• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1510-1514
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• 2010

강변저류지는 홍수터, 하천연안 저지대 농경지 등을 이용하여 기존 제방의 일부 구간에 취수부를 설치하고 계획홍수 초과 또는 일정 수위 이상 발생 시 이를 일시 저류함으로써 하류의 홍수량을 경감시키는 소규모 수공구조물이다. 이러한 강변저류지와 같은 소규모 수공구조물의 홍수조절효과에 가장 큰 영향을 미치는 인자로는 저류용량이 있으나, off-line 형식을 강변저류지에 적용할 경우 저류용량 이외에도, 취수부의 형식(월류제, 수문)과 취수부의 제원(월류고, 월류폭 등)은 강변저류지의 홍수조절효과에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 저류용량변화에 따른 홍수조절효과 변화에 초점을 맞춰 수행된 기존의 연구들과 달리, 취수부형식과 취수부 제원 변화에 따른 강변저류지의 홍수조절효과 개선방안을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.91-91
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• 2017

전 세계적으로 인공습지는 도시화, 기후변화 및 생활수준 향상으로 인한 홍수와 가뭄, 하천생태계 변화, 수질오염과 같은 환경문제의 해결방안으로 제시되고 있다. 이에 따라 국내에서도 여러 목적과 형태의 인공습지가 조성되고 있다. 인공습지의 경우 특정 기능을 목적으로 하여 조성하더라도 인공적 생태계가 조성되므로 복합적 기능을 갖게 된다. 하지만 현재까지의 인공습지 조성 효과에 관한 연구는 한가지 기능에만 초점을 맞추어서 실제 인공습지 조성의 가치가 저평가되고 있다. 본 연구에서는 하천변 인공습지 조성에 따른 여러 효과 중 가장 주가 되는 홍수저감 및 수질개선 기능에 대한 효과를 분석하고 이에 따른 편익을 산정하였다. 먼저 인공습지의 적용 대상 유역을 선정하고 유역 내에 입지를 결정하여 이에 맞는 인공습지를 설계 및 적용하였다. 인공습지 조성에 따른 홍수저감 효과 및 수질개선효과를 각각 분석하였다. 분석 결과에 대해 MD-FDA를 통해 홍수피해액을 산정하였고 대체비용법을 통하여 동일한 수질개선 효과를 갖는 하수처리시설의 하수처리비 및 운영관리비에 해당하는 수질개선 편익을 산정하였다. 본 연구를 통해 인공습지의 홍수저감 효과뿐만 아니라 수질개선 효과를 확인하였으며 정량적인 분석방법을 통해 두 가지 기능에 대한 효과를 분석하여 보았다. 또한 산정된 홍수저감 및 수질개선 효과를 경제적 가치로 환산하여 보다 객관적인 지표로 나타내었다. 본 인공습지 조성에 따른 종합적 편익 산정 연구 결과는 다목적의 인공습지를 적재적소에 적용하는데 기여할 것이다. 추후 생태적 기능, 레크레이션 기능 등에 따른 기타 편익 산정 방법론 조사를 통해 각 기능의 편익을 추가한다면 인공습지 조성에 따른 편익을 종합적으로 고려할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 인공습지 조성의 소요사업비 및 유지관리비를 산정하여 인공습지 조성에 대한 경제성분석을 한다면, 실제 인공습지 조성 사업 시 사업의 타당성을 평가하는 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.196-196
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• 2022

최근 기후변화로 인한 집중호우가 발생함에 따른 도시 저지대홍수의 대표적인 사례로, 외수위 상승으로 인한 내수 침수 발생과 배수위(backwater) 발생은 상류 저지대의 내수배제 불량으로 인한 홍수피해가 주된 원인 중 하나로 판단된다. 저지대 내수침수사례로는 서울 강남 및 서초 일대 지역이 대표적이며, 내수침수해 저감을 위한 다양한 치수 사업이 제안된 바 있다. 반포천의 경우 반포천 상류 저지대의 홍수 저감을 위해 중·상류 지역의 유역변경계획이 수립되었다. 또 한, 사당천의 경우 이수-과천 복합 터널을 건설, 홍수 저류지를 조성하여 도심지 상류 침수 저감 계획을 수립하였다. 반포천은 한강의 제1지류로서 제2지류인 사당천과 함께 대표적인 도시하천으로서 상습적으로 내수침수가 과거에 빈번히 발생하였다. 따라서, 본 연구에서는 1차원 동수역학 모형인 HEC-RAS 모형을 사용하여 반포천 및 사당천의 계획홍수량 변화에 따른 반포천 유역 합류부에서 계획홍수위의 배수효과 발생 및 내수침수피해의 저감효과를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.292-296
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• 2010

본 연구에서는 상대적으로 소규모 홍수저감시설인 천변저류지의 설치를 통하여 대규모 유역 하도 전체에서의 홍수위 저감효과를 평가하고 그 효율을 극대화 하는 방안을 제시하였다. 본 연구에 적용한 다목적 최적화 기법(Multi-objective Optimization)으로는 NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) 알고리즘을 적용하였으며 천변저류지 설치에 따른 수위 영향구간 분석 및 유역 전체 하도구간에서 전반적으로 발생하는 수리, 수문학적인 변화 평가 및 천변저류지 최적 조합을 선정하기 위하여 천변저류지의 용량을 최소화하면서 하도 전 구간에서의 수위 저감량을 최대화할 수 있도록 최적화 알고리즘의 목적함수를 설정하였다. 천변저류지 설치에 따른 홍수량의 변화를 해석하기 위하여 안성천 유역에 대하여 동역학적 홍수추적을 수행하였으며 저류형 구조물의 설치에 따른 홍수량 저감효과 및 그에 따른 홍수위의 변화를 동시에 해석하기 위하여 UNET 모형을 기반으로 한 HEC-RAS 부정류 해석을 실시하였다. 천변저류지 조합별로 다양한 경우의 수가 존재하므로 HEC-RAS 구동 모듈인 HECRAS Controller를 Visual Basic으로 코딩된 최적화 알고리즘 프로그램과 연동함으로써 각 경우의 수별로 동역학적 홍수추적 및 부정류 해석을 실시함으로써 천변저류지 조합별 각 측점에서의 홍수량 및 홍수위를 산정하여 저류지 용량을 최소화하면서 각 하도 측점별 수위저감량을 최대화 하는 최적해 집단(Pareto Front)을 산정하여 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.190-190
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• 2022

최근 30년 강수량은 20세기 초보다 124mm 증가하였으며, 지역별 변동성 역시 매우 크다. 또한 일 강수량 80mm 이상의 강한 강수의 증가가 뚜렷하고 약한 강수가 감소하는 양극화로 인하여 홍수기에 홍수피해가 증가하는 추세를 보인다. 하지만 홍수에 대비하는 기간인 홍수기는 1970년 이전에 제정된 후 개선된 적이 없어 기후변화를 반영하지 못하고 있으며, 전국적으로 동일한 홍수기를 적용하고 있기에 최근 강수량의 지역특성이 강한 점을 반영하지 못하고 있다. 따라서 본 연구는 20세기와 21세기 두 그룹의 통계특성을 비교하여 홍수기의 강수량 변화를 정량화하여 기후변화를 보이고 국내 18개의 다목적댐 유역에서의 강수량 변화를 통계기법을 통해 지역 특성을 확인하였다. 이후 장마와 태풍을 기준으로 한 기존의 홍수기와 extension, shift, 그리고 split 등의 방법을 적용하여 개선한 홍수기를 비교하였다. 모의 방법은 댐 운영 기본 규칙에 국내 다목적댐에 가장 많이 활용되는 일정률-일정량 방식의 Rigid ROM과 예측한 유입수문곡선의 정확도가 관건인 일정량 방식의 Technical ROM을 활용하여 방류량을 결정하였다. 홍수저감효과는 계획방류량을 기준으로 한 세 가지 지표(frequency, duration, magnitude)를 통한 비교와 하천의 계획홍수량과 댐의 200년 빈도 계획홍수량을 기준으로 한 K-water 방법을 활용하여 평가하였다. 본 연구의 결과로 20세기와 21세기 홍수기의 통계량을 비교했을 때 강수량의 평균값이 86.55mm가 증가한 것을 확인할 수 있었으며, 각 댐 유역별로 비교하였을 때도 1개의 댐을 제외한 94%의 댐에서 증가 추세를 확인하였다. 추가적으로 모평균 차이를 95% 신뢰구간으로 확인한 결과 80% 이상의 범위에서 증가추세를 확인하였다. 가설검정 결과인 p-value가 최소 0.038에서 최대 0.3의 값을 가져 지역별 강수 차이 또한 유의미한 통계적 차이를 파악하였다. 홍수저감효과의 경우 2020년의 시범 유역에 대해서 15일의 extension을 적용한 홍수기가 기존의 홍수기에 비해 평균적으로 frequency는 0.002%, duration은 1.85hr, magnitude는 26.96% 정도 저감됨을 확인하였으며, flood의 횟수도 6회정도 적음을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 바탕으로 향후 기후변화에 대응한 새로운 홍수기의 기준을 제안할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.111-111
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• 2023

최근 기후변화의 영향으로 설계빈도 보다 높은 강우가 발생하고, 하천설계 기준을 초과한 홍수피해가 발생하고 있다. 현재 시행되고 있는 하천관리는 이수 및 치수 목적으로 제방, 보 및 낙차공과 같은 그레이인프라(Grey infrastructure)가 일반적이다. 하지만 그레이인프라를 통한 하천관리 방안은 이산화탄소를 배출하여 기후변화로 인한 극한 기상의 발생을 증가시키고 홍수피해를 가중시키는 등의 악순환이 반복되게 한다. 따라서 그레이인프라에 의한 하천관리 방안은 지속가능한 방안으로 채택할 수 없으므로 최근에 환경적, 사회적 문제를 생태계의 서비스를 통해 해결하고자 하는 자연기반해법(NbS, Nature-based Solutions)의 개념이 주목받고 있다. 이에 본 연구는 합천댐 직하류인 황강을 대상으로 자연기반해법을 활용한 하천관리 방안의 홍수저감 효과를 정량적으로 분석하고자 하였다. 자연기반해법 기술에 포함되는 범람원 굴착(Floodplain excavation)과 제방후퇴(Dyke relocation)를 황강의 홍수위험지역에 적용하였다. HEC-RAS의 부정류 흐름(Unsteady flow) 해석을 통해 하천 홍수위를 산정한 결과, 낙동강 합류점에서 5cm의 홍수위 저감효과를 확인 할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 하천관리사업의 진행 시 기존의 하천관리 방법이 아닌 자연기반해법을 통한 관리 방안으로 도입할 수 있는 근거로 충분히 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.498-498
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• 2023

정부와 지자체는 기후변화로 인한 홍수 피해를 저감하고자 내수배제 용량 증대, 건전한 물환경 조성 등 다양한 방향의 정책들을 제시하고 있다. 각 지자체 별로 다양한 홍수 대응 정책들을 반영하고 있지만, 2022년 집중호우에 의한 도심지역 침수 피해 사례와 같이 기후변화로 인하여 증가된 홍수량에 대한 적절한 대비를 못하고 있다. 따라서 지자체는 현재의 홍수 대응 정책들과 더불어 추가적인 홍수 대응 정책을 시행하여야 하며, 지속가능한 개발을 고려한 유역의 건전한 물순환을 유지해야 한다. 본 연구에서는 토지피복 등 유역의 특성을 고려하여 실행 가능한 홍수 정책들의 대응 효과를 분석하고, 기후변화 시나리오를 반영한 미래 빈도분석 결과를 반영하여 최적의 홍수 대응 정책 대안을 제시하고자 한다. 연구에서 선정한 홍수 대응 정책은 우수관거 용량을 증대시키는 관거 교체 정책, 지속가능한 저영향개발 기법을 적용한 투수성 포장과 옥상녹화 정책을 선정하였다. 미래 강우 시나리오는 3개의 CMIP6 GCM모형(ACCESS-CM2, CanESM5, GFDL-ESM4)과 2개의 SSP-RCP 시나리오(SSP1-26, SSP5-85)를 사용하였다. 홍수 저감 효과는 도시유출해석모형인 SWMM 모형으로 분석하였다. 또한, 정책 이행에 발생하는 공사와 운영 비용을 산정하여 경제적 편익 분석을 실시하였다. 분석 결과, 투수성 포장과 우수관거 용량 확대 정책을 반영하는 정책 시나리오가 가장 경제적인 홍수 저감 효과를 가져오는 것으로 분석되었다. 본 연구의 정책별 경제적 비용과 홍수 저감 효과 분석은 기후변화에 대비한 도시유역의 홍수 대응 정책을 평가하고 우선순위를 선정하는데 있어 기여 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1813-1816
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• 2010

홍수범람도는 홍수가 발생하였을 때 인명 및 재산피해를 최소화하기 위해 홍수지역을 미리 예측가능하게 만들어 놓은 지도로써, 강우 빈도별 침수면적과 침수심을 표현한다. 과거 홍수범람도는 홍수발생시 댐의 수위를 조절하기 위한 댐의 모의운영과 침수지역의 피해 복구 등에 사용되었다. 최근에는 홍수에 대비하여 도시계획이나 제방 등의 설계에 주로 이용되고 있어, 많은 연구에서 홍수량 추정을 위한 프로그램을 이용하여 홍수범람도를 구현하거나 간단한 조작으로 홍수범람도를 작성하는 프로그램들이 개발되고 있다. 본 연구에서는 HEC-GeoRAS를 사용하여 극한홍수사상(PMF)이 발생할 경우 충주댐 하류의 주요 지점인 충주시와 여주군의 홍수범람도와 남한강 유역의 홍수저감대책을 분석하였다. 특히 다양한 구조적 홍수저감대책과 비구조적 홍수저감대책을 시범유역에 적용하여 홍수저감효과를 침수면적과 침수심을 기준으로 정량적으로 분석하여 재해저감 능력을 분석하였다. HEC-GeoRAS를 이용하여 홍수범람도 작성 시 하도내 횡단자료의 정확성은 수치지도의 정밀도에 따라 현저한 차이가 발생된다. 수치지도 자료가 정확하지 않다면 홍수범람면적, 구역 등을 정확히 모의할 수 없어 가상홍수사상 시나리오를 제대로 구현할 수 없게 된다. 홍수범람 모의를 좀 더 정확하게 수행하기 위해서는 비교적 정확한 지형자료인 항공측량자료를 사용하는 연구가 추후에 진행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.315-315
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• 2021

저영향개발은 녹색 기반시설을 이용한 침투, 여과, 저류, 지체 등의 효과를 달성하는 구조적 방식과 집중된 우수 배제 방식을 분산시키는 비구조적 방식이 있다. 국내에서는 저영향개발을 주로 시범사업 수준에서 침투트렌치, 식생수로, 투수성 포장과 같은 일부의 요소기술만 적용하고 있는 실정으로, 비구조적 방법을 이용한 분산식 우수배제 방식을 도입한 사례는 거의 없다. 본 연구에서는 PCSWMM을 이용하여 송산 그린시티 개발 사업에 기존의 집중형 우수 배제 방식과 비구조적 방식을 포함한 저영향개발을 각각 도입하여 홍수 및 침수 저감 효과를 검토하였다. 본 연구에서는 송산 그린시티에 저영향개발 기법을 고려하면서 기존 4개의 주 수로에 2개의 소규모 수로를 추가적으로 고려하였다. 또한, 우수관거는 연장이 길어짐에 따라 관거의 규모가 커지므로 유역 유출부에 인접한 지역은 직접 우수 배제가 되도록 하였고, 우수의 배제 방향을 분산시킴으로써 관거의 규모가 비대해지지 않도록 하였다. 홍수 및 침수 저감 효과는 50년 빈도 확률 강우량과 100년 빈도 확률강우량을 적용하여 검토하였다. 그 결과, 적용된 집중형 우수 배제 방식의 경우에는 50년 빈도 확률강우량 조건에서 48 ha, 100년 빈도 확률강우량에서는 81 ha가 침수되는 것으로 모의가 되었다. 반면, 분산형 우수배제 방식을 포함한 저영향개발을 반영할 경우, 50년 빈도 확률강우량에서 6 ha, 100년 빈도 확률강우량 조건에서는 18 ha가 침수되는 것으로 모의가 되었다. 즉, 분산형 빗물관리를 계획함에 따라 홍수 저감의 효과가 나타나는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권7호
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• pp.559-569
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• 2009

환경 및 경제적 문제 등으로 인해 댐과 같은 대규모 수공구조물의 신설이 점차 어려워짐에 따라, 천변저류지 등과 같은 소규모 수공구조물의 설치가 대안으로 검토되고 있다. 천변저류지와 같은 소규모 수공구조물의 경우 홍수량, 유입수문곡선, 천변저류지 용량 및 월류위어의 월류고 등에 따라 홍수저감효과가 민감하게 반응하므로, 대상 저류지의 제원 결정을 위해 목표하는 설계빈도 결정이 선행되어야 한다. 또한 천변저류지를 이용하여 목표하는 홍수저감효과를 얻기 위해 다수의 천변저류지가 설치되어야 하며, 즉 천변저류지군의 홍수조절효과는 이들 저류지군을 연계한 수문네트워크의 분석에 의해 산정되어야 한다. 본 연구에서는 설계빈도 변화에 따른 천변저류지군의 홍수저감효과를 산정해 보았으며 산정된 홍수저감효과를 분석하여 천변저류지의 최적위치를 선정하기 위한 새로운 지수를 제안하였다. 천변저류지의 최적위치를 결정하기 위해 개발된 기존의 의사결정모형을 보완하여 제안된 지수를 산정하기 위한 모형을 개발하였으며, 개발된 모형을 안성천유역에 적용하여 기존의 연구결과와 비교하고, 적용성을 검토하였다. 그 결과 천변저류지 최적위치를 결정하기 위한 기준으로의 활용이 가능한 것으로 판단되었다.