• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.393-393
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• 2020

최근 기후변화 등의 영향으로 2019년 우리나라에 영향을 준 가을 태풍은 링링, 타파, 미탁 등 3개로 근대 기상관측이 시작된 이래 가장 많은 가을 태풍이 한반도에 상륙했다. 특히, 경주시는 태풍 미탁으로 인해 97억원의 재산피해와 수해복구에 225억원이 소요될 것으로 예상되어 특별재난지역으로 선포되었다. 이러한 홍수로 인한 피해를 줄이기 위해 환경부에서는 한강, 낙동강, 금강, 영산강 홍수통제소를 설립하여 강우 및 수위관측소를 이용한 홍수에 대한 지속적인 모니터링과 홍수특보 발령 등을 수행하고 있다. 본 연구에서는 하천 홍수에 의한 침수피해를 방지하고자 수리학적 홍수예측 모형을 구축하고 이를 홍수예보에 활용할 수 있도록 하였다. 대상지역인 경주시 형산강 유역에는 현재 14개의 강우관측소와 9개의 수위관측소가 운영되고 있으며, 홍수특보 대상 지점으로 경주시(강동대교)와 포항시(형산교) 2개 지점이 있다. 형산강 유역은 현재 수문학적 홍수예측 모형을 운영하고 있으나 수위관측소 기준으로만 예측이 가능하여 정확한 예보를 위해서는 수리학적 홍수예측 모형을 구축이 필요하다. 수리학적 홍수예측 모형의 구축을 위해서는 현 상황의 하천단면, 횡단구조물 및 변화된 유역환경을 반영할 수 있는 모형의 구축이 필요하기 때문에 2013년에 수립된 형산강 하천기본계획을 참고하였으며, 모형은 홍수통제소에서 운영중인 1차원 수리해석 모형인 FLDWAV를 이용하였다. 또한, 2019년 태풍 미탁 사상을 대상으로 검보정을 실시하기 위해 상류단 경계조건으로는 경주시(서천교) 수위관측소의 유량, 하류단 경계조건으로는 포항항 조위관측소의 조위를 이용하였고 7개의 유역 유출량을 측방유입으로 구성하였다. 본 연구에서 구축된 수리학적 홍수예측 모형을 통해 기존 형산강 유역에 대한 홍수 예보 업무를 보완하여 효과적인 방재대책 마련이 가능할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.439-439
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• 2022

인공위성은 위성통신, 기상 등 다양한 분야에서 활용되고 있지만 재난과 위성영상 특성 매칭의 제약으로 재난 상황에서는 제한적으로 사용되었다. 국내외 위성 갯수의 증가로 위성영상을 준-실시간으로 확보 가능함에 따라 활용할 수 있는 범위가 증가하여 최근에는 재난·재해에 신속하게 대비하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 재난 발생 지역의 위성 영상 확보를 위해 촬영된 영상과 미래시점의 촬영 예정인 영상의 촬영 예정 시간 및 영역을 빠른 시간 내 분석하여 최적 위성영상 확보에 기반이 되고자 한다. 행정안전부에서 분류한 재난·재해 유형에 따라 재난 예측, 탐지, 사후처리를 위한 위성자료의 확보를 위하여 다양한 위성과 탑재된 센서들의 궤도, 공간 해상도, 파장대 등의 위성영상의 적시성을 분석하여 최적 위성을 정의하였다. 위성 궤도 시뮬레이션은 TLE(Two Line Element) 정보를 이용하는 SGP4(Simplified General Perturbations version 4) 모델에 적용하여 개발하였다. 최신 TLE 정보를 이용하여 위성 궤도 정보 및 센서 정보(공간 해상도, Swath width, incidence angle IFOV 등)을 적용하였다. 수집된 위성 궤도 정보를 기반으로 위성의 궤도를 예측하여 예측된 위치에서의 촬영 영역을 산정하는 분석 기능을 수행하여 최종 시뮬레이션 데이터를 생성한다. 개발된 위성 궤도 시뮬레이션 알고리즘을 토대로 태풍 미탁 사례에 적용하였다. 위성 궤도 시뮬레이션 알고리즘을 태풍 미탁 사례에 적용한 결과 다종 위성리스트 중 위성 궤도 분석을 통해 최단기간 획득 가능한 위성 중 정지 궤도 기상위성인 Himawari-8, GK-2A는 태풍 경로 모니터링, 광학 위성인 Sentinel-2, PlanetScope는 건물 피해 지역, SAR 위성인 Sentinel-1, ICEYE는 홍수 지역을 탐지하는데 최적 위성 영상으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.305-305
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• 2020

2019년 10월에 발생한 태풍 미탁은 강원도 삼척시 근덕면 궁촌리 기준 시간당 최대 129mm/hr, 누적강수량 488.5mm를 기록하며 폭우와 강풍, 홍수, 토석류 및 산사태로 사망 13명, 실종 2명, 이재민 910세대 1,442명의 인명피해와 공공시설 1,835건, 사유시설 3,700건 등의 재산 피해가 발생하였다. 한편 Hyper KANAKO 모형은 일본에서 개발된 토석류 수치 모델로 오픈소스인 QGIS와 연동되어 도구의 형태로 사용할 수 있어 사용자에게 편리함을 제공하고 토석류 해석 시 침식 및 퇴적작용의 해석이 가능하다. 1차원의 지형(계류)과 2차원의 지형(퇴적부)의 지반설정과 사방댐의 종류(Closed, Slit, Landslide) 및 개수, 위치, 높이 등을 쉽게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 또한, DEM을 기반으로 변환 프로그램을 사용하여 구축한 자료인 LP(Laser Profiler) 데이터를 바탕으로 3차원의 지형을 볼 수 있어 2차원의 지형보다 사용자의 직관적인 해석이 가능하다. 본 연구에서는 QGIS와 Hyper KANAKO를 이용하여 태풍 미탁으로 토석류 피해가 발생한 강원도 삼척시 신남지역을 대상으로 DEM과 LP 데이터를 구축하고 수치모델링을 실시하여 현장조사 결과와 비교분석 하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제25권4호
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• pp.210-221
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• 2022

재난·재해에 신속하게 대응하기 위하여 다양한 센서의 위성영상 활용이 가능한 뉴스페이스 시대가 열렸다. 국내·외 운용 중인 위성의 수가 늘어나고 위성 센서의 특성이 다양하므로, 재난유형에 최적화된 위성영상을 찾는 것이 필요하다. 재난 유형은 태풍, 호우, 가뭄, 산불 등으로 나누고 각 재난유형별로 위성의 궤도, 능동/수동 센서, 공간 해상도, 파장대, 재방문주기를 고려한 최적의 위성 영상을 선정하였다. 각 위성궤도 TLE(Two Line Element) 정보는 SGP4(Simplified General Perturbations version 4) 모델에 적용하여 위성궤도 시뮬레이션 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘은 위성 궤도를 10초 간격으로 시뮬레이션하고 각 센서의 입사각을 고려하여 정확한 관측영역을 선정하였다. 위성궤도 시뮬레이션 알고리즘을 2019년 태풍 미탁 사례에 적용하여 실제 촬영된 위성 리스트와 비교 및 분석하였다. 분석된 결과를 통해 재난 발생 지역의 촬영된 영상과 촬영 예정인 영상의 시간 및 영역을 수 초 이내 분석하여 재난 유형에 따른 최적의 위성영상을 선정하였다. 향후, 재난이 발생했을 때 위성영상을 신속하게 요청하고 확보할 수 있는 체계 구축에 기반이 되고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.168-168
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• 2021

기후변화로 인한 태풍과 국지성 집중호우의 발생 증가로 국토의 64%가 산으로 이루어진 우리나라에서 산사태와 토석류와 같은 산지 재해가 빈번하게 발생하고 있다. 토석류는 물과 흙, 자갈, 유목 등이 계곡을 따라 이동하여 하류 지역에 위치한 주거 및 공공시설, 도로, 하천 그리고 인명에 피해를 입히는 자연재해이다. 본 연구대상 지역인 강원도 삼척시를 기준으로 2019년 10월에 발생한 태풍 '미탁'은 시간당 최대 110mm/hr, 누적강수량 487mm를 기록하였으며, 태풍으로 인한 강풍, 폭우, 홍수뿐만 아니라 산사태, 토석류와 같은 산지 재해로 사망 13명, 실종 2명, 이재민 910세대 1,442명의 인명 피해와 공공시설 1,835건, 사유시설 3,700건 등의 재산피해를 발생시켰다. 연구대상 지역에 높이 2m의 기설치된 저감시설이 있었으나 당시의 토석류 발생량을 저감하기에 규모가 작아 주택, 도로와 주민들이 있는 하류 지역에 많은 피해가 발생하였다. 따라서 본 연구에서는 토석류 피해가 발생한 강원도 삼척시 원덕읍 지역을 대상으로 현장조사를 통해 획득한 실측 자료를 활용하여 Hyper KANAKO 모형의 입력 매개변수로 사용하였다. 실측 자료를 모형에 적용하여 최대 유동심과 유속이 발생한 지점을 분석한 후 기설치된 재해 저감시설과 동일한 제원의 재해 저감시설을 설치하였을 때와 재해 저감시설의 높이와 종류를 변경하였을 때를 비교·분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.336-336
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• 2020

기후변화와 기상이변으로 전 세계적으로 태풍 및 국지성 집중호우가 급증하고 있으며, 그로 인한 홍수피해와 2차 피해 발생이 증가하고 있어 이에 대한 정량적인 분석이 필요하다. 또한 서울 우면산, 춘천 마적산, 삼척 신남마을 등 토석류로 인한 피해가 증가하여 많은 인명피해와 재산피해가 발생하고 있다. 본 연구에서는 특정지역에서 강우량이 유출량에 미치는 영향을 분석하여 강우로 인해 발생하는 2차 피해인 토석류로 인한 피해를 분석하고자 하였다. 2019년 10월 토석류 피해가 있었던 삼척시 신남마을을 분석지역으로 설정하였으며, 분석에 이용된 강우사상은 실제로 피해를 일으켰던 태풍 '미탁' 사상과 기상청이 제공하는 정량적 예측강우(QPF)를 머신러닝의 XGBoost 기법을 적용하여 개발한 정량적 수문 예측 강우(HQPF)를 이용하였다. 강우-유출모형(S-RAT)으로 강우사상에 따른 유출량과 첨두유출량을 산정하였고, 모델 커플링 기법으로 2차원 토석류 수치모형(RAMMS)을 통해 토석류의 피해규모를 비교 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.147-147
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• 2020

2019년 10월 2일 ~ 3일 한반도에 상륙한 태풍 미탁으로 인해 사망 12명, 실종 3명, 부상 11명의 인명피해가 발생하였으며, 피해의 주된 원인은 토석류를 동반한 산사태로 나타났다. 특히 10월 10일 1차 특별재난지역으로 선포된 삼척시 원덕읍 갈남리 일대에는 산사태 발생 추정시간(10.2일 23:00)의 최대 시우량 110.5mm, 피해발생 양일 누적강우량(10.2.~10.3.) 417mm를 기록하였고 태풍과 집중호우에 따른 토석류가 갈남리 일대 유역에서 동시다발적으로 발생하여 하류부에 위치한 인근 지역에 관내 639세대, 1,167명의 이재민과 1,896백만원의 피해액이 발생하였다. 본 연구에서는 피해가 발생한 삼척시 갈남리 일대를 중심으로 경계조건 및 지형자료를 구축하기 위해 현장조사를 통하여 토석류의 시작지점, 계류의 폭 등 피해 발생 지점에 대한 조사를 실시하였다. 그리고 RAMMS 모델링을 이용하여 토석류의 유동특성인 유동심 및 유속을 분석하여 비교적 높은 유동심·유속이 확인되는 위치에 토석류 저감시설을 구축하였다. 이를 바탕으로 저감시설의 설치 위치에 변화를 주어 토석류의 확산면적, 이동거리 등 저감 된 유출량을 평가함으로 저감시설의 최적 위치 선정을 제시한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.229-229
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• 2022

우리나라의 지형 특성상 국토의 약 64%가 산지 지형이며 최근 10년 기준으로 연평균 강우량의 약 51%인 651.9mm가 여름철에 집중되고 있으며, 급격한 기후변화로 인한 집중호우와 태풍에 의한 영향으로 산사태와 토석류에 의한 생활권 주변의 도로나 주택가에 많은 피해를 발생시키고 있다. 따라서 무엇보다 토석류의 피해를 줄이기 위해 재해 발생 예상지역이나 피해 정도 및 규모에 대한 예측이 중요하며 이를 위해서는 토석류 수치모의를 통해 토석류의 피해지역을 예측할 필요가 있다고 판단된다. 본 연구에서는 태풍 미탁으로 인해 토석류가 발생한 강원도 삼척시 원덕읍을 대상으로 토석류 피해지역을 해석하기 위한 연구를 수행하기 위해 2차원 토석류 해석이 가능한 FLO-2D를 적용하여 토석류의 이동, 퇴적 및 하류부 피해해석을 수행하였다. 피해지역의 수치지도와 실측자료를 활용하여 지형자료를 구축하고 FLO-2D 모형을 이용하여 토석류 발생이 하류부에 미치는 영향을 분석하고 토석류 유동특성을 분석하여 피해지역의 실측자료와 비교분석하였다. 그 결과 모형을 통해 모의된 부분과 피해면적이 유사하게 나타났다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.51-59
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• 2021

국토의 64%가 산지로 이루어진 우리나라에서는 하절기에 집중되어 있는 태풍과 국지성 호우로 산사태와 토석류와 같은 산지 재해 피해가 빈번하게 발생하고 있다. 연구대상 지역은 2019년 10월 태풍 미탁에 의해 토석류 피해가 발생했던 지역으로 하류부에 위치한 주택이 전파되는 등 시설물에 많은 피해가 발생했다. 본 연구에서는 침식과 퇴적 작용을 고려할 수 있는 Hyper KANAKO 모형을 이용하여 토석류 피해가 발생한 지역에 대해 수치모의를 실시하였으며, 실제 피해 면적과 모형의 분석 결과를 비교하여 모형의 적용성을 검토하였다. 수치모의 결과 대상 지역의 토석류 피해 면적은 53,875 m²로 나타났으며, 최대 유동심은 2.4 m, 평균 유동심은 1.7 m로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.356-356
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• 2021

기존의 태화강 유역 홍수예보는 수문학적 홍수예측모형을 이용하여 수행되어왔다. 본 연구에서는 보와 같은 하천 횡단구조물과 지류 및 하류단 조위의 배수영향을 고려하지 못하는 등 기존 수문모형의 단점을 보완하고자 태화강 유역에 대한 1차원 수리학적 홍수예측모형을 신규 구축하였다. 대상 지역인 태화강 유역은 울산광역시 울주군 언양읍 언양천 합류지점부터 울산광역시 삼호교까지의 지방하천 구간과 삼호교부터 태화강 하구까지의 국가하천 구간으로 구분하여 관리되다가, 최근 지방하천의 정비가 미흡하고 기후변화에 따른 침수피해가 증가되어 국가재정 투자로 정비를 시행하고자 2020년부터 전구간이 국가하천으로 승격되었다. 수리학적 홍수예측모형 구축 대상구간은 울산시(사연교) 수위관측소부터 태화강 하구까지 20.913km 구간에 105개 단면으로 구성하였다. 그리고 구축된 모형을 2012년 태풍 산바, 2019년 태풍 미탁 사상으로 보정 후 2020년 장마 사상으로 검증을 실시하였다. 신규 구축한 태화강 수리학적 홍수예측모형을 통해 모의한 결과 2009년 지방하천 구간, 2013년 국가하천 구간의 하천기본계획 횡단면 자료를 이용함으로써 2012년 사상은 실제 수위를 정확히 모의했지만, 최근 사상은 정확도가 저하되는 것으로 나타났다. 정확도 저하의 원인을 파악하기 위해 하천기본계획, 수문조사 연보 등을 통해 관측소의 이설 및 수위-유량관계곡선의 변동사항 등을 조사하였고, 하상퇴적으로 인한 지형변화가 발생한 것으로 추측하였다. 본 연구에서는 현재 재수립중인 하천기본계획의 측량자료가 생산되기 전에 기수립된 계획의 단면 자료를 이용하여 홍수예보 업무가 가능하도록 하고자 지형변화를 조도계수를 통해 간접적으로 반영하였다. 본 연구의 성과를 이용하여 태화강 유역의 홍수예보 정확도 향상과 태화강 국가정원과 같은 이용객이 많은 친수지구에 대한 홍수정보를 제공할 수 있을 것이다.