Flow 3D와 수리모형실험을 통한 다목적 수로 터널의 마찰 손실 산정

김정환 호서대학교 대학원 2016 국내석사

최근 범지구적인 기후변화로 인하여 극한 홍수가 자주 발생하고 있으며, 기존 도시 유역의 우수배제시설 용량부족 등으로 호우 시 도시홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 방수로와 같은 구조적인 도시홍수 방어 대책의 필요성이 증가됨에 따라 주요 범람지역의 홍수량을 우회하거나 저류하여 홍수를 방지하기 위한 수로터널의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 도시의 교통문제 해결을 위해 건설되는 터널의 하부에 방수로 기능을 추가하여 도시홍수와 교통체증을 동시에 해결할 수 있는 방법을 적용할 때, 그 적용 가능성을 통수능 해석을 통해 검증하였다. 통수능 해석을 위해 상용 3차원 수치모의 프로그램인 Flow 3D를 이용하여 수로터널 내 수리학적인 영향을 비교 및 고찰하였으며, 흐름 특성은 서로 다른 6개의 유량의 크기별 에너지손실을 Flow 3D를 이용하여 계산하였다. 실험결과 동일한 수로 터널 구간 내 발생하는 마찰손실의 크기는 수리실험 및 수치모의로 도출된 마찰손실이 이론적으로 계산한 마찰손실보다 더 크게 발생함을 관측하였으며, 이는 수로의 형상이 비원형인 경우에는 관의 기하학적 형상에 의한 흐름구조의 변화로 추가적인 마찰손실이 발생하는 것이 원인으로 판단된다. 마찰손실의 차이는 난류보다 층류에서 두드러졌다.

대한민국 성인 남녀의 재난 및 안전관리 인식 조사

이민지 호서대학교 대학원 2022 국내석사

세계적으로 대형 재난의 발생으로 인해 사회문화적 관습이나 신체조건 등의 차이로 남성보다 여성의 피해가 크다는 사실들이 다양한 사례와 연구를 통해 보고되었고, 개발도상국은 여성의 피해가 큰 반면에 선진국은 여성들의 재난 안전 및 교육 관리에 적극적인 참여를 통해 전반적인 대응 능력을 보일 수 있다는 연구들도 존재한다. 우리나라의 경우에도 빈번하게 자연 재난이 발생하고 있지만, 실제로 재난 안전 인식에 대한 성별 분석을 하기 위한 자료가 부족한 상황이다. 그러므로 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 파악하기 위해 한국 국민 남녀 489명을 대상으로 재난위험인식에 대한 설문을 실시하고, 거주지 주변 발생 가능한 재난을 인지하고 있는지, 대피소의 위치를 인지하고 있는지, 안전 관리 교육 경험이 있는지 등의 문항으로 구성하여 실시하였다. 본 연구의 목적은 국민들의 재난 안전의 위험도에 대한 인식 수준이 어떠한지 분석하고, 영향 요인을 탐색 하는 데에 있다. 조사결과 안전취약계층은 스스로 대피 하는 데에 있어 큰 어려움이 있으며, 이중 여성은 남성에 비해 안전교육과 훈련의 접근성이 적음에 따라 위험도가 더 큰 것을 확인 할 수 있었다. 그럼에도 불구하고, 재난 및 안전관리 교육 및 훈련에 참여하고자 하는 의지는 남성과 여성의 차이가 없었다. 본 연구를 기반으로 재난 안전교육의 필요성을 가지고 재난 안전 시뮬레이션 프로그램이 구축되는 필요성이 있다고 사료되어지고, 미래에 자연재해 발생 시 문제점을 파악하고 인명 피해 감소가 될 전망으로 기대가 된다.

강우 관측 자료의 시·공간적인 특성에 따른 유출분석

현정훈 호서대학교 대학원 2021 국내석사

최근 전 세계적인 기후변화는 예측이 어려운 이상 기후를 발생시키고 있다. 반복되는 집중호우는 견고하게 구성되었던 도심지 홍수 방어 체계에서 피해를 발생시키고 있다. 따라서 본 연구는 강우의 공간적인 분포와 도시 특성을 고려하여 유출량 변화를 비교 분석하였다. 이는 특정 지역에 집중되는 강우 양상과 불투수층이 많이 이루어진 도시유역의 유출 특성에 대한 연구이다.

PSR 구조와 엔트로피 가중치를 활용한 대설 취약성 평가

하준혁 호서대학교 대학원 2021 국내석사

최근 지구 온난화로 인해 이상기후 현상에 따른 자연재해로 인한 피해가 전 세계적으로 증가하고 있다. 우리나라 또한 여름철 주요 자연재해인 호우, 태풍 등과 겨울철 주요 자연재해인 폭설, 한파 등으로 인한 피해가 과거에 비해 증가하고 있으며, 피해 예측이 힘든 상황이다. 행정안전부 재해연보(2018)에 따르면 지난 10년(2009~2018)동안 자연재해로 인한 피해는 3조 6천억 원이며, 이 중 호우, 태풍 등으로 인한 피해가 88%, 대설로 인한 피해가 7%로 호우, 태풍으로 인해 대부분의 피해가 발생되지만 대설로 인한 피해도 적지 않은 것을 알 수 있다. 우리나라뿐만 아니라 세계적으로도 기록적인 폭설과 잦은 한파로 인한 피해가 증가하는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 우리나라의 겨울철 주요 자연재해인 대설에 대한 취약성 분석을 우리나라 행정구역을 대상으로 진행하였다. 취약성 분석을 위해 대설피해에 영향을 미칠 것으로 판단되는 요인들을 조사 및 수집 후 PSR 구조를 활용하여 압력, 상태, 대응지수로 지표를 분류하고 취약성 분석에 자주 이용되는 엔트로피 가중치 산정 방법을 통해 가중치를 산정하였다. 그 결과 취약성 순위를 도출해낼 수 있었고 본 연구에서 도출해낸 결과가 대설피해에 대응 및 예방이 될 것으로 기대한다.

저영향개발기법이 도시 유출에 미치는 영향

김희수 호서대학교 대학원 2021 국내석사

Recently, pollutant discharge has been deteriorated due to the increasing impervious area and water quality population density. As a result, it is expected to be inundation in the lower area and water pollution. Therefore, in this study, the effects of low impact development techniques on urban runoff were analyzed. The healthiness of water cycle were evaluated using the runoff characteristics depending on the locations and capacities of low impact development techniques. The results could be used to determine the priorities of urban development plans, so the quality of life in urban space would be improved.

기계학습을 이용한 대설피해액 범주형태 예측

이형주 호서대학교 대학원 2020 국내석사

지난 20년간 우리나라에서 발생한 대설피해는 발생빈도가 높고 세계적인 이슈가 되고 있다. 우리나라는 시군구별 과거 피해이력이 적고, 피해 발생지역과 관측소 간의 거리가 멀어 정확한 데이터 수집이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 수치 형태로 집계되는 재해연보 대설피해액을 수집하여 범주형태 피해액으로 변환한 뒤 기계학습 종류인 랜덤포레스트 방법을 이용하여 범주형태 대설피해액 예측을 실시하였다. 회의를 통해 대설에 민감한 영향을 미친다고 판단되는 설명변수를 설정 및 수집하여 사용하였고, 각 시군구 별 지역적 특색과 특성을 반영할 수 있는 취약성분석을 통해 도출된 취약성지수를 설명변수로 사용하였다.

Fuzzy 이론을 결합한 한국 도심지 홍수취약성

황난희 호서대학교 대학원 2020 국내석사

현재 국내에서는 태풍을 동반한 호우와 여름철마다 발생하고 있는 장마로 인해 침수피해가 발생하고 있으며, 이로 인해 발생하는 도시 홍수에 대한 관심은 꾸준히 증가하고 있다. 계속해서 발생하고 있는 침수피해를 줄이기 위해 다양한 방법으로 홍수취약성이 분석되고 있다. 하지만 계속되는 도시(재)개발로 인해 지형이 바뀌고 있기 때문에 기존에 홍수취약성 분석이 현실적으로 반영이 되기 힘든 상태이다. 본 연구에서는 국내의 지역에 도시화가 많이 된 서울시 25구를 대상지역으로 선정하였으며, 홍수취약성 인자들을 Pressure Index–State Index–Response Index (PSR)로 나누어 구분하였다. 인자들의 가중치를 계산하기 위해 AHP방법과 Fuzzy이론을 결합한 Fuzzy AHP 방법을 이용하였다. 그 결과 AHP 가중치방법의 경우 취약성이 가장 높은 지역은 종로구이며, 취약성이 가장 적은 지역은 서초구로 나타났다. Fuzzy AHP 가중치방법의 경우 종로구가 가장 취약성이 높게 나왔으며, 용산구가 가장 취약성이 작은 지역으로 나타났다. 또한, 압력지수(PI), 상태지수(SI), 대책지수(RI) 모두 인자마다 지역별 취약순위에 변화가 나타났음을 확인하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 정부에서 홍수 방재 관련 정책이나 사업 등을 실시할 경우 취약한 지역에 대한 우선순위를 검토하는데 도움이 될 것으로 기대한다.

다중선형회귀분석을 이용한 대설피해액 추정에 관한 연구

권순호 호서대학교 2017 국내석사

Recently, the damage caused by natural disasters has been increased over the world and global warming and climate change is considered as one of the most accelerating factors. 7.6% of the property damage 10 years from 1993 to 2002 in South Korea is caused by heavy snow. For example, there were substantial property damages induced by Heavy snow in Chungcheong region (March 2004) and Yeongdong·Yeongnam region (March 2005). More severe damage is also expected in the future. However, it is difficult to estimate accurate damage due to the lack of data with respect to the snow disaster. Therefore, more reliable damage estimation is required for the more effective disaster response and management. In this study, the snow damage was estimated using multiple linear-regression analysis with the regional and climate data. Historical damage was collected from the Disaster Annual Report(1994~2013) published by Ministry of Public Safety(formerly National Emergency Management). Four most crucial impact factors(Daily maximum snow depth, Relative humidity, Minimum temperature, Population density) for the snow damage were selected as the independent variables. Multiple linear-regression analysis with enter and stepwise methods were applied to estimate snow damages. As the result, adjusted R-square is above 0.8 in some sub-regions and shows the good applicability although the extreme values are not predicted well. The proposed method might be applied for the disaster response and management to prepare the damage and mitigate the property losses.

대설 취약성 분석과 강설 횟수 분석을 통한 제설장비 투입 우선순위 제안

정용찬 호서대학교 일반대학원 2024 국내석사

우리나라에서 주로 발생하는 자연재해는 호우, 태풍, 대설, 강풍 등이 있으며, 대설 피해는 호우, 태풍 다음으로 피해가 많이 발생하는 자연재해이다. 대설에 의한 피해로는 적설에 의한 직접적인 피해뿐만 아니라 교통혼잡으로 인한 간접적인 피해도 증가하여 대설 피해에 관심이 증가하는 추세이다. 이에 본 연구에서는 PSR (Pressure-State-Response) 기법을 이용한 대설 취약성 분석을 실시하여 취약성 지수를 도출하였다. 취약성 분석에 활용된 자료는 시⋅군⋅구 별 도로 연장 길이, 일 최대 최심신적설, 평균온도 0 °C 이하인 날 수, 겨울철 평균 일조시간 등 각 지역의 기상 특성과 사회⋅경제적 요소를 반영 가능한 데이터를 사용하였다. 또한 각 지역별 강설 횟수(0~5 cm, 5~10 cm, 10~15 cm, 15 cm 이상)를 분석하여 0~1 사이 숫자로 변환하였다. 두 가지 분석 결과를 더하여 충청남도 논산시, 충청남도 부여군, 충청남도 공주시, 전라북도 정읍시, 전라남도 나주시 순으로 제설 장비 투입 우선순위를 제안하였다. 제설 장비 투입 우선순위를 제안함에 따라 각 행정구역의 제설 장비 확보를 위한 기준을 마련하는 기초자료로 활용될 것으로 기대된다. In Korea, the predominant natural disasters that occur include heavy rain, typhoons, heavy snow, and strong winds, with heavy snow ranking as the second most damaging natural disaster after heavy rain and typhoons. Damage caused by heavy snow includes not only direct damage from snow cover but also indirect damage due to traffic congestion; therefore, interest in heavy snow damage is increasing. Accordingly, in this study, a vulnerability index was established by conducting heavy snow vulnerability analysis employing the pressure-state-response (PSR) technique. The data utilized in the vulnerability analysis encompassed meteorological characteristics and socio-economic factors of each region, including the length of road extensions by city, county, and district, the maximum daily snow cover, the number of days with an average temperature below 0℃, and the average sunshine hours. Additionally, the number of snowfalls in each region (0–5, 5–10, 10–15, and > 15 cm) was analyzed and converted to a number between 0 and 1. By adding the results of the two analyses, we proposed a priority for snow-removal equipment input in the following order: Nonsan-si, Chungcheongnam-do, Buyeo-gun, Gongju-si, Jeongeup-si, Jeollabuk-do, Naju-si, and Jeollanam-do. The proposed priority for snow-removal equipment is expected to be used as basic data to establish standards for securing such equipment in each administrative district.

대설 피해 취약성 분석을 통한 전국의 대설 피해 예측 함수 개발

오영록 호서대학교 일반대학원 2017 국내석사

최근 세계적인 기후변화에 따른 자연재난 발생 빈도의 증가로 인해, 인명 및 재산피해가 커지고 있다. 대한민국 1994년에서 2013년까지 지난 20년간 자연재해에 따른 피해액 약 12조 원 중 대설로 인한 피해액은 약 1조 6천억 원이었다. 2001년에 잠실 올림픽공원의 체조경기장의 지붕이 폭설로 인해 붕괴되고, 2014년 경주 마우나리조트의 체육관 붕괴사건으로 인해 113명의 사상자가 발생한 사례가 있으며, 예년보다 빠르고 강한 추위로 농산피해에 대한 심각성 또한 대두되고 있으나, 아직 전국을 대상으로 실시된 대설피해 취약성 분석 및 피해규모 예측에 대한 연구는 호우 및 태풍피해에 비해 현저히 떨어지는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 대설피해에 대한 선제적 대응 및 효율적 재난관리를 위해 전국 시군구 단위 대설피해액 예측함수를 개발하고자 하였다. 이를 위해 4단계 구성과정을 통하여 개발하였다. 첫째, 재해통계 활용 및 문헌조사를 통해 대설피해 유발인자를 조사 및 분석하였다. 둘째, 회귀분석을 통한 대설피해 예측 적설심 기준을 제안하여, 대설피해 표본을 선택하였다. 셋째, 취약성 분석을 통해 취약 등급별로 전국을 군집화 하여 표본개수가 부족의 고질적인 문제를 해결하였다. 넷째, 지역별 취약성 지수를 회귀분석의 독립변수로 활용함으로써 예측함수에 지역별 특성이 반영되도록 하였다. 그 결과 대체적으로 80% 이상의 성능으로 피해액을 예측할 수 있었으며, 이는 대설 예상 시 대략적인 피해규모 예측이 가능하고, 재해예방사업이나 관련 의사결정자에게 도움이 될 것으로 예상되며, 초기 재난대응 등에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.