• 한국수자원학회논문집
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• 제56권11호
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• pp.775-784
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• 2023

최근 이상기후로 수공 구조물의 설계빈도를 상회하는 극한호우의 증가 경향이 뚜렷함에 따라 과거에 설계된 농업용 저수지의 안전성 검토가 필요하다. 그러나 한국농어촌공사 관할 일정 규모 이상의 저수지를 제외한 지자체 관리 저수지는 비상시 긴급 방류가 가능 저수지는 전무하다(13,685개소). 이러한 경우 이동식 사이펀을 현장에 빠르게 투입하여 사전 방류하는 방법이 긴요하며, 본 연구에서는 사전 및 긴급방류 기능을 동시에 수행할 수 있는 직경 200 mm, 최소 수위차 6 m, 420(m²/h), 10,000(m²/day)의 이동식 사이펀을 경주시 유금저수지를 대상으로 적용 가능성을 평가하였다. 테스트베드인 유금 저수지는 1945년 준공되어 공용기간이 78년 정도 경과한 시설물로 수문학적 안정성 분석 결과 현재 댐마루 구간의 최저높이는 27.15(EL.m)로 검토 홍수위 27.44(EL.m) 보다 0.29 m 낮아 제방을 통한 월류 가능성이 있고 여유고도 1.72 m 부족한 것으로 나타나 수문학 안전성을 확보하지 못하는 것으로 검토되었다. 유금저수지는 수위-유량 계측이 주기적으로 이루어진지 얼마 되지 않아 저수지의 수위-유량 관계 곡선식을 명확하게 확립하기 어려워 수위-용적 곡선을 임의로 도출하였으며 도출된 곡선을 기반으로 중소규모 노후저수지 운영 알고리즘을 통해 사전방류시간, 여수로 방류량을 고려하고 빈도별 홍수량에 따른 저수지 월류시간을 예측함으로써 사전에 대피 시간을 확보하고 붕괴위험을 저감할 수 있는 기술을 확보하였다. 직경 200 mm 이동식사이펀 1열 기준, 30년 빈도 홍수량 유입 시 상한수위 기준 80% 수준(약 30,000 m²)을 유지하면서 주민대피 시간(약 1시간)을 확보할 수 있는 최적 사전방류시간은 12시간 이전으로 분석되었다. 중소규모 노후저수지를 대상으로 사이펀 활용 사전방류기술 및 저수지 운영 알고리즘에 따라 이상기후 대비 사전에 방류를 시행하고 관리자의 의사결정을 돕는다면, 저수지 붕괴 위험지역 내의 주민들의 안전을 확보하고 주민대피 지원체계 구축을 통해 주민들의 불안감 해소, 저수지 위험상황 시 위험회피 수단 제공으로 위험요소 감소가 충분히 가능하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.791-803
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• 2016

최근 기상변동성이 증가함에 따라 지난 30년 동안 극한강우의 발생 빈도는 점차 증가하고 있다. 우리나라는 지리적으로 단시간에 매우 높은 강우강도를 유발하는 강우사상이 빈번하게 발생하여 홍수사상이 유발되기 쉽다. 본 연구에서는 장기간의 강우자료를 활용하여 극치강우사상의 발생을 고려한 강우빈도해석을 수행하였다. 이를 위해 극치강우사상을 분석하는데 있어 서로 다른 절점기준을 사용하여 극치강우의 발생횟수를 반영한 포아송-GPD 강우빈도해석 기법을 개발하였다. 빈도해석을 수행함에 있어서 확률분포 매개변수의 불확실성을 보다 정량적으로 산정할 수 있는 Bayesian 기법을 적용하였으며, 또한 각각의 절점기준에 따라서 분류된 강우사상의 종관기후학적 분석을 수행하였다. 연구결과 우리나라의 극치강우 발생이 증가하는 지점에서 기존의 Gumbel 분포를 통한 확률강우량보다 상향된 결과를 도출하였다. 이는 포아송-GPD 모형이 치수안정성 측면에서 유리한 모형으로 판단된다. 또한 동중국해 지역의 저기압 특성과 북태평양 고기압 특성이 우리나라 극치강우현상에 주로 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.504-504
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• 2023

최근 세계적인 기후변화로 인한 홍수의 빈도 및 규모가 커지게 되면서 최초 구조물의 설계시의 설계용량을 초과하는 국지적 집중호우가 발생하고 있다. 이는 도시방재를 위하여 기계획하였던 내수배제 시스템의 설계성능을 넘어 도시지역에 침수를 유발하게 된다. 이에 대한 해결책으로 도시의 내수배제 시스템을 개선하기 위한 우수저류조, 우수관거개선 등이 이루어지고 있지만 설치 이후 구체적인 효과분석이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 우수저류시설의 설치 여부에 따른 침수발생 양상을 분석하고 우수저류시설 침수저감효과를 정량적으로 분석할 수 있는 방안을 제시하였다. 이를 위하여 XP-SWMM을 이용하여 2차원 침수해석 모의를 실시하였고 다양한 조건에서의 모의를 위하여 2차원 침수해석 모의조건을 설정하였다. 기계획된 우수저류시설의 설계시의 임계지속기간을 기준으로 IDF Curve를 통하여 설계강우량, 확률강우량 및 방재성능목표량을 재산정하였고 Huff4분위법을 이용하여 강우분포를 시켜 XP-SWMM에 적용하였다. 또한, 유역 최종 방류구에서 기점수위 조건과 자유방류 조건을 분리하여 모의하였으며 최종적으로 우수저류시설의 설치여부에 따른 2차원 침수해석을 실시하였다. 2차원 침수모의 결과를 이용하여 월류량의 저감율과 격자별 침수심 분포 분석을 진행하였다. 월류량은 총량적인 지표를 가지고 있지만 격자별 침수심 분포 분석은 격자의 최대 침수심을 0.1m 간격으로 나누어 각 단계별 침수심 격자의 발생빈도를 산정하였다. 제안된 방법을 사용하여 분석을 진행한결과 우수저류조를 설치한 후에 격자의 최대침수심이 더 낮은 침수심 단계로 이동한 현상을 확인하였다. 이는 구조물의 설치 후에도 침수가 일어난다는 양적인 면이 아닌 격자의 침수심 분포 양상을 통해 도시침수에 직접적으로 저감이 나타나 효과를 기여할 수 있다는 지표라고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.712-721
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• 2017

본 최근 전 세계적으로 홍수의 강도와 빈도가 증가하고 있어 홍수재해가 큰 문제로 대두되고 있다. 이 중 가장 큰 비중을 차지하는 홍수재해는 태풍 및 집중호우와 동반되는 홍수라고 할 수 있다. 이로 인해 하천의 수위가 제방의 둑마루까지 상승하여 월류하는 피해가 발생하고 있으며 이러한 피해는 시설물 자체의 피해뿐만 아니라 제내지의 인명 및 재산피해도 함께 유발시킨다는 점에서 대책 마련이 시급하다. 제방이 월류하였을 때 제방이 붕괴되는 것과 붕괴하지 않고 단순 월류하는 경우의 피해정도는 매우 다르며 제방 자체의 피해는 발생하더라도 붕괴되지 않으면 제내지로 유입되는 유량을 현저히 감소시켜 홍수피해를 감소시킬 수 있다. 따라서 제방의 붕괴가 발달하기 시작하는 뒷비탈의 보호는 중요한 홍수방어방법의 하나다. 본 연구에서는 제방뒷비탈 월류보호공의 형상과 유공율에 따라 수리학적으로 유리한 보호공을 제안하고 각 보호공의 안정성 검토를 위하여 수리실험을 수행하였다. 수리실험을 통해 제방뒷비탈 보호공의 안정성은 보호공의 단위면적당 중량과 높은 상관성이 있음을 규명하고, 보호공이 이탈되는 순간의 유속인 한계유속과 단위면적당 중량과의 관계식을 도출하였다. 본 연구결과를 통하여 국내에서는 아직 도입되지 않은 자연친화적 월류보호공이 현장에 적용됨으로써 홍수시 월류에 의해 발생하는 인명 및 재산피해를 경감시키고, 더 나아가서는 자연친화적인 하천공간이 조성될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.839-850
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• 2018

집중호우에 의한 도시 유역의 침수 피해가 도시화에 따라 증가하는 추세이며, 이에 따라 정확하면서도 신속한 홍수예보 및 침수 예상도 표출이 필요하다. 특정 강우량에 따른 미지의 침수 범위를 예상하는 것은 도시 유역의 홍수에 대한 사전 대비에 매우 중요한 사안이며, 이를 위해 현재 홍수 예보와 관련된 정부기관에서 침수 피해 예상도를 주민들에게 제공하고자 하고 있다. 하지만, 특정 강우에 따른 정확한 침수 범위를 정량화하여 표출하는데 부족함이 있으며, 강우량과 지속시간에 따른 홍수의 크기에 대한 분석을 실시하고 수리학적 연계를 통한 준 실시간 침수범위 표출 방안을 고찰해야할 시기이다. 제시된 물리적 해석기반 자료를 이용하여 강우량-지속시간-침수량 관계곡선(Rainfall-Duration-Flooding quantity relationship curve, RDF)을 제시하고, 자율학습을 수행하는 자기조직화 특징 지도와 연계하여 미지의 침수 지도를 예측하였다. 예측한 침수 지도와 2차원 침수모형을 통한 결과를 비교하여, 제시된 방법론의 타당성을 검토하였다. 연구 결과를 통하여 중규모의 강우량 또는 빈도의 사상에 따른 미지의 침수범위를 제시하는데 용이할 것으로 판단된다. 더욱이 다양한 강우-월류량-홍수 양상을 내포하는 RDF 관계 곡선과 최적 침수예상도 데이터베이스를 구축함으로서 추후에 홍수예보의 기초자료로서 사용될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.139-139
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• 2016

가능최대홍수량(Probable Maximum Flood, PMF)이란 대규모 수공구조물을 설계하고자 할 때 막대한 경제적 손실 및 인명피해 등을 막기 위해 기준으로 삼는 설계홍수량이며, 통계학적으로는 약 10,000년 빈도에 해당된다. 우리나라의 호우 특성은 방위, 진행방향 및 위에 따른 해석이 매우 복잡하여 강우를 정형화하기 어렵다. Kim and Won(2004)은 이동성 호우의 경우 강우의 깊이-면적-지속기간(Rainfall Depth-Area-Duration)의 분석결과에서 상당한 오차를 야기하는 문제점을 지닌다고 주장하였다. 따라서 오차를 포함한 DAD의 산정결과는 가능최대강수량(Probable Maximum Precipitation, PMP) 및 가능최대홍수량 산정에도 영향을 미치기 때문에 정확도 높은 DAD 분석을 통한 PMF 산정이 요구된다. 본 연구에서는 유역을 선정하고 각 지점의 시계열 강우 자료를 활용하여 공간분포화한 강우자료에 격자기반의 자동 강우장 탐색기법을 이용하여 DAD 분석을 실시하였다. 기존의 PMP 산정방법에서는 한반도 전역에서 발생했던 130 mm이상의 호우사상을 선정한 후에 각 호우의 범위에 있는 우량관측소의 강우자료를 이용하여 PMP를 산정한다. 그렇기 때문에 만약 상대적으로 긴 지속기간의 경우 호우의 범위가 우리나라 전역을 포함할 가능성이 크기 때문에 PMP 산정방법은 복잡하고, 기상이변이 잦지 않는 지역에서 산정된 PMP를 이용하여 PMF를 산정할 경우, 유역의 특성을 반영하지 않았기 때문에 과대산정의 우려가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 먼저 연구대상유역을 선정한 뒤, 유역 내에 발생했던 호우경보와 호우주의보를 기준으로 호우사상을 선정하여 DAD 분석 후 PMP를 산정하였다. 그 후, 강우-유출관계를 파악하여 PMF를 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.93-93
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• 2017

2000년대에 들어서면서부터 최근까지 국내 하천의 식생면적이 급격하게 증가되고 있는 추세이다. 댐 등의 하천 횡단구조물로 인한 유황변화에 의해 봄철 발아기 유량 및 수위 저하가 발생하고 이로 인해 식생의 유입된다는 것은 이미 많은 연구에서 증명되고 논의된 바 있다. 그러나 댐과 같은 구조물이 없는 자연하천이나 소하천의 경우에도 식생 유입이 빠르게 진행되고 있는 것은 전국적인 경향이라고 할 수 있다. 우리나라뿐만 아니라 일본의 경우에도 대부분의 하천에서 식생이 유입되고, 제외지 곳곳에서 수림화가 진행되는 현상이 발생하고 있다. 식생의 이입, 번무 등에 대한 원인으로는 홍수량 조절을 위한 댐 운영, 복단면화 및 직강화 등의 하천정비, 골재채취로 인한 인위적 하상변화, 농업용 비료와 같은 영양염류의 유입 등이 주요원인으로 추정되고 있지만 아직까지 정확한 식생 발생 메카니즘에 대한 분석은 이루어지지 않은 상황이다. 일본의 경우 식생의 발생과 진행에 대한 모형을 구축하고 여러 하천에 적용하여 검증하는 연구가 다양하게 진행되고 있지만 지역에 따라 다르게 발생하는 식생의 원인을 단정적으로 결론 내리지는 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 연도별 강우패턴 변화가 식생발생에 미치는 영향을 분석하였다. 1984년에서 2016년까지 강우패턴을 분석한 결과, 전국적으로 발아기인 3월~9월까지의 강우량이 감소함과 동시에, 기준치 이하의 강수량의 빈도가 점차적으로 증가하고 있는 것으로 나타났다. 이는 하천 내 식생, 특히 버드나무류 교목이 발아하는 봄~초여름에 발생하는 홍수가 감소하였음을 의미하고, 이로인해 하천 내에 초본류, 관목류 뿐만 아니라 교목이 발아 및 활착할 수 있는 가능성이 높아졌음을 의미한다. 또한 식생이 현저하게 증가하고 있는 주요지점의 2007년 이후 하천 단면변화와 시수위를 분석한 결과, 2011년 이후 하도 내 고수부지의 침수시간이 현저하게 감소하였으며, 이는 하천식생의 이입 및 번무에 영향을 줄 뿐만 아니라, 식생활착으로 인한 사주 및 하중도 면적의 증가에도 기여하고 있는 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.71-80
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• 2021

최근 이상강우에 따른 고빈도 강우 발생율의 증가 및 집중호우의 증가로 인한 침수발생 가능성이 증가하고 있다. 또한 도시화로 인한 인구집중과 개발 집중으로 인한 도시의 불투수층의 증가로 우수유출량이 증가하고 있다. 도시가 발달한 지역 특성상 하천 주변 및 저지대지역에 위치하고 있다. 내수침수분석에는 수리·수문분석을 바탕으로 우수관로 및 지표흐름 분석이 가능한 XP-SWMM 과 홍수-수문곡선과 강우-유출곡선을 추적 할 수 있는 FLO-2D 모형을 이용하여 실재 침수가 발생한 지역의 침수분석을 실시하여 비교 검토를 실시하였다. 두 모형의 침수발생 양상을 비교한 결과, 울진군 울진읍의 경우 LSSI 는 71.68%로 우수관망을 적용하지 않고 지형자료만을 이용한 FLO-2D도 양호하게 분석되었다. 따라서 XP-SWMM은 도시침수해소, 침수양상등 다양한 목적으로, FLO-2D는 침수양상만을 검토할 때 사용이 가능하다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.315-319
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• 2007

최근 들어 전 세계적으로 자연재해가 급격하게 증가하고 있으며，국내의 경우에 있어서도 홍수，산불，지진 등과 같은 자연재해의 발생빈도， 피해규모 및 피해양상이 매우 다양해지고 었다. 따라서 이러한 다양한 피해양상에 적극적으로 대처할 수 있는 멀티 센서 피해조사 시스템의 개발 및 이를 활용한 신속하고 객관적언 피해 분석 방안이 요구되고 있다. 고해상도 위성 및 다양한 탐측센서의 개발，유비쿼터스 관련 인프라 기술의 확대，그리고 인터넷 및 데이터베이스 관련 기술의 발달은 피해지역의 공간정보의 취득 기회를 획기적으로 증가시켰으며，이러한 다양한 정보들은 멸티 센서기반의 피해정보 분석 시스템의 기반기술들로 활용이 가능하다. 본 연구는 위성영상을 이용한 풍수해 피해조사 기법에 있어서 SAR 영상의 그림자영역 제거와 기하보정 기법을 연구 개선하였으며 광학영상은 객체기반분류 기법을 적용하여 재해조사에 활용할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.338-338
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• 2023

최근 특정 지역에 짧은 시간동안 많은 강우가 내리는 국지성 집중호우가 빈번히 발생하고 있으나, 이에 대한 예측과 대비에도 불구하고 피해는 지속적으로 증가하고 있다. 지속적인 강우량 증가 추이로 시간최대 및 일최대 강우량 관측기록이 해마다 갱신되고, 도시, 하천 및 주요 홍수방어 시설의 설계용량을 초과하는 피해가 발생하고 있다. 다수의 인구가 거주하고 대규모 기반시설이 집중된 도시지역에서 발생하는 집중호우는 심각한 인명 및 재산피해로 이어질 수 있다. 따라서, 부처별 재난의 저감대책은 정량적인 피해규모의 피해금액 예측보다는 설계 빈도에 대한 규모의 크기로 대책을 마련하고 있다. 국내에서는 풍수해 피해를 저감시키기 위해 개발에 따르는 재해영향요인을 개발 사업 시행 이전에 예측·분석하고 적절한 저감대책안을 수립·시행하고 있으나 설계빈도에 대한 규모일 뿐 정량적인 저감대책으로 예방되는 피해금액은 알 수 없다. 본 연구에서는 재해연보를 기반으로 호우재해(호우, 태풍)에 대한 시군구-재해기간의 피해데이터를 1999년부터 2019년까지 총 20년의 빅데이터와 전국 68개 강우관측소를 대상으로 총 20년(1999년 ~ 2019년)의 강우자료를 구축하였다. 머신러닝의 학습별 알고리즘을 조사하여 호우재해 피해데이터의 적용성이 높고 다양한 분야에 적용이 가능한 Neural networks의 분석기술인 ANN기법을 선정하였다 피해데이터의 재해발생기간별 총강우량, 일최대강우량, 총피해금액에 대하여 1999년 ~ 2018년을 학습하고 2019년에 대하여 강우특성과 피해특성의 분석하였다. 분석결과 Neural Networks의 지도학습은 총 6,902개 중 2019년을 제외한 6,414개를 학습하였으며 분석 타깃은 호우재해의 피해규모를 분석할 수 있는 총강우량, 일최대강우량, 총피해금액에 대하여 은닉노드 5개씩 2계층에 대하여 분석하였다.