• 한국수자원학회논문집
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• 제47권12호
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• pp.1213-1225
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• 2014

본 연구에서는 혼합사로 구성된 망상하천에서 사주의 변화와 하상토 분급현상을 실내실험을 통하여 파악하였다. 하상경사가 급한 하도에서 유사 유출량은 시간의 변화에 따라 매우 불규칙하지만, 경사가 완만한 하도에서 유사 유출량은 규칙적이고, 일정한 주기를 나타내었다. 또한 2중 퓨리에 해석을 통하여 지배적인 사주의 특성과 진폭을 분석하였다. 하상고가 상승하면 무차원 하상토 입경은 작아졌지만, 하상고가 저하되면 무차원 하상토 입경은 커졌다. 기층에서 무차원 한계소류력과 표층에서 무차원 한계 소류력의 비가 증가하면, 표층에서 평균입경과 무차원 하상토 중앙입경이 작아졌다. 또한 국부적으로 하상경사가 증가하면서, 유사의 선택적 이동에 의하여 하상토가 분급되고, 평면적으로 입경이 불균일하게 분포하는 분급 특성이 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.509-514
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• 2010

낙동강 상류에 있는 하회마을은 영남지방 600년 전통의 농경마을로서 귀중한 전통문화유산이다. 이 마을의 역사적, 문화적, 경관적 가치 중 하나는 마을 앞을 흐르는 낙동강과 강 양안에 형성된 백사장 사주이다. 그러나 1970년대 중반과 1990년대 초 상류에 두 댐의 건설로 하류 유황과 유사 이송 양상이 변화하여 과거 수백 년 동안 '완벽한' 백사장을 유지해온 두 사주에 식생이 점차 이입, 활착하여 하회마을의 역사적, 문화적 경관 가치에 부정적 영향을 주기 시작하였다. 낙동강 본류에 안동댐이 준공된 1976년 이후에는 댐 건설 전과 비교하여 큰 변화는 없었으나 반변천에 임하댐이 준공된 1992년 이후 점차적으로 두 사주에 식생이 이입, 활착하기 시작하여 현재 상당한 범위까지 식생이 번무하였다. 이 같은 사주 상 식생 이입과 활착의 원인과 과정을 기초적으로 조사, 분석하기 위해 우선 과거 자료가 있는 항공사진과 지상 사진을 수집하여 연도별 식생 활착 상황을 조사하였다. 다음 하회마을 상하류 약 11.5 km 구간을 대상으로 과거 홍수자료를 가지고 두댐 건설 전후 기간으로 나누어 2차원 흐름 모의를 하여 무차원 하상소류력 분포를 분석하였다. 분석 결과는 기존 항공, 지상 사진과 비교 검토하였다. 그 결과 임하댐 건설 이후 두 사주의 홍수시 무차원 하상소류력이 하상입자가 움직이기 시작하는 0.06 이하가 되는 부분이 확대되어 식생 이입, 활착에 유리한 조건을 형성하게 된 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.613-617
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• 2006

개별 하천에 존재하는 하상재료는 상류의 지질특성과 유수에 의한 작용력의 특성을 반영하고 있으며 유수에 의한 작용력은 하상경사와 유량규모에 지배적인 영향을 받는다. 산본 황일(山本 晃一)(1994)에 의하면 자연하천에서 동일한 경사를 가지는 하도 구간은 하상재료, 소류력, 저수로 폭, 수심 등이 대체로 동일한 값을 나타내고 있으며, 하도 특성을 지배하는 주요인자로 각 하천의 평균연최대유량, 하상재료의 대표입경, 하상경사 등을 설정하고 있다. 하상재료는 하도의 물리적, 생태적 특성을 지배하는 대표적인 인자로 의미가 있으나 국내에서는 이와 관련된 연구가 미비한 실정이다. 본 연구에서는 국내 하천의 하도 특성을 분석하는 기초연구로서 대표하천에 대한 하상재료를 채취하여 분석하였으며 이를 분급도와 하상경사와의 관계로 도시하여 하상재료 분포 특성을 분석하였으며 이를 일본 하천의 하상재료 특성과 비교하였다. 분석결과에 의하면 분급도, 무차원 소류력, 하상경사와의 관계 분석을 통해서 자갈과 모래하천은 그 특성이 뚜렷이 구분됨을 확인할 수 있었으며, 하상경사와 대표입경의 관계도 모래와 자갈을 구분하여 접근하여야 함을 확인하였다.

• 한국지형학회지
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• 제18권1호
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• pp.29-39
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• 2011

본 연구의 목적은 국내 자연하천에서 하상재료의 입경과 흐름에 의한 소류력의 상관관계를 살펴보는 것이다. 하상재료의 크기를 분석하기 위해 현장에서 하상재료를 채취하고 대표입경을 산정하였다. 하천이 가지는 흐름 특성은 마찰속도와 소류력으로 분석하였고, 이를 이용하여 대표입경과의 관계를 살펴보았다. 대상하천은 국내 4대 유역의 특성을 대표할 수 있는 18개 하천이며, 총 94개 지점에서 연구가 수행되었다. 소류력과 마찰속도의 산정을 위해 국내 하천의 강턱유량에 적합한 홍수빈도를 결정하였으며, 평균 연최대유량의 개념으로 생각할 수 있는 1.01년 빈도 홍수량이 가장 강턱유량에 적합하다는 결론을 얻었다. 분석 결과를 통해 국내 하천의 소류력 및 마찰속도와 하상재료 대표입경 간의 상호특성을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.259-259
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• 2021

하상을 구성하는 사립자들이 흐름에 의해 움직이기 시작하는 상태를 한계운동이라 하며, 한계운동이 시작될 때의 흐름조건을 한계조건이라 한다. 흐름에 부유되어 이동하는 부유사의 농도분포를 정확하게 산정하기 위해서는 하상재료의 침식율을 정확하게 산정하는 것이 필요하다. 특히 하상재료에 다양한 크기의 하상재료가 혼합되어 있을 때에는 차폐효과(Hiding-Exposure Effect)에 대한 고려가 필요하다. 여기서 차폐효과란, 동일한 크기의 사립자들로 구성된 균질 하상에 비해 비균질 하상에서 굵은 사립자가 흐름에 더 많이 노출되어 한계소류력이 감소하고, 잔 사립자의 한계소류력이 굵은 사립자로 인해 증가하는 현상을 의미한다. 하상토의 차폐효과는 Shields (1936)에서 제안된 무차원 한계소류력을 각 사립자의 크기별로 산정 한 후 보정계수를 곱해 고려해주는 것이 일반적이다. 이에 본 연구에서는 하상재료의 차폐효과가 부유사의 연직방향 농도분포에 미치는 영향을 살펴보았다. 연구를 수행하기 위해 하상토의 입도분포를 바탕으로 차폐효과를 고려하고 연직방향으로의 유사농도를 계산하는 유사이동모형을 개발하였다. 수치모형의 검증은 실험실 실험자료와의 비교를 통해 수행되었다. 수치모의 결과로부터 차폐효과를 고려하지 않는 경우에는 하상에서의 침식율이 과다하게 산정되는 것으로 나타났으며, 불균질한 하상재료로 구성된 하천에서 부유사의 연직방향 유사농도를 정확하게 계산하기 위해서는 차폐효과에 대한 고려가 필요하다는 결론이 도출되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.168-168
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• 2015

자연하천의 주요한 특징 중 하나인 하천의 사행은 직선수로에서 예측되는 유속분포를 왜곡시키며 매우 복잡한 흐름구조를 형성한다. 이는 하상 경계면에서 발생하는 전단응력 분포의 변화를 야기하는데 하상 경계면에서의 전단응력은 다양한 경험적 관계에 의존하는 유사이동의 한계 소류력 산정 및 오염물질 거동해석의 분산계수 산정에 많은 영향을 미치게 된다. 물리적인 관측을 통한 하상 경계면에서의 전단응력의 관측은 다소 제한적이며 많은 비용을 요구한다. 따라서 하상 경계면에서 발생하는 전단응력의 경우 수심의 20% 이하의 연직 유속분포를 벽법칙에 적용하여 추정하는 방법이 주로 이루어지고 있다. 벽법칙을 이용한 하상 경계면의 전단응력을 계산하는 경우 대수중복층의 유속 분포 $u/u^*=(1/{\kappa})ln(zu^*/{\nu})+B$에서 무차원상수 ${\kappa}$와 B의 적절한 추정이 요구되어 진다. 일반적으로 무차원상수 ${\kappa}$와 B는 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 대략 ${\kappa}=0.4$, B=5.5로서 경험적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 직선수로 및 다양한 사행수로의 3차원 흐름장 모의를 수행하여 벽법칙의 대수 중복층을 따르는 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교하였다. 수치모의 소프트웨어로서 Linux 기반의 OpenFOAM이 사용되었으며 모델의 검증을 위해 Chang(1971)에 의해 수행 된 사행수로에서의 유속장 관측 결과와 비교하였고 수치모의 결과가 실험 관측치와 잘 일치하는 것으로 판단되었다. 수치모의에 적용 된 사행수로의 형상은 Hey(1976)에 의해 제안 된 사행하천의 지형학적 인자들 간에 관계를 이용하여 사행도 1.03에서 2.42까지 총 7개의 사행수로 지형을 생성하였다. 사행도의 변화에 따라 만곡부 정점에서 대수중복층 구간의 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교한 결과, 본 연구에서 생성 된 모든 사행수로에서 대수중복층 구간의 무차원 유속 $u^+$와 무차원 거리 $z^+$가 로그 분포를 따르는 것으로 나타났으나 경험적으로 사용되었던 무차원상수 B의 경우 사행도가 증가 할수록 대수적으로 감소하는 경향이 나타났다. 본 연구에서는 이러한 관계가 무차원 상수 B값에 미치는 영향을 반영하여 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 적용이 가능한 수정된 대수중복층 식을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권1호
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• pp.25-34
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• 2013

본 연구에서는 복렬사주의 모드를 객관적으로 판단할 수 있는 2중 퓨리에 해석을 수행하여 하폭의 변화에 따른 복렬사주의 발달 과정을 정량적으로 분석하였다. 초기에 직선하도에서 하안침식이 발생하고, 하폭 대 수심의 비가 증가하면서 복렬사주가 발달하였다. 사주가 하류로 이동하면서 성장하고, 사주의 주변에서 흐름이 분리되어 하안 침식을 가속시키면서, 지형이 지속적으로 변하여 유사의 유출특성에 영향을 주었다. 2중 Fourier 해석에 의한 하상파(wave)의 분포와 지배적인 성분의 변화를 분석한 결과, 초기에1-1 모드(mode)인 교호사주가 지배적이지만, 시간이 지나면서 하폭이 증가하여 상대적으로 수심이 감소하면서 2-3 모드가 지배적인 것으로 나타났으며, 교호사주의 강한 비선형 특성이 상호작용하기 때문이다. 하안침식이 진행되면서 하폭 대 수심의 비가 증가하고, 무차원 소류력이 감소하였다. 하폭 대 수심의 비가 증가할수록 사주의 이동속도가 감소하고, 사주의 파장은 증가하였다. 무차원 소류력이 증가하면서, 사주의 이동속도는 증가하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권4호
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• pp.314-327
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• 2019

본 연구에서는 본 연구에서는 2차원 수치모형을 적용하여 수제설치에 의한 흐름특성을 분석하고, 하도의 안정성을 평가할 수 있는 평가방법을 개발하였다. 2차원 수치모형의 결과는 관측자료와 1차원 모형의 결과와 비교하여, 그 적용성을 검토하였다. 평가 지표는 대상구간의 수리 및 지형학적 특성을 고려하여 하폭 대 수심의 비, 사행도, 하상경사, 하안 부근에서 유속, Shields number 등 5가지 항목으로 구성하였다. 낙동강의 달성보~강정고령보 구간의 수제 설치 전·후에 대해 평가지표를 적용하여 하도 안정성을 평가하였다. 평가 항목 중에서 하폭 대 수심의 비, 사행도, 하상경사는 하도의 안정성에 영향을 크게 주지 않는 것으로 평가되었다. 양안 부근에서 유속과 유사의 이동 특성을 결정하는 무차원 소류력인 Shields Number는 수제에 의하여 영향을 받으며, 수제의 수가 증가할수록 평가 값은 감소하고, 하안의 안정성은 증가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.84-84
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• 2019

본 연구에서는 홍수터 식생 밀도 변화에 의한 하안침식 관계를 정량적으로 분석하고, 사주의 거동과 사행하천의 발달 관계를 실내실험을 통하여 정량적으로 분석하였다. 이를 정량적으로 파악하기 위하여 수치모형을 적용하여 그 특성을 분석하였다. 시간이 증가함에 따라, 사주의 이동속도는 감소하였다. 하폭이 증가하면서 수심과 소류력이 감소하고, 사행도가 감소하였기 때문이다. 식생의 밀도가 증감함에 따라, 사주의 이동속도가 감소하였다. 식생의 밀도가 증가함에 따라 하안침 식량은 감소하였다. 식생의 밀도가 상대적으로 낮은 곳에서는 저수로가 일정한 형상을 유지하면서 횡방향과 하류로 이동하였다. 시간이 증가함에 따라 저수로의 사행도가 증가하고 있으나, 식생의 밀도가 상대적으로 높은 하도에서는 저수로 사행도가 거의 변화가 없다. 식생밀도가 낮은 곳에서 무차원 곡률반경이 가장 크고, 하안침식속도가 가장 빠르다. 식생밀도가 가장 높은 곳에서는 무차원 곡률반경이 가장 작고, 하안침식속도가 가장 낮았다. 하도 식생은 저수로를 분할시켜서 새로운 저수로가 형성된다. 식생하천에서 하천의 이동, 분할, 저수로 사행도를 변화시키는데 중요한 역할을 한다. 또한 식생의 영향을 고려하여 자유사행의 발달과정을 수치모의 결과, 사행의 발달과정을 잘 모의하였으며, 식생의 밀도가 높은 곳에서 사주의 이동속도는 빠른 특성을 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.883-888
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• 2008

섬진강 하류의 하상변동을 분석하였다. 분석에 활용한 자료와 방법은 기존의 하천 측량자료와 HEC-6 모형이다. 모형의 입력 변수는 하상 단면 측량자료, 하상 구성 물질, 수문자료 등이다. 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 섬진강 하류 하상변화의 주요인은 수문자료의 변화에 따른 것이라기보다는 과도한 하상골재 채취 때문으로 판단된다. 마찰속도, 대표입경, 무차원 소류력 관계를 분석한 결과 전반적으로 하상의 상승을 나타내고 있다. 섬진강 하류의 하상 변동 분석결과 분석대상 전 구간에서 주로 퇴적이 발생하였다. 1989년$\sim$2000년까지의 섬진강 하류의 하상변동은 1978년$\sim$1989년의 변동 폭과 비교해 볼 때 비교적 변화가 작았으며, 이 기간에 섬진강 하류 하상은 침식보다는 주로 퇴적 양상을 보여 주고 있다. 따라서 현재 섬진강 하류의 하상은 골재 채취 이전의 하상 상태로 점점 상승하고 있는 것으로 판단된다.