• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.311-317
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• 2009

원주천 수환경과 어류군의 조사연구를 기초로 하여 표본 집단 사이의 유사지수를 파악하고 UPGMA 분류법을 사용한 어류군집의 cluster분석을 실시하였다. 원주천의 상류, 중류, 하류의 복원을 위한 지표어종으로 독중개, 갈겨니, 피라미를 선택하였다. 서식환경 향상으로 하수관거의 재정비와 유역관리를 분석을 통한 갈수유량 증대와 그에 따른 수질향상을 분석하였다. 원주천 중류의 복원목표 어종으로 갈겨니를 선택하여 복합 서식적합도를 분석하였다. 갈수유량의 증가는 서식적합도 향상에 매우 중요한 것으로 나타났다. 저수로의 변경에 따른 수심과 유속의 변화가 복합서식적합도의 향상을 가져오지만 지배적인 변수는 아닌 것을 확인하였다. 갈수유량의 증가와 더불어 저수로 폭을 10%씩 줄인 결과는 초기 복합서식적합도 0.1~ 0.25에서 0.37~ 0.78로 약 3배 이상의 향상을 가져와, 이를 원주천 어류군집의 서식 적합한 하천구조 개선방안으로 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.483-491
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• 2009

본 논문은 상류지역의 개발로 인해 발생하는 토사가 우수 시에 하천을 통하여 하구로 유입되면서 유입토사의 확산이 발생하여 하구의 우안에 서식하는 해안의 생태계에 영향을 미치고 있기 때문에 이를 최소화하기 위해 토사확산을 제어할 수 있는 도류제를 설치하고자 하였다. 토사확산의 영역을 수치계산과 현장실측으로 검증한 것이다. 도류제의 설치유무에 따라 확산영역의 변화와 토사의 농도를 검토하였다. 모델하구에 도류제를 설치할 경우는 유입파랑을 차단하므로 인해 홍수량의 유출이 원만하게 발생되어 수심이 깊은 곳 까지 유속이 발생되어 수심이 얕은 지역에 대해서 확산범위도 감소되었고 동시에 이 지역에 대해 토사확산 농도가 감소되었다. 이는 도류제 시공후의 현장관측에 의해서도 도류제 내부의 유입토사의 제어로 인해 우안 도류제의 외곽부분은 토사농도가 감소되고 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.250-250
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• 2022

호안은 유수로부터 제방과 하안을 보호하는 구조물로 태풍 또는 집중호우로 인한 홍수로부터의 안정성이 확보되어야 한다. 일반적으로 호안공법은 강성호안과 연성호안으로 구분되는데 호안재료로써의 기준과 설치 및 유지상태 기준에 따라 다르게 해석되고 있는 것이 현실이다. 최근에는 호안공법의 재료의 연결성에 따라 강성호안과 연성호안을 구분짓는다고 언급되기도 한다. 본 연구에서는 친환경 석재를 사용하고 재료와 기반재의 체결을 통해 연결성을 확보하고 굴요성을 갖게 하는 연성호안공법에 대해 실규모 실험을 계획하였다. 수리 안정성 검토를 위한 실규모 실험은 안동 하천실험센터에서 수행하였다. 실험에 사용된 수로는 8°의 경사를 갖는 급경사수로에서 수행하였으며, 수로의 제원은 폭 3m, 길이 30m 의 직사각형 형태의 직선수로로 이루어져 있다. 시험체는 실규모로 제작되며 실험수로 내 2m × 10m 의 제원을 갖는 공간에 제작된 호안공을 크레인을 이용하여 실험수로에 설치하였다. 수리 안정성 실험은 실험대상유량을 단계별로 나누어 점차적으로 증가시키고, 시험체의 이탈, 파괴 등의 큰 변화가 발생(미국 재료시험학회 연결형 콘크리트 블록 시험방법, ASTM D 7277)하였을 경우 실험을 종료하도록 계획하였다. 수리량 측정항목은 유속, 수위 등이 있으며, 호안공 의 물리적 변화는 3D스캐너를 이용하여 설치 전·후 변위를 검토하였다. 총 3회에 걸쳐 실험을 수행하였으며 실험조건에 따라 일부 시험체에서 돌출 또는 침하현상이 발생하기도 하였으나 호안의 손상이나 이탈, 연성기반재의 찢어짐 등 안정정을 저해하는 호안공 시험체의 변화는 발생하지 않는 것으로 확인되었다. 실험결과 실험수로에서 발생가능한 최대유량인 4.6cms 조건에서 본 호안공법은 약 337.7N/m² 의 소류력을 확보하는 것으로 확인되었다.

• 한국지형학회지
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• 제18권4호
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• pp.203-212
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• 2011

감조하천이 발달한 경기도 파주시 탄현면 일대의 공릉천 감조구간을 연구지역으로 하여 표층퇴적물의 공간적 분포 특성을 조사하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 공릉천 감조구간의 표층퇴적물은 주로 실트로 구성되어 있다. 둘째, 종단축의 경우 겨울과 여름 모두 감조구간의 하류보다 상류에서 평균입도가 세립해지는 경향이 나타났으며, 여름이 겨울보다 평균입도가 작고 분급이 양호한 것으로 나타났다. 감조구간 종단축의 입도 분포를 볼 때 부유물질이 퇴적되는 데에는 조류의 작용, 특히 밀물의 영향을 많이 받는 것으로 보이며 이러한 경향은 겨울에 더 우세한 것으로 판단된다. 셋째, 횡단축의 경우 하도로부터 거리가 멀어질수록 평균입도가 세립해지는 경향이 나타났다. 넷째, 갑문과 같은 인공 시설 역시 유속을 정체시킴으로써 입도 분포에 영향을 미친다고 판단된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.65-73
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• 2023

하천에서는 어류의 상·하류 간의 이동을 위해 어도는 필수적으로 설치해야 하는 시설이다. 그러나 어도 내부의 흐름에 따라 이동효율의 차이가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 FLOW-3D를 통해 월류수심에 따른 계단식 어도 내의 어류 친화적 흐름을 검토하였고, 모형을 검증하기 위해 개수로 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 어류의 유영능력에 영향을 미치는 주요 항목으로는 유속, 난류운동에너지, 에너지소산율 등이 있으며, 이와 같은 항목으로 대상 어류를 피라미로 가정하여 어류 친화적 흐름의 적합성을 판단하였다. 월류 수심은 피라미에게 유효한 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었으며, 어도의 낙차에 따라 적합한 월류수심이 요구된다. 향후, 본 연구결과는 계단식 어도 설계의 기초자료가 될 수 있을 것이라 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권7호
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• pp.495-503
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• 2012

본 연구의 대상지인 굴포천은 산업화와 도시화로 인한 생활하수 및 공장폐수의 유입, 느린 유속과 하천 복개 등과 같은 유입오염원과 하천 구조적 문제로 인하여 수질이 악화되어 왔다. 특히 하천변의 소규모 영세 공장, 중 상류에 형성된 대규모 공업단지, 지역개발에 따른 인구증가로 인한 생활하수 등은 굴포천의 주오염원이다. 따라서 본 연구에서는 굴포천에 영향을 주는 다양한 수질 및 퇴적물의 오염원에 대하여 조사하고, 수체내에서의 오염현황을 모니터링하며, 퇴적물의 용출량을 평가하고 하천의 수질 및 퇴적물의 문제점 파악을 통한 합리적인 개선방향을 제시하고자 한다. 본 연구에서 오염부하량 조사결과, 굴포천 상류에서 하류로 향할수록 유량은 평균 72.8배 증가하였으며, 오염부하량은 평균 SS 111배, BOD 150배, COD 145배, T-N 222배, T-P 312배의 오염부하가 증가함을 알 수 있었다. 퇴적물의 오염 농도 범위는 강열감량의 경우 1.29~12.43%, COD는 4,015~37,547 kg/day의 범위로 나타냈다. 영양물질인 T-N, T-P는 각각 94.8~352.5 kg/day, 81.8~372.3 kg/day의 범위를 나타냈다. 퇴적물의 용출속도의 경우, T-N은 -14.46~$156.61mg/m^2/day$의 용출속도를 보였으며, T-P의 경우 -11.53~$26.10mg/m^2/day$의 용출속도를 보임으로서 퇴적물 용출에 의한 내부오염의 가능성이 있음이 나타났다. 본 연구의 결과를 통해 굴포천 유역을 효율적으로 관리하는데 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 생태와환경
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• 제51권1호
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• pp.60-70
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• 2018

주요 수계를 중심으로 한강 수계 (남한강, 북한강, 한강본류, 안성천, 기타) 442지점, 낙동강 수계 (낙동강, 형산강, 태화강, 기타) 305지점, 금강 수계 (금강, 삽교천, 만경강, 동진강, 기타) 199지점, 섬진강 수계 (섬진강, 기타) 102지점, 영산강 수계 (영산강, 탐진강, 기타) 102개 그리고 제주 수계 7개를 합쳐 총 1,157지점에 대하여 저서성 대형무척추동물의 분포현황을 정리하여 데이터화하였다. 전체 조사지점에서 한강 141과, 낙동강 122과, 금강 115과, 섬진강 106과, 영산강 113과 그리고 제주 수계에서 50과 조사되어, 총 151과가 출현한 것으로 나타났다. 저서성 대형무척추동물의 출현을 살펴보면, 깔다구과가 가장 우점하여 20.8%를 차지하였으며, 줄날도래과는 17.1%, 꼬마하루살이과는 12.6%, 실지렁이과는 10.3%, 납작하루살이과는 8.6%, 알락하루살이과는 6.3%, 물벌레과는 2.7%, 갈래하루살이과는 2.4%, 플라나리아과는 1.7%, 그리고 각다귀과는 1.6%를 차지하였다. 저서성 대형무척추동물이 서식하는 하상은 모래 (22.6%), 자갈 (21.4%), 굵은 모래 (19.0%), 큰 자갈 (18.4%), 진흙 이하 (10.5%)와 큰 돌 (8.2%)로 이루어졌다. 수계의 평균 하폭은 133.5 m, 수폭은 61.7 m로 조사되었다. 수계의 평균 수심과 유속은 각각 30.2 cm, $33.1cm\;s^{-1}$이었다. 수계에 분포하는 저서성 대형무척추동물의 분포특징을 집괴분석으로 살펴본 결과 조사지에 출현한 저서성 대형 무척추동물의 분류군의 출현빈도에 따라 6그룹으로 나뉘어졌다. 이는 조사지역의 고도, 유속, 및 하상구성 특성과 밀접한 관계를 가지고 있었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제47권3호
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• pp.344-350
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• 2004

본 연구는 혼합이온교환수지 캡슐이 수질 모니터링 도구로 활용가능한지를 평가하기 위해 수행되었다. 이를 위해 수지의 질소$(NH_4\;^+-N,\;NO_3\;^--N)$와 인산$(PO_4\;^{3-}-P)$에 대한 물리적, 화학적 반응 특성을 구명하고, 현장적용시험을 수행하였다. 실험결과 유속이 증가함에 따라 수지의 이온 흡착량은 감소하였으며, 이온 종류에 따른 흡착량은 $NO_3\;^--N\;>\;NH_4\;^+-N\;>\;PO_4\;^{3-}-P$ 순으로 나타나 수지의 흡착 선택성과 일치하였다. 온도와 시간에 따른 이온의 농도 변화를 일차반응속도모델에 적용하였을 때, 반응비상수$({\kappa})$는 반응온도가 증가함에 따라 증가하였고, 이온의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 온도가 증가함에 따라 ${\Delta}H^{o\ddag}$값과 ${\Delta}G^{o\ddag}$값은 증가하였으나, $E_a$값과 ${\Delta}S^{o\ddag}$값은 감소하여 열역학 이론과 일치하였다. $E_a$는 $155.38{\sim}682.89\;kJ{\cdot}mol^{-1},\;{\Delta}H^{o\ddag}$는 $153.03{\sim}680.54\;kJ{\cdot}mol^{-1},\;{\Delta}S^{o\ddag}$는 $525.02{\sim}610.99\;J{\cdot}mol^{-1},\;K^{-1}\;{\Delta}G^{o\ddag}$는 $525.02{\sim}610.99\;J{\cdot}mol^{-1}$의 범위를 나타냈다. 현장적용시험에서 삽입시간과 수지흡착량의 관계는 Langmuir 형태를 따랐으며, 질소는 24시간 경과 후, 인산은 8시간 후에 의사평형에 도달하였다. 따라서 현장에서의 최대 삽입시간은 인산의 평형 도달시간과 하천 내 인산 농도에 의해 결정될 것으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 이온교환수지를 수질 중 질소와 인의 모니터링 도구로 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 실제 현장에 활용하기 위해서는 온도, 유속, 삽입시간 등의 인자와 하천수 내 이온조성과의 상관관계에 대한 규명과 경험상수의 도출이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권6호
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• pp.597-611
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• 2013

본 연구에서는 Clark 모형의 시간-면적곡선의 구성 방법과 적용성을 검토하고 모멘트 원리에 의한 도달시간, 저류상수를 합리적으로 산정하기 위한 방법론을 고찰해 보았다. 격자 기반으로 폭 함수를 구성하고 운동과정을 순수 이류현상으로 가정하여 시간-면적곡선으로 사용하였다. 또한 도달시간과 저류상수는 모멘트 법의 원리에 따라 Clark 모형 구조에 적용하여 해석적으로 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 적용성 검토를 위해 (1) HEC-1에서 기본적으로 제공하는 좌우 대칭형상인 무차원 시간-면적곡선을 적용하고 매개변수 산정은 관측유출수문곡선과 계산된 유출수문곡선의 오차를 최소화하는 HEC-1의 최적화 기법 사용, (2) HEC-1에 폭 함수 기반의 시간-면적곡선을 적용하고 매개변수 산정은 HEC-1의 최적화 기법 사용, (3) 폭 함수 기반의 시간-면적곡선을 이용하여 모멘트 원리에 따라 매개변수를 직접 산정하는 방법을 적용하였다. 방법별로 산정된 Clark 모형의 매개변수들을 HEC-1을 이용하여 직접유출량을 산정하고 관측 직접유출량과 비교하여 얻은 결과는 다음과 같다. (1) 정량적으로 비교하기 위해 산정한 첨두유량과 첨두발생 시간의 상대오차 및 효율계수 E(Efficiency Coefficient)를 비교한 결과, 시간-면적곡선을 폭 함수로 대체하여 HEC-1으로부터 추정된 매개변수가 관측값을 잘 반영하였다. (2) Clark 모형의 올바른 적용을 위해서는 HEC-1에서 기본적으로 제공하는 좌우 대칭형상인 무차원 시간-면적곡선보다는 적용 대상유역의 배수구조가 적절하게 반영된 시간-면적곡선의 사용이 합리적일 것으로 판단된다. (3) 본 연구 방법은 첨두유량과 첨두시간의 상대오차 범위와 재현정도를 나타내는 효율계수를 비교하여 볼 때 대체로 양호하게 모의되었고, 대상유역별 유량측정성과인 하천평균유속과 비교했을 때 본 연구 방법이 다소 실제 유속에 접근하고 있음을 확인하였다. (4) 본 연구에서 모멘트 원리를 기반으로 제안한 매개변수 추정을 위한 방법은 유역의 이류현상과 저류현상을 정량적으로 계량할 수 있는 효율적인 관계식으로 사용할 수 있음을 확인하였다. (5) 본 방법에 의해 계산된 수문곡선이 대부분 관측수문곡선의 우측으로 왜곡되고 첨두유량은 과소평가 되는 것을 보이고 있다. 이것은 평균과 분산만을 고려하여 유역을 하나의 평균이송속도로 모의한 본 연구의 한계점으로 판단된다. 만약 모멘트의 왜곡도를 고려하고 유역을 지표면과 하천으로 나누어 평균이송속도를 모의한다면 물리적인 특성을 충분히 반영하여 매개변수를 추정 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.239-246
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• 2017

국내 중소하천의 횡단구조물인 보 또는 낙차공은 대부분 고정식 콘크리트 구조물이며, 저층수의 배제가 쉽지 않다. 횡단구조물로 인해 유사가 퇴적되며, 유사에 흡착한 오염물들이 그대로 하천의 바닥을 오염시키고 있다. 이에 저층수 및 퇴적유사에 대한 관심이 증가하고 있는 실정이며, 이러한 대안의 하나로 횡단구조물 상류와 하류를 하상 아래로 연결시키는 구조물로써, 보 상류 저층의 물 및 유사 배제를 목적으로 저층수배출관을 설치하는 방안이 있다. 그러나 사석이 유입되고, 배제 되지 않을 경우 효율성이 크게 저하될 가능성이 있다. 이에 본 연구에서는 저층수 배출관 내 사석을 배제할 수 있는 능력에 대한 연구를 수행하였다. 사석과 거동이 유사한 유사(sediment)의 한계조건(critical condition) 중 한계전단력(critical shear stress) 유도과정과 달랑베르의 원리(d'Alembert principle)를 응용하여 이동 중인 사석이 배제될 수 있는 조건(${\tau}_c{^*}$)을 유도하였다. 그러나 저층수 배출관 내 유입된 사석은 정지상태가 아닌 이동 중이므로, Lagrangian 기법을 활용하여 수리실험에서 도출된 유속으로 상대속도(relative velocity)를 제시하였다. 수리실험은 축척효과(scale effect)를 최소화하기 위해 폭이 5.0 m이고, 높이가 1.0 m인 광폭 개수로를 제작하였으며, 사용된 사석은 가공된 완전 구형을 사용하였다. 실험 결과 유속과 구형 입자 속도와의 비가 0.5~0.7 사이로 나타났으며, 이러한 결과를 유도된 식에 적용하여, 최종적으로 사석이 배제되는 조건을 도출하게 되었다. 구간은 입자레이놀즈수($Re_p$)와 무차원 한계 전단력(${\tau}_c{^*}$)에 따라 크게 3가지로 구분되었다. 배제 구간(exclusion section), 확률적 배제 구간(probabilistic exclusion section), 비배제 구간(no exclusion section)이다. 본 연구결과는 횡단구조물의 저층수 배출관 설계시 유용한 기초 정보를 제공할 수 있을 것이다.