LID 표준 조합 Set 및 계획모델 개발

김형산(Kim Hyungsan),이상진(Lee Sangjin),백종석(Baek Jongseok),박상권(Park Sangkwon),신현석(Shin Hyunsuk) 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.3

최근 국내에서는 도시의 건전한 물순환을 회복하고자 하천중심의 물순환 수변도시 조성을 위해 지자체와 국가부처에서 여러 노력을 기울이고 있다. 물순환 수변도시는 물순환 시스템 구축을 위해 LID (Low Impact Development) 개념을 도입하도록 하고 있으나, 구체적인 계획 및 설계지침이 부재하여 LID 적용시 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 토지이용계획에 따른 LID 설계 및 적용효과 분석을 편리하고 효율적으로 수행하기 위해 GIS기반의 계획모델을 개발하였다. 토지이용도에 따른 LID 표준 조합 Set을 개발하였으며, 국내 개발되어있는 기술을 DB화하여 시스템을 구축하였다. LID 요소기술별 성능효율 및 개략적인 공사비 등의 정보를 제공하도록 개발하였으며, LID 기술 적용에 따른 효과분석 결과를 활용하여 단지사업개발에 필요한 정보를 쉽게 제공할 수 있도록 하였다. 본 연구에서 개발된 모듈은 향후 신규 단지개발과 더불어 기존의 재개발단지의 LID 기술을 적용하는데 유용하게 사용될 것이라 생각한다. Recently, in Korea, various efforts are being made by local governments and national ministries to restore the sustainable water cycle of the city. Waterfront water cycle is designed to introduce the concept of LID (Low Impact Development) for build a water cycle system but there are many difficulties due to lack of detailed planning and design methods. In this study, the commission developed GIS based planning model for convenient and efficient analysis of LID design and application according to the land use plan. A combined set of element technology has developed according to the land use and system was constructed by DB technology designed in Korea. The LID element technology provide efficient performance, relatively low construction cost and able to provide the information necessary for business development by utilizing the effect analysis results of LID technology. The module developed in this study is expected to be used for applying new LID technology and in existing redevelopment complex.

새만금호 유입 유사량의 조사 분석

김형산 ( Hyungsan Kim ),조영권 ( Youngkweon Cho ),황주하 ( Juha Hwang ),정희영 ( Heeyoung Jeong ),정세웅 ( Sewoong Chung ),맹승진 ( Seungjin Maeng ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

본 연구에서는 새만금호의 유사퇴적량을 산정하기 위해 만경강의 대천지점과 동진강의 신태인지점에서 유량과 유사량을 측정하여 유량-총유사량 관계곡선식을 산정하였다. 총유사량은 수정아인슈타인 식에 의해 산정하였고 만경강의 대천지점과 동진강의 신태인지점의 일유출량은 DIROM 모형에 의해 과거 14년(1994∼2007년)간 모의하였으며, 이를 본 연구에서 산정된 유량-총유사량 관계곡선에 입력하여 연 유입유사량을 산정하였다. 대천지점의 14년 평균 유입유사량은 28,590(ton/yr)로 산정되었으며, 신태인지점은 23,616.1(ton/yr)로 나타났다. 새만금호 유역의 총 유입유사량을 산정하기 위해 만경강과 동진강 유역은 각각 대천과 신태인 지점의 유입 유사량을 면적비를 이용하여 산정하였으며, 새만금호 지구로 유입되는 전체 유사량은 만경강과 동진강 유역의 유입유사량을 합산하여 결정하였다. 본 연구에서 도출된 새만금호 지구의 유입유사량은 연평균 115,122(ton/yr)으로 추정되었는데, 이 중 만경강 유역에서 52,841(ton/yr)과 동진강 유역에서 111,502(ton/yr)이 유입된 것으로 추정되었다. 새만금호의 연 평균 비유사량은 63(ton/㎢/yr)로 추정되었다. 동진강이 만경강보다 비유사량이 더 큰 이유로는 만경강의 경우 전주, 익산 등과 같은 도시 및 공단지역이 상대적으로 넓게 분포하여 유사발생량 자체가 적을 수 있을 것으로 판단된다. 이상에서와 같이 본 연구을 통해 만경강 및 동진강의 비유사량을 도출하였으나, 2008년도에는 홍수기 유량 및 유사량 실측자료가 전무하여 2009년도에 보다 많은 실측자료를 활용한다면 2008년도 보다 신빙성 있는 새만금 유역내로 유입하는 비유사량을 산정 할 수 있을 것으로 기대되어 진다.

도심수로내 조류발생 예측을 위한 CE-QUAL-W2 모델의 적용

김백중(Kim, Baekjoong),백종석(Baek, Jongseok),이상진(Lee, Sangjin),정선아(Jeong, Suna),김형산(Kim, Hyungsan) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.1

최근 도심지내 물길 확보를 통한 친환경 도심수로 건설이 증가하고 있으며, 도심지내 수로 건설시 안정적인 수량 확보를 위해 해수, 빗물, 하수처리수 등 대체수자원 공급방안이 논의되고 있다. 본 연구에서는 하수재이용수 공급을 통해 도심수로내 유량을 확보할 경우 발생할 수 있는 여러 문제점 중 조류발생에 대한 연구를 수행하였다. 유량 및 Chl-a 농도에 따른 조류성장에 미치는 영향분석을 위해 CE-QUAL-W2 모델을 선정하였으며, 재처리수의 용도별 수질기준, 체류시간 및 수로폭을 고려하여 7월부터 9월까지 모의하였다. 연구결과 체류시간, 유량, Chl-a 농도 조절에 따라 여름철 수로내 조류 성장을 억제할 수 있을 것으로 분석되었다. Nowadays, it is getting popular to construct eco-city where people enjoy waterfront activity through making channel in downtown area. Alternative water supply plan is considered to have stable water supply in channel such as seawater, rainwater, sewage treatment, etc. In this study, the reuse wastewater supply was studied in order to ensure the flow in the city channel. In case of supplying water by reused wastewater, CE-QUAL-W2 model was used to analyze the effect of Chl-a concentration to algae growth from July to September. We made the case of Flow Rate and Chl-a concentration to conduct this study. Finally this study shows that the algae growth decreased in summer by controling the detention time, flow rate and Chl-a concentration.

유도틀 설치에 따른 하상 변동 특성 분석

김현호 ( Hyunho Kim ),황길순 ( Gilsoon Hwang ),맹승진 ( Seungjin Maeng ),이승욱 ( Seungwook Lee ),김형산 ( Hyungsan Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

해안과 하천의 자연 지형은 흐름의 변화에 대해서 어느 정도 자체적으로 조절할 수 있는 능력을 가지고 있다. 그러나 이러한 능력을 초과하는 구조물의 건설 등과 같은 외부 환경변화가 발생할 경우 흐름특성이 변화하여 기존의 평형상태가 깨지고 새로운 평형상태에 도달하기까지 지형변동이 발생하게 되는데 이를 분석하고 예측하는 것은 구조물의 안정과 이수 및 치수 측면에서 매우 중요하다. 이러한 지형변동에 대한 문제를 규명하기 위하여 가장 효율적인 방법으로 수치 모의를 통하여 복잡한 자연현상을 해석하는 것을 들 수 있는데 본 연구에서는 단면 평균으로 퇴적 및 침식모의가 가능한 2차원 유한요소모형인 SED2D 프로그램을 사용하였다. 따라서 평창강 금당계곡내에 설치한 유도틀의 하상변동 특성을 파악하고, 실무에서 변수의 선정을 용이하게 하도록 하기 위하여 SED2D 모형으로 하상변동을 모의하고자 하였다. 모의 조건으로는 유도틀을 설치하기 전과 후로 나누었으며, 분석구간의 상류단과 하류단의 경계조건을 다양화하여 24시간 단위로 365일을 모의하였다. 유도틀 설치 전과 후의 초기 매개 변수 조건은 최대유량 813.29 ㎥/s와 수위 415.0 El.m 의 동일한 값을 선정하였으며, 부유사 농도는 시간에 따라 약 2000 mg/L ∼ 40 mg/L를 적용하였다. 분석결과 설치전의 하상변화는 상류부터 하류구간 전체에 걸쳐 퇴적작용이 일어난 반면 설치 후의 하상변화는 유도틀이 설치한 구간부터 하류로 갈수록 변화가 줄어들었다. 이는 유도틀이 설치됨으로서 유속의 변화가 느려져 지형의 변화에도 영향이 미치는 것으로 볼 수 있었다.

SMS에 의한 하천시설물 수리특성 분석

이승욱 ( Seungwook Lee ),김형산 ( Hyungsan Kim ),맹승진 ( Seungjin Maeng ),이순혁 ( Soonhyuk Lee ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

분석 대상 하천구간은 평창강에 위치하며 최대 유량 775.1 ㎥/s를 조건으로 하천 시설물(이하 ‘방틀’이라 함)을 설치하기 전과 후, 그리고 평수량 6.18 ㎥/s를 조건으로 방틀을 설치하기 전과 후에 대한 2차원 흐름형상을 모의하기 위해 유한요소법에 기반을 둔 RMA-2모형의 범용프로그램인 SMS 모형에 의해 수리특성을 분석하고, 방틀의 안정성을 검토하였다. 분석 결과 표 1에서 나타난 바와 같이 분석구간내 시공되어 있는 방틀의 허용한계 유속이 4.0 m/s인 것을 고려하면, 1번 방틀에서 최대 유속 3.65m/s가 발생하였기 때문에 방틀의 안정성에는 문제가 없는 것으로 판단된다.

홍수기 낙동강수계 주요지점별 유출특성 분석

맹승진 ( Seungjin Maeng ),김형산 ( Hyungsan Kim ),이승욱 ( Seungwook Lee ),김태우 ( Taewoo Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

이수관리를 목적으로 한국수자원공사에서는 SSARR 모형을 사용하여 한강, 낙동강, 금강 및 섬진강수계의 물관리를 실시하고 있다. 물관리를 위해서는 이수와 치수 목적에 따라 사용하는 유출모형을 달리하고 있다. 따라서 치수기 유출량 산정을 위해 단기 유출모형을 사용하나 본 연구에서는 홍수기 일별 유출량을 산정하여 연단위 유출량에 많은 영향을 미치는 홍수기 유출분석을 안동댐, 임하댐, 밀영댐, 합천댐, 남강댐과 새로 건설되는 7개의 보 지점을 대상으로 분석하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 4대강 살리기 사업을 통해 건설되는 7개의 보를 포함하여 홍수기 유출분석을 실시하였다. 이를 위한 연구내용으로는 낙동강수계의 특성 분석, 낙동강수계 소유역분할, 분석대상 년도별 강우관측소 선정, 소유역 별 일단위 평균강우량 산정, 유출모형의 민감도 분석, 매개변수의 보정과 검증을 실시하였다. SSARR 모형의 입력 자료는 물리적 입력변수, 수문기상 입력변수 및 내부처리 매개변수로 구분하여 구축하였다. 본 연구에서는 매개변수 보정을 2008년과 2010년 6월부터 9월까지의 관측 자료를 대상으로 하였다. 검증을 위해 2009년 6월부터 9월까지의 관측 유출량과 모의 유출량을 비교 분석함으로서 유출 특성을 분석하였다.

저영향개발 적용에 따른 도시지역의 물순환 회복률 분석 연구

백종석(Baek, Jongseok),김병성(Kim, Byungsung),김형산(Kim, Hyungsan),박구영(Park, guyoung),김재문(Kim, Jaemoon) 대한토목학회 2022 대한토목학회 학술대회 Vol.2022 No.10

탄력적 하천수량 평가를 위한 가이드라인 구성

맹승진 ( Seungjin Maeng ),김형산 ( Hyungsan Kim ),아잠무함마드 ( Azam Muhammad ),전경수 ( Kyeongsoo Jeon ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

하천수량의 탄력적 수급을 위한 가이드라인을 총 6장 42절로 구성하였다. 제1장 가이드라인 개념에서는 배경, 필요성 및 목적 등을 서술, 지역적 부존량 편차 등을 서술하는 개요, 탄력성 평가가 필요한 이유를 흐름도에 포함하고 탄력성 평가를 수행해야 하는 단계를 표기한 흐름도, 탄력성 평가가 필요한 수량/수도/수질 등 물수요와 공급에 미치는 문제점을 나열한 문제 발생 종류, 탄력성 평가를 위한 시설별 물배분 우선순위를 정의한 목표와 우선순위 구분, 탄력성 평가 수행전과 후의 파급 효과를 서술한 수자원분야에 미치는 영향, 물부족에 영향을 미치는 요소를 나타내는 기후변화 등 타요인, 자연적/인위적 요소에 의한 변화 반영 가능 여부를 설정하는 요인변화 가정에 의한 분석, 탄력성 평가 결과에 대한 결과를 활용하는 평가 및 대책이다. 제2장 가정과 기준 설정에서는 시나리오별 분석을 위한 가정 설정의 필요성 및 내용을 서술한 가정과 기준 설정 개요, 시나리오별 탄력성 평가를 위한 분석 흐름도를 작성한 가정과 기준 설정 흐름도, 수자원 공급원별 용수공급 가능량 파악 방법 및 기준을 설정한 과잉 수자원 선택, 시나리오별 가정 설정에 따른 의사결정 판단 기준을 기술한 의사결정 판단기준 평가이다. 제3장 가정과 기준 설정에서는 탄력성 평가에 필요한 모델링의 종류와 선정을 서술한 수자원 분석 모델링 공식화 개요, 탄력성 평가를 위한 분석모델링 흐름도를 작성한 수자원 분석 모델링 및 공식화를 위한 흐름도, 강수량 시계열 자료의 오·결측 보완 및 관리를 서술한 강수량 제어, 용수사용량 시계열 자료의 신뢰성 평가 및 분석, 자료의 오·결측 보완 및 관리를 서술한 용수사용 제어, 목적별 용수사용량의 회귀수 제어 방법과 자료의 신뢰성 평가 및 분석인 회귀수 제어, 구조적/비구조적 용수확보량의 활용 방법을 제시한 구조적/비구조적 용수량 제어이다. 제4장 연구개발에서는 탄력성 평가 적용을 위한 개요인 연구개발의 도입, 탄력성 평가를 위한 분석과정 전체 흐름도인 연구개발을 위한 흐름도, 과거, 현재, 초단기, 단기, 장기 강수량 자료 시나리오별 적용 시계열 선정 및 타당성 분석인 강수량 변화 시나리오, 장래 용수사용량 예측 등 변화 시나리오 구성인 용수사용 변화 시나리오, 수자원 공급시설의 공급량 확대 등 변화 상태 시나리오 구성인 수자원시설물 시나리오, 목적별 용수의 회귀수 변화 상태 시나리오구성인 회귀수 변화 시나리오, 탄력성 평가를 위한 민감 요소 설정 및 제어 방법인 수자원 분석 결정적 요소, 분석 결과의 통계적 분석, 탄력성 평가 결과 응급지역 도출시 대처 방법인 극한상황 적용 방법 개발이다. 제5장 불확실성 판단과 평가에서는 분석 결과의 불확실성 판단 필요 서술한 불확실성 판단과 평가 개요, 탄력성 평가 결과 불확실성을 낮추기 위한 흐름도를 작성한 불확실성 판단과 평가 흐름도, 탄력성 평가 결과 불확실성을 결정하게 되는 요소 설정인 불확실성 판단과 평가결정 요소, 시나리오별 불확실성을 요소 도출 방법인 시나리오 분석, 기존 방법에 의한 탄력성 평가 결과에 따른 의사결정 시 문제점인 기존의 의사결정, 개선된 방법에 의한 탄력성 평가 결과에 따른 의사결정 시 개선되고 불확실성을 낮추는 사항을 서술한 개선된 의사결정, 향후 개선된 방법에 의한 탄력성 평가 적용 및 대책 제시한 적응관리이다. 마지막으로 제6장 사례연구에서는 시나리오별 물리적 특성이 다른 지역 선정 가이드라인에 의한 분석을 실시한다.

홍수기 한강수계 주요지점별 유출특성 분석

맹승진 ( Seungjin Maeng ),김형산 ( Hyungsan Kim ),이승욱 ( Seungwook Lee ),김태우 ( Taewoo Kim ),이순혁 ( Soonhyuk Lee ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

한강수계의 주요조절점에 대한 유출량을 산정하기 위해 소유역을 구분하였다. 소유역 분할은 기 수행된 연구의 목적에 따라 서로 달리 수행되어왔다. 이러한 이유로 인해 그 계획의 특성에 따라 서로 상이하게 소유역이 분할되었을 뿐만 아니라 소유역의 개수 및 유역의 전체 면적 역시 서로 상이하게 적용되어 왔다. 그래서 본 과업에서는 기존의 소유역 분할을 기반으로 4대강 살리기 사업에서 건설되는 보를 포함하여 소유역을 구분하였다. 유출 모형 개발을 위한 소유역별 면적 강우량은 강우관측소의 선정과 Thiessen 계수의 산정을 통해 추정하였다. 유출모형의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 한강수계의 유출특성을 파악하는 것이 필요하다. 유출특성 파악을 위한 지점은 실측된 일유입량과 일방류량 자료가 있는 평화의댐, 소양강댐, 충주댐, 충주조정지댐, 괴산댐, 횡성댐, 화천댐, 춘천댐, 의암댐, 청평댐, 팔당댐과 새로 건설되는 3개의 보로 선정하였다. 유출모형은 SSARR 모형으로 하였으며, 모형의 입력 자료는 물리적 입력변수, 수문기상 입력변수 및 내부처리 매개변수로 구분하여 구축하였다. 본 연구에서는 매개변수의 민감도 분석을 실시하였고, 보정을 2008년과 2010년 6월부터 9월까지의 관측 자료를 대상으로 하였다. 검증을 위해 2009년 6월부터 9월까지의 관측 유출량과 모의 유출량을 비교 분석함으로서 유출 특성을 분석하였다.

스마트 워터 그리드를 위한 영종도 소유역별 유출 분석

맹승진 ( Seungjin Maeng ),김형산 ( Hyungsan Kim ),아잠무함마드 ( Azam Muhammad ),염경택 ( Kyungtaek Yum ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

스마트 워터 그리드를 위해서는 대상지역의 유출체계를 파악하는 것이 최우선시 된다. 본 연구에서는 스마트 워터 그리드 연구단에서 대상지역으로 선정한 영종도내 소유역의 유출분석을 수행하였다. 영종도 유역은 인천에서 남서쪽으로 4.8㎞정도 떨어져 있으며, 동경 126° 31’, 북위 37° 29’, 면적 108.6㎢, 인구 36,785명이다. 섬 가운데를 기준으로 동쪽의 영종동, 중앙의 운서동, 서쪽의 용유동으로 구분되며, 영종동에 가장 고지대인 백운산(EL 256.0m) 외에는 대체로 저평하여 농경지와 취락이 분포함. 특히, 2001년도에 개항한 인천국제공항이 운서동에 위치하고 있다. 대상유역은 서해로 유출되는 총 11개 유출체계로 구분하였다. 11개 유출체계에 대한 유출분석은 SSARR 모형에 의해 수행하였고 2011년부터 2013년 동안 3개년에 대하여 모의하였다. 그 결과, 총 강우량의 약 15%와 20% 정도가 차단과 증발산에 의해 손실되고 있으며 직접유출량은 약 47%, 기저유출량은 약 15% 내외를 차지하는 것으로 분석되었다. 향후 용수수요를 반영한 유출모의가 수행되어야 하며, 검증을 위한 계측된 자료와의 분석이 수행되어야 할 것이다.