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극한강우 대비 댐 운영전략에 따른 하류 홍수안전성 평가
주진걸(Jingul Joo), 류용욱(Yonguk Ryu) 한국방재학회 2025 한국방재학회논문집 Vol.25 No.3
기후변화로 인해 전 세계적으로 극한 강우의 빈도와 규모가 증가함에 따라 댐과 같은 주요 수리구조물의 홍수 조절 기능 및 운영 방식이 하류 지역의 홍수 안전에 미치는 영향에 대한 심층적인 분석이 요구된다. 본 연구에서는 2020년 8월 동복댐 하류 지역에서 발생한 집중호우 사례를 바탕으로 강우량과 댐 수위 등 수문학적 여건 변화에 따른 동복댐 운영이 하류 홍수위와 홍수량에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 또한, 다양한 초기 저수위 운용 및 수문 개방 시나리오와 수문 확장과 같은 가상의 구조 개선 시나리오를 적용하여 하류 지역의 홍수 피해 영향을 평가하였다. 분석 결과 실시간 수문 조작이나 수문 확장 등의 구조적 조치보다 강우 시작 전에 저수위를 낮추는 선제적 운영이 하류 홍수위를 감소시키는 데 가장 효과적인 것으로 나타났다. 특히 100년 및 200년 빈도의 대규모 홍수 시나리오에서는 수문 확장이 오히려 하류 홍수량을 증가시키는 역효과를 초래할 수 있음이 밝혀졌다. 본 연구 결과를 바탕으로, 보다 정확한 기상 예측에 기반한 선제적 댐 저수위 운영, 댐의 구조적 개선, 그리고 하류 하천 인프라 정비의 필요성을 제시하였다. 본 연구의 결과는 기후변동성에 대응하여 댐 하류 지역의 안전을 확보하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. With the global increase in the frequency and magnitude of extreme rainfall events owing to climate change, there is a growing need to analyze how major hydraulic structures, such as dams, influence downstream flood safety through their flood-control function and operational strategies. This study quantitatively analyzed the impact of the Dongbok Dam operation on downstream flood levels and discharges—based on the heavy rainfall event of August 2020. To evaluate their effects on downstream flood risk, various dam operation scenarios were considered, including different initial reservoir water levels, spillway-gate operation strategies, and hypothetical structural modifications such as spillway expansion. The analysis revealed that the proactive lowering of the reservoir level before a rainfall event was more effective in reducing downstream flood levels than were real-time gate operation or structural spillway expansion of the dam. Notably, in large-scale flood scenarios corresponding to 100-year and 200-year return periods, spillway expansion could paradoxically increase downstream flood discharge. Based on these findings, this study highlights the need to improve weather-forecasting accuracy, implement proactive reservoir-level management, make structural improvements to dams, and reinforce the downstream river infrastructure. In regions with climatic variability, these results are expected to contribute to improved flood-risk management and enhanced safety, downstream of dams.
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주진걸(Jingul Joo),이정민(Jungmin Lee),박무종(Moojong Park) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.1
기후변화로 인한 탄소배출저감이 국가적 과제로 대두되었다. 2050년 국가 탄소제로배출을 달성하기 위하여 재난관리 분야에서의 탄소배출량 평가 및 저감이 필수적이다. 본 연구에서는 재난관리 분야 사업에서 탄소배출량을 정량적으로 평가하기 위한 방법을 제안하였다. 재난관리분야 사업을 세부 공정별로 구분하였으며, 각 세부공정에서 단위 공사량 수행을 위한 장비운영량과 재료 사용량 원단위를 표준품셈을 사용하여 제시하였다. 장비 운영과 재료 사용에 따른 탄소배출량은 국토해양부의 표준을 따랐다. 최종적으로 세부공정별 단위 공사량 수행시 발생하는 탄소배출량을 제시하였다. 제안된 방법을 급경사지정비사업에 적용하여 탄소배출량을 산정하였다. 그 결과 총 탄소 배출량의 89.4%가 시멘트 및 레미콘 등 콘크리트 타설에서 발생하는 것으로 나타났다. 추후 재난관리사업에서 재료 사용시 시멘트 및 콘크리트 사용량의 절감이 탄소배출량 감소에 필수적일 것으로 판단된다. Reducing carbon emissions due to climate change has emerged as a national objective. To achieve carbon-free emissions nationally by 2050, evaluating and reducing carbon emissions is essential for efficient disaster management. In this study, a method for quantitatively evaluating carbon emissions in disaster management projects was proposed. Disaster management projects were divided into detailed processes, and in each process, the extent of equipment operation and amount of raw material used for unit construction work were presented using standard production of construction work. The carbon emissions resulting from equipment operation and material usage were based on the standards given by the Ministry of Land, Infrastructure, and Transport. Finnally, amount of carbon emissions for unit construction volume during each detailed process were estimated. Using developed methods, carbon emissions were calculated at the steep slope maintenance project. The results indicated that 89.4% of the total carbon emissions were generated from pouring concrete, such as cement and ready-mixed concrete. Thus, reduction of cement and concrete usage is essential for reducing carbon emissions in disaster management projects.
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주진걸(Joo,Jingul),김하룡(Kim,Hayong) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.6
대표적인 비점오염원인 도로유출수는 하천 수질을 심각하게 악화시키는 것으로 알려져 있다. 이에 수질오염을 저감하기 위하여 도로유출수를 토양에 침투시키는 방안이 도입되고 있다. 그러나 고농도의 중금속과 석유계총탄화수소를 포함하고 있는 도로유출수는 토양오염을 야기할 수 있다. 본 연구에서는 도로유출수가 유입되는 지점의 토양시료를 채취하여;인근의 오염되지 않은 토양과 카드뮴;납;아연 등 중금속과 석유계총탄화수소 농도를 비교하였다. 그 결과 도로유출수가 유입되는 토양의 중금속 농도가 인근의 오염되지 않은 토양에 비해 최대 21배 높게 나타났으며;토양오염우려기준을 초과하는 것으로 나타났다. 결론적으로 도로유출수의 토양방류가 토양을 심각하게 오염시키고 있으며;이를 막기 위해서는 도로유출수의 직접적인 토양방류를 막아야 할 것으로 판단된다. Road runoff;a representative non-point source pollution;is known to seriously deteriorate the river water quality. In order to prevent river contamination due to road runoff;road runoff is infiltrated into the soil along the river. However;road runoff containing high concentrations of heavy metals and total petroleum hydrocarbons (TPH) can cause soil pollution. In this study;soil samples were collected at the point where road runoff flows;and the concentrations of heavy metals;such as cadmium;lead;and zinc;and TPH in them were compared with that in uncontaminated soil. Consequently;the concentration of heavy metals in the soil into which the road runoff flows was up to 21 times higher than that of the nearby uncontaminated soil. In conclusion;the discharge of road runoff into the soil seriously pollutes the soil. Therefore;direct discharge of road runoff to soil should be prevented to prevent soil pollution.
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기상학적 가뭄지수를 활용한 중국 가뭄평가 및 사막화 전망
김하룡(Hayong Kim),주진걸(Jingul Joo) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.6
중국의 토지이용변화는 동북아시아의 기후에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 중국 대륙의 사막화는 황사 등 우리나라의 기후에도 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 가뭄에 대한 분석을 통해 중국의 사막화를 전망하고자 하였다. 이를 위하여 중국 내 8개 도시(베이징, 광저우, 상하이, 선양, 우루무치, 충칭, 우한, 위린)에서 SPI, GEVI, SPEI 등 3개 가뭄지수를 산정하였다. SPI와 SPEI간에는 상관성이 높게 나타났으며, GEVI는 상관성이 다소 낮게 나타났다. 사막화를 유발할 수 있는 장기가뭄에 대해서는 각 지수 간 상관성이 높게 나타났다. 기후변화 영향을 확인하기 위하여 1970년 이후 10년 간격으로 극심한 가뭄이 발생한 기간을 비교하였다. 1970년대와 90년대에는 중국 전역에서 가뭄이 심하게 발생한 것으로 분석되었다. 가뭄일수의 증가 등 가뭄이 심화되고 있는 경향은 나타나지 않았다. 다만, 사막화는 강우량 뿐만 아니라 토지이용 변화, 수자원 이용량 등에 영향을 받을 수 있어, 중국의 사막화 평가를 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. Changing land use patterns in China may result in adverse impacts on the climate in Northeast Asia. In particular, desertification of the Chinese mainland can also have a significant influence on the climate in South Korea, such as the occurrence of yellow dust storms. This study aimed to forecast the desertification in China through a comprehensive drought analysis. Three drought indices namely, SPI, GEVI, and SPEI, were determined for eight cities in China namely, Beijing, Guangzhou, Shanghai, Xianyang, Urumqi, Chongqing, Wuhan, and Weihai. There was a strong correlation between SPI and SPEI, while GEVI showed a slightly lower correlation. The long-term droughts that can trigger desertification exhibited high correlations among the considered indices. To assess the impact of climate change, periods of severe drought occurrence were compared in ten-year intervals since 1970. It was observed that severe droughts occurred throughout China in the 1970s and 1990s. However, there was no apparent trend in increasing drought days or worsening drought conditions. Desertification in China can be influenced not only by the rainfall but also by the changes in land use pattern and exploitation of water resources. Therefore, additional research is deemed necessary to evaluate desertification in China.
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Flow-3D 모형을 이용한 충주댐 보조여수로 계획 평가
조문수(Moonsu Jo),주진걸(Jingul Joo),김하룡(Hayong Kim) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.5
기후변화로 인하여 극한 강우사상이 증가하고 있으며, 이에 대응하기 위하여 기존의 수리구조물들의 치수능력 증대사업이 진행되고 있다. 충주댐의 경우 증가된 확률가능최대홍수량에 대응하기 위하여 보조여수로의 설치가 계획되었다. 대형 수리구조물의 설계를 위하여 실제 모형을 사용한 수리실험이 다수 수행된 바 있다. 그러나 수리모형실험은 많은 시간과 비용이 발생하고, 다양한 대안에 대한 검토가 힘든 단점이 있다. 최근 컴퓨터의 발달로 인하여 3차원 수치모형이 수리실험을 대체하고 있다. 본 연구에서는 Flow-3D 모형을 이용하여 충주댐 보조여수로 설치계획의 적절성을 검토하였고 개선안을 제시하였다. 개선안에서는 월류웨어의 폭이 확대되고 위치가 하류로 이동하였으며, 도류부 터널의 직경이 확대되었다. 본 연구의 결과가 충주댐계획에 활용되고, 다양한 3차원 수치모형의 적용에 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다. The occurrence of extreme rainfall events is increasing owing to climate change. Therefore, projects to enhance the capacity of existing hydraulic structures are underway to address this challenge. In the case of the Chungju Dam, the installation of a supplementary spillway has been planned to accommodate the increased probability maximum flood. Hydraulic model experiments have been conducted for the design of large hydraulic structures. However, hydraulic model experiments have drawbacks, such as being time-consuming and costly, which make it challenging to consider various alternatives. Recently, with the advancement of computer technology, three-dimensional (3D) numerical models are replacing hydraulic model experiments. In this study, the suitability of the supplementary spillway installation plan for the Chungju Dam was evaluated using the Flow-3D model, and improvements were proposed. The proposed improvements include increasing the width of the spillway, shifting the location of the spillway downstream, and increasing the diameter of the tunnel. This study is expected to be a valuable reference for planning the Chungju Dam and applying various 3D numerical models.
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