• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.356-360
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• 2015

기존의 하천관리는 이 치수에 중점을 두었다면 최근에는 환경의 중요성을 인식하고 하천복원사업을 통해 주변환경을 개선하여 자연과 공존하는 방향으로 바뀌고 있다. 하천에 분포하는 다양한 종류의 식생은 지형변화, 유속 및 수위 변화 등 직 간접적으로 하천에 영향을 미치고 있다. 따라서 효과적인 하천관리를 위해서는 하천흐름에 대한 식생의 영향을 이해하고 분석하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 다차원 수리 수질 통합분석이 가능한 EFDC모형을 이용하여 홍수터 식생에 의한 하천의 수리특성 변화를 모의하였다. 금강수계 공주보~백제보 구간에 대한 수치지도 및 수심측량 정보를 바탕으로 작성된 3차원 정밀지형도와 30~50 m 간격의 직교곡선격자망을 이용하여 지형을 구축하고, 홍수터 식생에 의한 흐름저항을 반영하기 위한 현장조사를 통해 작성된 식생분포지도를 토대로 교목류(Tree), 관목류(Shrub), 초본류(Herb), 수체(Water) 4가지로 구분하여 분포밀도, 흉고직경, 교목의 높이를 모형에 적용하였다. 2일 간의 보 운영조건에 따라 상류의 공주보 방류량과 하류의 백제보 수위를 경계조건으로 분석을 실시하고, 동일기간 61개 관측지점 중에서 상 중 하류 4개의 임의지점에 대하여 유속측정결과와 모의결과의 비교를 통해 모형을 검증하였다. 홍수터가 완전히 잠겨 식생의 영향을 크게 받는 고유량 조건에 대하여 식생의 적용 여부에 따른 수리특성 변화를 살펴본 결과 홍수터의 경우 일부구간에서 유속이 감소하였으나 인근 주수로의 유속은 증가하는 것으로 나타났다. 하천수위의 변화는 미미한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.319-324
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• 2011

최근 자연환경보전이라는 새로운 패러다임의 대두로 하천의 생태기능 향상을 위한 호안조성공법 중 하나인 식생매트호안 공법의 적용이 증가하고 있다. 국내 하천의 경우 비교적 큰 하상계수와 소류력의 증가로 식생매트 고정용 앵커핀의 기능 저하에 따른 호안의 피해가 발생하고 있다. 그러나 앵커핀의 외력저항성 연구 및 설치를 위한 기준이 마련되어 있지 않는 실정이다. 본 연구에서는 앵커핀의 인발특성을 연구함으로서 외력저항 특성을 파악하고자 하였다. 연구방법으로는 앵커핀을 관입시킨 토사에 인발장치를 연결하여 최대인발력과 인발력의 변화추이를 관찰하였다. 실험에 사용된 토사는 물다짐으로 다졌으며, 앵커핀은 식생매트 고정용으로 적용이 많은 이형철근형 앵커핀을 사용하였다. 대조군으로 형태가 동일한 원형철근을 이용하여 앵커핀을 제작 실험에 사용하였다. 실험조건은 앵커핀의 직경(10mm, 16mm)에 따른 주면과 침수토사의 배수시간 (48hr, 96hr, 144hr) 조절을 통한 함수율의 변화에 따른 인발특성을 관측하였다. 실험결과 평균 최대인발력의 변화는 48시간 배수시 직경변화에 따라 이형철근은 12.8N, 28N, 원형철근은 10.6N, 21N으로 나타났으며, 96시간 배수시 이형철근은 18.8N, 33N, 원형철근은 12.2N, 21.6N으로 나타났고, 144시간 배수시 이형철근은 21.4N, 36.4N, 원형철근은 20.4N, 33.2N으로 나타났다. 앵커핀의 인발력은 주면의 크기에 비례하며, 표면의 형태와 함수량에 따라 영향을 받는 것으로 나타났다. 따라서 이러한 앵커핀의 인발 특성을 파악하고, 식생호안에 적용한다면 피해를 최소화 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.522-522
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• 2017

하천에서 식생은 하도내 흐름저항과 항력을 증가시켜 유속과 유사이동을 감소시킨다. 유속의 감소로 인해 유사가 퇴적되어 사주 발생이 증가하며 이는 하도 지형변화의 중요한 요인이 된다. 하천내 식생은 하천생물의 서식과 밀접한 관련이 있는 물리적인 서식환경을 변화시키게 된다. 이러한 물리적인 서식환경 변화는 수중음향으로 표현되는 하천의 음환경(Soundscape) 변화로 연결된다. 본 연구는 하천 식생대에서의 수중 음향변화를 식생유무, 수온, 수심에 따라 분석하고 수리학적 특성과의 상관관계를 파악하고자 한다. 실규모 하천 수로에 식생 38 주/$m^2$를 식재하고 1 m정도 성장시킨 후 식생을 완전 침수시켜 $3.2m^3/s$의 유량을 공급하여 유속의 변화와 수중음향을 측정하였다. 오후시간대와 새벽시간대를 이용하여 수온이 다른 조건에서 측정하였고, 수심은 표면 3 cm, 40 cm, 80 cm 깊이에서 각각 측정하였다. 측정지점은 식생구간의 상류지점(A), 식생구간(B), 식생구간의 하류지점(C) 세 곳을 선정하였고, 유속은 micro-ADV, 수중 음향은 Hydrophone을 사용하여 5분간 측정하였다. 측정 주파수 spectrum은 1/3 Octave band로 처리하여 음압을 비교분석하였다. 주파수에 따른 음압을 분석한 결과 측정지점에 관계없이 주로 125 Hz, 315 Hz에서 높게 나타났다. 수심에 따른 음향을 분석한 결과 식생이 없는 상류(A)지점에서는 수중음향의 차이가 크게 나타났으며, 식생지점(B)과 식생이 없는 하류(C)지점에서는 수중음향이 유사하게 나타났다. 이는 식생에 의한 유속의 저하로 인해 흐름이 안정화되어 나타나는 현상으로 판단된다. 수온에 따라서는 식생구간(B)과 하류(C)지점에서 대체로 큰 차이를 보이지 않았으나 상류(A)지점에서는 수온이 높을 때 음압이 더 크게 나타났다. 이는 온도가 높을수록 소리의 전달속도가 더 빨라지기 때문으로 판단된다. 이처럼 식생의 유무와 수심, 온도에 따라 하천의 수리학적 특성이 달라지고 이에 따른 수중음향도 달라지므로 하천의 물리적 서식환경을 평가하기 위한 인자로 수중음향을 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.71-79
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• 2015

기존의 비탈면녹화공법인 식생기반재취부공법은 결합력의 부족이나 건조화, 유기물의 부족 등의 문제점들을 보이고 있다. 특히 비산이 심한 지역의 비탈면은 식생피복율이 현저히 떨어지고 시간이 경과함에 고사율이 증가되어 피복율이 더 저하되고 또다시 침식 및 비산이 증가하는 악순환이 이루어지고 있는 상황이다. 따라서 본 연구에서는 침식이나 비산에 저항하기 위해 친환경 토양안정재를 적용하고, 적정 배합비 결정을 위해 장기침수시험과 유수저항시험을 실시하였다. 친환경토양안정재와 기존의 녹화토기반재를 활용한 장기침수시험결과, 토양안정재의 혼합율 0%는 30시간, 2%는 40일 후 100% 붕괴가 발생되었으며, 4% 이상의 혼합비에서는 실험종료시까지 시료의 원형이 그대로 남아 있어 2% 이상의 토양안정재가 극한 조건에서도 형상을 유지하는데 영향을 줄 수 있는 혼합비임을 확인하였다. 또한, 식생기반재의 구조적 안정성을 평가하기 위해 인공강우시험을 40, 45, $55^{\circ}$ 경사비탈면에 대해 실시하였으며, 토양안정재의 혼합비 0, 4, 8%에 대해 유수저항시험을 실시하고 침식저항능력을 평가하였다. 실험결과, 토양안정재의 혼합에 따라 유실률이 급격히 감소하는 경향을 보이는 등 비산을 방지하거나 우수에 의한 침식에 저항하기 위해 적용한 친환경 토양안정재가 큰 유실감소효과를 거둘 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.922-926
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• 2004

1970년대부터 시작된 산업화와 도시화는 국토 전반에 걸쳐서 개발을 촉진시켰으며, 그 결과로 나타나기 시작한 홍수재해와 용수부족은 보다 많은 저수시설을 요구하게 되었다. 즉, 홍수유출을 저감시키기 위해서 유역의 저류기능을 강화시킬 수 있는 댐 건설은 이수적인 측면에서 안정적인 용수공급을 보장해주는 수단으로 겸용되어 왔으며, 특히 다목적댐이 건설되면서 하도의 첨두홍수유출량을 줄이는데 크게 기여해 왔다. 댐에 의해 홍수가 사실상 사라진 댐 하류에서는 유사이송이 줄어들면서 주수로는 좁아지며, 낮아진다. 홍수가 없어진 주변 홍수터에는 식생이 활착하여 그 폭이 점차 커지고 하상은 높아진다. 과거 댐 건설 전까지 불안정했던 작은 독려 사주에도 홍수가 없어지면서 식생이 뿌리를 내리게 되고 이로 인하여 식생에 의한 난류변화와 와류의 형성으로 주변에 유사의 퇴적이 증가하게 된다. 결과적으로 식생이 활착할 수 있는 면적이 확장되면서 사주는 점차 넓어진다. 특히, 홍수터나 사주의 외딴 관목 식생에 의한 주변 하상의 세굴, 미립토사의 퇴적, 하상재료의 분급효과는 생태 서식 측면에서 귀중한 휴식처나 피난처를 제공하게 된다. 따라서 본 연구에서는 하도의 상류에 댐이 건설되고 난 후에 댐하류의 하도에서 발생하고 있는 식생 메카니즘과 이로 인한 조도증가와 유속저하 및 홍수소통능력의 저감현상을 규명하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제1권1호
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• pp.29-38
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• 2014

본 연구는 식생호안의 안정성 평가에 중요한 인자인 식생 근모량에 따른 식생호안의 전단강도와 침식특성을 분석하였다. 식생호안의 평균근모량은 자체 제작한 채취기를 이용하여 측정하였다. 본 연구에서 사용된 식생은 식생호안에서 다소 우점종인 달뿌리풀이다. 흐름 특성별 실험결과 근모량이 증가함에 따라 토양의 전단강도가 증가함을 확인하였고, 아울러 근모량의 증가에 따라 침식율은 지수함수적으로 감소함을 확인하였다. 식생토양의 전단강도가 증가함에 따라 침식율이 지수함수적으로 감소되어 근모량에 기인한 전단강도의 증가는 침식 저항능력의 증가를 가져왔다. 아울러 근모량에 따른 전단강도와 침식율의 상관분을 실시하여 높은 상관계수를 가진 식을 제시하였다. 식생을 가진 호안의 수리적 안정성에는 근모량의 증가에 의한 전단강도와 유수의 특성인 Froude수에 지배적임을 확인하였다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2009년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.437-441
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• 2009

현대사회는 하천에서부터 시작되었다고 할 정도로 우리 삶의 중심에 있는 자연의 중요한 일부라고 할 수 있다. 하천은 단순한 치수와 이수뿐만 아니라 다양한 자연 그대로의 환경적 잠재 기능을 복원하는 방향으로 전환되고 있다. 이러한 하천 복원의 필수적 요소는 식생이나 이것은 하천의 흐름저항을 크게 하여 홍수시 수위를 증가시키는 요인이 된다. 따라서 식생에 따른 조도계수의 변화와 흐름저항으로 인한 수리학적 특성을 이해하는 것은 하천복원에서 중요한 요소가 된다. 본 연구에서는 하천식생 복원모형에서의 홍수위 분석과 하상변동을 예측하고자 한다. 이를 위해 공주대교 상 하류 구간에 HEC-RAS와 RMA-2 모형을 적용하여 홍수위 분석을 실시함과 동시에 SED-2D 모형을 적용하여 하상변동을 예측하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.870-873
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• 2007

하천의 수공 구조물은 홍수 시 작용하는 유수력에 대한 안정성을 확보해야 한다. 본 연구에서는 최근 개발된 친환경 식생호안블록인 중공블록을 하상에 설치할 경우 흐름에 미치는 영향을 연구하였다. 중공블록을 설치한 개수로에 대한 수리모형 실험을 실시하여 흐름저항과 경계층 특성에 대한 중공블록의 영향을 평가하였다. 흐름저항 특성 인자인 Manning의 조도계수와 Darcy-Weisbach의 마찰손실계수는 일정한 유량과 하상경사의 경우 수심에 큰 영향을 받고 이들은 서로 비례관계에 있음을 확인하였다. 그러나 마찰손실계수가 증가하더라도 어느 한계점 이상이 되면 조도계수는 일정한 값으로 수렴한다. 개수로의 경계층의 높이는 하천의 흐름특성과 구조특성을 반영하는 것으로 수심, 유속, 에너지경사, 경계면의 상대조도, Reynolds수, Froude수 등의 함수로 나타낼 수 있다. 중공블록이 설치된 개수로의 조도계수는 일반하천의 경우와 비교하여 큰 값을 나타내고 있어 중공블록이 흐름저항을 크게 증가시키는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1989-1993
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• 2009

댐의 조절방류가 하류 하천생태에 미는 영향은 매우 복잡하다. 하류생물상에 미치는 영향은 댐에서의 거리, 유황의 변화크기에 따라 달라진다. 흐르는 물에 서식하는 물고기는 좋아하는 수심, 유속 및 하상재질 등을 이용하여 살아간다. 다만 생물상은 주변환경에 적응하거나 변화하는 능력이 있어 댐의 조절방류에 의한 수생태계 변화구조를 명확히 해석하기는 불가능하다(Power et al., 1988). 댐에 의한 일정방류는 생물다양성을 감소시키며, 보다 변동성이 큰 방류하천은 하천, 연안 및 생물상 변화 유도에 긍정적인 것은 사실이다. 또한 큰 규모의 홍수파는 하천지형의 동적활동을 촉진시키며, 이는 하천을 터전으로 서식하는 동물상을 위한 생태학적 여건을 개선시켜 주게 된다. 이는 주변 식생의 생태적 조건 변화에 도움을 주기 때문에 적어도 1년에 2번 정도의 홍수파방류는 하천주변 서식처의 다양성 변화에 필요한 것으로 보고되고 있다(Kondolf and Wilcock, 1996). 최근들어 댐 하류하천의 생태복원을 위해 연속적인 홍수파 방류의 중요성이 강조되고 있는데(Stanford et al, 1996) 자연하도에서 댐과 같은 구조물에 의한 유량조절은 하중도나 사주 등을 발달시키고 사주에서는 두꺼운 식생층이 형성될 뿐만아니라 수목군의 현저한 출현을 보여준다. 이렇게 사주나 식생이 고착됨에 따라 이의 저항을 피해가는 수로가 형성되고 저수로 구간외에서는 식생의 발달이 더욱 왕성해져 그 면적이 확대되고 있다. 결국 사주와 사주가 식생으로 연결되고 여기에 수목이 자라면서 웬만한 홍수에도 파괴되지 않는 거대한 식생대가 출현하게 되는데 우리나라에서도 많은 하천에서 볼 수 있는 현상이다. 또한 댐에 의한 퇴사의 차단은 하천지형의 불균형을 초래하고 식생의 발달과 함께 저수도부는 좁아지고 세굴에 의해 깊어지는 현상을 보인다. 이와같은 현상들은 수문특성의 변화에 의하여 결국 댐의 조절방류에 의한 수문 변화는 하천지형의 변화를 유발하고 하천지형의 변화는 하천환경에 변화를 미치게 된다. 본 연구에서는 실제적으로 댐이 건설된 지역에서 조사된 몇몇의 자료를 분석하여 댐건설후에 나타나는 부정적 영향을 최소화하기 위한 바람직한 댐운영방안을 제시하고자 한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제9권10호
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• pp.417-426
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• 2009

자연친화적인 하천복원의 관심이 증폭되면서 하도내 식생은 경관이나 기능적으로 매우 중요한 항목으로 인정받고 있다. 반면에 식생은 통수단면적을 줄어들게 하고, 하천 흐름 저항 증가로 인해 유속이 감소, 이에 따른 수위상승이라는 치수적인 측면에서는 부정적인 역할을 하기도 한다. 본 연구에서는 하천 복원으로 인해 수리학적 요소가 급변한 하천에서 정확한 조도계수 산정 방법에 대하여 연구하였다. HEC-RAS와 연직 2차원 수리해석 방법을 이용하여 하천복원 후의 양재천 중하류 구간의 하천조도계수는 주수로 0.011~~0.159, 식생 설치를 하지 않았을 시의 홍수터 0.031, 식생을 설치했을 경우에는 0.034~0.505의 값을 도출할 수 있었다. 또한 홍수터에 추가로 식생 밀도를 30% 증가시켜 본 결과, 양재천에서의 수위 상승은 식생후 보다 0.13~0.34m로 모의되어, 홍수터의 추가 식생에 의한 수위변동은 미비한 것으로 판단된다.