• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.8-8
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• 2017

본 연구는 원주천 16 km 구간을 대상으로 안정하도 설계에 따른 하상의 변동과 그에 따른 물리적 생물학적 교란 영향을 분석하였다. 안정하도 설계를 위한 방법으로 구간별 안정경사관계곡선을 도출하였으며, 현재 하도의 구간별 경사와 비교하여 안정/불안정을 판단하였다. 원주천 대상구간은 총 20개구간 중 17개 구간이 안정한 하상경사로 나타났으며, 하류부 2개 지점과 상류부 1개 지점에서 불안정 경사로 나타났다. 불안정 구간의 안정하도 설계를 위한 방법으로는 하천시설물의 도입을 통한 하상변동의 유도로 안정경사를 설계하는 방법과 하도의 준설과 하상보호공의 설치에 따른 안정경사 설계 방법을 이용하였다. 하천시설물의 도입을 통한 안정하도 설계의 경우 2개의 구간에서 추가적인 안정하도의 설계로 총 19개 구간이 안정하도로 설계되었으며, 하도의 준설과 하상보호공의 설치에 따른 안정하도 설계의 경우 20개 구간 전부에서 안정경사로 설계되었다. 아울러 안정하도 설계에 따른 하천의 물리적 생물학적 교란 양상을 분석하기 위해 물리적 교란개선 평가 결과와 물리서식처의 변화를 분석하였다. PHABSIM 모형을 이용하여 원주천의 최우점종인 참갈겨니를 대상으로 평수량에 대한 서식적합도 (HS, habitat suitability)와 가중가용면적 (WUA, weighted usable area)의 변화를 분석하였다. 현재 상태와 5년의 하상변동 모의 후의 평가 분석결과를 하천시설물 도입과 하도의 준설에 따른 5년경과 후의 예측평가 결과와 비교 분석하였다. 하천시설물의 도입에 따른 안정하도 설계의 경우 물리적 교란개선 평가 결과는 현재상태보다 소폭 개선되었으며, 물리서식처는 현재상태 보다는 감소하나, 현재의 5년경과 후와 유사하게 나타났다. 하도준설과 하상보호공의 설치에 따른 안정하도 설계의 경우 물리적 교란개선 평가 결과는 미약하게 감소하였다. 물리서식처는 현재상태와 유사하게 나타났으며, 현재의 5년경과 후 보다는 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 안정하도 평가와 물리적 교란개선 평가 및 물리서식처 분석을 통한 하천의 안정성과 건강성 증대 방안을 도출하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.728-733
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• 2009

지금까지의 하천 설계는 하천의 유량, 유사량, 하상토 입도분포, 강턱의 입자 또는 하도 표면의 특성, 하곡의 경사 등을 고려하여 안정한 횡단면을 결정하기 위한 목적으로 발전되어 왔다. 하지만, 하천 복원에 있어서 이동 하상의 안정 하도 및 하천을 설계하는 작업은 수리학적, 하천 형태학적, 그리고 유사 수리학적 측면에서 매우 복잡한 문제들을 포함하고 있으며 더 나아가 다양한 생태서식처 및 환경을 제공할 수 있는 측면까지도 고려하도록 요구되어 지고 있다. 자연하천 복원 설계시 가장 선행되어야 할 작업은 복원하고자 하는 현재의 하천 및 하도의 안정성에 대한 평가이며 이러한 과정에서 평형 하천의 개념을 반드시 고려해야 한다. 안정하도 및 평형하천 형태를 계산하는 방법들이 여러 연구자들에 의해 제안되어 왔고 여러 해석적 방법들 중 Copeland의 방법은 실제로 충적하천에서의 안정 하도 평가 및 설계에 가장 많이 이용되고 있으며 미공병단에 의해 개발된 SAM(Stable Channel Analysis Model) 모형에서 채택하고 있는 해석적 방법 중 하나이다. 본 연구에서는 Copeland의 해석적 안정하도 분석 방법을 기본 모듈로 채택하고 있는 미공병단에서 개발한 SAM(Stable Channel Analysis Model)의 기본적인 특성과 활용도에 대해서 알아보고 이를 남한강 제1지류인 청미천의 구하도 복원 예정 구간에 적용시켜 현재하도의 안정성을 평가하였다. 분석 결과, 안정하도 경사는 현재 하도 경사보다 완만한 것으로 나타났으나 SAM에서 예측하고 있는 청미천의 안정 하폭은 현재 하도의 하폭보다 훨씬 작은 것으로 나타났다. 이는 현재 청미천의 복원 구간에서 사주가 많이 발생하는 이유를 뒷받침 하는 결과라고 할 수 있다. 안정수심은 현재 하도의 수심보다 깊은 것으로 계산되었다. SAM을 이용한 계산 결과들은 현재하도의 안정성 평가뿐만 아니라 복원 구간의 안정하도 설계를 위한 기초자료로 활용될 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.210-210
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• 2019

소하천정비종합계획의 핵심은 설계홍수량보다 하천 단면의 통수량이 부족하여 홍수시 범람할 수 있는 구간에 적정 하도계획을 수립하는 것이다. 하도계획을 수립하기에 앞서 기존 하천을 대상으로 홍수범람을 분석하여 범람 양상을 먼저 파악해야 하며, 이때 산정되는 예상피해액은 추후 편익-비용비를 바탕으로 소하천의 정비 우선순위를 결정하는 기초 자료로도 활용된다. 한편, 장래하상변동을 모의하여 안정하도 여부를 확인하는 과정 역시 중요한데, 수립된 하도계획에서 과도한 하상변동이 발생하면 통수 능력의 변화, 급격한 수위 변화 등 문제가 생길 수 있으므로 안정하도를 유지할 수 있는 대책이 동반되어야 한다. 따라서, 기존 하천의 평형상태 여부를 확인하고 이를 하도계획에 반영해야 적절한 종단계획을 수립할 수 있다. 소하천정비종합계획의 경우 지자체별로 적게는 수십 개부터 많게는 수백 개의 소하천을 대상으로 과업이 진행되기 때문에 홍수범람 및 하상변동 분석을 소하천마다 반복해야 한다. 이러한 배경에서 설계 편의를 위해 개발된 Channel Auto-Design System(안)은 효율성 증진, 설계의 표준화 측면에서 활용도가 높고, 이미 지방하천 12개소, 소하천 267개소를 대상으로 강우분석, 설계홍수량 산정, 하도계획 수립 단계에 적용되어 타당성이 검증되었다. 본 연구에서는 소하천정비종합계획 수립 과정 중 홍수범람 분석을 아우른 예상피해액 산정과 하상변동 분석을 통한 안정하도 검토에 초점을 맞춰 Channel Auto-Design System의 적용성을 추가로 검증하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.3
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• pp.183-193
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• 2018

Channel-forming discharge for downstream section of Yeongju dam in Naesung stream was calculated to analyze stable channel geometry. Determined channel-forming discharge was applied to design stable channel slope, depth, and base width at Yonghyeol station. Used data for channel-forming discharge and stable channel analysis were collected in downstream section of Yeongju dam in Naesung stream before the dam construction. Specified recurrence interval discharge, effective discharge, and bankfull discharge were analyzed and compared to decide final channel-forming discharge which was $260m^3/s$ of bankfull discharge. Stable channel analysis and design program was applied to predict stable channel section of width, depth, and slope with various sediment transport equations of Ackers and White, Brownlie, Engelund and Hansen, and Yang's equations. As a result, all equations of sediment transport produced milder slopes compared to current bed slope of 0.00177 and Ackers and White equation presented the most similar flow depth of current section with the design constraint of current channel width.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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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.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.12
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• pp.1113-1124
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• 2009

The abandoned channel restoration is one of methods to enhance the environmental function and ecological habitat as well as the functions of water-utilization and flood control. The channel-forming or dominant discharge must be evaluated and defined to design the cross-sectional and plane geometries of the stable and equilibrium channel for the abandoned channel restoration project. In general, bankfull discharge, specified recurrence interval discharge, and effective discharge have been used to decide the channel-forming discharge. In this study, bankfull discharge, specified recurrence interval discharge, and effective discharge were calculated and compared for the abandoned channel restoration site of Cheongmi Stream and their relations to historical bed changes were analyzed. The bankfull discharge, 488 $m^3/s$, of the abandoned channel restoration site of Cheongmi Stream was calculated using HEC-RAS data and ranged between 1.5-year and 2-year recurrence discharges. Also, the effective discharge evaluated with the sediment rating curve and mean daily discharge data is greater than the bankfull discharge. According to the survey data of 1994 and 2008, the bed elevation of the study reach was decreased over time. It is indicated that the channel bed is changing to the stable condition to allow the effective discharge.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.340-340
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• 2011

자연하천의 안정은 하상경사, 유사이동, 원지반의 상태, 저수로의 깊이, 하도 및 하안의 구조와 하안식생 등에 달려있다. 이 중 하상경사는 가장 중요한 요소로써 하도의 안정을 위해서는 무엇보다도 이를 적절하게 유지하는 방안을 모색하여야 한다(김혜주 등, 2003). 이러한 자연하천의 안정을 위하여 주로 하상유지시설을 설치하는 것이 보편적이다. 이러한 낙차공의 설치는 하천설계기준을 근거로 하상의 안정성 확보라는 설치 목적에 맞게 설계 및 시공이 이루어져 하도의 안정에는 나름대로 효과적이지만 하천환경의 연속성 차단 등 다양한 생태·환경적 폐해가 나타나고 있는 것으로 알려져 있다(김혜주 등, 2003). 이러한 단점을 보완하기 위해 낙차공과 같은 횡단구조물의 본체에 어도를 설치하거나 계단형 또는 경사형 본체를 갖는 구조물이 제안되고 있으나 현재까지 제안된 보완적인 방법들로는 근본적인 생태단절을 해소하기에는 무리가 있다. 따라서 낙차공 등 하천 수공구조물 설치로 인해 야기되는 생태 환경적 문제를 해결하기 위해서는 대상하천에 서식하는 생물에 대한 이해가 우선 이루어져야 하며 이를 바탕으로 설계 및 시공하는 것이 가장 효과적이다. 이를 위해서는 구조물 설치에 따라 변화되는 수리현상에 대한 정확한 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 국내외에서 제안되고 있는 낙차공 중 통나무를 이용한 낙차공의 평면형태에 따른 하류부 세굴현상을 수리실험을 통해 분석하였다. 본 연구에서는 평면형태(horizontal)에 따른 세굴영향을 파악하고자 평면각을 $70^{\circ}$에서 최대 $180^{\circ}$로 변화시켜 세굴 실험을 수행하였다. 상향 V형만을 고려한 이유는 하향 V형의 경우($\theta$>$180^{\circ}$)에는 낙차공을 월류하는 흐름으로 인해 구조물 하류부 좌 우안측에 세굴이 발생하기 쉽기 때문에 자연하천의 경우 호안측 침식이 발생한 수 있고 또한 실험수로 벽면영향으로 인해 세굴형태가 왜곡될 우려가 있어 하향 형태의 낙차공은 실험대상에서 제외하였다. 낙차공의 평면 형태가 세굴심에 미치는 영향을 검토한 결과, 유입 Froude 수( )에 대해 높은 상관이 있으며 또한 평면각도에 따라 변하는 낙차공의 횡단길이가 낙차공 하류부의 세굴심에 큰 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있었고, 세굴길이의 경우, 평면형태에 따른 세굴길이와 세굴심의 비는 낙차공의 평면각도의 증가에 따라 세굴 길이가 짧아짐을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.947-951
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• 2004

본 연구의 목적은 청계천 복원에 따라 새로이 설계된 하도의 치수안정성을 수리모형실험을 통해 검증하는 것이다. 실험 모형은 태평로 입구로부터 신답철교까지 청계천 복원 5.8km 전구간을 대상으로 평면 1/100, 면적 1/40의 축척으로 제작하였으며, 실험은 치수안정성 검토 및 대안 제시와 홍수시 하도와 벼수구의 유량 분배 효과의 검토에 중점을 두어 실시되었다. 치수 안정성 검토를 위해 청계천 복원으로 인한 홍수시 수위 및 유속변화 등의 흐름변화를 파악하였으며 홍수량 소통 가능 여부와 구조를 영향에 회한 월류 문제 등을 파악하여 대안을 제시하였다. 실험 결과 200년 빈도 홍수시에 본류와 개구부에 관로 미설치시 본류는 제법 여유고가 확보되나 좌${\cdot}$우안 관로의 경우 전체구간에서 만관이 발생하며, 토구의 흐름 지체 및 역류현상이 나타났다. 이는 체내지에 침수의 해를 줄 것으로 예상되므로 안정성 확보를 위해서는 개구부 및 비상 개구부를 추가로 설치하여 관로 만관에 따른 침수피해를 예방해야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.259-259
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• 2018

최근 우리나라는 기후변화에 따른 태풍발생빈도 증가 및 이상강우, 유역내 토지이용의 고도화로 인한 유역특성 변화로 유역내 홍수량은 증가하고 홍수 도달시간이 짧아지는 양상을 보이고 있다. 이로 인해 홍수에 따른 치수방어 대책으로 하천의 제방축조 및 보강방법이 주로 채택되었으나, 최근에는 홍수시 직접적인 하천내 수위 저감을 위한 방안으로 하도내 저류효과를 확대하기 위한 보 설치 및 하도정비를 통한 하도준설을 시행하고 있다. 그러나 본류 하상저하에 따른 지류하천의 하상변동(두부침식)으로 하도내 세굴 침식에 의한 하천시설물 피해 사례가 늘게 되면서 과거 홍수에 의한 제방월류 피해에서 하상변동에 의한 하천시설물 붕괴로 하천피해 양상이 바뀌게 되었다. 이와 같은 피해를 방지하기 위해 지류하천 합류부에 하상변동 방지책으로 하상유지공을 설치하고 있지만 국내에는 이와 관련된 구체적 설계기준 및 연구가 미비하여 일선에서는 아직도 하천구조물의 용도가 다른 보나 낙차공의 설계기준을 준용하는 등 하상유지공 용도에 특성화된 설계기준(최적 위치선정 및 형식 등)이 없는 실정이다. 본 연구에서는 감천(낙동강 지류하천)유역내 하도준설 및 홍수로 인한 하상유지공의 유실에 따른 지류하천의 피해사례를 통해 수치해석결과 및 실측자료를 바탕으로 하상유지공 계획의 중요성을 검증하고자 하였다. 또한 하도준설로 생성된 지류합류부의 단차구간에 안정성을 확보한 최적의 하상유지공 위치 및 형식 등을 선정 검토하고 설치 유 무에 따른 유수흐름 및 하상변화양상을 비교 분석하였다. 본 연구의 결과를 토대로 향후 하도굴착 및 하상유지공 계획시 고려해야할 사항(지형현황 및 수리특성 등)을 인지하고 극한상황에서도 안전한 하상유지공의 위치 및 형식 등을 선정하는데 활용 가능할 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.3B
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• pp.305-313
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• 2010

River restoration or rehabilitation should be conducted in a way to maximize the channel stability with natural river configuration close to the equilibrium condition considering divers aspects of fluvial hydraulics, erosion and sedimentation, fluvial geomorphology, and ecological environment and to minimize the maintenance work. Therefore, the channel stability evaluation for present condition based on the equilibrium channel concept should be preceded for the river restoration project. Methods for equilibrium channel theory have generally been developed following either analytical regime theory or empirical regime theory. The main purpose of this paper is to evaluate the stability of present channel condition for the section of abandoned channel restoration in Cheongmi Stream using the Stable channel Analytical Model (SAM) and equilibrium hydraulic geometry equations. The results of analytical and empirical regime theories should provide fundamental and essential information to design the stable channel geometry. As a calculation result of Copeland's method for the study reach, the equilibrium channel has a narrower channel width, deeper water depth, and more gentle slope than the present channel geometry. As results of equilibrium hydraulic geometry equations, predicted equilibrium widths are less than the channel width in the field. It is represented that the current bed slope must be gentle to reach the equilibrium condition according to the results of Julien and Wargadalam method.