본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법을 제시하고 기후변화에 따라 변화하는 수위에 대하여 제방에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 먼저 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 제방의 침투거동을 분석하여 침투안전성을 평가하였다. 침투거동뿐만 아니라 기후변화에 따른 하천환경여건을 고려하는 제방의 취약성 분석 기술이 필요함으로써 본 연구에서는 추가적으로 제방의 취약성 분석에 필요한 인자를 도출하여 제방의 홍수취약성지수(levee flood vulnerability index； LFVI)에 의한 취약성 평가기법을 새로이 개발 하였다. 대상지역을 한강 본류 서울 구간으로 선정하여 하도별 제방의 크기를 조사하였고 조사한 제방을 상류부, 중류부, 하류부로 구분하여 3개의 대표 제방을 선정하였다. 이들 대표 제방지점에서 현재의 계획홍수위와 기후변화 시나리오 RCP8.5를 고려한 계획홍수위를 적용하여 제방의 활동 안전율과 제방 홍수취약성지수를 분석하였다. 그리고 제방홍수취약성지수를 구성하는 각각 인자들에 대하여 기후변화에 따른 변화 정도를 파악하였다. 이들 인자들을 종합적으로 활용한 제방홍수취약성지수 값을 이용하여 최종적으로 기후변화에 따른 제방의 취약성을 추정할 수 있도록 하였다.

본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법을 기후변화에 따라 달라지는 하천의 수위변화를 고려하여 제방의 취약성 변화 정도를 파악해보고자 한다. 이를 위해 미래 기후변화 시나리오를 기반으로 대상유역의 홍수량을 산정하여 홍수위를 구하고 제방의 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 침투거동을 분석함으로써 침투안정성을 평가하였다. 대상지역은 한강 본류 서울 구간으로 선정하여 대표 제방을 선정한 후, 대표 제방의 현재 계획홍수위와 기후변화를 고려한 홍수위를 고려하여 제방의 안전율을 분석하였다. 제방의 취약성 분석에 필요한 인자를 도출하고 이를 활용하여 기후변화 시나리오에 따른 제방의 수위변화를 고려한 제방의 취약성 분석을 실시하였으며 분석결과를 본 연구자가 기 개발한 제방홍수취약성지수(Levee Flood Vulnerability Index, LFVI) 값을 이용하여 제방의 취약성에 미치는 영향을 분석하였다.

본 연구는 하천 제방의 취약성을 평가하고, 이를 GIS(Geography Information System) 기반의 시스템으로 구축하여 재해 예방 및 피해 저감 활동에 필요한 의사결정 정보를 제공하는 것을 목표로 한다. 하천 제방에 대한 취약성을 평가하기 위하여 제방에 대한 6가지 지표(수위파형, 파이핑/활동, 제체 및 기초지반의 재료특성, 제체 세굴, 육안점검, 액상화)를 정의하며, 각각의 지표에 대한 평가 등급(1~3등급)을 도출하여 이를 기반으로 하천 제방의 취약도 종합지표를 도출한다. 육안점검을 제외한 5개 지표는 각 항목 별 실험 및 DAM(Dike strength Analysis Module) 프로그램을 이용한 평가 관계식에 근거하여 등급이 도출되며 육안점검 지표의 경우 DGPS/증강현실 기반의 모바일 현장점검 시스템을 활용하여 사용자가 현장에서 제방의 육안점검 항목을 입력하면 자동적으로 해당 제방의 육안점검 등급을 도출할 수 있도록 구현한다. 아울러 지능형 CCTV 및 증강 현실 기법을 적용한 수위계측시스템을 개발하여 제방 수위의 자동 상시감시 체계를 구축하여 선제적인 하천 재해 예방 및 재해 관련 업무 담당자의 의사결정을 지원하며, 제방취약성 평가를 위한 자료로 활용한다. 마지막으로 본 연구의 목표인 모바일 기반의 양방향 제방취약성 평가 시스템 분석 결과의 정확도/신뢰도 향상을 위하여 향후 TB(Test-Bed) 지역을 대상으로 하는 시스템의 적용 및 관계식 개선 등의 추가적인 연구가 필요하다.

최근 기후변화에 의한 하천의 홍수량의 증가가 큰 관심사로 대두되고 있다. 하천의 홍수량이 증가하면 현재의 계획홍수량에 대해 적정 규모를 확보한 하천 구조물이라도 증가한 홍수량에 대해서는 구조물의 기능수행이 어려워질 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 한강의 장래 홍수량을 예측하고 제방 취약 구간에 대한 홍수범람 모의를 시행하였다. 일반적으로 장래 홍수량 증가는 기후변화 시나리오에 의한 장래 강우량 증가와 토지이용현황 변화를 고려하여 강우-유출 모형을 이용하는 것이 일반적이나 이러한 방법으로 대하천의 하천 유량을 산정하기 위해서는 막대한 자료와 데이터 분석이 필요하다. 본 연구에서는 하천의 과거 실측 수위와 수위-유량 관계곡선식에 의해 산정된 유량 데이터를 수집하여 확률 홍수량을 산정하고, 확률 홍수량 변화 양상을 검토하여 장래 하천 유량을 추정하였다. 또한, FLUMEN 모형을 적용하여 2차원 홍수범람 해석을 시행하여 한강 제방 취약 구간의 침수범위 및 침수심을 예측하였다. 이는 구조적 및 비구조적 홍수 방어 대책 수립의 근거 자료로 이용이 가능할 것으로 기대된다.

제방의 파괴현상은 복잡한 수리학적 또는 토질·기초 공학적 현상 등에 의하여 일어나므로 그 발생기구를 규명하는 것이 용이한 일은 아니나, 일반적으로 그 원인은 크게 월류, 세굴, 침하 및 지진 등으로 나누어 볼 수 있다. 본 연구에서는 제방붕괴의 일반적인 원인으로 지적되고 있는 월류, 제체의 불안정, 과도한 변위, 급격한 수위의 감소 등으로 발생할 수 있는 현상 및 문제점들을 검토하였다. 이로부터 기하학적 인자, 수리학적 인자, 수공구조물적 인자, 정성적 인자 등 4가지 분류로 구분하였으며, 총 10가지 세부인자를 제시하였다. 제시된 인자들은 평창강에 적용하여 인자별 위험도를 산정하였으며, 각 인자들에 대해 가중치를 고려하여 제방에 대한 취약도를 산정하고 위험도 순위를 제시하였다. 이러한 결과들은 현장 조사를 통해 제방고 증설이 완료되었거나 피해 대상물이 없는 산지하천일 경우 위험지점에서 배제하였으며, 과거 홍수범람 침수지역과 비교하여 연구결과에 대한 객관성을 입증하고자 하였다.