• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.373-373
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• 2023

기후변화로 인한 홍수재해는 우리나라를 포함한 모든 전세계의 이슈로 우리 앞에 다가와 있다. 수자원 인프라가 잘 구축된 우리나라와 달리 저개발국가로써 관련 인프라가 미흡한 국가의 경우대규모 예산 투입이 필요한 댐, 제방 등의 수자원 인프라 시설보다는 비구조적대책인 홍수예경보시스템 구축을 통해 재해취약지역내 우선적으로 도입하는 유역단위 비구조적인 홍수관리계획이 필요하다(김광기, 2022). 본 연구에서는 2012년 금강권역을 대상으로 구축된 홍수예측모형에 대한 개선을 위해 최신 하도자료와 시설물 현황 자료를 반영하여 수리학적 모형을 신규 구축하였다. 이를 위한 수리학적 홍수추적 모형은 FLDWAV 모형을 사용하였으며, 모형의 대상구간은 금강 상류에 위치한 용담댐에서부터 대청댐 구간까지 189.32 km 구간을 선정하였다. 대상구간은 총 773개의 하도단면으로 구성하여 대상하천에 대한 지형변화를 최대한 반영하고자 하였으며, 홍수사상은 유량이 많은 홍수사상뿐만 아니라 저유량에서도 모형의 정확도를 확보하기 위해 다양한 사상을 선정하여 보정과 검증을 실시하였다. 본 연구에서 구축된 금강의 용담댐에서 대청댐 구간에 대한 수리학적 해석모형은 다양한 홍수사상을 대상으로 모형에 대한 보정과 검증을 실시함으로써 보다 정확도 높은 홍수예경보시스템을 구축하여 하천 재해 발생을 예방하는데 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 제15회 수공학 웍샵 교재
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• pp.241-319
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• 2006

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.764-769
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• 2009

하천과 바다가 만나는 하구는 자연적인 기능 뿐만 아니라 공학적인 측면에서도 매우 중요한 자원이다. 우리나라는 국토의 개발에 따른 용수 사용의 증가, 홍수재해대책 등으로 인해 한강을 제외한 4대강에 하구둑을 건설하였으며 강물과 바닷물을 인위적으로 차단하는 구조물이므로 하천의 생태적인 기능을 손상시키는 것은 불가피 하다. 하지만 이러한 단점에도 불구하고 하구둑이 건설되는 가장 큰 목적 중의 하나는 주변지역의 안정된 용수공급이다. 1987년에 완공된 낙동강 하구둑은 건설 이 후 약 20년 동안 안정된 용수공급과 효율적 운영으로 관리되어 왔지만 그동안 기상 및 수리 수문뿐만 아니라 환경적으로 크고 작은 변화가 있었다. 하천의 기수역인 하구에서 유체는 하구둑이라는 구조물이 존재하지 않을 때도 매우 복잡하게 거동한다. 하천의 유량, 지형학적 요소 그리고 조위의 상태 등 여러 가지 요인으로 인하여 비정상적으로 변화하며 이러한 하구에서 유체의 거동을 보다 더 정확하게 묘사하려면 흐름방향, 수심방향, 하폭방향의 3차원적인 해석이 필요하다. 하지만 하천과 바다를 밀도가 같은 하나의 상으로 가정하고 수행한 수문학적인 분석이나 1 2차원 수치모형을 활용한 수리 분석 결과는 시간적 공간적으로 경제적이고 양호한 결과를 산출해낼 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 하구둑의 수리특성을 분석하기 위하여 미국 기상청의 홍수추적모형인 FLDWAV 모형과 미수로국(WES)의 2차원 유한요소 모형인 RMA-2 모형을 활용하였으며 낙동강유역 주요 수위관측소의 실측자료를 토대로 매개변수 검정을 실시하였다. 분석결과 조위가 고려된 2차원 유속장을 구현하였으며 하구둑 유지 관리 개선에 기여코자 하였다.

• 한국습지학회지
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• 제16권4호
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• pp.389-402
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• 2014

본 연구에서는 기존에 구축 운영 중인 COSFIM과 FLDWAV간 연계를 통해 다기능보 상 하류 구간 등 하천내 주요 관심구간에 대한 1차원 및 2차원 수리분석을 수행할 수 있는 시스템을 개발하고 낙동강 8개 다기능보를 대상으로 사업 전 후 수리특성 분석을 수행하였다. 각 수치모형은 활용목적에 따라 장 단점을 가지고 있기 때문에 상황에 적합한 모형을 선택적으로 활용할 수 있을 것이며, 기존의 1차원 수리 수문 모형으로 분석할 수 있었던 선 개념 지점 개념의 정보 뿐 아니라 추가적으로 공간 격자 개념의 정보를 제공받을 수 있는 다차원 모의를 수행함으로써 하천에서의 물리적 현상을 적절히 고려한 공간적 수리특성을 반영한 하천관리가 가능할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1696-1700
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• 2006

본 연구에서는 미국기상청(NWS)에서 개발된 수리학적 홍수추적모형인 FLDWAV 모형을 이용하여 낙동강유역의 수리학적 특성을 규명하고 그에 따른 결과를 분석하였다. 이를 위해서 하구둑의 배수위 영향을 직접적으로 받게 되는 낙동강 하류부인 적포수위표에서 낙동강 하구둑까지의 구간을 홍수추적모형을 수행하였다. 또한 모형수행의 정확성을 지배하는 하구둑에서의 방류량 특성을 분석하기 위해서 다양한 경우에 대해서 적용하였다. 수행을 위한 상류유입유량경계조건과 횡방향 유입유량은 수문학적 저류함수법에 의해서 유입량을 산정하였으며, 하류수위경계조건은 하구둑에서 실측하게 되는 내수위값을 적용하였다. 모의 수행을 위해서 본 연구에서는 최적의 일관된 매개변수를 확립하였으며, 대표홍수사상에 대해서 적용한 결과 수위관측지점의 관측수위와 거의 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 낙동강 하구둑에서의 수리/수문학적 특성변화는 낙동강의 상류까지 영향을 미치게 된다. 현재까지 하구둑에서의 방류량 산정에 관한 연구는 일부 수행이 되었으나, 운영자가 실질적으로 도입하기에는 아직까지 많은 검증이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 하류경계조건을 명지지점까지 확장함으로서 부정류모형의 수행을 통한 하구둑에서의 수위 또는 방류량을 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 상류의 유량규모와 하류의 하구둑 조위에 따른 본류의 배수영향범위 등을 분석하는것은 합리적인 댐운영과 하천관리를 위한 중요한 인자가 될것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.640-640
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• 2012

낙동강 홍수예경보 시스템은 낙동강 유역의 홍수피해 방지를 위해 1986년에 구축되어 낙동강홍수통제소에서 운영되어 온 이래로 여러 차례에 거친 시스템의 개선 및 보완을 통해 현재의 시스템을 갖추게 되었다. 그러나 4대강 사업을 통해 시행된 하도 준설 및 보 설치로 인한 하도 조건의 변경과 기존의 저류함수모형 및 수위-유량 관계식을 이용한 수위예측의 한계로 인해 낙동강 하도에 대한 수리해석모형 구축의 필요성이 대두되었다. 이에 따라 낙동강 홍수통제소에서는 기존의 저류함수모형을 이용한 강우-유출 해석모형과 낙동강 본류 및 주요 지류에 대한 수리해석 모형을 구축하여 연계하는 과업을 수행 중에 있다. 본 연구에서는 하천기본계획의 설계홍수량의 산정시 적용되는 HEC-HMS 모형을 통해 강우-유출해석모형을 구축하고, 낙동강 본류 및 8개 지류에 대해 FLDWAV 모형을 이용해 수리해석 모형을 구축하여 연계하였다. 수자원단위지도의 표준유역과 수위관측소 지점을 기반으로 하여 낙동강 유역을 287개의 소유역으로 분할하였고, 271개의 분할하도 및 10개의 다목적 댐 방류량을 반영하여 강우-유출 모형을 구축하였다. 수치지형도 및 토양도, 토지이용현황도를 통해 유역유출 및 하도유출에 대한 매개변수 산정하였고, 낙동강 본류 및 지류내의 주요 수위관측소를 유량의 검보정 지점으로 설정하였다. 수리학적 모형 구축을 위해 낙동강 본류의 383개의 단면 및 8개 지류의 497개 단면을 반영하였고, 그 이외의 6개 주요 지류는 측방유입으로 처리하였으며 낙동강 본류에 신설된 8개의 다기능보의 운영을 반영하였다. 각각 구축된 강우-유출 모형과 수리학적 모형은 모듈화하여 연계하였으며, 현재 낙동강홍수통제소에서 운영되고 있는 낙동, 왜관, 현풍, 진동, 삼랑진, 구포, 동촌수위관측소를 홍수예보지점으로 선정하여 모형의 검보정을 실시하였다. 구축된 모형은 낙동강홍수통제소의 홍수예보모형의 계산결과와 비교하여 적용성 및 효율성을 입증할 수 있을 것으로 판단되며, 낙동강에서의 실시간 홍수예 경보를 위한 홍수예보모형으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.845-849
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• 2005

도시지역 공간의 한정성으로 인해 하천연변의 저지대에 까지 토지이용도가 극대화되고 있다. 이러한 상황은 치수방재의 측면에서 과거와 같은 외수의 범람에 의한 홍수피해가 아닌 내수의 배수불량으로 의한 침수피해의 증가를 가져 왔다. 서울특별시의 경우 유수지 및 빗물펌프장의 보강을 통해 치수안전을 확보하고 있다 빗물펌프장 운영에서 가장 중요한 요소는 펌프의 가동과 배수문의 개폐을 통한 외수의 차단과 내수의 방류에 있다. 특히 배수문의 개폐시기가 적절치 않은 경우, 외수가 유수지로 들어와 펌프장의 기능을 저해 할 수 있다. 그러나 배수문의 개폐는 현재 자동화 되지 못하고 운영자에 의하여 경험적으로 운영되고 있다. 본 연구에서는 수리학적 홍수추적(Hydraulic Flood Routing)방법 중 FLDWAV모형을 사용하여 한강변에 위치한 빗물펌프장의 외수위를 모의 하였다. 모형의 모의 결과와 한강흐름의 실측치를 비교 검토하고, 이를 기초로 각 빗물펌프장의 배수문을 가동해야 하는 팔당댐 방류량과 도달시간을 구하고, 하류에 위치한 빗물펌프장의 황해의 조위 영향등을 분석, 운영자가 배수문 개폐시기를 예측하여 빗물펌프장의 운영 자료로 이용과 유수지$\cdot$펌프장 운영체계의 자동화에 기여하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.67-67
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• 2011

지구 온난화 등에 의한 이상기후 현상으로 인해 야기되는 대규모 호우 등의 기상이변 현상은 댐 및 제방 붕괴와 같은 비상상황을 발생시키고 있고, 실제로 최근 10년간 태풍 등의 기상이변 현상으로 인해 낙동강의 여러 지류하천의 제방이 붕괴되는 피해가 발생했으며, 잇따른 피해들은 이 분야에 대한 종합적인 연구의 필요성을 증대시켰다. 본 연구의 목적은 이상홍수 및 국지성 호우에 의해서 하천 제방의 붕괴로 인한 제내지에서의 비상상황 발생에 대비하기 위해, 제내지에서의 범람홍수 해석결과를 통한 홍수위험지도 제작을 위한 tool로 활용함으로써 피해예상지역 내 주민 등의 신속한 대처를 통해 주민의 생명과 재산을 보호하기 위함에 있다. 이러한 하도 및 제내지에서의 범람홍수 양상을 효율적으로 계산하기 위해 실제 제방붕괴사례를 포함하는 사상에 대해 1차원 하천흐름 해석을 실시하였으며, 이를 통해 산정되는 제방붕괴 유출유량을 통해 제내지에 대한 2차원 범람홍수해석을 실시하였다. 1차원 제방붕괴 해석을 위해 FLDWAV 모형을 적용하였으며, 2차원 범람해석 모형으로 흐름의 전파양상을 정확하게 반영할 수 있는 상류이송기법인 Godunov 기법과 수치적인 계산 이전에 인접자료의 값을 이용하여 자료를 재구성하는 MUSCL(Monotone Upstream-centered Schemes for Conservation Laws) 기법을 사용하여 개발된 고정확도 유한체적모형을 적용하였다. 실제 제방붕괴 사상을 적용하기 위해 남강의 제방붕괴 사례를 고려하였으며, 2003년과 2006년에 각각 발생한 태풍 매미와 에위니아 사상에 대해 1차원 하천흐름해석 및 2차원 홍수범람해석을 실시하였다. 1차원 하천흐름해석에 대해서 하천 내에 위치한 수위표에서 관측된 실측수위를 통해 검증을 실시하였으며, 2차원 범람홍수모형에 의해 산정된 홍수범람범위는 침수흔적도를 통해 검증하였다. 본 연구에서 개발되어 적용된 2차원 범람해석 모형을 국가홍수위험지도 제작에 대해 활용할 수 있다면, 정확도 높은 통합홍수방재시스템 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.231-236
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• 2006

본 연구에서는 단일 첨두를 갖는 가상의 균일하도구간과 홍수피해가 극심하게 나타나고 있는 낙동강유역에 대하여 Saint-Venant 방정식을 음해적으로 유한차분하여 수치적으로 해석한 수리학적 하도추적을 FLDWAV 모형을 이용하여 수행함으로써 홍수파의 전달양상과 천변저류지의 홍수 저감영향을 분석하였다. 균일하도구간에 대한 적용은 천변저류지의 규모와 운영조건 그리고 설치위치에 따른 홍수 저감영향을 비교검토함으로써 천변저류지의 최적 규모 및 설치위치를 결정하는데 효과적인 참고 자료가 될 것으로 기대된다. 또한 낙동강유역에 대한 적용에서는 낙동강 하천정비 기본계획에 근거한 계획홍수량으로 모의를 수행하였다. 낙동강 유역종합 치수계획 보고서에 제시된 10개의 천변저류지에 대한 모의를 통해 실제 낙동강유역의 홍수 저감영향을 분석함으로써 하천제방 계획시 경제적인 하천 제방단면 결정을 위한 참고 자료 및 효과적인 홍수피해 경감대책 수립을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.383-394
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• 2006

도시하천유역에서 집중호우에 따른 제방 범람과 이에 따른 침수 피해규모를 해석하기 위하여 우리나라의 대표적 도시하천인 중랑천의 홍수 및 제방붕괴 특성을 시 공간적으로 다양한 조건에서 연구하였으며 실용적인 GIS 기법의 적용방법에 대하여 비교 분석하였다. 이를 위하여 '98년 실제 홍수상황에 대하여 적용분석하였으며, 100년, 200년, PMP의 빈도별 강우 조건에서 홍수량을 각각 산정하였다. 또한, 제방붕괴 조건별 하천의 부정류 해석 및 제내지의 홍수범람해석을 실시하였다. 제방붕괴의 조건으로서 붕괴시간(10, 30, 60분), 붕괴폭(10, 20, 30m) 및 제방붕괴위치(중상류부, 중류부, 중하류부) 등에 따른 홍수위, 월류량 및 제내지 침수 수위 변화 등을 검토한 결과, 제방붕괴의 위치 및 붕괴폭이 홍수범람규모와 침수피해에 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다. 또한 FLDWAV에 의한 산정결과를 이용한 홍수범람지도 작성과정에서 WS와 ArcView 모형의 두 모형을 적용하는 과정을 비교하였다 WMS 모형은 비교적 간략한 절차를 통하여 작성할 수 있었으나 지형자료의 부정확성으로 말미암아 침수면적에 상당한 차이를 나타내었다. ArcView모형은 보다 정밀한 범람도를 형성하여 도시유역 등의 적용에 유용할 것으로 판단되나 WMS 모형을 통한 전처리 과정이 필요하여 처리시간이 보다 긴 단점이 있다. 본 연구에서 제시한 분석절차는 도시하천유역의 EAP(Emergency Action Plan, 비상대처계획)수립을 위한 실용적 수문 수리 및 GIS 분석에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.