보고서 정보
주관연구기관 |
서울대학교 Seoul National University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2014-09 |
과제시작연도 |
2012 |
주관부처 |
농림축산식품부 Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA) |
등록번호 |
TRKO201500011291 |
과제고유번호 |
1545005521 |
사업명 |
생명산업기술개발 |
DB 구축일자 |
2015-07-18
|
DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500011291 |
초록
▼
II. 농업생산기반시설을 둘러싼 환경의 변화: 제1장, 제2장, 제3장
가. 우리나라의 기후변화는 일 80㎜ 이상의 집중호우 발생일수가 70년대에 비해 2배 이상 증가하는 등 기상여건은 점차 열악해지는 것에 비해 농업생산기반 시설은 노후화된 상태로 운영되고 있음
나. 농업용 저수지 중 1945년 이전에 준공된 시설이 9,154개로 등록된 저수지 전체의 52%를 초과하고 있어 이들 시설의 보수·보강사업이 시급한 실정임
다. 홍수량의 변화와 같은 자연환경의 변화 또는 하류 몽리구역 및 시설물에 대한 요구사항 변화와 같은
II. 농업생산기반시설을 둘러싼 환경의 변화: 제1장, 제2장, 제3장
가. 우리나라의 기후변화는 일 80㎜ 이상의 집중호우 발생일수가 70년대에 비해 2배 이상 증가하는 등 기상여건은 점차 열악해지는 것에 비해 농업생산기반 시설은 노후화된 상태로 운영되고 있음
나. 농업용 저수지 중 1945년 이전에 준공된 시설이 9,154개로 등록된 저수지 전체의 52%를 초과하고 있어 이들 시설의 보수·보강사업이 시급한 실정임
다. 홍수량의 변화와 같은 자연환경의 변화 또는 하류 몽리구역 및 시설물에 대한 요구사항 변화와 같은 사회환경의 변화 등으로 인해 시설물 안전성에 변화가 발생하고 있어 현재를 기준으로 시설물의 안전성 재평가가 필요함
라. 농업생산기반시설의 안전성을 평가하는 다양한 체계를 단일 지수로 통합함으로써 시설물간, 지역간 안전에 관한 격차를 정량적으로 비교할 수 있는 평가지표가 필요한 실정임
III. 안전성분석을 위한 현황조사 및 DB 구축: 제7장 4절, 부록A
가. 본 연구에서는 한국농어촌공사에서 관리하는 3000여개의 저수지 중 4대강 유역에 위치한 저수지 30개 저수지를 선정하여 조사대상지역으로 선정
나. 조사대상지는 한강, 금강, 낙동강, 영산강 4대강 유역별로 각각 중권역 6개, 3개, 4개, 3개 권역, 표준권역 각각 9개, 6개, 4개, 5개 권역으로 구성
다. 통합안전성 DB는 유역현황, 저수지 설계제원, 수문자료, 토질자료, 하류부자료 5개 분야의 농업생산기반시설에 관한 자료와 통합안전지수를 산정하기 위해 필요한 과거재해이력, 인프라 구조 및 인구현황 등의 하류부의 자료로 구성하였음
마. DB는 새로 자료를 입력받고 새로운 자료유형을 확장할 수 있도록 구성되어 있으며 통합안전지수 산출 시스템과 연계하도록 구성하였음
IV. 기후변화에 따른 농업생산기반시설 안전성 재평가: 제4장
가. 기후변화 모의
1) 기후변화 시나리오는 RCP 시나리오 중에서, 우리나라 온실가스 저감정책 현실을 잘 반영하고 있는 RCP 4.5 시나리오를 선택하였음
2) CLUE 모형을 선정하여 미래 토지이용변화를 모의하고 이에 따른 CN 및 불투수율의 변화를 분석한 결과 CN 값은 68에서 69로 증가하는 것으로 분석되어 수문 특성을 변화시킬 만큼의 큰 변화는 없는 것으로 나타났음
나. 수리/수문 안전성 재검토
1) HEC-HMS 모형 및 HEC-5 모형으로 모의하여 산정된 200년 빈도 홍수량은 30개 저수지 평균 444 m3/s에서 1,036 m3/s으로 증가하며 PMF는 1,106m3/s에서 1,983m3/s로 증가하는 것으로 분석되었음
2) 미래 기상자료 및 토지이용변화를 반영하여 수행된 물수지 분석을 통해 모의되는 저수지 수위 자료와 사수위의 비교를 통해 대상 저수지의 이수 안정성을 재검토하였음
다. 토질 안전성 재검토
1) 강우강도의 변화와 강우 지속시간을 반영하여 제체 표면 침투를 고려한 침투 해석 및 안정성 해석 결과, 강우강도가 0에서 20 mm/hr로 높아질 경우 안전율이 4.7에서 1.5로 낮아지는 것으로 분석되었음
2) 안전율 하락폭은 제체의 규모에 영향을 받으며 제체의 규모가 작을수록 안전율이 크게 낮아지는 것으로 나타났는데 기후변화로 인한 높은 강우강도와 큰 홍수량을 가진 강우 사상이 예상될 경우 하류사면의 강우시 표면 침투를 방지하기 위한 대책이 필요할 것으로 분석되었음
라. 구조안전성 재검토
1) 저수지의 구조 안전성을 분석한 결과 전체적으로 전도에 대한 안전율이 6.0 이상으로 안전성이 확보된 것으로 평가되었으며 지지력에 대한 안전율은 3.0 이상으로 안전성을 충분히 가지고 있다고 평가되었음
2) 활동에 대한 안전율은 2.0 미만으로 평가되어 안전성이 상대적으로 낮은 것으로 분석되었음
V. 농업생산기반시설 안전성 분석기술 개발: 제5장
가. 본 연구에서는 시설의 안전성을 수리/수문 안정성, 지반안정성, 구조적 안정성의 항목으로 나누어 분석하고, 그 결과를 통합하여 단일 지수로 나타낼 수 있도록 평가 단위를 도입하였음 (기대피해액 단위)
나. 농업생산기반시설의 안전성은 홍수피해시, 지진시 제체붕괴, 평상시 제체붕괴 등의 각기 다른 세가지 재해에 대해 입는 피해를 통해 각 재해를 대상으로 시설의 파괴 및 붕괴에 따른 기대값, 즉 기대피해액을 기준으로 재해의 위험도를 평가하여 서로다른 사상을 통합적으로 판단할 수 있게 하였음
다. 각 단위 시설의 붕괴에 따른 피해 기대값을 통하여 단위 시설의 상대적 취약성을 분석할 수 있으며 각 시설에 대한 보수보강효과는, 보수보강에 따른 취약성의 개선으로 나타낼 수 있음
VI. 농업생산기반시설 통합안전성 관리지표 개발: 제6장
가. 농업생산기반시설은 설치년도에 따라 설치목적과 안전에 관한 사업기준이 상이하여 시설물에 따라 다른 설계기준을 고려하여 시설물의 안전성을 분석하고 이를 비교할 수 있도록 통합안전지수를 개발하였음
나. 통합안전지수는 기대피해액을 정규화과정을 통해 1.0에서 5.0 사이의 지수로 변환하여 시설물의 안전성을 평가하였으며, 안전성 평가에는 시설물의 손괴에 따른 하류부의 예상 피해를 반영할 수 있도록 관리지표를 개발하였음
다. 환경변화와 사회변화를 고려하여 시설물의 안전성을 시뮬레이션이 가능하도록 통합안전성 분석 모듈을 개발하였으며 이를 통합안전성 관리시스템에 적용하였음
라. 개발한 통합안정성 분석방법을 적용하여 한강, 낙동강, 금강, 영산강의 4대강의 30여개 저수지에 대하여 수리/수문안정성, 제체안정성, 구조적 안정성을 분석하고 이를 통해 통합안전성지수를 산정하였음
VII. 농업생산기반시설 통합안전성 관리시스템 개발: 제7장
가. 본 연구에서는 시설물의 안전성을 하나의 단일한 수치로 파악하고 시설물의 취약 부분을 파악할 수 있는 통합안전성 관리시스템 (Integrated Safety System; ISS) 프레임워크(framework)를 개발하였음
나. 통합안전성 관리시스템 프레임워크를 바탕으로 웹기반의 시범 시스템을 개발하였으며 이를 본 연구의 연구대상 시설에 적용하여 시설물의 안전성을 분석하였음
다. 통합안전성 웹시스템은 개별 농업생산기반시설물의 안전성에 대한 데이터를 일관된 형태로 축적하고, 이들 데이터를 이용하여 시설물 재해에 대한 예상 피해액과 안전성지표를 자동으로 계산하여 관리자의 의사결정을 돕는 것을 목표로 개발하였음
라. 본 연구를 통해 개발한 통합안전성 관리시스템은 다음과 같이 구성하였음
1) 입력된 자료를 활용하여 통합안전성 산정 모듈에 의해 시설물의 안전성이 계산되고 그 결과가 그래프로 도시
2) 입력된 자료의 결과를 곧바로 확인하고 그 결과를 다른 지역과 비교 할 수 있도록 구성
3) 시스템을 통해 어떤 항목에서 더 큰 위험에 노출되어 있는지를 도표를 통해 웹상에서 나타냄
4) 홍수, 지진으로 인한 제체 파괴, 수위급강하로 인한 제체 파괴 등의 경우에 피해액이 어떤 요인에 집중되는지 관리자가 파악할 수 있도록 도표를 통해 웹상에서 나타냄
5) 피해액 항목별로 계산결과를 그래프로 도시화하여 표현하고, 계산과정도표를 통해 확인할 수 있도록 시스템을 구성
마. 개발된 통합안전선 관리시스템을 이용하여 표본 농업생산기반시설의 기대피해액의 지수인 통합안전성 지수를 분석하였으며, 도시와 농촌의 지수를 비교한 결과 도시 지역은 평균 1.13인 반면, 농촌지역은 평균 1.33로 산출되어 농촌지역의 안전성이 도시보다 재해에 취약한 것으로 분석됨
VIII. 통합안전성 지수의 활용: 제8장, 제9장
가. 통합안전성을 통해 단위시설의 지수를 단일 단위로 나타냄으로써 각 기반시설 안전성 현황을 비교하고 파악할 수 있음
나. 시설물의 통합안전성 분석을 통해 시설물 간 안전성 비교가 가능하며, 지역 별 취약시설을 선별할 수 있으며 이를 통해 우선보수시설을 분석하는 데에 본 연구에서 개발한 시스템을 활용할 수 있음
다. 항목별 안전성 지수를 통해 각 시설의 취약요소를 파악할 수 있으며, 보강에 따른 안전성의 변화를 모의함으로써 보수보강 사업의 효과를 분석하는 데에 활용할 수 있음
라. 지역 간 안전성 비교를 통해 도시 및 농촌 지역의 농업생산기반시설 설치지역의 안전성을 비교할 수 있으며 이를 통해 시설물의 유지관리 계획수립에 본 연구에서 개발한 관리시스템을 활용할 수 있음
IX. 제언
가. 시설물의 안전성을 통합안전성 지수를 통해 분석하는 기술이 정립되었으며, 자료확충을 통해 전국의 농업생산기반시설 안전성을 파악하여야 할 것임
나. 전국적 조사를 실시하고 안전성을 분석함으로써 시설물 안전성 위험지역과 우선 보수보강 대상 시설을 파악할 필요가 있음
다. 목표 안전성 지수를 설정하여 시설물의 유지관리 및 보수보강에 대한 장기투자계획을 수립하여야 할 것임
Abstract
▼
1. Environmental change of agricultural infrastructures: Chapter 1, 2, and 3
A. Agricultural infrastructures in Korea are exposed to harsher climate conditions. Recently, days of torrential rains more than 80 mm per day increased to twice compare to 1970s’. However, most of the agricultural infra
1. Environmental change of agricultural infrastructures: Chapter 1, 2, and 3
A. Agricultural infrastructures in Korea are exposed to harsher climate conditions. Recently, days of torrential rains more than 80 mm per day increased to twice compare to 1970s’. However, most of the agricultural infrastructures are not designed or managed to deal with the worse condition. Furthermore, some of them are aged. Therefore, there should be a new plan which can deal with the climate change.
B. Many of the agricultural infrastructures should be repaired or replaced immediately. Reservoirs are representative agricultural infrastructures, and there are 9,154 registered reservoirs in South Korea. The 52 percent of the reservoirs are constructed before 1945, and they are not designed for the current climate condition.
C. The infrastructures are asked to deal with change of social needs. Over last few decades, water use patterns of our society is changing. People concerns about the environment more, and farmers idea of agriculture is changed to more market oriented.
D. Recently, inequality of life quality between urban and rural areas became an important issue. Therefore, an index which can measures the life quality must be considered.
2. Surveyed results and Database for safety analysis: Chapter 7.4, and Appendix A
A. In this research, we selected 30 reservoirs as sample sites among the 3000 registered reservoirs in Korean Rural Community Corporation.
B. The selected sites are classified with its rivers.
C. Database of researched sites are consist of basin data, reservoir design spec data, hydrologic data, soil data, and neighboring town data.
D. Integrated Safety Database is consist of disaster history, infrastructure & population data, and so on.
E. Database are designed to accept a new data and to expand new data type. And a calculation system calculate Integrated Safety Index automatically with the data.
3. Revaluation of agricultural infrastructures in consideration of climate change: Chapter 4.
A. Climate change simulation
i. We selected RCP 4.5 scenario which reflects Korean greenhouse emission reduce policy.
ii. We simulated land use change in future with CLUE, but the result shows that change of CN and water permeability are not that huge to cause hydrologic change.
B. Hydrologic safety revaluation
i. We revaluated flood control safety by HEC-HMS model and HEC-5 model.
ii. Future climate data and land use change were considered to analyze the flood control safety.
C. Soil safety revaluation
i. We analyzed soil safety of the dams in consideration of rainfall intensity and rainfall duration.
ii. The result shows that greater rainfall intensity weakens the safety of dams.
iii. The decline rate of the safety is affected by the dam size. Smaller sized dams affected more than bigger dams.
iv. It tells us that there should be countermeasures for greater rainfall intensity
D. Structural safety revaluation
i. Safety of spillways were revaluated by PRADTM
4. Development of agricultural infrastructure safety: Chapter 5
A. In this research, we classified safety as hydrological safety, soil & ground safety, and structural safety. We analyzed the three type of safeties and integrated them as one index.
B. Agricultural infrastructures safety were calculated based on the expected value of failure.
C. The three safety can be expressed as indexes for comparison between deferent threats. A manager of a structure can figure out which threat is the most urgent thing.
5. Integrated Safety Index for agricultural infrastructure: Chapter 6.
A. Standards for agricultural infrastructures differed by a structure’s designed year and purpose. We developed an Integrated Safety Index to compare different infrastructures’ different threat.
B. Integrated Safety Index is presented as a number between from 1 to 5, and it can evaluate infrastructures’ safety.
C. We developed an Integrated Safety Index analysis module to simulate infrastructures safety in consideration of social and environmental changes.
6. Integrated Safety System for agricultural infrastructure: Chapter 7
A. We developed an Integrated Safety System (ISS) framework to represent as an index for different structures’ safety.
B. The ISS system is web-based system. Selected sample reservoirs are analyzed with this system.
C. The purpose of the system is to collect data for structures safety as an organized form, and calculate expecting damage cost and safety index of a structure. A manager of the structure can be supported by the system for decision making.
D. ISS is consist of these below
i. Integrated Safety estimation module automatically calculate structures safety with the database.
ii. Results of the inputted data immediately, and the result can be compared with other structures.
iii.Most of data are shown as a responsive graphs to help users can figure out the most import and urgent issue for safety.
iv.Three type of threat for reservoir: flood, earthquake, and sudden drawdown, were analyzed, and the results are shown as graphs for better decision support.
v. Every step of the calculation are shown as graph and tables to let an user can check the process.
7. Suggestion for Integrated Safety Index: Chapter 8, and 9
A. Integrated Safety System (ISS) aims decision support for agricultural infrastructures’ managers.
B. ISS developed as a web-based system to collect structures’ data and its neighboring areas’ data in organized form. User of the system can easily access to database and edit data on web-browser.
C. A user can compare different sites’ safety. It helps the user to make priority of repair plan.
D. ISS can be applied to simulate different plans. ISS can show simulated result of each plan, and it can be used as decision support system.
E. ISS can shows the life quality inequality between urban and rural people based on safety index. This result can be applied for rural planning.
F. ISS’s database can be expanded for better safety evaluation what includes a field investigation.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.