[표지]
요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 18
1.1. 연구배경 및 필요성 18
1.2. 연구목적 및 범위 22
1.3. 연구방법 및 절차 23
제2장 최신자료 수집 및 분석 26
2.1. 2020년 침수피해 및 강우자료 수집·분석 27
2.1.1. 침수피해이력 자료 수집 27
2.1.2. 강우자료 수집 29
2.1.3. 피해이력기반 한계강우량 산정 31
2.2. 유역특성자료 최신화를 위한 GIS 자료 수집·분석 36
2.2.1. 최신 유역특성 자료 수집 36
2.2.2. GIS 분석을 통한 유역특성자료 분석 38
2.3. 최신자료 적용에 따른 개선효과 비교 및 최신화 계획 수립 40
2.3.1. 피해이력기반 한계강우량 40
2.3.2. 유역특성별 변화량 분석 및 최신화 계획 수립 42
2.4. 소결론 44
제3장 도시침수 위험기준 추정 모델 검증 및 개선 48
3.1. 변수 중요도 분석을 이용한 모델 학습자료 구축 49
3.1.1. 변수 중요도 분석 49
3.1.2. 변수 중요도 분석 결과를 이용한 학습자료 구성 50
3.2. 학습자료 구성에 따른 모델 성능평가 55
3.2.1. Neural Network 알고리즘 56
3.2.2. 모델의 성능평가 방법 58
3.2.3. 학습자료별 모델 성능평가 결과 59
3.2.4. 학습자료별 모델 성능평가 결과 비교 65
3.2.5. 기존 모델과의 성능평가 결과 비교 70
3.2.6. 선정된 도시침수 위험기준 추정 모델 검증 75
3.3. 학습자료 확장기법을 이용한 위험기준 추정 모델 검증 76
3.3.1. 강우-침수 피해이력을 이용한 위험기준 추정 결과 검증 76
3.3.2. 학습자료 확장을 통한 모델 예측 성능평가 81
3.4. 비도시지역 침수 위험기준 추정을 위한 모델 개발 84
3.4.1. 비도시지역 침수 위험기준 추정을 위한 학습자료 구축 84
3.4.2. 비도시지역 침수 위험기준 추정 모델 성능평가 84
3.5. 소결론 86
제4장 전국 위험기준 시범적용을 통한 검증 및 개선 90
4.1. 도시침수 위험기준 적용 및 시범운영 91
4.1.1. 도시침수 위험기준 설정 및 적용 91
4.2. 침수자료를 활용한 위험기준 검증 및 개선 96
4.2.1. 도시침수 한계강우량 검증 96
4.2.2. 한계강우량 검증 결과 분석 및 개선 100
4.3. 기상청 영향예보를 위한 재해영향모델 적용 방안 103
4.3.1. 공간해상도 104
4.3.2. 기준적용 방법 106
4.4. 소결론 109
제5장 도시침수 계측센서 유지관리 및 저가형 센서 개발 112
5.1. 도시침수 계측센서 유지관리 113
5.1.1. 점검 시기 및 방법 113
5.1.2. 지역별 점검 대상 115
5.1.3. 월별 현장점검 주요 조치 사항 127
5.2. 저가형 침수 계측센서 개발 및 시험운영 134
5.2.1. 기존 침수 계측센서의 검토 134
5.2.2. 계측 방식 검토 137
5.2.3. 저가형 신규 침수센서 개발 138
5.2.4. 저가형 신규 침수센서 제작 146
5.2.5. 신규 계측센서 설치 150
5.3. 소결론 153
제6장 결론 156
참고문헌 160
서지자료 162
REPORT DOCUMENTATION PAGE 163
판권기 164
표 2.1. 2020년 시군구별 주요 침수피해현황 28
표 2.2. 시도별 강우자료 수집현황 29
표 2.3. 지속시간별 최대누적강우량(ASOS 경주 관측소) 30
표 2.4. 피해이력기반 한계강우량 산정 가능지역 32
표 2.5. 피해이력기반 한계강우량 산정 가능지역 32
표 2.6. 피해이력기반 수정 한계강우량 식 33
표 2.7. 피해이력기반 신규 한계강우량 식 34
표 2.8. 피해이력기반 동일 한계강우량 식 35
표 2.9. 2021년 GIS자료 수집현황 38
표 2.10. 최신자료를 활용한 불투수율 산정 결과 39
표 2.11. 우수관 용량 및 빗물받이 밀도 산정 결과 39
표 2.12. 2021년 GIS자료 수집현황 42
표 3.1. 변수 중요도 분석 결과(9가지 유역특성) 51
표 3.2. 변수 중요도 분석 결과(8가지 유역특성) 52
표 3.3. 변수 중요도 분석 결과(7가지 유역특성) 53
표 3.4. 변수 중요도 분석 결과(6가지 유역특성) 54
표 3.5. 변수 중요도 분석 결과(5가지 유역특성) 54
표 3.6. 모델에 적용된 매개변수 58
표 3.7. 모델 성능평가 결과(9가지 유역특성, 지속시간 30분) 59
표 3.8. 모델 성능평가 결과(9가지 유역특성, 지속시간 60분) 59
표 3.9. 모델 성능평가 결과(9가지 유역특성, 지속시간 180분) 59
표 3.10. 모델 성능평가 결과(8가지 유역특성, 지속시간 30분) 60
표 3.11. 모델 성능평가 결과(8가지 유역특성, 지속시간 60분) 60
표 3.12. 모델 성능평가 결과(8가지 유역특성, 지속시간 180분) 60
표 3.13. 모델 성능평가 결과(7가지 유역특성, 지속시간 30분) 61
표 3.14. 모델 성능평가 결과(7가지 유역특성, 지속시간 60분) 61
표 3.15. 모델 성능평가 결과(7가지 유역특성, 지속시간 180분) 61
표 3.16. 모델 성능평가 결과(6가지 유역특성, 지속시간 30분) 62
표 3.17. 모델 성능평가 결과(6가지 유역특성, 지속시간 60분) 62
표 3.18. 모델 성능평가 결과(6가지 유역특성, 지속시간 180분) 62
표 3.19. 모델 성능평가 결과(5가지 유역특성, 지속시간 30분) 63
표 3.20. 모델 성능평가 결과(5가지 유역특성, 지속시간 60분) 63
표 3.21. 모델 성능평가 결과(5가지 유역특성, 지속시간 180분) 63
표 3.22. 모델 성능평가 결과(4가지 유역특성, 지속시간 30분) 64
표 3.23. 모델 성능평가 결과(4가지 유역특성, 지속시간 60분) 64
표 3.24. 모델 성능평가 결과(4가지 유역특성, 지속시간 180분) 64
표 3.25. 모델 성능평가 결과(지속시간 30분) 65
표 3.26. 모델 성능평가 결과(지속시간 60분) 67
표 3.27. 모델 성능평가 결과(지속시간 180분) 68
표 3.28. Spectral RBF 모델 성능평가 결과 71
표 3.29. Spectral Nearest_neighbors 모델 성능평가 결과 71
표 3.30. 지속시간 30분에 대한 모델별 결과 72
표 3.31. 지속시간 60분에 대한 모델별 결과 73
표 3.32. 지속시간 180분에 대한 모델별 결과 74
표 3.33. 선정된 모델의 성능 및 예측성능 결과 75
표 3.34. 한계강우량 추정값 검증조건 76
표 3.35. 한계강우량 추정값 적용성 검토 결과 77
표 3.36. 학습자료 확장을 통한 모델 예측성능 평가(지속시간 30분) 81
표 3.37. 학습자료 확장을 통한 모델 예측성능 평가(지속시간 60분) 82
표 3.38. 학습자료 확장을 통한 모델 예측성능 평가(지속시간 180분) 83
표 3.39. 비도시지역 침수 위험기준 모델 성능평가(지속시간 30분) 85
표 3.40. 비도시지역 침수 위험기준 모델 성능평가(지속시간 60분) 85
표 3.41. 비도시지역 침수 위험기준 모델 성능평가(지속시간 180분) 85
표 4.1. 단계별 침수 위험기준 설정을 위한 한계강우량 대비 적용 비율 91
표 4.2. 행정동별 도시침수 위험기준 산정 결과 92
표 4.3. 대피시간 검토 결과 95
표 4.4. 침수센서 계측현황 96
표 4.5. 침수지역 CCTV 수집현황 97
표 4.6. 한계강우량 오차 99
표 4.7. 침수자료를 활용한 한계강우량 검토 결과 100
표 4.8. 오차 및 오차율 분석 결과(절댓값) 100
표 4.9. 한계강우량 목표오차 초과 지역 101
표 4.10. 울산 태화동 한계강우량 개선 101
표 5.1. 침수센서 점검 시기 및 방법 113
표 5.2. 울산지역 계측센서 지점 및 형태 115
표 5.3. 울산지역 계측센서 형태별 개수(2021) 116
표 5.4. 부산지역 계측센서 지점 및 형태 118
표 5.5. 부산지역 계측센서 형태별 개수(2021) 118
표 5.6. 창원지역 침수센서 지점 및 형태 120
표 5.7. 창원지역 침수센서 형태별 개수(2021) 121
표 5.8. 인천 미추홀구 침수센서 지점 및 형태 122
표 5.9. 인천 부평구 침수센서 지점 및 형태 122
표 5.10. 인천 부평구 침수센서 형태별 개수(2021) 123
표 5.11. 천안지역 침수센서 지점 및 형태 125
표 5.12. 천안지역 침수센서 형태별 개수(2021) 125
표 5.13. 2021년 현장점검 일정 및 대상지역 127
표 5.14. 가변저항형 수위센서 제원 137
표 5.15. 초음파 수위 센서 제원 141
표 5.16. 아두이노 메가 보드 제원 143
표 5.17. LTE-CatM1 통신모듈 제원 143
표 5.18. 태양전지 모듈 제원 144
표 5.19. 18650 배터리 제원 145
표 5.20. SD 카드 모듈 제원 145
표 5.21. 측정간격별 가동가능시간 152
표 5.22. 태양광패널 및 배터리비교 152
그림 1.1. 과거 40년과 최근 10년간 피해 비교 18
그림 1.2. RCP 8.5에 따른 2040~2059년 10년 빈도 5일 최대 누적강우량 19
그림 1.3. 기후변화에 따른 위험증가 19
그림 2.1. NDMS 사유시설 피해자료 27
그림 2.2. 피해이력기반 한계강우량 산정 예시 31
그림 2.3. 빗물받이 및 우수관 추가 수집자료 37
그림 2.4. 연도별 피해이력기반 한계강우량 산정 변화 40
그림 2.5. 자료 추가에 따른 피해이력기반 한계강우량 수정 예시 41
그림 2.6. 주요지역 연도별 우수관거 추가 구축 길이 43
그림 3.1. 유역특성 종류 50
그림 3.2. Neural Network 알고리즘 56
그림 3.3. K-fold 교차검증 58
그림 3.4. 모델별 성능 비교(지속시간 30분) 66
그림 3.5. 모델별 성능 비교(지속시간 60분) 67
그림 3.6. 모델별 성능 비교(지속시간 180분) 69
그림 3.7. 기존 모델과의 성능 비교(지속시간 30분) 72
그림 3.8. 기존 모델과의 성능 비교(지속시간 60분) 73
그림 3.9. 기존 모델과의 성능 비교(지속시간 180분) 74
그림 3.10. 학습자료-검증자료 유역특성 비교(지속시간 30분) 78
그림 3.11. 학습자료-검증자료 유역특성 비교(지속시간 60분) 79
그림 3.12. 학습자료-검증자료 유역특성 비교(지속시간 180분) 80
그림 3.13. 예측성능 평가 결과(학습자료 확장, 지속시간 30분) 81
그림 3.14. 예측성능 평가 결과(학습자료 확장, 지속시간 60분) 82
그림 3.15. 예측성능 평가 결과(학습자료 확장, 지속시간 180분) 83
그림 4.1. 지속시간별 대피시간 검토 결과 94
그림 4.2. 한계강우량 검토 결과 오차 102
그림 4.3. 영향예보 가이드라인(WMO, 2015) 103
그림 4.4. 다부처 연구 추진체계 104
그림 4.5. 기상청-국립재난안전연구원 한계강우량 공간분포 비교 105
그림 4.6. 격자 공간정보 적용시 적용 체계 105
그림 4.7. 행정동 공간정보 적용시 적용 체계 106
그림 4.8. 기상청 영향유발 한계강우량(예시) 107
그림 5.1. 도시침수 계측센서 정기점검표(현장) 114
그림 5.2. 울산지역 침수계측센서 주요 사진 116
그림 5.3. 울산지역 하천수위 계측센서(태화동 유곡천) 117
그림 5.4. 부산지역 참수계측센서 주요 사진 119
그림 5.5. 부산지역 하천수위 계측센서(새벽로 복개천) 120
그림 5.6. 창원지역 침수센서 주요 사진 121
그림 5.7. 인천 미추홀구지역 침수센서 주요 사진 123
그림 5.8. 인천 부평구지역 침수센서 주요 사진 124
그림 5.9. 천안지역 침수센서 주요 사진 126
그림 5.10. 현장점검 주요 사진(2021.4.) 128
그림 5.11. 현장점검 주요 사진(2021.5.) 129
그림 5.12. 현장점검 주요 사진(2021.6.) 130
그림 5.13. 현장점검 주요 사진(2021.7.) 131
그림 5.14. 현장점검 주요 사진(2021.8.) 132
그림 5.15. 현장점검 주요 사진(2021.9.) 133
그림 5.16. 도시침수 계측기 형태(2018년 제작) 134
그림 5.17. 볼라드형 침수 계측기 배터리 교체 135
그림 5.18. 계측기 통신 방식(2018년) 136
그림 5.19. 도시침수 계측기 형태(2019년 제작) 137
그림 5.20. 가변저항형 수위센서 137
그림 5.21. 접촉식 센서 오염물 부착 138
그림 5.22. 침수센서 보정 138
그림 5.23. 함체로 사용할 정원등 139
그림 5.24. 초음파 센서의 탐지각 140
그림 5.25. 초음파 센서 141
그림 5.26. 초음파 센서-함체 기둥 간섭 테스트 141
그림 5.27. 초음파 센서-함체 기둥 검증 결과 142
그림 5.28. 아두이노 메가 보드 143
그림 5.29. LTE-CatM1 통신모듈 143
그림 5.30. 태양전지 모듈 144
그림 5.31. 18650 배터리 형태 145
그림 5.32. SD 카드 모듈 145
그림 5.33. 각종 모듈 고정을 위한 거치대 모델링 146
그림 5.34. 컨트롤러(상) 147
그림 5.35. 컨트롤러(하) 147
그림 5.36. 태양전지모듈 검증 147
그림 5.37. 태양전지모듈 설치 147
그림 5.38. 초음파센서 및 배터리 거치부 148
그림 5.39. 저가형 침수 계측센서 148
그림 5.40. 침수센서 계측 흐름도 149
그림 5.41. 저가형 침수 계측센서 설치 150
그림 5.42. 저가형 침수 계측센서 설치 과정 151