• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.354-354
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• 2017

홍수예경보는 발생되는 홍수의 규모와 시간을 가능한 정확하고 빠르게 예측하여 홍수에 대한 위험성을 사전에 알리고자 하는데 목적이 있다. 따라서 하천범람에 따른 피해를 최소화하기 위한 홍수예경보는 일정시간의 선행시간을 확보하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 현재 하천에서 측정되고 있는 수위 관측 자료를 이용하여 하류의 수위를 예측하였다. 수위 예측을 위해 다중회귀모형 및 신경망 모형을 한강의 제1지류인 횡성댐 상류 섬강 시험유역에 적용하였다. 다중회귀모형 및 신경망 모형의 학습에는 섬강 시험유역의 2002년부터 2010년까지의 수위 관측 자료를 이용하였으며, 학습된 모형을 이용하여 30분 이내에 발생 가능한 수위를 예측하였다. 모의 결과 신경망 수위예측모형의 결정계수는 0.967으로 나타났으며, 다중회귀수위예측 모형의 결정계수는 0.815로 나타나 신경망을 이용한 수위예측모형이 다중회귀모형보다 좀 더 나은 예측 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 향후 중소하천에서 선행시간을 확보한 홍수 예경보 구축에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.439-449
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• 2016

유역의 지형학적특성을 이용한 합성단위도법을 제시하였다. 합성단위도 산정을 위하여 19개 유역에 대하여 6개 지형학적 인자를 사용하였으며, 전체유역을 유역면적 $ 200km^2$을 기준으로 2개의 군집으로 분류하였다. 19개 유역을 대상으로 군집별로 표준화된 지형학적 인자와 유역별 대표단위도의 첨두비유량 및 첨두시간과의 회귀식을 제시하였으며, Nash와 Clark 단위도를 유도하였다. 합성단위도의 모의정확도 검증을 위해 추가적으로 선택한 6개 유역에서 2010-2011년에 발생한 145개 강우-유출사상에 적용하여 경험식을 사용한 Clark모형의 적용결과와 비교하였다. 검증결과 기존의 합성단위도법에 비해 높은 정확도를 나타내었으며, 이러한 결과는 미계측 유역에서의 적용 가능성을 보여주었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권5호
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• pp.547-558
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• 2013

설계홍수량 산정 시 일반적으로 활용하는 합성단위도법에 대한 개선안을 제시하였다. 본 연구에서는 합성단위도의 형태를 결정짓는 첨두 비유량과 첨두시간의 결정을 위하여 첨두수문량과 유역의 지형공간적 형상계수간의 회귀분석을 시행한 결과, 유역의 단순 공간적 기하요소보다는 형상계수의 결정계수가 뚜렷이 높았으며, 유역의 지형특성영향을 독립적으로 검토할 경우 결정계수가 0.52~0.69에 그쳤으나, 지형특성이 조합된 형상계수를 이용하여 민감도분석을 해보면 결정계수가 0.73~0.81로 개선된 결과를 확인할 수 있었다. 일반적으로 단위도를 적용할 수 있는 적합한 유역의 면적은 대략 500~700 $km^2$이라 볼 때, 이러한 영역에서 유역유출모의를 통한 본 연구의 합성단위도를 검증한 결과, 특이값이 발생하는 유역을 제외하고 본 연구결과의 상대오차가 1.7~29.0%(평균 11.6%)의 수준을 보여주었다. 합성단위도법 적용에 관한 기존사례(KICT, 2000)는 상대오차가 35.0~64.9%(평균 46.7%)를 보여주어 본 연구의 제안식이 기존에 비하여 개선된 결과를 보여주고 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권12호
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• pp.1181-1194
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• 2018

본 연구에서는 2015년에서 2017년 사이에 유럽항공우주국 Sentinel-1 위성이 촬영한 Synthetic Aperture Radar (SAR) 영상을 활용하여 한강 유역 내 하천의 유량을 추정하는 모형을 개발하였다. 한강 유역 내 15개 중소규모 하천을 연구지역으로 선정하였으며 SAR 인공위성 영상 자료와 수위 및 유량관측소에서 산정한 유량 자료를 모형 구축을 위하여 사용하였다. 우선, 오류 보정을 위해 다양한 전처리 과정을 거친 12장의 SAR 영상을 히스토그램 매칭 기법을 적용하여 이미지의 밝기 분포를 동일하게 만들었다. 이후 임계치 분류방식을 사용하여 추출된 하천 수체의 면적과 지상 관측유량자료와의 관계식을 도출하여 유량추정모형을 구축하였다. 그 결과, 1개소를 제외한 14개 관측소에서 인공위성에서 추출한 하천 면적을 입력 자료로 하는 멱함수 형태의 유량추정모형을 구축할 수 있었다. 14개 관측소의 최소, 평균, 최대 결정 계수($R^2$)는 0.3, 0.8, 0.99로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.104-104
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• 2011

2010년 기준 세계 물산업은 약 4,800억불 규모이며, 2025년에는 약 1조 달러 규모로 성장할 것으로 전망된다. 또한 기후변화 등의 요인으로 물산업의 범위는 물순환체계 전과정을 포괄하는 "유역종합개발+상하수도+대체수자원"으로 확장될 것으로 예측된다. 그러나 지금까지의 국내 물산업 육성은 주로 상하수도 분야 중심으로 국한되어, 기후변화에 대응한 유역종합개발 분야에 대한 시장 진출기회를 상실하고 있다. 상하수도 중심의 물산업은 이미 선진 메이저 기업들이 선점하여 치열한 경쟁이 벌어지고 있는 '레드오션'이라 할 수 있으므로, 새로운 물산업의 강국으로 부상하기 위해서는 우리가 가진 장점을 바탕으로 물산업의 새로운 영역을 개척하는 방안에 대한 연구가 필요한 시점이다. 본 연구는 먼저 국내외 물순환체계 전과정(유역종합개발+상하수도+대체수자원)에 대한 시장 조사을 통해 세계 물산업 시장을 프로젝트 유형별, 지역별로 분석하고, 이를 토대로 국내 물산업 육성과 해외진출을 위한 당면 과제를 다음과 같이 제시하였다. 첫째, 민관협력을 위한 제도적 틀을 형성할 필요가 있다. 정부의 역할이 매우 중요한데, 정부 또는 기금이 자금의 단순한 대부자에서 적극적인 투자자로 전환함으로서 국내 민간기업들의 해외시장 진입장벽을 낮추어 줄 필요가 있다. 정부 주도의 민관협력이 활성화되면 참여 기업의 재무적 리스크를 현저히 줄일 수 있다. 또한, 상하수도 운영 경험을 축적한 공기업이 해외진출 지원기능을 수행하도록 하여야 한다. 즉, 공기업이 민간 기업의 경쟁자가 아니라 지원자가 될 수 있도록 프레임을 바꿔주어야 한다. 둘째, 물산업 클러스터의 형성이다. 물산업 제조업은 대부분 중소 벤처기업으로 독자적인 해외진출이 곤란하므로, 물전문 공기업이 중소 벤처기업 육성 및 해외진출의 앵커 역할을 담당하는 것이 필요하다. 이스라엘이나 싱가포르의 물산업 클러스터처럼 Anchor 역할을 행하는 공기업과 민간기업이 장기적 협력관계를 구축할 수 있는 기반을 마련해야한다. 셋째, 신시장 역량의 창출이다. 기후변화로 크게 성장할 전망인 통합물관리 시장에 대한 전략적 접근이 요구된다. 우선 ODA 등 대외 원조자금을 활용하여 투자비가 적게 들고 정보를 선점할 수 있는 조사 설계부터 시작하여, 댐 및 수력개발, 상하수도 건설 운영 등에 단계적으로 접근할 수 있을 것이다. 또한, 향후 도입될 예정인 물인프라의 Smart 기술, 첨단 수처리 기술 등을 활용하여 새로운 시장을 개척해야 한다. 4대강살리기 사업, 해수담수화 등 조기에 경쟁우위를 갖출 수 있는 사업과 기술을 Flagship Project로 브랜드화하여 우리나라를 "물강국"으로 포지셔닝할 경우 세계 물시장 공략에 보다 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.634-634
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• 2015

최근 국지성 호우와 잦은 태풍으로 인한 돌발홍수가 빈번하게 발생하여 도심지에서의 호안유실과 범람으로 많은 외수침수의 피해가 발생하고 있다. 또한 기후변화에 따른 강우량의 증가와 집중호우로 인한 홍수 피해는 지속적으로 증가할 것으로 예상됨에 따라 대하천 유역을 중심으로 홍수범람예측 연구가 활발히 진행되고 있지만 대하천을 제외한 지방 중소하천의 연구가 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 지방 중소하천 중 태풍과 집중호우의 영향이 많은 제주지역의 주요 하천 중의 하나인 한천 유역을 테스트베드로 선정하여 연구를 진행하였다. 한천은 강우 시에만 유출이 발생하는 건천으로, 집중호우 시 암반하상 조건, 복개, 교각 등으로 수위가 국부적으로 급격히 상승하는 경우가 있었다. 그리고 한천 하류부에는 도심이 위치하고 있어 돌발홍수 발생 시 막대한 피해가 발생한다. 이에 따라 홍수 피해를 줄이기 위한 제도화, 정책결정 등의 구조적 해결방안과 홍수 피해의 규모와 원인을 분석하는 비구조적 해결방안에 대한 연구가 시급하다. 따라서 본 연구에서는 홍수범람 등으로 인한 홍수 피해규모를 산정하여 각 정부부처 및 유관기관, 지자체에서 빠른 정책결정을 내릴 수 있는 자료를 제공하는 목적으로 제주도의 특성을 고려한 홍수범람위험도 산정 알고리즘을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 제주 한천유역의 단면 자료와 빈도별 홍수량 자료를 이용하여 HEC-RAS 모형으로 수리학적 흐름특성 모의를 실사하였다. 모의된 결과를 바탕으로 ArcGIS 소프트웨어인 ESRI사의 ArcMap을 이용하여 빈도별 홍수위 자료와 제주지역 수치표고모형 자료를 활용한 빈도별 홍수범람지도를 산정하고, 좌안과 우안의 제방고로부터 위험도를 산정하여 홍수범람위험도를 각각 구축하였다. 구축된 결과를 이용하여 분석하고자하는 해당 빈도의 홍수위와 홍수량이 발생할 때의 피해지역을 예측하였으며, 예측된 지역과 제주시의 공시지가 자료를 중첩하여 피해지역에 대한 피해액을 산정하였다. 본 연구의 알고리즘을 적용한 2007년 태풍 '나리' 사상의 경우와 비교한 결과, '나리' 사상의 침수 흔적도와 유사한 홍수범람지도를 획득 할 수 있었으며, 모의된 유역의 하천 복개구간을 중심으로 홍수범람이 발생한다는 점과 우안보다 좌안에서의 홍수범람위험도와 피해액이 더 크게 나타난 점 등의 홍수범람 특성을 파악할 수 있었다. 본 연구에서 제시된 기법을 이용할 경우, 홍수에 의한 취약지에 대한 제방 설계 강화, 하천의 보수 정비 등 정책적 결정에 사용될 수 있을 것이며, 실시간 자료제공, 재해정보시스템 등에 적용하여 홍수범람 피해를 줄일 수 있는 기반기술이 될 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.54-54
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• 2011

홍수로 인한 인적 물적 피해는 국가 및 지방자치단체의 치수방재노력에도 불구하고 매년 끊이지 않고 발생하고 있다. 다행히 인명피해의 경우 1970, 80년대 연간 300명 규모에서 2000년대에는 150명 가량으로 줄고 있으나, 재산상의 피해는 매년 증가하고 있는 실정이다. 또한 과거 자연재난에 의한 홍수피해에 기후변화라는 외부요인이 추가적으로 발생하고 있는 실정이며, 국가 경제 발전 및 노령화 사회로 인한 홍수취약인구 증가로 좀 더 적극적인 방재대책이 필요할 것으로 판단된다. 이러한 방재대책 등의 국가정책 수립을 위해서는 장래의 홍수피해 예측이 무엇보다 필요하게 되는데, 현재까지는 홍수피해의 빈도분석 등을 통해 이러한 예측이 이루어지고 있다. 그러나 기후변화라는 외생변수는 과거 자료의 확률적 특성을 마비시켜 이러한 방법론들은 효용성을 잃게될 것으로 전망된다. 홍수피해액을 산정하는 방법은 일반적으로 2005년 이후 하천설계기준에서 채택하고 있는 다차원법을 많이 사용하고 있는데, 이 방법은 침수구역의 물리적 피해를 고려할 수 있어 비교적 정확한 홍수피해액을 산정할 수 있는 것으로 알려져 왔다. 그러나 이 방법을 적용하기 위해서는 정확한 침수심 산정이 무엇보다 필요하게 되는데, 이를 위해서는 지리정보체계(GIS)와 수리모형의 연계가 필수적이다. 따라서 이 방법은 주로 중소유역단위의 취수사업에 적용되어 왔다. 그러나 정책결정에 필요한 대규모유역 또는 지자체단위의 피해비용 산정에의 적용은 한계를 갖게 된다. 따라서 본 연구에서는 향후 기후변화 시나리오에 적용이 가능하도록 과거 홍수피해자료와 호우사상의 강우특성을 중심으로 양자간의 히스토그램 분석을 실시하였다. 또한 실제 홍수피해 조사자료는 대부분 지방자치단체별로 조사가 되고 있는 실정이므로 본 연구에서도 행정구역별로 분석을 수행하였다. 분석 결과 지자체별 전체 피해액은 발생횟수가 높은 중규모 호우사상으로 인한 비중이 가장 높게 나타나고 있으며, 국가에서 집중해야할 치수대책 수립 대상 규모도 이를 중점적으로 고려하여야 할 것으로 판단된다.

• 환경생물
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• 제36권4호
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• pp.638-646
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• 2018

본 연구는 대형 댐과 농업용 보가 공존하는 탐진강 유역을 대상으로 장흥다목적댐 건설 이후 탐진강의 서식처 지형변화를 정량적으로 분석하고, 이에 영향을 미치는 복합적인 환경요인(대형 댐, 농업용 보, 조석, 하천정비)과의 인과관계를 유황변화, 하상재료, 항공사진 분석을 통해 파악하였다. 장흥댐 건설 후 유량변화를 분석한 결과, 유역에서 댐에 의한 유량 변화의 직접적인 영향 구간은 최대 지천이 합류되기 이전까지로 판단된다. 이 구간에서는 대규모 홍수는 발생하지 않았으며, 중소규모 홍수빈도 또한 절반 이하로 감소하는 등 하천의 유사이송 에너지가 감소하였다. 하상재료의 입도분포는 댐 직하류에서 모래가 급감하는 등 하상재료가 조립화되었지만, 금강천 합류 이후 하구까지는 다시 모래 비율이 높아지면서 하천의 자연성이 회복되고 있는 것으로 보여진다. 그렇지만, 지천 합류 이후의 이러한 유량 및 유사의 자연성 회복력은 본류 내 사주의 식생활착을 제어하기에는 부족해 보인다. 탐진강 하류에서 사주면적은 증가했지만 식생 피복율이 높은 원인은 지천에서 탐진강으로 공급된 유사가 장흥댐 건설에 따른 홍수 이송에너지의 감소와 더불어, 과밀화된 농업용 보에 의한 국지적인 지형변화, 그리고 감조역 구간에서 조석의 영향이 복합적으로 가져온 영향이라고 할 수 있다. 본 연구결과는 댐하류 서식처 지형의 자연성 회복을 위해서 유입지천의 중요성과 함께 본류의 환경 유량 복원과 유사 이송을 반영한 고도화된 수생태계 관리전략 수립의 필요성을 제시하고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1B호
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• pp.29-39
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• 2012

기후변화는 전 세계적으로 많은 관심을 얻고 있으며 수자원 분야에서도 그로 인한 변화에 대응하기 위해 많은 연구를 하고 있다. 본 연구에서는 기존의 강우관측소, 레이더 등을 사용한 강우가 아닌 전 지구적 바람장과 온도, 기후 등의 이동 등을 계산하는 기후모델 WRF-ARW를 이용하여 공간 분포된 강우 자료의 사용가능성을 평가해 보려한다. 이를 위하여 청미천 유역을 격자 형식으로 구분 할 수 있는 분포형 모형인 ModClark은 WRF-ARW의 강우자료를 이용하고, 집중형 모형은 강우관측소 강우자료를 사용하여 이들을 청미천 수위관측소 유출자료와 비교하였다. 대상유역에 대하여 유출모의를 수행한 결과 WRF-ARW의 강우자료를 이용한 분포형 모형의 유출곡선은 관측된 유출곡선과 비교 시 첨두시간과 첨두 유출량이 유사하였으며 전체적인 유출곡선의 경향도 실제 유출곡선의 경향을 추구하는 것을 볼 수 있었다.

• 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.