• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.406-410
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• 2016

하도 식생은 흐름 및 유사의 거동에 영향을 미치며, 하도의 지형변화를 일으킨다. 또한 하천에서 생태계 서식처 형성을 하는데 영향을 주며 하천경관을 향상시킨다. 그러나 홍수시에 흐름의 저항을 증가시키고 수위를 상승하여 하천범람을 일으킨다. 따라서 홍수에 안전하고 하천 경관을 유지하면서 하천환경과 조화를 이루는 하도 식생관리 기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 실내실험을 통하여 유량의 변화에 따른 식생대에서 퇴적과정과 하도의 변화 과정을 분석하였다. 실내실험은 길이가 10 m이고, 수로 폭이 0.6 m인 가변형 경사수로에서 수행하였다. 식생패치는 폭이 0.28 m, 길이 1.0 m로 2.0m 간격으로 교대로 3개 설치하였다. 식생패치는 지름이 5 mm이고, 길이는 0.25 cm인 아크릴봉을 이용하여 제작되었으며, 식생 밀도는 $1.76m^{-1}$이었다. 흐름은 식생이 없는 주수로에 집중되었고, 식생대와 주수로 사이에 와류가 형성되면서 하상이 세굴되었다. 식생대에서는 흐름이 감소되면서 유사가 퇴적되었다. 식생대를 따라 교호사주가 형성되었으며, 사행이 형성되었다. 유량이 증가하면서 식생대에서 퇴적 면적은 증가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.948-952
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• 2008

하천에서 세굴은 하천공학에 있어서 중요한 요소이며, 이러한 세굴은 주로 하천 만곡부에서 발생하게 된다. 하천 만곡부에서의 세굴은 하천 제방 등 하천 환경 제반 상황의 안정성에 지대한 영향을 미치는 요소이다. 만곡부 내 세굴의 진전 상황에 따라 제방 침식이 발생할 것이며, 최악의 경우 홍수시에는 이로 인해 하천 제방의 파제에 까지 이르러 하천 범람의 원인을 제공하게 된다. 본 연구에서는 이러한 위험성이 상존하고 있는 하천 만곡부에서의 세굴 특성을 실내 실험을 통해 밝히고자 하였다. 이를 위해 곡률반경 4.5m, 곡률 $45^{\circ}$의 만곡부를 가지며, 수로폭이 1.5m인 실험수로에서 실험을 진행하였다. 실험은 만곡부에 하천 구조물 설치 유무에 따른 흐름특성, 최대 세굴심, 세굴 범위 등에 관해 검토하기 위해 몇가지 경우에 대하여 실시하였다. 그 결과 하천 구조물을 만곡부에 설치한 경우 설치전과 다른 세굴양상과 수리특성을 보여주었으며, 설치 범위 및 설치 구조물의 형상에 의해서도 세굴 및 수리특성이 변화되는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.9-13
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• 2017

본 연구에서는 실내실험을 통하여 보의 경사변화에 따른 흐름특성과 보 상류에서 유사의 퇴적과정을 정량적으로 분석하고, 보 하류에서 세굴 및 지형변화 과정을 분석하였다. 보의 설치각도가 커질수록 보에 의항 굴절되는 유선의 각도가 증가하며, 하류에서 수충부가 형성되고 사수역의 크기가 증가한다. 즉, 보의 길이 대 수로 폭의 비로 정의되는 무차원 수로폭이 증가할수록 무차원 유효길이는 감소하였다. 보 상류에서는 보에 의하여 형성된 배수의 영향이 끝나는 지점에서 delta가 형성되며, 보 하류에서는 흐름이 집중되어 보 직하류 하상은 세굴되고 반대쪽에서는 이동성이 없는 교호사주가 형성되었다. 또한 충부에서는 깊게 세굴되었으며, 보의 설치 각도가 커질수록 수충부가 집중되면서 깊게 세굴되고, 세굴범위는 좁게 나타났다. 무차원 하상고가 증가할수록 유속과 delta의 이동속도의 비인 무차원 속도는 감소하며, 무차원 보의 길이가 증가함에 따라, 무차원 사주의 파장이 감소하였다. 무차원 보의 길이가 증가함에 따라 보에 의하여 굴절되는 흐름의 각이 크므로, 흐름이 집중되어 하상이 깊게 세굴되고 무차원 사주의 파고가 증가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.111-111
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• 2017

본 연구에서는 2차원 하상변동 모형을 이용하여 sine 곡선형 개수로에서 하상재료의 분포가 침식-퇴적 양상에 미치는 영향을 분석하였다. 흐름 해석을 위하여 유한차분법을 이용하여 천수방정식을 해석하였다. 총유사량을 산정하기 위하여 Engelund-Hansen 공식을 이용하였으며, 하상변동을 모의하기 위하여 Exner 방정식을 해석하였다. 또한 모형을 sine 곡선형 수로의 실내실험에 적용하여 검증하였다. 하천의 지형형태학적 발달 과정을 체계적으로 분석하기 위하여, 이상화된 sine 곡선형 수로에 사행도, 폭-파장비, 폭-수심비 등의 인자를 고정시키고, 하상재료의 입경을 종속변수로 설정하여 수치실험을 수행하였다. 하상재료의 입경을 변화시켜 가며 흐름과 하상변동 결과를 비교하고 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1716-1720
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• 2010

최근에 하천에 대한 체계적인 조사 및 연구가 수행되지 않은 상태에서 골재채취 및 하천준설이 무분별하게 이루어져 왔다. 이로 인하여 하천의 급격한 하상 및 지형변화가 나타났다. 또한 하천의 안정성, 홍수범람, 수리구조물의 안정성, 하천수를 취수하는 취수장의 취수장애 발생 등 많은 문제점이 야기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 하안침식을 고려하여 골재채취 및 하도준설에 의한 교란하천의 적응과정을 정량적으로 파악하기 위하여 이동상 실내실험을 수행하였으며, 골재채취를 위한 준설 규모의 변화에 따른 하도의 응답 특성을 분석하였다. 실험 수로에서 초기에 유사의 이동이 시작되면서 하안침식이 발달하며, 교호사주가 발달한다. 하상에서 이동하는 유사는 웅덩이(pit)에 포착되면서 하류로 유사의 공급이 차단되며, 웅덩이 하류에서는 사주의 발달이 없으며, 평탄하상을 유지한다.웅덩이가 완전히 되메우기가 완료되며, 유사의 공급에 의해 웅덩이 하류에서도 사주가 발달한다. 시간이 지나면서 사주의 파장은 증가하고, 하상은 새로운 평형상태를 유지한다. 웅덩이 상류에서는 하폭이 크게 증가하고 있으나, 웅덩이 하류에서는 하폭의 증가율이 크지 않다. 또한 웅덩이 하류에서는 상류에서 공급되는 유사가 웅덩이에 의해 차단되고 사주의 발달이 거의 없다. 웅덩이의 되메우기가 진행되고 있는 동안에 웅덩이의 이동속도는 일정하게 유지되나, 되메우기가 완료되면서 웅덩이의 이동속도가 느려진다. 웅덩이의 규모가 증가함에 따라 웅덩이의 되메우기 시간은 증가하고 하안의 침식이 증가한다. 웅덩이의 상류와 하류의 하폭의 차이가 증가하며, 새로운 평형상태에 도달하는 시간이 증가하는 것을 보여 준다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.362-366
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• 2015

지난 백여 년 동안 인간은 과거의 그 어떤 선조들도 이루지 못한 지식과 기술의 발전을 통해 고도로 산업화된 사회를 이루었지만, 전 지구적으로 기후변화라는 부차적인 결과와 현실에 직면하고 있다. 이상기후 현상은 전지구 규모뿐만 아니라 일정한 소규모 지역에서도 관측되고 있으며, 국내에서는 특히 특정 지역에 국한되어 단시간에 발생하는 집중호우가 대표적인 사례이다. 현재까지 집중호우 발생 지역과 정도를 예측하기란 불가능한 상태이며, 산업화와 도시화가 진행될수록 그 피해는 더욱 증가할 것으로 예상된다. 따라서 집중호우에 대비한 도시 배수 시스템을 재점검할 필요가 있으며, 기존의 배수시설을 대체할 만큼 효율적인 배수구조물의 개발이 시급하다. 기존 도시지역의 측구형 수로관에는 마감불량, 정밀시공의 어려움, 이물질의 누적과 물고임, 노출로 인한 파손, 포장층 침투수 배수문제 등 많은 문제점들이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 기존의 측구형 수로관의 단점을 보완하는 더욱 효율적인 집수정을 개발하고자 하였다. 집수정을 덮고 있는 포장층 상부면을 따라 흐르는 표면수를 처리할 뿐만 아니라, 포장층 내부로 스며드는 침투수를 처리 가능하도록 구조체 상부에 침투수 유입공을 설치하여, 표면수와 침투수를 동시에 고려하는 이중배수 시스템을 구성하였다. 본 연구에서 개발하는 집수정 구조체는 침투수에 의한 도로 및 구조체의 내구성 감소 및 겨울철 동파 현상을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 단순공정, 시공성 향상, 유지비용절감 등 기존 배수 시스템과 비교해 많은 장점을 내포하고 있다. 본 연구에서 개발하는 이중배수 집수정의 효율 및 배수능력 평가를 위해서는 기존의 구조체와 차별되는 침투수 유입공에 대한 평가가 선행되어야 한다. 이를 위해서 침투수 유입공에 대한 실내 실험 장치를 구축하였으며, 반복 실험을 통해 침투수 유입공을 통한 배출 능력을 평가하고자 하였다. 또한 실험 결과를 바탕으로 구조체의 효능을 결정짓는 기준을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.172-172
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• 2015

하천에서 발생하는 소류력은 하상 변동을 발생시키기 때문에 주변 구조물이나 하천의 흐름특성 등을 변화시키게 되며, 유사이송, 침식 및 퇴적, 유동해석 등에 매우 중요한 하천 계수이다. 하천에서 소류력의 직접 측정은 매우 어려워 직접 측정 대신 하천경사 및 동수반경을 기반한 단면 평균소류력 산정 공식을 일반적으로 이용한다. 그러나, 이러한 방식은 상세한 유사이송, 세굴 등의 해석에는 한계가 있기 때문에 국부적인 소류력이 필요하다. 실내 실험에서는 프레스톤게이지를 활용한 직접 측정이나, 난류측정을 통한 레이놀즈 분포를 외삽하여 단면에서 국부적인 소류력을 측정하는 방식이 사용되어 왔다. 반면, 실제 하천에서는 국부 소류력 직접측정 및 난류 산정이 거의 불가능하거나 비효율적이므로 대안으로 하천의 연직유속분포에 대수분포를 적용하여 소류력을 추정하는 간접적인 방법이 제시되어 왔다. 일부 실내실험에서 대수법칙을 통한 소류력 산정 방식은 직접 측정을 통해 검증한 바가 있으나 실제 하천은 난류의 공간 시간적 스케일이 실내 규모와 상이하여 국부 소류력에 영향을 미칠 수 있어 이러한 검증결과를 현장 적용하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 실제 규모 하천에서 대수법칙을 활용한 국부 소류력 산정 결과와 레이놀즈 응력의 연직분포 측정을 통해 산정한 값과 비교하여 대수법칙 활용 소류력 산정 방식의 적용성을 검토하였다. 실험은 중소규모의 하천을 재현한 한국건설기술연구원 안동하천실험센터 직선(A1) 및 사행(A2) 하천의 유속측정을 수행하였으며, 유속 측정에는 정밀도가 높으나 실내에서 주로 사용된 초음파지점유속계(Micro ADV)를 현장에 설치하여 사용하였다. ADV의 관측 시간은 90초이며, 직선수로에서는 횡방향으로 25 cm 간격, 수심방향으로는 5 ~ 10 cm 간격으로 측정하였고, 사행수로는 횡방향으로 50 cm 간격, 수심방향 5 ~ 10 cm 간격으로 측정을 수행하였다. 실험결과 대수법칙과 레이놀즈 분포로부터 산정된 국부 소류력은 사행과 직선 모두 상당한 이격을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.135-135
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• 2023

우리나라의 전 국토면적 중 약 63% 이상이 산지로 이루어져 있으며 이는 OECD국가 중 4위에 해당할 정도로 매우 높은 비율이다. 광활한 산지 면적의 효율적 이용을 위해 사면개발, 태양광 시설, 관광자원으로써의 활용 등이 이루어져 토양침식에 매우 취약해졌으며, 하천으로의 토사유입량이 증가하고 있다. 따라서 하천으로 유입된 유사량의 조사가 매우 중요하며, 유사량 중 입경이 큰 소류사량을 추정하기 위한 조사 장비 중 간접적 방법인 하이드로폰에 관한 국내·외 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 소류사량 추정 방법 중 추정식을 활용한 방법의 추정량이 많아질수록 정확도가 낮아지는 문제를 개선하기 위한 노력으로 인공신경망의 한 종류인 Convolutional Neural Networks(CNN)를 소류사량의 계측에 적용하기 위한 연구를 시도하였으며, 그 결과와 실제 소류사량의 정확도를 비교 및 분석하였다. 실험데이터를 획득하기 위하여 실내수로를 구축하였으며, Labview를 이용하여 소류사량에 대한 충돌음 이미지데이터를 취득한 후 학습을 진행한 결과, 검증데이터에 대한 정확도는 60%이상의 값으로 나타났다. 향후 추가적인 데이터 확보를 통해 정확도 향상을 위한 연구를 진행하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.9
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• pp.909-919
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• 2013

This study examines the hydraulic characteristics, the channel changes, the behavior of bars, and bank stability by means of laboratory experiments. Three sets of laboratory experiments are conducted to elucidate the influence of riparian vegetation of the channels with erodible banks. Flow velocity is decreased in the vegetated zone, the mobility of lower channels is decreased. The double Fourier analysis of the bed waves shows that 1-1 mode (alternate bar) is dominant at the initial stage of the channel development. As time increases, 2-2 and 2-3 modes (central or multiple bars) are dominant due to the increased width to depth ratio. As the vegetation density is increased, the number of bars are increased, bank stability increases. The variation of sediment discharges is affected by vegetation density. The braided intensity is decreased with vegetation density. As the vegetation density is increased, the correlation coefficient of bed topography and bed relief index is increased.