• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.313-313
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• 2019

제방이 제 기능을 발휘하기 위해서는 홍수나 범람 등에 얼마나 견딜 수 있는지를 알아야 한다. 그러기 위해서는 무엇보다도 제방이 자연재해로부터 손상을 입게 되는 원인과 과정, 하천수의 침투로 인한 제체내부의 역학적 거동 등에 대한 충분한 이해와 지식을 함양해야 한다. 본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법을 제시하고 기후변화에 따라 변화하는 수위에 대하여 제방에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 먼저 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 제방의 침투거동을 분석하여 침투안전성을 평가하였다. 침투거동뿐만 아니라 기후변화에 따른 하천환경여건을 고려하는 제방의 취약성 분석 기술이 필요함으로써 본 연구에서는 추가적으로 제방의 취약성 분석에 필요한 인자를 도출하여 제방의 홍수취약성지수(levee flood vulnerability index； LFVI)에 의한 취약성 평가기법을 새로이 개발 하였다. 대상지역을 국가하천과 지방하천으로 구분하였다. 이들 대표 제방지점에서 현재의 계획홍수위와 기후변화 시나리오 RCP8.5를 고려한 계획홍수위를 적용하여 제방의 활동 안전율과 제방홍수취약성지수를 분석하였다. 그리고 제방홍수취약성지수를 구성하는 각각 인자들에 대하여 기후변화에 따른 변화 정도를 파악하였다. 이들 인자들을 종합적으로 활용한 제방홍수취약성지수 값을 이용하여 최종적으로 기후변화에 따른 제방의 취약성을 추정할 수 있도록 하였다.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.10 no.1
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• pp.21-37
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• 2001

항공 비디오의 가장 큰 장점은 협각조망범위에 동영상을 제공함으로서 저렴한 경비로 소폭/장거리 지상물체를 감시하는 최적의 원격탐사도구로 알려져 있다. 선형감시에 대한 비디오의 이와 같은 이론적인 장점에 의거하여 하천수질을 모니터링 하기 위한 비디오 샘플링 기법이 본 연구를 통해 제시되었다. 본 연구의 근본적인 의도는 전통적인 샘플링에 기반을항공 비디오의 가장 큰 장점은 협각조망범위에 동영상을 제공함으로서 저렴한 경비로 소폭/장거리 지상물체를 감시하는 최적의 원격탐사도구로 알려져 있다. 선형감시에 대한 비디오의 이와 같은 이론적인 장점에 의거하여 하천수질을 모니터링 하기 위한 비디오 샘플링 기법이 본 연구를 통해 제시되었다. 본 연구의 근본적인 의도는 전통적인 샘플링에 기반을 둔 현장조사의 개념을 디지털 비디오의 해석기법에 연계시키려는 것이었다. 특정 지점에서 시료를 채취하는 현지 샘플링조사와 동일한 방식으로 장거리에 걸친 하천의 수질감시를 위해 원격동영상을 컴퓨터 모니터에 디스플레이 하면서 비디오 샘플지점을 선정하여 수질을 감시하였다. 비디오 샘플링 기법은 하천 색조의 변화실태에 대한 가상현실의 형태로 정보를 제공했다. 다양한 샘플지점에서 나타나는 하천 색조의 변화추세를 가시적으로 파악할 수 있었으며 전통적인 현장 샘플링 방법으로는 추적하는 데 한계가 있는 특정오염원에 기인한 하천수질의 광역적인 변화패턴을 파악하는 데 상당한 가능성을 보여주었다. 이와 같이 영구적으로 보전된 영상기록은 오염 물질의 이동확산 등 수질환경의 광역적인 변화 추이에 대한 시각적인 정보를 제공하고 있어 현장샘플링과 동시에 사용할 경우 하천수질감시에 있어 상당히 유용한 도구가 될 수 있음을 보여주었다. 본 연구를 통해서 제시된 비디오 샘플링 기법이 도로, 철도, 송유관 등 다양한 선형지형지물의 환경감시에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다. 둔 현장조사의 개념을 디지털 비디오의 해석기법에 연계시키려는 것이었다. 특정 지점에서 시료를 채취하는 현지 샘플링조사와 동일한 방식으로 장거리에 걸친 하천의 수질감시를 위해 원격동영상을 컴퓨터 모니터에 디스플레이 하면서 비디오 샘플지점을 선정하여 수질을 감시하였다. 비디오 샘플링 기법은 하천 색조의 변화실태에 대한 가상현실의 형태로 정보를 제공했다. 다양한 샘플지점에서 나타나는 하천 색조의 변화추세를 가시적으로 파악할 수 있었으며 전통적인 현장 샘플링 방법으로는 추적하는 데 한계가 있는 특정오염원에 기인한 하천수질의 광역적인 변화패턴을 파악하는 데 상당한 가능성을 보여주었다. 이와 같이 영구적으로 보전된 영상기록은 오염 물질의 이동확산 등 수질환경의 광역적인 변화 추이에 대한 시각적인 정보를 제공하고 있어 현장샘플링과 동시에 사용할 경우 하천수질감시에 있어 상당히 유용한 도구가 될 수 있음을 보여주었다. 본 연구를 통해서 제시된 비디오 샘플링 기법이 도로, 철도, 송유관 등 다양한 선형지형지물의 환경감시에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.495-495
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• 2022

충적하천에 댐이 건설되면 하류 하천의 식생환경에 변화를 주게 된다. 이입, 활착 및 성장과정을 거치는 제외지 식생은 하천의 유량이 증가하면 소류력과 세굴로 인해 쓸려 내려가기 때문에, 일반적으로 홍수기를 거치면 식생 활착 및 성장 이전의 사주 모습으로 복귀하게 된다. 그러나 댐의 홍수조절 기능은 홍수기에도 하류 하천에 식생을 정착시킬 만큼 큰 소류력을 발생시키지 않아 결국 식생의 성장에 기여하게 된다. 또한 댐은 상류로부터 공급되었던 세립토를 차단시켜 하류 하천의 하상 표면을 조립화 시키게 되는데, 이는 하상의 고정력을 증대시켜 식생의 안정적인 성장을 돕게 된다. 하천에 식생이 자리잡게 되면 홍수 시 흐름에 대한 저항력의 증가로 수위가 높아질 수 있고 제방에 자리 잡은 식생의 이탈은 제방의 붕괴 위험을 증가시킬 수 있고, 식생 사주의 발달이 지속되면 이동사주에서 정지사주로 변화되어 기존의 충적하천 자체가 사라지게 될 수도 있고, 하류 하천의 수리 및 유사 거동 특성도 변화시켜, 기존과 다른 하천 경관 및 수생태계 출현할 수 있다. 국내에서는 2000년대부터 이러한 하천 제외지 사주의 식생 활착이 가속화되어 왔으며, 특히 내성천, 황강 등 댐이 건설된 낙동강 지류 하천에서 이런 현상이 두드러지게 나타났다. 이에 따라 관련된 많은 조사·연구들이 수행되었으며, 변화 원인으로 홍수조절, 유사공급 변화 및 기후변화가 제시되었다. 그러나 댐이 건설되지 않은 하천(비조절 하천)에 대한 조사와 같은 비교군 지역의 정량적 분석은 상대적으로 부족하여, 정확한 제외지 식생 증가에 대한 원인을 규명하지 못하였다고 판단된다. 이에 비조절 하천이라 판단되는 감천을 대상으로 식생의 변화 양상을 분석하고, 유사 및 기후변화 등과의 관계를 본 연구에서 제시하였다. 감천은 상류에 김천부항댐이 건설되었으나, 댐의 영향범위가 전체 유역면적의 약 6%로 비조절 하천에 가깝고 사주가 발달된 충적하천이므로, 하천 본류에 댐이 건설된 다른 지역과의 비교군으로 적합하다고 판단하였다. 대상 지점은 상, 중, 하류의 사주가 발달된 지역으로 선정하였고, 본 연구에서 개발된 이미지 처리기법을 적용하여 사주 면적을 계산하였다. 분석결과 식생역으로 전환된 모래 사주의 면적은 봄~초여름 강우량과 밀접한 관계가 있는 것으로 파악되었다. 특히 초여름까지 가뭄이 지속될 때, 식생역은 증가하였다. 그러나 식생 활착 이전에 큰 유량 발생 시 식생이 쓸려 내려가고 유사가 그 자리를 대체하여 다시 사주가 발달하는 과정을 보여 주어, 감천의 사주 식생역의 증가 추세는 없는 것으로 파악되었다. 향후 댐이 본류에 건설된 조절 하천과의 비교를 통해 사주의 식생역 증가에 대한 댐 건설의 영향을 파악할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.633-637
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• 2007

하천환경 복원사업이나 자연형하천 정비사업의 근본 목표는 그 하천 고유의 하천경관이나 생태계 등 특성을 회복(Rehabilitation)시키거나 복원(Restoration)하는 것이다. 현재 이 치수기능 확보를 위한 댐 보의 건설, 하천정비 및 골재채취 등 하천의 인공화가 계속되고 있으며, 이에 따른 하천 및 하도의 물리, 화학, 생물에 미치는 영향은 심각한 수준이다. 이러한 하천의 인위적 교란은 요인, 규모, 빈도 및 강도는 다르지만 하천생태 서식처의 물리적, 화학적 특성이 변형, 변질되어 하천생태계가 변화, 단절, 절멸되는 심각한 상태가 빈발하고 있다. 하천교란(River disturbance)은 요인에 따라 유량 및 유사량 변화, 하상변동, 하도준설, 인공호안, 생태통로 차단 등 하천의 물리적 환경 변화를 초래하고, 그에 따른 영향으로 생물종의 감소 및 단순화, 개체수 감소 등과 같이 하천 생태계가 변화하게 된다. 그러나 하천의 교란평가에 대한 연구가 미흡하고, 또한 표준화된 평가체제가 구축되어 있지 않을 뿐 만 아니라 하천환경의 복원에 대한 의식 보급도 부족한 것이 현실이다. 따라서, 본 연구에서는 하천의 교란정도를 파악하기 위한 하천교란평가기법 개발을 위한 전단계로서 일본의 하천수변 국세조사, 영국의 River Habitat Survey, 호주의 River Assessment System, 미국의 Stream Corridor Restoration 등에서 제시하는 하천모니터링 및 평가체제를 비교, 분석하였다. 외국사례 분석 결과를 토대로 하천교란 요인을 하천정비, 댐건설, 골재채취로 유형화하고 교란요인별 조사해야 할 물리적 인자로서 유량, 유사량, 하도 제원, 특징적 내용, 하도형상, 여울과 소, 점사주, 인공구조물, 제방 호안의 재료 및 특징 등으로 선정, 검토하였으며, 생태계 인자로서는 제방 마루의 토지이용 및 식생구조, 하도의 식생유형, 하도주변 토지이용, 하안(bank) 형상 및 구조, 수종 및 구조, 하도 및 하안 특징 및 구조 등으로 선정, 검토하였다. 이상의 하천교란과 관계되는 지표를 선정하여 물리적, 생태적 조사 및 교란평가기법(안)을 개발, 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.148-148
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• 2015

기후와 인간 활동의 변화는 하천의 유량을 변화시키는 중요한 요소들 중 하나이다. 하천관리를 위해서는 이 요소들의 긍정적인 영향과 부정적인 영향이 하천에 얼마나 많은 영향을 끼치고 있는지 수치화하여 관리해야한다. 또한 상류에서의 기후와 인간 활동에 의해 변화된 유량은 하천 하류까지 전달되어 적지 않는 영향을 미치고 있다. 효과적인 하천관리를 위해서는 유역 내 기후와 인간 활동에 의해 변화된 유량과 하류하천에 미치는 영향을 정량화하여야 한다. 본 연구에서는 하천에서 기후와 인간 활동에 의한 유량 변화를 정량화 하고 그 요소들이 상류에서 하류에 얼마나 많이 전달이 되는지 분석하였다. 본 연구 결과 수리구조물이 설치되어 있는 하천에서는 인간 활동에 의한 유량변화량이 크게 나타났다. 상류의 수리구조물에 의한 영향은 하천 하류에도 크게 전달되는 것으로 분석되었다. 또한 기후적인 요인에 의해 유량의 변화가 큰 지역은 그 외 지역보다 자연 재해에 의한 피해 위험도가 높다고 판단된다. 본 연구의 결과는 미래의 효과적인 수자원관리를 결정하는데 중요한 정보를 제공해줄 수 있을 것이라 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.47-51
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• 2015

하천은 인간의 활동과 산업화에 의해 많은 인위적인 교란을 받고 있다. 대표적으로 댐과 저수지는 수자원의 이용, 발전, 그리고 다양한 산업화를 위하여 건설되었다. 이는 경제발전과 함께 인간의 생명과 용수 공급 및 홍수 예방의 차원에서 많은 역할을 해오고 있다. 그러나 대부분의 댐과 저수지는 하류 하천에 서식하는 생물들에 대한 영향을 거의 고려하지 않고 건설되는 실정이다. 특히 발전방류와 같은 급격한 유량의 변화는 하류 하천에 서식하는 생물들의 서식처에 직접적으로 영향을 미치고 있다. 하류 하천에 서식하는 생물들은 인간의 인위적 교란에도 영향뿐만 아니라 유속, 수심, 기층, 영양물질, 수질, 온도 등과 같은 서식처 요소에도 영향을 받는다. 따라서 서식처 요소들에 대한 연구는 하천 생태계의 변화 또는 영향을 주는 인자에 대해 평가하고 분석하는데 유용하게 사용된다. 본 연구에서는 댐 발전방류로 인한 수온 차이가 하류 하천에 미치는 영향을 파악하였다. 발전방류로 인한 하류 하천의 수온 변화를 모의하기 위하여 미공병단에서 개발된 CE-QUAL-W2 모형을 사용하였다. 대상구간은 괴산댐 하류에 위치한 달천이며 2.5 km구간을 선정하였고, 달천 상류에 위치한 괴산댐은 빈번하게 발전방류를 발생시키고 있다. 발전방류로 인한 하류하천의 수온 변화를 살펴보기 위하여, 여름과 겨울 두 계절의 상반된 경우에 대하여 모의를 수행하였다. 괴산댐의 경우, 중층 및 하층방류를 실시하므로 상대적으로 온도 차이가 심한 발전방류가 하류 하천으로 유입이 된다. 실측된 자료를 살펴보면, 괴산댐에서 발전방류는 하류 하천과의 온도 차이가 약 $10^{\circ}C{\sim}19^{\circ}C$ 발생하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 댐 발전방류로 인한 하류 하천의 수온 변화를 분석함으로써, 댐 하류 하천에서 서식하는 생물들을 고려한 댐 운용 계획을 수립하는데 중요한 기초자료가 될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.649-649
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• 2015

최근 기후변화 및 이상기후로 인해 하천환경 또한 급격하게 변화되고 있다. 변화되는 지구환경에 대응하기 위해 하천환경 대책과 하천생태계 보전/복원, 생물 보호, 친수기능 강화를 요구하고 있는 실정이다. 더욱이 소하천 건천화 및 하천환경관리에 대한 중요성은 대두되고 있으나 비용 및 인력투입 문제로 수위나 유량 등의 기초자료인 수위-유량 계측기술 및 대응연구가 미미한 실정이다. 체계적인 하천관리를 위해서는 신뢰성 있는 대상 하천의 수리량 자료 확보가 기본으로 요구된다. 이러한 중소하천의 관리의 신뢰도를 높이기 위해서는 실시간 수위유량 자료 확보가 필수적이다. 현재 하천 정비 계획 단계에서 수문모델링을 통해 중소하천의 유량을 산정하고 있지만 산발적으로 측정한 자료로는 검/보정에 한계가 있으며, 신뢰도를 확보하기 어려운 실정이다. 이수, 환경, 생태 등의 관점에서는 평상시 유량에 대한 실시간 정보가 매우 중요하다. 이에 체계적인 하천관리를 위해서는 중소하천에 대한 실시간 수리량 자료를 경제적으로 확보 할 수 있는 장치 개발 및 현장적용이 시급하다. 본 연구에서는 하천 횡단구조물이 가지고 있는 유량 측정의 편이성을 최대한 이용하여 급성장하고 있는 영상분석기술과 IT을 하천공학분야에 접목하여 중소하천의 수위와 유량을 실시간으로 원격 측정하는 WIA (Wireless Image Acquisition) 시스템을 개발하였다. WIA 시스템은 라즈베리파이 기반으로 적외선카메라를 이용하여 일정한 시간간격으로 횡단구조물의 상류, 중류, 구조물 주위의 흐름 영상을 확보하여 중앙처리장치로 전송하는 시스템으로 구성된다. WIA 시스템에서 전송된 영상은 본 연구에서 개발한 영상판독 S/W 및 H-Q 산정 S/W를 통해 하천의 수위를 판독하고 실시간으로 하천단면 수위유량 산정 자료 구축하는 자료로 활용된다. 현재 WIA 시스템의 성능 및 개선과 영상판독 S/W 및 H-Q 산정 S/W서버와의 연계운영 성능 평가를 통해 장치를 검증하는 단계에 있으며, 추후 서버구축을 통해 홍수 예 경보와 하천수질관리를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다. 또한 본 연구에서 개발하는 유량측정 시스템을 적용하면 기존 장비의 약 15% 예산으로 실시간 수리량 자료를 확보할 수 있을 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.363-363
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• 2020

최근 기후변화에 따른 가뭄과 홍수 등 극한사상 발생빈도가 증가하고 있으며, 환경, 생태, 사회, 경제적 측면에 영향을 미치는 심각한 재해로 인식되어 이로 인한 피해를 줄이기 위하여 다양하고 활발한 연구가 진행되고 있다. 극한 가뭄시에는 최소한의 유량만을 제외하고 사용하는 경우가 많다. 대부분 하천 주변에서는 생공·농업용수를 위하여 지하수를 양수하고 있다. 이에 대한 명확한 기준에 정해져 있지 않아, 무분별한 양수는 하천 생태계를 위협하기도 한다. 본 연구에서는 유역 물순환 해석 플랫폼(Catchment Hydrologic Cycle Assessment Tool, CAT) 모형을 이용하여 조천천 유역에 지하수 변화 등 인위적 물이용량을 고려했을 때의 하천유량 변화를 분석하였다. CAT은 기후변화나 토지이용변화에 따른 유역의 수문환경특성 변동성을 정량적으로 평가하기 위하여 개발된 모형이며, 인위적인 물이용체계 즉, 광역급수, 용수재이용, 지하수 취수, 하천수 취·배수 등을 고려하여 분석이 가능하다. CAT을 통한 인위적 물이용 시나리오를 달리하여 하천유량 변화를 분석한 결과를, 중소하천 가뭄 대책 및 효율적인 의사결정 자료로 활용이 가능할 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.525-528
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• 2010

근래에 들어서 우리나라의 하천에 대한 시각이 전통적인 용수공급과 홍수방재에서 환경개선과 생태계 유지 등으로 확대되고 있다. 그러나 이러한 기능을 만족하는 하천이 적은데다, 도심지 지역의 급격한 산업화와 토지이용 변화로 인하여 하천 기능은 반대로 저하되고 있다. 본 연구에서는 인천광역시 주요 5개 하천에 대하여 자연형 하천 복원 후 수량 변화와 하천 단면의 변화를 조사하고 하천 복원에 대한 하천별 특성과 하천의 변화를 조사하였다. 이를 통하여 자연형 하천 복원을 수행한 도심하천의 변화양상을 고찰하였으며, 연구를 통하여 문제점을 제시하고 하천 특성에 맞는 올바른 하천 복원을 모니터링 하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.6-6
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• 2020

하천관리정책은 국가의 자연적, 사회적 환경에 크게 영향을 받으며 각 나라에 맞는 고유한 방향으로 정착하였다. 우리나라의 경우 치수와 개발이 중심이 있는 되는 일본식 하천관리체계를 오랫동안 유지하여 왔으며 개별 하천의 관리에 기본이 되는 하천기본계획체계는 일본의 신하천법의 형식을 유지하고 있다. 이에 반해 물관리체계는 2019년 6월에 시행된 물관리기본법에 의해 수량과 수질 통합관리 체계로 크게 개편되었다. 현행 물관리체계에서는 수질과 수량은 관리주체가 통합되었으나 하천관리는 하천시설물과 하천수의 관리주체가 분리되어 있다. 기후변화로 인해 주요 선진국은 하천관리에서 치수의 중요성이 높아지고 있으나 우리나라의 경우에는 하천의 치수관리에 대한 정책적 중요도는 떨어지고 있으며 환경관리에 대한 중요도가 높아지고 있다. 하천기본계획은 개별 하천에 대한 치수, 이수, 환경의 유일한 종합적 계획으로 광범위한 조사/분석/계획 등을 포함하고 있으나 타계획과의 연관성이나 활용성이 높지 않은 편이다. 본 연구에서는 국가 차원의 종합적인 하천관리정책 수립, 일관성 있는 치수, 이수, 환경 계획의 수립, 정부의 효율적인 하천관리 실행 등의 관점에서 현행 하천기본계획의 한계를 살펴보고 변화하는 기후 및 사회 환경에 탄력적으로 대응할 수 있는 개선방안을 검토하였다. 이를 위해서 우리나라와 일본, 미국, 유럽 등 선진국의 하천관리체계를 검토하고 도로, 상하수도 등 유사 분야의 계획 체계와 하천계획 체계를 비교하였다. 물관리 체계 개편을 고려한 현행 하천기본계획의 주요 논점을 정리하고 현행 법체계와 사회환경을 고려하여 하천기본계획이 실질적인 하천에 대한 종합적 계획의 의미를 살릴 수 있는 체계 개편 방안과 구체적인 실행방안에 대해서 고찰하였으며 장단기 개선방안을 제시하고자 한다.