Water for Future
1. 서론
기후변화로 인하여 집중호우가 빈발하고 이로 인하여 주요 도시에 매년 침수피해가 발생하고 있 다. 2010년에 중부지방 집중호우로 인하여 수도권 일대에 하천이 범람하고 저지대가 침수되어 주택 침수가 23,387건 발생하였다. 2014년도에는 부산 및 경남지역에 내린 249mm 이상의 강수로 인하 여 2명이 사망, 1,300억원 이상의 재산피해가 발 생하고 지하철은 침수로 인하여 운행이 중단되었 다. 2016년 울산에서는 태풍 ‘차바’의 급습으로 시 간당 최대 139mm의 비가 내려 도심이 마비되었 다. 침수로 인하여 기업과 공장들은 장비가 침수 되어 조업을 중단하기도 하였다. 2017년도에는 중
부지방에 내린 집중호우로 인하여 청주시에 산사 태 및 저지대 침수가 발생하였으며, 이로 인하여 주택과 건물이 80채 이상 침수피해를 입고 5명이 사망하였으며 780억원 이상의 재산피해가 발생하 였다. 과거 우리나라의 침수피해는 주로 장마전선 및 태풍에 동반되는 비구름에 의하여 장기간 지속 된 강우로 인하여 하천월류에 의한 피해가 발생하 였으나, 최근에는 위의 사례와 같이 단기간에 집 중된 높은 집중호우로 인하여 도시지역에 침수피 해가 집중되고 있다. 본 연구에서는 사회현안으로 대두되고 있는 도심홍수 피해를 15% 이상 저감하 여 국민의 삶의 질 향상에 기여하기 위해, 도심지 홍수의 복합적 원인을 고려한 공간해석 시스템 및 침수예방대책의 종합평가 기술 개발하기 위한 연 구를 수행하고 있다.
2. 도심홍수 통합해석 모형 KICT-UF 개발
한국건설기술연구원에서는 도심지역에서 발생 하는 침수를 정밀하게 해석하기 위해서 강우에 의 한 지표면의 침수, 지표면에서 우수관망으로 유입 되는 우량, 지표면 침수가 지하공간으로 전파되는 과정을 동시에 해석할 수 있는 기법의 개발하였 다. 도심지역의 분포형 강우-유출모형, 우수관망 해석 모형, 준3차원 지하공간 침수해석모형 등의
도심홍수 해석을 위한 KICT-UF 모형 개발
김 현 준
한국건설기술연구원
국토보전연구본부 선임연구위원 [email protected]
김 형 준
한국건설기술연구원
복합재난대응연구단 전임연구원 [email protected]
서 지표수 모형과 우수관망 모형을 연계하여 하나 의 모형으로 구축하였다(그림 1 참조). KICT-UF 모형에서는 지표수 거동 해석을 위해서 도심 지역 의 우수거동을 공간적으로 정밀하게 모의할 수 있 는 분포형 모형을 채택하였다. 2차원 천수방정식 을 이산화하여 도심지의 우수거동을 정확히 해석 할 수 있는 2차원 지표수 유동 모형을 개발하였으 며, 우수관망의 해석을 위해서는 해석기술이 공개 되어 있는 EPA SWMM 모형을 채택하였다. 지표
건물 등을 수치격자에 반영하여 모의를 수행하였 다. 수치모의 결과에 나타난 바와 같이 KICT-UF 모형 지형 및 시설물 특성을 반영하여 우수가 배 제되고 침수가 발생하는 현상을 정밀하게 모의할 수 있다.
2.2 도심지 지하공간 침수해석
도시지역의 지하공간은 지상과 각층을 연결하 는 다양한 시설들로 연결되어 있다. 계단, 에스컬
그림 1. KICT-UF 주요 특징
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레이터 및 주차장 유입구 등의 층간연결시설 중에 서 계단은 흐름의 불연속 지점이 발생하므로 지하 공간의 특성을 반영할 수 있는 기법의 적용이 필요 하다. KICT-UF의 개발에서는 천수방정식을 유한
체적기법을 이용하여 이산화하고 급변류를 해석할 수 있는 모형을 구축하고 각 층을 연결하는 연결시 설을 유하하는 흐름을 구현할 수 있도록 하였다.
흐름모의 대상인 지하공간을 이산화하기 위하 그림 2. KICT-UF 지표수 모의 입력자료
그림 3. KICT-UF를 이용한 2011 사당천 배수분구 침수모의 결과
였다. 수치격자 생성기법의 적용성 확인을 위하여 모형화된 지하철 시설에 수치격자 생성기법을 적 용하였다.
지하공간 침수해석을 분석하기 위하여 3층으로 구성된 지하철 시설을 표현한 수치격자에 KICT- UF를 적용하여 지하공간으로 유입되는 홍수의 전 파를 재현하였다(그림 4 참조). 본 모의에서는 지 상이 홍수에 의하여 침수되어 지상과 연결되어 있 는 4개소의 유입구로부터 수심 0.50 m의 조건을 갖는 홍수가 지하로 전파되는 상황을 모의하였다.
하구조, 지표수 해석을 위한 자료처리 및 모의결 과 가시화를 위한 KICT-UF모형의 GUI를 구축하 였다. 도심지 침수모의를 위한 수치고도와 토지피 복 등의 GIS 데이터를 기반으로 지표수 모의입력 자료를 구축할 수 있으며, 우수관망자료는 사용자 가 직접 입력하거나 기존 EPA SWMM 5.0의 입 력자료를 불러올 수도 있도록 GUI를 개발하였다.
지표수 및 지하공간 침수모의 결과는 공간적으로 모의 결과를 가시화할 수 있으며, 특정 지점에 대 하여 시간별로 변화하는 침수심 및 유속 등을 분
그림 4. 지하공간 침수모의 개념
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그림 5. 수리실험용 지하철역사 모형 침수 재현 수치모의 결과
(a) 공청회 개최 알림
그림 6. KICT-UF 공청회 개최
(b) KICT-UF 시연 자료
도심홍수 해석을 위한 국내 수치모의기술 구축 을 위하여 한국건설기술연구원에서는 KICT-UF 모형을 개발하였다. KICT-UF 모형은 지표면의 침수 뿐만 아니라 지하공간 침수피해를 재현함으 로써 도심지역의 침수상황을 다양한 관점에서 해
감사의 글
본 연구는 한국건설기술연구원 주요사업 “도심 지 홍수예방(Smart Flood Management) 연구개 발”과제의 연구비 지원에 의해 수행되었습니다.
