• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.305-305
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• 2021

XP-SWMM은 EAP-SWMM의 Runoff 기능을 보완하고 2D 해석 기능을 새롭게 추가하여 만든 외산(XP Solutions) 프로그램으로 도시유역 유출량 산정, 우수관거 추적 등과 같은 모의가 가능한 종합 모형이다. 그 중 2차원 분석 기능(2D XP-SWMM)은 연산 결과를 Tu-Flow 모형에 대입한 도시침수 해석모형으로 실무에서 주로 사용되고 있다. 그러나 XP-SWMM은 수량 부분 외에도 수질 부분의 다양한 모형이 통합되어 있어 라이센스 가격이 상당히 높고, 국내 환경에 적합한 모형 수정 등 기술지원을 받기 어렵다는 단점을 갖고 있다. 또한, 실무 활용성이 높은 2차원 분석기능의 경우 모의에 소요되는 시간이 크다는 한계점을 갖고 있다. 2D XP-SWMM 연산의 소요시간이 큰 주요 원인은 계산 시간간격마다 큰 셀수의 행렬 계산을 반복하기 때문이며, 격자를 촘촘하게 설정할수록(행렬의 수가 증가할수록) 수치해석에 소요되는 시간은 기하급수적으로 늘어나게 된다. 2D XP-SWMM 연산은 편미분방정식을 계산하는 모형으로 반복법을 채택하고 있기 때문에 짧은 시간내에 침수해석을 진행해야하는 웹기반 초단기 홍수예경보 시스템 등에 활용하기에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 2D XP-SWMM 보다 연산속도를 향상시킨 2차원 도시침수 모형을 개발하였다. 기존 XP-SWMM 중심의 실무 적용성을 유지하고자 XP-SWMM과 동일하게 EPA-SWMM 엔진을 활용하였고 DEM 기반의 지표수 흐름방향 결정 알고리즘을 결합하였다. 본 연구에서 개발한 도시침수 모형 결과를 울산광역시, 청주시 등 도심지에서 발생한 과거 침수피해의 양상과 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.395-395
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• 2020

연안 지역의 침수 모의에 관한 국내 연구들은 간단한 월파량 공식 및 조위와 강우만을 결합하여 모의하였거나, 강우 없이 조위와 월파만을 고려하여 모의한 경우가 대부분이었다. 그렇지만 연안 지역의 침수는 강우와 (조위 포함) 월파가 시간에 따라 변하면서 발생하므로, 두 외력조건을 고려하는 침수 모의가 필요하다. 이에 본 연구에서는 연안지역의 침수 분석 시 강우-유출 분석과 2차원 지표면 침수 해석이 가능한 XP-SWMM을 이용하여 강우와 월파의 시간 변화를 고려한 침수 모의 방법론을 제시하고자 한다. 우선 FLOW-3D 모형을 사용하여 연안 지역의 흐름 분석과 월파량 시계열을 산정하였고, XP-SWMM에 산정된 월파량 시계열을 입력하기 위해 해안가 지역에 절점을 생성하였다. 절점의 위치는 FLOW-3D 모형에서 월파량 시계열을 산정한 격자의 중심 위치이다. 월파량 시계열 산정 시 FLOW-3D 모형의 격자를 XP-SWMM에서 모두 고려하기에는 많은 시간이 소요되므로 3개의 격자를 묶어 하나의 절점으로 구현하였고, 3개의 격자에서 산정된 월파량 시계열의 합을 해당 절점에 반영하여 XP-SWMM으로 침수 모의를 진행하였다. 제시된 방법의 적절성을 검토하기 위해 강우와 월파가 동시에 발생한 태풍 차바 내습 시 부산에 위치한 마린시티에 적용하였다. 분석 결과, 한국국토정보공사에서 제공하는 침수흔적도와 모의 결과가 유사함을 확인하였다. 본 연구는 연안 지역의 침수 해석 시 XP-SWMM으로 강우와 함께 월파를 고려한 침수 모의 방법을 제시한 연구 사례로서 의의가 있다. 이는 XP-SWMM의 범용성과 호환성을 높이는 방법론이며, 실제 침수 현상과 가깝게 재현할 수 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.339-339
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• 2021

XP-SWMM은 유역의 강우-유출과 1차원 관망 해석 및 2차원 지표면 흐름 해석이 가능하여 도시지역의 침수 모의에 활용도가 높다. 하지만 대부분의 수학적 모형이 그러하듯 XP-SWMM은 많은 입력 변수를 포함하고 있어 사용자의 숙련도에 따라 모의 결과가 달라질 수 있다. 본 연구의 목적은 XP-SWMM을 이용한 침수 모의의 정확도를 향상시키기 위해 침수 모의에 영향을 줄 수 있는 인자를 검토하고, 민감도 분석을 통해 인자별 적정 범위를 제안하는 것이다. 다만, 유역의 강우-유출과 1차원 관망 해석에 사용되는 매개변수는 과거 많은 연구자들이 적정 범위를 제시하였으므로 본 연구에서는 2차원 지표면 흐름 해석에 관한 입력 변수만을 대상으로 하였다. 이를 위해 2차원 계산의 지배방정식인 천수방정식의 매개변수 중 XP-SWMM에서 제어할 수 있는 인자와 XP-SWMM의 사용자 편의환경(graphical user interface; GUI)에서 제어 가능한 인자를 고려하였다. 선정된 인자는 지표면 조도계수, 2차원 계산 시간 간격, 2D 집수유량 계수, Smagorinsky 계수, Wet/dry 깊이이다. 제시된 인자들을 대상으로 침수흔적도의 침수 면적을 기준으로 민감도 분석을 수행하였고, 인자의 변화율을 침수 면적의 변화율로 변화시키는 조건수(condition number)를 활용하여 인자별 민감 여부를 분석하였다. 또한, 영향 인자 변화에 따른 침수 면적과 침수흔적도의 상대오차를 분석하여 영향 인자의 적정 범위를 제안하였다. 그 결과, 지표면 조도계수의 적정범위는 0.02~0.05, 2차원 계산 시간 간격은 0.1-3.5초, Smagorinsky 계수는 0.06~1.0, Wet/dry 깊이는 0.001~0.02 m인 것으로 나타났다. 본 연구는 XP-SWMM을 이용한 2차원 침수 모의에 활용될 수 있는 영향 인자와 적정 범위를 제안한 연구로서, 향후 XP-SWMM을 이용한 많은 침수분석에 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권5호
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• pp.155-161
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• 2008

도시유역은 자연하천유역에 비해 다른 유형의 홍수피해를 보여주고 있다. 최근에 불투수면적의 증가로 홍수도달시간의 감소와 높은 첨두유량의 발생을 가져오면서 도시홍수피해의 원인이 되고있다. 본 연구에서는 XP-SWMM모형을 적용하여 침수심, 침수 면적을 시간대별로 침수해석을 수행하였으며, 침수해석시 건물의 영향을 고려하였다. XP-SWMM모형의 보정 및 검증을 위해 두 개의 강우사상(2005.06, 2005.07)을 적용하였고, 하천 외수위의 변하는 HEC-RAS모형을 통해 산정하였다. 모의결과 실제 관측된 침수면적(21.41ha)에 비해 산정된 침수구역의 면적은 23.45%로서 9.5% 과다하게 모의되었다. 또한 XP-SWMM모형의 DTM(DigitalTerrain Model)을 구축하여 주요 시간대별 건물의 영향에 따른 침수범위를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1167-1172
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• 2004

최근 급격한 인구증가와 산업화, 도시화로 포장지역의 증가에 따른 불투수지역의 증가로 유역의 유출 특성의 변화를 유발시키고 있다. 도시화 유역의 효율적인 관리를 위해서는 유역에 내할 정확할 지형인자 및 수문 관련 인자들을 추출해야 한다. 본 연구에서는 GIS와 XP-SWMM을 이용하여 안양천유역의 유출분석을 수행하였다. 안양천 유역을 GIS를 이용하여 13개의 소유역으로 분할하고 입력자료를 구축하였다. GIS를 이용하여 지형도로부터 각각의 소유역에 대하여 면적, 경사도, 폭과 하천 각 구간의 길이, 경사도를 얻었고, 토지이용도와 토양도로부터 불투수비, 토지이용상태, 침투능에 내한 정보를 얻었다. 여기서 얻은 결과를 토대로, 안양천 유역에 도시유출 모형인 XP-SWMM을 적용하여 도시화유역의 관리방안을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.689-693
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• 2010

본 연구는 최근 기상이변에 따른 집중호우에 의해 도시지역에서 빈번히 발생하고 있는 침수피해를 XP-SWMM모형을 이용하여 침수해석을 수행한 것으로서, 이를 위해 대상유역의 강우분석을 선수행하고 하천 외수위 상승에 따른 배수구역의 10년, 20년, 30년, 50년 설계빈도별 침수해석을 실시하였다. 이에 본 연구에서는 과거 하천 외수위 변화에 따른 내수배제 불량으로 인한 침수피해가 일어난 지역을 산정하고, 도시유역의 강우-유출해석과 하수관거 해석을 실시한다. 이를위해 XP-SWMM 모형을 이용하여 하수관망 시스템과 하천 외수를 연계 해석하여 장래 하천의 빈도별 홍수량에 대한 침수가능 여부를 분석하였다. 본 연구의 대상유역 면적은 62.35ha, 총 관로연장 12,741m, 소유역 60개, 하수관로 175개로 모형을 구성 하였고, 유출해석결과 설계빈도 50년의 임계지속시간은 90분, 총 침수량은 $15,362m^3$, 침수면적은 $65,384m^2$였으며, 최대 침수심은 0.81m인것으로 산정되었다. 침수피해 경감효과로는 245세대, 585명의 피해경감 효과가 있을 것으로 분석 되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.425-425
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• 2018

최근 이상기후로 인해 우리나라의 강수량과 집중호우가 증가하고 있으며, 태풍의 빈도는 낮아졌지만 태풍의 강도가 높아지는 추세를 보이고 있다. 지난 2002년 태풍 '루사', 2003년 태풍 '매미', 2006년 태풍 '에위니아' 그리고 2016년 태풍 '차바' 등에 의해 울산지역에서는 집중호우로 인한 많은 인명과 재산피해가 발생하였다. 2016년 태풍 '차바' 당시 300년 빈도를 초과하는 시간당 104.2mm의 강우가 발생했으며, 울산 시가지를 비롯한 전역에 막대한 침수피해가 발생하였다. 본 연구에서는 2차원 도시유출모형인 XP-SWMM모형을 이용하여 2016년 태풍 '차바' 당시에 울산 시가지 중심인 우정혁신도시를 비롯한 침수가 발생한 태화 우정시장 일대에 대한 침수원인 분석을 하였다. XP-SWMM모형을 이용하여 우수관거에 흐르는 홍수수문곡선을 산정하고 관거의 용량을 초과하여 범람한 유량은 2D 모델링을 통하여 침수분석을 하였다. 침수분석결과는 연구지역의 실제 침수심 및 CCTV자료 분석을 통한 침수심과 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.302-302
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• 2020

최근 우리나라의 기후변화와 도시화로 인한 홍수피해 규모가 대형화 추세를 보이며, 그에 따른 도시침수의 발생이 증가하고 있다. 도시침수로 인한 피해는 파손보다는 침수가 대부분이고, 도시의 규모가 클수록 침수의 비중이 크게 나타난다. 그로 인한 피해는 인명피해 및 재산피해 이외에 여러 가지 피해를 유발하며 도시기능 마비가 일어난다. 이러한 도시지역의 침수피해는 넓은 불투수층으로 인해 홍수 도달시간이 감소하고, 급격한 도시화로 인한 건물, 이외에 하수 관망에 미치는 영향 등 여러 가지를 고려하여 침수해석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 XP-SWMM 모형으로 도시지역의 불투수층의 면적비율, 건물의 영향 등을 고려하여 침수해석을 하고자 하였다. 또한 XP-SWMM 모형의 2차원 TUFLOW엔진을 기반으로 하는 2D 지표 유출 계산을 이용하여 대상 지역의 침수 취약지역을 예측할 수 있을 것이다. 최근 송도국제도시 개발이 이루어진 인천광역시 연수구를 대상지역으로 선정하여 도시지역의 특성을 고려하여 분석을 수행하였다. XP-SWMM 모형의 적용성을 평가하기 위해 대상지역의 도시침수 피해를 입은 강우사상을 선정하여 분석을 수행하였고, 유출량 및 침수면적을 산정하여 침수흔적도와 비교 및 적용성을 평가하였다. 본 연구는 도시지역 하수도 관거의 성능 및 도시지역의 특성을 고려하여 여러 강우 빈도를 이용해 집중호우로 인한 침수지역 및 침수면적 등 침수피해를 예측하여 수해 예방 발전에 기여할 수 있을것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.571-571
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• 2016

홍수예 경보를 통해 내수침수로 인한 인명 및 재산피해를 감소시키기 위해서는 강우­유출모형을 이용하여 정확한 내수침수 위험 구역을 예측하는 것이 중요하다. 현재 미국 환경보건국에서 개발된 SWMM 1차원 모형은 도시 유출량과 도시배수관로시스템에서의 유량 흐름을 잘 모의할 수 있지만, 실질적으로 2차원 모의의 경우 서로 다른 대상적용이나 대상범위가 다른 경우가 많아 이에 따른 모델의 추정결과가 서로 다른 경우도 발생한다. 따라서 본 연구에서는 침수로 인해 막대한 피해가 발생한 도림천 유역에서 XP-SWMM, TUFLOW 두 모형을 구축하여 유출량을 평가하고, 2차원 유출량의 특성을 비교 분석하고자 하였다. 이 연구 결과를 통하여 2차원 유출량 분석의 정확도를 높이는 기초자료로 사용될 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.107-119
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• 2015

인적 물적 자원이 고밀화된 도시에서 발생하는 홍수 또는 침수는 도시의 기능을 마비시키거나 많은 인명피해를 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 유역을 재해발생지점, 재해직접영향권, 재해간접영향권으로 구분하고 각 구역별로 적합한 재해저감 도시설계기법을 적용하여 피해를 최소화하고자 한다. 이를 위해서는 우선적으로 도시설계기법을 적용하여 시뮬레이션하고 정량적으로 효과를 검증할 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 국내에서 사용되고 있는 도시유출모형을 활용하여 재해저감 도시설계기법의 효과 분석을 위한 적용성을 검토하였다. 검토결과로써 효과분석을 위한 FFC2Q모형, XP-SWMM과 같은 집중형 모형의 한계점을 제시하였다.