• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.703-708
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• 2009

자연하천은 자연적 인위적인 환경의 변화에 대해서 하천 고유의 특성을 조절하는 능력을 가지고 있으며, 하상은 하천의 변화에 끊임없이 반응하며 그 응답의 특성에 의해 복잡한 형태의 안정화를 구현하고 있다. 하지만 하천 내에 하폭 급변구간 같은 특이하도 구간이 산재하게 되면 하폭 급변구간의 직 상류 구간에서는 배수영향으로 인해 홍수위가 증가하게 되며, 직 하류 구간에서는 소류력의 증가로 하상 및 하안 침식을 야기 시키고 있는 실정이다. 또한, 하류의 일정구간에서는 유사의 국지적인 퇴적이 발생하여 하천범람의 원인으로 작용하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 하폭 급변구간 직 상 하류 및 하류구간에서 발생하는 하상변동 특성을 규명하고자 하도특성 조사 방법에 따라 하폭 급변구간에서의 하도특성을 조사 분석하였으며, 이를 2차원 수치모형인 SMS 모형을 이용하여 분석 및 검증 하고자 한다. 감천 및 낙동강선산지구의 하폭 급변구간을 대상유역으로 선정하였으며, 하상재료의 이동성에 대한 평가 지표로 입증된 무차원소류력(${\tau}{\ast}$)의 분석결과 감천 및 낙동강선산지구의 직 상류 및 직 하류 구간에서는 하상의 세굴현상, 하류 구간에서는 유사의 국지적인 퇴적현상이 일어나는 것으로 분석 되었다. 또한, 2차원 수치모형인 SMS 모형 모의결과 전체 구간에 대해서 세굴 지향적으로 모의 되었으며, 하폭 급변부 하류 구간에 퇴적이 발생하는 것으로 모의되었다. 하지만 하폭 급변구간 상류에서의 국지적인 유사 퇴적양상은 수치모의 결과 확인 할 수 없었다. 이는 수치모형의 한계로 판단된다. 하도특성 및 수치모의 결과 하폭 급변구간 하류에서 유사의 국지적인 퇴적이 발생하는 것으로 분석되었다. 이는 실제 하천에서의 하폭 급변부 하류구간에서의 하상미지형 변화에 의한 국지적 유사퇴적 현상을 입증된 거라 할 수 있다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.6 no.4
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• pp.314-327
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• 2019

This study investigates channel stabilities with groynes by developing the assessment of it and applying a 2-dimensional numerical model, which simulates flow and sediment transport with various flows in the channel. Evaluation inventories are composed of five items, which are width to depth ratio, sinuosity, bed slopes, velocities in the flow flied, Shields number with discharges and geomorphic characteristics in the study reach. The channel stability is evaluated by applying the evaluation indicators to the channel with and without groynes in the study reach between Dalseong-weir and Gangjeonggoryeong-weir in the Nakdong river. Width to depth ratio, sinuosity, and bed slopes, which are index of river characteristics, little affect the channel stability. However, velocities in the flow flied, and Shields number, which is dimensionless tractive, near the banks of the channel strongly affect the stability. The evaluation values of the stability in the channel on the left and right banks decrease as the number of groynes increase in both the left and right banks, which means that the bank stability increases with the groynes.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.563-567
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• 2015

우리나라 하천관리의 패러다임은 1990년대 이후 기존의 치수 및 이수능력을 고려함과 동시에 하천환경의 보전 및 복원을 새로운 목표로 설정한 자연친화적 방식으로 변화되었다. 하천법령 및 제도적 측면에서도 수자원 장기종합계획 및 유역 종합 치수계획은 하천의 환경보전 및 다목적 이용계획을 포함하도록 규정하고 있으며, 국내 하천법에 따르면 하천기본계획 수립 또한 자연친화적 하천조성 및 이와 관련된 보전지구 지정 등을 포함하도록 규정하고 있다. 하천설계기준, 자연 친화적 하천관리에 관한 통합지침, 또는 수자원 장기종합계획에서 적용하고 있는 하천환경조사 및 평가지표는 서로 다를 뿐만 아니라 과학적인 근거가 명확하지 않는 등 국가차원의 표준화가 이루어지지 못한 상태라 할 수 있다. 1990년대 이후 미국, 독일, 영국, 호주 등 선진국들은 하천환경 복원사업의 추진과정에서 복원사업의 타당성 제고 및 성공적인 사업수행을 위하여 그들 국가의 하천특성에 적합한 하천환경 평가 체계를 구축한 바 있으며, 이들 평가체계는 새로운 과학적 지식과 기술의 축적에 힘입어 지속적으로 발전되고 있다. Fujita의 유형화(Segment 분류)법에 의하면, 하천구간(Segment)은 하상경사, 하상재료, 식생, 생태 등이 통계적으로 동질인 하천 구간으로서, 하도 특성과 하천생태계 공간을 구분하는 단위이다. 자연하천에서 동일한 경사를 갖는 하천구간은 하상재료, 소류력, 저수로 폭, 수심 등이 대체로 동일한 값을 나타내고 있으며, 하도 특성을 지배하는 주요 인자로 각 하천의 평균 연최대유량, 하상재료의 대표입경, 하상경사 등을 설정하고 있다. 본 연구에서는 하천구간을 유형화하는 기준을 하상경사로 적용하여 평가단위를 분류하였으며, 평가체계는 미국의 USEPA를 한국형 하천환경에 맞도록 수정보완 하였다. 특히 미국의 USEPA의 지표 중 하안영역의 식생피복, 하반림 등은 생물분야 식생영역과 상충되어 제외하고 우리나라 특성에 적합한 하천횡단형상, 하천횡단 구조물 등의 평가기준을 재정립하여 내성천에 평가적용 분석하였다. 하천환경의 수리 및 하도 특성 평가기준 개발에 따라 평가체계의 개념적 틀을 토대로 통합적이고 표준화된 한국형 하천평가기준 개발을 위한 방법론을 정립하고, 나아가 하천환경의 지속가능성을 전제로 한 하천복원사업의 장 단기적 성공 여부를 평가할 수 있는 실무지침의 과학적 근거를 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.500-504
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• 2012

하구부에서의 점착성 유사의 이동량(유사량)은 조류의 비대칭성, 파랑, 하천 흐름, 조류 유속과 수위의 불일치성, 유사특성, 응집현상, 하상 침식율, 바닥지형 등 많은 인자의 영향을 받는다. 본 연구는 이들 인자들이 어떻게 영향을 주는지 살펴보기 위해 점착성 유사의 이동을 모의하는 1DV 모형을 이용하여 수치실험을 실시하고 그 결과를 분석하는 것이 목적이다. 점착성 유사의 실측자료가 부족한 실정과 현상에 대한 원인을 체계적으로 연구하는 방법을 참고하여 이상적인 조류조건을 가정하고 수치모형을 적용하였다. 점착성 유사의 특성을 고려하기 위해 응집현상이 고려되었고 가변적인 한계소류력이 적용되었다. 모의 결과를 통해서 조류의 한 주기 동안 이동하는 점착성 유사량은 가는 비점착성 유사의 이동량에 비해 조류 유속의 왜곡도에 영향을 덜 받을 수 있다는 결론이 도출되었다. 이러한 점은 가변적인 한계소류력에 기인하는 것으로 고려되며, 점착성 유사의 이동량을 연구하는 경우 가변적인 한계소류력이 고려되어야 한다는 점을 알 수 있다. 조류의 유속이 왜곡된 경우 하천으로부터 유하하는 유량이 크지 않은 경우 유사량의 방향이 조류 1 주기의 평균방향과 다를 수 있다는 결론 역시 도출된다. 조류의 수위와 유속 사이의 위상차가 유사량에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 위상차가 무시되는 진행파 형태의 조류의 경우 큰 유사량을 나타내지만 약 $90^{\circ}$의 위상차를 나타내는 정상파의 경우는 무시할 정도의 유사량이 계산되었다. 위상차가 하구부의 형태에 따라서 결정된다는 점을 생각할 때 자연적 변화, 인위적 공사 등에 따라 하구부의 형태적 변화가 발생하는 경우는 유사량의 변화 역시 고려되어야 한다는 점을 알 수 있다. 이상적인 조건에서 수행된 본 연구의 보다 객관적인 검증을 위해 Ems/Dollard 하구부에서 측정된 수위, 유속, 부유사 농도 자료와 비교하였다. 그 결과 본 연구의 이상적인 조건과 유사한 특성을 나타낸다는 점을 알 수 있었고 본 연구의 결과가 자연에서 나타나는 현상의 특성을 대변할 수 있을 것으로 유추된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.535-535
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• 2012

하천 환경의 변화는 자연적으로 일어나기도 하지만, 우리나라 경우 대부분 하천 정비, 골재 채취, 수중보와 하구둑 등 하천시설물의 건설, 그리고 댐 및 교량건설 등 인위적인 요인에 의한 변화가 지배적이다 이렇게 환경이 변화하면 하천의 평형 상태는 파괴되며 하천의 평형 상태를 복원하는 과정에서 하천의 침식 또는 퇴적이 일어나며 이러한 과정의 총체적인 결과로서 하상변동이 일어나게 된다. 하상변동은 단기적인 면에서는 하천에서의 취수, 배수, 주운동 하천관리에 직접적인 영향을 주며, 장기적인 면에서는 하천시설물의 안정, 홍수위 및 지하수위 변화, 홍수터와 같은 하천부지의 변화 등 하천 및 유역 관리에 광범위한 영향을 주고 있다 하천의 유황 및 하상재료의 인위적인 변화에 의한 장기적인 하상변동 효과를 예측하고 분석하는 것은 하천계획 및 관리 면에서 매우 중요하다. 또한 하천 정비사업 등에 의한 영향을 제대로 평가하기 위해서는 비교적 단기간의 홍수 또는 호우 사상에 대한 단기적인 하상변동 효과를 정확하게 예측하는 것은 필수적이다. 외국에서는 하상변동 예측의 필요성을 일찍이 인식하여 다수의 하상변동 예측모형이 개발되어 하천 실무에 사용되고 있으며, 국내에서도 하천 흐름의 등수 역학적 해석을 위해 여러 가지 수치 기법들에 대한 연구가 진행되고 발전되어져 왔다. 현재 국내에서는 측량 자료이용과 모형적용의 용이성을 이유로 1차원 점변 부정류 해석프로그램인 HEC-RAS 모형을 많이 사용하고 있으며 대부분의 하천 정비 기본계획 수립에 있어서도 1차원 해석 모형을 적용하고 있는 실정이다. 국내에 서 수행된 하상변동 예측에 관한 연구들은 대부분 1차원 모형이므로 하천의 사행의 진행이나 유사의 횡방향 분포 등은 고려할 수 없다. 또한 하상변동 계산 시 이동상 부분의 전체가 균일하게 상승 또는 하향하는 것으로 가정하기 때문에 흐름이 급변하는 데 적용하는 것은 적합하지 않다. 따라서 본 연구에서는 4대강살리기 사업이 진행중인 낙동강유역 구미보지점을 대상으로 2차원 흐름 및 하상변동 수치모형인 CCHE2D 모형을 적용하여 50년, 100년, 200년 빈도별로 모의를 실시, 보설치 전 후의 하상변동을 비교 분석 하였다. 모의 결과 보설치 후의 경우 보 상류단은 전반적으로 퇴적의 양상을 보였으며, 보 하류단의 만곡부의 경우 홍수량이 증가함에 따라 유속 및 소류력이 비슷한 패턴으로 증가하여 침식이 관찰되었다. 특히 보 직하류의 경우 수문을 기준으로 다량의 침식이 있음을 보였으며, 침식이 계속 진행된다면 보유실과 같은 심각한 결과를 초래할 수 있기 때문에 침식을 방지 할 수 있는 다양한 장치가 마련되어야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.168-168
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• 2015

자연하천의 주요한 특징 중 하나인 하천의 사행은 직선수로에서 예측되는 유속분포를 왜곡시키며 매우 복잡한 흐름구조를 형성한다. 이는 하상 경계면에서 발생하는 전단응력 분포의 변화를 야기하는데 하상 경계면에서의 전단응력은 다양한 경험적 관계에 의존하는 유사이동의 한계 소류력 산정 및 오염물질 거동해석의 분산계수 산정에 많은 영향을 미치게 된다. 물리적인 관측을 통한 하상 경계면에서의 전단응력의 관측은 다소 제한적이며 많은 비용을 요구한다. 따라서 하상 경계면에서 발생하는 전단응력의 경우 수심의 20% 이하의 연직 유속분포를 벽법칙에 적용하여 추정하는 방법이 주로 이루어지고 있다. 벽법칙을 이용한 하상 경계면의 전단응력을 계산하는 경우 대수중복층의 유속 분포 $u/u^*=(1/{\kappa})ln(zu^*/{\nu})+B$에서 무차원상수 ${\kappa}$와 B의 적절한 추정이 요구되어 진다. 일반적으로 무차원상수 ${\kappa}$와 B는 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 대략 ${\kappa}=0.4$, B=5.5로서 경험적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 직선수로 및 다양한 사행수로의 3차원 흐름장 모의를 수행하여 벽법칙의 대수 중복층을 따르는 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교하였다. 수치모의 소프트웨어로서 Linux 기반의 OpenFOAM이 사용되었으며 모델의 검증을 위해 Chang(1971)에 의해 수행 된 사행수로에서의 유속장 관측 결과와 비교하였고 수치모의 결과가 실험 관측치와 잘 일치하는 것으로 판단되었다. 수치모의에 적용 된 사행수로의 형상은 Hey(1976)에 의해 제안 된 사행하천의 지형학적 인자들 간에 관계를 이용하여 사행도 1.03에서 2.42까지 총 7개의 사행수로 지형을 생성하였다. 사행도의 변화에 따라 만곡부 정점에서 대수중복층 구간의 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교한 결과, 본 연구에서 생성 된 모든 사행수로에서 대수중복층 구간의 무차원 유속 $u^+$와 무차원 거리 $z^+$가 로그 분포를 따르는 것으로 나타났으나 경험적으로 사용되었던 무차원상수 B의 경우 사행도가 증가 할수록 대수적으로 감소하는 경향이 나타났다. 본 연구에서는 이러한 관계가 무차원 상수 B값에 미치는 영향을 반영하여 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 적용이 가능한 수정된 대수중복층 식을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.597-601
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• 2009

우리나라 하천의 중류나 상류는 대부분 산지로 되어 있어서 하천경사가 급하고 하상재료가 크며 지질 및 지형적인 영향을 받아 구속사행이 발달 되어 있는 산지하천이다. 산지하천은 홍수 시 만곡수충부 외측에서 홍수위 상승에 따른 범람과 유속 및 소류력에 의한 하상세굴이 발생한다. 특히 강원도는 산지하천을 따라서 도로가 발달되어 있기 때문에 하천피해는 도로피해와 직결되는 경우가 많다. 산지하천 수충부의 홍수피해를 줄이기 위해서는 호우에 따른 하천의 홍수위 및 하상 변동에 대한 자료가 필요하나 산지하천 특성을 고려한 관련 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 산지하천 발달특성을 평가하기 위한 기초연구로서 유역의 면적-고도곡선을 평가하고자 한다. 산지하천은 하상을 구성하는 재료가 모래에서부터 전석에 이르기까지 그 크기가 매우 다양하게 분포되어 있어 일반 모래와 자갈이 주를 이루는 평지하천과 현저히 다르다. 하천유역의 면적-고도곡선은 유역의 지질 발달상을 판단하거나 홍수효과 또는 지형의 침식과 퇴적 등을 분석하는데 유효한 방법이다. 강원도 영동지역과 영서지역을 발원지로 하는 하천의 면적과 고도관계를 조사하였으며 이를 위하여 영서지역은 제1차 하천인 한강과 그 주요 지류 21개 하천, 영동지역은 제1차 하천 6개와 그 지류 3개 하천을 선정하고 무차원 면적-고도곡선을 작성하여 유역의 발달단계를 분석하기 위한 면적고도 발달계수를 정의하였다. 골지천을 제외한 모든 조사대상 하천에서 최대표고의 70%이상인 지역이 전체 유역면적의 10%미만을 차지하여 우리나라 하천유역이 상류의 경우 전형적인 장년기에서 노년기 지형으로 발달한 것으로 확인할 수 있었다. 그러나 유역의 하류지역은 이미 유년기적인 특성을 보이고 있는 것으로 판단된다. 또한 영동 보다는 영서지역 하천이 하류에서 유년기적 특성이 다소 크고 상류는 장년기가 많은 것으로 분석되었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.3
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• pp.203-215
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• 2021

In the present study, hydrologic data and topographical data from 2010 to 2019 were collected from three gauging stations placed in the watershed of Naeseong stream to determine changes and rates of changes in rainfall, water level & mean velocity, and water level & discharge, together with changes in rates of erosion and deposition at cross-sections of the river. Besides, effects of regulated and non-regulated rivers according to the presence of artificial regulation of flow rate of the river via artificial structure located at Seo stream (Yeongju si (Wolhogyo) station), the tributary free from construction of dams, were compared and analyzed. Results of analyses conducted in the present study revealed vegetational establishment and landforming due to increasing area of vegetational sandbar evolved in the flood plain (intermediate- or high- water level) by the drought sustained from 2013 to 2015. Continuous erosion of river bed was appeared because of narrowed flow area with low water level and increased velocity and tractive force on river bed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.2122-2126
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• 2009

최근 나날이 강도를 더해가는 이상기후로 인하여 집중 호우의 빈발과 홍수피해가 급증함으로써 하천생태계의 서식처가 파괴되고 저서성 대형무척추동물과 같은 생태구성원의 일시적인 소멸에 의해 하천생태계의 유지가 어려워지고 있다. 본 연구에서는 흐름의 소류력에 따른 저서성 대형무척추동물 군집의 피해 및 회복 양상을 규명하기 위한 수리실험을 계획하였다. 실험수로는 400(W)${\times}$400(H)${\times}$12000(L)mm의 직사각형 단면이며, 철제틀과 투명유리로 되어있다. 실험수로는 유기물질을 제거한 cobble과 pebble로 하상을 구성하였으며, 다양한 유속의 변화에 따른 하상구성 파괴를 막기 위해 투명 플라스틱망을 이용하였다. 또한 빛에 의한 이상행동을 고려하여 직접적인 햇볕을 차단하고 자연하천과 유사한 실험 조건을 위해 인근 안성천의 원수를 이용하였다. 실험 대상종은 붙는 무리의 대표적인 동물인 두점하루살이와, 헤엄치는 무리의 두갈래하루살이를 이용하였고, 서식무리별 선호유속 및 한계유속과 피해유속을 규명하고자 계획하였다. 이와 같은 실험수로 조성의 실험 기법은 향후 인공하천 및 복원하천 조성 시 서식처 개선에 대한 생태학적 복원자료로 활용할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.236-236
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• 2018

한국농어촌공사 농어촌연구원에 구축되고 있는 대형 수리모형 실험시설은 수공구조물에 대한 수리모형실험 수행, 설계기준 제 개정, 호안 검인증제도 지원 등 국가의 정책지원과 개방 공유를 통한 국내 건설기업의 하천분야 신기술 개발 및 국가 경쟁력 확보, 하천 관련 원천기술 확보 등 다양한 목적을 가지고 진행되고 있는 대규모 분산공유형 실험시설에 해당한다. 본 사업의 일환으로 현재 구축 진행되고 있는 7종의 실험수로는 장기하상변동, 토석류, 실규모 호안블록, 감세공 수리특성, 신형어도개발 등 다양한 수리특성에 대한 계측 및 분석이 가능한 대형 실험시설에 해당한다. 7종의 실험수로는 PIV시스템의 연계 계측이 가능한 1) 고정식개수로, 2) PIV실험수로와 1/5의 역경사 재현이 가능한 3) 가변식경사수로, 호안블록 및 사석의 소류력 측정이 가능한 4) 고정식급경사수로, 토석류흐름 측정이 가능한 5) 가변식하도실험수로, 장기하상변동 분석을 위한 6) 대형유사순환수로, 부유사의 침 퇴적 양상 재현을 위한 7) 소형유사순환수로로 구성되어진다. 7종의 실험수로는 '18년 2월에 착공하여 현재 실시설계도서를 검토 중에 있으며, 18년 9월에 준공될 예정이다.