기후 변화로 인한 국지성 호우의 증가로 도시의 내수침수피해가 증가함에 따라 이중배수체계 모형의 중요성이 증가하였다. 이중배수체계 모형은 지표면의 흐름과 관거의 흐름의 현상을 보다 정확히 표현하기 위하여 표면유출과 관거 유출을 각각의 관련 방정식과 매개변수들을 통해 해석하며, 이를 시각별로 연동하여 동시에 시뮬레이션하는 모형으로 이중배수체계 모형의 침수해석 결과는 도시계획 및 침수예방을 위한 계획 수립시 중요한 자료로 사용 되고 있다. 본 연구에서는 자연유역과 도시유역이 혼재되어 있는 복합유역에 이중배수체계를 접목하여 해석이 가능한 COBRA 모형을 실제 유역에 적용하여 그 적용성을 파악해 보고 다른 이중배수체계 모형인 XP-SWMM, UFAM과 비교하여 결과의 적합성을 판단해 보았다. 동일한 대상유역에 대해 3가지 형태의 이중배수체계 모형의 침수해석 결과 및 침수양상을 분석한 결과를 종합해볼 때 우수관망의 용량 부족으로 발생하는 내수침수 특징은 XP-SWMM이 비교적 잘 모의하는 것으로 보였으며, UFAM은 도로의 빗물받이를 고려하는 특징에 따라 타 모형에 비해 가장 낮은 침수해석 결과를 나타내었다. 마지막으로 COBRA는 침수면적과 침수면적의 비율, 최대침수심이 강우량 증가에 비례하는 일반적인 결과와 토양조건에 따라 유효우량을 세밀하게 분류하여 모의하는 모형 특성 및 지표 저류에 의한 침수양상이 나타나는 현실성을 고려할 때 모형의 안정성 측면에서 양호하다고 판단되었다.

북한의 대규모 자연재난은 홍수와 태풍 그리고 집중호우로 인한 수해피해가 대부분이며 이러한 피해는 1990년대 중반부 터 해마다 북한의 경제난을 악화시키고 있다. 북한 당국도 수해피해의 심각성을 인식하여, 1990년대 말부터 하천정리, 농경지 복구, 토지정리사업, 조림사업 등을 실시하였으나, 계속되는 수해피해를 막지 못하고 있다. 본 연구는 상습적으로 발생하는 북한의 홍수피해에 대한 위험도를 산정하기 위해 일반적인 위험도 평가과정은 동일하게 유지하되 대외적으로 수문자료 취득이 힘들고 지형자료가 공개되지 않은 미계측지역이라는 유역특성을 반영하여 강우-유출에 대한 모의를 추가적으로 실시하였다. 또한, 위험도 평가는 국제기구(IPCC)의 기준에 따라 홍수에 대한 위험성과 노출성, 취약성 인자들 을 선정하여 홍수 위험도를 판단하였다.

지금까지의 청소년 대상 재난안전교육은 주로 시청각 자료를 이용하여 실시되었다(안전처&교육부 2013). 그러나 현재의 교육방법으로 안전 교육을 실시함에도 불구하고 한 해 동안 세월호와 같은 크고 작은 사건사고가 빈번히 나타나, 새로운 재난안전교육 방법의 필요성이 대두되었다. 본 연구는 재난안전교육의 학문적 선행연구 및 우리나라 재난안전교육 현황 조사를 기반으로 새로운 재난안전교육 방법을 찾고, 이 방법이 청소년 학습자들이 요구하는 적합한 교육방법인지 확인하는데 있다. 우리나라 청소년들의 재난안전교육은 학교 내에서 주로 이루어지고 있으며, 체육, 기술 등 일부 교과에 단원으로 편성되어 시청각 자료를 이용한 안전교육이 실시되고 있다. 그러나 많은 재난안전교육에 관한 선행연구들은 재난 시 청소년들이 즉각적 대응을 위해서는 몸으로 습득하는 체험형 교육이 효과적임을 주장하고 있다(e.g. 김석태 2006; 장재구 2003). 특히 많은 연구에서 청소년들의 흥미를 유발하는 방법으로 에듀테인먼트 교육이 효과적임을 밝히고 있다(장지윤 2010; 한자영 2011). 따라서 청소년들의 재난안전교육에 효과적인 방법으로 에듀테인먼트 기반 교육으로, 이 방법의 개발방안을 탐색하였다. 또한 설문조사 결과에서도 청소년들은 가상체험이 가능한 에듀테인먼트 기반 콘텐츠 유형을 요구하고 있었다. 그러므로 에듀테인먼트 기반 재난안전교육 콘텐츠 개발 시 가상체험이 가능한 어드벤처 유형을 이용하는 것이 효과적인 안전교육으로 판단되며, 본 연구에서 이 새로운 교육방안의 개발 및 전략을 제시하였다. 마지막으로 본 연구는 학문적·실무적 탐색을 통해 청소년들을 대상으로 한 효과적인 재난안전교육 방법 및 개발방안을 제시하여, 게임 및 교육산업에 기여할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 VfloTM을 이용하여 북한의 미계측지역에 대한 매개변수 설정 및 일관적인 분포형 강우적용을 통해 실강우 특성을 반영한 침수분석 결과를 도출한다. 연구대상은 임진강 수계로 유역면적의 2/3가 한 지역에 포함이 되며 사실상 미계측지역으로 분류된다. 위 수계의 수문자료가 거의 없어 매개변수 보정 및 검정할 자료가 사실상 없으므로 분석하는 주체에 따라 강우-유출모형 구축에 있어 차이가 발생하므로 홍수량 산정 절차 및 매개변수 결정에 대한 표준화가 필요하다. 분포형 강우는 광덕산 레이더의 Long-ranged Radar(반경 480 ㎞)를 이용하여 회령, 선봉 및 일부 지역을 제외한 북한 수계 전역에 걸쳐 분포형 강우를 본 원에서 생산하고 있으며 분포형 모델을 이용하여 강우사상별 북한 지역의 침수현황을 도출하는 프로세스를 구축하였다. 또한, 기연구된 북한의 확률강우량도를 토대로 각 빈도별 침수현황을 도출하였으며 북한 내 발생하는 홍수에 대해 개략적인 침수현황 제시가 가능하다. 위 연구를 토대로 통일 대비 북한의 홍수 재난 현황 및 이에 대한 대처 자료로써 효용이 있을 것으로 판단이 되며 지속적인 모니터링을 통해 북한 재난 DB를 구축해 나갈 것이다.

북한의 대규모 자연재난은 홍수와 태풍 그리고 집중호우로 인한 수해피해가 대부분이며 이러한 피해는 1990년대 중반부터 해마다 북한의 경제난을 악화시키고 있다. 특히, 식량난과 에너지난으로 인한 무분별한 국토개발 및 산림훼손으로 1995년부터 집중호우, 태풍 등의 수해피해에 상습적으로 시달리고 있다. 전문가들은 지난 15년간 북한의 홍수를 검토하여 홍수 초래 영향변수로 ‘강우집중도’와 ‘집중호우 지역’으로 판단하고 있으며, 홍수피해 가중 요인을 ‘발생시기’와 ‘피해규모’로 정하였다. 본 연구에서는 북한 홍수 모니터링 우선지역 선정을 위해 홍수 초래 영향변수인 ‘강우집중도’와 ‘집중호우 지역’은 우심지에 해당하는 지역의 월평균강우량의 크기와 일최대강우량, 집중호우 발생빈도가 큰 기상관측소 지점으로 선별하였고, 홍수피해 가중 요인인 ‘발생시기’와 ‘기반시설 피해정도’의 경우 집중호우 발생 빈도가 큰 개월과 북한의 주요 홍수피해 당시 피해보도를 기반으로 등급 점수를 부여하여 우선지역을 구분하였다. 홍수 초래 영향변수와 홍수피해 가중 요인으로 북한의 홍수 모니터링 우선지역을 행정구역별로 선정하면 홍수 초래 영향변수에 의한 모니터링 우선순위 지역은 강원도와 개성시이며, 홍수피해 가중 요인에 의한 모니터링 우선지역은 황해도, 평안남도, 강원도, 함경남도가 된다. 하지만, 피해규모의 경우 주요 피해가 발생한 행정구역의 피해를 통합하여 보도한 내용이므로 각 행정구역별 피해규모의 확인은 힘들기 때문에 모니터링 우선지역의 선정에 있어서는 홍수 초래 영향변수로 분석한 우선순위를 고려하고 홍수피해 가중 요인은 참고로 활용하는 것이 타당할 것이다.

2009년 이후 서울, 부산, 인천 등 대도시의 집중호우가 증가함에 따라 많은 피해가 발생하고 있다. 도시홍수는 국지적이고 짧은 시간에 발생하는 집중호우로 인하여 피해가 발생하기 때문에 구조적 대책만으로는 한계가 있다. 2014년 부산시 집중호우 피해는 기존 강우 관측 및 예측 체계로는 강우의 감지 및 이동 예측에 한계가 있다는 것을 단적으로 보여준 사례이다. 현재 강우발생에 따른 경보는 기상청에서 발표하는 6시간 및 12시간 강우 기준의 호우 주의보 및 경보 기준에만 의존하고 있어 짧은 시간에 발생하는 도시홍수의 특성을 반영하지 못하고 있으며, 전국 공통 지표를 사용함으로써 지역적 특성을 반영하지 못하고 있는 실정이다. 일본의 경우 지역적 특성을 반영한 호우 기준을 사용하고 있으며, 소형레이더를 이용한 초단기 강우 예측정보와 침수예측모형을 연계하는 실시간 경보시스템에 연구결과를 실용화하고 있다. 도시홍수에 대비하기 위해서는 시공간적 고해상도의 강우정보와 우리나라 지형적 특성을 고려한 도시침수해석 모형의 개발 필요하다. 그러나 현재 사용되고 있는 도시침수해석 모형들은 우리나라 도시지역의 특성을 반영하지 못하고 있으며, 최근 침수피해가 자주 발생하는 대형 지하쇼핑몰 및 지하철 등 지하공간에 대한 해석이 불가능하다. 따라서, 본고에서는 일본의 선진 도시홍수관리기술을 통해 시사점을 도출하고, 국립재난안전연구원에서 개발 중인 UFAM(Urban Flood Analysis model)과 X밴드 등 레이더 기반 강우정보를 연계한 새로운 도시재난관리시스템의 구축 전략에 대하여 제시하였다.

본 연구 (II)에서는 앞선 연구 (I)에서 개발된 지표 및 지표하 유출해석 모듈의 적용성과 수치해석적인 안정성에 대한 분석하였다. 개발 모듈의 유출해석에서 기존 강우-유출해석 모형에 비해 특징적인 침투해석에 관한 모의를 위해 침투해석 방식이 서로 다른 FFC2Q모형과 VfloTM을 비교대상으로 선정하여 동일한 투수층 유역에 적용하여 모의 결과를 비교분석해 보았으며, 강우의 크기와 토양의 유효토심 및 강우발생시점부터 강우종료 후 경과시간에 대한 모의조건을 설정하여 개발모듈의 적용성과 해석결과의 안정성을 검토해 보았다. 이상의 테스트에서 본 연구의 개발 모듈은 침투과정을 물리적으로 나타내는 전형적인 형태를 잘 나타내었으며, 토양조건 별 포화시점도 상이하였고, 수두가 증가되는 기울기도 다르게 구현함으로써 토양별 특성치를 비교적 잘 보여주었다. 또한, 강우강도가 유출에 미치는 영향과 시간분포에 대한 모의결과도 잘 반영하였으며, 마지막으로 타 모형과의 비교결과에서도 강우-유출해석에 대한 정확도가 높게 평가될 만한 결과를 도출하였다.

유역내에서 발생하는 유출은 지표 유출과 지표하 유출이 있으며, 서로 상호작용 상태를 유지하게 된다. 일반적으로 지표와 지표하 둘 중 한 가지 알고리즘으로 해석이 힘든 유역에 대해 지표와 지표하 사이의 동적인 관계를 상세하게 모의해야 하는 경우 상호작용에 관한 요소를 고려하여야 한다. 동적인 상호작용 시스템의 구동에서는 시·공간적인 매개변수가 중요하며, 적절한 모의를 위해 시·공간적인 매개변수는 시스템 상에서 지표와 지표하 항에 대한 복합적인 메카니즘으로 구성되어야 한다. 본 연구에서는 이러한 지표 및 지표하 유출의 상호작용에 관한 알고리즘을 위해 2차원 확산파 방정식을 이용하여 지표 유출을 해석하고, Darcy의 법칙과 Dupuit-Forchheimer의 가정을 이용한 Boussinesq 방정식을 적용하여 포화상태의 지표하 유출의 알고리즘을 구성하였다. 커플링 방정식으로 공간에 대해서는 유한체적법을 사용하고, 시간에 대해서는 Crank-Nicolson 방법을 이용하였으며, 지표와 지표하 흐름의 상호작용에 대해서는 질량보존의 법칙에 기반하여 구성하였다. 이상의 과정을 통하여 지표 유출해석, 지표하 유출해석, 상호작용, 수치해석 부분의 4가지 주요 모듈을 만들었으며, 4가지 주요 모듈을 통합하여 복합유역의 지표 및 지표하 유출해석 모듈을 개발하였다.

강우 발생시 지표면으로부터 일어나는 침투현상은 토양내 함수비와 물리적 특성에 따라 습윤전선이 지표면으로부터 지표하로 이동하게 되고, 습윤전선을 기준으로 토양 내 포화 및 불포화 상태의 침투흐름으로 구분된다. 토양의 침투능 지배인자들은 지반의 초기조건과 침투에 따라 모두 연속적인 거동을 나타내지만 기존에 사용되고 있는 Horton 공식(1933)과 Green-Ampt 공식(1911)은 현장의 조건과는 다른 불연속적 침투흐름을 고려한 식으로 실제토양에 적용할 경우 다른 양상을 보이고, 침투흐름 특성을 합리적으로 해석하기에는 무리가 있다. 따라서 본 연구에서는 불포화 투수층의 침투흐름 방정식을 이용하여 토양 물성치에 따른 토양분류별 강우조건과 유효토심에 대한 침투도달시간을 산정하고 분석하였으며, 침투도달시간 산정법을 강우강도와 유효토심을 기준으로 검증하기위해 국립방재연구소의 2008년, 2009년에 시행된 투수성 보도블럭 침투실험 데이터를 이용하였다. 실험의 시행년도와 투수성 보도블럭의 형태에 따라 검증 케이스를 4가지로 분류하고, 강우조건 50mm/hr, 100mm/hr, 150mm/hr, 200mm/hr에 의해 불포화 투수층에서 나타난 실측치와 산정된 침투도달시간을 비교하였다. 검증 결과 아래 그림과 같이 2008년에 실시된 침투실험 데이터 A1, B1은 강우강도가 증가함에 따라 실측 침투도달시간에 비해 다소 짧게 산출되었고, 2009년의 침투실험 데이터 A2, B2는 50mm/hr 강우강도를 제외하고 모든 검증케이스는 실측 침투도달시간에 근접하게 나타났다. 이는 A1, B1의 실험조건이 선행토양 함수조건을 구분하지 않고 실험을 실시하였고, A2, B2는 선행토양 함수가 없는 조건으로 설정 후 실험을 실시한 이유로 볼 수 있을 것이다. 따라서 불포화 투수층의 침투해석은 본 연구에서 제시한 토양층의 함수조건과 강우강도에 대한 영향을 고려할 수 있으며 연속적인 침투거동을 나타낼 수 있는 방법이 적합할 것이다.

본 연구에서는 국내 기상관측소 중 관측년수가 30년 이상인 관측소 63개 지점에 대한 5개의 수문기상수문인자 즉, 연강수량, 연강수일수, 연평균기온, 연평균상대습도, 연일조시간 자료를 각 지점별로 수집하고, 통계학적 기법인 Wald-Wolfowitz 검정, Mann-Whitney 검정을 이용하여 변동성 분석과 Wavelet Transform을 이용하여 주기성을 분석하였다. 변동성 분석결과 연평균상대습도, 연평균기온에서 공통적으로 변동성이 나타났으며, 연

본 연구에서는 국내 기상관측소 중 관측년수가 30년 이상인 관측소 63개 지점을 대상으로 9개의 수문기상수문인자 즉, 연강수량, 연강수일수, 연평균기온, 연평균상대습도, 연일조시간, 연증발량, 연강수계속시간, 연적설일수, 연신적설일수 자료를 각 지점별로 수집하고, 수문기상인자에 대한 기본통계량, 선형회귀분석, 이동평균법을 통해 수문기상인자의 기본적인 특성을 알아보았다. 또한 통계학적기법인 Hotelling-Pabst 검정과 Mann-Kendall 검정을

본 연구에서는 하상이 경년별로 변화함에 따라 발생되는 수위-유량 관계곡선의 오차를 보완하기 위해 최근(2006 년)의 수위-유량 관계곡선을 기준으로 채택하여 일원화시키고, 과거의 하상상태와 경년별로 작성되어 왔던 수위-유량 관계곡선들과의 관계 및 수위, 단면적, 유속 등에 대한 수리기하학적 특성을 분석하였다. 연구 대상지점으로는 낙동강의 주요지점인 적포교와 진동 지점을 택하였으며, 과거의 실측 유량값을 최근(2006년)하에서의 유량으로 환산하였을 때 얻

본 연구에서는 전국의 30년 이상의 강우관측기록을 보유하고 있는 기상청 산하 56개 강우관측소의 연 최대치 강우자료들로부터 확률분포형에 대하여 모멘트법, 최우추정법, 확률가중모멘트법을 이용하여 모수를 추정하고, 그 모수의 범위와 확률변수의 범위에 대한 적정성을 알아보았다. 적정성이 있는 모수를 대상으로 적합도 검정법인 x-검정, K-S검정, Cramer von Mises (CVM)검정, Probability Plot Correlation Coeffici

저류지를 설계함에 있어서 주어진 저류지 제원과 방류시설 제원하에서 저류지 설계모의모형을 이용하여 저류추적 을 실시하는 방법을 대치하고자 저류지의 예비설계 단계에서 저류지 최적계획모형에 의해 산정된 저류용량을 초기 가정치로 사용하거나 개발전후의 첨두유량비인 를 사용하여 저류지를 간편설계하기 위한 관련변수 해석을 실시하 였다. 관련변수 해석을 통해 저류지의 유입첨두유량에 대한 저류지 첨두방류량의 비인 첨두유량비 와 저류지의 저류비 , 저류지의 방류구조 크기