• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.6-6
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• 2022

최근 수재해에 대응하기 위한 물관리 환경은 기후변화에 따른 홍수 피해 심화와 댐과 하천 시설의 노후화 점증, 하천관리일원화 등 정책적 변화, 그리고 포스트코로나 디지털 혁신 등 복합적 대전환 시대 진입에 따라 복잡다단한 양상을 보이고 있다. 디지털 트윈은 디지털 대전환(digital transformation) 시대 다양한 산업 영역에서 지능화와 생산성 향상을 목적으로 도입되고 있다. 본 국가 시범사업에서는 170 km에 달하는 섬진강 유역 전체를 대상으로 홍수에 대응하기 위한 디지털 트윈 플랫폼(K-Twin SJ)을 구축하고 있다. 본 플랫폼은 국가 인프라 지능정보화 사업의 일환으로 시작되었으며, 공간정보와 시설물 모델링, 홍수 분석 등 수재해에 대응하기 위한 수자원 분야의 다학제적인 강소기업들과 K-water에서 컨소시엄을 구성하여 추진하고 있다. 본 사업의 내용은 섬진강 댐-하천 유역에 대하여 고정밀도 3D 공간정보화, 실시간 물관리 데이터 연계, 홍수 분석 시뮬레이션, AI 댐 운영 최적화, AI 사면 정보 생성, 하천 제방 안전성 평가, AI 지능형 CCTV 영상분석, 간이 침수피해 예측, 드론 제약사항 조사 체계 개발을 포함하고 있다. 물관리 데이터와 하천 시설정보를 트윈 플랫폼 상에서 위치기반으로 시각화 표출하기 위해서는 유역의 공간정보를 3차원으로 구축하는 과정이 필수적이다. 따라서 GIS 기반의 섬진강 하천 중심 공간정보 구축을 위해 유역의 국가 정사영상과 5m 수치표고모형(DEM)은 최신성과를 협조 받아 적용하였으며, 홍수 분석을 위한 하천 중심 공간정보는 신규 헬기에 LiDAR 매핑을 수행하여 0.5m 급 DEM을 신규 구축하였다. 또한 하천 시설물 중 섬진강댐과 79개 주요 하천 횡단 교량과 3개 보 시설을 지상기준점 측량과 드론 매핑, 패턴 방식의 경량화 작업을 통해 트윈에 탑재할 수 있는 시설물 3D 객체 모델을 제작하였다. 홍수 분석을 위해서는 섬진강 유역에 대해 K-Drum, K-River, K-Flood 모델을 구축하였으며, AI 하천 수위 예측 학습 모델을 개발하였다. 섬진강 디지털 트윈 유역 물관리 플랫폼을 통해 데이터 기반의 똑똑한 물관리를 구현하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.577-577
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• 2016

기후변화는 전 지구적 현상으로 이로 인한 홍수피해는 심화되고 있다. 기후변화 정부간 협의체 5차 보고서(IPCC, 2014)에 의하면 1980년대 이전 세계 평균 홍수피해액은 70억 달러 수준이었으나 2011년에는 240억 달러로 크게 증가한 것으로 나타났다. 2013년 필리핀에 태풍 '하이옌' 내습으로 인해 6,200여명이 사망하고, 2천여명이 실종되는 피해가 발생하였다. 국내의 경우 2014년 8월 경남 부산지역에는 시간당 130mm가 넘는 국지성 호우에 따라 차량 4,000여대가 침수, 5명 사망 등 약 125억원의 재산피해가 발생한 바 있다. 국회예산정책처(2012)와 소방방재청(2014)에 따르면, 자연재해 중 집중호우 및 태풍에 의한 호우피해가 85%를 차지하였으며, 전국 하천 피해액의 98.7%가 지방 및 소하천에서 발생하고 있다. 이에 따라 중소하천과 같이 소외된 지역의 물복지 향상을 위해서는 홍수재해 상황에 대하여 선제적 효과적 대응을 위한 과학적 체계적인 홍수통합관리 체계의 구축이 요구되고 있다. 특히 홍수관련 유관기관 자료를 연계한 실시간 상 하류 수문상황 모니터링, 홍수분석 및 하천수위별 대응기준 수립, 배수펌프장 등 수리시설원격 제어 등을 포함하는 홍수 통합관리체계 구축과 같은 비구조적 대책의 수립이 제방정비, 저류조 등 구조적 대책과 병행하여 반드시 추진되어야 한다. 이에 K-water는 ICT기반의 물관리기술력과 경험을 활용하여, 인력 기술력 예산 부족 등 열악한 재난관리 여건으로 어려움을 겪고 있는 지자체와 협업을 통해 홍수통합관리체계 구축을 지원하고 있다. 홍수통합관리체계 구축은 지자체 상 하류의 다양한 재난정보를 수집 통합하고, 수집된 정보를 활용한 홍수분석 및 홍수 대응기준 수립을 통해 예방적 재난대응 체계를 마련하는 것으로, K-water는 지난 2010년 남원시를 시작으로 무주군, 군산시, 진안군 등 21개 지자체의 홍수재해 통합관리체계 구축을 지원하고 있다. 특히 남원시의 경우 본 사업을 통한 시스템 구축후 홍수피해액이 50% 감소한 것으로 확인되는 등 재난관련 골든타임을 확보하고 홍수피해 최소화를 위한 홍수재해 통합관리 체계 구축은 이제 선택이 아닌 필수라 할 수 있다. K-water는 물관리 전문 공기업으로써의 역할을 다하고, 예방 중심의 재난관리 체계 마련을 위해 '지자체 맞춤형 홍수통합관리체계' 구축 지원을 지속적으로 확대해나갈 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.477-477
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• 2021

지구온난화로 인한 집중호우 및 태풍의 발생 횟수와 강도가 증가함에 따라 홍수피해가 증가하고 있으며, 특히 도로침수는 피해 측면에서 '복구-보상' 중심의 사후처리 체계에서 벗어나 '예방-대응-관리'를 통한 사전 재난대응 체계로 정책 전환이 요구되고 있다. 이에, 도로침수관련 재난정책의 기반기술이 될 수 있는 '도로침수 실시간 예측·감시 및 운영 기술'을 경상남도 진주시를 대상으로 침수피해 관련 지역현안을 해결하고자 하며, 강우예측자료를 활용한 침수해석, CCTV영상을 이용한 AI기반 실시간 침수감시, 공간 빅데이터 기반 침수정보제공, e-SOP 등 다양한 기술이 융합된 실증 연구로 이루어진다. 본 연구결과물이 실용화되어 도로침수통합관리시스템으로 운영된다면 지역 수재해 대응력 향상에 기여할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.129-133
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• 2009

현재 전 세계는 기후변화로 인하여 발생하는 재해로부터 자국민을 보호하고자 다양한 노력을 기울이고 있다. 특히, 기후변화로 인한 극한홍수에 대비하기 위한 다양한 정책이나 대응시스템을 구축하고자 상당한 예산과 인력을 투자하고 있는 실정이다. 국내의 경우도 기후변화로 인하여 극한홍수가 점차 증가할 것이라는 예상과 함께 기후변화로 인한 극한홍수를 예측하고 평가하기 위한 다양한 노력들이 진행 중이다. 이에 본 연구에서는 극한 홍수를 예측하는데 필요한 일 강수량을 발생시키기 위하여 월 단위로 제공되는 Global Climate Model (GCM)으로부터 지상 관측소지점으로 축소된 월 총강수량을 기반으로 일 강수를 모의할 수 있는 강수발생모형을 제시하고자 한다. 또한 강수발생모형으로부터 재현된 일 강수량의 연 최대치 시계열을 대상으로 매개변수적 빈도해석을 진행함으로써 기후변화가 한반도 일 강수량에 미치는 영향을 평가하였다. 기상청산하 서울지점을 대상으로 연구를 진행하였으며, 분석결과 기후변화를 고려할 경우 미래 서울지역의 일 강수량이 다소 증가하는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.612-612
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• 2015

최근 도시화로 인해 지상 도로망은 포화상태에 도달했으며, 지하에도 전기나 가스관 등과 같은 라이프라인들이 거미줄처럼 얽혀있어, 교통터널의 지하화 및 대심도화에 대한 국내외적인 관심이 고조되고 있다. 또한 도시의 가장 큰 재산피해를 야기하는 재해 중 하나인 홍수피해는 도시 불투수층의 증가 및 기후변화 등으로 인해 그 발생빈도가 증가하고 있으며, 원인 또한 하천범람이나 우수관의 통수능 부족 등 다양해지고 있다. 그러므로 대도시 지하의 교통터널에 홍수저감의 구조적 대책인 방수로 기능을 추가한 방수로 겸용 터널에 대한 사회적 경제적 수요가 발생하고 있으며, 해외에서는 이미 시공되어 사용되고 있는 사례가 있다. 그러나 교통이나 홍수방어 중 하나의 목적만을 위해 건설되는 터널과 달리 방수로 겸용 터널은 사람이나 차가 평상시에 다니다가 홍수 시에만 방수로로 그 기능이 전화되어 사용되므로, 혹시 발생할 수 있는 수재해에 대한 대피 가이드라인이나 수방 설계에 더욱 주의를 기울이지 않는다면 자칫 큰 인명피해를 야기할 수 있을 것이다. 그러므로 본 연구에서는 기존 도로터널과 방수로에 각각 적용되어 오던 국내 수방 설계 기준 및 수재해 대응 가이드라인을 정리하고, 외국의 방수로 겸용 터널의 설계 지침을 참고하여 우리나라 실정에 맞는 방수로 겸용 터널의 수방 설계 기준 및 수재해 대응 가이드라인을 제안하고자 한다. 이는 향후 국내에 건설될 방수로 겸용 터널의 설계 기준으로 활용될 수 있으며 추가로 입법이 필요한 정책에 대한 기준을 제시할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.86-86
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• 2017

기후변화에 따른 다양한 형태의 자연재해로 인하여 기존 설계기준을 능가하는 홍수가 발생하고, 막대한 국가적 손실이 발생하고 있다. 이러한 기후변화의 영향에 대비하기 위하여 IPCC(Intergovermental Panel on Climate Change) 5차 평가보고서 ($5^{th}$ Assessment Report, AR5)를 근간으로 국내 외에서 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 우리나라 낙동강 유역을 대상으로 기후변화 시나리오 기반의 미래 강우자료를 이용하여 홍수 유출량을 산정하고, 이를 기존의 설계홍수량과 비교 분석하였다. 기상청은 IPCC 5차 평가보고서에 따른 국가표준 기후변화 시나리오를 산출하여 제공하고 있으며, RCP (Representative Concentration Pathways) 시나리오 중 온실가스 저감 정책이 실현되지 않는 RCP 8.5 시나리오를 이용하여 연구를 수행하였다. 낙동강 유역에서 설계홍수량 산정에 사용한 연최대 강우자료와 기후변화 RCP 8.5 시나리오에서 생산되는 강우자료를 이용하여 확률강우량을 추정하였고, 강우-유출 모형을 이용하여 홍수량을 산정하여 비교 분석하였다. 현재의 설계기준과 시나리오 기반의 미래 홍수 유출량의 비교 분석 결과는 기후변화 위험에 능동적으로 대응하고 보다 안정적인 수공구조물 설계를 위하여 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.376-376
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• 2019

최근 수공시설물의 설계규모를 넘어서는 극한 강우사상이 발생하여 치수 목적의 수리구조물이 파괴되는 등 사회경제적으로 많은 홍수피해가 발생하고 있다. 전 세계적으로도 지구온난화, 엘리뇨, 라니냐 등 지구 환경변화에 따른 기상이변의 영향으로 홍수 발생강도(magnitude), 빈도(frequency), 피해규모 등의 측면에서 지속적으로 증가 추세를 보이고 있다(2011년 태국 대홍수, 2013년 태풍 하이옌). 극한홍수에 대한 명확한 개념정립이 부재한 상황으로 극한홍수 개념을 보다 체계적으로 정립하고 이를 바탕으로 아시아-태평양지역 태풍위원회 회원국의 실제 현업에서 홍수관리 및 치수정책 수립시 활용 가능한 극한홍수예보시스템을 구축하였다. 극한홍수정의를 수문학적 측면과 사회-경제적 측면을 고려한 정의, 일반적 정의로 구분하여 다음과 같이 정리하였다. (1) 기존에 자주 발생하지 않던 홍수로 홍수량적으로, 침수시간적으로 지금까지는 경험하지 못한 홍수이며, 수문학적으로 500년 빈도 홍수량을 초과하는 홍수량을 말한다. (2) 사회-경제적 측면을 고려한 설계홍수량을 초과하는 홍수량을 말한다. (3) 홍수량 및 홍수지속기간 측면에서 자주 경험하지 못했던 홍수로 치명적인 인명, 재산피해를 야기한 홍수량을 말한다. 정의된 극한홍수 대응을 위한 극한홍수예보시스템은 가장 단순한 수위법(Stage Method)부터 집중형 수문모형을 이용하는 LEVEL2, 레이더강우자료를 활용하여 홍수예보를 구축한 LEVEL3, 댐, 저수지 등의 극한상황을 가정하여 극한상황에 대한 수문학적 분석과 Emergency Action Plan (EAP) 수립까지 수행 가능한 LEVEL4 단계로 구성되었다. 본 연구는 극한홍수에 대한 보다 체계적인 개념 정립을 시도하였으며 이를 바탕으로 가용데이터와 시스템 운영 측면에서의 실무역량 등을 고려하여 단계적으로 활용 가능한 총 4단계 구성의 극한홍수예보시스템을 설계, 개발하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.419-419
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• 2018

기후변화로 인한 홍수피해의 빈도와 규모가 증가함에 따라 미래 홍수취약성은 갈수록 증가할 것으로 전망된다. 이를 대비하기 위해서는 지역별 기후변화를 고려한 홍수취약성 평가를 통해 적절한 적응 정책을 수립하여야 한다. 본 연구에서는 지역별 홍수취약성을 평가하기 위해 홍수취약성지수(Flood Vulnerability Index, FVI)를 새롭게 선정하였다. FVI는 3가지 구성요소의 결합으로 산정되며, 피해의 원인이 되는 압력지수(Pressure Index), 물리적 피해 현황을 나타내는 현상지수(State Index), 대응할 수 있는 능력인 대책지수(Response Index)의 함수로 나타낸다. 압력지수는 기후, 유역, 사회특성에 따라 세부지표를 구분하였고, 현상지수는 홍수피해 비율, 대책지수는 기술 및 사회적 특성을 기준으로 하였다. 따라서, 압력지수 및 현상지수가 클수록 홍수피해에 취약함을 나타내고, 대책지수가 클수록 취약성이 저감되게 된다. 연구 대상 지역은 최근 집중호우로 인해 많은 홍수피해가 발생한 금강유역을 선정하였고, 과거 홍수 피해액 자료를 사용하여 선정된 지수의 적용성을 검토하였다. 또한, 기후변화를 고려하기 위해 27개의 GCMs (Global Climate Models) 중 홍수를 가장 잘 설명하는 5개의 대표시나리오와 2개의 배출시나리오(RCP4.5, RCP8.5)를 사용하였으며, 과거(2010년대) 및 2030년대, 2050년대, 2080년대의 홍수취약성지수를 산정하여 결과를 분석하였다. Spearmans's rank correlation coefficient를 사용하여 과거 10년간 실제 홍수 피해액의 평균값과 FVI를 비교한 결과 선정된 지수가 홍수피해를 적절히 설명하는 것으로 나타났다. 대표시나리오를 사용한 미래 홍수취약성 분석 결과, 용담댐 유역에서 홍수취약성이 증가하는 것으로 나타났으며 지역별 상대적 취약성전망 결과는 대부분 과거와 비슷하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.613-613
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• 2015

최근 전 지구적인 온난화로 인한 이상기후에 따라 강수량이 증가하고, 특정지역에만 국한되어 집중적으로 비가 내리는 국지성 집중호우의 발생 빈도가 증가하여 이로 인한 극한 홍수나 강우로 인한 산사태 등의 재해가 반복적으로 발생하고 있다. 홍수는 재산 및 인명에 이르기까지 막대한 피해를 야기한다는 점에서 이를 대비하기 위한 방안이 필수적이므로 국가적인 차원에서 홍수피해를 경감시키기 위한 여러 가지 구조적 또는 비구조적 대책들을 제시하고 있지만, 정확한 기상 변화의 예측이 어렵고 다양한 유발 원인들로부터 비롯된 홍수에 모두 대응할 수 있는 통합 대책 마련이 어려운 실정이다. 즉, 사전예방보다는 피해 복구에만 중점을 두고 있기 때문에 홍수 발생 유역의 지역적인 홍수피해 특성을 반영하지 못할 뿐만 아니라 어느 지역이 상대적으로 홍수피해의 위험성이 높은 지역인지도 파악하기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 도시홍수피해 유형인 내수침수피해와 외수침수피해의 유형에 따라 사례들을 조사하고 관련문헌들로부터 도시 홍수 취약성 평가를 위한 대표적 인자들을 도출하였다. 도출된 인자들을 각각 IPCC의 취약성 평가 프레임에 따라 기후노출, 민감도 그리고 적응능력으로 구분하고 도시 상습침수지역인 도림천 유역을 시범 지역으로 하여 도시홍수 취약성 평가를 위한 지수를 개발하고자 한다. 본 연구를 통하여 향후 도시홍수피해의 잠재적 위험성이 높을 것으로 판단되는 유역에 대한 활용방안을 제시하고 유역의 특성 및 중요도에 따른 치수사업의 우선순위를 결정하는 등 유역의 특성을 반영한 구체적 적응정책의 방향성을 세우는데 기초자료로 제공될 수 있으며, 도시홍수로 인한 인명 및 재산의 피해를 최소화 하는 것에 목적이 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.258-258
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• 2011

지구 온난화에 따른 기후변화는 예측하기 힘든 패턴으로 특정지역의 강우빈도와 강수량을 증가시키고, 과거 관측되지 않았던 홍수 수위를 기록하는 등의 이상기후 현상으로 나타나고 있다. 기후변화의 눈으로 봤을 때 2010년은 전 세계적으로 많은 홍수, 지진, 산사태 등의 자연재해를 야기 시켰고, 이는 수자원의 활용과 관리 측면 뿐만 아니라 사회, 경제적 영향 및 자연재해로 확장되어 인류의 생활에 큰 영향으로 다가왔다. 이처럼 예기치 못한 기후변화에 대응하기 위해서는 수자원 정책이나, 장기발전계획 뿐만 아니라 발생된 기후 상황을 검토하고, 그 지역에서 발생된 강수량, 수위, 유량 등에 대한 기초 자료에 대한 분석이 선행되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 2010년에 섬진강 유역의 최상류에서 하류에 이르는 덕치 외 12개 수위관측소를 대상 지점으로 선정하여 각 지점에 대한 현장조사를 실시하고, 수위모니터링을 비롯한 강수량, 방류량 등의 기본 자료를 수집하여 과거 자료와 비교검토 하였다. 그리고 저 평수기와 홍수기에 하천의 수위 및 유량을 현장에서 직접 실측하여 섬진강 상류에서 하류에 이르는 유출특성을 분석하였다. 그 결과 2010년 섬진강 유역에서는 지점에 따라 관측 개시일이 다르지만 1990년부터 관측이 개시된 구례와 송정 지점을 비롯하여 관측 이래 최고수위에 해당하는 호우가 발생되었음을 확인 할 수 있었다. 또한 2010년에 발생한 섬진강 유역의 지점별 상류에서 하류까지의 첨두유량을 분석 및 제시하였다. 이는 기존에 추정에 의해서 제시되었던 고수위 부분의 유량을 실측함으로써 고수위에 대한 수위-유량관계곡선식을 새롭게 제시하고, 홍수 주의보와 경보수위를 검토할 수 있는 기회가 되었다. 아울러 본 자료는 추후 발생 가능한 홍수에 좀 더 신속하게 대응할 수 있는 기초가 될 수 있을 것으로 기대한다.