현대사회의 급속한 발전에 따라 재난의 양상도 변화하였다. 과거에는 재난이 한 가정이나 한 마을의 문제였지만 현대에는 대형건물붕괴나 원자력발전소 파괴 등에 의해 재난 자체가 한 도시는 물론 한 나라의 문제가 되기도 한다. 2011년 서울시 우면산 산사태 등에서 보면 재난의 대처에 소방공무원 뿐만 아니라 관련 유관 기관을 비롯해 여러 봉사단체에서도 힘을 보태 주었다. 그 중에서도 전문 재난대응 봉사단체인 의용소방대도 있었다. 의용소방대는 이름만 달리하였을 뿐 과거부터 존재하며 각종 재난의 예방과 복구를 위해 관설소방과 함께 해왔다. 현재는 관설소방의 확대로 인해 그 위상이 줄었다고 하지만 여전히 대형 재난현장에서 대응과 복구를 통해 피해감소를 위해 노력하고 있다. 정규 소방공무원의 두 배가 넘는 조직을 보유하고 있는 의용소방대를 잘 활용하면 점점 대처가 어려워져만 가는 재난에 효율적으로 대응할 수 있을 것이다. 이를 위해서는 현재의 의용소방대를 보다 발전시켜야 하기에 우선 의용소방대의 일반적인 사항, 정의, 조직체계, 역할, 특성, 운영에 관해서 먼저 살펴본 다음 우리나라와 외국의 의용소방대 역사를 통해서 그 정신을 다시 한 번 조명하고 앞으로 나아갈 방향을 모색하고자 한다.

우리나라 석유화학 산업은 1960년 정부 주도로 본격적으로 건설되기 시작되었다. 이후 1970년대 중화학공업 육성정책으로 지속적인 발전을 하여왔다. 그러나 석유화학산업은 다양한 종류의 공정과 물질이 대량으로 존재하여 그 잠재위험성이 크며, 사고의 발생형태가 화재, 폭발 또는 독성물질의 누출로써 사고가 발생할 경우 인적·물적 손실과 함께 환경에 막대한 영향을 미친다 하겠다. 이에 본 연구에서는 각종 사고사례와 통계를 여러 가지 측면으로 위험성을 분석해 봄으로써 울산 석유화학공단의 화재위험성으로부터 손실의 최소화 할 수 있는 방안을 연구해 보았다.

본 연구는 소방공무원의 안전보건에 관하여 대전지역의 특수성을 전국상황과 대비·파악하기 위하여, 최근 5년 동안의 소방공무원 순직·공상자 현황 및 소방공무원 특수건강검진 자료를 중심으로 대전과 전국을 비교하면서 분석하고 그 개선점을 알아보았다. 그 결과, 대전소방공무원들의 사고발생율은 전국 평균보다 높게 나타났으며, 특히 구급분야의 사고발생율이 압도적으로 높기 때문에 다른 업무보다도 우선적으로 개선해야 할 것으로 판단된다. 앞으로 개선해야 할 과제들은 앞선 연구자들이 제안한 것들과 많은 부분에서 공감하였다. 소방공무원의 안전보건 향상은 개인과 조직 전체의 사기진작을 가져오며, 소방 활동의 능률과 생산성 향상에도 크게 기여하기 때문에 소방방재청에서는 무엇보다도 중요한 과제로 인식하고 상황개선을 위해 최대의 노력을 기울여야 할 것이다.

최근 우리나라 기상청은 국내 지진 피해를 경감하기 위한 목적으로 지진조기경보 시스템의 도입을 추진하고 있다. 지진조기경보 시스템이란 지진 발생 시 피해를 유발하는 지진파 도착 이전에 경보를 발령하여 수신자의 대응시간을 확보하기 위한 시스템으로써, 미국, 일본, 멕시코, 터키, 대만, 루마니아 등에서는 이미 도입되어 활용 중이다. 기본적인 원리는 전자파와 지진파 간, 또는 지진파의 파형 간 속도 차이를 활용하는 것이며, 그 형태에 따라 크게 on-site, network-based, front-detection 방식 등으로 분류된다. 국가별 실정에 따라 관측 네트워크나 경보의 내용 혹은 전달방식 등에 차이가 있는데, 본 연구에서는 이러한 특징들에 주목하여 해외 연구 현황 및 도입 사례를 종합하였다.

국토의 2/3 이상이 산지로서 중요 사면구조물이 많이 존재하는 국내 특성상 사면구조물의 내진안정성 확보는 사회구성원의 안전을 위해 매우 중요한 의미를 갖고 있다. 그러나, 아직까지 국내에서는 지진공학적 측면에서의 사면구조물에 대한 체계적인 연구가 수행된 바 없으며 일부 시방서에서 설계지진가속도만을 제시하고 있다. 지진하중을 받는 사면구조물의 내진 안정성은 설계 지진 가속도의 크기뿐만 아니라, 지형 및 지반특성과 같은 다양한 요인에 의해 영향을 받으므로, 이러한 요인을 지진시 사면안정해석에 반영하는 방법에 대한 체계적 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 다양한 지진 유발 산사태 발생 요인을 고려하여 GIS 기반의 지진시 산사태 예측지도를 작성하고자 하였다. 특히, 사면의 기하학적 특성을 고려하여 도출한지진증폭계수를 사면안정해석에 이용하였으며, 예제로써 서울시의 산지를 대상으로 유사정적해석을 통한 지진시 동적안전율 및 Newmark 변위법을 이용한 지진시 사면 변위 재해도를 작성하였다.

하천에서의 골재채취 및 하도준설은 하상교란에 의한 조도계수와 준설지점 상하류의 흐름특성 변화를 발생시키며, 이로 인한 하천 준설지점 상류방향으로 급격한 침식, 지류 하상고를 저하시키는 등 하도 안정성과 취입보, 교량 등 수리구조물의 안정성 등의 문제가 초래된다. 또한 국내 하천은 하상계수가 크고 홍수시 부유사 이송이 실질적인 하상변화의 대부분을 차지하는 특징을 가지고 있으므로 이에 대한 후속 연구가 필요한 상황이다. 최근 국내에서도 하도내 소류사 이송에 따른 준설웅덩이 적응과정에 대한 실내시험과 수치모의 연구가 수행되었지만, 부유사 이송에 따른 연구가 추가로 진행되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 CCHE2D 모형을 이용하여 2차원 비평형 부유사이송 수치모의를 수행하고, Galappatti와 Vreugdenhil(1985)의 수리모형 실험결과와 비교하여 부유사 이송에 따른 준설웅덩이 적응과정 수치모의 능력을 평가하였고, 비평형유사이송 매개변수인 Nonequilibrium adaptive coefficient의 수치모의 결과에 대한 민감도를 분석하였다. 따라서 본 연구는 국내 하천 특성을 반영한 하도 준설 웅덩이의 적응과정에 대한 수치모의의 기초자료로 활용되어, 하도의 안정성 평가 및 설계 등에 기여할 것으로 기대된다.

유역에 강우가 발생하였을 때, 지표 흐름이 어떠한 양상으로 발달되는지에 대한 문제는 유역의 유출수문곡선이나 유사유출량을 산정하거나 하천 형성과 발달을 이해하기 위한 기본적인 문제이다. 지표수 흐름방향 탐색을 위해 여러 기법들이 연구되어 왔으며, 가장 기본적인 D8(Deterministic 8)방법(O’Callaghan and Mark, 1984)부터 흐름방향의 다양성을 도입한 GD8(Global D8)방법(Paik, 2008)에 이르기까지 다양한 방법이 개발되었다. 이러한 지표수 흐름방향 탐색방법은 위치수두의 차이만 고려하기에 계산영역에 웅덩이(pit)와 같은 부분이 존재하면 흐름방향을 구할 수 없다. 따라서 DEM(digital elevation model)에서 이러한 웅덩이가 발견되면 DEM의 오차로 간주하고 이런 웅덩이를 메우는 전처리 작업을 거치는 것이 보통이다. 그러나, DEM의 오차가 아닌 실제의 웅덩이가 존재할 경우 이런 접근법은 한계를 가진다. 예를 들어 화산 지형의 분화구와 같은 분지 지형에서는 흐름이 분지 외부로 연결되지 않는 문제가 발생한다. 실제 자연 현상에서는 강우 발생 초기에는 분지 지형에 우수가 저류되어 호수를 이루게 되며 강우가 증가함에 따라 호수의 수위가 점차 상승하다가 어떠한 임계수위를 넘어서게 되면 최종적으로 외부 흐름에 연결되는 현상이 나타난다. 본 연구에서는 이러한 상황을 모의할 수 있도록 기존의 지표수 흐름방향 탐색기법인 GD8을 개량하는 것을 제안하였다. 이 초기 시도에서 제안하는 방법은 유역에 발생한 강우와 GD8을 통해 산출된 흐름 방향을 고려하여 시간에 따른 우수의 흐름 변화 및 유역 출구에서의 유출수문곡선을 탐색하는 방법이다. 이러한 모형은 실제 지표면에 강우가 발생했을 때, 지표면에 저류되는 지면 저류 효과를 정량적으로 분석할 수 있으며 지형 형상에 따라 흐름이 하나로 확정되던 기존 해석 방법과는 달리 시간에 따른 흐름의 변화를 해석할 수 있다는 장점을 갖는다. 특히, 유역 내의 저수지로 인해 강우 초기에는 유출수문곡선에 기여하지 않다가 일정 이상의 강우 발생시에 유출이 발생하는 동적 유출해석이 가능하며, 이는 유역의 유출량 산정 뿐만 아니라 홍수와 같은 자연재해 분석에도 유용한 자료로 활용이 가능할 것이다.

세계적으로 증가하고 있는 이상홍수와 기후변화로 인하여 극한홍수의 발생빈도가 커짐에 따라 노후화 된 댐 및 저수지의 붕괴 또한 지속적으로 발생하고 있다. 하지만 대부분의 비상대처계획에 근거한 예방대책은 문서화로만 구축되어 있어 실무자들과 운영자에게 실질적인 도움을 주지 못하고 있으며, 특히 30만 톤 이하의 저수지와 하류부에 대해서는 비상대처계획조차 세워지지 않은 상태이다.<br>본 연구는 소방방재청 자연재해저감기술개발사업단 과제의 일환으로 ‘3차원 BIM 기술을 활용한 수방시설의 능동형 재난관리체계 구축’ 사업을 통하여 이루어지고 있으며, 논문에서는 의정부시내 홍복저수지와 백석천 유역을 pilot test 대상지역으로 하여 통합시스템 구축에 필요한 재해상황 별 시나리오를 분석하였다. 시나리오분석은 강우자료 분석을 시작으로 가능한 시나리오를 선정 및 분석하였으며 수방시설물 재난의 일환으로 홍복저수지 붕괴를 고려하였다. 또한 가능한 재해상황을 고려함에 있어서 통합시스템의 계산 속도를 높이기 위한 문제도 함께 고려하였다.본 연구를 통하여 재난관리에 필요한 모든 정보를 BIM기술과 연동하여 가시화된 3차원 능동형 재난관리체계를 구축할 수 있게 되었다.

수공구조물의 설계에 있어서 설계강우량을 산정하고 설계강우량을 지속시간에 따라서 적절하게 분포시키는 방법은 유출량 산정에 직접적인 영향을 미치고 있고, 첨두유출량, 임계지속시간, 수문곡선등과 같은 다양한 유출 수문 인자 결정에 있어 그 중요성이 매우 크다고 할 수 있다. 일반적으로 사용되고 있는 시간분포 방법은 여러 가지가 있지만 현재 우리나라에서는 2011년 국토해양부에서 발간한 “확률강우량도 개선 및 보완 연구”에서 기상청 지점의 Huff의 4분위법을 제시하고 있으며 가장 널리 사용되는 방법이다. 기존의 Huff 방법에서 강우사상기각기준은 강우총량 합이 25.4mm이지만 본 연구에서는 기각기준을 집중호우의 기각기준으로 설정을 하여 보다 극한의 호우사상만을 분석한 시간분포 값을 제시하고자 한다, 이를 토대로 강우-유출모형을 통해 첨두유출량을 산정하여 실제유출에서의 첨두유출량과 비교하여 Huff 방법의 문제로 지적되는 첨두치 과소산정의 문제를 해결하고자 한다. 따라서 본 연구에서는 이를 통해 수공구조물 설계에 안정성을 높일 수 있을것으로 판단된다.

본 연구는 집중호우에 의한 홍수예측 및 소유역의 유출 거동에 대한 수문학적 민감성(susceptibility)을 규명하기 위한 목적으로 한국건설기술연구원의 대표 시험유역인 설마천 유역의 과거 17년간(1996 ~ 2012)의 10분 간격의 강우량 및 유출량 자료를 수집하여 홍수유출해석을 수행하였다. 홍수유출해석을 위하여 과거 10분 간격의 강우량 자료 중 총 강우량 100㎜/day 이상의 강우사상을 추출하였다. 이 중 가장 큰 홍수사상은 1999년 7월 30일에서 8월 4일까지 발생한 총 강우량 948㎜이며, 가장 큰 유출량은 2011년 7월에 발생한 191.8 ㎥/sec로 나타났다. 또한, 총 강우량 30㎜/day 이상의 강우사상에 대한 유출해석을 수행하였으며 17년간 179개의 홍수사상을 분석하였다. 홍수유출해석은 한국건설기술연구원에서 개발된 유역 물순환 해석모형인 CAT(Catchment hydrological cycle Assessment Tool, 김현준 등)(2011)을 이용하였으며 홍수사상별 토양수분 변화에 따른 유역의 유출거동 민감성을 분석하였다. 분석을 위하여 R-프로그래밍 언어를 이용한 시스템을 개발하였다. R은 통계 계산과 그래픽을 위한 프로그래밍 언어이자 소프트웨어 환경으로 데이터의 조작 및 수치연산, 시각화를 수행할 수 있는 기능을 여러 패키지를 통해 구현할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 R을 이용하여 10분 단위의 강우 및 유출량 자료를 1시간 및 1일 자료로 구축하고 17년간의 과거 홍수사상을 분리하여 추출하는 R 시스템을 개발하였으며 최종적으로 추출된 홍수사상을 관측 유출량 및 관측 토양수분을 포함하여 시각화함으로써 강우 및 토양수분 변화에 따른 홍수사상의 유출거동 민감성을 확인할 수 있었다.

최근 우리나라는 기상이변으로 매년 크고 작은 수해가 발생하면서 많은 재산과 인명 피해를 겪고 있으며 대규모 댐 및 저수지의 설계 빈도를 초월하는 폭우를 동반한 홍수가 증가하고 있다. 하천 면적이 작고, 유로연장이 짧으며, 경사가 급한 우리나라 하천의 특징을 가지고 있기 때문에 댐 및 저수지는 재해방지와 수자원의 활용면에서 매우 중요한 수공 구조물이다. 본 연구에서는 실제 유역을 대상으로 유역 지형에 대한 GIS분석을 실시하여 시·공간적 지형인자들을 산정, 예측하였으며 적용 유역의 가능최대강수량(PMP) 및 가능최대홍수량(PMF)를 산정하고, 과거 최대 강우량자료의 빈도분석 및 문헌 조사를 통하여 기후변화를 고려한 PMP 및 PMF를 예측하였다. 또한 HEC-5 모형을 이용하여 저수지내 홍수추적을 실시하였고, 댐 붕괴 시나리오를 조건별로 작성하여 DAMBRK 모형 및 HEC-RAS의 1차원 부정류 해석을 통하여 댐 하류단의 유출수문곡선 및 홍수파 해석을 실시하였다.PMP에 따른 PMF 산정결과 4분위 2시간 397.97㎥/sec로 산정되었으머 기후변화를 고려한 PMF산정 결과 2050년 PMF는 약 17%정도 증가하는 479.57㎥/sec로 분석되었다. 또한 저수지내 홍수추적 결과 PMF유입시 댐마루표고를 월류하여 수문학적 안정성이 불안하다고 판단되었다. 시나리오별 DAMBRK 모형의 적용 결과, 댐 하류부인 백석천의 상류부는 댐파괴 파 이송현상이 탁월하며 계곡부로 월류에 의한 피해가 미미한 것으로 나타났으며 중류부는 계곡부 통과 후 확산되는 지점으로 범람피해가 가장 큰 것으로 나타났으며 특히 남서쪽으로 만곡하는 지점에 위치한 군부대 및 지원시설에 집중적인 범람이 발생하는 것으로 나타났다. 또한 하류부는 하상경사 유하지점까지는 월류피해가 미미 하나 완경사 구간에서 월류가 발생하는 것으로 나타났다

홍수예보는 정확성과 신속성, 2가지 조건을 만족해야 한다. 정확성은 홍수주의보 및 경보에 도달하는 시간과 수위를 정확하게 예측하는 정도를 말하며, 신속성은 예보선행시간으로써 홍수예보에 따른 하류지역 주민의 대피에 필요한 시간이라 할 수 있다. 이를 위한 홍수예보 방법으로 기상법, 수위법, 강우-유출법 등 3가지로 구분할 수 있다. 기상법은 강수를 정량적으로 예측하여 홍수 유발량 이상이면 경보를 발령하는 방법이다. 수위법은 상류에 위치한 수위관측소의 수위자료를 이용하여 하류의 수위상황을 예측하는 방법이며, 강우-유출 모형은 현재 4대강 홍수통제소에서 사용되고 있는 방법으로 유효우량산정을 통한 유역유출과 하도유출로 구분하여 홍수위와 도달시간 등을 예측하는 방법이다.본 연구는 영산강수계 홍수예보 지점 중 선암과 남평지점의 수위와 상류지점의 수위자료를 활용하여 인공신경망 모형을 이용한 홍수위 예측모형을 개발하였다. 더불어 홍수예보 업무 중 중요한 부분을 차지하는 홍수위 예측과 관련하여 범용성을 확대하기 위하여 Web환경에서 국가표준수문DB와 연계를 통한 RFFS을 개발하였다. 본 연구의 결과, 통계적 기준과 도식적 평가를 통한 본 연구의 모형은 홍수예보시스템에 대한 보조적 수단으로 활용할 수 있음을 확인시켜 주었으며, 홍수위 예측모형의 다양화를 통한 홍수예보업무의 효율성을 증대하였다는 측면에서 유의미하다고 판단된다. 또한 홍수예보지점을 중소하천까지 확대할 경우 인공신경망 모형을 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

최근 마무리된 4대강 살리기 사업 등의 여파로 하천 내 수리·수문현상의 많은 변화가 예상되고 있다. 하천지형정보는 하천관리를 위해 요구되는 다양한 하천 정보의 기초가 되며 하천 내 수리·수문현상을 이해하고 예측하는데 필수적인 자료이다. 기존의 하천지형정보 취득 기술은 많은 인력과 시간이 소요되는 노동집약적 기술에 머무르고 있어 광범위한 지역에 걸쳐 대규모로 진행된 하천 사업의 영향을 계측하고 관리하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 저수부 하상 측정에는 ADCP 센서를 장착한 무선조종 하천조사보트 (R2V2)를 이용하여 3차원 저수부 하상지형자료를 취득하였으며, 고수부 지형자료 취득에는 사진측량 장비를 장착한 무인항공기 (UAV)를 이용하였다. R2V2는 ADCP 센서와 RTK-GPS 모듈을 장착하여 실시간으로 하천 전단면에 대한 유속, 유량, 하상 등에 대한 자료를 측정할 수 있고, RTK-GPS를 이용하여 정밀한 위치측정이 가능한 장비이며, UAV는 저고도에서 촬영한 고해상도 항공사진과 자세보정장치 및 GPS를 이용하여 지형의 정밀한 고도와 평면좌표 측정이 가능한 장비이다. 서로 상이한 측정방법을 사용하는 두 측정 장비의 평면좌표와 고도측정의 기준을 일치시키기 위해 4대강 살리기 사업에서 설치한 측량기준점을 이용하여 정밀한 GPS 보정을 실시하고 보정된 GPS를 이용하여 측정 시점의 수위 측량을 실시하였다. 측정된 고수부 및 저수부의 지형정보와 3차원 지형정보 표출 소프트웨어를 이용하여 3차원 하천지형을 구성하였다. 구성된 3차원 하천지형으로 기존의 하천측량 방법으로는 구현할 수 없었던 단절부 없이 고수부와 저수부가 연결된 하천 종·횡단 정보를 추출할 수 있었으며 이는 하천을 유지·관리하고 시설물 등을 계획하는데 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서 제시하고 있는 하천지형자료 취득 방법은 기존 하천 측정 방법에 비해 시간적, 경제적 효율성이 높아 하천재해 발생 시 긴급한 정보취득이 용이하며, 하천정보 취득이 주기를 짧게하여 신뢰도 높은 자료 제공이 가능해질 수 있을 것으로 판단된다.

모든 수문자료는 하천 방재의 기본이 된다. 이 가운데서도 유량은 저유량부터 홍수량까지 방재를 위한 기본 자료로 축적되어야 한다. 이런 유량을 산정하기 위해서 정확한 유속측정은 선행되어야 하는 기술이다. 하지만 유속측정을 위한 기존 초음파 유속측정기기는 외산에 의존하여 왔다. 하지만 본 연구에서 개발될 유속측정장치는 순수 국산 기술을 이용한 유속측정기기로 초음파 센서부터 유량계산 알고리즘에 이르기까지 모든 기술이 순수 국산이다. 본 논문에서는 시제품까지 개발된 유속센서를 이용하여 최적의 유량을 산정할 수 있는 알고리즘을 개발하였으며 이는 기존 외산 알고리즘과는 차별화되는 새로운 방식의 것이다. 이 알고리즘에는 보다 정확하고 신속한 유속 측정을 위한 다양한 아이디어를 도입하였으며 스마트폰에서도 데이터를 핸들링할 수 있는 모바일앱까지 개발하여 데이터 취득에서부터 저장, 가공까지 정확한 유량산정을 위한 기능 등을 포함하여 개발하였다.

강우빈도해석에서 가장 핵심적인 부분은 확률분포(probability distribution)를 결정하는 것이다. 이러한 점에서 국내외에서는 다양한 확률분포를 적용하여 빈도해석을 수행하고 있으나, 확률분포를 결정하기 위한 기준이 명확하지 않다. 상대적으로 자료연한이 짧은 수문자료를 활용하여 장기간의 재현기간의 수문량을 추정하는 이유로 추정되는 수문량의 불확실성이 매우 큰 것으로 알려지고 있다. 국내에서는 일반적으로 40년의 관측자료를 대상으로 100년 빈도 이상의 확률수문량을 추정하게 됨으로서 재현기간의 큰 확률수문량 추정시 불확실성이 가중될 수 밖에 없다. 이러한 점에서 본 연구에서는 강우빈도해석시 주로 이용되는 Gumbel분포형과 GEV분포형을 대상으로 매개변수의 불확실성을 정량적으로 해석하기 위한 방안으로 Hierarchical Bayesian 기법과 연계한 매개변수 추정방안을 제시하고자 한다. 이와 함께 매개변수의 불확실성과 매개변수 수 등을 종합적으로 고려한 DIC(deviance information criteria) 기반의 확률분포형의 적합성 평가방안을 제시하고자 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 국내 주요 강수관측지점의 다양한 지속시간에 대해서 모형을 적용하고 검증하였다.

일반적으로 국지성 집중호우로 인한 산지하천의 돌발홍수 및 도심지의 침수 피해 등을 방지하기 위한 설계에는 포아송 클러스터 강우생성 모형(Poisson Cluster Rainfall Generation Model)과 같은 강수모의발생기법이 이용된다. 그러나 강수량의 1, 2차 모멘트 이상의 통계적 특성을 효과적으로 재현되지 못하고 극치강수량이 관측값에 비해 현저하게 과소 추정되는 등의 문제점이 있으며, 평균적인 강수량과 극치강수량의 통계적 분포특성을 동시에 구현하는 데 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 포아송 클러스터 강우생성 모형 중 공간상의 한 점에 대한 연속시간 강수모형으로 일 단위 이하 강수의 통계적 특성을 재현하는데 유용하다고 알려진 Modified Bartlet-Lewis Rectangular Pulse(MBLRP) 모형에 Bayesian MCMC(Markov Chain Monte Carlo)기법을 연계한 Bayesian MBLRP 모형을 제안하고자 한다. Bayesian MBLRP 모형은 각 매개변수간 결합확률분포를 계산하여 매개변수의 사후분포를 추정하며 이들 사후분포로부터 Monte Carlo 모의를 통해 다양한 시간 규모에서 극치값을 효과적으로 복원할 수 있었다. 사후분포로부터 추정된 강우시나리오는 강우-유출모의 시 유출되는 홍수량 및 홍수위에 대한 불확실성 범위를 정량적으로 제공하는 등 다양한 수문학적 문제에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

홍수와 가뭄은 과거부터 지금까지 모든 시대에 걸쳐 끊임없이 발생하여 왔으나 최근 들어 발생하는 홍수 및 가뭄의 재해 규모는 과거와 비교할 수 없을 정도로 대형화되고 홍수발생빈도 또한 급격히 증가하고 있다(하림 등, 2013). 소방방재청에 의하면 시간당 30㎜이상의 폭우발생빈도가 최근 30년 평균 3.8회, 5년 평균 5.2회로 나타났으며, 일 80㎜이상의 집중호우 일수는 1.5배 증가한 것으로 조사되었다. 또한 우리나라는 최근 기후변화로 인해 6-7년 주기로 가뭄 강도가 점차 증가하고 하천수 과잉 취수 등으로 하천 건천화가 발생하고 있다(맹승진 등, 2013). 이에 대한 대책으로 정부에서는 수자원종합개발 10개년 계획, 수자원 장기종합계획 등을 수립하고 하천정비사업 시행과 다목적 댐을 세우는 등 치수방재를 위해 노력하고 있지만, 급변하는 기상상황에 신속히 대처하기엔 어려움이 있어 홍수 및 가뭄 피해를 최소화 할 수 있는 대비책이 절실한 시점이다.이에, 본 연구에서는 홍수나 집중 호우시 빠른 대처가 가능하고 가뭄시 하천이나 용·배수로를 임시로 막아 농업용수를 확보할 수 있으며, 다방면에 적용성이 뛰어난 이동식 다목적 차수막을 개발 하였다. 이동식 다목적 차수막 개발을 위해 ⅰ) 이동성이 용이한 초경량 소재를 선정 하고, ⅱ) 구조해석 프로그램(MIDAS)을 적용한 최적 규격 선정, ⅲ) 현장 적용을 통해 안전성을 검증 하였다. 제품의 경량화뿐만 아니라 차수 효과의 극대화를 위하여 수압에 대한 내구성이 확보되고 불규칙한 바닥면에 우수한 접지력을 지니고 있는 Sol Tarpaulin(PVC 코팅 폴리에스테르)소재를 선정하였다. 또한, 3차원 구조해석 프로그램인 MIDAS를 이용하여 수압에 의한 차수막의 파손 및 밀림 현상이 발생하지 않는 구조로 설계하였다. 개발된 차수막을 서울시 관악구 내 도림천과 서울시 광진구 내 지하주차장에 적용한 결과, 수압에 의한 파손 및 밀림현상이 발생하지 않았고 지속적인 기립형상을 유지하며 차수되어 구조 및 소재의 안전성뿐만 아니라 다목적 활용이 높은 것으로 나타났다.현재까지 홍수 및 가뭄 대비를 위한 시설물들은 국지적인 집중호우에 취약하고 가뭄에 대한 대책은 미비한 실정이다. 본 연구에서 개발된 이동식 다목적 차수막을 적절히 사용한다면 이·치수 및 방재 설비 등으로 활용 가치가 높을 것으로 기대된다.

우리나라 농업용수의 주수원공인 저수지는 2004년 말 현재 총 17,732개소에 달하지만 1972년 이후 설치된 저수지는 11%인 2,051개소 정도로서 나머지 89%의 저수지는 노후화 되거나 기능이 저하되어 현재의 설계기준을 충족시키기 못하고 있다. 총 3,328개소의 저수지 중에서 홍수조절용 게이트가 설치된 저수지는 28개소에 불과하여 거의 모든 농업용 저수지는 자연유하식 물넘이를 통하여 홍수량을 배제할 수밖에 없으므로 최근 발생하고 있는 집중호우나 폭우를 감당하기에는 구조적으로 취약한 실정이다. 또한 우리나라 저수지 유역의 특성상 많은 토사가 퇴적되어 저류량이 감소하고 있으며 새로운 수원공의 설치는 어려운 실정으로 한발과 홍수에 대처하기 위한 유지보수 방안들이 연구 중이다. 본 연구에서는 농업용 저수지의 자연유하식 물넘이에 가동보를 설치하므로 자연재해를 최소화 할 수 있는 방안을 구조적·경제적 측면에서 연구하였다. 국내 저수지 대부분이 80년대 이전에 완공되어 노후화 되어있으며 총 3,328개의 저수지 중 홍수조절용 게이트가 설치된 저수지는 28개소에 불과하다. 대부분 자연유하식 물넘이로 홍수량을 배제하므로 홍수피해가 빈번히 발생하는 실정이다. 2007년 기준 용수공급능력이 부족한 저수지는 1,213개소이며, 그 부족량은 61백만㎥이다. 토사 퇴적으로 저수량이 감소된 저수지 1,349개소이며, 퇴적량은 약 41백만㎥으로 나타났다. 저수지의 재해방지를 위해 물넘이 시설의 구조적 방안이 요구되고 있으며 이에 Rubber dem은 구조적 문제없이 홍수조절용량을 확보하고 가뭄시 용수확보에 도움이 될 것으로 분석되었다. Labyrinth weir, 전도게이트와 Rubber Dam의 경제성을 분석한 결과 Labyrinth weir과 전도게이트의 공사비는 유사하고 Rubber Dam의 공사비용이 가장 적은 것으로 분석되었다.본 연구에서는 국내 저수지 대부분이 홍수조절기능이 없어 빈번하게 홍수 피해가 발생하고 있으며, 또한 많은 퇴적량으로 인해 용수공급능력에도 문제가 발생하고 있다. 따라서 여수로 개축모형으로 가동보의 새로운 활용방안을 제시하고자 한다.

본 논문은 논산천 유역의 중소하천을 대상으로 평·갈수기와 홍수기로 구분하여 현장에서 유량 및 부유사량을 실측하고, 그 자료를 분석하였다. 평·갈수기의 유량과 부유사량 측정에는 프로펠러형 유속계 및 DH-48 수심 적분형 부유사 채취기를 사용하였고, 홍수기에는 전자파 표면 유속계 및 D-74 채취기를 각각 사용하였다. 이들 측정은 논산천 유역 내 4개의 중소하천 7개 측점에서 2012년 8월부터 2013년 8월까지 이루어졌고, 측정 자료 분석결과는 멱법칙의 유량-부유사량 관계식으로 도출하였다. 본 연구 결과는 수공 실무에 유용하게 사용될 것이다.

하천의 흐름을 파악하기 위해서는 일반적으로 수치모형 해석을 이용한다. 흐름특성을 파악하기 위해서는 수리모형 실험을 통하여 결과를 분석하는 것이 이상적이나 비용과 시간이 많이 소요되는 어려움이 있다. 이러한 이유로 원형에 대해 모형 법칙을 적용하여 정확하고 신뢰할 수 있는 결과 값을 도출하기 위해 수리모형 실험을 수행한다. 만곡부 흐름은 원심력의 영향을 받아 외측으로 향하는 2차류가 발생하고, 외측의 수위가 내측의 수위보다 높아져 횡방향으로 수면경사 상승이 발생한다. 이런 현상 때문에 1차원 수치모형을 적용하는 경우 제방의 안정성 문제가 발생하게 된다. 본 논문에서는 경기도 의정부에 있는 백석천 만곡부 경사형 낙차공의 흐름특성을 수리모형 실험 결과 값과 1, 2차원의 수치모형 해석 결과 값을 비교하였다. 100년 빈도 설계홍수량에 대해 비교해 본 결과 수리모형 실험과 수치모형 해석의 결과 값은 지점에 따라서 5~10%의 유속 및 수심이 상이하게 나타났다. 불균등한 유속분포에 의해 세굴과 퇴적현상이 예상되는 경우에는 수치모형 해석의 결과 값을 수정하여 적용할 필요성이 있으며 본 논문에서는 이러한 보정에 필요한 값을 제시하였다. 1, 2차원이 아닌 3차원 수치모형 해석을 추가적으로 비교분석한다면 유효한 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.