In this study, a feed-back system for vulnerable urban area by debris flow is suggested in order to carry out effective maintenance. The feed-back system consists of deriving vulnerable elements, providing structural alternatives, analyzing investigation·inspection and investigating damages.

본 연구에서는 도시유역에서의 실시간 홍수예경보 목적으로 shot noise process 기반의 강우-유출모형을 제안하였다. 제안된 모형은 각 소유역별 첨두치, 감쇄상수 및 지체시간으로 결정되는 shot noise의 합으로 표현되며, 기존 강우-유출 모형과는 달리 각 소유역 별 유출량이 독립적으로 유역 출구에 도달하는 구조를 가지고 있다. 제안된 모형의 매개변수는 통상 경험식을 가지고 결정하는 소유역의 집중시간과 저류상수 및 관로에서의 도달시간과 저류상수를 이용하여 쉽게 결정될 수 있는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 제안된 모형은 중동 빗물펌프장 배수유역, 구로1 빗물펌프장 배수유역, 대림2 빗물펌프장 배수유역에서 관측된 총 3개의 호우사상에 적용하여 그 성능을 평가하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 본 연구에서 제안된 shot noise process 기반 단위 응답함수는 기존 단위 응답함수와 달리 강우 지속기간에 관계없이 동일한 모양을 갖는다. (2) 제안된 모형의 특성상 강우의 시간간격이 짧을수록 수렴된 결과를 얻을 수 있다. 따라서 도시유역의 특성을 감안할 때 1분이 가장 적절한 것으로 판단된다. (3) Shot noise process 기반 1분 단위 응답함수를 실제 호우사상에 적용하여 유출해석을 수행한 결과, 모의된 유출 수문곡선과 관측 값이 매우 유사한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 도시유역에서의 유출해석을 수행하는데 있어 제안된 유출모형이 충분한 적용성이 있다는 것을 보여준다.

Since the late 20th century, the urbanization in Korea has been rapidly increasing, especially in major cities like Seoul, as a result of industrialization. One of the aspects of urbanization is coating the surfaces with impervious concrete or asphalt that water cannot penetrate. In addition, various urban, such as urban heat islands, which also have a great impact on the urban environment, occur within the cities. Therefore, the urban environment is gradually becoming hot and dry, and the need for more urban parks to compensate for these negative impacts is growing. Thus, several numerical studies have been conducted to assess these problems using coupled Numerical Weather Prediction (NWP) and Computational Fluid Dynamics (CFD). In this study, an experiment was conducted to determine the accuracy of the area of the input field using Weather Research and Forecasting (WRF) model, and applying the more accurate input field to a numerical simulation using ENVI-met, in order to investigate the effect of urban parks on the thermal comfort. The results showed that an input field with a larger area is more accurate than that with a smaller area, because the surrounding terrain and cities are considered in details in the experiment with the larger area. Subsequently, the more accurate input field was used in ENVI-met, and the results of this simulation showed that the presence of the urban park increased the thermal comfort and improved the humidity conditions.

From December 2014 to November 2015, an automatic weather system (AWS) was installed over a wide road of Daegu to continuously measure meteorological factors and surface temperature. We investigated the effective operating period of the clean-road system using the daily maximum and minimum air and asphalt surface temperatures, with the aim of creating an optimum thermal environment. The clean-road system was installed over a part of the broad way of Dalgubul(Dalgubul-Daero) by Daegu Metropolitan City in 2011. Until now, the clean-road system has been operated from the middle of April to the end of September. We assumed that it was desirable that the clean-road system could be operated when the discomfort index was above 55. In conformity with the conditions, we concluded that the optimum operation period of the clean-road system is from the end of March to about the middle of October.

본 연구에서는 장치형 시설의 하나인 상향류식 여과시스템을 활용하여 도시유역에서 발생하는 초기강우유출수의 처리성능을 평가하였다. 해당유역은 면적이 80ha인 구시가지로서 합류식과 분류식이 혼재하는 관망형태를 가지고 있다. 유역의 포장율이 높고 거의 전량 하수관거를 통해 유출되어 유출시간이 매우 짧아 강우개시 후 단시간내에 초기강우수의 유출이 종료되는 특징이 있다. 설치된 시설은 4000m3/hr규모이고 상향류식 여과시설이며 제외지의 지하에 설치되어 있다. 여과부는 펠렛형 섬모상여재가 충진되어 오염물질 중 미세한 오염물질의 제거효율을 높이도록 하였고, 매 강우 종료 후 역세척을 수행하여 여재층에 억류된 오염물질이 세척되어 다음 강우를 대비할 수 있도록 운전되었다. 시설로 유입되는 강우유출수의 유출특성과 여과시설을 통한 처리효율을 검증하기 위해서 강우개시직후부터 초기우수유출이 종료되는 시점까지 일정 간격으로 유입수와 처리수를 채수하여 수질을 분석하였다. 강우유출수의 유량이나 농도는 강우강도와 선행미강우일수에 따라 매우 다양하게 나타났으나, 초기강우유출은 대체로 1시간이내에 종료되는 것으로 나타났다. 여과형 시설을 통한 오염물질의 제거효율은 원수의 농도에 따라 다양하게 나타났으나 SS의 경우 40mg/L까지 처리 가능한 것으로 나타났다. 초기강우유출이 종료된 후에는 강우유출수의 농도가 낮아져서 별도의 처리없이 활용가능한 수준인 것으로 나타났다. 시설의 효율적인 운전을 위해서는 향후 꾸준한 유출특성분석과 처리성능분석을 통하여 적정 역세척방법과 적정 운전시간 등을 도출할 필요가 있다.

도시화의 급격한 변화로 인한 불투수층의 증가는 도시 내의 강우유출수를 아무런 처리 없이 직접 도시 내에 유출되어 홍수, 첨두유량 증가 등의 문제점을 야기 시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 미국, 유럽, 우리나라 등 많은 국가에서 개발 전 자연이 가지고 있던 수문학적 기능을 최대한 유지하면서 개발 후 발생되는 비점오염물질을 효율적으로 관리하는 저영향 개발 기술을 도입하고 있다. 따라서 본 연구에서는 도시지역 물순환 관리 및 비점오염물질 저감에 기여하고자 저류와 침투가 가능한 식생체류지를 개발 및 평가하고자 수행되었다. 본 연구는 식생체류지의 물순환 및 비점오염물질 저감 능력을 평가하기 위하여 공주대학교 내 주차장에 설치된 식생체류지의 모니터링을 수행하였다. 모니터링한 수질시료는 수질오염공정시험법에 준하여 입자상물질, 유기물, 영양물질 및 중금속에 대한 분석을 수행하였다. 또한 첨두유량 발생시간 및 지체시간, 첨두유량 저감 및 물수지를 산정하여 물순환 효과를 분석하였다. 식생체류지 시설의 모니터링은 2013년 11월부터 현재까지 총 11회가 수행되었으며 모니터링 결과, 강우유출수의 발생시간은 식생체류지를 적용하기 전에 비하여 약 40min 지체되는 것으로 나타났다. 또한 첨두유량의 발생 시간은 시설 적용 전에 비하여 약 80min 이후에 발생하는 것으로 분석되었으며, 첨두유량은 약 0.3m3/min 저감되는 것으로 나타났다. 물수지 산정 결과, 시설 내 저류 및 침투되는 양은 90%로 높은 물순환 효과를 나타낸 것으로 분석 되었다. 비점오염물질 저감효율을 산정한 결과, 모든 오염물질에서 90% 이상으로 높은 저감효율을 나타내는 것으로 분석되었다. 이는 여재부에서 일어나는 오염물질 저감 기작이 효과적으로 작용되는 것으로 판단된다.

도시화에 따른 불투수면적의 증가는 지표유출의 증가 및 도달시간의 감소를 야기함으로써 기후변화와 맞물려 도심지 내에서의 홍수피해를 가중시키고 있다. 실제 이러한 홍수피해의 대부분은 우수관거를 통한 내수침수 현상으로 이어지고 있으며, 실제 도심지에서 발생하고 있는 자연재해의 대부분을 차지하고 있다. 이러한 피해를 저감시키기 위해서는 침수에 의한 피해지역 정보를 사전에 분석하고 주요 문제점을 고려한 우수관거시스템의 설계분석이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 도시유출 해석모형인 SWMM(Storm Water Management Model)을 바탕으로 서울시 내 송파구 일부 유역을 적용하여 실제 우수관거시스템의 설계안에 따른 적정 통수능 분석을 실시하였다. 적용된 유역의 면적은 약 16.97ha, 32개 소유역으로 각 설계안 도출에 따른 적정 통수능의 비교를 위해 20년 빈도의 150분 임계지속시간의 설계강우를 대표 적용함으로써 비교･분석을 실시하였다. 본 연구에서는 합리적인 유로를 선정하기 위한 주요 착안점으로 관망의 설계시 지표의 경사가 역 경사를 갖지 않도록 하였으며, 관거의 연결방향을 고려함으로써 해당 유역면적이 적절히 분배되도록 설계하였다. 또한 관의 최소 동결깊이를 유지하며, 허용유속을 고려한 시스템의 적정 통수능을 만족시키도록 설계하였다. 최종적으로 적정 규모의 유수지 및 빗물펌프장 배치를 통해 단위유역의 우수관거시스템 설계에 있어 상대적인 침수위험성을 저감시키는 방안에 대해 분석하였다. 다만, 본 연구에서 고려한 방법들 이외에도 침수유발에 기인하는 주요 문제점들에 대한 면밀한 검토가 필요하나 해당 연구결과에 따른 다양한 대안을 통해 기초 대책수립에 도움이 될 것으로 기대된다.

기후변화로 인한 극한 강우사상의 빈번한 발생과, 도시화로 인한 토지이용의 변화로 도시유역의 침수피해가 많이 발생하고 있다. 도시에서의 홍수배제는 우수관거에 의존하고 있으며, 대부분 집중호우의 발생이후 하수도 시스템의 용량부족으로 침수가 발생하고 있다. 이러한 도시유역의 침수방지를 위한 내수배제시설에는 배수문, 배수펌프, 유수지, 우수관거 등이 있다. 도시유역에서의 침수피해는 지역 물 순환을 고려한 내수배제를 위해 내수 및 외수를 함께 고려하여야 하고, 유역의 재산상 피해와 밀접한 관계가 있어, 원활한 홍수량 배제 및 침수피해의 감소를 위해 각각 시설별 정확한 평가가 필요하다. 본 연구에서는 상습침수가 발생하는 도시유역으로 서울시의 도림천 유역을 선정하였다. 도림천 유역은 최근 폭우발생시 침수 피해가 빈번히 발생한곳이다. 도림천 유역은 관악산에서 발원하여 관악구, 구로구, 동작구등 도심지를 관통하며 하천의 일부가 복개되어 도로로 사용되고 있다. 도림천 유역은 총 17개의 배수분구로 구분되어 있으며, 침수피해는 복개되지 않은 부분에서의 하천의 범람, 하수관거 및 펌프장의 내수배제 불량 등의 원인에 의해 발생하고 있다. 본 연구에서 연구대상지역으로 선정한 곳은 신림3, 4 배수분구이며, 이러한 도림천 유역에 대하여 내수배제시설의 효율을 알아보기 위해 적용 가능한 내수배제시설을 선정하고, 시설별 내수 침수 저감율을 산정하였다. 불투수율이 높은 도시유역 유출특성을 고려한 홍수의 정확한 예측을 위해 도시유출모형인 SWMM 모형을 이용하여 관거에서 우수의 흐름을 모의하였고, 이 결과 발생한 월류량을 홍수범람해석 모형인 FLUMEN의 입력자료로 사용하여 범람해석을 실시하였다.

관거로 유입되는 토사유출은 도시 내배수시스템의 원활한 우수배제 능력을 악화시키는 대표 원인 중 하나로 지목되고 있으며, 기후변화 및 도시화로 인한 그 문제가 나날이 증가하고 있다. 기존 자연지역을 포함한 인근지대 및 개발지역의 경우 발생하는 토사유출에 대한 거동 및 처리를 예측한 실험적인 연구들은 활발히 진행되었으나, 이와 달리 관거 통수능 부족을 유발하는 퇴적과 이를 고려한 하수관거 적정 설계기법 연구는 아직 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 관거 내 토사적체에 따른 설계방안의 시발점으로써 가상의 관망을 구성하고 각 관거의 경사 조정에 따른 관내 토사 적체양상의 변화를 분석하고자 하였다. 이때, 구성한 가상의 관망의 경우 도심지 소유역이라 가정하고 경사조정에 따른 관내 토사 적체량 저감을 위한 개선된 우수관망을 구성하고자 하였다. 이때 각 가상관망의 경우 맨홀절점으로 유입되는 토사입경을 단순화하여 적용하였으며, 실제 맨홀을 통해 관거로 유입되는 토사의 직경을 최대 50mm로 가정하고 모의함으로써 유입토사의 입경별 관거내 토사 적체 양상을 비교·검토하였다. 관내 토사량 모의시 고려해야하는 관내 축적 및 쓸림의 형태는 일반적으로 강우에 따라 그 패턴이 반영되는 Power-Linear식을 반영함으로써 관거별 유속 및 유량 변화에 따른 소류 및 부유의 형태가 반영되도록 모의하였다. 다만, 실제 관망의 설계에 있어서는 이상의 분석 결과들을 고려하여 전체 관로에 대한 주요 구간별 관로 구배의 효과적인 조정 및 노선 구성이 이루어져야 할 것이며, 이를 효과적으로 설계하기 위해서는 최적화 기법의 적용이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 분포형 모형을 이용하여 재해저감 도시설계기법 시설물 적용을 위한 시스템을 검토하였다. 이 시스템은 기후변화에 따른 폭우재해에 대하여 유출, 침수범람해석 분석 결과를 바탕으로 재해저감 도시설계기법 시설물 적용을 통하여 재해저감 효과에 대한 정량적 분석과 설치비용 등의 정보를 제공함으로서 분석 대상지역의 도시설계 시설물 설치 시 최적위치 및 조합Set 등의 합리적인 의사결정을 지원하게 된다. 이 시스템에서 유출, 침수범람해석 모의 및 도시설계기법 시설물 적용을 위한 분석모형으로는 GIS기반 분포형 모형을 사용하였다. 이는 투수성포장, 식생수로, 옥상녹화, 침투트랜치 등의 침투형 시설물과 빗물받이, 빗물통, 지하저류조 등의 저류형 시설물 크게 2가지로 구분한 도시설계기법 시설물에 대하여 시스템에 적용할 때 시설물의 설치 위치와 규모에 따라 매개변수와 입력 자료의 변경이 용이하고 간편하게 적용할 수 있기 때문이다. 이 시스템은 실제 침수지역과의 비교·분석, 재해저감 도시설계기법 시설물의 실증 실험을 통한 정확성 검토 등의 지속적인 연구가 필요하며, 적용성과 신뢰성에 대한 검증이 완료되었을 경우 폭우재해에 따른 위험분석과 재해저감 시설물 설치 지원 결정 등의 대응체계 정책 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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.

We analyzed diurnal variations in the surface air temperature using the high density urban climate observation network in Daegu metropolitan city, the representative basin-type city in Korea, in summer, 2013. We used a total of 28 air temperature observation points data(16 thermometers and 12 AWSs). From the distribution of monthly average air temperature, air temperature at the center of Daegu was higher than the suburbs. Also, the days of daily minimum air temperature more than or equal to 25℃ and daily maximum air temperature more than or equal to 35℃ at the schools near the center of Daegu was more than those at other schools. This tendency appeared more clearly on the days of daily minimum air temperature more than or equal to 25℃. Also, the air temperature near the center of the city was higher than that of the suburbs in the early morning. Thus it was indicated that the air temperature was hard to decrease as the bottom of the basin. From these results, the influence of urbanization to the formation of the daily minimum temperature in Daegu was indicated.

Best management practices (BMPs) are a continuous cycle of implementation, monitoring and refinement. Lack of perception on BMPs that are implemented based on the literature impedes the system`s capacity to fulfil its purpose to regulate stormwater volume and peak flows and attenuate pollutants. In this study, a series of monitoring in hybrid multi-functional BMP system was conducted to determine the performance as well as the irregularities during actual storm events. This system was connoted as hybrid wherein it is defined as a technology that integrates and incorporates several functions such as, infiltration, filtration and retention in a single system to overcome spatial constraints. It has two adjacent treatment tanks serving the infiltration and retention functions. The infiltration function of the hybrid BMP aims to treat stormwater runoff for groundwater recharge while the retention function allocates treated water to a subsurface extended detention basin. Moreover, it has an overflow tank adjacent to the retention tank to allow bypass of excess stormwater runoff. Based from the results, TSS is the most removed pollutant parameter for both infiltration and retention followed by the organics and appreciable load reductions were observed in nutrient and heavy metal parameters. Loads discharges at the infiltration and retention function were 68-92% lower compared to inflow loads. It has also been found out that regardless of sudden increase and decrease in loading rates during a storm event, the discharge of most pollutants in the infiltration, retention and overflow continuously decrease with respect to time. However, problems were uncovered during monitoring. It has been identified on the water balance as the rainfall depth increases the water entering the infiltration and retention tank decreases while larger the amount of water was being bypassed to the overflow. Based from the results, it can be recommended to renovate the facility to reduce the water being bypassed out of the system in order to allow more stormwater runoff to pass through the infiltration and retention unit. The results obtained can provide guidelines for this newly developed system and will render valuable information to allow the system top perform at its optimum.

지구 환경의 변화로 홍수 빈도 및 강도가 증가하고 있다. 이에 자연현상으로 생각하던 소극적인 자세에서 탈피하여 과학적이고 체계적인 접근 방법으로 적극적 홍수방어체계를 구축하고자 노력하고 있다. 본 연구에서는 자연환경의 변화로 특히 피해가 큰 도시하천으로 대상으로 실시간 강우 및 수위를 모니터링할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이를 기반으로 통계적 resampling method 중 하나인 k-nearest neighbors와 bootstrapping 기법을 적용하다. 이러한 모의발생기법 적용을 통하여 수위-유량 관계곡선식 생성 시 발생할 수 있는 불확실성을 저감시키는 기법을 연구하였다. 부산시 온천천 유역 내 설치된 10분 간격의 강우와 수위에 대한 실시간 자료를 기반으로 작성된 수위-유량 관계곡선식은 유량 측정 및 국지성 호우에 의하여 발생할 수 있는 다양한 문제점을 극복하고자 하였다. 이러한 resampling 기법에 의한 모의발생으로 수위에 대한 불확실성을 감소시키며 이로써 신뢰성 있는 자료 생성을 가능할 수 있도록 하였다. 향후 본 연구의 결과는 도시하천의 실시간 모니터링 시스템에 활용이 가능할 것으로 사료된다.

지구온난화에 따른 이상기후로 사상 유래없는 홍수가 빈번하게 발생하고 있으며, 급격한 도시화 및 산업화에 따른 불투수 면적비율 증가, 토지의 집약적 이용은 도시유역을 침수에 더욱 취약하게 하였다. 최근 발생하는 침수피해의 상당 부분이 내수배제의 불량에 기인한 내수침수로 밝혀지고 있다. 그러나 우수관망의 통수능 향상, 저류지 및 빗물펌프장 설치 등의 구조적인 방법은 막대한 시간과 비용을 수반하게 된다. 이에 비구조적인 방법을 통하여, 도시 내배수 시설의 방재성능을 극대화하여 내수범람에 의한 침수피해를 최소화하기 위하여 본 연구를 수행하게 되었다.본 연구는 ‘유하 및 저류시설 등 내배수시설에 대한 방재성능 평가 및 기법 개발’, ‘방재시설물의 방재성능 개선 기술 개발’, ‘내배수시설의 통합방재성능 향상을 위한 최적 설계 및 운영 기법 개발 ’, ‘내수침수예측 및 예경보 시스템 개발’ 등 4개의 연구목표를 설정하였다. 이상의 연구목표를 통하여 내배수 홍수방재 시설물의 능력을 종합적으로 평가할 수 있으며 이에 대응한 방재기준을 재평가할 수 있는 기회를 제공할 것으로 판단된다. 또한, 내배수 홍수방어 시설물의 침수저감 효과를 최대화하기 위한 운영 방안이 수립될 것이며, 본 연구에서 개발된 기술이 실용화될 때 효과적인 내수침수 재해관리가 이루어질 것으로 기대된다.

본 연구에서는 폭우재해에 대응하는 안전도시 구축을 위한 시스템을 검토하였다. 이 시스템은 폭우에 따른 PSR도출 및 폭우재해저감 도시설계기법 효과를 정량적으로 분석하는 시스템으로서 폭우재해의 취약성 정보와 도시개발 및 각종 규제를 제공함으로써 도시계획 및 관리 단계에서 합리적인 의사결정을 지원하게 된다. 이를 위해서 대상지역을 Point-Site-Region으로 구분하고 각각에 맞는 도시설계기법을 적용할 수 있도록 하였으며, 이에 따른 시간대별 침수심의 변화를 확인 할 수 있다. 침구구역이 되는 기준은 상황이나 지역에 따라 다르게 나타나게 되므로 본 시스템에서는 침수심을 사용자가 지정하여 침수구역을 확인할 수 있는 기능을 추가하여 다양한 침수심에 대한 침수구역을 확인할 수 있다. 또한 분포형 모형을 적용하여 시스템을 구성하였기 때문에 대상유역에 도시설계기법을 적용하는 경우 사용자가 위치와 규모를 선택하여 적용할 수 있도록 하였다. 도시화가 진행될수록 불투수면적이 증가하고 이에 따라 도시침수에 대한 관심도 증가하고 있는 실정이다. 이미 개발된 도시지역에 도시설계기법을 적용하여 유출저감효과를 분석하거나 새로운 신도시의 유출량 변화를 확인하는 경우 본 시스템을 활용한다면 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.전폭발로 인한 일본의 대피･구호 정책의 변화 사례를 분석하여 우리나라에서의 정책적 함의를 찾고자 한다.

지구온난화에 따른 기후변화로 인한 자연재해의 발생 빈도가 증가하고 있으며, 이에 따른 피해규모 또한 점점 커지고 있다. 이로 인하여, 최근 빈발하는 집중호우에 의한 자연재해는 생명과 재산에 직접적인 피해를 입히게 된다. 경제발전과 인구증가에 따른 도시지역의 침수는 심각한 인명 및 재산 피해를 야기하게 되었다. 특히 서울 지역을 비롯한 경기도 지역은 지역개발에 따른 도시의 특성상 침수로 인한 피해가 발생할 경우 사회기반시설에 큰 문제점을 야기하며, 기존 시설물 및 재산 피해 뿐 아니라 장래 생산성에 있어서도 막대한 경제적 손실을 일으킨다. 급속한 도시화로 인해 유역 내 불 투수 지역의 면적이 증가하고 있는데, 이는 자연유역에 비해 짧은 도달시간으로 인해 높은 첨두 홍수량을 유발하여 도시홍수 피해의 주된 원인이 되고 있다. 따라서 이러한 피해를 줄이고자 구조물적 또는 비구조물적 홍수방지 대책들을 마련하여 시행하고 있다. 본 연구에서는 기후변화 시나리오 및 기후모형들을 검토하여 적정 기후시나리오와 기후모형을 선정하고, 수집한 강우자료를 시간단위로 축소한 뒤 미래 기후변화의 영향으로 인해 발생할 수 있는 확률강우량을 구하였다. 기왕최대강우량 및 RCP 8.5 시나리오를 이용한 확률강우량을 XP-SWMM 모형에 적용해 도시배수시스템의 홍수유출량을 산정하였다. 대상지역에 월류가 발생할 것으로 예상되었으며, 따라서 이에 대한 적절한 대책 마련이 필요할 것으로 보여진다.

지구환경의 변화로 홍수빈도 및 강우강도가 증가하고 있다. 이에 따라 도시유역 내 홍수범람으로 인한 인명 및 재산 피해가 빈번히 발생하고 있다. 발생되는 피해에 대하여 과학적이고 기술적인 대응 방안이 필요하며 이를 위한 기술의 개발과 홍수예경보시스템의 연계에 관한 적정 방안을 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 효율적인 통합중소하천의 예경보 시범유역을 선정하고 이를 위하여 부산시 소재 내 온천천 유역을 시범유역으로 선정하여 홍수예경보를 위한 10분 간격의 실시간 모니터링을 구축하였다. 이는 현장에 설치된 강우계, 수위계, 유량계를 설치하여 이를 원격 시스템으로 데이터를 전송하고 관리할 수 있는 웹사이트를 구축하였다(http://pnuhydro.pusan.ac.kr). 이를 통하여 구축된 DB를 활용하여 도시 유역 내 단기 수문예측모형을 개발하였다. 수문예측모형은 온천천 유역 내 설치되어 있는 실시간 유역 모니터링 시스템의 수집된 자료 중 홍수시 강우사상별로 수문예측모형의 입력자료로 사용하였다. 역전파알고리즘 기반의 인공신경망을 이용하여 2006-2012년의 기간 중 10분 간격의 수위 및 강우 자료를 이용하여 홍수기 시 강우사상별로 자료를 정리 한 후 4가지 강우사상에 대하여 training과 testing 기간으로 나누어 10분부터 60분까지의 수위 예측을 실시하였다. 그 결과 10분 간격의 수위예측에서 10분 간격으로 최대 60분까지 예측한 경우 예측 기간이 길어질수록 예측 정도가 단기 예측에 비하여 RMSE와 CC(상관계수) 값 중 RMSE 커지긴 하지만 상관분석의 결과 및 RMSE 모형 분석 결과는 대체적으로 60분까지 예측 성능이 우수한 편이었다. 이는 실시간 모니터링 시스템에 의하여 DB화한 수문관측자료를 이용하여 역전파알고리즘 기반의 수위예측모형은 도시 유역 내 돌발홍수 및 범람에 대비할 수 있는 대안책으로 추후 효율적인 모니터링 시스템의 운영과 관리에 의한 DB의 축적과 이를 통한 다양한 강우사상에 대한 수문예측모형의 적용으로 그 적용성 평가가 필요할 것으로 사료된다.

우리나라의 기후변화영향은 전 세계 평균보다 빠르게 진행되는 추세이며, 최근 기후변화 영향으로 도시에서의 재해는 대형화, 다양화, 일상화되고 있다. 따라서 국토해양부는 국토의 계획 및 이용에 관한 법률(3조)를 개정하여 도시계획을 통해 기후변화에 대응하고 풍수해를 저감하여 국민의 생명과 재산을 보호할 수 있는 근거를 마련하였다. 특히, 광역도시계획, 도시기본계획, 도시관리계획 수립지침을 개정하여 도시계획 시 재해 취약성 분석 결과를 반영하도록 제도화하였다. 본 연구에서는 자연재해(홍수, 가뭄, 폭염, 폭설, 강풍, 해수면상승) 중 홍수에 대한 기존의 취약성 분석 방법론을 개선하여 분석 결과를 시스템화하고, 이를 도시관리계획에 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

지구 온난화의 급속한 진행으로 인해 전세계 곳곳에서 기후변화에 따른 재해가 빈번히 발생하고 있다. 우리나라의 경우 기후변화 경향이 전세계 평균을 크게 상회하고 있으며, 특히 도시홍수와 산사태와 같은 집중호우 관련 재해에 의해 많은 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 지난 2011년 7월 서울 강남침수와 우면산 산사태와 같은 도시지역에서 발생한 재해의 1차적인 원인은 도시방재시설물 설계빈도를 넘는 집중호우이지만, 방재를 고려하지 않은 도시 시스템 및 설계가 피해를 가중시킨 것으로 판단되고 있다. 대형화되고 일상화되어가는 기후변화 관련 재해에 안전한 도시구축을 위해 하수관거, 제방 등 방재시설물 설계기준 강화와 같은 구조물적 대책뿐만 아니라 도시의 토지이용, 공원, 녹지, 광장, 도로 등 도시의 모든 구성요소를 활용하는 도시차원의 종합적 대응이 필요하다. 최근, 기후변화에 따라 대형화되는 집중호우 관련 재해에 대비하여 도시 방재시설물의 부담을 감소시키기 위한 도시계획 및 설계기법 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 기존에 개발된 홍수 및 산사태 관련 시스템은 재해에 따른 피해지점(Point) 및 피해영향권(Site) 분석 기능만 제한적으로 제공하고 있다. 따라서, 피해를 전략적으로 저감시키기 위해 도시계획 및 도시설계기법을 적용할 수 있는 관리지역(Region)을 도출하고, 그에 따른 효과를 분석할 수 있는 시뮬레이션 시스템 개발이 필요하다. 본 연구에서는 기존에 개발된 홍수 및 산사태 관련 시스템들과 연계하고 정부의 다양한 부처에서 구축한 DB를 최대한 활용하는 기후변화에 따른 도시홍수 및 산사태 피해지점, 영향권 및 관리지역 도출 시스템 개발방향을 제시한다. 또한, 기후변화에 따라 대형화되는 재해를 도시차원에서 적응하기 위한 도시계획 및 설계기법을 적용하고 효과를 분석할 수 있는 시뮬레이션 시스템을 개발방향을 제시한다.