• 한국방재안전학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.31-38
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• 2018

국내 중소규모 저수지의 99.1%는 흙댐으로, 건설비용이 저렴하여 용이한 시공성을 갖고 있다. 그러나 흙댐은 월류에 취약하기 때문에, 홍수 시 급격한 붕괴 가능성이 있다. 이러한 붕괴가 발생할 경우 급격한 홍수량 증가로 이어지기 때문에, 하류 치수 안전성이 위협 받을 가능성이 크다. 이에 본 연구에서는 흙댐 사면에 포설한 사석의 붕괴 지연효과를 실험을 통해 검토하였다. 실험은 사각단면의 직선형 개수로에서 수행하였으며, 보호공 사석의 크기를 3가지로 결정하였다. 선행 연구들과 차이점은 부정류로 실험을 수행한 것이며, 대상은 일반적인 형태의 가물막이로 결정하였다. 실험결과 차원해석 및 선행연구를 이용하여 서석보호공이 포설된 흙댐 붕괴 시간에 대한 새로운 공식을 제시하였다. 또한 사석 보호공이 설치된 경우 실험을 통해 붕괴 지연효과에 대해 검토한 결과 포설된 사석의 2배 이상의 효과가 있는 것으로 확인되었다. 본 연구 결과는 EAP (Emergency Aciton Plan) 수립 및 제방 설계와 같은 하천 계획에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1765-1769
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• 2008

'96년, '98년 임진강 유역과 경기북부 지역 집중호우를 시작으로 '02년 태풍 "루사", '03년 "매미", '04년 "메기" 등의 영향으로 대규모 수공 구조물의 설계빈도를 초과하는 폭우를 동반하여 전국적으로 사상 유례없는 막대한 홍수피해를 발생시켰다. 이러한 과정에서 "연천댐", "장현, 동막저수지" 붕괴 등 댐 붕괴로 인하여 댐 하류지역의 홍수피해가 크게 발생하여 이에 대한 대처계획 수립 필요성 및 이를 위한 댐 붕괴로 인한 홍수류 해석에 대한 연구가 절실히 필요하다. 본 연구에서는 비상대처계획(Emergency Action Plan, EAP)수립 대상 국가시설물 중 하나인 양양양수발전소 하부댐에 대한 댐 붕괴 해석을 실시하였다. DAMBRK를 통하여 댐 지점의 붕괴유출수문곡선을 산정하였으며, 댐 하류하천 수위분석은 1차원 DAMBRK와 HEC-RAS모형을 이용비교 분석하였고 이를 통하여 댐붕괴로 인한 하류하천 홍수류 해석시 HEC-RAS모형의 적용성을 검토하였다. 검토결과 HEC-RAS모형 계산치가 DAMBRK 모형에 의한 결과 보다 과대하게 산정 되었다. 향후 댐 붕괴로 인한 홍수류 해석을 위한 HEC-RAS모형 모의시 주변지형의 홍수터화 등의 기법을 첨가하여 홍수위 분석이 필요한 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.669-673
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• 2010

현재 EAP(Emergency Action Plan) 수립 시 가장 많이 사용되는 DAMBRK 모형은 붕괴유출수문곡선 유도 시 댐 재료 특성을 고려하지 않지만, BREACH 모형은 댐 축조재료 특성과 유사이송능력을 고려하여 붕괴유출수문곡선을 산정하기 때문에 물리적으로 BREACH 모형이 흙댐의 붕괴특성을 실제와 더욱 유사하게 추적할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 두 모형을 안동댐(흙댐)에 적용하여 첨두유출량, 첨두유출 발생시간, 붕괴 시작, 붕괴 완료 시간 등의 댐 붕괴시 유출특성을 비교하였다. 적용 결과 BREACH 모형은 붕괴가 매우 서서히 진행되다가 일정수위에 도달하게 되면 급격하게 붕괴유출량의 증가폭이 커지는 데 비하여 DAMBRK 모형은 붕괴 시작과 동시에 붕괴유출량이 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 또한 최대총유출량은 BREACH 모형이 DAMBRK 모형에 비해 약 5% 작게 산정되었지만, 34시간까지의 유출 총량은 DAMBRK 모형에 비하여 BREACH 모형이 약 16% 크게 나타났다. 두 모형의 붕괴유출수문곡선 비교를 통하여 댐 제체의 재료특성이 유출특성에 미치는 영향을 파악할 수 있었지만, 더 정확한 영향성을 파악하기 위하여 지속적인 비교연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.428-428
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• 2011

댐은 우리사회에 다양한 이익을 제공하는 반면 과거의 댐 붕괴 사례에 비추어 볼 때 붕괴로 인한 피해 규모는 막대하다. 세계 각국에서는 기존 댐들에 대한 잠재적 붕괴에 대비하기 위해 비상대처계획(Emergency Action Plan, EAP)과 같은 대책을 수립하여 붕괴로 인한 피해를 최소화하기 위한 노력을 기울이고 있다. 댐붕괴 모델링은 크게 댐 결괴부에 대한 예측과정과 댐 붕괴로 인한 하류부 홍수추적 과정으로 분류할 수 있다. 결괴부 예측과정은 댐붕괴로 인한 저수지 유출량에 가장 큰 영향을 미치는 부분이며 하류부 영향지역의 평가에도 매우 중요한 요소이다. 댐붕괴 예측모형은 결괴부에 대한 예측에 따라 매개변수 기반 모형과 물리기반 모형으로 분류된다. 매개변수 기반모형은 결괴형성과정을 단순 시간에 의한 함수로 고려하고 있으며 결괴부를 통한 흐름은 위어흐름으로 가정하고 있다. 이 모형은 현재 댐 붕괴 실무에서 가장 널리 이용되고 있으며 대표적인 모형은 FLDWAV/ DAMBRK 모형, HEC-RAS 모형 등이 있다. 물리기반 모형은 댐 붕괴진행 과정의 상세한 이해를 위해 시작되었으며 결괴부 흐름상황, 제체 침식, 제체가 불안정해지는 과정을 수리실험과 수리학, 토질역학, 구조역학 등의 이론을 통합하여 예측하는 기법으로 댐붕괴 과정을 좀 더 현실적으로 예측할 수 있으며 기존 붕괴된 댐들에 대한 붕괴 원인 및 진행과정을 규명할 수 있는 장점을 가진다. 최근 개발된 물리기반 댐 붕괴 모형은 HR-BREACH 모형, WINDAM 모형, FIREBIRD 모형 등이 있으며 지속적으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 현재 진행 중에 있는 물리기반 댐 붕괴 모형들을 검토하고 현재 USDA, ARS에서 개발 중에 있는 WINDAM 모형을 이용하여 물리기반 모형의 수행에 요구되는 입력변수, 수행과정, 결과물에 대한 검토를 통해 댐 붕괴 관련 연구의 발전 방향을 모색하고 국내에서 물리기반 댐 붕괴 모형을 적용하기 위해 요구되는 사항과 한계점을 파악하여 댐 붕괴 실무로의 적용 방안을 마련하는 데 그 목적이 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.231-243
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• 2016

본 연구에서는 이용 가능한 자료가 제약이 있는 실제 농업용 저수지 붕괴에 대한 2차원 홍수범람해석의 적용성을 보여주었다. 연구 대상 유역은 2013년 파이핑 현상에 의해 붕괴가 발생한 경주 산대저수지 및 하류부 지역이다. 본 연구에서는 1차원 모형으로 파이핑 붕괴에 따른 유출수문곡선을 도출하고, 이를 2차원 수치모형의 상류단 경계조건으로 사용하여 모의를 수행하였다. 2차원 홍수파 해석을 위해서 수치지도와 위성자료를 합성하여 지형자료를 구성하였고, 건물, 도로, 운동장 등의 형상을 정확하게 반영하기 위해 $3m{\times}3m$ 크기의 정형격자를 사용하여 모의를 수행하였다. 현장조사된 저수지 붕괴유출량, 범람범위, 홍수심 그리고 홍수 전파시간과 계산치를 비교하고, 합리적인 범위의 결과를 보여줌으로써 모형의 검증을 수행하였다. 또한, 격자크기, 건물 및 조도계수가 홍수범람에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구는 향후 농업용 저수지의 붕괴해석 및 하류부의 비상대처계획 수립에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.607-607
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• 2012

국내에서는 최근 지구온난화에 따른 전 지구적 이상홍수의 발생으로 댐 붕괴 우려가 증대되고 있고, 이에 따른 주민들의 불안감도 고조되고 있는 상황이다. 특히 최근 집중호우의 증가와 태풍의 영향으로 대규모 수공 구조물의 설계빈도를 초월하는 폭우를 동반하고 있다. 실례로 20세기 들어 전 세계적으로 약 200건 이상의 댐 붕괴 사고가 발생하여 댐 하류 지역에 막대한 인명 및 재산피해가 발생하였다. 국내의 경우 "연천댐", "장현, 동막저수지" 붕괴 등과 외국의 경우 이탈리아의 Vaiont 댐과 미국의 Teton 댐 등의 사례가 있다. 이처럼 댐은 설계홍수량 이하의 경우에는 비교적 안전하게 홍수를 예방할 수 있으나 이보다 큰 규모의 홍수가 발생할 경우 그 피해 또한 엄청나다. 따라서 댐 붕괴 등의 비상상황이 발생하였을 때 하류 지역의 생명과 재산 손실을 최소화하고 댐의 물리적, 지형적, 구조적 특성에 따른 비상상황을 예상하고 이에 효율적으로 대처하기 위해 비상대처계획(Emergency Action Plan, EAP)과 같은 대책을 수립하게 되었다. 이에 본 연구는 댐의 비상대처계획 수립시 중요한 사항 중 하나인 홍수류 해석을 실시하였다. 현재 국내에서 댐 붕괴 홍수류 해석은 주로 그 안전성과 정확성이 검증된 Fread(1984)의 1차원 모형인 DAMBRK 모형을 이용하여 댐 붕괴 홍수류 해석을 실시하고 있다. 이 DAMBRK 모형을 이용하여 실제 붕괴 사례인 1982년 미국 콜로라도에서 발생한 Lawn Lake 댐의 붕괴 홍수류 해석을 실시하였다. Lawn Lake 댐은 콜로라도 록키 마운틴 국립공원에 위치한 약 8m 높이의 필댐으로 댐 붕괴로 인하여 830,000 의 물이 유출되었으며, 3명이 사망하고 3,100만달러의 손해를 일으켰다. 다음과 같은 실제 붕괴 사례를 댐의 제원과 홍수량을 이용하여 DAMBRK 모의를 실시하였으며 모의한 결과와 실측치와의 비교를 해보았다. 본 연구에서 모의한 결과는 댐 최대 붕괴 유출량은 잘 나타내었지만, 지점별 최대 유량 및 홍수파 도달시간에 관련해서는 다소 차이를 보였다. 이는 조도계수의 변화에 따라 지점별 최대 유량과 홍수파 도달시간, 그리고 홍수위가 달라지는 것임을 확인하였고 실제로 Lawn Lake 댐이 붕괴되어 흘러들어가는 Roaring 강의 댐 붕괴 잔해나 하상 변화를 모르기 때문에 조도계수의 실측치는 모의값 보다 훨씬 클 것으로 예상된다. 본 연구를 통해 비상대처계획 수립시 홍수류 해석을 할 때 조도계수의 변화에 따라 모의 결과 및 범람범위가 달라질 수 있으니 조도계수의 채택에 있어 신중하고 정확한 판단이 필요할 것으로 판단된다.