• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.429-429
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• 2011

우리나라는 연중 강우량의 계절적 편중이 심하여 약 2/3이 6월-9월에 집중하는 기상학적 요인과, 국토의 약 70%가 산악지역으로 되어있는 지형학적 요인 등 홍수에 취약한 자연특성을 갖고 있으며, 특히 하천, 도시 저지대, 해안 및 산지에서는 홍수범람, 내부배제 불량, 해일, 산사태 등으로 매년 많은 인명피해와 재산상의 손실이 크게 발생하고 있다. 또한 최근 발생하고 있는 이상기후 현상과 각종 개발사업으로 인한 불투수면적의 증가 등으로 인해서 극한 홍수의 발생빈도가 높아가고 있으나, 기존 수방시설물의 홍수배제능력 부족 등으로 매년 많은 피해를 입고 있는 실정으로, 구조적인 대책만으로는 재해피해를 경감시키는데 한계가 있음을 인식하여 구조적 대책과 더불어 토지이용규제 및 개발규제, 홍수터관리, 홍수예경보 등 비구조적 재해대 비능력 향상이 시급한 현황이다. 우리나라의 경우, 구조적 수방기술의 발전은 비교적 높은 수준에 도달해 있지만, 구조적 대책에 비해 비구조적 대책의 개발 및 적용은 미흡한 형편이므로, 비구조적 홍수대책의 종합적 정비 및 효율적 운영방법 필요하다. 따라서 본 연구에서는 홍수유형별 발생원인별 대표적인 비구조적 홍수대책을 국내외 적용사례를 조사하여 분석하고, 비구조적인 홍수방어대책들에 대한 장단점 및 적용성 등의 정성적 평가를 실시하였다. 국내 여건에 적합한 홍수위험구역 설정방안을 제시하고자, 국내의 다양한 하천공간 확보를 위한 관련규정인 하천구역, 홍수관리구역, 수변구역, 상수원보호구역, 친수구역, 홍수위험구역, 자연재해위험지구, 방재지구 등에 대하여 조사하였으며, 국외 사례로 영국의 홍수위험구역 평가제도, 미국의 홍수터 관리 프로그램, 호주의 하천공간 분류 기준, 일본의 하천공간 설정 기준 등에 대한 고찰을 수행하였다. 또한 국내 홍수보험 제도의 문제점 분석 및 제고방안을 제시하고자, 현재 소방방재청 주관으로 시행되고 있는 풍수해보험제도에 대한 조사 및 분석을 실시하였으며, 미국에서 시행되고 있는 국가홍수보험프로그램, 프랑스의 자연재해보험, 스위스의 자연재해보험풀 제도, 일본의 홍수보험제도에 대하여 심층적인 고찰을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.403-403
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• 2012

최근 단시간 동안에 특정지역에 집중되는 국지적 호우에 의한 돌발홍수가 빈번히 발생하고 있으며, 이에 따른 위험과 손실이 증가하고 있는 추세이다. 현재 국내에서는 이러한 피해를 최소화하고자 돌발홍수 예측모형을 개발하고 예 경보 시스템을 구축하여 다양한 비구조적 대책을 마련하고 있다. 그러나 활용되는 예측모형의 경우 개념적 유출량인 한계유출량으로부터 돌발홍수능(Flash Flood Guidance, FFG)을 결정하여 예측 강우와 상대적인 대소 비교를 통해 돌발홍수의 발생가능성 유무를 판단하게 되는데, 문제는 산정되는 한계유출량은 개념적이기 때문에 검증이 어렵고 산정방법도 다양하여 불확실성이 높다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 돌발홍수 예측 방법이 아닌, 수문모형 Nesting 기법을 이용한 돌발 홍수 예측 방법을 개발하였다. 저해상도의 대유역 기반의 유출량이 큰 영역의 경계값이 되고, 대유역을 이루고 있는 소유역을 고해상도의 작은 영역이라 할 때, 경계값인 대유역의 기반의 유출량을 참고 유출량으로 하여 소유역의 유출을 물리적 혹은 개념적으로 보다 타당하게 모의하는 방법이 수문모형 Nesting 기법이다. 이러한 기법에 필요한 강우-유출 모형으로는 대유역의 경우, SURR 모형(Sejong University Rainfall-Runoff model)을 선택하였으며, 대유역을 이루는 소유역의 유출모의는 물리적 기반의 분포형 모형인 CASC2D 모형을 이용하였다. 또한 실시간 활용을 위해서는 CASC2D 모형의 매개변수를 자동으로 추정하는 기술이 요구되며, 본 연구에서는 매개변수 전역 최적화 방법인 SCE-UA(The Shuffled Complex Evolution, University of Arizona) 기법을 활용하였다. 본 연구에서 사용한 수문모형의 적용성을 평가한 결과 대상유역에 대한 적용성이 높은 것으로 나타났으며, 연계된 두 모형의 유출거동이 유사하게 나타난 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 Nesting 기법을 이용하여 0.5m 하천 수위의 상승 여부에 따라 돌발홍수의 발생 가능성을 예측하는 기법을 제안하였으며, 돌발홍수 사례와 일반호우사상으로부터 이 방법의 적용성을 평가하였다. 실제 돌발홍수가 발생한 유역을 선정하고 연계된 두 모형을 대상 유역에 적용한 결과 Nesting 기반의 돌발홍수 예측방법은 기존의 한계유출량 산정 방법에서 반영하지 못한 사상을 적절히 반영한 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발한 Nesting 기법을 이용한 돌발홍수 예측모형은 일반적인 강우량 비교의 돌발홍수 예측방법에서 벗어나 새로운 돌발홍수 예측방법을 제안한 측면에서 큰 의미가 있다고 사료되며, 이러한 연구 결과는 실시간 돌발홍수 예측 시스템의 기본 모형으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권10호
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• pp.879-889
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• 2014

본 연구에서는 기왕의 댐 붕괴사례와 인명손실 결정인자들의 분석으로부터 유도된 상관관계를 이용하여 댐 붕괴 홍수파의 특성이 고려된 인명피해 예측을 위해 미국의 LIFESim 모형에 적용된 인명손실 모듈과 유럽연합에서 제시한 사망률 함수에 의한 인명손실 추정기법이 제시되었다. 극한 홍수조건(PMF)하에서 댐 붕괴로 인한 대상 지점의 수심, 유속 및 홍수도 달시간 등과 같은 홍수특성치는 1차원 수리학적 모형인 FLDWAV에 의해 모의되었으며 범람수심을 이용하여 홍수취약 지역을 예측하였다. 이를 바탕으로 경보, 대피 및 피난처에 대한 가능성을 고려함으로써 홍수위험에 노출된 인구수를 추정하였다. 이러한 홍수위험 노출인구에 대한 사망률(치사율)을 추정하기 위해 홍수위험지역을 상이한 지대로 세분하여 지대별 치사율 또는 사망률 함수를 결정하였으며 이로부터 최종적인 사망자수를 예측하였다. 본 연구를 통해 제시된 댐 붕괴홍수의 인명피해 예측기법은 향후 확률론적 홍수 시나리오에 적용하여 하류부의 홍수위험도를 정량적으로 평가하고 저감대책을 수립하는데 활용될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.325-331
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• 2016

본 연구에서는 홍수 시 부유물의 충돌하중을 고려하여 교량의 홍수 취약도 곡선을 도출하였다. 자연재해에 의해 불가피하게 발생하는 사회기반시설물의 손상 또는 기능 손실은 심각한 인명피해 뿐만 아니라 국가적으로 사회적, 경제적 손실을 불러올 수 있다. 따라서 국가주요시설물을 재난으로부터 효과적으로 유지관리하기 위해 취약도 곡선은 중요한 도구로 사용되고 있다. 특히 한국은 산지 지형이 많이 형성되어 있고 하절기에 강수량의 2/3이상이 집중되어, 홍수 피해 가능성이 매우 높다. 홍수 시 교량 파괴의 주원인으로는 부유물의 충돌과 하상세굴이 있는데, 부유물의 충돌은 여러 가지 불확실성으로 인하여 상대적으로 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 FERUM-ABAQUS 기반의 취약도 해석 시스템을 도입하여, 홍수시 부유물의 충돌에 대한 교량의 취약성을 평가하였다. 교량의 취약도 해석을 효과적으로 수행하기 위하여 한계상태함수, 손상도 지수, 확률변수, 유한요소모델, 취약도 해석 소프트웨어 시스템을 주로 고려하였으며, 가속도 및 변위 응답해석을 통하여 모델 상태를 확인하였다. 다음으로는 홍수 시 부유물 충돌에 발생 가능한 다양한 파라미터를 기반으로 교량의 취약도 곡선을 성공적으로 도출하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.327-327
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• 2023

인간 활동의 영향으로 인한 기후변화는 지구의 물 순환을 변화시키며 결과적으로 수문학적 재해의 발생빈도와 강도를 변화시킬 것으로 전망한다. 파키스탄은 기후변화에 대한 기여도가 적음에도 불구하고 기후변화로 인한 피해가 큰 나라 중 하나이다. 파키스탄은 2022년 여름 국가의 30% 이상의 지역이 침수되며 3300만명이 피해를 받은 기록적인 홍수를 겪은 바 있다. 본 연구에서는 하천 물리 모델인 Catchment based Macro-scale Floodplain (CaMa-Flood)를 사용하여 2022년 파키스탄에서 발생한 홍수에 대하여 인간 활동에 의한 기후변화 영향을 평가했다. 결합모델간 상호비교 프로젝트 (Coupled Model Intercomparision Project Phase 6, CMIP6)에 참여한 모형들 중, 일 유출량을 제공하는 4개의 전구기후모델 (CanESM5, CNRM-CM6-1, HadGEM3-GC31-LL, IPSL-CM6A-LR)을 선정하였다. 본 연구는 선정된 모델을 기반으로 지난 1950-2014년의 총 65년간, 인간의 영향을 제외한 hist-nat과 인간의 영향이 포함된 historical 시뮬레이션 결과를 비교하여 홍수에 대한 인간 활동의 기여도를 평가하였다. 각 hist-nat과 historical 시뮬레이션에서 산출된 일 유출량을 CaMa-Flood의 입력 자료로 사용하여, 파키스탄 지역의 자연 변동성 및 인위적 강제력이 영향을 미치는 하천 유량, 저수량, 범람 면적 및 수위 등을 계산하였다. 연구 결과, 인간 활동이 2022년 파키스탄 홍수의 하천 범람 면적 및 총 하천 유량 증가에 영향을 미쳤으며, 이는 자연 변동성만을 고려한 hist-nat 시뮬레이션과의 비교를 통해 차이를 확인하였다. 이는 향후 파키스탄 지역에서 발생하는 홍수 사례 전망 및 유엔 기후변화협약당사국총회(COP27)에서 의제로 채택된 기후변화로 인한 손실과 피해의 보상에 대한 구체적인 근거에 도움이 될 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1616-1620
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• 2009

댐이 건설된 이후 운영편익은 여러 가지 이유로 원래의 목적이나 목표를 달성하는데 어려운 상황이 발생하게 된다. 실제 대부분의 다목적댐의 경우 홍수기에 댐 하류 하천의 환경변화로 계획된 홍수량을 적절히 방류하지 못하는 사례가 늘고 있으며 이로 인해 유효 저수용량을 충분히 활용하지 못해 이수측면에서도 계획공급량을 충족시키지 못하는 경우가 발생하고 있다. 이는 하천이 댐에서 조절된 홍수량을 안전하게 하류로 배수시키는데 필요한 통수능을 충분히 확보하지 못하고 있기 때문이다. 이의 주요 원인은 댐 하류하천의 침식이나 제방상태가 부실하여 하천이 설계홍수량을 소통시키는데 많은 장애 요인을 갖고 있기 때문이다. 결국 하천의 통수능은 홍수조절과 관련된 댐 운영의 제약조건으로 작용하게 되어 댐 운영측면에서는 큰 손실을 야기하게 된다. 본 연구에서는 기존 다목적댐의 홍수기 운영제약조건으로 작용했던 하류의 통수능 개선을 통한 유효저수용량의 복원에 따른 기대효과를 분석하였다. 이를 통하여 댐의 유효저수용량 확보에 가장 큰 장애요인이라 할 수 있는 댐 직하류에서 계획홍수량의 일정 유량을 피해없이 방류할 수 있는 통수능 개선을 통해 이수목적의 유효저수용량의 회복이 현재의 운영여건에 비해 용수공급과 수력발전으로 대표되는 이수목적의 추가적 편익이 어떻게 발생하는지를 평가하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.81-88
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• 2010

최근 들어 기상 이변에 따라 단시간 동안에 특정 소유역에 집중하는 호우 또는 초과우량에 의한 국지성 돌발홍수가 빈번히 발생함에 따라, 이로 인한 인명과 재산의 상당한 위험과 손실은 전 세계적인 것으로서 우리나라도 증가일로에 있다. 돌발홍수는 일반적으로 급경사 소유역에서 집중적인 강우에 의해 발생하여 빠른 유출과 토석류를 동반하기 때문에, 홍수피해를 대비하기 위한 사전 홍수예보시간이 부족할 정도로 급격히 빠른 홍수의 특성을 보인다. 본 연구의 목적은 대상유역의 확률강우량으로부터 돌발홍수지수(flash flood index, FFI)를 산정하여 돌발홍수의 심각성 정도를 정량적으로 분석하고자 한다. 특히 미계측 유역하천에서의 지역 홍수예 경보를 위한 기초자료를 제공할 수 있도록, 대상유역에 대하여 상대적인 돌발홍수심도를 제시할 수 있는 FFI-D-F(돌발홍수지수-지속시간-빈도) 관계곡선을 개발하였다. 또한 FFI-D-F 관계곡선은 현존 및 계획 방재시설물의 돌발홍수 대응능력 및 잔여홍수위험 평가에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.894-899
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• 2010

국가적 차원에서 물을 사용하고 통제하는 일은 국민의 생활에 큰 영향을 주고 있기 때문에 대부분의 나라들은 주어진 여건에 맞게 효율적으로 물을 사용하고 홍수와 가뭄으로부터 국민의 생명과 재산을 보호하기 위해 많은 일들을 하고 있다. 이와 같은 목적으로 우리나라에서는 국가유량측정망을 구축하여 2007년부터 국가적인 차원에서 유량측정을 수행하고 있다. 하지만 국가유량측정망의 경우 유량자료의 제공에 주 목적이 포함되어 있어 실제 유량자료만이 아닌 수위자료만의 목적으로 운영되고 있는 수위관측소에 대한 평가가 부족한 것이 현실이다. 본 연구에서는 치수, 이수, 환경 목적을 위한 유량측정 지점 뿐만아니라 재난, 댐, 유지유량 관리 등과 같은 추가적인 목적으로 수위자료를 활용하는 지점들에 대하여 하천의 최상류 지점에서 하구까지 모든 지점에 대한 신뢰성 있는 수위정보를 실시간으로 파악할 수 있는 수위관측망을 구축하는데 목적을 두었다. 이를 위하여 금강홍수통제소, 한국수자원공사, 환경부에서 운영하는 수위관측소를 대상으로 홍수예보, 홍수 통제시설, 재난관리, 수자원 관리 및 공급, 수리권 갈등, 수질 등과 같은 다중목적을 적용하여 기존 관측소를 활용 목적별로 평가 하여, 각 기관의 중복투자에 따른 손실을 최소화 하고, 최적의 장소에 수위관측망을 구축하는 것이다. 이와 같이 도시, 댐 저수지 운영, 산간 및 농촌 지역 등의 현재 운영되고 있는 수위관측소 현황을 파악 한 결과 국토해양부 91개소, 한국수자원공사 18개소, 지자체 35개소, 환경부 26개소를 운영하고 있으며, 이중 환경부와 중복으로 검토된 지점은 15개 지점으로 나타났다. 최종적으로 수위관측소 운영 목적 및 지형학적 검토를 통하여 수위관측망을 검토한 결과 금강 권역의 하천 재난, 운영, 유지를 위해서 103개소의 수위관측소가 필요한 것으로 평가 되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.334-338
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• 2011

일반적으로 유역에서 발생하는 토양손실은 붕괴사면과 표면침식, 토사류 붕괴에 의한 운반, 하상의 침식등 자연적인 요인과 도로건설, 산림의 벌채, 단지개발 등 인위적인 원인으로 발생할 수 있다. 토양손실의 발생은 농업생산성을 떨어뜨리고 목초지를 손상시키며, 물의 흐름을 방해하여 홍수위 상승, 저수지의 저수용량 감소, 고탁수 등 다양한 문제를 야기 시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해선 우선 토양손실 발생의 위험지역을 선정하고 그 지역을 집중적으로 관리하는 적절한 관리 대책의 마련이 필요하다. 이에 본 연구에서는 낙동강유역 전체를 대상유역으로 선정하고 토양손실 발생에 영향을 주는 여러 요소중 도시화나 농경지 확장 등 인간의 인위적인 개발로 인해 쉽게 변경될 수 있는 토지이용도를 이용하여 세부적으로 분석하였다. 토지이용도를 구성하고 있는 총 8가지의 토지이용항목 중 다른 항목들에 비해 분포면적이 매우 작은 녹지, 습지, 나지를 제외한 5가지의 항목(시가화, 논, 밭, 산림, 수역)의 분포면적을 통해 토지 이용특성에 따른 유사발생의 연관성을 파악하였으며 유역별 유사발생 위험순위를 평가하였다. 유사발생 위험순위 평가결과, 전체 낙동강유역내 유사발생 위험성이 높은 표준유역들로 구성되어있는 중권역은 내성천, 위천합류점, 합천댐유역, 안동댐유역으로 모두 높은 순위를 차지했다. 내성천유역, 위천합류점 유역, 합천댐유역은 구성하고 있는 표준유역의 절반 이상이 높은 순위들로 구성되어 있으며 안동댐유역은 구성하고 있는 소수의 표준유역이 유역내 최상위 순위를 차지하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.224-224
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• 2020

새롭게 개발된 미생물의 부산물인 바이오 폴리머는 토양의 강도를 높이고, 식물의 생장을 촉진시킨다. 본 연구에서는 실규모 수리 실험을 수행하여 바이오 폴리머를 이용한 호안 공법의 침식 저항 성능을 평가하였다. 실험을 위하여 다수의 호안 공법 시험체를 제작하였고, 이 시험체를 실 규모 실험수로에 설치하고 수리 실험을 통해 토양 손실과 이에 따른 한계 소류력을 결정하였다. 실험에는 일반 흙을 피복한 시험체, 바이오 폴리머와 혼합한 흙을 피복한 시험체, 식생매트와 바이오 폴리머 혼합토를 결합한 시험체 등이 사용되었다. 실험결과 재료나 식생의 활착도에 따른 차이는 있었으나 바이오 폴리머를 이용한 시험체의 침식 저항 성능이 바이오 폴리머를 이용하지 않은 시험체에 비해 높게 나타나는 것은 일관되게 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는 바이오 폴리머를 이용한 호안공법이 기존 호안 공법의 침식 저항성능을 향상 시킬 수 있음을 보여준다. 바이오 폴리머를 제방 호안 시공에 활용한다면 홍수로 인한 제방의 유실이나 파괴를 상당 부분 예방할 수 있을 것이다.