• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.287-287
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• 2022

홍수빈도분석의 실용적 측면의 목적은 특정 재현기간에 대하여 발생 가능한 홍수량을 설계홍수량(design flood)으로 설정함으로써 댐, 제방, 배수시설, 하수관거 등의 치수기능을 가진 치수시설물이 설계홍수량 내에서 홍수로 인한 피해를 발생시키지 않도록 그 규모와 기능을 설계함에 있다. 특히 우리나라의 경우 유량자료의 부족으로 강우빈도분석을 수행하여 재현기간별 확률강우량을 먼저 산정하고 이를 강우-유출모형을 통해 확률홍수량으로 전환한 뒤 하천등급에 따른 재현기간 기준에 따라 설계홍수량을 산정하고 있다. 그러나 이와 같이 결정된 설계홍수량이 특정유역에서 발생될 수 있는 피해규모에 대해 얼마나 적정한 지의 여부를 과학적으로 판단하기 위한 연구는 국내·외에서 찾아보기 어려우며, 이러한 문제를 개선하기 위한 기초 이론을 제공하는 것이 본 연구의 가장 중요한 목표이다. 홍수빈도분석을 통해 산정된 설계홍수량의 적정성 여부를 과학적으로 판단하기 위해 최근에 진행된 해외의 몇몇 연구에서는 총 기대비용함수(total expected cost function)의 개발에 근거한 최적설계홍수량을 활용할 수 있음을 제안한 바 있다. 이 개념은 계획된 설계홍수량 이상에서 발생될 수 있는 피해함수(damage function) 및 기대피해함수(expected damage function)와 비용함수(cost function)가 결정되면, 이로부터 총 비용을 나타내는 총 기대비용함수(total expected cost function)을 도출하고 총 기대비용함수가 최소가 되는 최적설계홍수량(optimal design flood)을 산정하여 이를 계획된 설계홍수량(tentative design flood) 비교함으로써 계획된 설계홍수량의 적정성을 판단하는 과정을 기초이론으로 활용한다. 본 연구에서는 불확실성으로 발생되는 범위를 고려한 최적설계홍수량을 산정하기 위하여 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하였으며, 자료의 종류에 따른 홍수량의 변화를 분석하기 위하여 년최대계열 및 부분시계열 자료를 각각 적용하였다. 한강유역에서 가평대성, 여주 및 한강대교 수위표 지점에서 측정된 자동관측유량장치에 의한 홍수량 자료를 활용하였으며, 최적설계홍수량이 기존 설계홍수량에 비해 크게 산정됨을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.586-586
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• 2015

전 세계적으로 기후변화가 심화됨에 따라 기상이변으로 인한 홍수, 가뭄, 태풍 등의 기상재해가 급격히 증가하고 있으며, 피해규모는 물론 생명과 재산피해도 증가하는 추세이다. 기후변화에 의한 온도상승은 증기압을 더 증가시켜 홍수를 유발할 수 있는 강우의 잠재력을 증가시키고 있다(IPCC, 2001). 즉, 수문순환 과정을 빠르게 진행시키고 극한 수문사상의 빈도를 증가시키고 있기 때문에 기후변화가 홍수 재해 및 관리에 미치는 영향을 파악하고, 그에 따른 구조적, 비구조적 대책을 수립하는 것은 미래 치수계획에 있어 아주 중요하다. 따라서 본 연구에서는 IPCC 5차 평가보고서(AR5, 2013)에서 제시한 RCP 시나리오를 이용하여 경안천 유역의 홍수 범람을 모의하고 이에 따른 홍수피해액을 산정하였다. RCP4.5 시나리오와 RCP8.5 시나리오를 사용 하였으며, 목표기간별로(Reference : 1971~2005년, 목표기간I : 2006~2040년, 목표기간II : 2041~2070년, 목표기간III : 2071~2100년) 강우 유출분석 모형에 적용해 미래 기후변화가 경안천 유역의 홍수범람에 미치는 영향을 분석하고, 다차원홍수피해산정법(MD-FDA)을 통해 홍수 피해액을 추정하였다. 이를 통해 끊임없이 발생하는 자연재해로부터 보다 경제적 효과적으로 홍수피해 저감효과를 증대시킬수 있는 기초자료로 활용하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.245-249
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• 2009

전 세계적인 지구 온난화로 인한 이상기후로 최근 10년간의 홍수 피해는 그 강도와 규모면에서 점차 증가하고 있는 실정이다. 1998년과 1999년 그리고 2002년의 전국적인 홍수로 많은 제방과 저수지가 붕괴되어 수많은 가옥과 농경지가 침수되었으며, 2002년 태풍 루사의 영향으로 낙동강 인근 지역과 강릉 지역은 엄청난 피해를 입었다. 본 연구에서는 태풍 루사로 인해 특히 피해가 심했던 지역 중 경북 김천지역에 위치한 감천유역에 대해서 강우관측소 자료를 이용하여 유역 내 홍수량을 산정하였고, 산정된 홍수량을 바탕으로 직지사천 내 하도 모의를 실시함으로써 하천내의 홍수위를 산정하였다. 또한 모의결과는 하천 내 실측홍수위 자료와 비교함으로서 본 연구에서 적용한 홍수해석 기법의 적용성을 입증하였다. 그리고 100년 및 200년 빈도의 확률강우량을 산정하여 빈도별 확률유출량 및 하도내에서의 유량 및 수위를 산정하여 기성제방고와 비교를 실시함으로써 홍수에 취약한 지역을 도출 할 수 있었다. 또한 국내의 홍수예경보체계와 연계하여 선행시간을 확보한 정확도 높은 홍수정보시스템 구축에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제13권1호
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• pp.53-66
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• 2011

본 연구에서는 수문자료와 수문해석과정에 포함되어 있는 불확실성을 고려함으로써 현재 하천 시설물에 적용되고 있는 안전율 혹은 여유고에서 고려하고 있는 불확실성과 비교 검토하였다. 불확실성을 고려하기 위하여 연 최대 강우량자료를 Bootstrap 방법, SIR 알고리즘을 통해 재추출함으로써 불확실성을 고려한 확률강우량을 산정 하였다. 산정된 현재의 확률강우량과 불확실성을 고려한 경우의 확률강우량을 이용하여 HEC-HMS를 통해 홍수량을 산정, HEC-RAS를 통해 지점별 홍수위를 산정 하였다. 예상홍수피해액의 산정은 다차원홍수피해산정방법(MD-FDA)을 이용하였다. 그 결과 SIR 알고리즘을 이용한 경우 예상홍수피해액의 최대값은 현재의 확률강우량을 이용한 경우의 1.22배, Bootstrap 방법에 의한 최대값은 0.92배의 값을 보였다. SIR 알고리즘은 자료의 재추출시 가중치 부여를 위한 우도함수의 영향을 크게 받으며, 이로 인한 불확실성의 구간이 커져 가장 큰 예상홍수 피해액이 도출되었다. 따라서 자료의 적정 위치에 우도를 결정하는 것이 매우 중요하게 작용하는 것을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4B호
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• pp.363-369
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• 2006

우리나라에서는 치수사업을 추진하기 위한 경제성 분석으로 간편법과 개선법을 사용하여 오다가 현재는 2004년도에 개발된 다차원법(다차원 홍수피해 산정방법(Multi-Dimensional Flood Damage Analysis))을 이용하고 있다. 다차원법은 도시와 농촌 등의 구분없이 일반적으로 이용할 수 있도록 개발되었는데 본 논문에서는 도시지역에 적합하도록 다차원법의 홍수피해 산정 요소들을 보정하여 적용하고자 하였다. 즉, 다차원법에서 제시하고 있는 피해액 산정 항목들 중 도시지역 분석을 위해 일부를 보정 또는 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 항목은 배수펌프장의 내수배제능력을 고려해 침수모의를 수행하여 침수 예상지역에 대한 침수심을 산정하는 것이다. 그리고 보정한 항목으로는 산업지역의 피해, 공공시설물의 피해율 등에 대한 것으로 도시지역의 피해액 산정을 위해 수정하여 적용하였다. 도림천의 지하방수로 사업의 비용-편익비를 산정하여 비교한 결과, 다차원법을 이용한 경우 5.51, 본 연구에서 제시한 비주거지역 자산과 공공시설물의 피해율을 이용한 경우는 6.75의 비용-편익비를 추정할 수 있었다. 이는 피해액 항목들 중, 많은 비중을 차지하는 공공시설물피해 항목에 의한 영향의 크기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1282-1286
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• 2007

우리나라는 매년 여름 발생하는 집중호우로 인해 해마다 많은 인명 및 재산 피해가 발생하고 있다. 집중호우 발생으로 인한 홍수로 인해 홍수범람, 제방붕괴 등이 발생할 경우 그 피해는 실로 막대하다고 할 수 있다. 따라서 피해 발생 이전에 충분한 준비를 통해 집중호우로 인한 피해 방지를 준비해야 한다. 지난 2006년 7월 전국적인 국지적 집중호우로 인해 막대한 피해가 발생했으며, 남강의 지류인 영천강 유역에서도 제방의 월류 붕괴로 인한 제내지 범람 피해가 다수 발생하였다. 본 연구에서는 2006년 7월 태풍 에위니아 내습시 낙동강수계 남강 유역에 발생한 홍수피해 원인을 분석하기 위하여 수리학적 모형을 이용하여 홍수위를 추정하였다. 영천강은 남강 제1지류이며 남강하구에서 63.0 km 지점인 진양군 문산면 소문리에서 남강에 합류되고 있으며 유로연장은 35 km 이다. 수리학적 모형을 통해 홍수위와 같은 기본적인 수리량의 산정 및 분석을 실시하였다. 본 연구를 통한 결과는 영천강 유역의 제방붕괴 원인 및 홍수범람 피해 방지를 위한 대책 수립뿐만 아니라 상류 유역에 대한 1차원 수리학적 모형의 적용과 관련하여 기초적인 자료로 제공할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.399-399
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• 2018

지구온난화에 따른 기후변화로 인하여 설계빈도를 상회하는 집중호우가 증가하는 추세이며, 불규칙한 강우패턴 및 강우강도의 변화, 그리고 급격한 도시화는 도시지역의 침수피해를 가져오고 있다. 본 연구에서는 극한호우사상에 따른 도심지역 침수분석을 실시하기 위해 서울시 상습침수지역인 강남역 일대를 연구대상유역으로 선정하여 도시유출모형을 구축하였으며, 극한호우사상에 따른 강우시나리오 선정을 위해 기왕최대강우, PMP, 확률강우량을 분석하였다. 또한, 극한호우사상에 따른 도심지역 홍수피해액 산정을 위해 국내외 산정방법에 대해 조사하고, 방법에 따른 피해액 산정결과를 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.489-499
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• 2006

현재 홍수피해에 대한 잠재성은 홍수피해잠재능(PFD)에 의해 나타내고 있으나 하천유역의 설계빈도와의 연계성이 없어 실무에서 이용하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 홍수피해발생 잠재위험도라는 개념을 도입하고 그 산정방안을 마련하여 산정된 잠재위험도와 설계빈도와의 연계성을 제시하였다. 홍수피해발생 잠재위험도는 위험성, 노출성, 취약성의 세가지 세부요소로 산정되며, 위험성은 홍수사상의 발생확률, 노출성은 자산 등이 특정 홍수사상 혹은 홍수재해에 노출되어 있는 정도, 취약성은 홍수에 대비한 시설들의 취약 정도를 나타낸다. 이 세부요소들은 또 다시 세세부요소를 가지며 위험성은 지속 기간별 빈도별 확률강우량등으로 표현가능하고, 노출성은 인구밀도와 공시지가, 취약성은 지역낙후도지수와 홍수방어능력지수를 세세부요소로 선정하였다. 홍수피해발생 잠재위험도 산정식의 가중계수를 결정하기 위해서 전문가의 의견을 통한 계층 분석과정(AHP)기법을 이용하였다. 안양천 유역에 대하여 홍수피해발생 잠재위험도를 산정하였고, 잠재위험도와 기왕최대강수량을 이용하여 시 군 구 단위로 설계빈도를 산정할 수 있었다. 안양천의 기존 설계빈도는 본류구간에서는 200년, 지류구간에서는 50년에서 100년사이로 정하고 있으나, 본 연구에서는 안양천유역 전체에 대하여 설계빈도를 약 110년에서 130년정도로 결정하였다. 따라서 본 연구에서 개발한 기법을 이용하여 행정구역단위의 설계빈도를 제시할 수 있었으며, 이는 향후 유역별 및 하천별로도 잠재위험도와 설계빈도를 산정할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.151-151
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• 2015

최근 기후변화 및 토지 이용변화 때문에 홍수가 빈번하고 이로 인한 피해가 급증하고 있으며 4대강 사업이 이슈가 되면서 강우예측과 홍수량 산정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 여전히 홍수량 과다 과소 산정으로 인하여 지역적으로 문제점이 야기되고 피해가 발생하고 있다. 특히 Thiessen방법은 유역의 면적 강우량을 산정하기 위해 광범위하게 사용되고 있는데 중 소유역 또는 미계측 유역에 적절한 고려없이 무분별하게 사용하고 있어 문제가 발생되고 있는 실정이다. 또한 현재까지 큰 문제는 발생하지 않았지만 여전히 안전이나 위험에 노출된 상태이다. 따라서 Thiessen망 사용의 정밀한 분석이 무엇보다 필요한 실정이다. 따라서 본 연구를 통하여 소유역 및 미계측 유역을 대상으로 Thiessen망 이용시 관측소 선정에 따른 홍수량의 차이를 분석하고, 이에 따라 어떠한 문제가 발생할 수 있는지 분석하였다. 기존 소유역 및 미계측 유역 중 Thiessen방법을 적용하여 홍수량을 산정한 사례를 전반적으로 조사하였다. 이중에서 여러 지점중 Thiessen망 사용으로 유역이 분할되어 홍수량산정에 문제가 될 수 있는 관하천, 수외천, 주교천, 풍천을 연구 대상지점으로 선정하였다. 부적절한 Thiessen망 산정이 홍수량 산정에 미치는 영향을 평가하기 위하여 신뢰성있고 가장 실설계에 많이 사용되고 있는 다음의 방법으로 홍수량을 산정하였다. 먼저, 관측소 선정에 있어서 관측년도가 비교적 길고 유역과 가장 가까운 기상청 관할의 관측소를 선정하고 홍수량 산정요령에 따라 홍수량을 재 산정 하였다. 본 연구로부터 나온 결과에서, 산정된 홍수량은 기존의 Thiessen망을 통하여 산정된 홍수량과 차이를 보였고, 이는 Thiessen다각형 이론에 위배되는 관측소 선정이 원인으로 밝혀졌다. 따라서 본 연구에서는 관측년도가 길고 강우자료의 신뢰도가 높은 기상청 관할 관측소의 강우자료를 우선적으로 사용할 것을 제시하였다. 또한, 여러 관측소의 강우자료를 Thiessen망을 통하여 산정하는 부적절한 산정법을 신뢰성있는 단일지점의 강우량 산정법으로 적절한 홍수량이 산정할 것을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.165-165
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• 2018

이상기후로 인한 일강우량의 경신이 빈번하게 발생함에 따라 홍수피해 위험이 증가하고 있다. 최근 해안지대와 근접한 제주시와 서귀포시 도심부근에서 200 mm 이상의 일강우량이 빈번하게 발생하고 있으며, 한라산 정상 부근에서 500 mm 이상의 강우 발생빈도도 증가하고 있다. 특히, 2014년에 발생한 태풍 '나크리'는 기상청 관측 사상 최대인 1,500 mm의 일강우량을 기록하는 등 호우재해로 인한 피해 위험도가 증가하고 있다. 호우재해로 인한 홍수피해를 저감시키기 위해서는 정확한 홍수량 산정을 통한 계획수립이 매우 중요하다. 홍수량 산정 시 필수조건인 강우자료는 면적 개념의 면적평균 강우량이 필요하며 대표적 방법으로 티센다각형법이 있다. 티센다각형법은 현재 실무에서 가장 많이 사용되는 방법으로 쉽게 산정할 수 있으나 고도에 따른 강수 변화를 고려하지 못하는 단점이 있다. 이에 따라 제주도와 같은 산악지형에 적합한 방법을 고려하기 위하여 등우선법을 활용한 면적평균 강우량 산정 후 티센다각형법과 비교하였다. 티센다각형법은 관측소마다 관측된 강우량에 관측소 주위로 작도한 티센다각형의 면적 비를 가중치로 부여하는 방법으로 빠른 시간 안에 면적평균 강우량을 산정할 수 있는 반면, 등우선법은 등우선간 평균강우량에 등우선간 면적을 가중치로 부여하기 때문에 시간별 혹은 일별 등우선을 매번 작도해야 하는 점과 오랜 시간이 걸린다는 단점이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 제주시 도심하천을 기준으로 티센다각형법과 등우선법 간 변환식을 개발하여 효율적인 면적평균 강우량 산정이 가능하도록 하였다.