• 대한지리학회지
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• 제44권3호
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• pp.224-239
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• 2009

본 연구는 오대천 상 하류의 하천 지형 특성을 분석하고, 오대천의 하천 및 하안단구 지형 형성과정에 대해 검토하였다. 오대천은 상류 화강암 지역보다 하류 퇴적암 지역에서 풍화 침식에 대한 저항력이 크기 때문에, 상류보다 하류 유역분지에서 해발고도가 높고, 기복량은 크며, 경사도가 높게 나타난다. 또한 상류보다 하류에서 평균 하곡 폭이 1/3 정도로 좁고, 평균 하도 폭도 더 좁은 것으로 측정되었다. OSL 연대 측정 결과 하안단구 1면의 형성시기는 최종 빙기 최성기인 MIS 2기말의 기온 상승기이며, 하안단구 2면은 최종 빙기 내의 아간빙기에 해당되는 MIS 3기 중반으로 측정되었다. 이를 토대로 하안단구 2면 형성 이후 현재까지 오대천의 평균 하각률은 상류 화강암 지역에서 0.205m/ka 하류 퇴적암 지역에서 0.269m/ka로 계산되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1808-1812
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• 2010

과거에 발생한 극한홍수에 대해 역사기록 혹은 고고학적 발견을 통해 경향성을 연구하는 것은 세계적으로 많은 관심을 가지고 수행되고 있다. 특히, 기후변화와 관련하여 시추 자료 분석에 의한 연구는 과거에도 극한홍수가 발생하였음을 보여주고 있으며, 일기와 같은 개인적인 기록물에도 이런 재해에 관한 기록이 남아 있다. 우리나라의 역사기록은 측우기의 앞선 발명과 맞물려 세계적으로 찾아보기 어려운 매우 상세한 내용을 담고 있다. 삼국사기를 비롯하여 고려사에는 그 시대에 발생하였던 주요 홍수에 대해서는 정성적인 기술이 되어 있으며, 특히 조선왕조실록에는 조선왕조가 개국된 이래로 500년간 발생한 홍수와 피해지역 및 피해규모를 자세히 기록하고 있다. 본 연구의 선행연구에서는 과거 청계천에서 관측된 측우기 기록을 이용하여 홍수수문분석을 수행한 후 과거 청계천의 극한홍수량을 산정하였다. 본 연구에서는 이러한 홍수량 산정결과를 토대로 HEC-RAS를 이용하여 과거 청계천에 대하여 각 홍수사상별 홍수위를 산정하였다. 이렇게 산정된 홍수위를 과거 역사기록상의 피해기록과 비교 분석하기 위하여 수치고도모형(DEM)의 이용으로 공간적 피해규모를 평가하고자 하였다. 모형의 입력 자료로는 하도구간 및 하천단면, 조도계수, 하상경사, 상 하류단 경계조건 등이 필요하다. 이를 위해서 과거 청계천에 대한 하천 단면자료 및 조도계수 등이 필요하나 대상지점의 과거 실측자료가 없는 바 청계천 개수계획평면종단도(1936년, 경성부), 준천사실(1760년), 동국여지비고(1870년), 조선지형도집성(1921년), 경성지적도(1912년), 청계천 유물 발굴조사보고서(2006년) 등의 고문헌을 통하여 청계천 본류 구간에 대하여 단면 입력자료를 구성하였다. 또한 실제 청계천의 주변부 피해양상을 확인하기 위하여 청계천의 지류구간에 대해서도 금천교 발굴조사보고서(2003년), 영천교 발굴조사보고서(2003년) 등의 자료와 함께 근대까지의 기록물들을 활용하여 단면 입력자료를 추정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.714-714
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• 2012

금강 하류부의 경우 '97년 금강홍수예경보 자료를 활용하고 있으나, 수치모형 결과 자료로 실측에 의한 검증이 이루어지지 않았으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 평수기 및 홍수기의 하류도달시간 실측 기술을 확보하여 실측을 통한 수치모형의 검증 및 보완이 필요한 실정이다. 또한, 보정된 수치모형을 이용한 도달시간 실시간 예측을 통해 댐 보 운영의 효율성을 확보하고 대 내외에 검증 결과를 제시할 필요가 있다. 하천 전 구간에서 실측할 수 있는 센서기술을 활용하여 금강의 일부 보 구간에 대하여 계측을 수행하였다. 계측결과 유출량-평균도달시간에 영향을 미치는 요인으로는 하상경사, 하폭, 지류유입량, 강우량, 식생, 하천구조물 등이 있으며, 이러한 요인을 수리학적 모형을 적용하여 모든 사상에 대해 정확한 해석을 한다는 것은 매우 어려운 일이다. 이로 인해 유출량-평균도달시간과의 관계 분석을 위해서는 여러 하도구간에 대한 지속적이고 많은 계측이 수반되어야 하며, 이로부터 얻어진 계측 결과를 토대로 각 하천별 유출량별 평균도달시간 관계에 대한 해석 방법을 제안할 수 있을 것으로 기대한다. 본 연구의 계측결과는 홍수기 8회, 평수기 10회를 통해 보 건설에 따른 하류 도달시간의 영향을 분석하기에는 계측 자료가 매우 부족한 실정이며, 향후 지속적인 관측자료 확보를 통해서 보 운영에 따른 도달시간의 영향을 분석할 수 있는 기초자료 확보가 매우 중요할 것이다. 또한, 지류 유입량을 고려한 실측자료를 기초로 기존 도달시간 산정 방법을 개선하고, 도달시간 계측 결과의 신뢰성 확보를 위한 지속적인 연구개발 수행하여 금강 전 유역으로 확대 적용하기 위한 방안 마련이 필요하다. 이를 통해 4대강살리기 사업 전 후의 도달, 지체시간 분석하여 사업구간에 대한 계측을 통한 금강에서의 보 건설 전 후의 영향 검토에 반영할 수 있도록 하여 수계별 관계분석 자료로 활용할 수 있도록 제공하여야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.291-291
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• 2018

하천 및 수자원의 효율적인 관리와 더불어 다양한 수공구조물의 운영 및 관리를 위해서 구조물 주변에서 발생하는 불연속 흐름 및 급변류 등의 현상과 구조물 운영을 반영한 수치해석 기법을 이용한 모델 개발의 중요성이 커지고 있다. 본 연구에서는 하천의 불연속 흐름을 모의하기 위한 1차원 흐름해석 모형(K-River)을 개발하였다. 본 모형은 천이류와 급변류를 수치적으로 안정하게 처리하기 위하여 지배방정식을 보존형 Saint-Venant 방정식으로 선정하고, FVM과 Forward Euler 방법을 이용하여 이산화를 수행하였다. 수치흐름률을 계산하기 위해서 불규칙 단면과 하상의 급경사 등에 신뢰도가 높은 기법으로 판단되는 근사 Riemann해법 중 하나인 HLL flux를 이용하였다. 개발된 K-river 모형의 검증을 위해서 해석해가 존재하는 타원형의 하상융기가 있는 하도에 적용하였으며, 국내에서 하천 설계 및 관리를 위해서 광범위하게 이용되고 있는 1차원 흐름해석 모형인 FDM기반의 HEC-RAS 모의결과와 비교 검토를 수행하였다. 그 결과, FDM기법에서는 모의되지 않는 일부 급변류 패턴을 개발 모형을 통해 모의가능하였으며, 전체적으로 K-River가 기존 모형 보다 해석해에 근사한 결과를 나타내었다. 또한, 배수문을 비롯하여 합류부, 분류부, 펌프장, 암거 등이 설치되어 운영되고 있는 아라뱃길에 적용하여 K-River의 적용성을 평가하였다. K-River를 이용하여 아라뱃길의 흐름분석을 수행한 경우가 HEC-RAS를 이용한 경우보다 수위와 유량의 유동을 시간에 따라 세밀하게 모의하였으며, 이는 배수효과에 의한 파의 전달이 FDM기법 대비 정확히 모의되기 때문으로 판단된다. 추후 연구에서는 현재보다 시간간격을 상세화 하여 수집된 관측수위를 통해 추가적인 검증을 수행하고, 다양한 특성을 가진 타 하천 등에 적용하여 모형의 적용성을 확대하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.14-14
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• 2017

안정하도란 하도형성유량이 발생하는 조건에 대해 단면내에서 발생하는 유사량과 유입되는 유사량이 평형상태를 유지하는 단면을 의미하며, 안정하도 평가 및 설계란 현재 단면을 안정하도 단면과 비교하여 평가하거나 안정하도를 만족하는 하상경사와 하폭, 수심을 도출하는 과정을 의미한다. 이러한 안정하도 평가 및 설계는 하천을 정비하거나 복원하는 과정에서 장기적인 하상 평형상태를 고려하기 위해 적용할 수 있으며, 하상 침식 혹은 퇴적에 대해 지점별 평가방법으로 활용 할 수 있다. 안정하도 단면은 상류에서 유입되는 유사량과 대상구간의 발생 유사량의 평형조건에 의해 결정되기 때문에 유입되는 유사량 자료의 정확성과 대상구간 발생 유사량 산정의 정확도가 전체 평가 결과의 신뢰도에 가장 중요한 요소로 작용한다. 그러나 현재까지 활용되어 온 안정하도 단면 계산 방법의 경우 대상구간 발생 유사량 결정을 위한 유사이송공식의 선택이 특정 공식으로 한정되어있어 국내 하상과 적합한 유사이송공식의 적용이 매우 제한적이었다. 따라서 본 연구에서는 이러한 기존의 안정하도 평가 및 설계 방법을 개선하기 위해 다양한 유사이송공식의 적용이 가능한 안정하도 평가 모델의 알고리즘을 제시하였으며, 관련 분야의 실무자가 쉽게 활용 할 수 있도록 사용자 친화적인 사용자 친화적인 안정하도 평가 및 설계 프로그램(Stable Channel Analysis and Design, SCAD)을 개발하였다. 본 연구에서는 기존의 안정하도 단면 계산 방법인 Copeland 방법을 분석하여 새로운 알고리즘을 개발하였으며, 단면 유사량 분석 계산과정에서 자갈하상 공식을 포함한 총 다섯 가지의 유사이송공식을 새롭게 추가하였다. 개발된 SCAD 프로그램은 정확도 및 적용성 향상을 위해 청미천과 내성천 모래하상 구간 그리고 원주천 자갈하상 구간에 대해 시험계산을 수행하였고 평가 결과를 프로그램 개선을 위해 적극 활용하였다. 또한 웹 포팅 프로그램 구축을 통해 다양한 사용자가 특정 웹사이트에서 프로그램에 쉽게 접근할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 개선된 안정하도 평가 및 설계 프로그램을 활용하여 다양한 유사이송공식 선택에 따른 안정하도 산정 결과 값의 변화를 분석하고 그 범위를 정량적으로 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.412-427
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• 2016

댐의 건설은 자연하천에서 퇴적과 침식의 유사 순환과정에 영향을 주고 저수지 퇴사(reservoir sedimentation)를 야기한다. 이러한 현상은 댐의 건설 이후 장기간 축적되면서 이수와 취수에 대한 영향을 가져오기 때문에 댐 관리와 설계를 위해 정확한 추정이 필요하다. 퇴사량을 산정하는 방법에는 실측자료를 방법과 실제 유사량 자료를 이용하는 방법 그리고 경험공식을 이용하는 방법 등이 있으나, 가용한 자료의 부족으로 주로 경험 공식에 의존하고 있다. 이에 본 연구에서는 국내 대규모 다목적댐에 적합한 비퇴사량 산정 경험 공식을 제안하고자 하였다. 이를 위해 먼저 기존의 공식을 조사 및 검토하여 비퇴사량에 영향을 미칠 만한 여러 인자들을 선정하였다. 총 8개 국내 대규모 다목적댐의 비퇴사량 자료와 제원을 이용하여 다중 회귀분석을 실시하여 최종적인 식을 제안하였다. 그 결과, 대규모 다목적댐의 비퇴사량에 영향을 미치는 인자로 연평균 강우량(P, mm),연평균 유입량(I, cms), 유역 평균경사(S, %),저수지 길이(L, km),저수용량/유역면적(C/A, $m^3/km^2$)을 채택하였으며, 제안된 식을 이용하여 산정한 비퇴사량과 실측 비퇴사량의 상관계수와 결정계수는 각각 0.985, 0.970으로 확인되었다. 아울러, 다중 공선성 분석에서도 모두 일반적인 기준치를 범위 안에 존재함을 확인하면서, 선정된 독립변수들이 통계적으로 유의함을 확인하였다. 허나, 가용 자료의 부족과 불확실성으로 인해 여전히 한계점이 존재한다. 충분한 비퇴사량 실측 자료가 구축된다면, 보다 신뢰도 높고 발전된 형태의 경험 공식의 제안이 가능할 것이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_1호
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• pp.1033-1039
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• 2018

우리나라는 매년 여름철마다 태풍과 집중호우가 함께 발생하는 홍수로 인해 인명 및 재산피해가 발생한다. 특히 임진강 유역은 급경사와 좁은 하도인 상류부와, 낮은 평지인 하류부로 되어 있어 홍수에 취약한 지형을 가지고 있다. 게다가 북한 지역의 임진강 상류에 위치한 대형 댐인 황강댐에서 여름철 마다 무단방류로 인하여 피해가 발생하였다. 이런 홍수 피해를 방지하기 위해 우리나라에서는 2010년 군남홍수조절지를 건설하여 홍수피해를 방지하고 있다. 하지만 홍수조절지의 건설 이후에도 홍수조절능력이 황강댐의 최대 저수량의 20%밖에 미치지 못한다. 이에 이 연구에서는 경기북부지역의 집중호우시 발생할 수 있는 홍수 피해 위험지역을 산정하기 위하여 LAHARZ_py 프로그램을 이용하여 피해예상지역을 산출하였다. 그 결과 군남홍수조절지의 홍수조절능력을 넘는 황강댐의 방류가 발생할 시에 경기도 연천군과 파주시에 피해가 예상되었다. 추후 이 연구는 홍수 피해를 대비하기 위한 자료로 유용할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.230-230
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• 2022

최근 기후변화로 인해 예측이 어려운 국지성 호우가 빈번하게 발생하고 있다. 국지성 호우는 대량의 홍수를 일으켜 유송잡물을 동반한 흐름을 야기할 수 있다. 대량의 유송잡물이 하상에 퇴적되면 통수능을 저하시키기도 하며 식생효과와 마찬가지로 유목주변으로 유속이 증가하면서 세굴현상이 발생하게 되는데, 이는 하상저하를 일으키며 수공구조물의 안정성에 지속적으로 피해를 줄 수 있다. 기후변화는 또한 강우패턴을 변화시켜 식생의 성장과 활착에도 영향을 미치게 된다. 본 연구지역인 내성천 회룡포의 경우, 2015년 대가뭄 발생 이후 식생활착으로 인해 식생대 면적이 증가하고 잇는 상황이다. 이는 연구지역의 흐름과 사주교란 및 하상변동에도 큰 영향을 미칠 것으로 판단되며, 특히 식생의 증가는 유송잡물의 증가를 야기 할 수 있기 때문에 식생과 유송잡물의 영향이 하천에 미치는 영향을 예측하는 연구가 필요할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 2차원 흐름모형인 Nays2D와 입자법기반의 유목동역학 모형을 활용하여 식생과 유송잡물이 하상변동에 미치는영향에 대한 수치실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 여기서, 식생의 경우, 식생성장모형을 적용하여 시간에 따라 식생이 성장하여 항력이 증가하는 것으로 가정하였으며 유송잡물의 경우, 하상에 퇴적되는 유송잡물의 개수와 면적만큼 항력이 증가하는 것으로 가정하였다. 흐름의 경계 조건은 일반화된 부정류 수문곡선을 입력하였으며 초기 하도의 형상은 일정한 경사를 가지는 평지로 가정하여 부정류에 따라 하상변동이 발생하는 것으로 모의하였다. 시뮬레이션 결과, 유송잡물보다 식생대 번성이 하상변동에 상대적으로 큰 영향을 주는 것으로 나타났으며, 유송잡물의 경우 국부적으로 퇴적 분포되어 그 주변으로 침식을 일으키는 것으로 나타났다. 또한 유송잡물은 하안의 얕은수역에서 주로 퇴적되었다. 본 연구는 만곡부 하상변동에 대해 식생과 유송잡물을 고려하여 예측모의를 수행한 사례로서, 식생과 유송잡물이 흐름과 하상변동에 미치는 영향을 이해하는데 도움이 될 것으로 판단된다. 또한 이는 추후에 식생을 고려하는 하천관리방안을 수립 시, 식생과 유송잡물의 영향을 물리적으로 설명할 수 있는 근거자료로 제시할 수 있을 것으로 보인다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권4B호
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• pp.379-388
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• 2010

본 연구에서는 안동댐 하류 하천을 대상으로 댐 건설에 의해 하천의 변화에 미치는 영향을 파악하고, 모래사주의 복원 및 재현 방안을 검토 하였다. 안동댐과 임하댐의 영향으로 댐 하류 하천에서 하상이 저하되고 하상토의 평균 입경이 굵어지는 특성을 보여주고 있으며, 저수로의 수가 증가하였다. 안동댐 건설 후에는 식생의 면적이 약간 증가하고 있으나, 임하댐이 건설되면서부터 식생의 면적이 급격하게 증가되고 있다. 댐 건설에 의해 치수안전도는 재현기간을 비교하여 5에서 10배정도 증가되고, 댐 건설 전과 후의 강턱유량은 2,857 $m^3/s$에서 580 $m^3/s$로 감소되었다. 또한 평균 하도 폭 및 경사를 이용한 등류조건에서는 댐 건설 전과 후의 강턱유량에 대한 중규모 하상형태의 영역구분은 단열사주와 복렬사주의 중간 영역으로부터 완전한 복렬사주 영역으로 변화하였다. 하상변동 계산에서는 댐 건설 전에 명확한 사주 및 유로가 형성되었고, 댐 건설 후에는 망상유로가 형성되었으며, 댐 건설로 인한 유량의 변화에 의해 사주형상이 변화되는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권2호
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• pp.151-163
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• 2012

산지하천의 자갈하상재료 분포는 최근 특정규모 홍수의 수류력에 의한 유사 이송 및 퇴적 과정에 의해 형성되며, 장갑화된 하천에서 한계수류력을 평가하는 것은 안정하도설계를 위해 중요하다. 자갈하상 하천 종단지점과 만곡부 일정구간의 세부지점에대한하상재료의입도분포를조사하고, 한계유속 및 한계수류력을 평가하였다. 자갈하상 재료에 대한 Yang의 한계단위수류력과 Bagnold의 한계수류력은 상류로 갈수록 급격히 증가했다. 계획홍수량에 근거한 무차원 전단응력은 Shields 도표에서대부분조사지점의자갈하상재료가소류사형태로이동하는것으로평가되었다. 만곡부에 대한 평균입경은 상류 유입수의 1차 수충지점에서 가장 컸으며, 반사흐름에 의한 2차 수충지점에서 두 번째로 큰 입경을 보였다. 수충직하류지점들에서상대적으로작은평균입경을보였다. 만곡부의 평균한계유속 범위는0.77~2.60m/s의 범위이며, 한계단위수류력은 경사가 급한 1차 수충부에서는 상당히 컸다. 한계수류력의 분포는 7~171W/m2의 범위로 하천 횡단보다는 종단에 따른 변화가 뚜렷했고, 만곡 외측 1차 수충지점과 반사흐름 2차 수충지점에서 크게 작용하는 것으로 평가되었다.