• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.41-46
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• 2022

최근 기후변화 및 도시화로 도심지에서 발생하는 홍수피해의 규모가 증가하고 있어 다양한 침수해석 기법이 필요한 실정이다. 2010년부터 연속적인 침수피해가 발생하고 있는 사당천 유역은 XP-SWMM을 활용하여 배수 개선 기본계획을 수립하고 침수방지 대책을 제시한바 있다. 하지만 침수해석 과정에서 도시의 건축물을 고려한 분석이 이루어지지 않아 침수피해 정도가 과대 산출되는 경향이 나타나는 문제가 발생하였다. 따라서 본 연구에서는 XP-SWMM을 활용하여 건축물을 고려하지 않았을 경우와 비활성 영역으로 지정하였을 경우를 비교·분석하였다. 연구 결과 건축물을 고려하지 않았을 경우 침수피해 면적은 271,000 m², 평균 침수심 0.15 m였으며 건축물을 비활성 영역으로 고려할 경우 172,900 m², 평균 침수심 0.32 m로 약 36% 정도 과소 추정되고, 건축물 주변의 유속은 1.62 m/s에서 1.83 m/s로 약 1.12배 증가한 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.587-599
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• 2023

기후변화로 인해 전 세계 주요 도시에서 홍수의 빈도와 위험성이 증가함에 따라, 도시 침수에 대비한 선제적 대응을 위해 넓은 공간 영역에서 고해상도 2차원 침수 정보를 신속하고 정확하게 해석할 수 있는 모의 기술의 중요성이 대두되고 있다. 기존의 천수 방정식(shallow water equations)에 기반한 물리적 해석 방법은 고해상도 침수 예측을 위해 많은 컴퓨터 자원과 계산 시간이 소요되는 한계가 있다. 본 연구는 전환 규칙과 가중치 기반 시스템을 사용하여 침수의 시공간 변화를 모의하는 셀룰러 오토마타(cellular automata) 기반 2차원 침수 해석 모형 Weighted Cellular Automata 2D (WCA2D)의 이론적 배경을 고찰하고, 부산 온천천 유역의 침수 사상 모의를 통해 재현하여 국내 도시 유역에 대한 적용성을 검토하였다. 또한, Open Computing Language (OpenCL)와 Open Multi-Processing (OpenMP)과 같은 병렬계산(parallel computing)기술을 적용한 버전을 순차계산(sequential computing)결과와 비교하여 연산성능을 평가 하였다. 연구결과, WCA2D 모형에 의한 최대 침수심 분포는 과거침수 피해지도와 유사하게 모의되어, 복잡한 지형특성을 가지는 도시유역 침수의 시공간적 변화를 해석하기에 적절함을 확인하였다. 또한,병렬 계산 적용시 순차 계산 버전에 비해 OpenCL과 OpenMP는 약8배~14배, 5배~6배 연산 효율이 향상되어 효율적인 도시 침수 모의가 가능하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.334-334
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• 2023

도시침수는 사회 기반시설에 파괴적인 영향을 끼치고, 재산 및 인명 피해의 원인이 되므로, 고해상도 고정확도 예측 정보를 활용한 선제적 대응이 중요하다. 하지만, 기후변화로 인한 강수 강도의 증가, 도시의 확장 및 고밀화 등 토지피복 변화, 홍수방어시설의 노후화 등 여러 요인들의 복합적인 영향으로 인해 도시침수의 정확한 재현 및 예측은 여전히 난제로 남아 있다. 천수 방정식(Shallow Water Equations)을 기반으로 하는 물리과정 모형은 신뢰도 높은 예측 결과를 제공할 수 있지만, Courant-Friedrichs-Lewy 조건 등의 제약으로 인해 대규모 도시 지역의 고해상도 실시간 예측에는 적합하지 않은 한계가 있다. 본 연구에서는 상대적으로 간단한 연산 규칙의 중첩을 통해 복잡계 물리 시스템을 모의하는 셀룰러 오토마타(Cellular Automata; CA) 기술에 기반한 도시침수 해석 모형인 CA-Urban을 개발하고, 미국 Oregon 주 북서쪽에 위치한 Portland시의 도심지역에 대해 침수해석의 적용성을 평가한다. 세부적으로는, 기존 셀룰러 오토마타 기반 침수해석알고리즘의 수치 진동(Oscillation) 문제에 대한 원인을 분석하고, 안정성 향상 방법인 셀 간 최대유량 제한, 가중치 적용 기법, 모형의 계산 효율성 향상을 위한 최적 적응 시간 단계 기법(Adaptive time step)의 적용 결과를 소개한다. 또한, 침투 및 증발산 등 물순환 요소 해석 모듈의 개발 성과 및 방향에 대해서 토의한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.123-123
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• 2020

The present study is aimed to correcting radar-based mean areal precipitation forecasts to improve urban flood predictions and uncertainty analysis of water levels contributed at each stage in the process. For this reason, a long short-term memory (LSTM) network is used to reproduce three-hour mean areal precipitation (MAP) forecasts from the quantitative precipitation forecasts (QPFs) of the McGill Algorithm for Precipitation nowcasting by Lagrangian Extrapolation (MAPLE). The Gangnam urban catchment located in Seoul, South Korea, was selected as a case study for the purpose. A database was established based on 24 heavy rainfall events, 22 grid points from the MAPLE system and the observed MAP values estimated from five ground rain gauges of KMA Automatic Weather System. The corrected MAP forecasts were input into the developed coupled 1D/2D model to predict water levels and relevant inundation areas. The results indicate the viability of the proposed framework for generating three-hour MAP forecasts and urban flooding predictions. For the analysis uncertainty contributions of the source related to the process, the Bayesian Markov Chain Monte Carlo (MCMC) using delayed rejection and adaptive metropolis algorithm is applied. For this purpose, the uncertainty contributions of the stages such as QPE input, QPF MAP source LSTM-corrected source, and MAP input and the coupled model is discussed.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.142-142
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• 2021

An arbitrary representation of an urban drainage sewer system was devised using a geographic information system (GIS) tool in order to calculate the surface and subsurface flow interaction for simulating urban flood. The proposed methodology is a mean to supplement the unavailability of systematized drainage system using high-resolution digital elevation(DEM) data in under-developed countries. A modified DEM was also developed to represent the flood propagation through buildings and road system from digital surface models (DSM) and barely visible streams in digital terrain models (DTM). The manhole, sewer pipe and storm drain parameters are obtained through field validation and followed the guidelines from the Plumbing law of the Philippines. The flow discharge from surface to the devised sewer pipes through the storm drains are calculated. The resulting flood simulation using the modified DEM was validated using the observed flood inundation during a rainfall event. The proposed methodology for constructing a hypothetical drainage system allows parameter adjustments such as size, elevation, location, slope, etc. which permits the flood depth prediction for variable factors the Plumbing law. The research can therefore be employed to simulate urban flood forecasts that can be utilized from traffic advisories to early warning procedures during extreme rainfall events.

• 한국멀티미디어학회:학술대회논문집
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• 한국멀티미디어학회 2012년도 춘계학술발표대회논문집
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• pp.164-165
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• 2012

집중호우 및 홍수로 인해 침수지역이 발생할 경우 이를 예측하기 위해 IT를 융합한 방재에 대한 연구가 필요하며 특히 본 논문에서는 도시 침수에 대비하여 교통 통제, 우회 도로 등을 제공하기 위해 정량적인 침수 위험 지수를 접목시키는 방안에 대하여 연구하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(2)
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• pp.1096-1097
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• 2005

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2012년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.103-104
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• 2012

본 연구에서는 도시 소유역간 상대적 침수위험도 산정을 위하여 엔트로피(Entropy) 기법 및 다기준의사결정 방법의 하나인 프로메티(Preference Ranking Organization METHod for Enrichment Evaluations, PROMETHEE)를 적용하였다. 이에 따라 도시유역 침수위험도 산정과 관련된 항목 6개를 선정하여 평가기준으로 적용하였으며, 실제 도시유역에 적용 및 해당 유역의 과거 집중호우에 따른 침수이력과 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.97-97
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• 2020

Flooding in urban areas is caused by heavy rains for a short period of time and drains within 1 to 2 hours. It is also characterized by a small flooding area. In addition, flooding is often caused by various and complex causes such as land use, basin slope, pipe, street inlet, drainage pumping station, making it difficult to predict flooding. Therefore, this study analyzes the effect of each basin characteristic on the occurrence of flooding in urban areas by correlating various basin characteristics, whether or not flooding occurred, and rainfall(Limit Rainfall), and intends to use the data for urban flood prediction. As a result of analyzing the relationship between the imperviousness and the urban slope, pipe, threshold rainfall and limit rainfall, the pipe showed a correlation coefficient of 0.32, and the remaining factors showed low correlation. However, the multiple correlation analysis showed the correlation coefficient about 0.81 - 0.96 depending on the combination, indicating that the correlation was relatively high. In the future, I will further analyze various urban characteristics data, such as area by land use, average watershed elevation, river and coastal proximity, and further analyze the relationship between flooding occurrence and urban characteristics. The relationship between the urban characteristics, the occurrence of flooding and the limiting rainfall amount suggested in this study is expected to be used as basic data for the study to predict urban flooding in the future.

• 상하수도학회지
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• 제22권6호
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• pp.619-625
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• 2008

Urban sewer systems are designed to operate in open-channel flow regime and energy loss at square manholes is usually not significant. However, the energy loss at surcharged manholes is considered as one of the major causes of inundation in urban area. Therefore, it is necessary to analyze the head loss associated with manholes, especially in surcharged flow. Hydraulic experimental apparatus which can change the manhole inner profile(CASE I, II, III, and IV) and the invert types(CASE A, B, C) were installed for this study. The experimental discharge was $16{\ell}/sec$. As the ratio of b/D(manhole width/inflow pipe diameter) increases, head loss coefficient increases due to strong horizontal swirl motion. The head loss coefficients for CASE I, II, III, and IV were 0.46, 0.38, 0.28 and 0.37, respectively. Side covers increase considerably drainage capacity at surcharged square manhole when the ratio of d/D(side cover diameter/inflow pipe diameter) was 1.0. The head loss coefficients for CASE A, B, and C were 0.45, 0.37, and 0.30, respectively. Accordingly, U-invert is the most effective for energy loss reduction at surcharged square manhole. This head loss coefficients could be available to evaluate the urban sewer system with surcharged flow.