비, 최대 저류용량을 통하여 임계지속기간을 산정하였다. 그 결과 자연방류형 단일 저류지에서는 최대 저류용량을 통하여 적정 임계지속기간을 검토할 수 없는 것으로 판단되었다. 그러므로 최대 저류비를 이용하여 자연방류형 저류지에서의 최대 저류비를 발생시키는 시간분포를 정리한 결과 전체적으로 Huff 2분위가 최대 저류비를 발생시키는 것으로 나타났다. 그리고 첨두저류비 변화율을 검토한 결과 매우 제한적인 조건이기는 하지만 허용방류량 고정개념을 이용한 경우에 한하여 지속기간별 최대 첨두유량의 임계지속기간과 자연방류형 단일저류지의 임계지속 기간을 동일하게 간주하는 것이 큰 무리는 아닌 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.463-463
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• 2015

최근 들어 빈번히 발생하는 이상기후에 의한 국지성 집중호우로 내수배제 불량에 따른 도시지역의 내수침수 피해가 잇따르고 있으며, 이로 인한 대책으로 도시지역의 노후화된 우수관거 교체 및 저류시설의 설치 계획이 이루어지고 있다. 그러나 국내 대도시의 경우 저류시설 설치를 위한 부지 확보가 어렵고 우수관거 교체를 위한 예산확보가 어려운 실정이므로 도시지역에서의 홍수피해를 저감하기 위한 우수관거 및 저류시설의 합리적이고 효율적인 설계 기준이 필요하다. 따라서 도심지의 치수능력 향상과 예산 절감을 시킬 수 있는 기존의 우수관거를 연계한 저류지 설계가 필요하다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 기존 우수관거를 연계한 저류지인 간선저류지(가칭)를 설치한 것을 가정하여 연구를 진행하였다. 간선저류지란 도시에 설계빈도 이상의 강우 발생으로 관거의 허용용량을 초과하는 유량에 대해 기존 관거와 연결된 지하저류지에 임시로 저류시켜 내수침수를 방지하기 위한 구조물로 간선저류지에서 저류된 우수는 흐름이 원활한 하류의 맨홀이나 수위가 안정적인 하천으로 자연방류시킨다. 또한 간선저류지는 관거의 허용용량을 초과하는 구간에서 초과용량에 맞게 소규모로 설계되며 기존의 지하구조물에 간섭이 없도록 설계하여 설치하는게 기본 개념이다. 본 연구에서는 최근 내수침수피해가 발생한 강남역을 대상유역으로 선정하여 유출분석을 진행하고 집중호우시 유역내 기존 우수관거의 통수능 검토 및 침수피해 지역을 검토하였다. 또한 관거의 과부하가 심한 구간을 중심으로 저류지의 용량 및 개수 등을 고려한 분석을 통하여 간선저류지 설치로 인한 관거의 여유용량 및 간선저류지의 저류효과를 검토하였다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.24 no.3
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• pp.161-169
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• 2022

In this study to estimate suitable size of rain tank in Suwon district, monthly rainfall, daily rainfall duration curve and daily rainy days have been analyzed. Annual rainwater consumption and daily average amount of storage with respect to size of rain tank have been calculated by applying continuity equations that take account of daily rainfall, daily consumptive use, storage of rain tank, It has been shown that above 50 mm of rainfall in the ordinance related to reclamation water may be inappropriate regulation if annual amount of rainfall captured, efficiency of utilized rainwater, number of days for utilized rain tank, daily average amount of storage and daily consumptive use have been considered. Thus, it has been shown that suitable size of rain tank should be determined considering reasonable daily consumptive use with respect to district, constructed cost of rain tank and benefit of rain tank constructed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.353-353
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• 2020

기후변화에 적응하기 위해 많은 나라들이 수자원 관리 전략을 마련하고 있으며, 대체 수자원 활성화 방안에 관심을 기울이고 있다. 본 연구에서는 대체 수자원 활성화 방안 중 빗물 저류지의 용량 결정 방법을 제시하고자 한다. 빗물 저류지의 용량을 결정하기 위해 메타 휴리스틱 방법 중 하나인 입자 군집 최적화(particle swarm optimization; PSO)를 선정하였다. 이는 기존 실제 설계에 사용되고 있는 시행착오법보다 시간을 단축시킬 수 있다. 최적화 모형은 python의 pyswarm package를 이용해 구성하였다. 모형의 입력자료는 저류지 유입량과 목표 공급량, 목표 보장률이고, 목적함수는 빗물 저류지 용량의 최소화이다. 제약조건은 모의된 보장률이 목표 보장률 이상을 달성하는 것이다. 여기서, 보장률은 전체 모의 기간 중 목표 공급량을 공급한 기간의 비율이다. 제시한 방법론의 적용성을 검토하기 위해 실제 저류지가 설계된 인천의 청라지구 1공구를 선정하여 적용하였다. 최적화 모형의 입력 유입량은 SWMM으로 산정된 1995년부터 2004년까지의 유출량이며, 목표 공급량은 실제 설계에 활용된 용수 목적별 요구 수량이다. 여기서 용수 목적별 요구 수량은 대상지역의 노면 청소수, 화장실 세정수, 호수 유지수 등이다. 산정 결과 계산 시간은 약 30초 소요되며, 목표 보장률을 만족하는 저류지 용량이 결정되었다. 본 연구에 제시한 방법은 제약조건이 추가되어도 기존 시행착오법에 비해 간편함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.477-477
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• 2023

빗물이용시설은 집수면적에 내린 빗물을 모아 이용가능하도록 처리하는 시설이며, 일정 면적 이상의 건축물에는 법적으로 빗물이용시설을 설치·운영하여야한다. 빗물이용시설의 저류조 용량은 간편식과 시뮬레이션, 수문모형으로 산정가능하며, 설계계획 수립시 대상지역의 강우 특성, 사용수량 등 지역 특성과 목적을 고려하여 저류조 용량이 결정된다. 저류조 용량 산정시 시뮬레이션을 이용하는 방법은 수문모형 사용에 비하여 용이하지만, 일단위 물수지분석을 구현하는데까지 시간이 소요된다. 간편식은 집수면적에 규모계수 0.05를 곱하여 간단히 구할 수 있지만, 지역 특성과 목적이 고려되어있지 않으며 초기 계획수립 및 개략 평가를 제외하고는 활용에 제약이 존재한다. 이에따라, 본 연구에서는 지역적 특성을 고려한 빗물저류조의 적정 규모 산정을 위해 개선된 간편식을 개발하였다. 빗물이용시설 물수지 분석 Excel 도구를 개발하였으며, 해당 물수지분석 결과에 상수대체율 효율을 기준으로 지역별 적정 저류조 규모 산정을 위한 규모계수를 도출하였다. 빗물사용 용도로써 폭염저감, 미세먼지저감, 조경, 화장실을 채택하였으며, 용도별 1일 사용수량을 산정 및 적용하였다. 7개의 연구대상지역 물수지분석을 위해 연구지역의 최근 10년 강우·미세먼지·기온데이터를 기상청으로부터 적용하였으며, 집수면적은 500-2500m²까지 500m²씩 증분, 저류조용량은 5-700m³까지 5m³씩 증분하여 지역별 적정 저류조 용량 규모계수를 선정하였다. 그 결과 연구대상지역의 적정 저류조 용량산정시 완도군의 규모계수는 평균 0.058이었으며, 보령시의 규모계수는 평균 0.040으로 도출되었다. 본 연구를 통하여 다양한 용도의 빗물사용처에 따른 지역별 저류조 용량 선정을 위한 지원도구로써 사용될 것으로 판단한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.386-386
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• 2022

우리나라에서는 '물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률 시행규칙' 등 다양한 법률에 따라 특정 규모 이상의 시설에 빗물이용시설을 설치하도록 규정하고 있으며, 지자체에서는 빗물이용시설의 이용을 장려하고자 설치비 및 시설 운영비를 지원하고 있다. 현업에서 빗물이용시설의 설계는 간편식을 이용하여 목표 우수이용률 또는 공급보장률을 만족하는 용량으로 결정하고 있다. 또한, 산정된 빗물이용시설의 용량에 대해서만 경제성 분석을 하고 있으며, 경제성 분석에 포함된 수식에 대한 근거가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 기 개발된 빗물이용시설 설계 프로그램인 CARAH(capacity design aid for rainwater harvesting)의 추가 기능으로 경제성 분석을 통한 빗물이용시설의 적정 용량 결정 도구 및 사용자 편의 환경 개발 결과를 제시하고자 한다. 본 연구를 통해 개발된 CARAH의 경제성 분석 도구는 빗물이용시설의 용량, 설치비, 유지보수비용, 지자체의 설치비 지원 및 빗물 이용에 따른 요금 감면액 등을 고려하여 빗물이용시설의 비용편익 비율(benefit cost ratio; BCR) 산정 결과를 제시하는 기능이다. 본 연구에서는 개발된 CARAH의 경제성 분석 도구를 이용하여 기 설치된 광교 신도시의 빗물저류조 5호를 대상으로 경제성 분석을 수행하였으며, 경제성을 고려한 적정 저류 용량을 제시하였다. 경제성 분석 기간은 빗물이용시설의 내용 연수인 30년으로 하였으며, 여러 목표 공급보장률에 따른 최소 저류 용량별 BCR 결과를 비교하여 광교 신도시의 빗물저류조 5호의 적정 저류 용량을 결정하였다. 그 결과, 공급보장률이 60%에 해당하는 저류 용량 341 m3의 BCR이 7.28로 가장 경제적인 빗물이용시설의 저류 용량으로 산정되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.292-296
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• 2010

본 연구에서는 상대적으로 소규모 홍수저감시설인 천변저류지의 설치를 통하여 대규모 유역 하도 전체에서의 홍수위 저감효과를 평가하고 그 효율을 극대화 하는 방안을 제시하였다. 본 연구에 적용한 다목적 최적화 기법(Multi-objective Optimization)으로는 NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) 알고리즘을 적용하였으며 천변저류지 설치에 따른 수위 영향구간 분석 및 유역 전체 하도구간에서 전반적으로 발생하는 수리, 수문학적인 변화 평가 및 천변저류지 최적 조합을 선정하기 위하여 천변저류지의 용량을 최소화하면서 하도 전 구간에서의 수위 저감량을 최대화할 수 있도록 최적화 알고리즘의 목적함수를 설정하였다. 천변저류지 설치에 따른 홍수량의 변화를 해석하기 위하여 안성천 유역에 대하여 동역학적 홍수추적을 수행하였으며 저류형 구조물의 설치에 따른 홍수량 저감효과 및 그에 따른 홍수위의 변화를 동시에 해석하기 위하여 UNET 모형을 기반으로 한 HEC-RAS 부정류 해석을 실시하였다. 천변저류지 조합별로 다양한 경우의 수가 존재하므로 HEC-RAS 구동 모듈인 HECRAS Controller를 Visual Basic으로 코딩된 최적화 알고리즘 프로그램과 연동함으로써 각 경우의 수별로 동역학적 홍수추적 및 부정류 해석을 실시함으로써 천변저류지 조합별 각 측점에서의 홍수량 및 홍수위를 산정하여 저류지 용량을 최소화하면서 각 하도 측점별 수위저감량을 최대화 하는 최적해 집단(Pareto Front)을 산정하여 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1432-1436
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• 2007

도시화로 인한 유출량의 증가 및 도달시간의 단축은 도시재해의 한 원인이 되고 있다. 이를 막기 위하여 도시 배수유역내에 저류지를 설치하여 첨두도달시간을 지연시키고 방류량은 하수관거의 통수능 이하로 조절하는 방안을 활용하고 있다. 저류지를 설계 운영함에 있어서 사용되는 수문모형은 일반적으로 계획모형, 설계모형 및 운영모형으로 분류되고 있다. 계획모형과 유사한 형태의 단순화된 설계모형이 있기 때문에 계획모형과 설계모형을 엄밀히 구별하기는 어려우나 일반적으로 저류지 용량 결정시 배수구역에 대한 홍수추적을 실시하여 구하는 경우를 설계모형으로 보고 있다. 본 연구에서는 재해영향평가서 22개소의 기 설계된 저류지를 분석대상으로 하여 여러 가지 저류지 계획모형과 설계모의모형(WinDETPOND 모형, BASINOPT 모형)의 적합성을 검토하고 분석대상 저류지와 비교분석을 실시하였다. 저류지 계획모형의 분석에서 on-line 저류지의 경우는 사다리꼴 형태 설계수문곡선을 채택하고 있는 이종태 등 모형의 결과가 대상 저류지의 실저류량과 가장 유사함을 보였고, off-line 저류지의 경우는 삼각형 형태 설계수문곡선을 채택하고 있는 Abt & Grigg 모형의 결과가 비교적 양호한 결과를 보이는 것으로 나타났다. on-line 실저류지 3개소의 저류지 계획모형과 설계모의모형의 결과를 비교분석결과 도시화 인자 ${\alpha}$의 연관성은 뚜렷이 나타나지는 않았지만, WinDETPOND 모형의 저류량은 BASINOPT 모형에 비해 실저류지와 유사한 결과를 나타내었다.