현대의 이상기후변화에 따른 국지성 집중호우로 도심 침수피해가 자주 발생하고 있으며, 특히 중소하천변이나 저지대 지역에서는 심각한 홍수재해로 확대되어 많은 인명피해와 도시 인프라의 손실을 가져오고 있다. 지역개발 사업에 의한 도시화로 인하여 녹지공간이 줄고 시가지 택지·도시건축물 건설과 차도·보도포장 조성은 불투수층 비율을 높여, 이로 인해 호우시 지표유출량과 첨두유량이 현저하게 증가한다. 도시개발 전에 비하여 개발 후 도시유역 수리수문특성이 변화하고 내수 침수 위험이 증가되므로, 도심지표유출을 저감하기 위하여 최근 국내에는 LID(Low impact development, 저영향개발)기반의 빗물침투형 도로교통시설 요소기술로 투수성·배수성 포장을 적용하고 있다. 그러나 이러한 투수성 포장형식은 임의의 배합설계에 따라 바인더 함량이 적고 주로 불량입도(Poor graded) 조골재로 구성되는 다공성 포장 재료를 사용하므로, 변형성 또는 강도특성 측면에서 재료 내구성이 저하되어 포장층의 균열, 변형, 탈락 또는 침하 현상 등이 일어날 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 투수성포장내 표층 또는 기층부에 보강그리드를 설치함으로써 포장구조체의 내구성능을 개선하면서 강성을 향상시킬 수 있는 포장구조체를 제시하였고 실내 실험을 통하여 성능을 평가하였다. 실험 및 분석결과, 투수성 포장층에서 요구되는 1.0×10-2cm/sec 이상의 투수성능을 확보하면서 포장구조체내 보강그리드 적용으로 10%이상의 강성 증가를 확인하여 포장체 내구성능 개선효과를 확인하였다.

도시지역에서 강우가 내리면 우수관거, 빗물저류지 및 빗물펌프장 등을 통하여 우수가 배제된다. 따라서 도시유역은 이들 내배수시설물의 홍수방재능력의 한계를 초과하는 호우사상이 발생하면 유역의 저지대를 중심으로 침수가 일어나게 된다. 침수저감을 위해서는 관거의 확장, 빗물저류지의 신·증설 및 빗물펌프장의 신설 또는 확장 등 홍수방재시설물의 능력 확장을 통하여 가능하다. 이러한 구조적인 대책은 도시지역 및 계획강우량 등의 한계가 있으므로 우선적으로 기존 방재시설물의 운영 최적화를 통하여 방재능력의 극대화가 이루어져야 한다. 비구조적인 대책인 최적운영은 주로 제어가 가능한 빗물펌프장에서 가능하므로 최적홍수제어는 빗물펌프장의 최적제어라고 할 수 있다. 이 또한 관거의 통수능 부족 등에 의한 중상류 저지대침수 등 빗물펌프장에서의 운영최적화에도 한계가 있게 된다. 본 연구에서는 빗물펌프장에서의 최적운영으로 기대할 수 있는 최대 침수저감량을 추정하기 위한 절차를 제시하고 적용을 시도하였다. 이를 위하여 시범유역을 선정하고 빗물펌프장의 설계 및 실운영자료 등을 조사하고 최대의 운영조건으로 가능한 침수저감능력을 분석하였다.

본 연구는 도시유역에서 기존에 설치된 우수배제시설인 우수관로시스템의 제한적 규모로 인하여 시설규모를 초과하여 발생하는 호우에서 홍수로 인한 피해를 최소화하기 위한 소규모 저류지의 다중설치를 최적화 기법을 도입하여 분석을 수행하였다. 설계강우량을 초과하여 발생하는 호우에서는 우수거의 통수능 부족으로 저지대 등 상대적으로 홍수에 취약한 지점들에서 국지적이고 다발적인 침수가 불가피하게 되므로 유역하구에 대규모의 유수지 및 빗물펌프장의 설치로 해결되기 어려운 국지침수에 대비하기 위한 다중의 분산형 소규모저류지가 효율성이나 경제성에서 유리하다. 소규모저류지를 침수취약지점들을 중심으로 분산하여 설치하기 위한 최적위치 및 규모에 대하여 최적화 분석을 수행하였다. 또한 최적홍수저감효율 대비 경제적인 요소를 반영하기 위하여 홍수저감과 상반되는 최소개략설치비를 고려하여 모의를 수행하였다. 분석결과 설치비 대비 홍수저감이 최대로 되는 최적설계의 선택이 가능함을 확인할 수 있었다. 본 연구기법을 이용하면 홍수저감율과 설치비라는 상반된 조건에서의 최적 분산형 소규모 저류시설의 설계가 가능하며 또한 제한된 예산에서의 최적 저감시설의 설계나 홍수저감 목표량 대비 개략사업비의 추정도 가능할 것으로 판단된다. 비록 경제적인 측면이 개략공사비에 국한하여 유지관리비나 감가상각 및 홍수의 증감 등이 고려되지 못하였으나 현재의 시점에서 진보된 실무활용성이 있다고 판단된다.

최근 들어 전 세계적인 기후변화 양상에 따라 짧은 시간에 큰 유출양상을 보이는 국지적 돌발성 홍수의 발생이 증가하는 추세이며 이로 인한 인명 및 재산의 피해가 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 발생하고 있다. 이와 같이 소규모 지역의 집중된 강우로 발생하는 국지적 돌발성 홍수는 빠른 수문반응으로 인하여 홍수피해를 예방하기 위한 예·경보 시간이 부족한 것이 특징이다. 국지 홍수로 인한 피해를 막기 위해서는 한계유량을 초과하여 제내지의 피해발생 가능성이 있는 홍수사상에 대한 심도예측이 중요하다. 본 논문의 목적은 소규모 유역에서 발생하는 홍수사상의 심각성 정도를 정량화할 수 있는 새로운 홍수지수(New Flood Index)를 개발하고 새로운 홍수지수와 강우특성과의 회귀분석을 통하여 국지 돌발홍수 예측에 적용하고자 하였다. 2개의 시범유역들에 대한 홍수유출수문곡선은 장기간 관측된 연최대치계열 실측 강우자료를 이용하여 강우-유출모형을 통하여 산정하였다. 새로운 홍수지수 NFI는 2년 빈도 홍수량으로 가정된 한계유량을 초과하는 홍수사상에 대하여, 첨두홍수량비, 상승부경사, 초과홍수지속시간 등 홍수유출수문곡선의 특성을 이용한 3가지 상대심도계수의 기하학적 평균값으로 산정하였다. 분석결과 3시간 최대강우가 새로운 홍수지수 NFI와 가장 높은 상관관계가 있음을 확인하였다. 새로운 홍수지수와 강우특성과의 회귀분석을 통해 얻어진 최적 관계식은 소규모 미계측 유역에서의 국지적 홍수 심도예측을 위한 예비정보의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 상습침수가 발생하는 도시의 소규모유역에서 flow nomograph를 작성하여 실시간 침수예측의 적용 가능성을 평가하고자 하였다. 하수관망에 의하여 배수가 되고 있는 소규모 도시유역에 대하여 지속시간별 강우량 자료를 SWMM 모형을 이용하여 유출모의를 수행하여 상습침수지역에서의 강우량에 따른 surcharge 발생, 침수발생시점 및 침수발생 등을 확인하여 flow nomograph를 작성하였다. 작성된 노모그래프에 대하여 기존 주요호우 및 동래예보 강우에 의한 침수예측과 이들 호우사상을 SWMM에 의하여 분석하여 비교하는 방법으로 홍수경보 가능성을 확인하였다. 소규모 도시유역특성상 강우에 의한 홍수도달시간이 짧고 빠르게 침수가 발생하는 특성상 실시간 호우에 의한 충분한 침수경보의 시간확보가 쉽지 않으나 작성된 모노그래프에 의한 침수경보 예측가능성이 있는 것으로 판단되었다. 동래예보의 경우 3시간 호우를 예보하고 있어서 보다 예보시간 확보가 수월하나 강우의 시간분포의 불확실성과 예측강우의 오차에 의한 유출의 오차를 극복해야 하는 문제가 있었다. 그럼에도 소규모 유역의 침수예측은 현재의 시점에서 볼 때 진보된 실무활용성이 있다고 판단된다.

최근 기후변화에 의한 기상현상은 국지성 집중호우, 돌발홍수 등을 발생시켜 많은 인명과 재산의 피해를 가져오고 있다. 이로 인해 기록적인 폭우의 발생이 증가되고 있으며, 도시지역은 도시개발로 인해 자연공간이 감소하여 개발 전 지표면이 가지고 있던 유역 내 저류 및 지연효과가 현저하게 감소하고 시가지의 확대와 도로포장 등 유역 내 불투수층의 증가로 인하여 홍수유출량과 첨두유출량이 점차 증가되고 있고 유출 출구점까지의 도달시간은 자연유역에 비해 현격하게 짧아져 자연하천 유역과는 다른 수문학적 특성을 가진다. LID 기법은 ‘저영향개발’로 알려져 있으며 크게 세 가지로 분류 할 수 있다. 첫째는 유역의 지형 및 토질특성을 반영하고 인위적인 간섭을 배제한 물 순환구조를 개선하기 위한 유역개발기술이다. 둘째는 강우-유출 양상을 유지시킬 수 있는 소규모의 기술을 조합하여 자연 상태의 수문순환 기능을 유지하는 녹색공간과 자연형 공간을 조성하는 공간 활용 기술이라 할 수 있다. 마지막으로, 강우 유출수의 지하침투를 증대시켜 유역단위의 홍수 유출량을 저감하고 유역의 비점오염원을 저감하며 건천화를 방지하는 등의 저영향 개발 기술이 그것이다. 이에 본 연구에서는 대상 도시유역을 선정하여 특성자료를 수집·분석 후 수문모형인 SWMM을 통해 강우-유출 모의를 실시하였으며, LID기법에 따른 유출저감 경향을 분석하여 LID 기법를 실용화에 활용하기 위한 근거를 제시하고자 하였다.

본 연구는 최근 기후변화로 인하여 다양한 분야에서 나타나고 현상가운데 극한 강우에의 영향을 간접적으로 규명하고자 서울과 부산지역의 1961년부터 2010년까지 50년 동안 관측된 기상청 시강우량 자료를 이용하여 24시간 확률강우량을 산정하고, 산정된 빈도별 확률강우량을 초과하는 강우사상을 추출하여 발생 특성을 분석하였다. 확률강우량을 초과하는 강우사상의 도수를 연도별로 추출하였으며, 마찬가지로 매년 확률강우량 초과강우사상들의 평균값을 산정하여 연도별로 도시한 결과 관측년 후반기부터 강우의 규모와 횟수가 증가함을 알 수 있었다. 확률강우량을 초과하는 강우사상이 재현기간에 비하여 발생도수가 많고 최근으로 갈수록 확률강우량 초과호수 사상들의 평균강우량이 증가하는 것은 기후변화 요인의 하나라고 추정하였다. 이러한 결과를 바탕으로 소방방재청에서 제시한 도시방재성능 목표강우량과 비교하여 앞으로의 기후변화를 고려한 홍수발생빈도 선정 및 홍수방어대책 수립에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

수공구조물 및 방재시설의 방재규모를 결정하기 위한 설계강우량은 대부분 빈도해석에 의한 확률강우량을 기반으로 결정된다. 그러나 확률강우량은 분석시점(년도)에 따라서 자료적용기간이 다르게 되므로 수공구조물의 규모도 설계시점에 따라서 기준이 다르게 되는 문제가 발생하게 된다. 본 연구에서는 빈도해석 시기에 따라 변화되는 확률강우량의 크기를 비교하기 위하여 서울 및 부산지역의 최근 50년간의 시강우량에 대하여 20년 자료를 하나씩 묶어서 일년씩 이동하며 자료군을 정리하고 지속시간 6, 12, 24시간에 대하여 빈도해석을 실시하여 재현기간 10, 20, 30, 50년에 대하여 적용 자료기간에 따른 확률강우량의 경향성을 분석하였다. 연구결과 연 최대치 강우량의 연별 진폭이 비교적 크게 나타났으며 일부 지속시간 외에는 점차적으로 확률강우량이 증가하고 있는 추세를 나타내었다. 따라서 수공구조물 설계에 있어서 확률강우량에 반영되지 못하는 연도별 최대치의 진폭과 확률강우량의 증가추세를 고려하여 계획강우량이 수공구조물 설계에 반영되어야 할 것으로 판단되었다.

최근 기후변화에 의한 기상현상은 국지성 집중호우, 돌발홍수 등을 발생시켜 많은 인명과 재산의 피해를 가져오고 있다. 이로 인해 기록적인 폭우의 발생이 증가되고 있으며, 도시지역은 도시개발로 인해 자연공간이 감소하여 개발 전 지표면이 가지고 있던 유역 내 저류 및 지연효과가 현저하게 감소하고 시가지의 확대와 도로포장 등 유역 내 불투수층의 증가로 인하여 홍수유출량과 첨두유출량이 점차 증가되고 있고 유출 출구점까지의 도달시간은 자연유역에 비해 현격하게 짧아져 과거 자연하천 유역과는 다른 수문학적 특성을 가진다. 특히, 도시집중 현상으로 택지 및 시설부지의 부족현상이 가중됨으로써 하천범람 구역이나 홍수우려가 있는 범람원내 저지대까지 도시화가 이루어짐으로써 치수상 안전도가 상대적으로 저하되고 있다. 또한, 도시유역에서의 집중호우로 인한 홍수피해는 다른 지역에 비해 상대적으로 피해규모가 증대되고 있으며, 최근 도시지역에 홍수피해를 유발하고 있는 강우의 특징은 단시간에 많은 강우가 집중하여 발생하는 국지성 집중 호우로 침수피해를 가중시키는 경향이 있으므로 배수시설 설계 시 이러한 강우의 특성과 도시유출 특성에 대한 고려가 필요하다. 이에 본 연구에서는 최근 침수가 잦은 부산센텀지구를 대상으로 SWMM모형을 구축하여 기존배수체계의 배수능력을 초과하는 집중호우 발생 시 침수피해를 저감하기 위한 지하저류조의 유무에 따른 침수저감효과를 분석하였다.

본 연구에서는 개념적인 토양수분 모형을 이용하여 가뭄에 대한 기후변화의 영향을 모형화하고, 모형으로부터의 결과를 분석하고 있다. 미래 기후자료로서 A2 온실가스 배출 시나리오에 따라 CCCma CGCM3-T63에 의해 도출된 자료가 이용되며, 일별 강수분포 및 월별 강수량 및 잠재증발산량의 변화를 고려하기 위하여 일별 스케일링 기법이 적용된다. 모형으로부터 도출된 주요결과로부터 미래에는 우리나라에 보다 잦은 가뭄이 있을 수 있음을 살펴볼 수 있다.

본 연구는 면적이 작은 도시유역에 적용하기 위한 강우의 시간분포방법을 제안하였다. 이를 위하여 유역의 특성을 고려한 Interevent Time Definition(ETD) 결정방법과 3시간 미만의 강우를 포함한 무차원 누가우량곡선을 제안하였다. 새롭게 제시된 IETD 결정방법은 호우 사상의 종료 시점으로부터 직접유출의 종료 시점까지의 기간을 IETD로 정의하였다. 제안된 IETD 결정방법을 사용하여 중랑 배수구역에 대한 면적-IETD 관계곡선을 유도하

본 연구에서는 강우로 인한 유출 유량의 수질 조절 시스템의 경제적인 설계절차를 제시하였다. 유출수의 수질 조절 시스템 계획을 위해서는 전 기간치의 국지 연속강우기록에 대한 강우-유출 과정의 모의를 하여야 한다. 본 연구에서 강우의 확률분포는 지수감소함수를 따른다고 가정하여 적용함으로서 비 초과확률 분포를 설명할 수 있는 정규곡선을 유도하였다. 또한 유출수의 수질 조절시스템의 저류용량 및 유량 결정을 위하여 월류 위험도를 기반으로 최적곡선을 유도하였다.

국내의 경우 전국적으로 관거의 신설보다는 기존에 매설되어있는 관거의 노후에 따른 개량에 대한 관심이 증대되고 있으나, 그에 따른 연구는 미비한 실정이다. 국내ㆍ외에서는 유전자 알고리즘을 이용하여 개량시기를 결정하는 연구 예가 있으나, 이러한 연구에서 개량시기를 결정하는 요소들이 매우 단순하여 관거의 노후에 따른 복합적인 의사결정이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 관거별 통수능력 및 불명수 발생량을 산정하여 배수분구내 토구별 최적 개량 우선순위를 결

도시유역 하수처리장의 효율을 저감시키는 가장 큰 요인은 하수관내에 발생하는 불명수(Inflow /Infiltration, Ⅰ/Ⅰ)이다. 불명수 저감방안 수립을 위해서는 관로 개개 시설에 대한 조사를 통해 불명수 유입량을 산정해야 한다 그러나, 국내의 경우 재정적, 시간적 한계로 인해 표본조사 결과를 과업대상 전지역에 확대 적용하여 불명수 저감방안을 수 립하고 있다. 이러한 국내의 불명수 산정 방법은 사업대상 전지역의 불명수 총량에 따른 고려만 이루어질