[논문]가용 침수 자료를 활용한 도심지 침수 해석 모형의 평가 절차 수립 및 표준화

신은택; 장동민; 박성원; 엄태수; 송창근

doi:10.14346/jkosos.2020.35.2.100

가용 침수 자료를 활용한 도심지 침수 해석 모형의 평가 절차 수립 및 표준화
Establishment and Standardization of Evaluation Procedure for Urban Flooding Analysis Model Using Available Inundation Data 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.35 no.2, 2020년, pp.100 - 110

신은택 (인천대학교 안전공학과) , 장동민 (한국과학기술정보연구원 데이터기반 문제해결 연구단) , 박성원 (한국과학기술정보연구원 데이터기반 문제해결 연구단) , 엄태수 (인천대학교 안전공학과) , 송창근 (인천대학교 안전공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, the frequency of typhoon and torrential rain due to climate change is increasing. In addition, the upsurge in the complexity of urban sewer network and impervious surfaces area aggravates the inland flooding damage. In response to these worsening situations, the central and local governments are conducting R&D tasks related to predict and mitigate the flood risk. Researches on the analysis of inundation in urban areas have been implemented through various ways, and the common features were to evaluate the accuracy and justification of the model by comparing the model results with the actual inundation data. However, the evaluation procesure using available urban flooding data are not consistent, and if there are no quantitative urban inundation data, verification has to be performed by using press releases, public complaints, or photos of inundation occurring through 'CCTV'. Because theses materials are not quantitative, there is a problem of low reliability. Therefore, this study intends to develop a comparative analysis procedure on the quantitative degree and applicability of the verifiable inundation data, and a systematic framework for the performance assessment of urban flood analysis model was proposed. This would contribute to the standardization of the evaluation and verification procedure for urban flooding modelling.

주제어

표/그림 (18)

그림 Fig. 1. Frequency of use of verifiable inundation data.
그림 Fig. 2. Correlation between verifiable inundation data.
그림 Fig. 3. Stormwater network neasurement system.
표 Table 1. Flood mark components
그림 Fig. 4. Flood marking procedure.
그림 Fig. 5. Inundation photo using CCTV and media data in flooded areas.
표 Table 2. Classification of available inundation data for verification
그림 Fig. 6. Reliability and applicability of verifiable inundation data.
그림 Fig. 7. Simulation process of stormwater network analysis model.
그림 Fig. 8. Sequencing diagram of the evaluation procedure for the inundation analysis model in the urban area.
그림 Fig. 9. Inland inundation in target area on July 23th, 2017.
그림 Fig. 10. Unit drainage zone and observation point.
그림 Fig. 11. Rainfall in the target area for 2017 (HI02-TH00).
표 Table 3. Observation rainfall at target area-applied stations
그림 Fig. 12. Stornwater network analysis model optimization process.
그림 Fig. 13. Optimize and evaluate pipe network analysis model results graph.
표 Table 4. Results of optimization and evaluation table
그림 Fig. 14. Results of surface water flow analysis and actual location of inundation and picture of inundation.

AI 본문요약
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문제 정의

관망해석 모형의 검증 과정을 진행하기 위하여 관로계측자료 확보 여부를 판단하게 된다. 관로계측자료는 시간별로 관로의 수위를 계측하여 기록하기 때문에 관로계측자료가 확보되어있다면 관망해석 모형 결과와 관로계측자료의 수위 값을 비교하여 검증할 수 있다.
향후에는 본 연구에서 제시한 도심지 침수해석모형 검증방법론의 절차별 상호 비교를 통해 검증자료의 신뢰성과 정확성를 정량적으로 분석하고자 한다. 또한 제방과 둑의 월류 및 파제로 인한 외수 범람, 월파와 쓰나미로 인한 해수범람 등 복합적인 침수 기작을 반영할 수 있는 체계적인 검증 평가 방안을 제시하여 다양한 침수 원인에 따른 체계적인 검증 평가 방안을 도출하고자 한다.
본 연구에서는 검증 가능한 침수데이터에 대하여 정량적인 신뢰성과 자료의 적용성에 대하여 비교 분석을 수행하였으며, 이를 기반으로 침수데이터의 신뢰성 및 적용성에 따라 도심지 침수 해석 모형의 평가 절차를 제시하였다. 제시된 평가절차를 실제 침수 발생 사례에 적용하여 관망해석 모형과 지표수 흐름해석 모형의 평가 검증을 수행하였으며, 최종적으로 도심지 침수해석 모형의 검증 및 평가에 적용할 수 있는 체계적인 평가 검증 절차를 개발하는 것을 목적으로 한다.
본 연구에서는 도심지 침수해석 모형의 검증 및 평가에 활용할 수 있는 침수데이터에 대하여 정량적인 신뢰성과 자료의 적용성을 비교하였다. 이를 기반으로 도심지 침수 해석 모형의 검증 및 평가에 적용할 수 있는 체계적인 평가 검증 절차를 개발하였다.
본 연구에서는 상기 제시한 도심지 침수 해석 모형평가절차를 적용하여 실제 내수침수가 발생한 지역의 도심지 침수 해석 모형의 평가 및 검증을 수행하였다. 이를 위하여 한국과학기술정보연구원에서 개발 중인 침수예측 솔루션의 생산 결과를 활용하였다.
앞서 도심지 침수 해석 모형의 평가절차를 수립하기 위하여 검증 가능 침수데이터의 신뢰성과 적용성을 파악하였다. 본 장에서는 도심지 침수 해석 모형의 구성요소와 각 요소에 적용되는 검증 데이터의 상관관계를 분석하여 도심지 침수 해석 모형의 평가절차를 수립하고자 한다.
앞서 도심지 침수 해석 모형의 평가절차를 수립하기 위하여 검증 가능 침수데이터의 신뢰성과 적용성을 파악하였다. 본 장에서는 도심지 침수 해석 모형의 구성요소와 각 요소에 적용되는 검증 데이터의 상관관계를 분석하여 도심지 침수 해석 모형의 평가절차를 수립하고자 한다.
본 연구에서는 검증 가능한 침수데이터에 대하여 정량적인 신뢰성과 자료의 적용성에 대하여 비교 분석을 수행하였으며, 이를 기반으로 침수데이터의 신뢰성 및 적용성에 따라 도심지 침수 해석 모형의 평가 절차를 제시하였다. 제시된 평가절차를 실제 침수 발생 사례에 적용하여 관망해석 모형과 지표수 흐름해석 모형의 평가 검증을 수행하였으며, 최종적으로 도심지 침수해석 모형의 검증 및 평가에 적용할 수 있는 체계적인 평가 검증 절차를 개발하는 것을 목적으로 한다.

제안 방법

(1) 도시침수와 내수침수를 주요어로 사용한 최근 국내 논문을 대상으로 기존의 도심지 침수 해석 및 예측 연구에 적용된 검증 자료를 분류하였다.
(2) 도심지 침수 해석 모형 평가절차를 수립하기 위하여 검증 가능 데이터로 관측관로자료, 침수흔적도, 침수사진 및 그 밖의 자료의 특성과 적용성을 분류하였다.
(3) 도심지 침수 해석 모의의 검증 및 평가 검토 절차를 확보 가능한 검증 데이터의 신뢰성을 기반으로 분류하여 순서도로 구성하였다. 이를 통하여 도심지 침수 해석에 적용되는 관망해석 모형과 지표수 흐름해석 모형의 검증에 관한 내용을 종합적·체계적으로 검증 및 평가가 가능하도록 하였다.
(4) 제안한 도심지 침수 해석 모의 평가절차를 적용하기 위하여 2017년 7월 23일에 발생한 수도권 집중호우 사상을 반영한 도심지 침수 해석 모의를 수행하였다. 해당 모의를 확보된 검증 자료의 신뢰성과 적용성에 따라 평가절차에 적용하여 검증하였다.
2017년 7월 23일 침수사상을 적용하여 1D 강우 유출 모의를 수행하였으며, 모의 결과와 관로계측자료를 바탕으로 침수 예측 솔루션 모형을 최적화하였다. 모형 최적화 과정은 Fig.
도심지 침수 해석모의 결과의 검증에 사용되는 침수데이터의 종류와 현황을 파악하기 위하여 관련 기존연구를 분석하였다. 자료 수집을 위해 2000년부터 2019년까지 발표된 국내 논문 중 도시침수와 내수침수를 주요어로 학술검색을 하였으며, 상위 200개의 검색결과 중 가용 데이터가 확실하게 명시되어 있는 논문을 선별하여 30개로 한정하였다^1-4,6-31).
관망해석 모형을 검증하기 위하여 필수적인 관로계측자료는 관로계측시스템의 구축 빈도가 낮기 때문에 그 자료의 적용성이 떨어지는 문제가 있다. 따라서 관로계측자료가 없을 경우 검증되지 않은 관망해석 모형의 결과를 연계한 2D 표면유출 해석을 수행하여 침수흔적도와 침수사진 및 언론자료 등의 검증자료로 통합평가하는 과정을 제시한다. 관망해석 모형으로부터 산출되는 월류 노드의 위치와 월류량을 반영한 지표수 흐름해석 모형의 결과 값을 통하여 침수흔적도 또는 침수사진 및 언론자료 등을 통해 간접적으로 관망해석모형과 지표수 흐름해석 모형의 통합 검증을 수행할 수 있다.
이때 대상지역에 구축된 관망에 대해서만 최적화 작업을 진행하지 않고 서로 영향을 미치는 유역을 고려하여 최적화 작업을 진행하였다. 따라서 본 연구에서는 모형의 결과에 민감한 영향을 미치는 유출곡선지수, 불투수지역 비율, 유역폭, 투수지역 조도계수에 대한 최적화를 넓은 영역에 걸쳐 수행하였으며 상관계수, 평균제곱근 오차, 첨두수심 상대오차 등 세 가지 통계지수를 활용하여 정확도를 분석하였다.
13에 단위배수구역에 대한 최적 매개변수 적용결과 동그라미로 표시되는 실측값을 기준으로 파란색으로 표시된 최적화 전 결과와 빨간색으로 표시된 최적화 후 결과를 비교하였다. 또한 실측값과 최적화 전 및 최적화 후의 결과 값을 실제 강우 발생 양상과 비교하기 위하여 AWS Map 자료와 함께 도시하였다. 기상청에서는 AWS(Automatic Weather Station)를 통해 지역별 상세 관측자료를 제공하고 있는데 이를 통해 해당지역의 강우피크도달시간과 관망의 첨두수심 및 첨두도달시간을 비교하여 관망해석모형 결과의 이상 유무를 확인 할 수 있다.
준정량적 검증 가능 데이터는 정확한 물리량은 파악할 수 없지만 침수 면적과 같이 전반적인 침수 양상 등을 비교할 수 있는 검증데이터를 의미하며, 마지막으로 정성적 검증 가능 데이터는 정확한 물리량과 침수 양상을 파악할 수 없지만 침수 위치 등 침수가 발생한 사실 정도를 파악 할 수 있는 데이터를 의미한다. 본 연구에서는 위와 같은 기준을 30개의 분석 논문에 적용하여 아래 Table 2와 같이 검증 가능 데이터를 분류하였다. 최종적으로 위와 같은 결과를 기반으로 하여 논문에 적용된 검증 가능 데이터의 횟수를 적용성으로, 데이터의 정량도를 신뢰성으로 나타내었으며 이에 따른 검증 가능한 침수 데이터 유형의 적용성과 신뢰성을 Fig.
12와 같이 매개변수 조절, 유출모의, 오차율 분석의 3가지 과정을 반복하여 최적화된 매개변수를 산출하게 된다. 이때 대상지역에 구축된 관망에 대해서만 최적화 작업을 진행하지 않고 서로 영향을 미치는 유역을 고려하여 최적화 작업을 진행하였다. 따라서 본 연구에서는 모형의 결과에 민감한 영향을 미치는 유출곡선지수, 불투수지역 비율, 유역폭, 투수지역 조도계수에 대한 최적화를 넓은 영역에 걸쳐 수행하였으며 상관계수, 평균제곱근 오차, 첨두수심 상대오차 등 세 가지 통계지수를 활용하여 정확도를 분석하였다.
본 연구에서는 도심지 침수해석 모형의 검증 및 평가에 활용할 수 있는 침수데이터에 대하여 정량적인 신뢰성과 자료의 적용성을 비교하였다. 이를 기반으로 도심지 침수 해석 모형의 검증 및 평가에 적용할 수 있는 체계적인 평가 검증 절차를 개발하였다. 주요 연구 진행 내용을 다음과 같이 요약하였다.
이를 통하여 도심지 침수 해석에 적용되는 관망해석 모형과 지표수 흐름해석 모형의 검증에 관한 내용을 종합적·체계적으로 검증 및 평가가 가능하도록 하였다.
이정영 등은 LiDAR 측량 기반 DEM 자료를 이용하여 건물의 영향을 고려한 내수침수 해석을 수행하였다³⁾. 이를 통해 건물이 침수 양상에 미치는 정도를 실제 침수 지역에 적용하여 비교하였다. 박종표 등은 우수관망 흐름해석수행 시 관망의 구성 밀도에 해석 결과와 실제 침수 양상을 비교하여 도시 침수 해석 시 적정 관망구성 밀도를 제시함으로서 정확성과 효율성을 높이고자 하였다⁴⁾.
이상의 검증 가능 데이터의 특성과 분석 논문에서 사용된 검증 자료의 적용결과를 이용하여 검증 데이터의 정확성을 정량적, 준정량적, 정성적으로 분류하였다. 정량적 검증 가능 데이터는 검증 가능 데이터를 통해 침수심, 침수유속과 같은 물리량을 정확하게 파악할 수 있는 데이터를 의미한다.
대상지역의 적용 강우사상은 다음과 같다. 인천지역에 발생하였던 강우는 Table 3과 같이 7개의 관측소에 대한 관측강우를 사용하였으며 이를 티센 다각형법을 이용하여 단위배수구역별 유역 평균 강우자료로 변환하였다. 변환결과 Fig.
지표수 흐름해석 모형은 관망해석 결과를 바탕으로 2차원 흐름 해석을 수행하여 맨홀로부터 월류한 우수의 흐름 거동을 해석한다. 지표수 흐름 모형 검증 과정은 침수흔적도, 침수사진 및 언론자료를 이용하게 되는데 이 때, 침수심과 침수면적에 대한 정량적인 정보가 담겨있는 침수흔적도와 침수피해이력을 확보하였을 경우 관망해석 결과를 연계한 2D 표면유출 해석을 수행하게 되며 수행 결과 값과 비교하여 검증 및 평가를 진행한다. 반면에 대상지역의 침수흔적도를 확보하지 못하였을 경우에는 침수심과 침수면적과 같이 정량적인 정보를 포함하고 있지는 않지만 침수형태와 침수위치 그리고 주변 구조물을 통한 간접적인 침수심 정보를 가지고 있는 침수사진과 언론자료를 통하여 검증 및 평가를 진행하게 된다.
지표수 흐름해석 모형은 관망해석 결과를 바탕으로 2차원 흐름 해석을 수행하여 맨홀로부터 월류한 우수의 흐름 거동을 해석한다. 지표수 흐름 모형 검증 과정은 침수흔적도, 침수사진 및 언론자료를 이용하게 되는데 이 때, 침수심과 침수면적에 대한 정량적인 정보가 담겨있는 침수흔적도와 침수피해이력을 확보하였을 경우 관망해석 결과를 연계한 2D 표면유출 해석을 수행하게 되며 수행 결과 값과 비교하여 검증 및 평가를 진행한다.
4와 같다. 첫 번째로 침수흔적 자료 검토 및 분석을 통해 침수흔적 상황을 파악한다. 두 번째로 침수흔적지의 현장측량을 통해 지리정보를 최신화하며 세 번째로 자세한 침수발생 상황을 도면에 기입하게 된다.
최적화 과정은 첨두수심과 첨두도달시간 정확도 확보에 중점을 두었으며, 평시 하수용량 자료 획득이 어려워 관측자료를 통해 파악된 관측소별 평시 하수수심을 적용하였다.
생성된 강우 자료를 이용하여 대상지역의 하수관망에 적용하여 1D 강우 유출 모의를 수행 및 매개변수 최적화 과정을 거치게 된다. 최종적으로 산출된 결과물과 관로 계측자료를 비교하여 관망해석 모듈의 신뢰성과 정확성을 평가하게 된다.
침수 예측 시점의 호우 사상을 선정하여 해당 시점의 관측 강우자료를 확보한다. 선정된 강우 사상은 대상지역에 비하여 넓은 범위로 적용되기 때문에 단위배수구역에 적용되는 유역 평균 강우 자료로 변환하여야 한다.
(4) 제안한 도심지 침수 해석 모의 평가절차를 적용하기 위하여 2017년 7월 23일에 발생한 수도권 집중호우 사상을 반영한 도심지 침수 해석 모의를 수행하였다. 해당 모의를 확보된 검증 자료의 신뢰성과 적용성에 따라 평가절차에 적용하여 검증하였다.

대상 데이터

2017년 7월 23일 수도권 집중 호우 시 침수가 발생하였던 인천지역을 대상으로 도심지 침수 해석 모형의 평가절차를 적용하였다. 도심지 침수 해석을 위하여 Fig.
총 30개의 논문에서 침수흔적도가 19회 사용되어 가장 많이 이용되는 자료로 파악되었으며 관로계측자료는 12회 사용되었다. CCTV와 언론자료를 통한 침수사진은 6회 이용되었으며, 타 모형을 이용한 검증자료는 3회, 침수 민원등 기타 자료가 2회 사용되었다.
10과 같이 집수유역 경계 5개의 단위배수구역으로 구분하였으며, 5개의 배수구역 중 갈색 영역으로 표시되어있는 TH00 지역의 하단부를 대상지역으로 선정하였다. TH00 지역은 인천광역시 주안에 위치한 지역으로 2017년 7월 중부지방 폭우사태로 인하여 실제 침수가 발생한 지역으로서 인근역사와 도로가 침수되는 피해가 발생했던 지역으로 관로계측자료와 다수의 침수사진을 확보하여 검증 데이터로 활용하였다.
관망해석 결과를 토대로 월류가 발생하는 지역을 확인하고 지표수 흐름 해석을 수행하였으며 본 연구에서 제시한 도심지 침수해석 모형 평가 절차를 적용하여 검증 및 평가하였다. 관망해석 결과를 연계한 지표수 흐름 해석 결과 2017년 7월 23일 침수 사상에 대하여 Fig. 14와 같이 TH00 단위배수구역 하단부에 침수가 발생하였으며 이를 평가하기 위하여 검증가능 데이터를 확보하였다. TH00 단위배수구역은 현재 기구축된 침수 흔적도가 존재하지 않아 침수 발생 당시 언론에서 제공된 침수 사진과 CCTV영상 등을 적용한 준정량적 및 정성적 데이터를 검증 자료로 활용하였으며, 그 결과 지표수 흐름해석 모의에서 침수발생지역과 확보된 침수 사진의 위치가 일치함을 보였다.
2017년 7월 23일 수도권 집중 호우 시 침수가 발생하였던 인천지역을 대상으로 도심지 침수 해석 모형의 평가절차를 적용하였다. 도심지 침수 해석을 위하여 Fig. 10과 같이 집수유역 경계 5개의 단위배수구역으로 구분하였으며, 5개의 배수구역 중 갈색 영역으로 표시되어있는 TH00 지역의 하단부를 대상지역으로 선정하였다. TH00 지역은 인천광역시 주안에 위치한 지역으로 2017년 7월 중부지방 폭우사태로 인하여 실제 침수가 발생한 지역으로서 인근역사와 도로가 침수되는 피해가 발생했던 지역으로 관로계측자료와 다수의 침수사진을 확보하여 검증 데이터로 활용하였다.
도심지 침수 해석모의 결과의 검증에 사용되는 침수데이터의 종류와 현황을 파악하기 위하여 관련 기존연구를 분석하였다. 자료 수집을 위해 2000년부터 2019년까지 발표된 국내 논문 중 도시침수와 내수침수를 주요어로 학술검색을 하였으며, 상위 200개의 검색결과 중 가용 데이터가 확실하게 명시되어 있는 논문을 선별하여 30개로 한정하였다^1-4,6-31). 그 결과 검증 가능한 침수데이터의 종류로는 관로계측자료, 침수흔적도 및 침수피해이력, CCTV와 언론자료를 통한 침수사진, 타 모형간 비교 등이 있었으며, 관로계측자료와 침수 사진을 동시에 사용하는 등 다양한 조합을 통해 도심지 침수해석을 검증한 것으로 나타났다.

데이터처리

관망해석 결과를 토대로 월류가 발생하는 지역을 확인하고 지표수 흐름 해석을 수행하였으며 본 연구에서 제시한 도심지 침수해석 모형 평가 절차를 적용하여 검증 및 평가하였다. 관망해석 결과를 연계한 지표수 흐름 해석 결과 2017년 7월 23일 침수 사상에 대하여 Fig.
본 연구에서는 위와 같은 기준을 30개의 분석 논문에 적용하여 아래 Table 2와 같이 검증 가능 데이터를 분류하였다. 최종적으로 위와 같은 결과를 기반으로 하여 논문에 적용된 검증 가능 데이터의 횟수를 적용성으로, 데이터의 정량도를 신뢰성으로 나타내었으며 이에 따른 검증 가능한 침수 데이터 유형의 적용성과 신뢰성을 Fig. 6에 사분면차트로 제시하였다.

이론/모형

선정된 강우 사상은 대상지역에 비하여 넓은 범위로 적용되기 때문에 단위배수구역에 적용되는 유역 평균 강우 자료로 변환하여야 한다. 이때 주로 사용되는 방법은 티센다각형법(Thiessen polygon method)을 이용한다. 티센다각형법은 우량계가 유역 안과 바깥에 불균등하게 분포가 되어있을시 전 유역면적에 대하여 각 관측점에 지배 면적을 가중인자로 선정하여 이것을 산정된 우량 값에 각각 곱하여 합산한 후에 이 값을 유역의 전체면적으로 나눔으로써 평균우량값을 도출해 내는 방법이다.
본 연구에서는 상기 제시한 도심지 침수 해석 모형평가절차를 적용하여 실제 내수침수가 발생한 지역의 도심지 침수 해석 모형의 평가 및 검증을 수행하였다. 이를 위하여 한국과학기술정보연구원에서 개발 중인 침수예측 솔루션의 생산 결과를 활용하였다.

성능/효과

(5) 검증 결과 관망해석 모의에는 관로계측자료를 통한 정량적인 평가를 수행하였고 지표수흐름해석 모의는 침수사진을 통한 준정량적 및 정성적인 평가를 수행함으로써 검증가능 데이터에 따라 평가 절차를 적용하였을 때 일률적이고 체계적으로 검증이 수행됨을 확인하였다.
14와 같이 TH00 단위배수구역 하단부에 침수가 발생하였으며 이를 평가하기 위하여 검증가능 데이터를 확보하였다. TH00 단위배수구역은 현재 기구축된 침수 흔적도가 존재하지 않아 침수 발생 당시 언론에서 제공된 침수 사진과 CCTV영상 등을 적용한 준정량적 및 정성적 데이터를 검증 자료로 활용하였으며, 그 결과 지표수 흐름해석 모의에서 침수발생지역과 확보된 침수 사진의 위치가 일치함을 보였다. 또한 모의 결과 침수 발생지역의 침수심은 약 0.
11과 같이 총 5곳의 유역 평균 강우자료가 산출되었다. 각 유역 별로 강우량의 차이는 유역의 위치와 면적에 따라 크게 차이가 났지만 공통적으로 8시 30분부터 9시 10분 사이에 강우가 집중적으로 내렸음을 확인 할 수 있다. 또한 Fig.
2를 통해 확인할 수 있다. 검증 가능 침수데이터의 적용 관계를 보면 침수흔적도는 관로계측자료 서로 연계되어 활용되지만 언론자료 및 침수사진 및 기타 자료와 같은 경우는 그 활용성이 상대적으로 떨어지는 것을 확인할 수 있다
자료 수집을 위해 2000년부터 2019년까지 발표된 국내 논문 중 도시침수와 내수침수를 주요어로 학술검색을 하였으며, 상위 200개의 검색결과 중 가용 데이터가 확실하게 명시되어 있는 논문을 선별하여 30개로 한정하였다^1-4,6-31). 그 결과 검증 가능한 침수데이터의 종류로는 관로계측자료, 침수흔적도 및 침수피해이력, CCTV와 언론자료를 통한 침수사진, 타 모형간 비교 등이 있었으며, 관로계측자료와 침수 사진을 동시에 사용하는 등 다양한 조합을 통해 도심지 침수해석을 검증한 것으로 나타났다.
기존 연구에서는 평가 및 검증을 수행할 때 연구자의 주관적 판단에 따라 검증 방법을 선택하게 되므로 같은 데이터라도 서로 상이한 도심지 침수 해석 모형의 검증 결과가 나올 수 있게 된다. 따라서 검증을 위한 데이터의 신뢰성 및 적용성 수준에 따라 체계적인 검증 및 평가 절차를 순서도를 통해 제시한다면 확보된 검증 데이터에 따라 검증 및 평가 방법이 정해지므로 표준화되고 체계적인 검증 결과를 확보할 수 있는 이점이 있다.
위와 같은 과정을 통하여 실시간으로 하수관망의 관로수위를 계측하여 확보할 수 있으며 태풍 시 극한 강우로 인하여 하수관망의 배수 불량 또는 월류 등을 신속하게 확인할 수 있다. 따라서 침수예측솔루션의 검증 자료로서 특정시점의 관로계측수위와 침수예측솔루션의 관망해석 수위와의 비교를 통하여 모형의 정확성 평가를 수행할 수 있으며 그 값이 정량적이기 때문에 신뢰성이 높다고 판단할 수 있다. 하지만 이러한 시스템이 구축되어 있는 곳이 한정적이기 때문에 활용가능성은 침수흔적도보다 떨어지고 있으며, 이를 보완하기 위해 상대적으로 구축이 잘되어 있는 하수관과 하천이 만나는 토출부의 수위 유량 데이터를 활용하고 있는 실정이다.
매개변수 최적화 전후 비교 결과 HI03 단위배수구역은 최적화 전 첨두수심 상대 오차율이 31.78%에서 최적화 후 0.78%로 정확도가 약 31% 향상되었으며, TH00 단위배수구역 또한 최적화 전 첨두수심 상대 오차율이 –24.15%에서 최적화 후–0.68%로 정확도가 약 23.5%의 향상되었다.
앞서 Fig. 1과 Fig. 2를 통하여 분석된 검증 가능한 침수 데이터들의 사용 빈도와 그 데이터 간의 적용 관계를 통해 검증 가능한 침수데이터는 관로계측자료, 침수흔적도, 침수사진 그리고 기타자료와 같이 4가지의 유형으로 구분되며 적용됨을 확인하였다. 검증 가능한 침수 데이터의 각 유형별 기본 구성요소와 특성을 정리하면 다음과 같다.
1에 도시하였다. 총 30개의 논문에서 침수흔적도가 19회 사용되어 가장 많이 이용되는 자료로 파악되었으며 관로계측자료는 12회 사용되었다. CCTV와 언론자료를 통한 침수사진은 6회 이용되었으며, 타 모형을 이용한 검증자료는 3회, 침수 민원등 기타 자료가 2회 사용되었다.

후속연구

최근에는 차량용 블랙박스나 CCTV의 확충으로 침수현장의 다각도의 사진을 확보할 수 있으며, 언론기사를 통한 침수 사진 또한 활용할 수 있다. 다만, 직접 실측한 자료가 아닌 주요 구조물을 통한 침수심 계산으로 인하여 오차가 발생 할 수 있으며, 단일 사진으로는 전체가 아닌 국소부분만 확인할 수 있기 때문에 전체적인 침수 발생 양상과 면적을 확인할 수 없다는 문제점이 있어 신뢰성이 타 검증 자료보다 낮다고 할 수 있다.
64%로 오차율이 커지는 문제가 발생했다. 이는 강우 외에도 다른 유입원에 의한 것으로 판단되며, 향후 정확한 최적화 결과를 위하여 해당 단위배수구역에 대한 추가적인 관로계측자료의 필요성이 요구된다. 하지만 SK01 단위배수구역에 대한 최적화 후 오차가 크지 않기 때문에 전반적인 통계지수 평가결과, 첨두수심과 첨두도달시간에 대한 정확도가 향상되었다고 판단되며 최적화 전후 결과를 Table 4에 제시하였다.
도심지 내수침수 및 지표수 흐름 해석 모형의 검증 시 본 연구에서 제시한 가용 침수데이터의 신뢰성과 적용성에 따른 평가절차를 적용하는 경우 표준화되고 체계적인 검증이 이루어질 수 있다. 향후에는 본 연구에서 제시한 도심지 침수해석모형 검증방법론의 절차별 상호 비교를 통해 검증자료의 신뢰성과 정확성를 정량적으로 분석하고자 한다. 또한 제방과 둑의 월류 및 파제로 인한 외수 범람, 월파와 쓰나미로 인한 해수범람 등 복합적인 침수 기작을 반영할 수 있는 체계적인 검증 평가 방안을 제시하여 다양한 침수 원인에 따른 체계적인 검증 평가 방안을 도출하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지표수 흐름해석 모형은 무엇인가?	지표수 흐름해석 모형은 관망해석 결과를 바탕으로 2차원 흐름 해석을 수행하여 맨홀로부터 월류한 우수의 흐름 거동을 해석한다. 지표수 흐름 모형 검증 과정은 침수흔적도, 침수사진 및 언론자료를 이용하게 되는데 이 때, 침수심과 침수면적에 대한 정량적인 정보가 담겨있는 침수흔적도와 침수피해이력을 확보하였을 경우 관망해석 결과를 연계한 2D 표면유출 해석을 수행하게 되며 수행 결과 값과 비교하여 검증 및 평가를 진행한다.
	도심지의 침수 발생 원인은 무엇이 있는가?	도심지의 침수 발생 원인은 크게 3가지로 해안에서 발생하는 월파 및 쓰나미 등으로 도시가 침수되는 해수범람과 댐 붕괴 및 파제, 집중호우 등으로 도심지 인근의 하천이 범람하여 발생하는 외수범람, 그리고 우수관망의 배수불량으로 인해 월류수가 발생하는 내수침수가 있다. 이 중 일반적으로 도심지 외각에서 발생하는 해수범람 및 외수범람과는 달리 내수침수는 도심지 내에서 발생하는 특성이 있어 교통로 침수, 도시기능 마비 등을 유발하며 그 발생 양상이 복잡하고 갑작스러워 수많은 복합재난을 야기한다.
	도심지 침수해석 모형에 활용가능한 침수데이터에서 관망해석, 지표수흐름 해석은 어떤 결과를 얻는가?	(5) 검증 결과 관망해석 모의에는 관로계측자료를 통한 정량적인 평가를 수행하였고 지표수흐름해석 모의는 침수사진을 통한 준정량적 및 정성적인 평가를 수행함으로써 검증가능 데이터에 따라 평가 절차를 적용하였을 때 일률적이고 체계적으로 검증이 수행됨을 확인하였다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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