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다차원척도법을 이용한 강변저류지 설치 우선순위 선정

Determination of Installation Priority of Washlands Using Multi-Dimensional Scaling Method

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.44 no.7, 2011년, pp.565 - 576  

안태진 (한경대학교 공과대학 토목공학과) ,  김도현 (상지엔지니어링 수자원부) ,  백천우

초록
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본 연구에서는 대상유역 내에 설치가 가능한 지역이 다수 존재하는 강변저류지의 설치 우선순위를 결정하기 위한 방안을 제시하였다. 강변저류지의 최적위치 선정을 위해 기존의 수행된 연구들은 각각의 장단점이 있으나, 의사결정을 위해 사용되는 변수의 통합과정에서 발생하는 오류는 해결해야할 가장 큰 문제이다. 특히 의사결정을 위해 고려해야할 다양한 변수를 하나의 기준으로 통합하기 위한 자료가 불충분한 국내의 경우, 의사결정을 위해 사용되는 가정들을 최소화하며, 다양한 변수들은 모두 고려할 수 있는 방안이 필요하게 된다. 본 연구에서는 제안된 기법은 강변저류지 최적위치 선정을 위해 수행된 기존 연구결과들의 장점을 포함하며, 보다 많은 변수들을 고려할 수 있도록 개발되었다. 기존에 제안된 방법을 이용하여 단위저류용량대비 홍수저감효과에 의한 우선순위, 상대적 중요도를 고려한 우선순위, 경제성평가에 의한 우선순위 및 공간계획적합성 평가에 의한 우선순위를 선정하고, 이들 네 가지 순위와 다차원척도법을 이용하여 최종적인 하나의 순위를 도출한다. 제안된 기법을 안성천유역의 13개 후보강변저류지를 대상으로 적용하였으며, 기존의 연구결과와 비교하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Within a basin, there are potentially multiple locations that can be used as a washland, given their relatively small size when compared with other hydraulic facilities such a dam. However, it is unreasonable to install washlands in all these potential locations due to economic and environmental con...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 강변저류지 최적위치 선정을 위해 수행된 기존 연구결과들의 장점을 포함하며, 보다 많은 변수들을 고려하기 위한 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 기존의 연구에서 제안된 네 가지 기법을 이용하여 단위저류용량대비 홍수저감효과에 의한 우선순위, 상대적 중요도를 고려한 우선순위, 경제성평가에 의한 우선순위 및 공간계획적합성 평가에 의한 우선순위를 이용하여 강변 저류지 설치 우선순위를 선정하고, 이들 네 가지 순위와 다차원척도법을 이용하여 최종적인 하나의 순위를 도출한다.
  • 본 연구에서는 강변저류지 최적위치 선정을 위해 수행된 기존 연구결과들의 장점을 포함하며, 보다 많은 변수들을 고려할 수 있는 새로운 기법을 제안하고자 한다. 최적위치를 탐색하기 위하여 기존에 수행된 연구결과를 고려하여, 단위저류용량대비 홍수저감효과에 의한 우선순위 (안태진 등, 2008), 상대적 중요도를 고려한 우선순위 (백천우와 안태진, 2009), 경제성평가에 의한 우선순위 (안태진 등, 2010) 및 공간계획적합성 평가에 의한 우선순위 (장동수와 백미나, 2009)를 이용하여 강변저류지 설치 우선순위를 선정하였으며, 이들 네 가지 순위와 다차원척도법(Multi-Dimensional Scaling, MDS)을 이용하여 최종적인 하나의 순위를 도출할 수 있는 방안을 제시하였다.
  • 본 연구에서는 다차원척도법을 이용하여 강변저류지의 설치우선순위 결정을 위한 방안을 제시하였으며, 안성천 유역을 대상유역으로 제안된 방법의 적용성을 검토해보았다. 유역면적 1,658 km2, 유로연장 59.

가설 설정

  • 본 논문에서는 네 가지 기준의 기준가중치가 동일하다고 가정하여 우선순위를 판단하였으며, 단일기준에서 비교적 높은 우선순위에 선정된 강변저류지가 최종순위에서도 높게 선정될 것으로 예상하였다. Table 9에 선정된 우선순위를 비교해 보면, 각 단일기준별 우선순위가 대체 적으로 상위권에 위치하는 신가(W2), 양령(W4) 저류지 등이 높은 우선순위에 선정된 것을 알 수 있다.
  • 다차원척도법의 적용을 위해 사용되는 각각의 기준(단위저류용량대비 홍수저감효과에 의한 우선순위, 상대적 중요도를 고려한 우선순위, 경제성평가에 의한 우선순위 및 공간계획적합성 평가에 의한 우선순위)에 대한 가중치(기준가중치)의 결정은 적용결과에 큰 영향을 미치며, 이는 의사결정자가 판단해야할 중요한 요소이다. 하지만, 본 연구에서 사용된 네 가지 기준의 기준가중치에 대한 연구는 수행된 바 없는 관계로, 금회 분석에서는 네 가지 기준의 기준가중치가 동일하다고 가정하여 우선순위를 판단하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
강변저류지의 특징은? 국내에서 진행 중인 대표적인 방안으로는 하천연안 저지대의 농경지 및 폐 천부지 등을 이용하여 홍수량을 일시적으로 저류하였다 가 홍수가 종료되면 배제시키는 강변저류지가 있다. 강변 저류지는 기존 하도 내에 수공구조물을 설치하거나 하도 개선 등으로 홍수조절효과를 얻는 방식이 아닌 하도 주변 의 홍수터를 이용한 홍수량 분담을 통해 하천의 부담을 줄이고 하천 범람으로 인한 홍수피해의 잠재성 경감을 위 한 시설로 첨두홍수조절효과가 확실하고 그 효과가 즉시 나타나는 특징이 있다. 특히 최근 자연친화적인 수공구조 물에 대한 관심이 증가하면서, 2000년대 중반부터 ‘천변저 류지’, ‘생태천변저류지’ 등의 명칭으로 관련된 연구가 수 행되기 시작하였으며, 최근 관련분야 전문가들의 협의를 통해 ‘강변저류지’로 명칭을 통일(한국건설기술연구원, 2009)하고 본격적인 연구가 진행 중에 있다(안태진 등, 2010).
강변저류지란? 산업화, 도시화 및 기상이변 등으로 인한 홍수피해의 증가는 전 세계적인 문제로, 특히 댐과 같은 대규모 수공 구조물의 신규 설치가 점점 더 어려워지고 있는 국내의 경우 홍수조절용 댐 이외의 다양한 홍수피해저감 방안에 대한 연구가 활발하게 진행 중에 있다. 국내에서 진행 중인 대표적인 방안으로는 하천연안 저지대의 농경지 및 폐 천부지 등을 이용하여 홍수량을 일시적으로 저류하였다 가 홍수가 종료되면 배제시키는 강변저류지가 있다. 강변 저류지는 기존 하도 내에 수공구조물을 설치하거나 하도 개선 등으로 홍수조절효과를 얻는 방식이 아닌 하도 주변 의 홍수터를 이용한 홍수량 분담을 통해 하천의 부담을 줄이고 하천 범람으로 인한 홍수피해의 잠재성 경감을 위 한 시설로 첨두홍수조절효과가 확실하고 그 효과가 즉시 나타나는 특징이 있다.
강변저류지가 대상유역 내에 설치가 가능한 대상지역이 다수 존재하는 이유는? 특히 최근 자연친화적인 수공구조 물에 대한 관심이 증가하면서, 2000년대 중반부터 ‘천변저 류지’, ‘생태천변저류지’ 등의 명칭으로 관련된 연구가 수 행되기 시작하였으며, 최근 관련분야 전문가들의 협의를 통해 ‘강변저류지’로 명칭을 통일(한국건설기술연구원, 2009)하고 본격적인 연구가 진행 중에 있다(안태진 등, 2010). 강변저류지의 대표적인 특징으로는 그 규모가 홍 수조절을 목적으로 하는 다른 수공구조물보다 작으며, 기 존의 저지대를 활용하기 때문에 대상유역 내에 설치가 가 능한 대상지역이 다수 존재한다는 점이 있다. 하지만 이 들 대상지역 전체에 강변저류지를 설치하는 것은 경제적 이유를 비롯한 많은 제약에 의해 불가능하며, “어떤 후보 지에 강변저류지를 설치하여야 하는 것인가?”라는 의사 결정문제에 필연적으로 당면하게 된다.
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참고문헌 (16)

  1. 건설교통부(2005). 천변저류지 기본계획 수립에 관한 연구, 건설교통부. 

  2. 건설교통부(2007). 안성천수계 유역종합치수계획, 건설교통부. 

  3. 곽재원, 김덕길, 윤선화, 김형수(2009). "다차원법을 이용한 천변저류지의 홍수조절 효과분석." 한국습지학회지, 한국습지학회, 제10권, 제3호, pp. 69-78. 

  4. 김덕길, 경민수, 김상단, 김형수(2007). "천변저류지 조성에 따른 홍수위저감효과 분석." 2007 대한토목학회 학술발표회 논문집, 대한토목학회, pp. 2660-2663. 

  5. 박창근, 박재현, 이종진(2007). "천변저류지를 활용한 화포천 유역에서의 홍수조절능력에 관한 연구." 2007한 국수자원학회 학술발표회 논문집, 한국수자원학회, pp. 331-335. 

  6. 백천우, 김복천, 안태진(2009). "월류부특성변화에 따른 천변저류지군의 홍수저감효과분석." 한국방재학회논문집, 한국방재학회, 제9권, 제1호, pp. 145-150. 

  7. 백천우, 변천일, 김도현, 안태진(2010). "강변저류지군의 홍수저감효과 개선방안에 대한 연구." 한국방재학회 논문집, 한국방재학회, 제10권, 제2호, pp. 123-133. 

  8. 백천우, 안태진(2009). "설계빈도를 고려한 천변저류지 최적위치 선정." 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제42권, 제7호, pp. 559-569. 

  9. 안태진, 강인웅, 백천우(2008). "수문학적 홍수저감효과 기반의 천변저류지 최적위치 선정을 위한 의사결정모형의 개발." 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제41권, 제7호, pp. 725-735. 

  10. 안태진, 변천일, 노희성, 백천우(2010). "경제성 분석에 의한 강변저류지 최적위치 선정에 대한 연구." 한국수자원학회 논문집, 한국수자원학회, 제43권, 제8호, pp. 681-694. 

  11. 장동수, 백미나(2009). "천변저류지 공간계획의 적합성 평가지표 선정." 한국생태환경건축학회논문집, 한국 생태환경건축학회, 제9권, 제3호, pp. 21-27. 

  12. 한건연, 김지성, 백진규, 박홍성(2005). "하천에서 천변저류지의 홍수저감효과 분석." 2005 대한토목학회 학술 발표회 논문집, 대한토목학회, pp. 233-236. 

  13. 한국건설기술연구원(2009). 자연과 함께하는 하천복원기 술개발 : 홍수터 보존/복원 기술개발(06건설핵심B01), 3차년도 연구성과 보고서, 한국건설기술연구원. 

  14. Forster, S., Kneib, D., Gocht, M., and Bronstert, A. (2005). "Flood risk reduction by the use of retention areas at the Elbe river." International Journal of River Basin Management, IAHR, INBO and IAHS, Vol. 3, No. 1, pp. 21-30. 

  15. Kruskal, J.B. (1964). "Multidimensinal scaling by optimizing goodness of fit to a nonmetric hypothesis." Psychometrika, Vol. 29, No. 1, pp. 1-27. 

  16. Yeh, C.H., and Labadie, J.W. (1997). "Multiobjective watershed-level planning of storm water detention systems." Journal of Water Resources Planing and Management, ASCE, Vol. 123, No. 6, pp. 336-343. 

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