• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.357-357
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• 2023

2017년 7월 16일 집중호우로 인해 무심천 상류에 위치한 충청북도 청주시 상당구 남일면 고은리 655번지의 농경지 침수 피해가 발생하였다. 대상지역의 우안 제방에는 기존에 수동식 수문이 설치되어 있었으나 내구연한이 지나고 부식되어 수년전에 망실되었으며, 2017년 7월 홍수 이후 유사한 규모의 홍수가 발생 할 경우 대상지역은 홍수피해를 겪을 수밖에 없는 상황에 처해 있다. 이에 따라 홍수방어 시설인 전동식 수문을 설치하여 설치 전·후의 침수 피해를 분석하였다. 본 연구에서는 청주 수위관측소의 2017년 7월 15~16일 수위자료를 수집하여 수위-유량관계곡선식(Rating Curve)을 적용한 시간당 유량자료를 산정하였으며, 수문설치 지점인 고은리 655번지를 시점으로 하류 약 15.871km에 위치한 흥덕교까지 HEC-RAS 모형을 이용하여 홍수분석을 수행하였다. 무심천 우안 제방 내 수문이 설치되기 전과 후에 따른 대상지역의 제내지 침수구역 범위를 산정하여 비교 분석하였다. 측점은 96개의 횡단면으로 구성하였으며, 부정류 해석을 위한 경계조건으로 상류단 유입량, 측방 유입량 및 하류단 수위를 적용하였다. 홍수분석 결과 단면별 최대수위는 EL.41.92m~EL.66.29m의 범위를 나타내고 있으며, 적용 홍수에 따른 최대 유속은 3.17 m/s로나타났다. 수문설치 지점의 하천 횡단에서 발생하는 최고 수위는 EL.66.29m로 산정되었으며, EL.66.29m를 기준으로 전동식 수문이 설치되기 전과 후의 침수범위를 분석하였다. 설치 전 홍수분석 결과 제내지 침수구역의 면적은 141,309.3m²로 분석되었다. 전동식 수문을 설치함에 따라 대상지역의 제내지 침수 피해를 겪지 않은 것으로 분석되었다. 향후 전동식 수문과 IoT기술을 접목하여 지자체의 재난관리 시스템과 연동할 수 있다면, 유사한 침수피해를 최소화 하는데 기여할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.353-353
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• 2017

주요 도시 지역에서 발생한 집중호우로 인하여 도시지역의 홍수 피해가 증가하고 있다. 2010, 2011년에 발생한 서울지역의 홍수로 인하여 인명과 재산피해가 발생하였으며, 2014년도에는 부산 경남지역에 발생한 집중호우로 도심지역에 홍수피해가 발생하였다. 이와 같이 증가하고 있는 도시 지역의 홍수피해 저감을 위하여 다양한 치수사업 및 홍수대책 연구가 진행되고 있지만, 일부지역에서는 여전히 침수 위험성이 상존하고 있다. 기후변화로 인하여 강우량이 증가하고 있는 상황에서 도시지역 내수 배제 능력이 변화하는 환경을 적절히 대응하지 못하여 새로운 기술 개발에 대한 필요성 증가하고 있다. 본 연구에서는 도심홍수 피해를 저감시키기 위하여 도심지 홍수의 복합적 원인을 고려한 공간해석에 필요한 실험 및 수치모의를 수행하였다. 도시 지역의 침수현상을 재현 검토하기 위해서 인공강우를 구현할 수 있는 강우 시뮬레이터를 이용하여 2010년, 2011년 도심홍수 피해가 발생한 지역의 도심지 모형을 제작하고 침수현상을 재현하였다. 인공강우 모형실험을 통하여 주요 도로망의 침수심 및 흐름전파 경향을 분석하였다. 다음으로는 도심 공간의 건물과 도로망 형태에 따라서 우수의 거동을 계측한 실험결과를 이용하여 지표수 모의 수치모형의 적용성을 검토하였다. 인공강우 실험결과와 수치모의결과를 정량적으로 비교하였으며, 각 실험결과에 의한 차이점을 분석하였다. 본 연구결과에 의하면 인공강우 시뮬레이터와 수치모의를 병행하여 도심지역 침수를 재현함으로써 도심홍수에 의한 피해를 저감 시킬 수 있는 대응기술을 발전시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.13-25
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• 2022

탄소중립시대에서 수력발전과 같은 대규모 프로젝트를 진행하기 위해서는 대중의 동의가 필수적이다. 일반적으로 댐이나 하천시설과 같은 수공시설물을 설계할 때는 사전에 수치해석을 통해 시설물 자체 혹은 시설물로 인한 영향을 분석한다. 특히 국내 수공시설물은 홍수대응을 위해 건설되며 HEC-RAS와 같은 수치해석 프로그램을 사용한다. 이는 정확한 데이터 값을 제공하지만 데이터로만 대중을 설득하는 것은 굉장히 어려운 일이다. 따라서 본 연구에서는 도시침수 및 침수대응 분야에서의 메타버스 활용성을 고찰하고자한다. 일종의 메타버스인 Cities: Skylines을 이용하여 시각적 효과를 강조하고 보기 쉬운 데이터를 제공함으로써 메타버스의 적용가능성을 확인하였다. Cities: Skylines의 기능과 한계점을 검토하였고 국내의 도시를 메타버스 상 구현한 후 가상의 홍수시나리오를 적용하였다. 국내에 기구축되어 있는 침수예상도와 Cities: Skylines의 시나리오 적용 결과를 비교하였다. 메타버스 상에서는 현실그대로의 도시와 인구를 구현함으로써 발생한 재난상황 뿐만 아니라 재난이후의 사회재난의 확산 상황을 확인할 수 있다. 이를 통해 대책방안 등을 가상으로 구현해 볼 수 있다. 향후 이러한 사회인문학적인 데이터도 함께 검증된다면 도시침수 대응을 위한 전반적인 과정을 모델화할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제23권1호
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• pp.51-64
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• 2020

본 연구의 목적은 위성강우와 글로벌 지형자료를 이용하여 미계측 지역에 있는 홍수터에서의 홍수를 정량적으로 분석하기 위한 방법을 제시하는 것이다. 이를 위해서 두만강의 도문/남양 지역 홍수터에 대한 범람을 모의하고 대상 지역의 침수 상황을 정량적으로 분석하였다. 강우는 위성영상으로부터 유도된 강우 자료인 IMERG 자료를 이용하였다. 유출모의는 GRM 모델을 적용하였으며, 도문/남양 지역의 범람해석은 G2D 모델을 이용하였다. 홍수사상은 2016년 8월 태풍 라이언록으로 인해 발생된 홍수를 대상으로 하였다. 유출모의 결과의 검증은 도문/남양 지역의 첨두유량 기록을 사용하였으며, 범람해석 결과의 검증은 현지답사를 통해 수집된 홍수상황과 홍수 전후의 위성영상 자료를 이용하였다. 연구결과 유출모의 첨두유량은 7,639㎥/s로 기록된 첨두유량 7,630㎥/s와 약 0.1%의 상대오차를 나타내었다. 범람모의에서는 홍수발생 당시에 대한 상황 조사 자료 및 위성영상에서 확인된 침수 범위와 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 도문/남양 지역의 홍수터에서 침수심의 변화와 침수시간을 평가할 수 있었다. 본 연구에서 적용한 방법과 연구결과는 향후 미계측 지역에서의 홍수를 정량적으로 평가할 때 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지리정보학회지
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• 제8권4호
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• pp.71-80
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• 2005

본 연구는 XP-SWMM 모형과 GIS 기법을 이용하여 도시지역인 사당동 지역의 국지성 돌발홍수를 사례로 강우단계에 따른 내수침수상황을 모의하여 침수예상지역을 분석하고 그에 따른 대피 강우기준을 개발하였다. 사당천의 배수영향을 크게 받는 지역적 특성을 고려하여 배수관망해석시 사당천 좌안 기점수위를 지정, 경계, 위험 홍수위 및 만수위로 입력한 후 각 수위에 대하여 강우를 단계별로 적용하여 침수예상지역을 분석하였고, 이를 바탕으로 침수예상지도를 작성하였다. 분석된 결과를 통하여 사당동지역의 경우 대피강우기준을 2단계인 준비 및 경계강우(40mn.hr), 대피강우(65mm/hr)로 설정하였다. 본 연구에서 제시된 침수예상지도 작성 및 대피강우기준 개발 방법론을 응용함으로써 도시지역 침수피해에 대비한 합리적인 방재대책 및 침수피해 최소화를 위한 효과적인 대응체계를 구축하는데 크게 기여할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.357-361
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• 2008

홍수는 인간이 지구상에 생존하기 전부터 발생하여왔다. 그러나 최근 들어 홍수 규모가 대형화되었고, 그 발생빈도도 증가하고 있다. 최근에는 지구온난화가 가속화 되면서 전 세계적으로 높은 강도의 기상이변들이 속출하고 있다. 우리나라도 예외는 아니어서 지난 100년 동안 기온이 약 $1.5^{\circ}C$ 가량 상승하였고, 집중호우나 태풍과 같은 극단적인 기상현상들로 인한 피해가 날이 갈수록 심해지고 있다. 이러한 이상기후에 따른 태풍, 집중호우 등의 대규모 호우로 인해 댐 및 제방 붕괴와 같은 비상상황이 초래될 수 있다. 잇따른 피해들을 통해 홍수침수 범위의 예측 분석을 통한 홍수위험 및 다양한 홍수위험지도 작성의 필요성이 대두되었다. 본 연구에서는 다양한 종류의 홍수위험지도의 개발을 위해 금호강과 태화강을 대상유역으로 선정하고, 1차원 분석(하천흐름)에는 미국 기상청의 FLDWAV 모형을 적용하였고 2차원 분석(범람흐름)에는 2차원 비정형 격자기법 침수해석 모형을 적용하였다. 1차원 및 2차원 수치해석 모형을 대상유역에 적용한 모의를 통하여 실제 홍수에 대한 제방의 붕괴 및 월류에 따른 유량을 산정하였고, '침수심 지도'와 '홍수유속 지도'를 작성하였으며, 또한 홍수위험 강도를 표현하기 위해 유속과 수심을 이용하여 홍수위험에 대한 '홍수위험강도 지도'를 작성하였다. 다양한 홍수위험지도는 홍수방어대책에 대한 평가와 개발, 또한 개발지역에 대한 선택에 이용될 수 있으며, 실제 홍수시 홍수위험지도에 나타난 긴급대피지역의 모든 주민들에 대해서 피난경고를 미리 발령하는 등의 방법으로 이용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.413-413
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• 2018

최근 도시지역에 태풍과 집중호우로 인한 홍수발생 빈도와 그 규모가 커지고 있다. 이에 따른 재산 및 인명피해 양상도 매우 심각한 상황이다. 태풍 차바 처럼 강력한 10월 태풍의 출현은 지구 온난화의 전조로 받아들여지고 있다. 또한 10월 태풍임에도 초속 56.5m의 순간 최대풍속과 시간당 최대 116.7mm(제주 서귀포), 139mm(매곡) 등의 강수량은 지역 최대 강수량을 기록함으로써 이제 언제나 태풍 및 홍수에 대한 대비가 필요하게 되었다. 현재 재해에 대비하기 위해 다양한 대책들은 꾸준히 마련되어지고 있으며, 설계 기준 또한 강화되었다. 그러나 저류조 및 배수펌프장 등의 시설물 설치에는 막대한 예산이 필요한데다 장기간의 시간이 필요하며, 비구조적 대책도 마련되어 있으나 태풍 차바의 사례에서 경험한 것처럼 재해 발생 시 대책과 구체적인 방안의 마련이 더욱 시급해 보인다. 이에 본 연구에서는 태풍 차바 시의 호우에 대하여 UNET모형에 의한 부정류모의를 수행하였다. 부정류모의의 경계조건으로써 상류단 경계조건과 측방유입량 조건은 HEC-HMS를 이용하여 유출해석을 실시한 다음 입력 자료로 이용하였으며, 하류단 경계조건으로는 국토부 관할 수위지점의 수위를 이용하여 UNET 모형에 의한 수리학적 하도추적을 수행하였으며, 저지대 침수분석은 지형정보시스템 응용프로그램 중 하나인 ArcGIS를 활용하여 대상유역의 벡터자료를 구축하고 인접도엽의 접합 및 보정을 실시하여 수치고도자료를 생성하여 2차원 홍수범람해석을 위한 HEC-RAS 5.0을 적용하여 침수분석을 수행하였다. 본 연구의 결과를 수재해 피해저감 대책을 수립하는데 기초자료로 활용될 수 있을거라 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.385-392
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• 2015

개방형 도시정보모델은 3차원 가시성으로 인한 상황 이해도를 증진시키고, 의미정보 및 객체간 관계정보로의 접근으로 인한 효율적인 정보 재사용을 가능하게 하며, 다양한 외부 데이터와의 연계를 통해 구체적이고 신뢰도 높은 의사결정을 지원한다. 본 연구에서는 실제 데이터를 기반으로 지형 및 건물에 대한 개방형 도시정보모델 생성하였다. 또한 침수해 발생과 관련한 수리해석 데이터와 도시정보모델을 연계한 건물의 침수 시뮬레이션 프로세스를 개발하고 이를 적용하였으며, 인명 및 재산피해 예상값을 도출하였다. 마지막으로 정보모델이 포함하고 있는 모델 데이터와 침수 수리해석 결과 및 피해결과를 활용한 구체적인 질의를 통해 도시정보모델의 활용성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.169-177
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• 2010

본 연구에서는 이상기후 및 기후변화에 따른 태풍, 집중호우 등으로 발생할 수 있는 피해들을 대비하고 상황에 맞는 대응을 위한 홍수위험지도의 작성을 위하여, 낙동강의 지류인 금호강 유역에 위치하는 대구광역시 서구 지역에 대하여 국 내외 홍수위험지도 작성에 널리 이용되고 있는 FLUMEN 모형을 적용한 하도 및 제내지의 2차원 침수해석을 실시하여 대상유역에 대한 시간별 침수심과 유속을 계산하고, USBR의 Downstream Hazard Classification Guidelines에 제시된 홍수위험 분류기준에 의거하여 홍수위험지도를 작성하는 연구를 수행하였다. FLUMEN 모형을 적용한 하도 및 제내지의 2차원 침수해석은 100년 빈도 강우에 대하여 제방의 붕괴가 발생하지 않고, 월류를 통한 제내지로의 유입만 발생한다는 가정 하에 모의을 실시하였고, 대상유역에서는 100년 빈도 강우에 대하여 금호강유역에 위치한 비산동 지역의 제방에서 월류를 통한 홍수가 발생하는 것으로 확인되었으며, 하도 및 제내지에서의 2차원 침수해석 결과로 얻어진 각 Node에 대한 매시간별 수심과 유속에 관한 정보를 이용하여 홍수위험정도를 분류하였다. 본 연구방법을 통한 지역별 침수심도 및 홍수위험지도가 구축된다면 홍수로 인한 제방붕괴 또는 월류 시 지역 주민들의 비상대처 행동양식을 시스템화 할 수 있을 것이며, 고위험지역의 인명을 우선적으로 대피시키고, 차량 및 도로를 통제하는 등의 세분화된 비상대처계획을 수립하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.414-414
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• 2012

하천에 산사태, 하천 주변 개발, 제방 및 댐 붕괴 등으로 인하여 다량의 토사가 돌발적으로 유입될 경우 유입된 토사가 하천의 거동에 미치는 영향은 막대하다. 또한 하도 내에 설치되어 있는 교량, 보와 같은 수공 구조물로 인하여 단면형태가 갑작스럽게 변화하는 경우나, 구조물로 인하여 토사가 퇴적되는 경우 하천의 수위 변화를 크게 유발하여 하천 범람과 제방 침식 등을 발생시키며 하천의 안전에 큰 위험 요인으로 작용하게 된다. 현재 다량의 토사가 하천에 돌발적으로 유입되는 위험으로부터 안전하게 보호하기 위해서 토사 유입 방지 대책에 대하여 많은 연구와 사업이 실시되고 있지만 이러한 치수대책이 완전하다고 하기에는 다소 어려운 상황이다. 따라서 홍수 조절 및 방재를 위한 수방대책 수립 및 수자원의 집중적인 관리가 무엇보다 절실히 요구되며, 이와 같은 토사에 의한 방재대책 수립을 위해서 수리학적 특성을 정확히 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 2011년 7월에 발생한 강우에 의하여 침수피해가 발생된 경기도 이천의 오천천을 대상으로 수치해석을 통한 침수 범람 원인을 분석하였으며, 하류부에 위치하고 있는 공장의 경우 내부가 1m이상 침수됨에 따라 흔적수위 및 현장 상황을 조사하였고, 당일 강우를 통한 홍수위를 산정하여 여러 가지 원인별 홍수 원인을 분석하였다. 2011년 7월에 발생된 강우는 복하천 하천정비기본계획에 제시되어 있는 설계빈도로 30년 빈도에 못 미치는 것으로 나타나 강우에 의한 영향보다는 외부 영향으로 판단되며, 상류로부터 순간적으로 유입된 토사의 과다 퇴적에 의한 수위 상승에 의하여 교량 및 보 등의 수공구조물과 연계된 통수 단면적의 부족 등의 영향으로 홍수 범람이 발생된 것으로 분석되었다. 홍수 범람에 의한 영향을 분석하기 위하여는 단순히 강우에 대한 영향을 고려하는 것 보다 하천의 전반적인 특성을 고려하여 정확한 원인 규명을 통한 대처방안이 수립되어야 하며, 지속적인 모니터링을 통하여 하천에 의한 피해를 최소화 할 필요가 있다.