R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201717AWMP-B066744-05 | |||||
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| 연구사업명 | 물관리연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 내외수 연계 도시 침수저감 능력향상 기술 연구 | |||||
| 총 연구기간 | 2013-06-15 ~ 2018-06-14 | |||||
| 연구책임자 | 문영일 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
33명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 1,943,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 1,943,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 7,166,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 7,166,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 서울시립대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
- 최근에 더욱 안전한 국토와 생활을 바라는 국민의 요구가 커지고 있고, 자연재해에 대한 국민의 관 심도 커지고 있으며, 매년 반복되고 있는 도시유역의 침수피해로 인한 우리나라 피해액은 2000년 이 후 연평균 2조원을 넘음 - 2010년, 2011년의 홍수로 인한 수도권 침수 이후, 서울시는 내수침수 저감을 위하여 연간 5,000억 원씩 10년간 투자할 것으로 발표하였으며, 소방방재청은 도시방재성능 목표강우량을 지자체별로 공시하는 등 내수침수로 인한 피해 저감을 위한 지속적인 투자가 계속되고 있음 - 기후변화에 따른 수환경의 변화로 도시홍수로 인한 인명 및 재산피해가 증가하여 도시홍수에 대한 중요성이 급격히 부각되는 상황이지만 국내에서는 내외수를 연계한 도시 내배수 시스템 선진화기술 구축 및 그와 관련된 연구는 미흡한 실정이며, 내외수의 연계를 고려한 운영 없이는 효과적인 침수 저감은 어려움 - 이상기후로 인한 집중호우, 강우패턴 변화를 배제한 하수관거 확률연수, 오수관리 시스템 중심의 하수정책으로 인하여 최근 내수 침수 피해는 증가 추세임 - 도시유역에서 발생하는 홍수는 인명 및 재산뿐만 아니라 사회기반시설에 대한 피해를 급증시키고 있기 때문에, 이를 효과적으로 방어할 수 있는 구조적, 비구조적 내배수 홍수방어 대책의 수립이 시급한 실정임 - 도시유역에서의 침수피해 원인은 내수배제 불량에 따른 내수침수가 대부분을 차지하고 있으며, 내배수시설의 성능 개선 및 다변화 요소기술이 필수적이며, 이를 위하여 배수유역의 특성에 따른 유역 침수 위험성을 판단하여 최적의 도시 내수 침수 방어를 위한 시설 계획규모를 결정할 필요성이 있음 - 국내의 하수 관련 시스템 정책은 주로 하수도 시설관리 위주로 되어 있으며, 환경부에서는 침수대응 하수도 시뮬레이션 가이드라인을 마련하여 2차원 표면 유출도 모의하도록 하고 있으나, 가격이 고가인 외산 프로그램을 통한 단일성 과제로 시행되고 있어 자료의 연속성 및 홍수 예보용으로는 사용이 불가함 - 현재 기존 관계부처의 대책들은 유하시설의 용량 증설 및 통수능 확보를 초점으로 하는 구조적인 대책에 머물러 있으며, 유하시설 위주의 대책은 하류에서의 더 큰 홍수를 발생시킬 위험이 있음 - 기존 우수관거 시설물의 전체적인 확장은 막대한 예산과 시간을 필요로 할 뿐만 아니라 지구 온난화로 인한 이상기후 및 국지성 집중호우에 완벽하게 대응하기 곤란하므로 구조적인 대책과 더불어 집중호우에 대비할 수 있도록 각 시설물의 기능 및 경제성을 최대로 하며 방재성능을 향상시킬 수 있는 비구조적인 대책이 동시에 수립되어야 하며, 유하시설뿐만 아니라 유역 내 유수지 등을 활용한 면 중심의 대책이 수립되어야함 - 제내지에서의 방류량이 외수의 수위 변화와 밀접한 연관이 있으며, 반대로 외수의 수위가 내수의 배출가능 여부에 직접적인 영향을 미치기 때문에 효율적인 내수침수 방어를 위해서는 내외수를 연계한 운영 기술개발이 필수적임 - 내수 침수를 고려하기 위해서는 외수 및 지류 합류부의 배수위, 빗물펌프장 등 치수시설물의 영향을 고려하여야 하며, 이를 통합적으로 고려한 시스템은 전무한 상태임 - 내수 침수 피해 증가에 따른 대책의 일환으로 내외수를 고려한 홍수 예보 및 침수 흔적도 및 홍수 위험도 정량화 기술을 시스템화한 체계적인 도시홍수 방재 시스템 구축이 필수적임 - 현재 정부나 지자체의 내수배제 관리와 외수에 대한 관리는 서로 구분되어 있어서, 이를 통합하고 연계 운영관리에 대한 기술개발이 미흡한 실정이어서 정부차원의 지원 및 개발이 필요하며 효과적인 내수침수예측 및 홍수피해 저감을 위한 방재시스템 구축을 위해서는 내외수를 연계한 침수예측 선진화 기술 개발이 요구됨 [최종목표] - 본 연구과제에서는 시나리오기반 내외수 연계 홍수위험 지역 산정기술을 개발하고, 내외수 연계 홍수예측 및 침수관리 S/W와 매뉴얼을 제작하는 등 사용자 목적에 따른 시나리오 구성 및 관리, 침수심, 유속, 홍수도달 시간 등을 고려한 다양한 형태의 내외수 침수도 작성 기술 개발과 국내 실정에 맞는 내외수 연계 침수해석 모형을 구축하고자 함 ○ 본 연구단의 비전은 내수침수로 인한 인명 및 재산피해를 최소화하고 내외수 연계 도시 침수저감 능력향상 기술 연구를 통한 도시 내배수 시스템 선진화를 이루어 홍수재해로부터 안전한 도시 구축을 달성하는데 있음 ？ 본 연구단의 비전 달성을 위한 최종목표는 2020년 이후 내외수 연계 도시침수저감 능력향상 기술 연구 추진으로 2020년 이후 10년간 피해액 5조원 절감(연간 홍수피해액 및 복구액 2.5조원의 20% 절감)을 목표로 함 - 1단계(3년, 2020~2022년) : 피해액 및 복구액의 1.2조 절감 목표(매년 0.4조) - 2단계(3년, 2023~2025년) : 피해액 및 복구액의 1.5조 절감 목표(매년 0.5조) - 3단계(4년, 2026~2030년) : 피해액 및 복구액의 2.3조 절감 목표(매년 0.6조) ○ 본 연구단은 단계별 연구목표를 수립하고 그에 적합한 추진전략 및 일정계획을 수립하였음. 1단계(1차년도, 12개월) 추진전략은 기반기술 개발이며, 2단계(2-3차년도, 24개월) 추진전략은 핵심요소기술 개발 및 핵심요소기술 개발의 결과물 점검과, 성과관리 목표를 설정하여 점검함. 3단계(4-5차년도, 24개월) 추진전략은 실증연구 및 실용화 기술개발이며, 시범유역 선정과 적용 및 검증, 상시 모니터링 기술의 실용화 내용을 포함함. ○ 최종목표 달성을 위한 각 세부과제별 연구목표는 다음과 같음 *1세부과제: 내외수 연계 홍수위험 및 침수예측 선진화 기술 개발 - 외수위 변화에 따른 도시하수관거 위험도 평가 시스템 개발 - 초단기 및 단기 강우 예측 기반기술 개발 - 외수위 변화를 고려한 침수예측 기술개발 - 내외수 연계 침수예측 선진화 기술 개발 * 2세부과제: 내외수 연계 내배수시설의 성능 개선 및 설계 선진화 기술 개발 - 침수위험지역 내수배제계획 수립 기법 개발 - 내외수 연계 내배수 시설 배수효율 향상 기술 개발 - 우수관거 연계 저류시스템 설계 및 저류능력 평가 기술 개발 * 3세부과제: 내외수 연계 내배수 시스템 최적운영 기술 개발 - 지구단위 내배수시설 연계 운영 기술개발 - 내외수 연계운영 시나리오에 따른 불확실성 분석 기술개발 - 내외수를 연계한 내배수시설 최적운영 시스템 개발 [연구내용 및 범위] 1-2 세부 ？ 초단기/단기 강우예측 모듈의 시범유역 검증 및 실용화 기술개발 ？ Multi-Sensor Blending(레이더+위성) 초단기 강우예측 기술 시범유역 검증 및 실용화 기술개발 ？ GRIMs+WRF 단기 강우예측 기술 실시간 모의 및 적용 기술 개발 ？ 초단기/단기 강우예측 입력자료 시범유역제공 및 매뉴얼 작성 1-3 세부 ？ 내수침수 위험지도 제작 ？ 내수침수 대응을 위한 동적 의사결정 모형의 적용 ？ 침수취약성, 침수위험성, 침수위험도를 통합적으로 구현하는 지도제작 ？ 동적의사결정 모형을 기반으로 한 내수침수 대응 안전지도 제작 ？ 내수침수 대응 동적 의사결정 모듈 개발 1-4 세부 ？ 내외수 연계 홍수위험 및 침수예측 선진화 기술 검증 및 실용화 ？ 내외수 연계 통합 내수침수예보시스템 최적화 모듈 및 예측성능 고도화 ？ 내외수 연계 홍수위험 및 침수예측 선진화 기술 검증 및 실용화 ？ 내외수 연계 통합 내수침수예보시스템 사용자 매뉴얼 작성 2-1 세부 ？ 침수위험지역 내배수시설 홍수방어능력 평가 프로그램 및 프로그램 매뉴얼 작성 ？ 최적 조합을 통한 내배수시설 홍수방어능력 평가 프로그램 적용 및 보완 ？ 침수위험지역 내배수시설 홍수방어능력 평가 프로그램 매뉴얼 작성 2-2 세부 ？ 저류능력을 고려한 내외수 연계 내배수시설 성능 개선 및 설계 선진화 기술 시범지역 적용 ？시범적용을 통한 개발 기술 실용화 및 기술 개발 효과 검토 ？빗물펌프장 성능 평가 및 고효율？소형화 설계 가이드라인 ？외수위 고려 내배수시설 배수능력 평가 및 통합 설계 가이드라인 ？우수관거 연계 간선 저류지 설계 기법(Process) 제안 및 가이드라인 작성 2-3 세부 ？ 관거시설의 설계 가이드라인 개발 ？ 시범유역 적용을 통한 최적안 도출 ？ 우수관거 구조 개선 기술반영 설계 가이드라인 제시 3-1 세부 ？ 지구단위 내배수시설 실시간 운영시스템 구축 ？ 지구단위 실시간 운영 모듈 개발 및 시스템 구성 ？ 개선사항 도출 및 설계 운영 가이드라인 제시 3-3 세부 ？ 최적운영 시스템의 기존 내외수 관리 시스템과의 연계방안 구축 ？ 내외수 연계 내배수시설 최적운영시스템 운영매뉴얼 작성 ？ 내수침수저감 및 외수상승억제를 고려한 최적의 펌프 운영 제시 ？ 기존 내배수시설 관리 시스템과의 연계를 통한 실무 적용 방안 구축 ？ 실무자를 위한 최적운영 시스템 매뉴얼 작성 및 보완 ？ 강우 및 펌프운영시나리오에 따른 내외수를 고려한 최적의 펌프운영조건 및 가이드라인 제시 ？ 신뢰성있는 최적 펌프운영조건을 결정하기 위한 분석유형 선정 및 결정 ？ 내외수를 고려한 빗물펌프장 운영 가이드라인 제시 |
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| 색인어 | 한글 | 내수침수 | 외수범람 | 홍수위험도 | 지류하천 | 내배수시설 |
| 영문 | inland flooding | river flooding | flood risk | branch stream | storm drainage system | |
| 최종보고서 | 첨부2.연구개발내용및성과(1세부).pdf 첨부2.연구개발내용및성과(2세부).pdf | |||||