• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1198-1202
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• 2004

초음파를 이용한 측정은 하천의 반대편에 흐름방향에 경사지게 초음파를 발사하여 다시 반사되어 오는 시간차를 기록함으로써 주어진 길이에서 유속을 연속적으로 측정하는 것이다. 하류로 내려가는 음파는 음향 측선(acoustic path)과 평행한 유속 성분 때문에 상류로 올라가는 음파보다 빠른 속도를 가진다. 탄천 및 괴산댐에 초음파 유량 측정시스템을 시험 설치하고 운영 결과를 검토하였다. 시험적용결과 연속적인 유량자료 획득이 가능하였으며, 기존 유속면적법 대비 $4.21\%$의 상대오차를 지니고 있어 기존 방법과 비교적 일치하는 측정결과를 나타냈다. 또한 지표유속(Index Velocity)를 활용한 단일회선 유량산정법을 검토한 결과, 다회선에 의해 운영한 결과와 평균 $2.9\%$의 상대오차를 지니고 있었다. 이 방법은 조석구간 및 배수영향을 받는 구간에서 작은 비용으로 연속유량자료를 획득할 수 있는 방법으로 판단된다. 시험적용 결과 개선해야 할 사항으로는 안정적인 자료 획득을 위한 초음파 변환기의 개선, 자료의 필터링 기술의 정밀화, 그리고 유량산정 방법에서 정확도 향상 기술 개발 등이 도출되었다. 초음파 유량 측정시스템은 자료의 연속성을 확보할 수 있는 점에서 매우 중요한 의미를 지니고 있다. 지금까지의 연속 유량 산출법은 연속적인 수위를 측정하고 각 수위에 따른 유량 측정 후 수위-유량관계를 통하여 연속적인 유량을 산출하였다. 그러나 초음파 유량 측정 시스템은 직접 유속과 수위를 측정하여 연속유량이 산출되기 때문에 연속유량 산출에 비교적 간편하다고 할 수 있다. 또한 정확도 면에서 기존 유량 측정법인 유속-면적법의 불확실도 $5\%\~10\%$에 비교하여 $5\%$ 내외의 정확도 수준을 지니고 있어 정확도 향상을 기대할 수 있다. 경제적인 측면에서도 매년 측정사업에 소요되는 비용과 비교하였을 때 장기적으로는 경제적인 방법이 될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.228-228
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• 2012

우수저류시설 사업은 일자리 창출을 위한 "녹색뉴딜사업" 추진방안 중 "대체수자원확보 및 친환경 중소댐 건설" 과제의 핵심사업으로 선정('09년)되어 추진하고 있는 사업으로 최근 기후변화에 의해 빈번하게 발생되는 국지성 집중호우에 의한 침수피해로부터 국민의 생명과 재산을 보호하고, 저류된 빗물을 대체 수자원으로 활용하기 위함이다. 그러나 국내의 우수저류시설 사업은 현재 시행 초기단계로서 제반 설계 및 유지관리 기술이 부족한 실정이며, 이로 인해 실제 운영시 많은 시행착오가 예상된다. 또한 전문가에 의한 시설 설치후 운영 등의 현황 분석 및 사업효과 분석이 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 기설치된 우수저류시설을 대상으로 현지조사 및 담당자 인터뷰를 통하여 시설 설치와 운영, 모니터링 등의 분야에 대한 현 실태 및 개선방안을 제시하고자 하였다. 시설 설치 분야의 경우 지역에 따라 스크린내 부유물 제거를 위한 제진기 설치, 원격조정시스템의 효율성 증진을 위한 CCTV 설치, 저류지 및 하류부 홍수위를 고려한 수문 및 여수로 운영계획 수립, 여수로 말단 하천 합류부에 유속감소시설 설치가 필요한 것으로 조사되었다. 시설 운영분야의 경우 지역에 따라 초기 강우가 저류조에 직접 유입되지 않도록 횡월류 위어 설치, 유량 및 수문관련 DB 출력 시스템 보완, 연속강우를 고려한 시나리오 작성, 저류시설의 운영 매뉴얼 수립이 필요한 것으로 판단된다. 계측시스템 분야의 경우 수위계, 유량계, 유속계 증설 또는 보완이 필요한 것으로 판단되며, 대부분의 지역이 시설 설치에 따른 피해 저감효과 분석에 필요한 DB가 충분히 확보되지 않은 것으로 조사되었다. 현 상태에서 저류시설 설치 전 후에 따른 침수피해 저감 영향에 대해 정성적 분석을 실시한 결과 ${\bigcirc}{\bigcirc}$지구의 경우 호우사상이 유사한 2007년 태풍 "나리"와 2011년 7월 집중호우시의 침수범위를 비교할 때 시설 설치에 따른 홍수 저감효과가 높은 것으로 조사되었다. 조사 결과, 저류시설에 의한 침수피해 저감 효과가 높다는 것을 고려할 때 지역 특성을 고려하여 우수저류시설 운영에 필요한 수리구조물 설치 운영, 계측시스템 설치 및 운영매뉴얼을 수립하는 것이 반드시 필요할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.258-258
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• 2022

물넘이 형식에는 수문과 밸브로 조절할 수 있는 조절형식, 개수로 및 관수로 형식의 자연적으로 수위조절이 되는 비조절형식, 레버린스(Labyrinth), 피아노건반(Piano Key Weir), 사이펀(Siphon) 등의 특수형식으로 구분할 수 있다. 이 중에서 피아노건반 물넘이는 레버린스 물넘이를 피아노건반 모양으로 개량한 것으로 2003년 알제리 Biska 대학의 Quamane 교수에 의해 제안되었다. 제한된 물넘이 폭에 물넘이의 길이를 연장하여 방류능력을 증가시키는 효과를 나타내는 물넘이 형식으로 여수로의 월류수심을 낮게 유지하면서 방류량을 증가시킬 수 있다. 피아노건반 물넘이는 2006년에 프랑스에서 최초로 적용되었으며, 현재까지 약 30여 지역(프랑스, 베트남, 호주 등)의 댐에 적용되었다. 본 연구에서는 국내 저수지를 대상으로 여수로에 피아노건반 물넘이를 적용하여 방류능력과 수리적 안정성 검토를 위해 농어촌연구원 국제융합수리시험센터에서 수리모형실험을 수행하였다. 농어촌연구원은 2018년도에 기존 수리모형실험 시설을 확장하여 가로 250m, 세로 102m의 국내 최대규모의 실내 수리모형실험 시설을 준공하였고, 대형유사순환수로, 고정식 급경사수로, PIV 전용실험수로 등 기능별 7종의 실험수로를 갖추고 있다. 수리실험은 Froude 상사에 의한 축척을 적용하여 모형을 제작하였고, 기존의 수리시설과 하류하천까지 포함하여 70m(L)×20(B)×2m(H) 규모이다. 실험은 유량을 다양하게 변화시키면서 수위-방류량을 검토하였고, PMF 홍수위에서 방류량이 배제 가능한지 검토하였다. 또한, 물넘이의 안정성 검토를 위한 접근유속을 게측하였고, 물넘이를 통해 월류하는 흐름의 유황을 분석하여 수리학적으로 안정한 흐름이 발생하는지 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.149-149
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• 2020

하천에서 물 흐름이 보와 댐과 같은 수공구조물을 지날 때 일반적으로 흐름상태에 다양하고 급진적인 변화가 발생한다. 특히 흐름이 구조물을 지나면서 사류(supercritical flow)로 변하고 다시 상류(subcritical flow)로 복원되면서 일어나는 도수(hydraulic jump) 현상은 수위의 급변화, 흐름 에너지 소산, 변동성이 강한 압력 분포 등이 특징이다. 이러한 흐름 특성들은 보나 여수로와 같은 수공구조물 자체의 성능뿐만 아니라 이들 수공구조물의 하류에서 발생하는 국부세굴로 인해 구조물의 안정성에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서 수공구조물을 설계할 때는 이들 구조물을 통과하는 흐름의 비정상 난류 흐름 특성을 정확하게 해석하여 반영하여야 한다. 이 연구에서는 k-omega SST 난류 모형과 자유수면의 급격한 변동을 해석하기 위한 하이브리드-VOF(hybrid volume of fluid)기법을 이용하여 도수현상을 수치적으로 재현하고자 한다. 기존 CFD(computational fluid Dynamics) 모델링에서는 자유수면 변동의 영향을 고려하기 위해 VOF 기법을 많이 사용하였다. 하지면 전통적인 VOF 기법은 다상흐름(multiphase flow)을 오직 부피분율(volume fraction)의 함수로만 고려하며 모의함으로써 강한 수면변동뿐만 아니라 공기연행(air entrainment)를 동반하는 난류 흐름을 모의하는데는 한계가 있다. 이 연구에서 이용하는 Eulerian 기법인 하이브리드 VOF 기법은 물과 공기의 각 상에 대하여 흐름 특성들을 개별적으로 계산하기 때문에 공기연행을 포함한 급변류 흐름에서 전통적인 VOF 기법보다 적용성이 우수하다. 이와 같은 난류모형과 자유수면 포착기법을 이용하여 3차원 비정상 난류 흐름 수치모형을 구축하여 수공구조물 주변에서 발생하는 강한 공기연행과 난류 특성를 보이는 급변류를 수치적으로 재현한다. 이 연구는 계산된 수치해석 결과를 기존 수리실험 결과와 비교하여 수치모형의 적용성을 평가하고 도수 현상에서 발생하는 독특한 흐름 특성을 제시한다.

• 생태와환경
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• 제33권3호통권91호
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• pp.222-229
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• 2000

1993년부터 1994년 까지 대청호에서 여름몬순의 강도에 따른 인(Phosphorus)의 시 공간적 변이를 평가하였다. 연구기간동안 평균 총인은 31 µg/l 였으며, 6 µg/l에서 197 µg/l까지 변화하였다. 총인농도는 1993년 7~8월의 몬순기간동안 상류에서 가장높았으며, 주로 입자성 인으로 구성되었고, 높은 무기현탁물(NVSS)과 밀접한 관계(R2 = 0.74; p<0.001)를 보였다. 상류에서의 호수내 총인은 유입수량과 직접적인 함수관계를 보였으며, 댐으로 내려갈수록 감소경향을 보였다. 1993년 하절기에 하류에서 총인농도는 상류 최대치의 5분의 1 수준에 불과하였고, NVSS와 낮은 상관관계를 보였다. 한편 1994년의 경우 호수내 총인은 1993년에 비해 현저히 낮았으며, 낮은 시공간적 변이를 보였다. 1994년 하절기동안 상류 및 중류에서 최대 총인농도는, 1993년 동일 두지역에서의 최대값에 비해, 72%와 52%씩 낮은 반면, 하류에서 총인은 두해사이에 유사하였다. 이런 결과는 호수내 댐부근에서 인농도의 계절적 변화는 상류에 비해 유입량에 의해 미약한 영향을 받는 것을 의미한다. 1993년에 가을 수층혼합전 평균 총인농도는 수층혼합후 보다 뚜렷하게 높은 반면, 1994년은 수층혼합후 농도가 혼합전보다 높았다. 이런결과는 1993년의 경우 호수내인의 대부분은 하절기동안 외부로부터의 인부하에 기인했으며, 1994년에 호수내 인은 자체내로부터 공급된 것을 의미한다. 결론적으로, 대청호내 인농도는 여름장마의 강도에 의해 크게 결정되며, 인공호라는 큰 공간적이질성 때문에 호수내 댐 혹은 상류근처의 단일지점에서 측정된 인농도 자료는 호수전체의 계절적 특성을 파악할 때 고려되어야 한다고 사료된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제33권5호
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• pp.515-524
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• 2019

본 연구는 경상북도 영주시에 위치한 영주댐의 담수 이전과 이후의 자료를 비교 분석하여 인위적인 교란의 영향을 파악하고자 하였다. 조사시기는 2018년 4월부터 10월까지 총 4회 조사를 실시하였으며, 조사지점은 유사조절지(모래차단댐) 하류부터 영주댐 하류까지 총 4개의 지점을 선정하였다. 담수 이전의 자료는 문헌을 인용하여 분석하였다. 저서성 대형무척추동물은 총 3문 7강 14목 48과 77종 35,037개체/$m^2$가 출현하였다. 군집분석 결과 우점도지수는 0.44(${\pm}0.11$)에서 0.62(${\pm}0.16$), 다양도지수는 2.26(${\pm}0.30$)에서 1.75(${\pm}0.45$), 균등도지수는 0.75(${\pm}0.10$)에서 0.66(${\pm}0.14$), 풍부도지수는 3.11(${\pm}0.98$)에서 2.25(${\pm}0.81$)로 나타났으며, 우점종은 대부분 줄날도래류(Hydropsychidae spp.)에서 깔따구류(Chironomidae sp.)로 변화하였다. PCA 분석 결과 Axis 1을 기준으로 2014년 지점과 줄날도래류는 음의 값을 나타내었으며, 2018년 지점과 깔따구류는 양의 값을 나타내었다. 모든지점에서 우점도지수는 증가하고 다양도지수는 감소하였으며, St. 2에서 군집변화가 가장 큰 것으로 분석되었다. 기능군 분석 결과 섭석기능군은 긁어먹는무리(Scrapers)가 감소하고 주워먹는무리(Gathering-Collectors)는 증가하였으며, 서식기능군은 붙는무리(Clingers)가 감소하고 굴파는무리(Burrowers)는 증가하는 것으로 나타났다. 저서동물 하천하상지수(BMSI) 분석 결과 평균 57.1(${\pm}8.0$, C 등급)에서 평균 30.0(${\pm}12.1$, C 등급)으로 감소하였으며, 특히 St. 3과 St. 4는 감소율이 높은 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제44권1호
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• pp.49-57
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• 2011

금강유역의 지하수계 내 물수지 분포를 파악하기 위하여 지하수 물수지 분석을 수행하였다. 유역의 2002년에서 2006년까지 강우량, 하천 유출량, 증발산량 및 상수도 유입량, 댐 저류변화량을 산출하였고 이 값들을 바탕으로 유역 내 유출입량을 고려하여 금강유역 내 물수지 잔류량을 산정함으로써 년도 및 소 유역별 수자원의 분포 양상을 검토하였다. 분석 결과 2003년에 가장 많은 강우량이 기록되었고, 2006년의 강우량이 가장 적었으며 강우량 대비 유출률은 5개년 평균 60.44%로 산출되었다. 년도 별 증발산량은 큰 편차를 보이지 않았으나, 주로 금강 하류 지역에서 다량의 증발산이 산출되었다. 산정된 값들을 토대로 물수지를 분석한 결과 각 년도 별 유역 내 물수지 잔류량은 2002년 133.36, 2003년 77.64, 2004년 -19.40, 2005년 -82.25, 2006년 -128.07 mm로 시간의 흐름에 따라 유역 내에 잔류되어있는 수자원의 총량이 적어지는 양상을 나타내었다. 또한 금강 유역 물수지 잔류량은 대체로 금강의 상류와 금강 본류인 공주 부근에서 많이 산출 되었고, 청주 인근의 미호천 유역과 논산이 위치한 금강 하류 유역으로 갈수록 유역 내 잔류량이 적어지는 것으로 분석되었다.

• 한국산림과학회지
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• 제101권3호
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• pp.381-386
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• 2012

산지소유역의 밤나무림, 소나무림 및 개벌조림지를 대상으로 강우특성에 따른 임분별 탁도 변화 특성을 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 동일한 강우의 발생 시 임분별 탁도 발생은 개벌조림지 >밤나무림 >소나무림순으로 나타나 임분별 차이를 알 수 있었다. 탁도와 강우강도와의 상관분석에서 밤나무림 91%, 소나무림 80%, 개벌조림지는 71%로서 세 임분 모두 높은 설명력을 보였다. 반면 탁도와 강우지속시간과의 상관분석에서 밤나무림, 소나무림 및 개벌조림지 모두 0~1%의 낮은 설명력을 보였다. 탁도와 선행무강우일수와 분석에서 밤나무림, 소나무림 및 개벌조림지 모두 30% 범위의 낮은 설명력을 보였고, 탁도와 누적강우량과의 분석에서도 밤나무림, 소나무림 및 개벌조림지에서 세 임분 모두 6~22%의 낮은 설명력을 보였다. 따라서 산림의 개발과 이용으로 집중호우 시 산사태등 산지재해로 인해 발생된 토사는 산지계류에 유입되어 하류 하천의 수질에 많은 영향을 미칠 수 있으므로 산림지역의 중 하류에서는 사방댐 등을 설치하여 계류수의 탁수화와 수질오염을 방지할 필요성이 있다.

• 생태와환경
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• 제38권1호통권110호
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• pp.105-117
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• 2005

낙동강 수계의 최대 인공호인 안동댐 저수지에서 2002${\sim}$2004년 동안 홍수기의 수온성층 구조에 따른 고탁수의 유입특성과 시 ${\cdot}$ 공간적 변동을 조사하였다. 6월부터 수온성층이 형성되었으며 성층구조에 따라 유입 수괴의 이동경로가 결정되었고 고탁수의 유입에 의해 성층구조가 변하였다. 고탁수는 유입 시기와 수량에 관계없이 저수지 상류부에서는 심층류로 유입되었고 중류부에서 바닥으로부터 분리되어 중층 밀도류의 형태로 하류까지 이동하였다. 또한 중층 밀도류의 형성지점은 유입량과 시기에 따라 공간적으로 다소 차이가 있었다. 유입량에 의해 수온성층과 DO 분포가 변하였고, 시기에 따라 변수층에는 2개의 수온 급감층과 저산소층이 각각 존재하였다. 최하류까지 이동한 홍수량의 고탁수층은 상승류를 형성하여 수심 15 m 아래에서 최대 20 m 두께로 고탁수층을 형성하였다. 고탁수층은 저수지 바닥으로 침전되지 않았고 중층의 취수구를 통해 하류로 배출되었으며 가을 순환시기 이후 완전 소멸되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권8호
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• pp.577-588
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• 2022

본 연구는 금강의 조류 성장에 대한 제한영양소와 수질에 영향을 미치는 주요 지류를 파악하고 수질개선을 위한 관리대안을 제시하는 것을 목적으로 수행되었다. 금강 대청댐 하류에 위치한 5개 수질측정소에서 약 8년간(2013~202) 환경부의 물환경정보시스템(water.nier.go.kr)과 수자원관리정보시스템(wamis.go.kr)에서 14개의 수질항목의 자료를 분석하였다. 금강의 4대강 수중보 수문 개방 시 TP(총인)와 수온은 하천 하류의 조류 성장에 큰 영향을 미친다. 본 연구에는 수질변수간의 상관관계를 규명하고 금강의 조류 성장에 영향을 미치는 중요인자를 파악하고자 하였다. 최하류에 위치한 백제보수질측정소(WQ5)에서 TP와 수온은 Chl-a와 특별히 높은 상관관계를 보여 조류 번식에 상당한 영향을 미친다는 것을 나타냈다. 또한 본 연구에서는 금강의 양대 지류인 갑천과 미호천의 주요 오염원을 식별하고 우선순위를 지정하기 위해 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 방법을 이 적용하였다. PCA방법을 이용하여 갑천과 미호천의 수질에 영얗ㅇ을 미치는 3대 오염원을 각각 파악하였다. 갑천의 경우 폐수처리장과 도시·농업 오염이 주요 오염원으로, 미호천의 경우 농지, 도시, 산림이 주요 오염원으로 각각 확인되었다. PCA는 금강 및 그 지류의 수질오염원을 구체적으로 파악하는 데 효과적인 것으로 판단되어 수질관리 전략의 효율을 제고하는 데에, 활용될 수 있을 것으로 보인다.