• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.609-609
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• 2012

각종 하천 정비, 개발 등의 사업의 증가와 함께 홍수 등 자연재해의 취약지점으로 주목 받고 있는 하천 합류점에 대한 관심도 높아 가고 있다. 본 논문에서는 특히 자유 수면의 재현을 위하여 3차원 유한요소법 기반의 레블셋 기법을 이용하여 합류부의 수리 특성을 모의하였다. Navier-Stokes 방정식의 공간차분에는 Characteristic Galerkin 기법을, 시간차분에는 Fractional Four-step 기법을 적용하였다. 상류와 사류 상태 모두에 대하여 실험 결과에 근접하는 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1353-1357
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• 2007

국내에서 홍수 범람과 농지침수 분석에 이용되는 FLUMEN 모형은 원형섬 주변 처오름 현상과 급변류 해석만이 검증되어 소개되었다. 따라서 FLUMEN 모형의 만곡부나 합류부 등 개수로에서 적용가능성을 파악하기 위해서 하상경사 급변화, 원형 교각 주변 흐름변화, $180^{\circ}$ 만곡부 및 $90^{\circ}$ 합류부 실험 결과와 비교 검토를 수행하였다. FLUMEN 모형은 유한 체적법을 이용한 수치 계산으로 천이구간에서 발생하는 불연속점에서도 수치 모의가 잘 이루어지며, 만곡 수로와 합류 수로에서 전체적인 수심 분포가 최대 6%미만의 오차를 보이고 있어 매우 양호한 수치 모의를 할 수 있다. 또한 임의의 기하학적 형상을 원하는 위치에 반영한 지형 격자망 생성이 가능하다. 따라서 FLUMEN은 교각 주변, 만곡부 및 합류부 흐름 특성을 비교적 정확한 모의가 가능하며, 실제 하천에 적용하기에 충분한 수치 모의 능력을 지닌 모형이라 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권5호
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• pp.391-398
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• 2016

하천의 합류부 구간은 본류와 지류에서 유입되는 유량의 크기가 달라 복잡한 흐름을 형성하게 되며 이러한 흐름으로 인한 국부적인 구간에서의 하상변동 및 하안침식은 하도의 평면적 변화를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 합류부 구간에서의 평면적 하도변화를 분석하기 위해 남한강과 금당천 합류부 지점을 대상으로 하상 퇴적 및 하안침식에 의한 하안선 이동을 2차원 수치모형인 CCHE2D를 활용하여 모의하였다. 모의결과, 본류의 좌안에서는 합류 전 구간에 비해 합류 후 구간에서의 하안선 이동 현상이 더 크게 발생한 것을 확인할 수 있었다. 또한 지류에서의 하안침식은 거의 발생하지 않으며, 지류 좌안과 합류 전 본류 우안에서는 유속 저하와 퇴적으로 인해 하안선이 제외지 쪽으로 이동하는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.501-501
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• 2023

하천에서의 여가활동에 대한 수요가 증가함에 따라 각종 친수활동에 대한 안전도 평가가 사고예방을 위해 중요해지고 있다. 친수 활동의 안전은 수리 및 수질 인자에 크게 영향을 받지만 기존 친수지수는 수질 인자에만 집중되어 개발되어왔다. 하지만, 세일링, 패들링, 저동력보트 등 입수형 친수활동의 경우, 다양한 수리 현상에 큰 영향을 받기 때문에 유속, 흐름 방향, 수심 및 수면 폭 등의 수리인자를 친수지수에 반영할 필요가 있다. 또한, 친수활동에 위험이 되는 수리적 조건은 유량 조건과 하천의 평면적 공간에 따라 상이하게 발생하기에 이를 공간적으로 평가하는 것 역시 필요한 실정이다. 본 연구에서는 수리학적 요소를 기반으로 하천 친수 활동에 대한 안전도를 평가하기 위해 공간적으로 친수활동의 안정성을 평가할 수 있는 SRRI (Spatial River Recreation Index)를 제안하였다. SRRI의 개발을 위해 1단계에서는 다양한 유량 조건에서 EFDC 동수역학모형을 이용하여 수리 인자들의 공간적 분포를 재현한 후, 2단계에서는 퍼지합성법 (FSE)를 적용하여 수리인자의 모든 소속도와 가중치를 종합하여 하천 지점별 하천친수지수를 산정하였다. 개발한 SRRI를 낙동강-금호강 합류부에 적용한 결과, 유량 및 지형 조건에 따라 각 수리인자가 친수활동 안전성에 미치는 영향이 공간적으로 매우 상이하게 나타났다. 유향(흐름 방향)은 합류지점 부근에서 친수활동의 위험성을 크게 증가시키는 반면, 사행구간에서는 수심이 중요한 요인으로 나타났다. 고유량 조건에서는 유속이 세일링 및 패들링에서 가장 큰 영향을 미치는 요소로 작용하였다. 특히 세일링은 유량 변화에 민감하여 고유량시에는 주흐름부와 합류부 부근을 제외하고 일부 공간에서만 안전하게 이용이 가능한 것으로 나타났다. 반면 무동력 및 저동력보트는 유량 변화에 덜 민감하여 고유량 조건에서도 부분적으로 허용될 수 있었지만 사행구간의 고수심부에서는 위험 등급으로 권고되었다. 이러한 결과를 바탕으로 SRRI는 다양한 수리학적 조건을 기반으로 공간적 안전정보를 제공함으로써 많은 이용자들이 하천에서 보다 안전한 친수활동을 즐기는 데에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.183-187
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• 2011

본 연구에서는 3차원 수리해석과 함께 유사의 이송, 침식, 퇴적 현상을 연동하여 모의할 수 있는 유한차분 수치모형인 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)를 이용하여 주운하천 구간으로 유입되는 다입경 혼합유사의 입경별 시 공간적 퇴적분포 특성을 고찰하고, 하상변동 예측에 있어서 유사의 밀도와 모델의 유한차분 격자 구조에 의한 불확실성 해석을 수행하였다. 유입 유사의 입경별 공간적 퇴적특성은 하천 하류부와 단면 확대부에서 발생하는 3차원적 수리현상과 매우 밀접한 상관성을 보였으며, 굴포천과 합류하는 주운수로 유입부에서는 대부분 입경이 큰 비점착성 유사($63{\mu}m$ 이상)인 사질(sand)입자들이 주로 퇴적되는 것으로 나타났으며, 주운하천 합류부로부터 하류구간까지는 $4\sim63{\mu}m$ 입자의 실트질(silt) 유사가 대부분 이송되어 퇴적되는 것으로 분석되었다. 점착성 유사인 $4{\mu}m$ 이하의 점토(clay)는 단면이 확대되어 유속이 매우 느린 구간이나 사수역을 중심으로 퇴적되는 것으로 나타났다. 단면 횡방향 분포특성은 굴포천과 주운하천이 합류하는 합류부 구간의 주흐름 방향 남쪽에서 흐름의 정체구간이 발생되어 퇴적이 발생하고, 단면 급확대부 양안에서 사수역이 형성되므로 퇴적이 지배적으로 발생되었다. 하상변동 예측의 불확실성 해석을 위해 유사 밀도값에 대한 민감도 분석결과, 하상변동량은 유사밀도($1.3ton/m^3\sim2.65ton/m^3$)가 감소됨에 따라 약 2배까지 증가하는 것으로 분석되어 민감도가 매우 크게 나타났다. 또한 수치격자 구조의 민감도 분석결과, 수층을 3개 층으로 분석한 결과가 단일층 분석결과보다 최대 6배의 하상변동량이 많게 산정되었다. 이는 수심방향의 유속과 부유사 농도의 불균등 분포특성이 실제 자연현상에 더 가깝게 모의되기 때문으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1609-1613
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• 2008

국내에서 하천 정비 사업을 수행할 경우에 HEC-RAS와 같은 1차원 수치모형을 이용하여 개략적으로 홍수위 및 단면평균 유속 분석을 통한 치수안전성을 검토하고 있다. 그러나 1차원 모형은 교량이나 보 등의 하천 횡단구조물에 의한 수위 상승 구간을 정확히 산정하기 어려우며 지류가 유입하는 합류지점이나 하도형상이 급변하는 지점에서의 국부적인 흐름의 변화양상을 계산하기에는 많은 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 감천과 직지사천이 합류하는 구간을 대상으로, 1차원 수치모형인 HEC-RAS와 2차원 모형인 FLUMEN을 이용하여 수위 및 유속분포 등 수리특성을 비교 분석하여 그 특성을 파악하였다. 모형의 적용 결과, 두 모형 모두 김천교 수위국의 실측치에 대해 절대오차율평균이 5% 이내이며 상관계수 및 결정계수가 1에 가까운 값을 보여 비교적 정확한 모의 결과를 보여주었다. 또한 두 모형 모두 교량 직상류부의 수위상승과 직하류부의 수위하강의 양상은 비교적 동일하게 나타났다. 그러나 수리구조물에 대한 영향을 1차원 모형이 잘 반영하지 못하기 때문에 합류부 상류구간의 교량 단면에서 수위 및 유속분포의 차이는 비교적 크게 나타났으며, 특히 합류부 직상류부의 교량단면에서의 수위분포는 $15{\sim}20%$ 정도의 차이가 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.293-293
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• 2017

하천복원 또는 서식환경조성에 있어서 흐름영역을 통한 하천생태계 서식처 공간의 조성은 매우 중요하며 최적서식공간을 조성하기 위한 공간 확보 및 복원의 기술은 가장 중요하게 개발해야할 대상이다. 본 연구에서는 공간 확대에 따른 수환경 변화가 어류 물리서식처에 미치는 영향을 분석하기 위해 2차원 물리서식처 모형인 River2D를 적용하였다. River2D의 구동에 필요한 지형데이터는 만경강 유역의 봉동, 소양, 하리 3개의 지점을 경계지점으로 하여 대상영역 내 저지대 상습 침수구역인 만경강 본류와 소양천 합류지점을 복원대상지로 선정 후, 이 구역의 현재하도(공간복원전)와 합류부에서 제방을 없애 공간을 확보한(공간 복원후) 하도의 지형을 구축하였다. 그리고 과거 만경강 봉동일대에서 출현하였던 감돌고기를 대상어종으로 하여 감돌고기에 대한 생애주기별 서식처 적합도 지수(HSC)를 산정한 결과를 분석에 이용하였고, 유황조건은 IHA를 이용하여 산정된 5가지 유황조건을 경계조건으로 하여 분석을 실시하였다. 가중가용면적-유량관계곡선의 도출을 통해서 최적유량 산정시 중요한 지표인 WUA의 산정결과 현재 하천공간보다 공간 복원후 하천공간이 더 많은 가중가용면적을 확보하고 있음을 알 수 있고 동일한 유황의 조건에서 하천공간의 확보 및 복원을 통해 최소유량의 최대서식처 개선효과를 확인할 수 있었다. 또한 공간복원 후에 감돌고기에 대한 최대 가중가용면적은 20.4% 증가하였고, 최적유량변동은 20m3(57.1%) 저감하는 것을 확인할 수 있었다. 감돌고기의 생애주기별 복합서식처 적합도 분포결과는 복원후 전체 공간분포 중 소양천 합류부 및 복원 홍수터에서 서식처 적합도의 공간분포가 높게 나타났고 가중가용면적도 복원후 산란기(4~6월)에 57.7%, 성장기(7~8월)에 6.0%, 성어기(9~11월)에 41.9%로 가중가용 면적이 증가하였으며, 특히 산란기와 성어기의 가중가용면적이 하천공간 확보를 통해 크게 증가되었다. 이러한 결과들을 바탕으로 수생태계에서 하천어류의 서식환경을 보호하고 유지하기 위해서 적절한 서식공간의 확보가 선행되어야 하며 복원사업에 따른 제방제거 및 하상변동으로 발생하는 유속의 변화로 인한 다양한 영향을 충분히 검토하여야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.610-610
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• 2012

한강하구는 국가하천인 한강, 한강의 1지류인 임진강과 북한 황해도의 예성강이 만나 한강하류 수역을 형성하여 서해 중부해역과 합류하여 매우 복잡한 수리학적 특성을 지닌다. 또한 한강하구의 경우 교량, 수중보 등의 하천 구조물이 설치되어 있다. 수리학은 크게 수위와 관계되는 현상, 하상변화와 관계되는 현상, 외부 환경과 관계되는 현상으로 살펴 볼 수 있다(최계운, 2005). 하천구조물이 설치됨에 따라 구조물 주변에서 국부적으로 수위가 상승되거나 유속이 변화, 세굴현상 등의 하상 변화, 구조물 설치에 따른 생태계의 단절 현상 등 수리학적 현상에 영향을 미치게 된다. 한강하구는 이러한 복잡한 흐름현상에 더해 군사적으로 민감한 지역의 특성으로 현장의 접근성에 한계가 있어 이 지역의 연구조사는 더욱 어렵다. 그간 한강하구의 흐름 현상을 규명하기 위한 연구 방법으로 수치모의를 통한 다양한 연구가 진행되어 왔다. 수리학적 흐름 현상을 계산하기 위한 필수 조건인 하류경계조건 설정에도 어려움이 수반된다. 이 때문에 한강의 수리학적 수치모의 실험에 관한 연구들은 한강하구의 얕은 수심과 해석의 공간적 범위를 소홀히 하고, 공릉천 합류부를 기준으로 하류지점에 대해서는 인천 조위관측소의 조위자료를 사용하거나 하천정비기본계획상의 기점수위를 일괄적으로 적용하여 지점에 따른 수위의 차이를 적용하지 못하는 한계를 지닌다. 따라서 본 연구에서는 남북접경지역 접근의 어려움으로 인하여 발생되는 한강하구 흐름해석의 불확실성을 명확히 하기 위한 방안으로 한강하구지역에 해당 군부대와 군사정전위원회의 출입허가 승인을 얻어 현장조사를 실시하였다. 사전조사를 통하여 성동교, 대산교, 공릉천, 화도돈대, 철곶돈대 전방 수변, 애기봉전망대 전방 수변을 조사 지점으로 선정하였다. 기존 연구에서는 한강하구의 공릉천 합류부 지점을 하류경계조건으로 채택하고 있으나, 현장조사를 통하여 얻을 자료를 분석한 결과 공릉천 합류부 지점의 수위는 강우발생에 대한 하천의 영향을 받는 것으로 나타나 하류경계조건으로 적정하지 않은 것으로 판단되었으며, 공릉천보다 하류지역에 위치한 지역에 대하여 하류경계조건으로 적정한 지역을 찾을 수 있었다. 수치해석 시에는 공간적 범위와 연구의 목적을 고려하여 각 지점의 실제 관측 자료를 활용한 경계조건을 사용하는 것이 적합한 것으로 판단되며 보다 많은 현장조사와 특성분석을 통한 정확한 경계조건의 구축이 필요할 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.453-461
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• 2009

본 연구에서는 한강와 평창강이 만나는 합류부 상류, 특히 영월지점에서 발생하는 홍수위의 배수영향을 분석하기 위하여, 최근 홍수사상들에 대한 적절한 경계조건을 사용하고 조도계수를 보정함으로써 동역학적 흐름해석 모형을 구축하였다. 구축된 모형을 사용하여 본류 및 지류의 다양한 유입량 조건이 발생할 경우, 영월지점에서 발생 가능한 수위-유량 관계곡선의 변화를 살펴보고, 지류 유입에 따른 홍수위의 영향범위를 분석하였다. 분석결과, 영월지역에서는 지류유입 조건에 따라 매우 다른 수위-유량관계곡선들이 작성되었고, 지류 유입으로 인하여 동일한 유량에서 약 4.0 m정도 수위차이가 발생하였다. 따라서 영월 지점과 같이 지류 합류에 의한 배수영향을 크게 받는 지점에서는 단일 수위-유량관계를 결정하는 것이 매우 어려움을 보였고, 지류 유입으로 인한 홍수위 변화는 합류점 상류 약 8.0 km까지 미치는 것으로 분석되었다. 향후 합류부 배수영향을 크게 받는 지점의 홍수위 예측을 위해서는 기존 수문학적 모형보다 잘 보정되고 검증된 완전한 동역학적 모형이 활용되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.208-208
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• 2011

우리나라의 하천은 산악지역이 많은 지형적인 특성상 만곡이 많은 산지하천의 특성을 가지고 있다. 따라서 집중호우가 많이 발생하는 홍수시에는 급격한 수위상승과 함께 하천 인근 지역에서 많은 재해가 발생하게 된다. 본 연구에서는 남한강의 지류인 평창강의 수리 수문의 경향성을 분석하고, 만곡부에서의 수리학적 특성을 분석하기 위해 평창강 상류에 위치한 지방하천인 속사천과 흥정천 합류부를 중심으로 4곳의 수위관측소에서 유량측정을 실시하였으며, 속사천의 2개 지점과 흥전천의 2개 지점의 만곡부에서 홍수시 수위상승으로 인한 편수위를 측정하고자 하였다. 수위관측소는 속사천에 장평교와 의풍포교 관측소가 있으며, 흥정천에 백옥포 관측소 그리고 합류부 이후에 평창강의 상안미 관측소가 있다. 본 연구에서는 2010년 3월부터 12월까지 측정된 유량측정 자료의 정량적 분석과 불확실도 해석을 실시하여 시험유역 운영 자료에 대한 정확성을 분석하고자 하였다. 이와 같은 시험유역의 운영은 유역의 수문순환 특성분석의 순환구조의 이해와 모델개발 검정 및 검증 기반의 자료를 구축하여 산지지형의 해석을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.