• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.257-257
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• 2022

댐 건설은 홍수 및 가뭄에 대응하기 위한 구조적 방법으로써 우리나라와 같이 지표수에 의존적인 지역에서는 가용 수자원을 확보하기 위한 확실한 수단으로 활용되어왔다. 신규 댐의 건설은 대상 하천의 수리학적 특성에 큰 변화를 야기할 수 있으며, 댐의 안정성 및 하천의 하도보호를 위해 댐 주변의 수리적 특성의 변화에 대해서도 사전에 인지하여 설계 시 반영할 필요가 있다. 수공구조물 신설에 따라 변화되는 수리학적 특성을 분석하는 방법으로는 그 수단에 따라 상사법칙을 적용한 수리모형실험과 수치기법을 활용한 수치모형실험으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통한 실험적 방법을 이용하여 댐 상하류 구간의 수리학적 특성을 분석하였다. 해당 실험은 한국농어촌공사 농어촌연구원의 대형수리모형실험시설에서 수행되었다. 적용대상 댐의 제원은 높이 약 70m, 길이 약 230m이며, 폭 55m의 여수로를 포함하는 구조로 설정하였다. 수리모형은 Froude 상사법칙을 적용하여 1/30 규모로 축소하였으며, 콘크리트 및 아크릴 재료를 이용하여 제작되었다. 댐 모형이 설치되는 하천구간은 댐 구조물을 포함하여 실규모를 기준으로 흐름방향으로 약 800m, 하폭방향으로 약 450m의 범위를 포함하도록 설계되었으며, 하류구간에 사행하천이 존재하는 것이 특징이다. 본 실험에서 유량은 총 12개의 펌프를 이용하여 공급되었으며, 최대 4cms에 해당하는 유량공급이 가능하도록 설계하였다. 공급유량은 정교한 절차에 의해 보정된 전자식 유량계를 통해 통제되었으며, 사용된 유량계의 허용오차는 약 0.5% 수준인 것으로 나타났다. 수위 측정은 오차범위 0.05mm 수준의 초음파 수위측정기를 이용하였으며, 유속측정은 약 0.5cm/s의 정확도를 지닌 3차원 전자기 유속계를 이용한 접촉식 측정과 흐름구조 가시화를 위한 비접촉식 입자추적기법을 병행하였다. 실험조건은 실규모 기준으로 방류량 3,000~5,000cms에 대해 수행하였으며, 각 방류량별 댐 상하류의 흐름패턴에 대해 정량적으로 분석하였다.

• Spatial Information Research
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• 제4권1호
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• pp.21-42
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• 1996

본 연구의 목적은 안양천 유역분지를 중심으로 도시화가 본격적으로 이루어지기 이전의 하도를 복원하여 하도의 변화를 파악하고 안양천 유역분지내에서 1957년과 1991년 사이의 토지이용패턴의 변화를 살피려한다. 또한 안양천유역의 상류부근에서 1989년이래 대규모 택지개발로 시가지역이 확대되면서 토지이용 변화에 따른 수문 현상을 파악하여 홍수와 같은 자연재해의 변화양상을 파악하려고 한다. 안양천 유역 분지에서 1957년과 1991년 사이에 하천은 대부분 직선화 되고 지류의 소하천이 복개가 되어 하천의 총길이다 87Km가 감소 되었다. 특히 토지이용 변화에서 가장 획기적인 변화는 유역분지내에서 10%의 농경지와 20%의 임야가 감소되고, 기사지역이 약 30% 확대되었다는 점이다. 특히 수해돠 같은 자연재해가 일어나기 쉬운 안양천 하천 버퍼내의 토지이용현황을 보면 1957년에는 하천 버퍼지대가 주로 임야(42.53%)와 농경지(43.08%)로 이용되고, 오로지 14.39%만이 시가지역으로 이용되고 있었다. 그러나 1991년의 하천 버퍼지대에서는 집중적으로 개발되어 42.76%가 시가지화 되었고 약 30%가량이 농경지로 이용되고 있어 홍수시에 수해의 피해 규모가 증대될 가능성이 크다. 강우량의 규모와 분포패턴에 따라 다르겠지만 안양천 상류지역에서 평촌지구 및 산본지구의 택지개발을 전.후하여 대체로 개발전과 개발후가 진행되고 있는 시기 보다 강우량에 대한 수위의 변화량이 적은 편이다. 이는 개발전에 평촌 및 산본 택지 개발지구가 대부분 논이나 임야로 되어 있었던 지역이기 때문에 논이나 녹지에 의해 유량이 저류되었다가 서서히 하도로 흘러들어 가서 수위의 변화량도 완화되고 최고 수위가 나타나는 시간도 지연되기 때문이다. 개발 후는 하수관거등의 배수시설이 완비됨으로서 우량이 조절되어 수위의 변화량이 완화된다고 볼 수 있다. 반면에 개발전에 비해 개발후는 비가 온 후 즉각적으로 최고 수위에 달하게 되어 홍수도달시간이 매우 단축됨을 알 수 있다. 이지역에서 1989년에서 1993년 까지 시가지역이 약 7.04Km/sup 2/나 증가하고 전체 면적에 대해 5.5%증가함에 따라 불투수층의 증가로 홍수도달시간은 약4 시간 정도 단축되었다. 개발이 진행되고 있는 시넘에서는 도시 배수시설이나 녹지 및 논과 같이 물을 일시적으로 저장하여 조절하는 것이 없기 때문에 우량에 대한 수위의 변화가 극단적으로 크게 나타나며 또한 홍수도달시간도 매우 단축되어 나타난다. 이는 개발 도중에 홍수해나 산사태와 같은 재해가 일어날 확률이 높아지며, 개발후에도 홍수 도달시간이 매우 단축되므로 하천가의 개발등은 재해의 규모를 증대시킬 확률이 있다고 생각 된다. 따라서 수해 피해를 줄이고 하천의 친수기능을 살리기 위해 유역분지 내에서 종합적인 치수대책 수립과 개발지역에서 재해영향 평가 제도의 도입이 요구된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.102-102
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• 2011

보는 하천에서 취수나 하상유지를 위한 하천횡단구조물로 일반적으로 본체, 물받이, 바닥보호공 등으로 구성되며 제방 연결부 호안 및 밑다짐 등에 대한 설계기준이 하천설계기준에 제시되어 있다. 그러나 태풍 루사나 매미에 의한 피해사례를 보면 하천 횡단 구조물 본체가 파괴되는 피해 뿐만 아니라, 구조물과 제방과의 연결부가 세굴이 발생되어 붕괴되는 사례가 많이 발생하고 있다. 하천설계기준 해설(2009)에는 이러한 보와 제방의 연결부 부분을 연결호안이라하여 관련 기준을 제시하고 있으나, 설치구간의 길이를 정할 때 하천의 규모나 하도의 특성을 고려하지 못하고 일률적으로 결정하도록 하고 있다. 이에 건설기술연구원의 '보 및 낙차공 설계기술 개발 연구보고서'(윤광석 등, 2006)에서는 고정상 실험을 통해 연결호안 설치구간에 대한 실험식을 제시하였다. 본 연구에서는 3차원 수치모의를 통하여 건설기술연구원에서 수행하였던 실험을 재현하고, 제방을 이동상으로 하여 인자들 간의 상호 관계를 밝히며, 그 특성을 분석하고자 한다. 그리고 윤광석 등(2006)에 의해 제시된 실험식에 적용하여 검증하였다. 수치모의는 유량을 $0.7{\sim}2.8m^3/sec$까지 변화하며 수행하였으며, 유사의 대표입경은 0.63mm로, 상류수심은 1.0m로 일정하게 유지하였다. 수치모의는 평형세굴 발생 후, 최소 모의시간의 10%정도 지난 시간까지 하였다. 수치모의 결과는 다음과 같다. (1) 유량이 증가함에 따라 유속 및 Froude 수가 증가하여 상 하류부 세굴 발생 범위와 폭은 증가하였다. (2) 상류는 하류에 비해 유량에 따른 세굴발생 범위가 상대적으로 작게 나타났으며, 이는 하류단에 비해 상류단의 유속 및 Froude 수의 차이가 작았기 때문인 것으로 판단된다. (3) 세굴의 폭을 측정함으로써 세굴에 가장 취약한 부분을 짐작할 수 있으며, 설계에 반영되어 호안이나 옹벽의 두께결정에 적용한다면 세굴에 대해 좀 더 안전한 설계가 될 수 있을 것이다. (4) 건설기술연구원(2006)에서 제시한 식(1)과의 비교를 통해 수치모의 결과가 식(1)로부터 계산된 값보다 작음을 알 수 있으며, 그 이유는 식(1)의 범위는 와류영역구간을 나타내서 연결호안 설치구간 길이를 제시하고 있는 반면, 본 연구의 수치모의 결과는 세굴이 발생한 범위를 제시하였기 때문이다. 향후 보 높이와 좀 더 다양한 유량에 대한 경우를 수치모의하고, 이동상 제방에 대한 실험을 통해 명확한 식을 제안 할 것이다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제7권2호
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• pp.90-96
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• 2020

최근 식생이 분포하는 면적, 식생의 크기와 같은 형상 정보를 포인트 클라우드 형식의 3차원 형태로 획득할 수 있는 Laser Scanning (LS)을 활용하는 방법들이 제안되고 있다. 식생의 물리적 형상 구현을 위해 LS를 활용할 경우, 식생 정보를 보다 정밀하고 빠르게 취득할 수 있다는 장점이 있으나 측정 혹은 후처리 과정에서 발생할 수 있는 불확실성을 검토하기 위해 실제 데이터와 비교하여 보정하는 과정이 반드시 요구된다. 따라서 본 연구에서는 인공적으로 조성된 하천 수로 내 목본 식생의 줄기, 가지, 잎의 물리적 구조에 대한 매뉴얼 조사를 수행하고 이를 3차원 Terrestrial Laser Scanning (TLS)에 의해 획득한 정보와 비교하였다. 또한, 목표 식생에 대한 3차원 TLS는 여러 방향에서 반복적으로 스캐닝을 수행하여 획득되는 식생 정보의 정밀도를 향상하고자 하였다. 분석 결과, 식생의 직경과 줄기의 길이는 두 방법의 결과가 큰 차이가 없으나 가지의 길이를 측정할 경우, 포인트 클라우드 정보로는 캐노피 영역에서 가지와 잎의 정확한 구별이 어렵다는 한계점으로 상대적으로 큰 차이가 있는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3B호
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• pp.271-278
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• 2006

군수제 설계에 있어서 수제 설치 간격은 매우 중요한 인자이며 설치간격에 따라 수제역의 역흐름 및 재순환영역의 특성이 다양하게 변화할 뿐 만 아니라 수로 본류영역의 흐름에도 영향을 미친다. 수제간격에 따른 수제역과 수로흐름의 변화는 수제설치에 따른 하도변화, 국부세굴 및 하안 침식에 주요 원인이 될 것이므로 이에 대한 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 군수제의 적절한 수제간격 결정을 위한 기초자료 제공을 목적으로 수제설치로 인해 변화되는 수로와 수제역 흐름을 수리 실험을 통해 분석하였다. 실험조건은 수제 간격을 수제길이의 1배~12배 범위에 대해 12 조건을 수행하였으며 LSPIV 기법과 ADV를 이용하여 흐름장을 측정하였다. 실험결과, 수제역에는 수제간격이 수제길이의 세 배 이상에서는 두 개, 열 배 이상에서는 세 개의 소용돌이 흐름이 발생하였으며, 하안침식의 원인이 될 수 있는 역류속은 네 배 이상에서 접근유속의 20% 이상 감소되는 것으로 나타났다. 또한 수로 본류의 유속은 수제설치로 인해 최대 1.3~2.0 배까지 증가하는데, 수제간격이 증가할수록 변화폭이 크게 증가하며 최대유속 발생위치는 수제간격의 0.7~0.8 하류 지점에서 측정되었다.

• 한국습지학회지
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• 제15권4호
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• pp.573-583
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• 2013

기후변화에 의한 홍수 특성의 변화에 적극적으로 대처하기 위한 대규모 댐 건설의 추진이 환경성, 경제성 등과 같은 문제로 난해해 짐에 따라 강변저류지 또는 유수지 시설이 유역내 홍수 분담 측면에서 포함되기 시작하였다. 강변저류지는 주하도에 인접되고 제방으로 둘러쌓인 공간으로 홍수기에 월류구조물을 통하여 인위적으로 범람시키는 지역이다. 강변저류지 직하류에서의 홍수저감효과는 설계홍수수문곡선의 형상, 강변저류지의 저류용량 등에 추가하여 월류부 구조물의 형식, 길이 및 월류턱 표고에 따라 영향을 받는다. 본 연구는 표본지구인 청미천에서 주어진 수문곡선에 관하여 월류제 형식과 수문 형식에 따른 홍수저감효과를 비교코자 하였다. 월류부에서 수문형식이 월류제 형식보다 홍수저감효과가 더 크지만 수문형식에 의한 홍수저감율은 공학적 견지에서 보면 의미있는 수치가 아니기 때문에 수문형식을 선정할 때는 초기사업비, 운영 관리 비용 등을 신중히 고려해야 하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권5호
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• pp.359-369
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• 2007

본 연구에서는 소하천 환경조성사업을 위한 소하천자연도를 평가하기 위하여 기존 하천자연도 평가의 하천형태와 하천환경의 2개 부문과 14개의 항목에서 2개 항목을 추가하여 16개항목으로 보완하고 3개 항목을 정량화한 지표로 구성한 소하천자연도 평가방법을 제안하였다. 소하천 평면형상의 다양성을 위한 평가지표를 마련하기 위하여 경기 남부 지역에서 55개의 소하천을 선정하여 만곡도, 사행파장 등을 분석하였다. 대상소하천의 굴곡도는 대부분 1.2 내.외이었으며 개략적으로 소하천연장 약 500m 마다 1개의 사행파장을 보여 주고 있어 평면형상에 관한 평가지표 에 반영하였다. 또한 저수로폭의 다양성 평가항목을 정량화하는 지침을 제안하였다.평가 구간의 소하천길이는 경기 남부지역의 소하천 평면형 조사를 통하여 500m ${\sim}$ 1,000m 정도로 제시하였다. 제안된 소하천 자연도 평가 방법을 공사전.후 당왕소하천에 적용하여 소하천의 자연도를 평가함으로써 친환경조성사업의 효과를 평가하였으며, 수정.제안된 소하천 자연도 평가 방법은 소하천의 하천형태 및 하천환경을 적절히 반영하는 가능성을 확인하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.213-213
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• 2011

근래 이상기후에 의한 강우량 증대와 도시화에 따른 첨두유출량의 증대 및 도달시간의 단축은 기존의 유수지만으로 도시홍수를 대처하는데 그 한계점에 다다르게 되었다. 1990년대에 들어 각종 우수유출 저감시설의 활용으로 이상의 문제를 해결하고자 하는 노력들이 시작되었으며, 현재 신규개발지에 저류지와 같은 우수유출저감시설 설치를 법제도적으로 의무화 하고 있어, 전국적으로 천여개소의 저류지가 시설되어 있거나 계획 중에 있다. 저류지는 개발로 인해 증가된 첨두유출량을 개발전의 상태로 저감시키기 위하여 임시 또는 상시 저류하거나 저류능력 이상의 유출량에 대해서는 암거방류시설을 통해 하류부의 하천 또는 하도로 방류시키는 역할을 수행하는 수공구조물로서 일반적으로 저류지 계획 및 설계는 첨두유출량 증가분에 대해 초점을 맞추고 있을 뿐 방류시설에 대한 구체적인 설계는 이루어지지 않고 있는 실정이다. 또한 현재 국내에는 저류지 방류시설로 주로 사용되는 암거에 관한 설계규정이나 기법은 미미한 상태로, 한국도로공사(1991)에서 발표한 "도로배수계획"을 이용하고 있으며, 이는 미국 연방도로국(FHWA, 1985)에서 발표한 설계기법을 그대로 인용하고 있다. 즉, 지형 또는 현장 여건에 따라 암거 흐름의 8형식 중 하나의 형식으로 결정하고, 그 형식에 따라 관련도표를 이용한 시산법 또는 도식해법을 적용하여 유입부 상류수위를 산정함으로써 암거설계가 이루어진다. 하지만 이러한 암거설계 방식은 도로 배수암거에 적합한 것으로 저류지 배수암거에 적용하기에는 무리가 있다고 본다. 따라서, 본 연구에서는 저류지의 일반적인 특성상 암거흐름 8형식 중 Class-II군의 암거 상류부 수위가 잠수된 조건 즉, 평상시 저류지가 일정수위 이상의 저류량을 유지하고 있는 상태에서 저류지 암거방류시설의 대표적인 설계인자인 암거직경, 암거경사, 암거경사, 하류단 수위조건의 변화에 따른 상류부 수위변화를 유량별로 분석해 보았다. 방류 암거의 개수를 고려하기 위하여 암거상류부 수위와 암거직경의 관계해석 시 암거단면적을 이용하여 분석하였으며, 각각의 유량별로 상류부 수위와 암거단면적의 관계를 회귀식으로 제시하였다. 암거상류부 수위와 암거경사의 관계를 분석한 결과 암거경사가 5~20%로 변화할 때 암거상류부 수위의 변화는 2~5%정도의 매우 작은 변화를 보임을 확인할 수 있었으며, 암거길이의 경우는 해석 조건의 특성상 상류부 수위에 영향이 전혀 나타나지 않았다. 암거상류부 수위와 암거하류단 수위의 관계에서 암거상류부 수위는 암거하류단 수위가 암거직경과 퇴사위 높이의 합보다 암거하류단의 수위가 높아지는 시점부터 암거하류단 수위에 비례해서 증가되는 결과를 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권8호
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• pp.655-664
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• 2018

하상재료 조사는 유사량 계산 및 하상변동과 같은 하도 계획에 필요한 기초 자료로서 입도분포, 비중, 다공성 등을 조사하는 것이다. 원칙적으로, 조사 지점은 하천 종단 방향으로 1 km 간격이고 하나의 횡단면에 3 개 이상이다. 따라서 조사 대상 하천의 종단 길이에 따라 조사 지점이 아주 많아지기 때문에 조사에 소요되는 시간과 비용이 상당히 증가한다. 본 연구는 입도분석법인 체적법과 화상해석법의 작업 효율성과 비용을 비교하고, 화상해석법의 적용 가능성을 검토하였다. 화상해석법에 의하여 환산된 등가원의 직경이 하상재료 입도분석에 적용될 수 있음을 확인하였다. 또한, 체적법과 화상해석법의 작업효율성과 비용을 분석한 결과 약 80%의 절감효과가 있음을 입증하였다.

• 대한지리학회지
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• 제43권4호
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• pp.466-476
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• 2008

한라산 북사면에 소재하는 구린굴의 천장이 함몰되고, 동굴 지상을 흐르던 병문천이 동굴 안으로 유입되면서 442m 길이의 구린굴 가운데 73m 구간이 하천 유로로 바뀌었다. 구린굴 유로의 폭과 높이는 각각 447cm 및 501cm이며, 벽면은 용암선반이 발달한 전형적인 용암동굴의 모습을 보이나 바닥에는 기반암 하도 특유의 마식지형이 나타난다. 거북등 모양의 절리가 발달한 동굴 천장의 암반 두께는 $30{\sim}60cm$에 불과하며, 이런 장소에서는 천장이 함몰하기 쉬워 유로 구간에는 전부 4개 지점에 윈도우가 발달한다. 구린굴 유로가 출현하기 이전의 지상 유로는 병문천의 지류로서 제4함몰 윈도우 지점을 지나 표고 660m 지점에서 구린굴 동쪽 유역으로부터 흘러나오는 본류에 합류하였다. 그러나 구린굴 지상 유로의 하상에 윈도우가 형성되면서 지상 유로는 구린굴 유로로 대체되고, 새로운 유로는 표고 660m 지점에서 본류에 합류하게 되었다. 이후 구린굴 상류 쪽으로 병문천 유역이 확대되면서 구린굴을 통과하는 유로가 본류로 바뀌었다. 그러나 홍수류가 발생하면 구린굴 지상 유로에도 유수가 발생하므로 병문천은 제4함몰 윈도우 지점에서 일시적으로 분기 하천의 형태를 이룬다. 제주도 용암동굴의 천장에서는 낙반 현상이 지속적으로 일어나고 있으므로 제주도의 수계 발달에 미치는 용암동굴의 영향은 현재 진행형이라고 할 수 있다.