• 한국수자원학회논문집
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• 제45권11호
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• pp.1093-1105
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• 2012

본 연구에서는 하천 범람에 따른 도시지역 내 홍수흐름의 특성을 수치적으로 모의하고 이에 대한 결과를 분석하였다. 적용된 수치모형은well-balanced HLLC 기법에 근간을 둔 2차원 유한체적모형이다. 대상영역은 경상남도 거제시에 위치한 고현천주변의 도시지역으로 2003년 9월에 발생한 태풍 "매미" 기간동안 집중호우로 인해 하천이 범람되어 피해가 발생되었다. 본 연구에서는 도시지역 내 범람에 대한 홍수흔적 자료를 이용하여 수치모형을 검증하였으며, 향후 발생 가능한 집중호우의 강도의 증가 또는 감소에 의한 유입량의 변화에 따른 도시지역 내에서의 홍수흐름의 특성에 대한 모의 및 분석을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.350-350
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• 2016

댐 및 저수지 시설물의 붕괴에 대비하기 위한 댐 붕괴 비상대처계획 수립은 대규모 인명 또는 재산의 피해를 예방하기 위한 중요한 비구조적 대책중의 하나이다. 특히 대규모 댐붕괴로 인한 재난 발생시 국민의 생명과 재산 피해를 최소화하기 위해 댐 시설물의 관리주체 및 유관기관은 발생가능한 비상상황을 미리 예측하고, 대응조치를 신속하고 효율적으로 집행해야 한다. 댐 붕괴 비상대처계획 수립을 위해 가장 중요한 사항은 댐 붕괴 위험도를 파악하고, 발생가능한 여러 시나리오에 따른 댐 하류부의 피해정도를 예측하는 일이다. 댐 붕괴 비상대처계획 시 작성되는 홍수범람 지도는 댐 붕괴사고가 발생했을 때 주민대피계획 및 위험지역 교통통제, 응급의료활동 및 생필품 공급 등, 비상대처계획 수립을 위한 가장 기본적인 자료가 된다. 현재 우리나라는 댐 붕괴 비상대처계획 수립을 위해 1차원 또는 2차원 수리해석 모형을 이용하여 홍수범람지도를 작성하고 있다. 전체적인 비상대처 계획도 작성을 위해 댐 붕괴로 인한 홍수파 해석이 가능한 1차원 수리해석 모형을 주로 이용하지만, 홍수파가 전파되는 하류부의 지형학적 특성상 2차원 해석이 필요한 지역에 대해 2차원 수리해석 모형을 이용하여 추가의 검토가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 비상대처계획시 동시에 활용되는 1차원 수리해석 모형과 2차원 수리해석 모형의 특성을 각각 분석하고, 시범지역의 가상 댐 붕괴사상에 대해 적용함으로써, 각 모형의 장단점과 적용성에 대한 비교 검토 연구를 수행하였다. 낙동강유역내 위치한 다목적댐에 대해 1차원 및 2차원 붕괴모의를 실시하였으며, 여러 시나리오에 대해 1차원 모형과 2차원 모형 각각에 대해 동일하게 적용함으로써 두 모형의 모의 결과에 대한 비교 분석을 실시하였다. 본 연구를 통해 비상 대처계획 수립을 위한 홍수범람지도 작성 시 1차원 모형과 2차원 모형의 장점을 각각 반영할 수 있도록 홍수범람지도를 효율적이고 정확하게 작성하기 위한 제언을 제시하고자 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권6호
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• pp.481-490
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• 2018

최근 기후변화와 이상기후의 영향으로 인한 홍수재해의 시 공간적 패턴의 변화가 복잡해짐에 따라 홍수범람 예측은 점점 어려워지고 있다. 이러한 기상이변에 따른 홍수피해를 예방하고 대응하기 위한 비구조적 대책으로 홍수위험등급 및 범람범위 등의 정보를 포함하고 있는 홍수위험지도의 작성이 필요하다. 실제로 고정밀도 홍수위험지도를 작성하기 위해서는 1차적으로 지형, 지질, 토지피복, 기상 등의 자료를 기반으로 강우-유출-범람해석을 통해 침수면적 및 침수깊이 등 범람 정보를 획득해야 되며, 2차적으로 피해액 산정을 위해 사회 경제와 관련된 다양한 DB를 필요로 한다. 하지만 개발도상국에서는 이러한 자료가 부족하고, 일부지역에서는 자료자체를 획득할 수가 없어 홍수위험지도 제작이 불가능하거나 그 정확도가 매우 낮은 실정이다. 본 연구에서는 ASTER 또는 SRTM과 같은 범용 지형자료로부터 주요 지형학적 인자를 선정하고, 선형이진분류법(Liner binary classifiers)과 ROC분석(Receiver Operation Characteristics)을 사용하여 실제 홍수유역을 유사하게 모의하는 최적 지형학적 인자를 도출하고, 이를 기반으로 광역 홍수범람지도를 작성하는 방안을 제시한다. 본 연구에서 제시하는 방법론의 정확도 검증을 위해 북한(2007), 방글라데시(2007), 인도네시아(2010), 태국(2011), 미얀마(2015) 5개국의 대규모 홍수범람에 대해 적용하였다. 실제 홍수범람 영상정보에서 획득된 침수면적과의 공간적 비교 검토 결과, 최저(38%, 방글라데시), 최고(78%)으로 평균적으로 약 60%의 정확도를 나타내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시하는 지형학적 인자 기반의 홍수범람지도 작성방법은 미계측유역에 대해서도 DEM만을 사용하여 홍수위험 지역을 쉽게 구분할 수 있다는 장점을 가지고 있어 1 2차원 범람해석 모형의 적용이 어려운 대유역에 대해 홍수범람 우려지역에 대한 공간정보를 제공해줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 물과 미래
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• 제28권6호
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• pp.119-131
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• 1995

본 연구는 제내지에서의 홍수범람도 작성을 위해서 2차원 천수방정식을 확산파 및 운동파로 단순화시킨 홍수해석 기법을 개발하였다. 모형의 검정을 위해서 1차원 댐 파괴의 문제에 적용하여 동역학적 해석결과와 비교검토하고 질량보존의 오차를 계산함으로써 모형의 검정을 실시하였다. 건물등의 장애물을 포함한 2차원 제내지 유역과 하도범람 홍수파의 홍수터에서의 2차원적 범람양상을 모의하여 확산파 모형의 적용성을 제시하였다. 본 연구 모형은 다양한 상황하에서 유속분포, 수면변동 등에 있어 안정성과 수렴성이 우수하게 나타났으며 해석영역에서의 질량보존의 오차는 0%에 가깝게 나타나 모형의 계산 수행 능력을 확인할 수 있었다. 본 연구의 해석기법은 하천에서의 홍수 예경보 수립과 홍수범람도 작성에 직접적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.351-351
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• 2021

저수지에 대한 비상대처계획수립은 최근 기상이변 등에 따른 대규모 호우가 빈번히 발생하고 있을 뿐만 아니라 세계 도처에서 대규모 지진 등으로 많은 인명과 재산 피해가 속출함에 따라 지진 및 이상홍수에 대한 저수지의 안정성 평가를 수행하고 저수지 지점에서 발생할 수 있는 천재지변 또는 예상치 못한 대규모 재해에 효율적으로 대처하기 위한 비상상황의 등급 및 위험수준을 체계적으로 판단하고 비상상황 가상 시나리오별 체계적 행동요령 및 대처계획을 수립하여 저수지 붕괴에 따른 대규모 홍수피해 예상지역 주민들의 신속한 대응으로 생명과 재산피해를 최소화하는데 목적이 있다. 현행 한국농어촌공사 및 지자체에서 수립하고 있는 30만 톤 이상 저수지에 대한 1차원 모형 기반의 EAP수립은 침수구역을 산정할 때 수치지도에 의한 단일 침수심 분석으로 실제 침수구역과는 많은 오류가 나타난다. 이는 침수구역 부정확에 따른 피해복구액 산정이 과다로 책정될 수 있고, 마지막으로 가장 중요한 비상대처계획 수립에 막대한 영향을 미친다. 이에 본 연구는 댐 붕괴에 대응하기 위한 EAP 수립 시 기본이 되는 홍수범람해석을 수행하고 1차원 및 2차원 모형의 결과검토를 통해 보다 효과적인 비상대처계획의 수립을 위한 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위해 경천저수지 유역을 대상으로 가능최대강수량 조건 하에서 가능최대홍수량을 산정하고 DAMBRK 모형을 이용하여 댐 붕괴 모의를 위한 시나리오 구성 및 모의를 수행하였다. 이후 댐 붕괴 모의결과를 이용하여 WMS(Watershed Modeling System) 모형을 이용한 1차원 홍수범람해석과 FLUMEN(FLUvial Modeling ENgine) 모형을 이용한 2차원 홍수범람해석에 적용 후 각 결과를 비교·검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.105-108
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• 2005

본 연구에서는 저수지 붕괴에 대한 하류부 홍수추적을 단순하도와 실제하도의 구분하여 적용하였다. 먼저 단순하도에 대해서는 1차원 동역학적 모형인 DAMBRK 모형과 HEC-RAS 모형을 적용하여 결과를 비교해 보았으며, 실제하도에 대해서는 2002년 태풍 루사에 의해 붕괴된 남대천 유역의 장현 및 동막저수지의 실제 붕괴양상에 대하여 DAMBRK 모형을 이용하여 홍수범람해석을 수행하였다. 태풍 루사시의 저수지 유입량 자료와 붕괴 형상자료를 이용하여 실제 붕괴상황을 재현함으로써, 붕괴유출수문곡선을 유도하고 하류부에 대한 홍수량의 감쇠특성과 지점별 홍수위 변동특성을 해석하였으며, 지점별 유량수문곡선, 최고홍수량, 그리고, 치고수위 등의 모의결과를 나타내었다. 그리고 분석된 결과를 토대로 현장에서 실제 조사된 홍수범위와 침수위와의 검증을 실시하였으며, 최대 홍수범람도를 GIS를 이용하여 2차원 및 3차원의 형태로 가시화하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.254-254
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• 2019

최근 가속화되는 온난화와 이상기후 현상으로 인하여 전 세계적으로 홍수 및 가뭄의 발생빈도가 증가하고 있다. 우리나라에서도 기상이변으로 인한 집중호우 및 이상강우 발생이 증가하고 있는 실정이며 이러한 이유로 하천 제방월류 및 댐 구조물의 붕괴 등 다양한 홍수피해가 발생하고 있다. 댐 구조물의 경우 붕괴 시하류에 직접적인 재산 및 인명피해가 발생할 수 있으며 이에 따른 정확한 해석이 필요하다. 기존의 댐 붕괴로 인한 하류하천 영향 및 홍수범람해석의 경우 하류하천 지형 및 기하학적 환경을 고려하지 못한 1차원적 해석에 그치고 있는 것이 사실이다. 본 연구에서는 전남 영광군에 위치한 불갑저수지를 대상으로 1:5000 DEM 및 하천측량 자료를 적용하여 GIS Tool인 HEC-RAS Mapper를 구성하기 위한 하류지역의 기하학적 자료(Terrain MAP)를 추출하였으며, 미국 공병단에서 개발한 HEC-RAS 2D 모형을 이용하여 댐 구조물 붕괴 시 하류영향 및 홍수범람도를 작성하였다. 댐 붕괴에 따른 유출수문곡선을 유도하기 위해서 도면과 보고서를 참고하여 붕괴지속기간, 붕괴부 평균폭의 변화에 따른 다양한 모의를 수행하였으며, 각각의 조건들이 붕괴파 형성에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과 댐 직하류를 포함함 전 구간에서 범람현상이 발생되었으며 하도의 특성 및 구조물의 영향으로 구간별 침수심이 다르게 분포되었다(3.0~5.1m). 또한 하류로 진행되며 홍수파 및 침수심의 영향은 감소하는 것으로 확인되었다. 이는 댐 직하류에 유입된 붕괴유출량이 제내지로 확산되어 하류지역의 홍수파 에너지가 감소되는 것으로 이러한 결과는 실제하천에서 일어날 수 있는 현상이며 제내지의 홍수범람을 양상이 반영된 결과로 판단된다. 향후 이러한 2D 범람해석 결과를 토대로 보다 더 세밀한 유역특성을 고려할 수 있는 홍수 범람해석 연구가 수행되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1322-1326
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• 2007

지구 온난화에 의한 엘리뇨, 라니냐의 발생은 한반도에 커다란 기후변화를 가져왔다. 이러한 변화는 연간 총 강우량은 크게 변화하지 않았지만 강우강도가 증가하고, 태풍의 규모가 커지는 등 홍수방어의 측면에서 상당한 어려움을 야기하고 있다. 2006년 태풍 '에위니아'와 이에 뒤이은 태풍과 중국 북부지방의 기단이 장마전선을 형성하며 사상 최고의 강우강도를 기록한 집중호우는 미래의 기후조건이 극단의 사상으로 변화하고 있으며 이에 따른 구조적/비구조적 대책이 요구됨을 단적으로 드러내는 예이다. 이러한 집중호우들의 결과로 발생하는 제방붕괴 등으로 인한 홍수범람은 수많은 인명과 재산의 피해를 발생시키고 있다. 따라서, 본 연구에서는 500년 빈도 홍수유출에 의한 제방붕괴모의를 실시하고 강원도 원주시에 대한 침수심과 범람범위를 도출하고, 해당 침수지역의 홍수위험강도(침수심${\times}$유속)를 구하였고, FEMA에서 제시한 바 있는 Downstream Hazard Classification Guidelines(USBR, 1988)의 사람 및 가옥에 대한 위험 정도를 도출하였으며, 이 자료들을 근간으로 하여 침수심과 범람범위의 정보를 포함하고 있던 범람지도와 지역별 홍수의 세기를 표현하는 홍수위험 정보를 GIS Tool(ArcView, ArcGIS, CAD 등)들을 이용하여 표출함으로써 좀 더 효율적이고 체계적인 홍수지도를 작성하였다. 본 연구의 결과로 작성된 홍수위험정보 지도(침수심, 유속분포도, 홍수위험강도)는 주민의 대피 이동시나 대피지구 선정, 홍수로부터 발생하는 피해에 대한 최적화된 대응 대비, 도시개발계획 수립시 개발지역의 선정 등에 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 판단되었다. 다양한 정보를 포함하고 있는 홍수정보 지도의 작성을 통해 기존 침수깊이와 범람범위의 1차적인 정보에서 수립할 수 있었던 계획이 가질 수 있었던 한계점을 좀 더 향상된 정보를 이용하여 극복함으로써 효율적이고 체계적인 치수 방재 계획수립이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.59-66
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• 2007

하천을 횡단하는 교량은 하천의 배수위를 증가시키는 중요한 요인으로 작용한다. 더욱이 산지하천에 시공된 교량은 유송잡물에 의한 폐색으로 인하여 교량 직상류부에 홍수피해를 가중시킨다. 본 연구에서는 교각에 집적되는 유송잡물의 영향으로 인해 발생할 수 있는 홍수피해 규모를 확인하고자 대상하천에 대한 HEC-RAS 모형과 HEC-GeoRAS 모형을 구축하여 모의하였다. 교각에 집적된 유송잡물에 의한 폐색이 하천의 범람을 일으키는 원인으로 가정하여 범람 시나리오 별로 부정류 모의를 실시한 결과 월류지점 및 홍수용량을 산정하였고, 이에 따라 대략적인 범람예상구역을 작성하였다. 그러나 범람구역의 침수면적과 침수심에 대하여 실제 분석결과를 제대로 반영하지 못하는 한계가 있었다. 따라서 수치지형도와 위성사진을 이용하여 범람예상구역을 재설정하고 수치고도자료 내에서 월류용량과 동일 용량의 침수면적과 침수심을 갖는 범람구역을 재작성하는 과정을 수행함으로써 좀 더 정확한 홍수피해 규모를 산정하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.129-136
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• 2008

홍수 예방을 위해 사용되는 구조적 또는 비구조적 대책의 성공여부는 홍수 예측의 정확도에 달려있다. 본 연구에서는 홍수 범람 발생유무, 범람 면적 또는 최대수위를 예측 및 모의가 가능한 수치모형을 개발하였다. 비선형 Saint-Venant 방정식을지 배방정식으로 사용하였으며, 적합화된 계층적 사면구조 격자를 적용하여, leap-frog 기법과 upwind 기법으로 양해적으로 유한차분하였다. 개발된 수치 모형은 Thacker 문제의 결과와 비교하여 검증하였고, 경상남도 의령 지역에 사면구조 격자를 사용한 본 모형을 적용하였다. 검증 결과 본 모형의 격자는 균일 격자보다 거의 4배 정도 효율적이었으며, 정확도 측면에서도 이전 모델의 결과와 거의 일치함을 알 수 있었다. 다음은 수문 빈도를 변화시키면서 홍수 범람 양상을 수치 모의하였다. 빈도가 증가하면, 첨두 수위를 비롯한 수위 수문곡선의 크기도 증가함을 알 수 있었고, 500년 빈도에서는 제방을 월류하여, 제내지에 범람함을 예측할 수 있었다.