• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.147-147
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• 2012

댐 및 제방 등의 수공구조물 붕괴에 의한 극한홍수 전파를 해석하기 위한 2차원 홍수 해석기법에는 현재까지 다양한 기법들이 개발되어 왔고 다양한 모형들이 상용화 또는 범용화 되고 있다. 그 중 흐름의 전파양상을 정확하게 반영할 수 있는 상류이송기법인 Godunov형태의 유한체적기법은 충격파와 같은 불연속적인 해를 가지는 문제를 정확히 해석할 수 있고, 비구조적 격자 사용의 용이성 등의 장점 때문에 2차원 홍수파 전파 해석에 있어서 최근 십수년간 가장 활발하게 연구되어왔다. 하지만 이러한 기법은 양해법을 근간으로 하는 해석 기법으로써, 계산거리의 간격이나 계산시간의 간격, 격자망의 구성 등 엄격한 제한이 필요하다. 특히 방대한 계산시간을 요구하는 기법의 약점은 홍수예 경보 등을 위한 실시간 모형의 구동에 있어서 큰 제약이 되어 왔다. CPU의 성능이 지속적으로 발전하면서 이러한 문제는 점차 극복되어 왔으나, 발열 등의 문제와 이를 극복하기 위한 멀티코어의 등장으로 인해 단일 코어의 성능개발은 매우 더딘 것이 사실이다. 현재까지 연구되고 개발되어 온 모형들은 특별한 처리 없이는 단일 코어만을 사용하여 계산할 수 밖에 없기 때문에 멀티코어의 장점을 전혀 이용할 수 없다. 이러한 점을 극복하기 위해 프로그램을 병렬화하여 단일 문제에 대해 멀티코어를 사용할 수 있다면 계산시간 단축에 큰 효과를 거둘 수 있을 것이다. 현재까지 IT분야에서 다양한 병렬프로그래밍 기법들이 개발되고 소개되어 왔다. 본 연구에서는 병렬프로그래밍 기법중 가장 널리 사용되고 있는 MPI(Message Passing Interface)기법을 적용함으로써 기 개발된 고정확도 유한체적모형을 병렬화 하여 계산시간을 단축하고자 하였다. 개발된 모형을 장애물이 존재하는 실험하도의 댐 붕괴 문제와 2002년 태풍 루사 시 큰 피해를 입은 강릉시 일원의 섬석천 유역에 위치한 장현저수지와 동막저수지의 붕괴사례에 대해 적용하였다. 모형을 코어 개수별로 다양하게 모의함으로써 기존모형과의 결과에 대한 일치성을 확인하였고, 기존 모형 대비 계산시간 단축의 효과를 입증할 수 있었다. 개발된 본 모형을 실시간 홍수범람해석을 위한 시스템으로 구축할 수 있다면, 실시간 홍수예 경보에 있어 주요지점에서의 수위해석 뿐만이 아닌 제내지 범람 예보 분야까지 확대 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.165-174
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• 2011

본 연구의 목적은 하천의 홍수저감을 목적으로 설치하는 하천변 저류지의 홍수저감특성을 분석하기 위한 모형의 개발에 있다. 하천에 홍수가 발생하였을 경우에 하천변 저류지는 하천의 홍수첨두 일부를 분담하는 기능을 갖으며, 이는 제방의 일부를 낮춘 월류제를 통한 범람으로 가능하게 되며, 또한 범람된 물은 저류지 내에서 저류 하게 된다. 이러한 저류지가 갖는 홍수저감특성은 하천 홍수위, 월류제 제원(높이, 위치, 길이 등), 저류지의 수리거동 등에 의해 좌우되게 되므로, 본 연구에서는 이러한 일련의 물의 거동을 재현하기 위해서 1차원 하천부정류 모델, 월류제 상의 월류량 산정 모델 및 제내지 홍수범람 모델을 연계한 통합모형을 개발 하였다. 이상에서 개발된 연계 모형을 가상하도 및 실제하도에 적용하여 월류제가 갖는 기하적 특성이 홍수경감에 미치는 영향에 대해 분석하였으며, 이를 통해 향후 개선하여야 할 시사점에 대해 기술하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제23권1호
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• pp.15-29
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• 2020

최근 우리나라에서 발생하는 침수피해는 중앙 정부 및 지자체의 치수대책으로 인해 발생빈도는 감소하고 있으나 생활수준의 향상으로 인해 피해규모는 증가하고 있는 추세이다. 이러한 침수피해의 원인으로는 기후변화로 인한 치수시설의 계획빈도를 상회하는 강우와 같은 자연적 원인과 지역 개발에 따른 하천 공간의 잠식, 하류지역의 홍수소통 능력을 고려하지 않은 상류 유역의 관리상 문제 등 인위적인 원인이 있다. 이에 본 연구에서는 하천수의 범람으로 인한 침수피해를 저감시키기 위해 하천-제내지 상세지형을 반영하여 침수피해가 발생한 당시의 상황을 수치모형을 통해 재현함으로써 대상지역의 제내지에 대한 여러 가지 수해방지대책 마련에 대한 효과를 사전에 정량적으로 평가할 수 있도록 하였다. 대상지역은 2016년 10월 태풍 차바로 인한 하천수의 범람으로 침수피해가 발생한 태화강 지방하천 유역으로 강우-유출해석 및 2차원 홍수범람해석을 통해 침수범위와 침수심에 대한 검증을 실시한 결과 침수면적, 홍수도달시간 및 침수심이 모의결과와 유사함을 확인하였다. 본 연구에서는 상세한 지형자료를 적용하여 2차원 홍수범람해석을 실시함으로써 하천수리해석의 적용성을 검토하였으며 수해방지대책 수립에 수치모형을 활용함으로써 홍수방재 및 침수피해 경감에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.348-348
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• 2017

최근 기후변화로 인해 국지성 호우 등 이상기후의 발생이 증가하고 있으며, 이에 따른 홍수피해 역시 증가하고 있다. 우리나라에서도 연 강수량의 30% 이상의 강우가 하루에 집중되어 내리는 등 집중호우의 발생이 빈번이 일어나고 있으며, 이로 인한 홍수피해에서 자유롭지 못한 실정이다. 실무에서 홍수에 의한 하천 수위는 대부분 HEC-RAS를 이용해 산정하고 있다. 하천 범람에 의한 제내지 침수해석의 경우 일부 연구에서 HEC-RAS를 이용하여 1차원적으로 수행된 바 있으나, 많은 연구자들은 HEC-RAS와 2차원 수치해석 모형을 연계하여 수행하고 있다. 최근 미육군공병단에서는 기존의 1차원 수위모의와 연계하여 2차원 침수모의가 가능한 HEC-RAS 5.0 버전을 개발하여 공개하였다. 본 연구에서는 HEC-RAS 최신버전을 이용하여 청미천 유역의 2차원 침수 모의를 수행하고, 그 적용성을 평가하고자 한다. 대상지역은 침수흔적도를 이용하여 청미천 유역에 위치한 침수발생지구를 선정하였다. 하천단면자료는 청미천 하천기본계획의 측량자료를 사용하였으며, 강우자료는 인근 기상관측소의 관측자료를 수집하였다. HEC-HMS를 이용하여 강우에 의한 유출량을 산정하였으며, 산정된 유출량을 HEC-RAS에 입력하여 수위를 계산하고 2차원 모의기능을 이용하여 침수해석을 수행하였다. HEC-RAS를 이용한 2차원 침수 모의 방법은 향후 하천범람에 의한 침수해석에 널리 활용될 것으로 예상되며, 본 연구의 결과는 이를 위한 적용성 분석의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.345-350
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• 2005

본 연구는 하천연안에 위치한 소지류 하구부의 제방파괴로 인하여 외수위의 영향을 받는 제내지가 본류하도의 배수(back water)영향과 내수유입으로 침수역이 발생하게 되며, 이때에 홍수범람역의 범위와 배수시간을 분석$\cdot$검토하여 침수피해를 저감시키는 방법을 모색하고자 하였다. 소하천유역의 침수상태해석을 위해 제내지측 침수역을 지류하도로 취급하여 두 개의 하천이 합류하는 조건으로 분석을 실시하였다. 이때 HEC-RAS를 이용하여 침수구역의 부정류 해석을 실시하였으며, 제내지의 침수 및 배수특성을 파악하기 위하여 본류하도의 홍수규모 즉, 홍수량(위)에 따른 제내지 침수역의 배수영향 범위를 추정하였고 파제부의 내수배제 시간을 해석하여 침수피해를 경감시킬 수 있는 파제부의 구조적인 개선방안을 분석$\cdot$검토하였다. 그 결과 파제로 인하여 제내지가 본류하도의 외수위에 영향을 받으면서 제내지에 침수가 발생하는 소하천유역에서는 파제부의 범위에 따라 내수배제 능력과 배수영향을 동시에 분석하여 제내지에서 효과적인 내수배제능력을 가지면서 배수영향을 최소화하는 최적의 조건을 얻을 수 있었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제10권3호
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• pp.1-12
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• 2007

본 연구는 수문 및 수리학적 모형을 이용하여 유역내 하천의 월류에 의한 침수구역을 분석하고, SAR 위성영상을 이용하여 내수배제 불량에 의한 제내지 침수구역을 추출한 후 이를 현지조사를 바탕으로 제작된 침수실적도와 비교하여 SAR 위성영상 자료의 활용성을 검토하는 것을 목적으로 하였다. 연구지역은 삽교천 국가하천 구간이며 홍수사상은 1999년 8월 2일~5일 기간에 발생한 홍수를 대상으로 하였다. 연구방법은 HEC-RAS의 홍수사상을 적용하여 홍수위를 분석하였으며 분석된 홍수위 자료를 WMS에서 TIN자료와 분석하여 제내지 침수구역을 추출하고 기존 WAMIS의 침수실적도와 비교하였다. SAR 영상에 의한 침수구역 추출은 침수시기인 1999년 8월 4일의 영상과 침수 후 영상인 2002년 9월 8일의 영상을 칼라합성하여 추출하였으며 이와 같이 추출된 침수구역을 WAMIS의 침수실적도와 비교하였다. 연구결과 수리학적 모형에 의한 침수구역 추출은 외수범람에 의한 침수구역을 추출하는 데는 이용이 가능하나 내수배제 불량에 대한 침수구역 추출에는 한계가 있었다. SAR 위성영상에 의한 침수구역 추출 방법은 수리학적 모형에서 나타난 내수배제 불량에 의한 침수구역 산정에 대한 한계를 보완할 수 있으나 첨두유출 발생시점의 영상 확보 여부가 침수구역 산정의 정확성을 결정짓는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권7호
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• pp.579-588
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• 2016

기후변화로 인한 강수량의 변화는 국지적이고 집중적인 강우를 유발하게 되었고 이로 인하여 외수범람에 의한 제내지 침수로 인한 피해가 증가하고 있다. 따라서 제내지의 침수로 인한 피해를 예측하기위한 기술이 필요하다. 본 논문에서는 하천제방의 파쇄로 인한 홍수량이 제내지에서 어떤 경로로 침수-확산되는지를 파악하기 위하여 홍수의 침수경로를 모의할 수 있는 분포형홍수범람모형인 SIMOD(Simplified Inundation MODel)를 개발하였다. 침수경로를 모의하기 위하여 홍수가 발생된 시점에서 그리드화 된 주변 격자로의 홍수전의를 위하여 주변 격자와의 경사를 이용하여 차등 분배하는 다중흐름방향법(Multi Direction Method, MDM)과, 하나의 낮은 고도의 격자에서 수위가 높아져 인접한 격자보다 수위가 증가하면 그 수위는 인접 격자들과 균등해 진다는 가정인 평수가정법(Flat-Water Assumption, FWA)을 적용하였다. 모형의 평가를 위하여 가상시나리오를 설정하여 대상지역에서 시간에 따른 침수범위를 산정하였다. SIMOD는 지형도와 유입홍수량의 간단한 입력자료를 이용하기 때문에 모의시간을 현저하게 단축시킬 수 있으며 강우-유출 모형 또는 제방붕괴 모형 등을 통해서 유입되는 홍수량만 파악을 할 수 있다면 수 분 내에 결과를 예측할 수 있다. 따라서 EAP(Emergency Action Plan)과 같은 침수로 인한 대피계획을 수립하는데 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권6호
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• pp.561-572
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• 2014

상대적으로 홍수량의 규모가 작은 지류 하천에서는 합류부 배수영향으로 제내지 침수 및 제방 범람에 의한 홍수피해의 위험이 가중되고 있다. 특히 지류 합류부에서는 본류와 지류의 홍수유하 조건에 따라 수위가 급격히 증가하므로 인명피해의 가능성 또한 높다. 따라서 본 연구에서는 비구조적 홍수피해저감대책의 일환으로 지류 합류부의 실시간 홍수위 예측기술을 개발하고자 한다. 이를 위하여 지류 합류부 수위의 주요 영향인자를 검토하였고, 잘 구축된 수리학적 모형으로부터 계산된 본류 및 지류의 유량과 합류부 수위자료를 이용하여 홍수위 예측을 위한 경험식을 개발하였다. 개발된 식에 의한 예측결과는 최대 1.0m의 수위오차를 포함하고 있었으나, 평균 0.2~0.3m의 절대오차를 나타내었고, 발생시각은 0~5 hr 앞서 예측 가능한 것으로 나타났다. 본 연구결과로부터 홍수예측 시스템이 구축되지 않은 지류 합류부에서도 쉽게 실시간 홍수예측이 가능하며, 구축된 시스템은 지류의 홍수범람 및 침수피해 예방에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1B호
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• pp.79-88
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• 2006

본 연구에서는 제내지와 하도를 연계한 하천유역의 홍수유출해석기법을 개발하였다. 하천변 저지대를 저류지역(Storage Area)으로 구성하고 자연배수시설과 배수펌프장을 모의할 수 있는 기능에 의해 하도와 연결한 후 부정류해석을 수행하였다. 그 결과 유역에서 저지대로 유입한 홍수량과 저지대에서 하천으로 배제되는 홍수량의 차이를 산정하여 내수침수를 유발하는 저류량과 침수위을 결정하였다. 또한, 모형의 하도와 저류지간에 측방구조물을 설치하고 그 상단부에 위어를 설치하여 하도의 홍수위가 제방고 보다 높을 경우 발생하는 외수월류를 모의하며, 여기에 제방파괴(Levee Breach) 기능을 추가하여 파제 상황에서의 외수범람 영향을 분석할 수 있도록 하였다. 이렇게 결정된 시간대별 침수위를 저지대의 표고와 비교함으로써 침수지역을 식별하고 침수심별로 상이한 형태의 시각정보로 변환하여 시간대별, 침수심별 예상침수지도를 작성하였다. 본 모형의 적용 결과 시간대별로 하천의 홍수위와 유역에서 하도로 유입하는 홍수량 및 외수월류와 제방파괴에 의해 제내지로 역류하는 홍수량, 그리고 하천변 저지대의 침수심과 침수면적 및 침수량 등을 산출할 수 있게 되어 치수계획 수립에 필수적인 다양한 정보를 획득할 수 있었다. 아울러 본 모형을 삽교천 유역에 적용한 결과 실제 발생한 홍수사상의 특성을 잘 재현하여 상기한 정보들이 충분한 활용가치가 있는 것으로 평가되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권2호
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• pp.211-220
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• 2010

본 연구의 목적은 2002년과 2003년에 심각한 도시침수 피해를 받은 삼척지역을 대상으로 유역유출모형, 제내지 모형 그리고 하수도 시스템을 통합한 도시범람모형의 개발 및 적용한 것이다. 이를 위해 하도의 1차원 모형, 시가지의 표면류의 2차원 모형, 그리고 하수도 시스템을 상호 연결하는 방안을 제시하였다. 침수모형의 입력자료 구축에 필요한 표고 및 건물의 점유율과 같은 지형정보는 입력자료의 변환과정에서 발생할 수 있는 불확실한 오차를 줄이기 위해 수치 지형자료로부터 데이터의 변환 과정없이 추출하였다. 더 나아가 시가지의 건물점유율을 10 %에서 30 %까지 변화를 줌으로써 그에 따른 조도계수 및 건물점유율 적용법이 침수심에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 그 결과 건물 점유율이 증가함에 따라 조도계수법은 침수심이 감소하며 건물 점유율을 고려한 방법은 침수심이 증가하는 경향을 나타내었다. 건물 점유율을 고려한 2002년과 2003년의 침수 모의계산 값은 관측 값과 유사한 값을 얻을 수 있었으며 2002년 제방이 파제되지 않은 경우에도 여전히 침수되는 것으로 나타났다.