• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1596-1600
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• 2006

자연적인 하천은 하도 상황의 변경, 유역 토지이용의 변화, 댐과 저수지, 하천 골재채취의 영향 등 여러가지 요인에 의해 하상변동이 발생하게 된다. 본 연구에서는 금강 대청댐 하류구간의 실측자료를 토대로 장기하상변동 모의를 하여 예측된 결과와 실측단면을 비교하였으며, 실측단면이 장기하상변동 모의결과보다 상당히 저하된 것으로 분석되었다. 또한 금강의 측량자료를 수집하여 비교분석한 결과 시간이 경과함에 따라 금강의 하상이 지속적으로 저하되는 것으로 나타났으며, 대청댐 하류의 하상고는 대청댐 상류보다 저하폭이 상당히 큰 것으로 나타났다. 원인분석 결과 대청댐 건설로 인한 유사차단으로 인하여 대청댐 하류의 하상고는 지속적으로 저하되는 것으로 판단되었으며, 주요원인으로 금강의 골재채취가 금강하류 하상변동에서 상당히 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.111-111
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• 2017

본 연구에서는 2차원 하상변동 모형을 이용하여 sine 곡선형 개수로에서 하상재료의 분포가 침식-퇴적 양상에 미치는 영향을 분석하였다. 흐름 해석을 위하여 유한차분법을 이용하여 천수방정식을 해석하였다. 총유사량을 산정하기 위하여 Engelund-Hansen 공식을 이용하였으며, 하상변동을 모의하기 위하여 Exner 방정식을 해석하였다. 또한 모형을 sine 곡선형 수로의 실내실험에 적용하여 검증하였다. 하천의 지형형태학적 발달 과정을 체계적으로 분석하기 위하여, 이상화된 sine 곡선형 수로에 사행도, 폭-파장비, 폭-수심비 등의 인자를 고정시키고, 하상재료의 입경을 종속변수로 설정하여 수치실험을 수행하였다. 하상재료의 입경을 변화시켜 가며 흐름과 하상변동 결과를 비교하고 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1535-1540
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• 2006

하천의 평형상태를 판단하기위해 필요한 두가지 관점은 첫째, 대상 하천이 현재 평형상태에 있는 가이고 둘째, 하천에 하상변동을 일으킬 수 있는 인위적인 영향을 가한 후에 하천반응을 통해 궁극적으로 결정되는 평형상태를 예측하는 것이다. 따라서 본 연구는 하도의 특성을 토대로 하여 현 하도의 평형상태를 정성적인 측면에서 검토하고, 흐름과 유사 이송에 관련된 수학모형을 수치적으로 해석하는 하상변동모형의 분석을 통한 현하도의 안정성 및 하상변동 양상을 파악하는데 그 목적이 있다. 본 연구는 임진강 유역의 충적하천인 문산천을 대상으로 지배유량을 산정한 후 지배유량 유하시의 마찰속도와 무차원 소류력 등의 하도특성량을 산정하여 토사이송이 크게 발생하는 구간을 정성적으로 예측하였다. 예측된 구간의 현장조사결과 $No.29{\sim}No.35$ 구간의 하상의 상승은 개수공사와 수해복구공사로 인한 인위적인 굴착에 대한 퇴적으로 하천이 평형상태로 환원하고자 하는 것으로 판단되었고, $No.41{\sim}No.54$ 구간의 하상저하는 문산천 상류구간의 큰 하상경사와 보의 영향인 것으로 조사되었다. 또한 1, 2차원 모형에 의한 장 단기 하상변동 분석결과 하도특성량을 이용한 하도의 안정성 평가와 유사한 결과를 보였다. 따라서 문산천의 경우 하상변동의 양상 파악 및 하도의 안정성 판단을 하는데 있어 하도특성량을 근거로 판단하는 방법의 적용가능성을 파악할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.619-623
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• 2008

본 연구에서는 1차원 수치모형을 개발하여 하천준설 인한 교란하천의 적응과정을 파악하였다. 본 1차원 수치모형의 특성은 하천의 혼합사와 부유사의 거동을 모의할 수 있다. 하천준설 규모의 변화에 따른 하상변동과 하천의 적응과정을 파악하기 위하여, 하천준설의 채취장 길이는 일정하고, 채취 깊이가 변하는 경우와 채취 깊이가 일정하고 채취장의 길이가 변하는 경우에 대하여 검토하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 채취장을 중심으로 상류에는 하상이 저하되어 상류로 전파되는 것을 보여주고 있다. 채굴장 직하류에서는 하상이 저하되고 있고, 하류에는 다시 하상이 상승하는 특성을 보여주고 있다. 채취장에서 하상의 상승은 초기에는 급격하게 진행되고 있으나, 시간이 지나면서 그 증가율은 감소하고 있다. 채치장 상류에서는 하상저하가 초기에 급격하게 진행되고 있다. 그러나 시간이 지나면서 느리게 진행되고 있고, 그 영향은 상류로 먼 거리까지 영향을 미치는 것을 보여주고 있다. 하류에서 하상저하는 상류로 그 영향이 적다. 채취장을 중심으로 수심의 변화는 시간의 증가에 따라 하류에는 수심이 증가하고 있으며, 상류에서는 수심이 감소하고 있다. 시간에 따라 수심의 변화율이 감소되고 있는 것은 교란된 하천이 적응해 가면서 평형상태에 도달해 가는 과정에서 하상변화가 감소되기 때문으로 판단된다. 채취장의 채취 깊이가 깊을수록 세굴심의 하류도 이동속도는 작아지며, 이것은 채취장은 채취규모가 커지면 하천의 교란이 있은 후에 적응하는 기간이 길어지는 것을 의미한다. 무차원 하상고는 채취장의 채굴심도가 작을수록 커지며, 시간이 증가함에 따라 증가하는 것을 보여주고 있다. 채취장의 채취장 길이가 길수록 하류로 이동하는 속도는 작아지며, 이것은 채취장의 채취규모가 커지면 하천의 교란이 있은 후에 적응하는 기간이 길어지는 것을 보여주었다. 무차원 하상고는 채취장의 채굴장의 길이가 짧을수록 커지며, 시간이 증가함에 따라 증가하는 것을 보여주고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.135-135
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• 2019

수제는 만곡부의 유로 조정이나 하상보호와 같은 하천공학적인 목적을 가진 수공구조물이다. 본 연구에서는 개수로 만곡부에 수제 설치 시 외측벽과 수제 사이의 거리에 따라 하상변동이 어떤 차이가 있는지를 파악하기 위해 이동상 수리실험을 했다. 본 연구에서는 폭 1.45 m, 길이 24 m인 $90^{\circ}$ 만곡수로에 $4.2{\times}8.4cm$의 직사각형 단면 수제를 외측으로부터 이격하여 2열로 설치하였다. 하상재료는 $d_{50}$이 3.3 mm인 잔자갈을 사용했고 하상경사는 1/300로 하였다. 실험은 평균 유량 163 l/s를 3시간 동안 공급했고, 종료 후 만곡부의 주요횡단면별 하상고를 측정했다. 여기서 실험별 이격거리는 8.4 cm, 14 cm, 19.6 cm로 하였다. 실험 결과 외측벽과 수제 사이의 거리가 멀어질수록 만곡부의 최대세굴심은 커지고 그 발생 위치는 하류로 이동하는 경향을 보였다. 만곡부 최대세굴이 발생한 횡단면 형상은 만곡 내측에서 외측방향으로 무차원 위치 $y_1$(=내측에서의거리/폭)가 0.27보다 작으면 퇴적에 의해 하상이 상승하고, 0.35보다 클 때는 세굴에 따른 하상저하가 나타났다. 만곡 외측벽 부근 하상은 이격거리가 짧을수록 수제 설치에 의한 하상고 변화가 작았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.613-617
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• 2006

개별 하천에 존재하는 하상재료는 상류의 지질특성과 유수에 의한 작용력의 특성을 반영하고 있으며 유수에 의한 작용력은 하상경사와 유량규모에 지배적인 영향을 받는다. 산본 황일(山本 晃一)(1994)에 의하면 자연하천에서 동일한 경사를 가지는 하도 구간은 하상재료, 소류력, 저수로 폭, 수심 등이 대체로 동일한 값을 나타내고 있으며, 하도 특성을 지배하는 주요인자로 각 하천의 평균연최대유량, 하상재료의 대표입경, 하상경사 등을 설정하고 있다. 하상재료는 하도의 물리적, 생태적 특성을 지배하는 대표적인 인자로 의미가 있으나 국내에서는 이와 관련된 연구가 미비한 실정이다. 본 연구에서는 국내 하천의 하도 특성을 분석하는 기초연구로서 대표하천에 대한 하상재료를 채취하여 분석하였으며 이를 분급도와 하상경사와의 관계로 도시하여 하상재료 분포 특성을 분석하였으며 이를 일본 하천의 하상재료 특성과 비교하였다. 분석결과에 의하면 분급도, 무차원 소류력, 하상경사와의 관계 분석을 통해서 자갈과 모래하천은 그 특성이 뚜렷이 구분됨을 확인할 수 있었으며, 하상경사와 대표입경의 관계도 모래와 자갈을 구분하여 접근하여야 함을 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.1093-1097
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• 2006

하천수계는 여러 인자들의 상호작용을 통하여 변화하게 되며, 하천 자정능력에 관한 연구는 이를 중심으로 진행되어 왔다. 여러 환경 요인 중 하상재료는 하천의 조도와 수생태계의 특성을 변화시키게 되며, 유입수의 성상에 따라 수저퇴적물이 쌓이거나, 생물막이 형성되는 매개체 역할을 하게 된다. 특히, 하천의 폭이 좁고 수심이 얕은 개울에서는 하상 퇴적물이 수질에 기여하는 영향이 큰 것으로 알려져 있다. 국내하천의 경우 하상재료가 주로 모래와 자갈이 주를 이루고 있으며, 수심이 낮아 빛의 투과성이 양호하여 부착조류의 증식 및 하상재료(모래 및 자갈 등)를 기질로 한 생물막 형성 등 하상재료는 하천환경의 변화 및 수질변화가 일어나는데 상당한 기여를 하는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 하천의 하상재료가 설치된 수로를 이용하여 이화학적요소를 조사, 분석함으로써 하상재료를 통한 수질변화 특성을 비교.검토 하였다. 그 결과 하상재료의 입경이 클수록 DO 변화가 더 큰 폭으로 증가 하였으며, 수위와 유속의 경우 수위가 낮으면서 유속이 적정수준일 경우 DO 증가가 나타나는 것으로 관측되었다. 하천수가 수로에 의해 순환되면서 유기물 저감속도의 측정결과 초기 흡착, 침전 등의 물리적 작용이 부착조류 증식 등의 생물학적 작용보다 우선되면서 입자성 유기탄소(POC)의 제거속도가 용존성 유기탄소(DOC) 의 경우보다 더 빠르고 우선되는 것으로 조사되었다. 영양염류의 경우 부착성조류에 의한 질소 제거능은 실제 질산화작용은 활발히 이루어졌으나 탈질작용에 의한 총질소의 제거는 미비한 것으로 나타났으며, 총인은 입자성유기탄소가 제거되는 것과 유사한 경향을 나타내 제거 기작이 대부분 흡착, 침전에 의한 물리적 자정 작용에 기인한 것으로 조사되었다. 또한 하상재료 입경 변화에 따른 수질변화 특성은 기질(하상재료)의 입경이 작을수록 오염물질의 분해능이 큰 것으로 나타났다. 이와 같이 여러 하천환경 요인 중 하상재료에 의한 하천환경의 다양한 변화는 수질변화 및 자정능력에 큰 영향을 미치게 된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.7089-7097
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• 2015

본 논문에서는 4대강 살리기 사업이 수행된 낙동강의 하상변동 양상을 해석하기 위해 과거 장기 모니터링 자료를 활용한 하상변동 분석을 수행하였다. 또한 4대강 살리기 사업 후 가장 큰 하상변동이 관측된 구간을 대상으로 향후 발생할 수 있는 장기 하상변동을 1차원 하상변동모형을 구축하여 예측하였다. 유입유사량 조건 및 유사이송공식에 따른 하상변동 예측 결과 값의 민감도 분석을 수행하였으며 단기 모니터링 실측자료와 하상변동 모의결과 값을 비교하여 모형 보정을 수행한 후 10년 장기 하상변동을 예측하였다. 모니터링 자료 분석 결과, 4대강 창녕 함안보-합천 창녕보 구간에서 전반적으로 가장 큰 최심하상고 변화가 나타났다. 1차원 하상변동 모형을 활용한 10년 동안의 장기 하상변동 수치모의에서는 창녕 함안보와 합천 창녕보 구간에서 구간별로 최대 2.07 m에서 3.26 m의 유사 퇴적이 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.204-204
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• 2022

하천 내에서 하상변동은 치수나 생태계에 직간접적인 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 하상변동의 예측을 위한 여러 가지 모델들이 존재하지만 하상변동의 양상을 직관적으로 파악하기에는 어려움이 있다. 최근 수행된 연구 결과에 따르면 하천의 수리 기하학적 형상이 부유사 농도와 유량과의 관계와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다(Kim et al., 2018). 본 연구에서는 수리기하(Hydraulic Geometry) 이론을 이용하여 하천의 형상에 따른 유사거동과의 상관관계를 통해서 하상의 장기적 변동성을 직관적으로 유추할 수 있는 기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 수리기하 이론에서의 수심과 폭을 나타내는 인자들을 이용하여 하천의 형상을 넓고 얕은 하천, 좁고 깊은 하천, 중간 정도의 하천으로 분류하였으며 흐름조건을 정상류와 부정류조건으로 분류하였다. 또한 하상경사와 하상재료의 입경 분포를 고려하여 자연하천에서 존재할 수 있는 다양한 하천형상에 대해 수치모의를 진행하였다. 기존의 Manning 공식에 수심, 유속만 고려한 것이 아닌 조도계수까지 고려하여 수리기하 이론을 접목시킴으로서 유속과 수심의 수리기하적 인자로 계산된 하상전단력의 수리기하적 인자가 수치모의를 통해 구한 값과 거의 일치하는 것을 확인하였다. 하천의 형상이 넓고 얕을수록 수리기하 관계로 표현한 하상전단력 인자가 작은 값을 나타냈으며 수리기하 관계로 표현한 부유사농도인자와 하상전단력 인자가 비슷한 양상을 띄는 것이 확인되었다. 이를 통해 하천이 기하학적 형상으로부터 하상의 변동성을 유추할 수 있었다. 실제 하천에 대한 검증은 금강 수계에 있는 미호천과 갑천을 대상으로 수행하였다. 수리기하적으로 표현하였을때 갑천은 미호천에 비해 넓고 얕은 하천에 속하는데 현재까지 관측된 자료를 이용하여 두 하천의 하상변동량을 비교해본 결과 갑천이 미호천에 비해 변동량이 적었으며 이는 위의 내용과 일치한 결과를 나타냈다.