• 한국수자원학회논문집
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• 제57권3호
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• pp.165-179
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• 2024

도시 지역의 홍수 위험을 완화하고 지속 가능한 수자원을 관리하기 위해서는 도시 홍수와 물순환의 연계 해석이 필수적이다. 본 연구는 간단한 전환 규칙을 통해 침수의 시공간적 변화를 모의하는 셀룰러 오토마타 기법을 이용하여 고해상도 도시침수 및 물순환 해석 모형 CAW (Cellular Automata-based integrated Water cycle model)를 개발하고, 그 적용성을 평가하였다. 개발된 모형을 미국 포틀랜드 도심지 유역에 적용하고, 물리 기반 모형 및 기존 셀룰러 오토마타 기반 모형의 침수 해석 결과와 비교하여 도시침수 재현의 적절성을 평가하였다. 연구 결과, 침수 검증 대상 지점에 대한 CAW 모형의 최대 침수심 분포는 확산파 방정식을 모사하는 WCA2D (Weighted Cellular Automata 2 Dimension) 모형과 평균오차 값이 1.3 cm로 유사하게 모의되었고, 이진 패턴 유사도 검증에서 HR 0.91, FAR 0.02, CSI 0.90으로 비교적 높은 유사성을 나타내며 모형의 침수 해석 적용성을 검증하였다. 또한, 토지피복 및 토양 조건이 침수, 침투에 미치는 영향을 시험 평가한 결과, 불투수율이 41% 더 높은 지역에서의 침투와 최대 침수심이 각각 54%(4.16 mm/m²) 감소 및 10%(2.19 mm/m²) 증가하였다. CAW 모형을 이용하여 도시 유역의 다양한 토지피복 및 토양 특성을 고려한 고해상도 물순환 및 도시침수 연계 모의 해석이 가능할 것으로 기대된다.

• Spatial Information Research
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• 제18권1호
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• pp.49-56
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• 2010

시가지 범람 문제를 고려할 경우 침수심의 정량적인 수치계산에 의한 재해 위험을 평가하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 2002년 막대한 시가지 침수 피해를 경험한 바 있는 삼척시를 대상으로 범람 모의 계산에 의한 시가지 침수피해 평가를 수행하였다, 입력자료의 변환과정에서 생길 수 있는 에러를 줄이기 위해 시가지 조도계수, 표고, 건물의 점유율 등은 ArcGIS에서 바로 전산화하여 시가지 범람모형을 구축하였으며 계산된 침수심을 토대로 격자별로 피해액을 산정하였다 본 연구를 통하여 강우유출, 침수심 모의 계산, 피해액의 정량적 산정이라는 일연의 과정이 통합적으로 수행되어 향후 시가지 배수계획에 기여할 것으로 기대된다.

• 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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권7호
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• pp.463-474
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• 2021

연안 지역은 강우, 조위, 월파 등 여러가지 외력에 의해 침수가 발생될 수 있다. 이에 이 연구에서는 연안 지역에서 발생될 수 있는 단일 및 복합 외력에 의한 지역별 침수 특성을 분석하였다. 연구에서 고려한 외력은 강우와 폭풍 해일에 의한 조위 및 월파이고, 분석 대상지역은 남해안 및 서해안의 4개 지역이다. 유역의 강우-유출 및 2차원 지표면 침수 분석에는 XP-SWMM이 사용되었고, 폭풍 해일에 의한 외력인 조위 및 월파량 산정에는 ADCSWAN (ADCIRC와 UnSWAN) 모형과 FLOW-3D 모형이 각각 활용되었다. 단일 외력을 이용한 분석 결과, 대부분의 연안 지역에서는 강우에 의한 침수 영향보다 폭풍 해일에 의한 침수 영향이 크게 나타났다. 복합 외력에 의한 침수 분석 결과는 대체로 단일 외력에 의한 침수 모의결과를 중첩시켜 나타낸 결과와 유사하였다. 다만, 특정 지역에서는 복합 외력을 고려함에 따라 단일 외력만을 고려한 침수모의에서 나타나지 않았던 새로운 침수 영역이 발생하기도 하였다. 이러한 지역의 침수 피해 저감을 위해서는 복합 외력을 고려한 분석이 요구되는 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권5호
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• pp.345-356
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• 2022

2020년 7월 30일 대전광역시 서구 A 아파트에서 새벽에 발생한 집중호우로 차량 78대와 아파트 2개 동이 침수되어, 사망 1명, 이재민 56명의 피해가 발생하였다. 본 연구에서는 1차원 관거-2차원 지표 흐름(1D-2D) 통합 해석 모형인 H12 모형과 고해상도 지표면 자료를 이용하여 침수 사상을 재현하고, 원인을 분석하였다. 또한, 침수 재해 발생 이후 A 아파트 주위에 설치된 침수방어벽의 침수 방어 효과를 분석하였다. 분석 결과, 좁고 가파른 유역형상, 주변 대비 고도가 낮은 대상 지역의 지형적 요인과 폭우로 인해 상류로부터 급속히 발생한 유출이 하류 저지대에서 배수되지 못해 발생한 침수 재해로 분석되었다. 침수방어벽의 효과를 분석하기 위해 고해상도 지표면 입력자료를 변경하여 침수방어벽 설치 전후를 모의하여 비교한 결과, 설치 후 A 아파트 단지 내 침수 수위가 낮아져 홍수 저감효과가 뛰어난 것으로 평가되었다. 본 연구를 통해 초고해상도 물리 기반 모형을 이용한 침수 원인 분석 및 저감 대책의 정량적 평가가 가능함을 확인하였다.

• 스마트미디어저널
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• 제11권7호
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• pp.52-60
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• 2022

지구 온난화와 자연환경의 변화로 인하여 풍수해로 인한 농경지 침수피해가 지속되고 있다. 건국 이래 지속적인 방재사업을 펼치고 있으나, 지속된 기간에 비해 진척은 미흡하고, 여전히 막대한 비용이 소비되고 있다. 따라서 농경지 침수에 선제적 대응을 위한 예측 시뮬레이션 등의 개발과 활용이 필요하다. 본 논문에서는 GIS(공간정보)기반 SWMM 모델을 활용한 침수분석 시뮬레이션 사례를 소개하고, 해당 시뮬레이션 결과와 미국과 국내의 타 모델의 결과 간의 오차율을 통해 타당성을 확인했다. 또한 해당 시뮬레이션을 농경지 침수에 활용하기 위한 방향으로 침수흔적도 작성 등 현행 농경지 침수 대비 기반 정보 정책을 보완할 다양한 활용 방안을 제시하였다. 향후 보다 많은 지역의 시뮬레이션 결과가 침수분석도 형태로 축적되면 범국가 차원의 수재해에 대한 선제적 대응, 나아가서는 예방을 위한 각종 응용에 활용이 가능할 것으로 기대한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.75-83
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• 2007

도시화된 유역은 복잡한 지형으로 인해 많은 유출경로를 갖게되며, 대부분 불투수 면적이 차지하고 있어 강우시 배수관거를 통해 우수가 배제되는데, 용량을 초과한 관거에서는 범람이 발생하여 다시 지표수를 형성하게 된다. 이처럼 도시유역에서 배수관망과 지표면 유출은 서로 연계되어 있으므로 침수해석 시 이를 고려해야 한다. 본 논문에서는 전형적인 도시지역의 특징을 보이는 인천교 부근의 매립된 유역을 대상으로 1차원-2차원 통합모델인 MIKE FLOOD 모델을 이용하여 수치해석하고, 그 해석결과를 기존의 1차원 모델인 MOUSE의 배수관망 해석결과와 비교 분석하였다. 분석 결과 1차원-2차원 통합모델은 1차원 배수관망에 2차원 지형도를 적용시킴으로서 지표면 저류현상 및 지체현상 등 지형적 특성을 반영한 유출해석결과를 나타내었으며, 기존의 1차원 해석시 파악 불가능한 유량상승 및 수위상승 등의 현실적인 모의가 가능함을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권10호
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• pp.777-786
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• 2011

우수관망의 최적 설계에 관한 기존의 연구 모형들은 설계강우에 대하여 관거의 연결, 관경 및 관 경사 등을 최소의 비용을 목적으로 최적화하여 왔다. 그런데 우수관망에서의 관거 내의 흐름은 관경, 관 경사와 특히 관망의 구성 형태에 따라서크게달라진다. 기존의최적우수관망설계모형들은설계유량을만족시키는것에국한되었으며, 설계기준을초과하는 강우에 따른 침수의 발생은 관망의 설계에 어떠한 고려도 되지 않았다. 본 연구에서는 우수관망을 구성함에 있어서 관거 내 흐름을 분산시키고 제어함을 목적으로 한다. 이것은 관망 구성에 따른 관거 내 흐름의 중첩효과를 제어함으로써 가능하며, 이러한 흐름의 제어를 통하여 설계기준을 초과하는 강우에 대해서 우수관망에서의 내수침수 발생은 저감될 수 있다. 본 연구에의 최적 우수관망 설계 모형(Optimal Sewer Layout Model, OSLM)은 내수침수 발생을 저감시키기 위해 흐름의 중첩효과를 고려하여 관거 내 흐름을 분산시키고 제어하기 위하여 개발되었다. 이 모형은 최적화를 위하여 유전자알고리즘(Genetic Algorithm, GA)를 이용하였으며, 수리학적 분석을 위하여 SWMM(Storm Water Management Model)을 연계하였다. 모형의 적용은 유역면적 44 ha의 서울시 하계 배수분구에 이루어졌으며, 현재의 우수관망 구성에 대하여 도출된 최적 우수관망에서는 지속기간 30분의 설계강우에 대하여 7.1%의 유출구 첨두유출량 감소와 20년 빈도의 지속기간 1시간 초과강우에 대하여 24.2%의 침수 발생량 저감 효과를 나타내었다.

• 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.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 2001년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.314-318
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• 2001

The analysis of the spatial extent of flood inundation is important for flood mitigation. Geographic Information System (GIS) has advantage of analyzing spatial distributed data. Hydrologic Engineering Center's River Analsysis System(HEC-RAS) with HEC-GeoRAS was used to analyze flood inundation. HEC-GeoRAS, which is an ArcView GIS extension designed to process geospatial data for HEC-RAS, is a useful tool for storing, managing, analyzing, and displaying spatially distributed data. Rational formula and 24-hr duration probability precipitation data of Suwon meteorological station were used to estimate the flood runoff. And water profiles were calculated using the HEC-RAS model with HEC-GeoRAS. The flooded region is 8.24ha when 50-yr probability precipitation was applied and 8.8ha when 100-yr was applied to Bahlan study watershed which is located in Whasung county, Kyunggi province, having an area of $29.79km^{2}$.