최근 기후변화에 따른 전 지구적인 지구온난화는 단시간의 집중호우와 돌발홍수의 증가로 기존의 기후특성을 변화시키고 있다. 이로 인해, 자연재해의 강도가 강해지고, 재산피해가 커지고 있다. 특히, 내륙에 위치한 도시지역 보다 해안 도시지역은 조위에 따라 홍수위가 크게 영향을 받기 때문에 강우에 따른 피해규모는 더 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 기후변화로 인한 자연재해에 대비하기 위하여 미래 기후변화를 예측하고 해안 도시지역에 미치는 영향을 파악하고자 하였으며, 대상지역으로는 2012년 태풍 산바(Sanba)으로 인해 상당한 인명피해와 홍수피해가 발생한 마산(창원시) 일대를 선정하였다. 본 연구에서는 마산(창원시) 대상으로 빈도-지속기간별 강우와 조위의 영향을 고려한 침수모의를 실시하고자 한다. 또한 2004년도에 개발된 다차원법(다차원 홍수피해 산정방법(Multi-Dimensional Flood Damage Analysis))을 이용하여 조위와 홍수위의 영향을 받은 해안 도시의 경제성 분석을 실시하고, 침수에 따른 피해액을 산정하고자 한다. 본 연구의 결과는 향후 마산(창원시) 일대의 홍수피해 산정과 침수피해 관련 방재 정책을 수립하는데 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

하천에 설치된 보와 같은 구조물은 하천의 수리적 특성을 변화시켜 보의 상류부에는 퇴적과 하류부에는 침식이 진행되어 단·장기적인 하상의 변화를 가져온다. 특히 우리나라의 경우 4대강 사업으로 국가하천의 과도한 준설로 인한 하천의 평형상태가 파괴되고 다시 평형상태를 복원하기 위한 하천의 침식과 퇴적작용으로 하상변동 발생이 예상되므로 단·장기적인 하상변동의 양상을 예측하고 분석하는 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 금강 중·하류부에 건설된 세종보 상류 약 600m 구간에 대해 하상변동 변화를 실측하였으며 실측결과와 2차원 수치모형인 SED-2D를 이용하여 흐름특성 및 하상변동을 모의한 결과를 비교하여 모형의 적용성을 평가하고 세종보 건설 시점을 기준으로 건설 1년, 5년, 10년 후의 단·장기적인 하상변동 양상을 분석하였다. 그 결과 세종보 건설 1년 후 상류 600m 구간에 169,263㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 5년 후에는 108,808.0㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 10년 후에는 63,713.5㎥의 토사가 퇴적되었다. 가동보 수문 개도 시 빠른 유속의 영향으로 보 직상류의 퇴적양은 적은 것으로 모의되었다. 세종보 상류의 하상변동 양상은 세종보 상류부 전체적으로 퇴적되는 경향을 보였으며 특히 우안에 집중적으로 퇴적 현상이 발생하였다. 이는 우안의 오목한 지형적 특성으로 인한 정체구역으로 유속이 낮게 모의되어 퇴적현상이 집중되는 것으로 분석되었다.

하천의 유량은 수자원계획 및 관리에 있어 중요한 요소이므로 신뢰성을 바탕으로 지속적이고 정확한 관측이 필요하다. 일반적으로 수위나 유량의 경우 지속적이고 자동적인 측정으로 인해 비교적 정확한 관측이 가능하다. 하지만 기술적인 한계와 큰 비용의 소모로 유량을 연속적으로 측정하는데 어려움이 있기 때문에 수위-유량 관계를 이용하여 유량을 산정하고 있다. 수위-유량관계를 통해 유량을 산정할 경우 자료부족, 계산방법 그리고 분석과정에서 오차가 발생하게 되고 이로 인해 정확한 유량을 산정하지 못하게 된다. 따라서, 오차로 인한 수위-유량 관계 곡선의 불확실성을 정확하게 산정하는 것은 유량의 불확실성의 규명과 정확한 유량산정을 위한 중요한 과정이다. 본 연구에서는 Bayesian 회귀분석 적용하여 수위-유량 관계곡선의 매개변수를 추정하였다. 또한 Bayesian 회귀분석에 의한 수위-유량 관계곡선의 불확실성 분석의 적용성을 평가하기 위하여 Bayesian 회귀분석에 의한 매개변수 추정치와 기존의 방법인 최소자승법에 의한 매개변수 추정치 결과의 신뢰구간을 비교·분석하였다. 본 연구를 통해 일반 회귀분석과의 비교·분석 결과로부터 수위-유량 관계곡선식의 매개변수 추정 시 Bayesian 회귀분석 적용 가능성을 평가하고자 한다.

본 연구에서는 Tetrapod로 피복된 경사식구조물의 처오름높이 산정에 대한 수리실험을 수행하였다. 국내 항만 및 어항설계기준·해설(2014)에는 불투과성 완경사 사면 및 피복석으로 피복된 경사식구조물에 대한 처오름높이 산정식이 제시되어 있으나, 국내에서 일반적으로 사용되는 Tetrapod 피복 경사식구조물의 처오름높이 산정식은 제시되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 국내 최대규모의 2차원 단면수로를 활용하여 다양한 입사파조건(유의파고, 유의주기) 및 수심조건을 대상으로 체계적인 처오름높이 산정실험을 수행하였다. 실험파는 Bretschneider-Mitsyasu 주파수 스펙트럼을 이용한 불규칙파를 적용하였으며, 구조물 선단부에서 비쇄파 및 쇄파조건이 포함되도록 하였다. 또한 최근 기후변화 등으로 인해 해양외력이 증대됨에 따라 기존 외곽 방파제 보강사업이 진행되고 있으나, 이를 위한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 기존 경사식구조물 보강시 활용될 수 있는 피복층수에 따른 처오름높이 저감효과 도출을 위한 실험도 동시에 수행하였다. 본 연구결과는 경사식구조물의 마루높이 산정시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 향후 해양외력 증대로 인해 기존 방파제의 보강이 진행될 것으로 판단되며, 기존 방파제의 보강을 위한 체계적인 지침이 미흡한 상황을 감안할 때 이를 위한 체계적인 연구를 수행할 필요가 있다.

2009년 OECD (Organization for Economic Co-operation and Development])는 열린 정부의 실현을 위해 시민 참여를 통한 정책 평가 향상, 신기술과 참여형 웹의 적극적 활용을 통합 지침으로 제시하였다. 공공데이터와 민간데이터의 조합으로 경제 활성화에 기여할 다양한 정책들이 추진되고 있다. 특히 미국, 영국 등은 새로운 웹 기술을 적극적으로 활용하여 정부의 공공데이터를 공개하고 있다. 아울러, 하천 관련 정보의 종류와 양이 다양해지고 있으며, 하천 정보의 중요성 확대로 인해 수요가 증가하면서 한계점으로 지적되고 있는 정보 공유와 관리의 실효성을 향상시키기 위해서는 무엇보다 자료표준화가 선행되어야 하고, 하천 관련 정보 항목의 정의 및 자료 생성기준의 표준화와 더불어 정보공유 프로토콜 등 자료 공유의 표준화된 기법 도입이 필요하다. 본 연구에서는 오픈데이터 기반의 효율적인 하천공간정보의 관리 및 공유를 위한 관련기관 및 대민서비스 정보 제공, 공간분석을 위한 정보 분류 체계 구성, 메타데이터 구축, 네트워크상에서 쉽게 접근이 가능하고 원하는 데이터를 얻을 수 있는 서비스 시스템 등에 대한 국내외 표준현황을 조사하고 분석하여 표준을 준수한 하천공간정보 제공 시스템을 개발하였다.

해양구조물의 말뚝기초 주변에서 일어나는 세굴 현상은 구조물을 불안정하게 만들고 구조물의 기능을 잃게 만들기도 한다. 기초 주변에서 발생하는 와류는 세굴의 주된 요인이며, 그것은 유동조건, 지반조건, 기초의 형태 등에 영향을 받는다. 세굴에 의해서 해양구조물 기초말뚝의 근입깊이가 감소하면 지지력이 감소하고 구조물에 큰 변위가 일어나 결국 구조물의 붕괴로 이어지기도 한다. 본 연구에서는 해양구조물 주변에서의 세굴심을 예측하기 위해 STAR-CCM+라는 3차원 상용 CFD 소프트웨어를 이용하였다. 해저면을 높은 동점성계수와 밀도를 갖는 유체로 가정하여 VOF multiphase 모델을 이용한 세굴심 예측이 가능하도록 하였다. 이 모델은 RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) 방정식 기반의 k-Є 난류모델을 해석하여 세굴심을 산정한다. 모델의 신뢰성을 확보하기 위해 실험 논문과의 비교가 이루어졌으며 유사성을 발견할 수 있었다.

2011년에 발생한 동일본 대지진 이후 우리나라에서도 지진 및 지진해일에 대한 관심이 높아졌다. 본 연구에서는 가능최대지진해일에 의한 지진해일의 침수피해특성을 분석하기 위한 방법을 제시하였다. 분석 대상지역은 2012여수세계박람회가 개최되었던 여수시의 여수신항과 여수구항의 항만권역으로 설정하였으며, 지진원 설정은 대상지역에 가장 영향을 크게 미칠 것이라 판단되는 류큐 트렌치로 하였다. 류큐 트렌치에서 발생 가능한 가능최대지진해일을 산정하기 위하여 역사지진자료와 가상지진자료를 활용하였다. 역사지진자료를 이용해 Tapered G-R 기법을 적용하여 회귀식을 산정하고 가능최대지진해일을 발생시키는 지진을 도출하였으며, 이를 바탕으로 가상지진자료를 구성하고 타당성을 검토하였다. 최종 산정된 가능최대지진해일을 수치모의 하여 대상지역의 침수영역 및 침수심을 산정하였다. 또한, 지진해일로 발생하는 해안지역의 침수피해액 산정을 위하여 다차원침수피해액 산정방법을 기반으로 하는 침수피해액 산정방법을 제시하고자 한다. 본 연구에서는 침수면적, 침수심, 침수피해액간의 관계를 바탕으로 해당 지역의 침수특성을 비롯하여 해안지역의 지진해일로 인한 침수특성을 도출하고자 한다.

리프 지형은 전면에 경사가 존재한 후 그 경사가 완만하거나 평탄한 지형이 해안까지 지속되는 형태를 의미한다. 이러한 구조는 외해로부터 입사하는 파랑을 쇄파(braking)시킴으로 그 에너지를 감쇄시켜 해안을 보호하는 역할을 한다. 또한, 대기의 공기를 해저까지 유입시키고, 영양염류의 수직이동을 유도하여 해양생물이 서식하기 좋은 환경을 만들기도 한다. 그러므로 이러한 지형에서 파랑의 변형과 쇄파 양상을 파악하는 것이 중요한 연구 분야이며, 수치모델의 벤치마크 테스트에도 많이 사용되고 있다. 그러나 일정한 경사를 갖는 해안 지형에서의 파랑 변형 및 쇄파 양상에 대한 기존의 연구는 많은 반면, 리프 지형에 대한 연구는 그리 많지 않은 형편이다. 본 연구에서는 전면 경사를 1/40으로 설정한 리프 지형에 대해 수심과 파랑 조건을 변화시키며 파랑 변형 및 쇄파 양상에 대한 2차원 수리모형 실험을 수행하였다. 용량식 파고계를 이용하여 사면 및 리프 지형에서의 파고를 관측하였다. 실험을 통해 얻어진 관측 자료를 기존의 쇄파대 폭(surfzone width)과 쇄파한계파고 지수(breaker height index) 산정식으로 얻어진 결과 값과 비교함으로써 산정식의 적용성을 파악하였다. 또한 파랑조건 별 쇄파 안정파고를 계산하여 효과적인 인공리프(잠제) 폭 설계에 기여할 수 있도록 하고자 하였다.

고강도 그라우트재가 적용된 해상 풍력 발전 타워 자켓-파일 연결부의 설계를 위하여, 국외 해상풍력발전 타워 설계기준에서 제공하고 있는 그라우트 연결부 설계기준을 검토하였다. 해상 풍력 발전 타워 자켓-파일 기초의 연결은 sleeve의 내측과 파일의 외측에 링 모양의 전단키를 설치하고, 그 사이를 모르터로 채워 연결하는 방식으로 적용된다. 현재 DNV-OS-J101 및 NORSOK 등의 설계기준에서는 모노파일의 연결부 형식과 자켓-파일 연결을 모르터를 이용한 연결방법으로 설계기준이 정립되어 있으나, 설계기준별로 추천하고 있는 그라우트재의 강도는 상이하다. 본 연구에서는 콘크리트의 압축강도(fck), 전단키의 높이(h), 전단키의 간격(s) 및 그라우트 간격(tg)에 따른 연결부의 강도를 분석하기 위하여, 재료비선형 유한요소해석을 이용하여 구조적 거동분석을 수행하였다. 전단키의 간격에 따른 모르터와 전단키의 파괴양상을 확인하였으며, 이를 설계기준에서 제시하고 있는 강도와 비교하였다. 해석 결과를 이용하여 설계기준에서 제시하고 있는 전단키의 간격별 파괴모드와 유한요소해석결과의 파괴모드를 비교분석하여, 고강도 그라우트재의 적용성을 평가하였다.

국내 항만구조물 설계기준서인 항만 및 어항설계기준·해설(2014)에서는 직립식구조물과 경사식구조물에 대한 월파량 산정 기법이 도표의 형태로 제시되어 있다. 항만 및 어항설계기준·해설(2014)에 제시된 도표는 Goda(1975)에 의해 제시된 연구성과로써 Franco와 Franco(1999)에 의하면 기존의 연구성과에 비하여 월파량을 작게 산정하는 것으로 제시하고 있다. 그렇지만 최근 월파량 산정과 관련된 최근 연구추세를 살펴보면 유럽 및 미국에서는 산정식의 형태로 월파량 산정기법이 제시되어 있다. 본 연구에서는 직립식구조물에 대한 월파량 산정식 개발을 위하여 단면수리실험을 수행하였다. 실험에서는 다양한 입사파조건(유의파고, 유의주기), 수심조건 및 여유고 조건을 적용하여 체계적인 월파량 값을 계측하였다. 실험파는 Bretschneider-Mitsyasu 주파수 스펙트럼을 이용한 불규칙파를 적용하였으며, 실험결과는 구조물 선단부에서 충격파 조건(impulsive condition)과 비충격파 조건(non-impulsive condition)으로 구분하여 제시하였다. 월파량 계측결과는 지수함수의 형태로 제시하였다. 지수함수로 분석함에 있어 입력변수는 입사파고와 여유고의 비인 상대여유고와 무차원 월파량이다. 또한 월파량 분석에 있어 평균값과 최대값 개념의 월파량을 제시하였다.

연안에 시공된 호안구조물은 불투수성 콘크리트 재료로 이루어져 있고 급경사 또는 직립의 획일적인 형식이다. 경사 및 직립식 호안 구조물은 파랑에너지가 감소 효과가 미비하며 호안 구조물의 저면 세굴로 인한 구조물 붕괴, 반사파에 의해 연안 토사 침식을 가중시켜 환경파괴 등의 문제를 야기하고 있다. 따라서 본 연구에서는 연안 토사 침식 저감을 위한 호안을 개발하여 Test-Bed 시공 및 수리모형실험을 통하여 침식 저감 효율을 평가하였다. 파랑에 의한 해안선 침식, 제방붕괴, 침식에 의한 자갈화 같은 문제가 발생하고 있어 연안재해 방지 대책 수립이 필요한 지역을 Test-bed로 선정하여 본 연구에서 개발한 호안을 시공하였으며 모니터링 결과 3개월 후 22.4m3(40.45ton)이 6개월 후 57.2m3(102.96ton)이 퇴적된 것으로 분석되었다. 또한 Test-bed 지점의 파랑에너지 변화를 수리모형실험을 통해 분석한 결과 호안 적용 전의 반사계수인 0.802가 호안 적용 후 0.410으로 감소되는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 호안이 연안 토사 침식 저감에 효율성이 있음이 검증되었으며 추후 연안에 발생하는 토사 재해를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 저수지를 대상으로 노후화 및 기후변화에 따른 대규모 복합재난으로부터 저수지를 체계적이고 효율적으로 보호하기 위하여 위험도 기반 제도적 위험관리기술의 선진화 방안을 연구하였다. 저수지 재해위험성의 감소를 위하여 농어촌정비법에 따라 안전관리(안전점검, 정밀안전진단, 보수·보강)을 실시된다. 그러나 2종 저수지(총저수량 30만m3 미만)은 정밀안전진단에 대한 강제규정이 없어 재해위험성이 발견된 경우에만 시행을 요청할 수 있다. 이러한 비구조적(제도적) 위험관리가 구조적 위험도의 감소에 영향을 미치기 때문에 사고유형에 따른 위험요소별(재해발생가능성 및 피해규모) 위험도를 판정하고, 높은 위험요소를 제도적인 개선을 통하여 해소하는 제도적 위험관리가 필요하다. 저수지의 재난 및 위험관리 현황과 실태조사를 통한 분석결과 ‘2종 저수지 비상대처계획(EAP)의 미수립’과 ‘보수·보강 필요성 우선순위 선정’이 가장 높은 위험도 판정을 받았다. 1종 저수지의 EAP 수립은 법률적 규정이므로 2종 저수지를 포함하는 규제의 확장은 필수 적이나, 1종 저수지에 비해 재해영향(인적·재산적 피해)가 낮은 2종 저수지에 수리수문해석을 포함하는 고비용의 EAP 수립은 적정하지 않다. 그러므로 저비용의 2종 저수지 EAP 표준안을 제작 및 배포가 필요하다. 보수·보강 필요성 우선순위 선정 시 현행 안정성 위주의 상태평가에 재해영향평가를 포함하여 안전등급을 선정하는 안전관리의 제도적 개선 또한 필요하다. 이러한 제도적 개선을 통하여 저수지 붕괴에 따른 재난대응과 보수보강에 따른 붕괴위험 방지에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 하천의 유속 측정을 위한 표면영상유속계의 원적외선 카메라의 적용성을 검토하였다. 하천의 유속 및 유량 측정은 수자원 계획, 하천계획 등에서 가장 중요한 기본 사항 중 하나이다. 저수나 평수시 유속은 프로펠러 유속계, 전자기 유속계, ADCP와 같은 각종 첨단 장비를 이용하여 측정하지만, 홍수 시 유속 및 유량 측정은 바람이나 비 등의 자연조건에 완전히 노출된 상태에서 여러 가지 위험을 동반하기 때문에 어려움이 많다. 이런 문제를 해결하기 위한 대안으로 여러 가지 비접촉식 유속 측정법들이 제안되었다. 그 중 표면영상유속계는 홍수시 유속 및 유량 측정의 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안이 될 수 있다. 표면영상유속계에서 가장 기본이 되는 단계는 적절한 영상을 취득하는 것이다. 홍수 첨두는 야간에 발생하는 경우가 많으므로, 야간에 적절한 하천 표면 영상을 취득하기는 매우 어렵다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 방법이 원적외선 카메라를 이용하는 방법이다. 원적외선은 방사 에너지에 더해서 열(온도)도 포착하기 때문에, 고기능의 열영상 카메라로는 물체의 온도 분포 등을 구할 수 있다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원의 인공수로에서 주간과 야간에 원적외선 카메라를 이용하여 촬영한 하천표면영상을 분석하여 표면영상유속계의 적용성을 검토하였다. 또한 동시에 촬영한 일반 캠코더 영상과 근적외선 카메라 영상과의 비교에서, 원적외선 카메라의 적용성이 뛰어남을 확인하였다. 또 영상 분석 결과, 원적외선 카메라의 영상이 표면유속분석에 활용하기에 충분함을 확인하였다.

지진해일은 구조물의 전도, 붕괴, 유실 등 다양한 피해를 발생시킨다. 2011년 발생한 동일본 지진해일 피해사례에 의해 다양한 연구들이 내륙으로 범람한 지진해일과 구조물의 상호작용 관계에 대해 분석하는 방향으로 연구가 집중되고 있고, 정확한 지진해일 하중산정을 통해 구조물의 피해를 최소화하기 위해 노력하고 있다. 본 연구에서는 과거 발생한 1983년 동해 중부 지진해일을 바탕으로 하여 축척 1/100 축소 제작한 임원항 지역에 대하여 실험을 실시하였다. 1983년 발생하였던 지진해일(M7.7)을 적용하려 했으나 현실성이 부족하여 대한민국 소방방재청(National Emergency Management Agency)에서 설정한 발생가능 지진규모(M9.0)을 적용하여 실험을 실시하였다. 실험의 목적으로는 임원항 내 건축물에 작용하는 파압 계측, 임원항 내 범람구역의 유속 측정, 지진해일에 따른 범람구역 및 구조물별 침수심 측정 등이 목적이다. 따라서 본 연구의 실험에서는 지진해일의 특성을 잘 나타내는 고립파를 이용하여 연직구조물에 작용하는 파압, 범람구역 유속, 구조물별 침수심을 3차원 수리실험을 통해 제시한다. 3차원 수리실험 시험장의 시설규모는 가로 50m, 길이 50m, 높이 1.0m로 구성되어 있으며 주요장비로는 유압식 조파 피스톤 6기, 파워팩 3기(20마력), 디지털 파고계, 3차원 유속계, 파압계 등이 있다. 수리실험으로부터 측정된 데이터는 이전에 실시된 수치모의와 비교 검증 자료가 될 뿐만 아니라 향 후 대한민국 동해안에 적합한 지진해일 파력산정계수(α)를 도출 하는데 기초가 될 자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

지진해일 내습시 국내 동해안 지역의 연안 구조물에 미치는 파력 추정을 위한 연구로서 국내 임원항 지역을 대상으로 한 3차원 전산유체해석을 수행하였다. 일본열도 서쪽 지역에서 발생하는 지진에 따른 국내 동해안 지역에의 지진해일 내습시의 침수심, 범람영역 등과 관련한 연구가 다양하게 진행되어 왔다. 그러나 지진해일이 육지에 내습하여 연안 구조물에 미치는 직접적인 피해와 관련한 연구는 체계적으로 진행된 바 없으며, 그 피해정도에 대한 예측이 미비한 상황이다. 지진해일이 동해안 지역에 내습할 경우의 대상 구조물 주변부 범람 정도와 그 파압에 대한 분석을 실시하여 파력을 추정, 파력의 크기를 침수심에 대한 간단한 배수로 정리하면 피해 예측에 유용하게 사용할 수 있다. 본 연구에서는 지진해일 피해 사례가 있었던 동해안의 임원항 일대를 대상으로 3차원 전산유체해석을 수행하여 육상의 침수심 대비 파력의 계수를 도출하고 이를 수리실험 결과와 비교 검증 하였다. 또한, 고립파의 파고 조건 및 조위 조건별로 수치해석을 수행하여 육지 범람 양상과 구조물에 미치는 파압을 실험 결과와 비교 분석하였으며, 방파제 유무에 따른 범람 양상 변화 및 구조물 주편 차폐물 존재시의 파력 변화를 검토하였다.

국내 항만과 주변지역은 매년 자연재해가 반복되는 지역으로 최근 14년간 해일, 해수범람 등에 의한 해양재해로 피해규모가 늘어나고 있어 지진해일에 관한 관심이 높아지고 있다. 지진해일은 대규모 자연재해로써 한번 발생하면 수많은 인명피해와 막대한 재산피해를 발생시킨다. 또한, 근래에 들어 세계적으로 해저지진의 발생빈도가 증가하는 추세이므로 이에 대한 대비책을 마련해둘 필요성이 있다. 동해안에 비하여 남해안은 지진해일 기록이 미미하고 해저지진활동도 높지 않아 안전지대로 여겨왔지만 2005년 3월 20일 일본 후쿠오카에서 발생한 지진으로 인하여 남해안에서의 지진해일 방재대책에 대한 중요성이 인식되고 있다. 본 연구에서는 지진해일이 발생시점에 대한 예측이 불가능하기 때문에 지진해일 유발 가능 지진원이 있는 필리핀해판과 유라시아판 사이의 섭입대 지진에 대한 특성을 분석하고, 류큐열도 주변 및 류큐트렌치 단층대에 발생하는 지진에 의한 발생빈도별 규모를 산정하여 우리나라 남해안에서 가능최대지진해일을 MW9.2의 단층 파라미터를 이용하여 Mansinha and Smylie의 해석해로 구한 지진해일의 초기파형 수치모형실험결과를 이용하여 침수영향을 검토하고자 한다.

최근 몇몇의 거대한 영향을 준 지진해일은 주로 태평양 주위에서 발생하고 있으며, 그 중 2011년 3월 11일 일본에서 발생한 지진해일은 사회적, 과학적으로 관심을 끌고 있다. 동일본 지진해일 발생으로 인해 사망(실종 포함) 20,000명 이상의 많은 인명피해와 엄청난 재산손실을 입혔다. 대한민국은 삼면이 바다로 둘러싸이고, 연안역에서 활발한 사회, 경제적인 활동이 이루어지고 있기 때문에 지진해일 발생시 피해가 클 것이라 예상된다. 이러한 지진해일 재해에 대한 방호계획이 매우 시급한 상황이므로 가장 효과적이고 경제적인 방법으로 취약지역인 연안에서 비상 대처 행동 계획을 개발해야 한다. 그럼에도 예상치 못한 지진해일 대한 피해는 계속적으로 발생되었으며, 보다 현실적인 대응 방안의 수립이 필요하다. 본 연구에서는 우리나라의 강원도 주요 항만인 삼척항에 과거 지진해일 피해사례 및 지형적 특성을 통해서 고려하여 산정하고 그 지역의 지진해일 발생시 침수방지를 위한 지진해일 보호대책을 연구하고자 한다. 삼척항 인근에 위치한 정라항 입구에 게이트 설치와 배후지역에 약 1km의 방호벽과 방호문 시설이 건설됨으로써, 주민의 생명과 재산을 안전하게 보호할 수 있을 것으로 판단된다.

최근 경제성장과 더불어 주 5일제 근무, 9시 등교의 시행 등의 시행으로 여가시간 활용을 위한 다양한 프로그램이 개발되고 시행되고 있다. 산과 바다 등으로 여행을 떠나는 사람들은 매년 증가하고 있다. 특히 산지의 경우 국립공원을 중심으로 탐방객들의 수가 증가하고 있으나 탐방로 위험성과 안전에 대한 생각은 아직 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국립공원 설악산 탐방로를 중심으로 탐방로 구간의 재해발생 이력조사 및 분석, 탐방로 주요구간 현장조사 등을 통해 탐방로 구간에 대한 잠재적 위험성을 파악하였다. 또한 SINMAP을 이용한 위험성 분석을 실시하여 탐방로 위험성 평가를 수행하였다. 그 결과 일부 탐방로 구간에서 위험성이 높게 나타나 위험 탐방로 관리방안에 관해 제안하였다.

최근 번번히 발생하는 이상기후로 인해 산지의 비율이 높은 우리나라에서 발생빈도가 높아지고 있다. 이러한 토사재해 방재를 위해 다양한 방법으로 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 토사재해를 해석하는 프로그램으로 FLO-2D, RAMMS, DEBRIS-2D 등 다양한 프로그램이 개발되어 있다. 본 연구에서는 미연방재난관리청(FEMA)에서 토석류 해석에 권장하고 있는 프로그램인 FLO-2D를 이용하여 토석류 거동에 대한 연구를 수행하였다. FLO-2D는 정상류, 정수압 분포의 가정을 통해 유한차분법을 통해 토석류를 모의하는 2차원 해석 프로그램이다. 연구방법은 먼저 토석류 거동에 영향을 미치는 다양한 인자에 대한 토석류 흐름 특성을 분석하고 그 결과에 의한 통계적 추론 분석을 활용하여 주요 인자간의 민감도 분석을 수행하였다. 토석류 거동 영향인자로 흐름지형, 물성치, 전파면의 형상 등을 선정하였다. 흐름 지형은 실제 토석류 흐름 지형과 유사하게 나타낼 수 있도록 계곡형 형태로 구성하여 입력하여 모의하였고 물성치는 점성과 항복응력 값을 변화시켜 토석류의 물성에 따른 모의를 수행하고 전파면의 형상은 전파면의 경사를 변화시켜 도심지의 경사에 따른 흐름 분석을 수행하였다. FLO-2D를 이용하여 선정한 주요 인자에 대해 민감도 분석을 위한 수치모의를 수행한 결과, 토석류 흐름에 영향을 미치는 주요 인자의 변화에 따른 거동 특성을 파악할 수 있었다. 본 연구를 통해 선정된 토사재해 거동의 유효 인자에 대해 심도있는 연구를 수행한다면, 토사재해 관련 방재활용 및 계획수립에 활용할 수 있을 것이다. 또한 토사재해 발생 예상 지역의 지형, 토질분석 자료를 통해 토석류 거동 특성을 좀 더 정확히 분석할 수 있게 하여 토사재해로 인한 피해 저감에 도움을 줄 수 있을 것이다.

토석류 피해를 저감하기 위한 가장 적극적인 방법으로 사방댐이 적용되고 있다. 기존에는 불투과형 형식의 댐으로서 전석댐이나 콘크리트댐이 대부분 적용되었으나, 최근들어 물과 토사는 흘러 보내고 암석 및 유목만 차단하는 기능을 갖는 투과형 사방댐이 토석류를 차단하는데는 더 효과적이라는 분석도 나오고 있어, 상류 및 중류의 계곡에는 슬릿형식 및 버트레스형식의 투과형 사방댐의 보급이 확대되고 있다. 그러나 투과형 사방댐의 암석충돌에 대한 설계기준이 명확하지 않고 더불어 암석과 충돌할 때에 발생하는 거동에 대한 분석도 이루어지고 있지 않다. 본 연구는 대변형 충돌해석을 수행하여 투과형 사방댐이 외부 충격을 받을 때 어떠한 거동을 보이는지 분석하였다. 실제 암석을 원형 구체로 이상화하여 모델링 하였으며, 우리나라에서 발생한 토석류의 평균유속으로 충돌조건을 산정하였다. 범용 충돌해석 프로그램을 활용하여 대변형 충돌해석을 수행하였으며, 해석결과 스크린 부재가 가장 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 대변형 충돌해석을 통한 사방댐의 거동분석은 투과형 사방댐 설계시 최적의 단면형상을 도출하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.