• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.399-403
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• 2005

이동상 하도에서 하천정비 및 안정하도 유지를 위해서는 하상변동 특성을 면밀히 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서 임진강을 대상으로 퇴적경향이 있는 하류구간에서의 하상층구조 조사를 포함하여 남한지역 전 구간에 걸쳐 하상재료를 직접 채취하여 입도분포를 조사하였다. 이를 토대로 하도형성을 지배하는 하도특성량 분석과 HEC-6에 의한 하상변동 예측을 통해 임진강 하강변동 특성을 파악하였다. 연구결과, 이동상 하도인 임진강에서 하상재료의 입도분포 및 하상 층구조 조사를 통하여 하상변동 특성을 파악할 수 있음을 확인하였다. 초평도를 경계로 상류(자갈하천)와 하류(모래/실트)간에 하도특성이 급변하는 경향을 확인하였다. 하도특성으로는 초평도 상류구간에서는 별다른 하상변동이 없는 반면, 감조하천구간인 장단반도 지구에서 실트/모래로 구성된 하상재료로 퇴적경향이 지속하고 있다는 사실을 확인할 수 있었다. 초평도를 전후로 하여 조석작용과 함께 지형/지질여건이 급변하는 특이성이 임진강의 하상변동에 결정적인 요소가 되고 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.953-957
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• 2008

일반적으로 하천은 오랫동안 장기간의 변화를 겪으며 안정되어 있다. 산사태나 홍수 등 자연적인 변화뿐 아니라 댐이나 교량 등 인위적인 변화에 따라 흐름이나 유사량이 변하게 되며 이런 동적변형상태를 복원하는 과정에서 침식과 퇴적이 반복적으로 이루어져 대규모 하상변동이 이루어지게 된다. 이러한 하천에서 발생하는 대규모의 하상변동에는 일반적으로 1차원 해석이 적용된다. 하천의 일정 하도구간을 고려할 경우 구간의 상류단면으로부터 유입하는 유입토사량과 하류단면에서 유출되는 유출토사량과의 비에 따라 그 구간에는 하상상승(aggradation)및 하상저하(degradation)가 발생하게 되고 이것이 거시적 측면에서 하상변동이라 할 수 있다. 이러한 장기하상변동은 경우에 따라서 이수용도의 수문 혹은 취수구가 노출되거나, 교량의 교각에 국부세굴이 발생되어 붕괴위험이 생기는 등 심각한 문제가 발생할 수가 있다. 본 연구에서는 하상변동 예측 모형 중 신뢰성 및 적용성이 우수한 것으로 인식되고 있는 HEC-6 모형을 형산강수계에 적용하여 4가지 협착부 개선방안에 따른 장기하상변동에의 영향을 검토하고자 하였다. 하천기본계획상의 횡단면도와 유사량 실측값을 이용하여 유사모의 결과를 검증하고 2020년까지의 모형의 계산 값을 이용하여 4가지 대안에 따른 모의 결과와 원안의 결과와 비교 및 분석하였다. 모의한 결과 형산강의 하상변동치가 크지 않은 것은 형산강의 하상이 어느 정도 안정되어 있어 장기적인 하상변동이 크지 않기 때문이다. 따라서 협착부 개선에 따른 대안 1, 2, 3, 4의 하상이 크게 변하지 않음을 보였다. 지형 변화에 따른 장기하상변동에의 영향이 크지 않은 것을 확인할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1611-1615
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• 2006

본 연구에서는 GSTAR-1D 모형을 적용하여 대청 조정지댐과 공주 수위표 구간에 대해 1988년부터 2001년까지의 하상변동을 모의하고, 국내 적용성을 평가하였으며, 2002년부터 2017년까지의 장기 하상변동을 예측하였다. GSTAR-1D에서 제공하는 14개 유사이송공식에 대한 모의결과, Acker's & White 공식이 상대적으로 가장 안정적으로 산정되었다. 안정 계산시간 간격은 만제유량$(1,000m^2/s)$은 7일, 일최대유량$(4,273m^2/s)$은 3일, 시간최대유량$(7,605m^2/s)$과 최소유량$(8.5m^2/s)$은 1일로 분석되었다. 1988년부터 2001년까지의 하상변동 모의결과와 실측자료를 비교 평가한 결과, 대청 조정지댐${\sim}$매표수위표구간의 하상저하 모의결과는 하상토의 원인으로, 매포수위표${\sim}$공주수위표 구간의 하상저하모의결과는 대규모 골재채취에 의해 발생한 것으로 분석되었다. 2002년부터 2017년까지의 하상변동 예측결과는, 대청 조정지댐${\sim}$금남교 구간은 대부분 현재의 하상이 유지될 것으로 분석되었으며, 매포수위표${\sim}$공주수위표구간은 일부 구간에서의 하상저하가 예상되었으나, 인위적인 하상변동이 아니면, 전반적으로 안정한 하상을 유지할 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.967-971
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• 2008

하상변화는 하천정비기본계획을 수립함에 있어 매우 중요한 고려사항 중에 하나이다. 이는 하상의 변화가 이 치수 및 생태계에 있어 큰 영향을 주기 때문이다. 적절하지 못한 하상변화의 예측은 기 축조된 하천구조물의 기능과 안정성을 위협하며, 이는 직접적으로 큰 경제적 피해를 일으킬 수 있다. 특히, 인공적으로 지어지는 댐과 같은 수공구조물의 축조는 하천의 상 하류간의 연결성을 끊어놓음으로서 자연상태에서의 유사이송 변화를 일으키며 이는 하천의 급격한(자연상태와 비교하여 비교적 단시간동안 일어나는) 하상변화의 주 원인으로 작용한다. 본 연구는 댐 축조에 의해 상류지역의 하상이 어떻게 변화하는지를 연구하기 위하여 대상지역으로 충주댐 상류 지역을 설정하였으며, 충주댐 축조 후 1996년 측량자료와 최근의 2007년 측량자료를 수집하여 충주댐 상류구간의 하상변화를 분석하였다. 또한, 현장에서 채취한 하상토 입도분포 자료와 관련 수문자료를 수집하여 Hec-Ras 와 Hec-6 프로그램을 이용하여 하상변화에 대한 모의 시뮬레이션 결과를 측량자료와 비교하여 댐 상류지역의 하상변화 특성을 도출하는 것을 목적으로 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1566-1570
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• 2006

이 연구는 하상변동 수치모형을 적용하여 임진강의 장기간 하상변동과 그에 따른 하천 수위 변화의 예측, 안정하상 검토, 하상변동이 계획홍수위에 미치는 영향, 그리고 하상준설이 수위 및 하상변동에 미치는 영향의 검토를 통해 해당 하천에서 하상변동 특성의 파악에 필요한 자료 및 중.장기 수방대책 수립을 위한 기본 자료를 제공할 목적으로 수행하였다. 임진강 하상변동의 예측에 적절한 일차원 정상 하상변동모형으로 HEC-6 모형을 선정하였다. 모형적용을 위한 현황분석으로 하상토 특성 자료를 수집.분석하였으며, 지형자료에 대한 분석도 수행하였다. 그리고 모형의 적용영역 내에 위치한 각 수위표 지점의 수리.수문자료를 수집하여 분석하였다. HEC-6 모형의 보정을 고정상 보정과 이동상 보정으로 구분하여 수행하였다. 고정상 보정에서는 설정한 조건에 적합한 Manning계수의 결정이 곤란하여 하천의 지형자료와 하상토 자료 등을 고려하여 구간별로 적정한 Manning 계수 값을 선정하였다. 이동상 보정을 통해 HEC-6 모형에서 사용하는 유사량 산정공식 중 하류경계에서 상류로 약 8 km 구간에 대한 하상상승 현상을 가장 잘 보여주는 유사량 공식인 Madden(1963)이 수정한 Laursen(1958) 공식을 선택하였다. 하천망 유사이동 수치모형인 HEC-6 모형을 사용하여 20년간의 장기하상변동을 수치모의하였다. 임진강의 최심하상고 변동량 예측결과 상류경계로부터 약 52 km까지는 하상저하가 지배적이며, 중 하류는 하상상승이 지배적인 것으로 나타났다. 연구 대상구간에서 대체로 퇴적에 의한 하상상승이 예상되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.221-221
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• 2020

최근 기후 변화에 따라 국내 하천은 급격한 유량 증가로 인해 하상의 변화에 많은 영향을 미치고 있다. 특히, 홍수시 하상의 변화에 영향을 미치는 유량 및 유속, 하상재료의 종류 및 대표입경, 입자의 특성 등이 있으며, 이런 요인들은 하상재료의 유실에 영향력을 미치고 있다. 또한, 하상재료의 유실에 영향을 미치는 하상재료의 단위중량, 대표입경, 재료의 특성과 관련이 있으나, 현재 까지 다양한 연구가 진행되고 있지만, 하상재료의 한계조건에 영향을 미치는 관련된 연구는 국내에서 미비한 실정이다. 본 연구에서는 하상의 재료의 종류, 입자의 특성, 입자의 크기에 따라 재료가 가지는 한계 유속과 한계 소류력의 영향력을 파악하고자 진행하였다. 본 연구에서 사용된 실험 수로는 인제대학교에서 개발한 무경사형 고속수로(Jung. 2019)는 수조 제원 가로 1.5 m, 세로 0.95 m, 높이 2.4 m, 수로는 개수로의 형태로 총 길이 10 m, 폭과 높이는 각각 0.3 m인 무경사 고속수로에서 진행되었으며, 사용된 재료는 일반 하천에서 사용되고 있는 모래, 황토를 이용하여 적정 비율을 섞어 시료를 제작하였다. 제작된 시료는 하천설계기준에 제시되어 있는 재료에 대한 등급을 비교했을시, 2-3등급 사이의 재료로 판단되며, 모래와 황토의 비율이 50:50 일때 입도 분포가 가장 좋은 재료로 나타났으며, 제작된 시료를 수로에 삽입하여 유하 전후를 수위센서를 통해 세굴율을 측정하였다. 세굴 측정시 모래 100%로 제작된 시료가 가장 많은 세굴이 일어났으며, 모래 25%, 황토 75%로 이루어진 시료가 가장 적은 세굴이 일어났다. 바이오폴리머의 강도 증진을 보기 위해 세굴이 가장 심하거나, 세굴이 적은 재료에 바이오 폴리머를 섞어 추가 실험을 진행 하였다. 본 연구를 통해 친환경적인 하상재료의 한계유속, 한계소류력에 대한 안정성평가를 진행하여 재료의 안전성에 대해 평가하고 기초자료로 기여하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.411-411
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• 2021

최근 들어 이상기후에 따른 집중호우의 영향과 하천 유역 내에서의 토지이용의 증가로 하천의 하류부에서의 홍수피해는 점점 증가하고 있다. 이에 대비하기 위해 하천 시설물 설치를 계획하거나 이수, 치수 계획을 세우기 위해서는 하상이 어떻게 변화할 것인지 파악하는 것이 중요하다. 연구 대상 지역 세종특별자치시 금남면 영대리 유천천은 최근 10년간 홍수로 인한 피해액이 연평균 약 2.4억 원으로 나타났으며 매년 피해가 지속되고 있다. 유천천은 인위적 하도의 변경과 토지이용 상황의 변화 및 하천 골재채취, 댐 및 저수지 건설, 자연적인 홍수 등으로 하상이 변동되고 있으며, 그로 인해 생긴 유로의 변화로 발생할 수 있는 피해 예측이나 하천 시설물 설치를 위해서는 변동 결과의 예측이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 대상 유역의 하상변동을 분석하기 위하여 HEC-RAS Sediment Transport Analysis(STA) 모형을 적용하였다. 적용한 데이터를 바탕으로 장래 하상변동 결과를 예측하였고 GIS 기법을 이용하여 유역의 특성 및 유출 특성에 관한 인자들을 도출하였다. 장래 1년, 5년, 10년 단위로 하상변동의 예측이 가능한 HEC-RAS STA 모형 분석 결과, 하상경사가 급한 각 하천상류 구간과 횡단시설물의 상류층에서는 하상저하가 발생하고, 하상경사가 완만한 하류 구간 부근에서는 일부 하상 상승이 발생하는 것으로 나타났다. 수위상승에 대비하여 지속적인 관찰과 상승구간에 대한 주기적인 하천 정비를 통하여 홍수기에 수위상승을 억제할 필요가 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 하도 안정성과 이수와 치수안정성 확보, 하천의 효율적인 이용과 보전, 유지관리 시 기본해석으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.728-728
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• 2012

본 연구에서는 자연하상 복원을 위한 하상복원공법을 개발하여 시험구간에 적용하였다. 공법적용 대상 지역은 안양시역내의 안양천 일정구간으로 화창교로부터 상류방향으로 약 500m 거리에 웅덩이 수제공법이 적용되어 있으며, 그로부터 다시 상류방향으로 130m 떨어진 거리에 낮은 바닥막이 공법이 적용되어 있다. 낮은 바닥막이 공법의 경우 완만한 곡류사주의 직상류 부로서 강한 수류와 함께 빠른 유속이 형성될 경우 하상의 세굴이 예상되어 이를 방지하기 위해 저수로의 유하방향으로 완만한 호형으로 설치하였으며, 웅덩이형수제 공법은 완만한 곡류로 좌안 수충부가 형성되어 있어 물의 흐름방향과 유속을 제어하여 흐름에 의한 호안침식을 방지하기 위해 현 위치를 선정 및 적용하였다. 첫 번째, 경관모니터링 결과 낮은 바닥막이 공법과 웅덩이 수제 공법을 적용한 구간에서 대규모 홍수 이후에도 저수로 호안과 하상의 안정성이 유지되었으며, 이는 공법 설치 전 후 하상 경관의 변화가 거의 없어 수리적 안정성 유지를 하고 있다고 볼 수 있다. 또한 웅덩이 수제 공법 설치 후, 미소서식처가 형성되면서 포식자인 왜가리, 백로류를 지속적으로 관찰할 수 있어 어류서식처로서의 기능이 강화되었음을 간접적으로 확인하였다. 두 번째, 생태계 모니터링 결과 저서성 무척추동물의 경우 한국오수생물지수(KSI)는 낮은 바닥막이 공법을 적용하여 하상구조가 변화된 조사 지점 st.1의 환경상태가 "양호"에서 "최적"으로 변화하였기 때문에 공법 적용이 서식처 건강성 증진에 도움을 준 것으로 판단된다. 세 번째, 수질 모니터링 결과 용존산소의 경우 상부지점보다 하부지점이 낮게 나타나는 결과를 보여주었다. 낮은 바닥막이 공법에 의한 용존산소 상승효과보다는 다양한 서식처의 제공이라는 측면이 보다 중요한 효과를 나타낸다. 결과적으로, 공법의 실용화를 위한 적용 공법에 대한 생태계 모니터링 및 평가를 통하여 하천에서의 다양한 서식처(Habitat) 창출을 통해 수생 생물의 다양성을 증진시키고, 하천 하상공법에 대한 생태계의 조사 및 평가기법을 확보하여 연구성과를 다른 하천으로의 확대 적용 할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.683-687
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• 2009

하천의 하상은 장기간에 걸친 교란으로 변화를 겪으며 자연 평형상태에 이르게 된다. 하천에서의 교란은 자연적인 교란과 인위적인 교란으로 나눌 수 있다. 자연적인 교란은 홍수, 태풍, 지진, 해충, 질병, 사태, 극고 저온, 한발 등을 포함하며 생태계의 안정성, 저항성 및 복원성에 의하여 자연 복원되는 경우이며, 인위적인 교란은 댐건설, 하도정비, 골재채취 기타 다른 하천 구조물의 축조 등으로 인해 생태계의 구조와 기능에 막대한 변화가 초래되는 경우이다. 따라서 이러한 교란된 하천의 하상변동 경향을 분석하고 예측하여 이 치수 구조물 축조에 반영하고 하천 생태계 교란의 영향을 최소화 시키는 것이 하천 환경적 측면에서 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 경상북도 안동시 임하면 임하리에 위치한 반변천의 임하 역조정지댐 직하류부터 낙동강 합류점까지 10.92km 지역을 연구대상지역으로 선정하여, 미공병단에서 개발된 하상변동 수치모형인 HEC-6를 이용하여 댐 건설전과 건설 후에 대하여 하상변동을 모의하였다. 그 결과 처음 5년간은 하상이 $0.5{\sim}1.0m$정도 저하되었으나 10년이 지났을 때, 댐 건설전의 경우에는 $-0.4{\sim}2.2m$, 댐 건설 후에는 $-0.2{\sim}1.3m$정도로 하상이 변화되었다. 이는 댐이 없을 경우에는 처음 5년간은 하상이 심하게 저하되었다가 10년이 지나면서 하상 저하율이 감소되면서 평형상태를 이루는데 댐이 있을 경우에는 하상이 저하되는 감소율이 더 적어지면서 댐이 있을 때보다 하상저하가 적게 이루어진 것 때문으로 사료된다.