• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.257-257
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• 2022

댐 건설은 홍수 및 가뭄에 대응하기 위한 구조적 방법으로써 우리나라와 같이 지표수에 의존적인 지역에서는 가용 수자원을 확보하기 위한 확실한 수단으로 활용되어왔다. 신규 댐의 건설은 대상 하천의 수리학적 특성에 큰 변화를 야기할 수 있으며, 댐의 안정성 및 하천의 하도보호를 위해 댐 주변의 수리적 특성의 변화에 대해서도 사전에 인지하여 설계 시 반영할 필요가 있다. 수공구조물 신설에 따라 변화되는 수리학적 특성을 분석하는 방법으로는 그 수단에 따라 상사법칙을 적용한 수리모형실험과 수치기법을 활용한 수치모형실험으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통한 실험적 방법을 이용하여 댐 상하류 구간의 수리학적 특성을 분석하였다. 해당 실험은 한국농어촌공사 농어촌연구원의 대형수리모형실험시설에서 수행되었다. 적용대상 댐의 제원은 높이 약 70m, 길이 약 230m이며, 폭 55m의 여수로를 포함하는 구조로 설정하였다. 수리모형은 Froude 상사법칙을 적용하여 1/30 규모로 축소하였으며, 콘크리트 및 아크릴 재료를 이용하여 제작되었다. 댐 모형이 설치되는 하천구간은 댐 구조물을 포함하여 실규모를 기준으로 흐름방향으로 약 800m, 하폭방향으로 약 450m의 범위를 포함하도록 설계되었으며, 하류구간에 사행하천이 존재하는 것이 특징이다. 본 실험에서 유량은 총 12개의 펌프를 이용하여 공급되었으며, 최대 4cms에 해당하는 유량공급이 가능하도록 설계하였다. 공급유량은 정교한 절차에 의해 보정된 전자식 유량계를 통해 통제되었으며, 사용된 유량계의 허용오차는 약 0.5% 수준인 것으로 나타났다. 수위 측정은 오차범위 0.05mm 수준의 초음파 수위측정기를 이용하였으며, 유속측정은 약 0.5cm/s의 정확도를 지닌 3차원 전자기 유속계를 이용한 접촉식 측정과 흐름구조 가시화를 위한 비접촉식 입자추적기법을 병행하였다. 실험조건은 실규모 기준으로 방류량 3,000~5,000cms에 대해 수행하였으며, 각 방류량별 댐 상하류의 흐름패턴에 대해 정량적으로 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.970-970
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• 2012

최근 치수의 기능을 수행하면서 원래 자연하천의 모습을 보전 혹은 복원하는 "생태하천 복원 공법"의 필요성이 대두되고 있으나 구체적인 공법에 대한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 하천 내 시설물의 조성 시 유황에 따른 자연 하안 유도와 습지형태의 생물 서식공간 조성 유무를 평가하기 위하여 평창강 일원에 목재 유도틀을 설치하고 이에 따른 지형변화, 저서무척추동물을 포함한 수생생물들의 서식특성을 분석하였다. 평창강 금당계곡 일원을 대상으로 RMA-2 모형의 범용프로그램인 SMS 모형을 통해 수리 특성분석을 실시하였고 안산에 있는 수리모형 실험장에서 기본 수리특성 실험 후 수리적 안정성이 확보된 지점에 목재 유도틀을 2009년 9월에 설치하여 유도틀 설치 전과 설치 후 2010년 10월까지의 지형변화를 분석하였다. 지형의 측량은 광파측정기(니콘 DTM-520)로 하였으며 측량된 자료를 이용하여 Contour Map을 작성하여 지형변화를 분석하였고, 유도틀 설치지역을 중심으로 2010년에 3차에 걸쳐 지형 및 생물상 변화에 대한 정량 및 정성조사를 실시하여 비교분석 하였다. 유도틀 설치 후 2010년 하절기에 집중호우에 의한 유도틀의 파손 및 형태변형 등 문제가 없어 수리적으로 안정한 것으로 판단되었다. 지형 변화의 측면에서는 유도틀 조성 전 사질로 되어있던 단순한 선형의 하안이 유도틀 설치 후 다양한 하상재질 및 형태가 변화했으며 유도틀의 배치에 따라서 굼치 및 둠벙형 습지가 형성되었다. 유도틀 설치지역의 3개지점(상부, 중간배후습지, 하부)에서 저서무척추동물에 대하여 모니터링한 결과, 설치된 유도틀의 중간지점에서 가장 높게 종의 서식이 확인되었으며 상부지점과 하부지점은 상대적으로 낮게 나왔으나 상부지점 보다는 하부지점이 양호하게 나타났다. 조사시기별 개체수의 변화에서는 종수변화와 패턴이 유사하게 나타났으며 깔다구와 꼬마줄날도래등 특정종의 증식이 많았다. 또한, 굼치 및 둠벙형 습지 내에 어류의 치어 및 유어, 양서류, 파충류등 다양한 생물의 서식이 확인되었다. 이는 유도틀에 의해 생성 및 유도된 지형변화가 하천을 기반으로 생활하는 생물들에게 다양한 피난처 및 은신처 역할을 잘 제공하고 있음을 보여준다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.133-141
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• 2007

굴착손상영역(EDZ)은 굴착으로 인해 현지 암반이 역학적으로 손상을 입게 되어 응력상태, 변위상태, 암반의 안정성, 지하수의 흐름상태 등에 변화가 일어나는 영역을 의미한다. EDZ의 역학적 특성과 관련한 많은 연구들이 수행되었지만, EDZ에서의 지하수 유동 특성에 관한 연구는 아직 부족한 수준이다. 따라서 본 연구에서는 굴착으로 인해 굴착면 주변의 수리적 간극이 늘어나는 영역을 산정하여 '수리적 굴착손상영역'이라 정의하고 이를 위해 수리-역학적 상호작용(coupling)해석을 수행하였다. 이는 개별 불연속면 망의 생성을 통한 역학적, 수리적 변화의 모사가 가능한 개별요소법(discrete element method; DEM)을 이용하여 수행하였다. 이를 통해 EDZ에서 지하수의 흐름에 영향을 미치는 각종 조건들(불연속면의 간극, 불연속면 군의 방향, 불연속면 군의 길이, 불연속면의 각도 등)의 변화와, 응력분포, 지하수의 유동 등으로 인해 수리적 간극 값이 어떻게 변화하는지를 파악하였다. 이 결과를 토대로 수리적 간극이 커지는 영역, 수리적 EDZ를 공동 주변의 불연속면 방향에 수직 방향으로 존재하는 타원형의 형태로 모델링 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.351-351
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• 2016

본 연구는 최근 기후변화로 인해 유출량이 많이 증가하고 있으며, 또한 하도의 제내측에 많은 피해가 발생하고 있다. 우리나라의 하도는 산지위치하고 있으며, 만곡의 형상을 많이 지니고 있다. 또한 유출량의 증가로 하도 만곡부에 하상의 퇴적으로 인해 월류 및 제방이 파괴 되는 현상도 발생되고 있다. 만곡부의 흐름은 만곡도의 수공구조물을 설치하므로 유수의 흐름에 민감하게 변화하여 흐름변화를 예측하기 어렵다. 그래서 자연하고 만곡부에 하상의 변화에 따른 수리학적 문제와 제내측의 안정성을 확보하기 위해 만곡지점에 수제를 설치하여 하도의 흐름과 하상의 안정성에 필요하다고 사료되어 연구를 하였다. 본 연구는 만곡지점에 수리실험 모형을 설치하여 결과를 도출하는 방법도 있으나, 축소모형은 하도의 특성을 반영하기 결과도축에 제약이 있어 금회 연구는 수치모형은 2차원 수치모형인 RMA-2를 사용하여 하도의 특성을 파악하고자 한다. 먼저 만곡형상이 뚜렷한 지점을 파악하고 하천설계기준의 수제를 설치하여 흐름의 변화 및 유속변화를 분석하고 만곡부에서 기준수제의 길이를 여러 CASE로 변화를 주어 수리학적 특성을 분석하고자 하며, 이에 따른 수제부에서 발생하는 퇴적구간과 범위, 최대유속지점과 세굴지점에 대한 연구를 진행하여 하도 만곡부에 수제를 설치하여 합리적인 결과를 제시 할 수 있으며, 설계실무와 하천방재 관련 문제에서도 반영하여 이용 될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.649-653
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• 2010

일반적으로 계획 또는 설계 단계에서 수행되고 있는 관거 시설의 수리계산에는 연결관 내에서의 마찰손실만을 감안하여 수행하고 있으며, 맨홀에서의 에너지 손실은 고려되지 않는 실정이다. 그러나 연결관 내부와 맨홀의 내부는 여러 가지 수리학적 조건이 다르므로 에너지 손실이 발생하게 된다. 더욱이 직선으로 연결된 중간맨홀보다 두 개의 유입관과 한 개의 유출관으로 구성된 합류맨홀은 연결 구조상 유수교란에 의한 에너지 손실이 커질 것으로 예상됨에도 불구하고 현재 실무에서 우수 배수시설의 설계 시 직선 연결맨홀과 합류맨홀의 손실을 구별하지 않고 사용하고 있는 실정이다. 그러므로 합류맨홀에서 우수 관거 시스템의 우수 배제 능력을 증가시켜 도심지의 침수를 방지하기 위한 관거시설의 적정 설계 기준이 필요하며, 합리적인 설계 기준을 제시하기 위하여 합류 맨홀 내에서의 수두 손실을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 수리 모형 실험의 물질적, 시간적 한계를 극복하기 위하여 일반적으로 3차원 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 Fluent 6.3 모형을 이용하여 과부하 합류 맨홀에서의 흐름특성을 수치모의 하였으며, 맨홀 내 손실수두의 변화를 계산하여 손실계수를 산정하였다. 계산된 손실계수는 수리모형 실험을 통하여 산정된 손실계수와 비교하였다. 또한 동일한 수치모의 해석 조건을 실제 합류맨홀에 적용하여 실제 합류 맨홀의 규모 변화에 따른 손실계수를 산정하였다. 수치모형의 적용 결과 맨홀 내에서의 유속변화, 수심변화 및 압력변화에 대해서는 수리모형 실험 결과와 유사한 경향을 나타내고 있으며, 수치모형에 의하여 산정된 합류 맨홀에서의 손실계수 값과 수리모형에 의하여 산정된 손실계수 값이 거의 유사하게 나타났다. 또한 동일한 수치모의 해석 조건을 실제 합류맨홀에 적용하여 합류맨홀의 규모 변화에 따른 손실계수를 산정하였으며, 산정된 손실계수는 우수관거 시스템의 설계 및 평가에 사용가능하리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.380-380
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• 2015

국내 소하천에 설치된 대표적인 수공구조물은 교량, 보, 암거 등이 있으며 소교량은 전체 소하천 구조물의 56%를 차지하고 있어 태풍 및 집중호우로 인한 피해사례가 다양하게 보고되고 있다. 소교량에서의 대표적인 피해는 교각기초의 세굴, 여유고 부족으로 인한 파괴 등이 대표적인 피해사례로 알려져 있다. 이와 더불어 유송잡물 집적으로 인한 피해사례가 발생하고 있는데 교량에서의 유송잡물에 대한 피해는 유송잡물 집적으로 인한 교량전도, 수위상승으로 인한 제방월류, 압력흐름 증가로 인한 하상세굴 등의 피해 등 다양한 피해가 발생하는 것으로 보고되고 있다. 이러한 유송잡물로 인한 피해를 저감하기 방법으로는 유송잡물 차단, 우회시설을 설치하거나 충분한 교량의 여유고를 확보하는 방법 등이 있다. 여유고 확보를 위해서는 유송잡물로 인한 교각에서의 수위변동 특성을 검토할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 유송잡물의 크기변화에 따른 교각주변에서의 수위변동을 실규모-모형실험으로 연계하여 영향을 검토하고자 하였다. 수리실험은 소교량 대상 실규모 유송잡물 집적실험과 집적형태를 반영한 수리특성실험으로 구성하였다. 이를 위해 1/1 규모의 실규모 소교량 교각모형을 대상으로 유송잡물(목본류, 초본+목본류)에 대한 집적실험을 수행하고 집적형태를 파악하였다. 집적형태를 반영한 수리실험은 실규모 실험결과를 토대로 유송잡물 모형을 제작하였으며 잡물의 크기변화에 따른 수위변동 영향을 검토하였다. 실험결과 유송잡물의 집적형태는 전반적으로 직사각형 형태로 집적이 이루어지고 있는 것으로 나타났다. 이러한 형태를 반영한 수리실험결과 유송잡물의 높이가 교각두께의 1배 미만일 경우 상류단에서의 수위변동이 미미한 것으로 나타났다. 폭비와 길이비 변화에 따른 수위변동은 폭비변화에 비해 높이비 변화에 민감하게 영향을 받는 것으로 나타났다. Fr에 따른 수리실험에서도 높이비가 1이상일 경우 상류단에서의 수위상승이 발생하는 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.411-411
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• 2020

하상 변화는 유량이나 유사의 흐름에 따라 침식, 운반, 퇴적되어 변화하며, 하상변동에 의한 결과는 하천의 형태 (직렬,복렬, 곡렬 등)나 서식처의 구조 (여울과 소, 웅덩이, 습지 등) 형성 로 나타난다. 하천이 공간적 시간적 규모가 연계되어 있음에도, 국내에서의 하천 복원 사업은 서식처의 구조나 형태에 중점을 둔 서식처 조성 사업이 주를 이룬다. 하지만 궁극적인 생태하천 복원 및 관리를 위해서는 생태적인 서식처의 구조가 제대로 발현되는 유량이나 유사량과 연계하여, 통합 유역관리가 가능하도록 진행하여야 한다. 본 연구에서는 수리 (유량이나 유사량)-지형(서식처 구조)-생태 (생물다양성)을 연계하여 하천의 환경유량을 산정하는 방안을 제안하고자 한다. Nays2D 수리모델링을 활용하여 하상변화를 살펴보고, 수리모델링 결과를 서식처 구조 분포로 해석하여, 서식처가 다양한 유량을 산정하고 제안한다. 수리모델링 이전에 하천건강성 평가에 활용된 하천 생물종 모니터링 결과와 서식처 다양성과의 관계를 우선 분석하고 수리모델링을 진행한다. 본 연구의 대상 하천은 금강 지류인 갑천 약 5 km를 대상으로 2010년대 생물상, 항공사진, 지형데이타 (DEM and 단면도)를 활용한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.287-287
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• 2017

강원도 산지로부터 발원하여 동해안으로 유입되는 산지하천의 경우 경사가 급하고 유로연장이 짧아 집중호우시 유사가 하류로 빠르게 이동하는 특징을 가지고 있다. 특히 동해안과 만나는 하천의 하구부에서는 하천유황과 흐름에 따라 침식과 퇴적을 반복하며 퇴적토사가 계절변화에 따라 증가하여 하구폐색현상이 발생하는 곳이 많다. 이러한 하구폐색현상은 하천 환경적으로 위험지역을 형성하여 하천생태계를 위협할 수 있고 하천유량의 원활한 소통에 방해요인으로 작용되어 재해발생 가능성을 증대시키기도 한다. 본 연구대상지역인 강원도 삼척시 가곡천은 동해안으로 유입되는 하천으로 하구부에는 경관가치가 뛰어난 솔섬이 위치하고 있으며, 모래사장으로 이루어진 해변으로 연결되어 있어 유량의 변화에 따라 주기적으로 하구폐색이 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 하구폐색에 따른 하천형태학적 측면의 수리특성 파악을 위해 장기간 동안의 하천모니터링 작업과 수치모델링을 수행한 결과, 하구의 폐색현상이 하천에서 댐의 역할을 하여 기점수위를 증가시키고 일정수위이상 도달하였을 때 하구가 개방됨에 따라 수리특성이 급격히 변화하여 솔섬 지형에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 하구가 개방되었을 때의 방향에 따라 솔섬주변 지형에 대한 침퇴적 양상 및 수리특성이 크게 달라지는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.674-678
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• 2010

하천 형상은 자연적인 흐름과 인간의 활동에 의해 다양한 형태로 변화되며, 이러한 변화과정을 통해 안정된 형상을 갖추어간다. 이러한 변화는 흐름과 상호작용 과정을 통해 진전되며, 하천의 형태를 변화시키는 흐름 또한 저수로 형태 및 수량적인 변화 등에 의해 다양한 특성을 갖게 된다. 본 연구에서는 하천 내의 형태가 인간의 활동에 의해 인공적으로 변화되었을 경우 하천의 수리학적 특성에 미치는 영향을 3차원 수치해석 모형인 EFDC(Environmental fluid Dynamics Code, 미국 버지니아 해양연구소 개발) 모형을 이용하여 검토하였다. EFDC 모형은 크게 유동, 퇴적물 이송, 수질의 세 부분으로 구성되어 있으며, 유동 모델은 수온과 염분이 고려된 3차원 천수방정식을 기본으로 하고 있다. EFDC 모형의 적용을 위한 Case1은 일반적인 저수로 형태 갖는 하천이며, Case2에서는 하천 저수로 내 인공적으로 하중도가 설치되었을 경우에 대하여 수리학적 특성을 모의하였다. 수치모의 결과 다음과 같은 결과를 확인 할 수 있었다. 수위변화는 하중도 유무에 따라 상하류 부분에서 전혀 다른 결과를 나타냈다. 유속분포는 Case1에 비하여 Case2의 경우 하중도 설치에 의해 하천의 상류부에서는 흐름의 정체부분이 나타났으며, 하류부에서는 급확대에 의한 유속의 감소가 나타났다. 그리고 하중도에 의해 저수로가 분기됨에 따라 저수로의 급축소부가 발생되고, 이로 인해 유속이 급속히 증가되었다. 본 연구의 Case2와 같이 하천에 하중도를 설치할 경우 만곡부 외측 부분에서는 유속의 현저한 증가가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 하중도의 설치 위치, 하중도의 규모 등에 따라 하중도 부분의 급격한 수위 및 유속 변화이 발생되는 것을 확인하였으며, 만곡부에 이와 같은 것을 설치할 경우 보다 정밀한 수리계산을 통해 안전성이 확보되는 하중도 설치가 필요할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제18권3호
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• pp.263-276
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• 2008

지하수 저류 변화량 산정은 수리지질의 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 갈수록 정확한 지하수 저류 변화량 산정이 요구되고 있다. 본 연구에서는 물수지분석법과 수리지질분석을 이용하여 울산광역시 언양지역의 지하수 저류 변화량을 산정하였다. 산정된 지하수 저류 변화량은 연평균 240mm(연평균 강수량의 18.7%)이다. SCS-CN법으로 산정한 직접유출량은 연평균 강수량의 10.6%인 137mm이다. Thornthwaite방법으로 산정한 증발산량은 연평균 강수량의 60.5%인 776mm이다. 토양의 수리적 특성과 암석의 수리전도도 사이에는 연관성이 나타나지 않는다. 이는 지표부근의 토양의 수리적 특성과 천부의 지하 지층의 수리적 특성이 서로 다름을 지시하는 것이다. 지하수 저류 변화량과 수리특성인자들 간의 중다선형 회귀분석 결과, 강수량과 증발산량에 의해서 지하수 저류 변화량이 설명되는 중다선형 회귀식이 도출되었다.