• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.497-497
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• 2022

홍수위험지도는 홍수발생시 예방되는 침수범위와 침수깊이를 나타내는 지도로 2009년 영산강수계(237.53 km), 2016년에 섬진강수계(251.06 km) 국가하천의 홍수위험지도가 제작되었고, 2021년 영산·섬진강권역 지방하천(4521.31 km) 홍수위험지도가 제작됨으로써 영산·섬진강권역 홍수위험지도 제작이 모두 완료되었다. 홍수위험지도 제작은 GIS 범람해석, 1차원 및 2차원 수치모형으로 구분할 수 있따. GIS 범람해석은 제내지의 지형 수치표고모델(DEM) 등을 활용하여 지형자료를 구축하고, 측점별 홍수위를 이용한 홍수위 DEM을 작성한 후 각 DEM의 고도차를 계산하여 홍수범람구역을 도시하는 방법이다. 도심지 또는 주거지를 관류하는 하천에 대해서는 제방의 편안 파제를 가정하여 FLUMEN모형을 이용한 2차원 범람분석 또는 HEC-RAS모형을 이용한 1차원 범람분석 방법 적용한다. 위와 같은 분석 방법으로 도출된 침수 결과는 제방 월류 및 제방 유실 등의 극한 상황을 가정한 것으로, 2020년 섬진강 대홍수 홍수피해 침수구역과 홍수위험지도의 침수구역의 겨의 일치하는 것으로 나타났다. 즉 하천홍수로 발생할 수 있는 피해의 규모를 예측할 수 있으며, 이러한 예측정보는 방재계획 수립 및 홍수대응에 활용도가 높을 것이다. 홍수위험지도는 홍수위험지도정보시스템(www.floodmap.go.kr)에서 누구나 확인이 가능하며, 지자체 방재담당자는 회원가입을 통해 홍수위험지도 전산파일 및 보고서 등을 받을 수 있다. 방재담당자는 홍수위험지도의 침수구역을 바탕으로 대피계획을 수립하고, 집중호우로 인한 하천수위 상승 시 홍수위험지도의 침수구역을 중심으로 방재활동을 하여 인명피해를 최소화할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.223-223
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• 2022

최근 도시지역의 홍수피해가 증가함에 따라 홍수방어대책이 중요해지고 있다. 제방 축조 및 배수시설 개선 등의 구조적 대책이 우선되어야 하나, 계획빈도 이상의 호우로 인한 피해 발생시 인명피해 및 재산피해를 최소화하기 위한 비구조적 대책 또한 중요한 실정이다. 본 연구에서는 도시지역의 비구조적 대책 수립을 위해 하천 제방 붕괴로 인한 홍수범람 해석을 수행하였다. 도시지역의 홍수범람 해석은 일반적으로 확산형의 흐름 특성을 가져, 홍수의 잠재성이 크다고 판단되는 도시지역에 대해 확산형 범람 해석을 통해 홍수의 전파양상을 심층적으로 검토할 수 있는 Flumen 모형을 적용하였다. "홍수위험지도 작성에 관한 지침(2020, 환경부)"에서는 2차원(확산형) 홍수범람 분석시 LiDAR 기반 1m급 DEM 자료를 권장하고 있으나, 영산·섬진강권역(제주도 포함) 내 1m급 DEM 자료는 약 11,320km²가 구축되어 전체면적(17,756km²) 대비 64%만 구축되어 도시지역 전체 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 도시지역과 농경지가 포함된 도시지역(농촌형 도심지역)을 대상으로 1m급 DEM과 5m급 DEM을 구분하여 2차원(확산형) 홍수범람 분석을 수행하였다. 도시지역으로는 지방하천 순천동천이 관류하는 순천시가지를 선정하였고, 농촌형 도심지역으로는 지방하천 광치천이 관류하는 남원시가지를 선정하였다. 2차원 홍수범람 해석을 위해 주요 지점별 파제 시나리오는 각 지구별 동일하게 작성하였으며, DEM 자료에 따른 검토 결과, 도시지역의 경우 지하차도 등과 같은 시설로 인한 차이가 발생하였으나, 농촌형 도시지역의 경우 DEM 해상도에 따른 침수양상 및 면적 차이가 크지 않은 것으로 검토되어 농촌형 도시지역의 경우 5m급 DEM 자료의 활용이 가능한 것으로 검토되었다. 추후 전국 지방·도시하천에 대한 홍수위험지도 제작이 완료된다면 홍수로 인한 침수피해에 대해 사전에 대비하고, EAP, 재해지도 제작, 수해방지대책 수립 등 관련 계획수립 시 기초자료로 활용이 가능할 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.335-347
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• 2013

2008년 2월 일본 홋카이도 서해상의 발달된 저기압에 의해 생성된 폭풍파랑이 동해상 남/남서쪽으로 전파되어 한국과 일본의 동해 해안을 따라 상당한 인명 및 재산 피해를 입혔다. 본 연구는 두 파트로 구성되어 있다. 첫번째 파트에서는 연안역을 따라 상당한 피해를 입은 일본 토야마만에서의 극한 폭풍파랑을 추산하였다. 추산방법으로는 풍파의 성장발달에 중요한 요소인 바람의 강도와 계속 시간의 극한조건을 산정 후, 극한조건을 적용한 동계 온대저기압 상황을 비정역학 기상모델과 스펙트럼 파랑모델을 이용한 수치 실험을 통해 추산하였다. 추산된 토야마만 후시키 토야마에서의 극한 폭풍파랑의 유의파고 및 주기는 각각 6.78 m와 18.28 sec이다. 두 번째 파트에서는 2008년 2월 폭풍파랑으로 인해 북방파제 및 항구에 상당한 피해를 입은 토야마만 후시키항에서의 파랑-구조물 상호작용에 관한 수치실험을 수행하였다. 수치실험은 적합격자세분화 및 wet-dry법이 적용된 비선형천수방정식 모델을 이용하였다. 첫 파트에서 추산된 폭풍파랑 특성은 파랑-구조물 상호작용 수치실험에서 입사파 조건으로 사용되었다. 수치실험 결과, 후시키항의 북방파제가 폭풍파랑에 의해 파손 시, 배후의 만요우부두는 월파 및 월류에 안전하지 못 함이 파악되었다. 또한, 추산 폭풍파랑 상황 하에서 만요우부두의 현 호안시설로는 측면 호안벽으로부터의 월류에 대응하지 못 함이 파악되었다. 두 번째 수치실험결과로부터, wet-dry법이 적용된 적합격자세분화에 의해 세분화된 격자는, 계산부하를 효율적으로 유지하는 동시에, 해안선의 표현 및 해안구조물의 표현에 뛰어남을 확인하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제33권10호
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• pp.703-707
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• 2009

선행되었던 연구인 실린더 슬릿형 소파블록 방파제에 대하여 실해역에서의 적용성을 평가하기 위하여 수치모델 해석을 통해 항내정온도를 분석하였다. 남해의 소규모 어항에 대해 파랑작용 평형방정식을 이용하는 SWAN 모델을 구성하고 수리모형실험에서 분석된 실린더 슬릿형 방파제의 반사와 투과계수를 도입하였다. 항내의 정온도의 변화를 불투과성 방파제와 비교하여 다루고 새로운 구조물로 해수교환을 통한 해역수질환경의 개선 가능성을 검토해보았다. 수치실험은 한국해양연구원의 전해역 심해설계파 추정 보고서 II(2005)중의 심해설계파 제원을 사용하였으며, 대상해역의 1970년~2006년(37년간) 관측된 연최대 풍속자료를 이용하여 산정된 50년빈도 설계풍을 모델에 반영하였다. 미조항에서 서방파제에 주로 영향을 미치는 NE, NNE계열의 파랑의 내습에 대한 분석을 수행하였으며, 그 결과 투과성구조물의 특성이 수치모형에서도 잘 재현하고 있음을 파악하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.135-135
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• 2011

지구온난화와 이상기후에 따라 최근 우리나라를 둘러싼 기후패턴의 변화가 가속화되고 있으며 한반도는 장마기간이 소강상태를 보이는 반면, 장마 후 국지성 집중호우가 증가하고 태풍이 내습하는 현상이 빈번해짐으로써 홍수에 대한 위험과 피해규모도 증가하고 있다. 특히 도시지역에서는 강우규모가 배수시스템의 용량을 초과하거나, 하천수위 상승으로 관로 내에 역류가 발생하는 등 우수 배제 기능을 제대로 수행하지 못할 경우 발생하는 지표침수로 인해 심각한 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 실제로 현재 홍수해석 및 홍수위험지도 작성시 내수시스템을 반영하지 않아 침수면적 및 범위의 오차가 존재하며 홍수위험지도 작성시 내수범람과 외수범람을 따로 고려하는 문제점이 있다. 따라서 도시 침수 해석시 내수시스템을 반영한 정확한 침수심 및 침수면적계산뿐만 아니라 이상기후에 대비한 복합적 요인으로 인한 침수해석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 하천해석을 위해 1차원 하천 해석 모형인 FLDWAV모형을 적용하고 가상의 제방 파제 시나리오를 통하여 외수범람 영향을 구하였으며, 배수시스템의 SWMM모형과 제내지에서 내수와 외수범람의 영향을 고려한 DEM기반의 2차원 범람해석을 연계한 Dual-Drainage모형에 대하여 외수범람 영향에 따른 흐름의 양상, 침수심, 침수위 등을 분석하였다. 개발한 모형에 대한 적용성을 검토하기 위하여 대구 신암5동 유역을 선정하였고 대상유역의 수치지도를 활용하여 정형 격자 20m 크기로 지형자료를 구성하였으며, 건물의 영향도 고려하기 위해 DEM에 건물자료를 합성하였다. 침수해석 결과 내수시스템의 영향을 고려하지 않을 때가 고려하였을 때 보다 Node(맨홀)에서의 재유입의 영향으로 인하여 최대 침수심이 더 높게 나왔으며 침수면적도 넓게 나타나는 것을 확인하였고, 기존의 홍수위험지도 작성시 외수침수와 내수침수를 구분하여 해석하였던 것을 본 연구에서 통합하여 외수범람의 영향을 고려한 통합침수해석을 실시하여 내수에서 발생할 수 있는 유출량과 내수시스템의 월류량 등에 대한 고려가 없는 외수침수만 해석시 보다 최대침수심이 더 높게 나타났으며 침수면적 또한 넓게 나타남을 알 수 있었다. 본 연구를 통해서 도시홍수, 돌발홍수 등의 발생시 정확한 도시 침수 해석이 가능하며 도시침수구역에 대한 적절한 예 경보 및 피난대책 수립에 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 또한 국내의 홍수위험지도나 도시 침수해석과 연계하여 선행시간을 확보한 정확도 높은 홍수정보시스템 구축에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.261-268
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• 2018

본 연구에서는 홍수총량을 시간에 따라 분포시키는 단순홍수범람해석 모형인 SIMOD(Simplified Inundation MODel)를 이용하여 도심지 침수분석을 실시하고자 하였다. 기존의 침수분석 모형들은 입력자료 구축이 어렵고, 분석시간이 오래 걸리는 등의 단점을 가지고 있다. SIMOD는 다중흐름방향법(Multi Direction Method, MDM)과 평수가정법(Flat-Water Assumption, FWA)의 두 흐름 방정식으로 홍수흐름을 단순화시킨 모형으로, 대상지역의 지형자료와 유입 홍수량 등 간단한 수문자료만을 이용하여 홍수범람에 의한 침수경로 분석이 가능하여 신속한 모델링으로 빠른 의사결정을 할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 SIMOD 모형을 이용하여 도심지 침수분석을 실행한 뒤, 기존의 침수분석 모형인 FLO-2D 모형분석결과와 비교를 시행하여 모형의 적용성을 분석하였다. 대상지역은 도심지 지역의 제방 월류-파제 시나리오를 적용하기 위해 하천이 인접해 있고, 충분한 높이의 제방이 있는 금호강 하류에 위치한 성서제를 대상지역으로 선정하였으며, 지형자료는 기존의 침수분석에 사용하는 DEM지형자료와 도심지 건물군, 도로 분포 등을 표출할 수 있는 DSM지형자료를 이용하였다. 입력 홍수량은 200년 빈도계획홍수위를 기준으로 제방파제시나리오를 적용 사각웨어식을 적용하여 산정하였으며, 1~24시간의 모의시간과 침수면적을 비교 분석하였다. SIMOD의 경우 24시간 모의시간이 7분 안으로 나타났으며 면적차이는 FLO-2D와 비교했을 때 20% 내외로 나타났다. 또한 DSM을 이용하여 분석한 결과 도로나 건물의 영향이 반영되어 앞으로 도심지에서 DSM을 이용한 지형자료의 필요성을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.295-305
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• 2010

국내 경사식 방파제는 거의 매년 태풍 피해를 지속적으로 입고 있지만 피복블록의 침식피해를 정량적으로 분석한 사례가 드물다. 본 논문에서는 피복블록의 침식을 상대피해로 표준화하여 나타내었다. 블록의 이탈 개수가 조사된 경우에는 이를 블록의 전체 개수로 나누어 상대피해를 계산하였으며, 피해 복구 비용이 조사된 경우에는 현재 가치로 환산한 복구 비용과 상대피해의 관계를 이용하여 상대피해를 산정하였다. 상대 피해는 태풍 매개변수인 중심기압 및 최대풍속과 지역별로 뚜렷한 상관관계를 보였다. 또한 기존 누적 피해 계산 방법 중에서 합리적 방법을 선정하기 위해 수리모형 실험결과와 두 가지 수치 모의 방법을 비교하였다. 본 연구에서 Melby and Kobayashi (1998) 방법이 합리적임을 증명하였고 이 방법으로 계산된 상대피해를 관측된 상대피해와 비교하였다. 여수항 동방파제에서 관측된 상대피해와 수치 모의 결과는 잘 일치하지만 나머지 방파제에서는 상당한 차이를 보였다. 이는 기후변화에 따른 태풍 강도의 증가로 방파제의 설계파고보다 큰 파고가 사용년수 동안에 발생하여 실제 상대피해가 증가된 것으로 추정된다.

• 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.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권1호
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• pp.9-16
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• 2017

우리나라 주요 항만의 입출항 통항패턴을 연구하기 위한 사전 연구로서, 부산항에 입 출항하는 위험화물운반선의 통항량을 항만운영정보시스템(Port Management Information Systim, Port-MIS) 자료를 이용하여 사전 조사하고, 통항량이 가장 높은 각 계절별 연속 3일을 선별하였다. 해양안전종합정보시스템(General Information Center on Maritime Safety & Security, GICOMS) 자료를 이용하여 선별된 12일간 위험화물운반선의 부산항 주요 통항로의 통항 패턴을 분석하였다. 또한 주요 입출항 지점인 북항 오륙도 방파제와 감천항 동방파제의 위험 화물운반선의 통항 이격거리를 분석하였다. 항로 단면에서 선박의 궤적이 정규분포를 이룬다는 가정을 근거로 해상교통안전진단 등에서 정규분포의 누적 확률분포 함수를 이용하여 충돌확률을 추정하여 사용하고 있지만, 오륙도 방파제 입출항 및 감천항 동방파제 입항에서의 선박의 항해 궤적은 KS-test 및 SW-test를 이용한 정규성 검정결과 정규분포를 따르지 않는 것으로 평가되었다. 특히 북항에서는 선박의 우측통항 경향이 두드러지게 나타났다. 일반적인 통항이론의 적용보다는 항만의 특성에 맞는 통항모델을 개발하여, 해상교통안전진단 등에서 적용하는 것이 바람직하여 이에 대한 후속연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.215-225
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• 2011

케이슨 방파제의 설계는 구조물의 기능을 유지하면서 일정 피해를 허용하는 성능설계를 권장한다. 하지만 기존 성능설계 방법은 기후변화로 변화된 해양 환경을 설계에 반영하기 어려워 구조물의 수명 동안에 안정성을 보장할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 대표적인 기후변화 효과인 해수면 상승과 파고의 증가를 고려한 시간 의존 성능설계를 수행하여 케이슨의 기대활동량과 파괴확률을 산정하였다. 특히, 해수면 상승과 파고의 증가가 시간의 함수로 표현되어 케이슨 활동에 대해 시간 의존 파괴확률을 계산하였다. 개발된 방법을 일본 동해안에 위치한 Hitachinaka항 동방파제에 적용하였다. 해수면 상승보다 파고의 증가가 구조물의 안정성에 훨씬 큰 영향을 주는 것으로 분석되었는데, 이는 해수면 상승 폭이 구조물 전면 수심에 비해 상대적으로 아주 작기 때문이다. 또한 설계자들의 실제적인 관심사인 기후변화에 의한 케이슨 단면 폭의 변화를 산정하였다. 구조물의 설계수명이 커질수록 단면 폭의 증가가 컸으며, 현재 폭이 약 22 m인 Hitachinaka 방파제 케이슨은 기후변화 효과인 파고의 선형 및 포물선 증가에 의해 단면 폭이 각각 0.5m와 1.5m 내외로 증가된다.