• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제1권1호
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• pp.8-18
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• 2014

본 연구에서는 수공구조물 하류에서의 하천흐름 특성을 3차원 수치모형인 Delft3D 모형을 이용하여 분석하고, 하천흐름 특성을 분석한 결과를 기반으로 홍수시에 어류의 피난처를 예측하였다. 수공구조물은 통수단면적을 변화시키고 유속과 수심을 변화시켜서 어류활동에 영향을 준다. 대상유역인 구미보 직하류에서는 흐름의 중심이 되는 저수로가 좌안으로 집중되면서 우안에서 수심이 낮고, 유속이 느리게 나타나서 어류의 피난처 형성은 우안을 중심으로 발생하였다. 어류의 활동범위를 분석하기 위해 수직방향 유속을 비교한 결과, 30년 빈도와 50년 빈도 경우 우안에서 최대 0.0043 m/s, 0.0052 m/s로 나타났고, 80년 빈도와 100년 빈도는 좌안에서 최대 0.0046 m/s, 0.0039 m/s로 나타났다. 또한 유량이 증가함에 따라 수심이 깊어지고 난류에너지가 상승하여 어류의 피난처가 감소되었다. 30년 빈도 홍수량와 100년 빈도 홍수량에 대하여 어류의 피난처를 비교하면 우안에 형성되는 어류의 피난처 예상 면적이 61.5%에서 39.0%으로 감소하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권9호
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• pp.666-674
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• 2013

담수생태계에서 갈수기가 지속되면 다양한 물리적 장애가 발생한다. 이 시기는 어류의 생태 유지용수가 부족하여, 이동이 일어남에 따라 새로운 피난처 및 서식처가 요구된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 실증규모의 실험시설을 구축하였으며, 수위변화와 어류 피난처의 관계를 분석하였다. ADP (artificial deep pool)는 본 연구에서 제안된 인공적인 깊은 웅덩이이다. 본 시설을 실증규모의 test-bed 실험구에 적용하여 모니터링 한 결과, 수위변화에 따른 어류 개체수는 실험연못의 수심 0.5 m에서 가장 높게 나타났다. 하지만 ADP에서는 낮은 외부 수위 조건(<0.3 m)에서 단위면적당 어류 개체수가 증가하였고, 실험구의 총 어류 군집을 보존하는데 기여하였다. 또한, ADP 내부의 수온과 DO는 외부보다 낮게 조성되었지만, 어류는 지속적으로 서식하였다. 이 결과와 관련하여, ADP 내부는 WCS, OS, SS, TS 등이 높은 효율적인 정수생태계임을 나타내었다. 더욱이, ADP 내부의 종풍부도는 Acheilognathus koreensis (A. koreensis), Carassius carassius (C. carassius)와 같은 WCS가 높은 비율로 측정되었다. 결국, 수위가 낮게 형성되는 동안 어류는 서식환경의 교란에 의해 수심이 깊은 곳으로 피난하였고, 본 연구 결과를 종합하여 볼 때, ADP는 정수생태계에 적합한 어류 피난 및 서식처로 활용이 가능함을 시사하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권12호
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• pp.828-836
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• 2014

본 연구는 얕은 연못에 시공된 지하 매립형 어류 피난처 구조물인 artificial deep pool (ADP)을 대상으로 늦봄~여름기간 동안 수질환경을 평가하고 그 특징을 파악하고자 하였다. 개방수역인 St. 1과 ADP인 St. 2로 구분하여 분석한 결과, St. 2는 St. 1보다 평균적으로 수온 $1.4{\sim}3.2^{\circ}C$, DO 2.4~3.6 mg/L 낮았고 일수질변동(daily water quality fluctuation)이 적은 안정된 공간으로 나타났다. 특히 수온의 일변화(daily variations)는 St. 1에서 ${\geq}4^{\circ}C$을 보였으나, St. 2에서는 거의 변화가 없었기 때문에 고수온이 지속될 때 어류가 피난 공간으로 활용할 수 있음을 시사하였다. 이화학적 수질은 St. 1과 St. 2에서 큰 차이가 없었지만, 수온, pH, DO, 전기전도도에 대해서는 서로 뚜렷하게 다른 공간임을 나타내었다(two-way ANOVA, P<0.05). ADP 내부는 수심별로 thermal and DO gradient가 나타났으며, 수심 약 1.2 m 이후부터 급격히 감소하였다. 이러한 수질환경은 얕은 연못에서 어류의 서식 및 산란에 영향을 미치며, 본 연구의 조사지점의 연못에서는 각시붕어(Rhodeus uyekii)가 우점하는 것으로 보아, ADP가 적용되면서 납자루아과인 각시붕어의 적정 산란수온($16.5{\sim}18.5^{\circ}C$)을 제공하여 각시붕어가 서식하기 좋은 환경을 조성한 것으로 판단된다. 또한, ADP는 여름철에 수온이 높고, 변동이 큰 외부환경보다 낮은 수온을 일정하게 유지하여 수온변동 및 고온에 민감한 어종에게 좋은 피난처로 활용될 것으로 여겨진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1413-1417
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• 2004

수제는 하천 흐름을 적극적으로 제어하여 수심을 유지하고, 소류력을 증가시키는 한편 수세를 줄여 토사의 침전을 유포하고자 하는 하천 시설물이다. 수제에 의한 역흐름장(diverse flow fields) 혹은 수제역 (spur-dike zone)의 형성은 다양한 수중생물의 서식환경을 조성하거나 홍수 시 어류의 피난처로 사용될 수 있기 때문에 최근 중시되고 있는 자연형 하천 공법에 수제가 도입되고 있다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수치모형을 이용하여 수제주변 흐름을 수치모의 하여 Rajaratnam과 Nwachukwu (1983)의 수리실험 자료 및 Tingsanchali와 Maheswaran (1990)의 2차원 수치모의 결과와 비교하였다. 수치모의 결과 이차흐름과 역방향 흐름이 크게 나타나는 수제 안쪽 및 제방과 가까운 지점에서는 수치모의 자료와 실험자료가 잘 일치하지 않는 결과를 보였으면, 이러한 지점을 제외한 다른 지점에서는 실험자료와 유사한 결과를 나타내고 있음을 확인하였다. 단일 수제에 의한 재순환영역 (recirculation zone)은 수제길이의 약 10배 지점인 것으로 나타났으며, 이는 기존의 연구결과와 유사하였다. 또한 수제 뒤편에 형성되는 와의 중심이 수면에 가까운 지점일수록 뒤로 이동하는 것을 확인하였다. 이는 Tominaga 등 (2001)의 실험결과와 유사한 것으로서 수심에 비례하여 수제 뒷부분에 형성되는 와의 크기가 커지는 것을 파악하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.507-520
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• 2003

V형 여울은 하천 양안에 설치하여 여울의 가운데로 물의 흐름을 집중시켜 하도 중앙 직하류에 세굴로 인한 소(pool)를 형성하는 역할을 하는 인공 여울이다. V형 여울의 설치 목적은 평탄화된 하도에 소를 형성시켜 갈수시 어류의 서식처 노는 피난처를 제공하고, 홍수시에는 유속이 약한 구간을 발생시켜 어류의 피난처를 제공하는 것이다. 본 연구에서는 V형 여울의 수리 모형 실험을 실시하여 각 조건에 따른 세굴심을 측정하여 세굴 특성을 분석하였고, 나아가 수리량 조건 및 V형 여울 형태와 세굴 간의 정량적인 관계를 실험 결과로부터 도출하였다. 또한 V형 여울과 형태가 유사한 수제에서의 세굴심에 대한 기존의 연구 결과와 V형 여울의 경우를 비교하였다. 그 결과 Breusers와 Raudkivi(1991)가 제안한 수제에서의 세굴심 예측식은 V형 여울에서의 세굴심을 과소평가하지만 V형 여울께서의 세굴 특성을 일부 반영하는 것으로 나타났다. V형 여울의 세굴에 영향을 주는 인자들의 무차원화를 통해 V형 여울에서의 세굴심 예측식을 제안하였고 제안된 예측식은 V형 여울의 적용에 있어서 세굴심을 추정하는데 사용될 수 있고 판단된다. V형 여울의 세굴에 지배적인 영향을 주는 인자는 여울 중앙에서의 프루드 수이고, 그밖에 여울과 흐름의 각도와 여울 개구부의 폭도 부분적으로 영향을 준다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제2권2호
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• pp.137-146
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• 2015

하천 본류와 구하도 사이의 횡적 연결성은 하천-홍수터 생태계에서 생태적 기능을 유지하는데 매우 중요하다. 본 연구는 2차원 평균수심 유한요소 모형인 River2D를 사용하여 만경강에서 직강화로 인해 격리된 구하도의 연결성을 가상으로 복원하고 평수기와 홍수기 조건에서 어류 서식처 변화를 평가하였다. 평가 대상 어종은 정수성 어종인 붕어 (Carassius auratus)와 유수성 어종인 피라미 (Zacco platypus)를 선정하였다. 물리서식처모의 결과에 의하면, 연결성 복원 전후의 붕어와 피라미의 가중가용면적 (weighted usable area, WUA)은 복원 후에 증가하였으며 양방향 복원이 일방향 복원보다 어류 서식처 복원에 효과적이었다. 또한 가중가용면적의 증가율은 평수기보다 홍수기에 더 높았다. 특히 피라미의 경우 홍수기에 구하도의 연결성이 양방향 복원되었을때 구하도 내의 가중가용면적이 복원 전 대비 약 4배로 크게 증가할 것으로 예측되었다. 본 연구 결과 만경강에서 본류와 구하도의 연결성이 복원되었을 때 정수성 어류와 유수성 어류의 서식처가 모두 증가할 것으로 예상되며, 일방향 복원보다 양방향 복원이 더 효과적인 것으로 나타났다. 또한 복원된 구하도는 홍수기 때 어류의 피난처 역할을 할 것으로 기대되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1229-1233
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• 2007

국내에서의 수제는 하안 및 제방의 보호, 유로제어 및 주운 등의 목적에 의해 설치되기 보다는 수제로 인해 발생되는 수제역(recirculation zone)의 다양한 흐름이 수중생물의 다양한 서식처 및 홍수 시 어류의 피난처 제공한다는 환경적인 목적이 지배적이다. 따라서 홍수시 하천의 통수능 감소영향이 상대적으로 작고 국부세굴에 대해 안정적인 경사형 수제에 대한 관심이 크며 몇몇 곳에서는 시공되어 졌다. 하지만 경사수제에 대한 설계기법은 현재 미미한 상태이며 선행되어져야할 구조물 주변의 흐름해석에 관한 연구도 미미하다. 이에 본 연구에서는 3차원 수치모형을 적용하여 주수로와 수제역의 흐름해석을 수행하였다. 연구내용은 수리모형변화와 수치모형실험을 병행하여 수행하여 수치모형결과를 검증하였으며 그 결과를 적용하여 경사형 수제주변의 흐름을 해석하였다. 수치모형은 Flow 3D모형을 이용하여 경사형 수제조건에 따른 흐름해석을 수행하였고 수리모형실험은 수치모형과 동일한 2가지 조건에 대해 수행하여 수치모형결과와 비교 분석 하였다. 본 연구의 목적은 경사형 수제설치로 변화되는 수제역 흐름을 3D 수치해석으로 분석하여 수제역의 환경적 효과(수중생물의 서식처 등)에 대한 기초자료를 제공하는 것이다. 연구결과, 수치모형실험은 수리모형결과와 일치하였으며 경사형 수제특성에 따라 수심별 흐름변화를 분석할 수 있었으며 기존 불투과 및 투과수제와 다른 결과를 도출하였다.

• 한국습지학회지
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• 제10권1호
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• pp.39-47
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• 2008

환경친화적 수자원 관리의 대안으로 대두되고 있는 천변저류지는 일차적인 홍수조절의 목적과 부차적인 생태공원으로서의 가치로 인하여 조성을 위한 기술개발과 함께 생태학적 계획기준이 시급하게 요청되고 있다. 본 연구는 생태 천변저류지의 조성과정에서 요구되는 목표 생물종과 서식환경의 조성 등 생태학적 계획기준을 제시하기 위하여 수행되었다. 연구대상지는 국가차원의 천변 저류지 조성이 검토되고 있는 임진강 석장천 합류지역으로 하였고, 유사한 생태적 입지조건을 지닌 남한강 홍수터 지역을 대조지로 선정하였다. 식생과 어류상 및 조류상을 중심으로 생태특성을 조사분석한 결과 식생군집은 버드나무와 갯버들, 물억새, 갈대 등의 우점 군락이 대표적으로서 개방수역과 사주부, 경작지 등과 함께 물리적 기반환경을 형성하였고, 어류상은 잉어과 어종과 납자루과 어종이 대표적이었으며, 조류상은 물새류인 오리류와 주연부종인 붉은머리오목눈이가 우점종이었다. 생태 천변 저류지의 생태-수문조건은 습지형을 지배적인 유형으로 호소형과 육상형이 부분적으로 결합한 복합 습지모형이 적합할 것으로 판단되었으며, 이를 바탕으로 생태특성 분석결과에 기초하여 어류의 경우 납자루과와 잉어과 어종, 조류의 경우 봄철은 백로류, 겨울철은 오리류를 목표 생물종으로 설정하였다. 또한 이들 목표 생물종의 번식지 및 산란처, 섭식 및 취식장소, 먹이원, 휴식지, 피난처, 치어 서식처, 잠자리 등 일반적인 서식환경을 고려한 구체적인 서식처 조성의 계획기준을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권7호
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• pp.583-592
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• 2006

수제설치로 인해 발생되는 세굴공은 수중생물의 다양한 서식처 및 홍수 시 어류의 피난처 제공 등 환경 기능을 내포할 수 있다는 관점이 부각되고 있으며 이와 같은 요구를 충족하기 위해서는 기존의 안정성 문제에 대한 관점에서 벗어난 수제주변 세굴영역에 대한 연구가 필요하다. 생태서식처로의 세굴영역은 수제형태에 따라 다양한 형태가 생성될 수 있으므로 이에 대한 분석이 요구된다. 본 연구는 투과율과 설치각도를 변화한 실험을 통해 수제주변 세굴규모를 파악하여 환경적인 측면의 수제선정의 자료를 제안하는데 목적이 있다. 실험에 적용된 투과율은 불투과(0% 투과)와 투과수제(20%, 40%, 60%, 80%)이며 설치각은 $60^{\circ},\;90^{\circ},\;120^{\circ}$이다. 실험결과, 각 실험조건에 따른 최대세굴 발생시의 세굴영역과 세굴심을 분석할 수 있었으며 수제조건에 대한 차이를 제시하였다.

• 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.