연구개요 및 목표

연구개발 배경

  • 미래에 예측되는 기후변화, 도시화, 대하천 정비 사업 시행으로 인해 변화되는 여건에 적합한 유역통합 하천관리 및 운영기술 개발의 확립이 필요함
  • 국토교통부 중심으로 개발된 요소기술을 하천관리에 적용할 수 있는 표준 플랫폼 기술을 개발하여 하천 정보 생산, 축적 및 전파, 활용 및 유지관리 체계의 확립이 필요함

연구개발 필요성

기술적 필요성

  • 기후변화 대응과 대하천 정비 사업 이후 하천의 효율적 관리를 위한 기술 개발이 미래 하천관리의 중요한 키워드로 대두됨에 따라 체계적인 수자원 관리를 위한 표준기술이 필요함
  • 미래에 예측되는 기후변화, 대하천 정비 사업 시행 등으로 인해 변화되는 여건에 적합한 기후변화 대응 하천 운영 및 관리기술의 중요성이 대두됨
  • 대하천 정비 사업 효과의 지속적 확장 및 하천유지관리를 위한 선진기술의 확보
  • 하도의 중장기적 안정성 확보를 위한 구조적, 비구조적 기술 개발의 필요
  • 하도 준설로 인한 하천의 인위적 피해를 경감시킬 수 있는 기법이 시급함
  • 대하천 정비 사업 이후 하천환경의 변화가 예상되며, 이로 인하여 하도의 물리적 변화에 따른 하상 및 지형변동을 예측하는 기술이 필요
  • 기존 R&D 사업에서 기존 계측장비 및 방법에 대한 정확도 향상 기술, ADCP 등 새로운 장비의 도입 및 활용기술 등을 개발하여 보급하고 있으나, 계측장비의 국산화 또는 첨단화와 관련된 구체적 기술은 개발되지 못하고 있는 상황이며, 현장 적용을 위한 해결과제가 남아 있음
  • 기후변화 및 대하천 정비 사업 등 미래에 예상되는 하천환경 변화에 능동적으로 대처하고, 홍수에 안전하고 살아 숨 쉬는 하천을 관리하기 위한 핵심 기술의 개발
  • 기술적으로 복잡하게 얽혀있는 수리ㆍ수문 관측과 네트워킹 기술의 표준화를 통하여 보다 효율적이며 합리적인 기술개발을 유도할 필요가 있음
  • 빠르게 발전하고 있는 하천정보 계측기술과 하천환경의 변화에 능동적이고 효과적으로 대처하기 위해서는 활용성 높은 표준 데이터베이스와 운영 시스템 개발을 위한 정보 처리 및 관리기술 개발이 필요함

경제산업적 필요성

  • 2008년 기준 국토교통부의 수문조사예산은 256억 원이며 대하천 정비 사업에 투입되는 정부예산은 약 22조원으로, 향후 대하천의 운영 및 유지관리를 위해서 지속적인 예산 투입이 전망됨
  • 2009년 기준 국가 하천정비사업에 투자되는 예산은 연간 1조 5천억 원 규모로 기후변화 등의 여건변화로 인해 지속적으로 확대될 것으로 전망
  • 최근 들어 정부는 과학기술혁신을 통한 국가경쟁력 제고를 위해 국가 R&D 예산을 지속적으로 확대하는 추세이며, 하천정비기본계획, 내배수처리계획, 각종 수해복구사업계획, 중 · 대규모 다목적댐 건설사업계획, 유역종합치수계획 수립 등과 같은 하천 및 유역 관련 대형 국가사업을 지속적으로 추진할 계획임
  • Life 혁명으로 주목 받고 있는 클라우드 컴퓨팅 기술을 활용한 하천관리기법 개발에 의해 저비용, 협업기회 제공, 접근성, 고정비용 절감, 유연성 제공, 에너지 절감, 차세대 어플리케이션 구동 가능성 등을 이용하여 복잡하게 얽혀있는 국내 수자원 관리 부분의 혁신적 개혁을 선도함
  • 본 연구는 사회 공공성이 강한 정부의 사업으로서, 기후변화 및 대하천 정비 사업 등 미래에 예상되는 하천환경 변화에 능동적으로 대처하고, 홍수에 안전하고 살아 숨 쉬는 하천을 관리하기 위한 핵심 기술을 개발하여, 국민들의 삶의 질을 향상시키는 경제적인 효과를 창출하며, 홍수 등 수재해에 능동적 방어 및 주변 토지이용의 극대화 등으로 지역경제 활성화에 크게 기여
  • 하천 조사 기술이 표준화되지 못하여 동일목적으로 서로 다른 기법이 적용하게 되어 불필요한 예산을 중복 집행하게 되며 상호 호환성 문제가 발생하여 미래 하천조사에도 이중으로 예산이 집행되는 것을 방지하고 체계적인 대하천 유역 수문관측 네트워킹 기반을 구축함
  • 정보화된 하천 관련 자료가 유관기관 관계자들의 업무 프로세스에 부합하고 다양한 하천자료 요구에 적절히 사용될 수 있도록 하천정보시스템의 구축에 필요한 기본계획 수립이 필요함
  • 체계적인 하천운영관리를 위해 하천정비기본계획, 소하천정비계획, 수자원장기종합계획, 유역종합치수계획, 수문조사기본계획 등 다양한 계획이 수립ㆍ운영 중에 있으며, 이러한 사업의 체계적인 시행과 관리에 필요한 하천정보는 국가 및 지방의 재정운용 및 경제적 측면에서 중요한 부분임
  • 표준화되고 체계적인 정보구축을 위해서는 최신의 DB구축기술과 GIS를 연계한 시스템적 정보관리기술이 뒷받침되어야 하며, 이를 위한 산업육성이 절실히 요구되는 시점임
  • 대하천 정비 사업 이후 효율적이고 지속 가능한 하천운영 및 관리는 향후 집행될 R&D 예산의 적정성과 후속 산업의 연속성의 측면에서 매우 중요함

사회문화적 필요성

  •  국내 하천 관리 및 운영을 위한 기초자료의 신뢰성 향상, 자료 제공 및 자료 획득의 효율성, 정확성 향상을 통한 수자원, 하천 관리 및 방재 분야의 발전
  • 국책사업의 추진으로 공공재인 수자원관리의 중요성을 강조하고 기후변화 등으로 인해 발생 가능한 극한 기후에 대한 대비를 통해 피해규모를 최소화
  • 수계전반에 걸친 구조물 설치 및 하상준설 사례는 국제적으로 드물기 때문에 외국에 수출도 가능함
  • 개발된 기술을 유역관리에 적용할 수 있는 플랫폼 기술 개발 및 보급을 통해 정보 생산, 활용, 전달, 관리 체계 확립이 필요하나 사회적 여건 상 아직 현재 실무적용을 위한 정부차원의 구체적 지침은 마련되지 못했음
  • 하천복원 및 관리 기술을 향상시키고, 주변과 조화를 이루어 지역 주민에게 친수문화를 접할 수 있는 기회를 제공
  • 국민들에게 하천환경의 변화를 친숙한 IT매체를 통하여 실시간으로 제공함으로써 국민들과 소통 및 공감을 향상시킬 수 있는 첨단 수리 ? 수문모니터링 통합 네트워크를 구축함
  • 대하천 정비 사업 이후 하천에 대한 국민들의 관심과 이용이 급증할 것으로 예상됨에 따라서 이에 부응할 수 있는 하천관련 정보의 체계적 관리 및 활용 기반 조성
  • 하천정보의 수요에 부응하고 하천관련 대민 행정의 효율성증대는 물론 주민 행정참여의 시너지 효과를 유발할 수도 있는 표준 정보제공 체계가 필요함
  • 하천 정보의 신속하고 정확한 자료의 분석 · 처리와 결과 데이터를 축적하여 하천관련 담당 실무자들이 이를 이용하여 하천업무를 효율적으로 추진
  • 국민의 하천에 대한 사회ㆍ문화적 욕구를 충족시킬 수 있도록 다양한 정보를 집대성하고 이를 효과적으로 표출하는 시스템의 개발이 필요함

연구목표

본 연구단은 다음과 같은 목표를 추구하고자 함

  • 기후변화, 대하천 정비 사업 등 미래 예상되는 하천환경 변화에 능동적으로 대응하는 하천운영 및 관리 기술 개발
  • 첨단기술 융복합에 의한 SMART 하천운영 및 관리 미래 기술 수요에 대응하는 신기술 개발
  • 기후변화에 탄력적으로 대응할 수 있는 물 안보 기술 확보

연구개발 내용

1 세부과제 : 대하천 친환경시설물 및 하도 유지관리 기술 개발
    • 유역침식을 고려한 하도 안정화 기술 개발
    • 사주발생제어 및 저수로 안정화 기술개발
    • 유역침식 제어기술 개발
    • 다기능보 배사 효율 극대화 및 하류 세굴 방지 방안 연구
    • 하천시설 관리 최적화 기술 개발
    • 하도안정화를 고려한 홍수량 조절시설 최적 운영 기술 개발
    • 신설수공구조물을 고려한 하천운영 고도화 기술개발
2 세부과제 : 첨단기술 기반의 하천계측 및 운영기술 개발
        • 대하천 사업에 따라 새로이 구축되는 수리ㆍ수문관측 환경 구축과 정부와 민간의 다양한 하천 조사 요구에 체계적으로 대응할 수 있는 첨단 네트워킹 기술 및 IT 모니터링 관련 표준 기술의 개발
        • GIS 기반의 하천관련 DB 통합관리 및 활용체계 구축을 통한 첨단 Smart River 정보관리 및 활용 기술 개발
        • 하천정보 분석 모델을 이용한 하천정보의 활용성 및 공공제공성 제고와 하천통합정보 D/B 및 제공 기술을 활용한 하천관리 통합운영 시스템 개발
        • 하천정보의 능동적 제공을 위한 하천정보 통합 검색 포털의 개발과 NFC 및 모바일 앱 등을 첨단기기를 활용한 하천시설물 관리 및 정보 제공 서비스 기술 개발
        • 본 연구개발 과제에서 개발된 요소기술들이 실무적용이 가능하도록 실규모 현장 실험 및 모니터링을 위한 시험하천 운영계획 수립 및 통합운영지원
3 세부과제 : 한국형 수문량 분석 선진화 기술 개발
            • 한국형 지역빈도해석을 위한 설계기준 제시
            • 한국형 설계강우의 시간분포 설계기준 제시
            • 유역 및 하천네트워크형상과 강우이동특성을 반영한 강우공간분
            • 한국형 설계홍수량 산정방법 선진화 개발
            • 한국형 유효우량 산정기법 개발
            • 한국형 하도추적기법 개발(1차원 모형)
            • 4대강 감조하천 구간의 확률홍수위 산정기법 개발(1차원 모형)
4 세부과제 : 물안보 확보를 위한 하천의 탄력적 물 관리 기술 개발
                • 외부환경 변화에 따른 하천수량의 평가방안 및 매개변수 추정지원 시스템 개발
                • 외부환경 변화에 따른 물순환 복원기술 평가 시스템 개발
                • 하천유량관리 고도화 기술 개발
                • 모바일 하천정보 시스템 개발
                • 수리권 이용률 및 수자원 가용성 평가 연구
                • 유역특성을 고려한 구조적 하천수량 확보 기술
                • 용수수급 요소를 고려한 비구조적 하천수량 확보 기술
                • 탄력성 평가에 의한 하천수량 확보 가이드라인 개발 
5 세부과제 : 정성, 정량적 성과관리에 관한 연구
    • 정성,정량적 성과관리에 관한 연구
    • 국산 유속계 검증 및 실용화를 위한 유속계 실용화
    • 휴대용 초음파 유속계의 사용자 인터페이스 개발 및 성능 검증

과제 체계도

과제 체계도
과제
번호
참여
형태
과제명연구책임자
1-1 협동 유역침식을 고려한 하도 안정화 기술 개발 충남대 정관수 교수
1-1-1 위탁 사주발생 제어 및 저수로 안정화 기술 개발 한국교통대 장창래 교수
1-1-2 위탁

다기능보 배사 효율 극대화 및 하류 세굴 방지 방안 연구

서울대 황진환 교수
1-5 공동 하천시설물 관리 최적화 기술 개발 인제대 김영도 교수
1-6 공동

하도안정화를 고려한 홍수량 조절시설 최적 설계 기술 개발

건기연 이동섭 수석연구원(박사)
1-7 공동 신설 수공구조물을 고려한 하천운영 고도화 기술 개발 웹솔루스 이동훈 차장
2-4 주관

하천정보 분석 모델 및 예경보 시스템 개발

서울대 서일원 교수
2-4-3 위탁

첨단기술기반의 지능형 하천정보 제공시스템 개발

(주)매그파이소프트 김형기 이사
2-4-4 위탁

하천관리기술 검증을 위한 통합테스트베드 운영관리

창원대 류시완 교수
2-4-5 위탁 하천계측 유량 불확실도 산정 소프트웨어 개발 단국대 김동수 교수
2-7 공동

실내외 겸용 휴대용 초음파 유속계 개발

(주)아이에스테크놀로지 이진수 센터장

2-8  공동 

휴대용 표면영상 유속계 시스템 개발

동의대 류권규 교수

3-1 협동 설계강우의 결정방법 개발 연세대 허준행 교수
3-1-1 위탁 설계강우의 ARF 및 공간분포 산정방법 개발 단국대 강부식 교수
3-1-2 위탁 개념적 강우-유출모형을 활용한 홍수량 산정방법 개발 충북대 이효상 교수
3-3 공동 설계홍수량 산정방법 개발 서경대 안재현 교수
3-7 공동 유역특성인자 및 홍수량 산정 통합시스템 구축 건국대 김성준 교수
4-1 공동 외부환경 변화에 따른 하천수량 평가 방안 및 매개변수 추정 지원시스템 개발 부경대 이상호 교수
4-3 협동 하천유량관리 고도화 기술 개발 K-water 이을래 책임연구원(박사)
4-3-1 위탁 탄력성 평가에 의한 하천수량 확보 가이드라인 개발 충북대 맹승진 교수
4-5 공동 유역특성을 고려한 구조적 하천수량 확보 기술 부산대 추태호 교수
4-6 공동 용수수급 요소를 고려한 비구조적 하천 수량 확보 기술개발 충남대 노재경 교수
5-1 협동 정성•정량적 성과관리에 대한 연구 서울대 서일원 교수
5-1-1 위탁 국산 유속계 검증 및 실용화를 위한 유속계 실용화 유량조사사업단 이신재
5-1-3 위탁 휴대용 초음파 유속계의 사용자 인터페이스 개발, 성능 검증 건기연 김원 수석연구원(박사)
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