• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.101-101
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• 2011

현재 국내에서 시행되고 있는 '4대강 살리기 사업'은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력을 시도하고 있다. 특히 안정적인 수위 및 유량확보와 홍수방지를 위한 보(weir)가 4대강 유역에 16개 설치되고 있다. 이러한 보 구간에는 고정보와 가동보가 복합적으로 설치되고 있으며 가동보는 그 형상과 운영방식에 따라 다양한 설계방안이 적용되었다. '4대강 살리기 사업' 중 낙동강 23공구의 강정보 공사 구간에는 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 라이징 섹터게이트는 구조물의 높이가 낮고 수문의 개폐장치가 수문피어 구조물 내에 설치되어 경관이 우수하며, 구조가 간단하여 비체와 수류의 안정성이 뛰어나기 때문에 4개의 공사구간에 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 제작하여 가변경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 본 실험에서 사용한 개수로 장치는 너비 0.6 m, 높이 0.8 m, 그리고 길이 15.0 m(측정가능 구간, 헤드탱크와 테일게이트 부제외)의 개수로 실험장치이다. 측부는 모두 강화유리로 되어 육안관찰 및 계측 시 용이하게 제작되었으며, 순환식 유량 공급장치를 구축하여 수로의 하부에 설치된 유량탱크로부터 계속적으로 순환하도록 설계되었다. 또한 수로 하단으로부터 상단방향으로 약 33 m 지점에 전동 유압식 Jack screw 2기가 설치되어 경사도를 조절할 수 있도록 제작되었다. 유량조절용 판넬의 제어기판에는 디지털 경사계가 설치되어 있기 때문에 보다 정확한 경사도의 조절이 가능하다. 보 모형의 총연장은 53 cm이며 폭은 45 cm이다. 섹터게이트의 게이트부분은 직경 15 cm로 설계하였다. 문주부분을 포함한 모든 모형은 아크릴로 제작하며 레이저의 주사를 방해하지 않으며 투과율을 최대로 할 수 있도록 고강도의 아크릴을 가장 얇게 하여 중공형태를 채택하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함되어 있다. 홍수시에 대한 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 유동장의 해석을 위해서는 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, $60^{\circ}$)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도를 제안하고자 하였다. 실험결과는 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치의 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대해서 분석하였다. 이를 통해 가동보 운영에 따른 다양한 유속구조를 파악할 수 있게 되며 구조적 안정성 확보를 위한 검증자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 향후, 가동보 운영방안 중 수세효과(flushing effect)에 대한 효과분석을 위해 게이트부 상류구간에 적절한 입경과 비중의 퇴적물질을 설치하는 연구와 상류부에서의 유입유사농도 및 시간변화에 따른 퇴적에 관한 연구를 수행할 계획이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.487-491
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• 2016

영산강 섬진강수계는 1999년 한강수계(경기도 7개 시군)에서 임의제로 도입한 이후 2002년 낙동강, 금강수계와 함께 의무제 기반으로 오염총량제를 추진하고 있다. 이에 따라 2004년부터 영산강물환경연구소에서 영산강 섬진강수계의 단위유역 말단 지점의 유량과 수질을 약 8일 간격으로 동시에 측정함으로서 단위유역 내 오염원으로부터 배출된 오염물질이 말단에서 실제 나타나는 오염부하량(유달부하량)의 파악이 가능하게 되었다. 그러나 최근 4대강사업으로 하천의 구조적 수질관리 환경의 커다란 변화가 있어 기존 모니터링지점에 대한 전면적인 재검토가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 영산강 섬진강수계의 수질총량측정망 총 56개 지점을 대상으로 설치목적과 선정기준에 대한 적합성평가를 위한 평가기법을 공간적 대표성, 수리학적 안정성, 시간적 대표성, 정보취득 안정성의 4개 특성과 13개 평가부문, 20개 평가항목으로 3단계 평가기법으로 구성하여 개발하였으며 평가 결과, I등급이 29개소(53%), II등급이 25개소(45%), III등급이 2개소(3%)로 평가되었으며, 변경 및 폐쇄 권장에 해당하는 IV~V등급으로 평가된 지점은 없는 것으로 평가되어 대체로 우수한 지점들로 구성되어 있음을 확인하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제14권1호
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• pp.118-129
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• 2011

본 연구는 4대 강 전체에 대한 현황을 파악하고 행정적 관리체계 지원을 위하여 첨단 공간정보기술인 GIS(Geographic Information System), RS(Remote Sensing), GNSS(Global Navigation Satellite System), 항공레이저측량(LiDAR)과 실시간 네트워크 기술을 융합하여 3차원 영상 GIS기반 하천현장 정보시스템을 개발하였다. 3차원 영상 GIS기반 하천 현장 정보시스템은 25cm의 고해상 항공사진과 항공레이저측량 및 수심측량자료를 획득하여 4대강 중 선도 사업지역인 영산강(榮山江) 전체에 대한 정밀 공간정보를 표출하고 GNSS를 이용한 실시간 이동물체에 대한 위치좌표 트래킹기법과 연계하여 헬기, 배, 버스 등 이동수단 상에서 현장을 모니터링을 할 수 있는 기법을 개발하였다. 이를 통하여 4대강 현장에 대한 모든 정보를 한눈에 모니터링 할 수 있어 넓은 현장에 대한 사실적 설명과 국민적 신뢰성 확보 뿐만 아니라 4대 강 살리기 사업의 홍보 및 보고를 통하여 하천 현장업무상의 의사지원 체계 마련이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.231-231
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• 2011

우리나라 수자원이용량의 47%를 차지하고 있는 농업용수는 공사관리지역(64%)와 지자체관리 지역(36%)으로 이원화 되어 있고, 공사관리지역은 2000년 이전 103개 농지개량조합이 개별적으로 관리하다가, 2000년 이후 농업용수의 효율적 관리를 위하여 2000년에 3개기관(농지개량조합, 농지 개량조합연합회, 농어촌진흥공사)이 통합하여 현재 한국농어촌공사가 되었다. 2000년 이전 103개 조합에서 저수지, 양배수장 등 수리시설물과 용배수로 등 평야부 시설물에 대한 각종 정보가 통합적으로 관리가 되지 못하였고, 매년 발간되는 농업생산기반정비사업 통계연보를 통해서 체계적인 관리가 되어왔다. 2000년 이후 통합 공사가 출범하면서 전국단위의 종합적이고 체계적인 정보관리가 가능해졌으나, 농업용수 정보(자료)가 개별 조합별로 산재되어 있고 전산화 되어 있지 못하였으며, 시설물의 설치년도가 오래된 경우 자료자체가 존재하지 않은 경우가 많이 있고, 소규모 시설의 경우 정보(자료)관리의 필요성에 대한 효용성에 대한 인식이 낮으므로 하여 농업용수관리 정보화에 많은 어려움이 있었다. 또한 기초적인 정보(자료)관리 구축이 되지 못한 상황에서 개별 시설물 또는 수계별로 이 치수관리를 위한 의사결정 지원시스템 구축에도 많은 어려움이 발생하였다. 이는 공사 내부 뿐만 아니라 외부의 우려와 비판이기도 하였다. 이러한 어려운 여건에도 불구하고, 우선 지난 10년 동안 농업용수관리의 기초적인 정보(자료) 관리 구축을 실시하여 수원공과 평야부 시설에 대한 정보구축을 실시하였고, 각 사업별로 RIMS, RAWRIS, TIMS, 지하수넷, UIRRI, 4대강상황실 등의 정보화 시스템을 구축하였다. Post 4대강, 유역통합관리 등 수자원환경의 내외적인 여건변화에 맞춰, 2010년 부터 개별 시스템에 대한 통합 농업용수관리 정보시스템 구축을 위한 마스터플랜을 수립하고 있고, 금번 마스터 플랜수립결과를 바탕으로 실질적인 시스템 구축을 완료하게 되면 명실상부한 농업용수분야의 최상위 시스템으로 자리매김 될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.329-329
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• 2015

하천의 지류와 본류가 만나는 합류부 구간은 본류와 지류에서 유입되는 유량의 크기가 달라 복잡한 흐름을 형성하게 된다. 합류부 구간의 흐름특성 변화는 합류부 하상 및 하안의 지형학적 변화에 영향을 미칠 수 있으며 이러한 국부적인 구간에서 발생하는 하상변동 및 하안침식은 급격한 하도의 평면적 변화를 야기할 수 있다. 하상변동과 하안침식은 독립적으로 발생하는 것이 아니라 하도침식과 퇴적 그리고 하안침식과 퇴적이 상호작용하여 하천의 지형학적 변화를 야기한다. 따라서 합류부 구간의 하도 안정성을 확보하기 위해서는 합류부 구간에서 발생하는 하상변동과 하안침식을 연계한 정량적 분석이 필요하다. 본 연구에서는 하안침식과 하상변동이 상호작용하여 하천의 지형학적 변화를 야기할 것으로 예상되는 합류부 구간에 대해 2차원 수치모형인 CCHE2D를 활용하여 하안침식을 연계한 하상변동 분석을 수행하고자 한다. 대상구간은 4대강 살리기 사업 후 합류부 지점에서의 하상침식이 지류 하천 상류 방향으로 전이되는 두부침식 현상이 발생한 지점으로 하상유지공 유실 및 하안침식 문제가 발생하고 있는 남한강과 금당천 합류부 구간이다. 흐름 모의 조건은 4대강 살리기 사업 후 해당구간에서 발생한 가장 큰 홍수 사상인 2013년에 발생한 유량조건을 본류에서 유입되는 유입 유량으로 선정하였으며, 유량-유사량 관계식은 합류부 구간에서 약 9.3 km 떨어진 청미천 원부교 지점의 관계식을 사용하였다. 또한 유사이송공식은 CCHE2D 모형에서 선택 가능한 공식들 중 대상 하천에서 측정한 유사량과 가장 근사한 값을 제시하는 Wu et al.(2000) 공식으로 선택하였으며, 유사이송형태는 총유사량 조건을 적용하였다. 본 연구를 통해 하천과 지류하천이 만나는 합류부 지점에서의 하안침식에 의한 영향을 분석하고 평면적 지형변화를 실제 현상과 유사하게 재현한 수치모의 결과는 하도안정화 대책 수립에 적극 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.76-76
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• 2019

최근 기후변화로 인해 퇴적 및 세굴이 심화되었고, 4대강 사업으로 인해 급격한 하천 지형 변화가 발생하였다. 특히, 4대강 사업 이후 하상변동 모니터링에 대한 지속적인 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 개정된 하천법에 따르면 하상변동조사를 기본 10년 주기로 정기적으로 실시하되, 퇴적 및 세굴 발생 구간에 대해서는 기본 2년을 기준으로 하상변동이 큰 곳에 대해서는 1년 주기로, 하상변동이 작은 곳에 대해서는 5년 주기로 실시해야 한다. 하지만 기술 및 예산의 한계로 인해 하상변동조사의 경우 현장 유사량 및 하상토 입도 측정과 유량-총유사량 관계식을 활용하여 모델링을 통해 하상변동을 예측하고 있는 실정이다. 하상변동은 기본적으로 하천 수심을 기본으로 하고 있으며, 사람이 직접 투입하여 임의의 지점에 대한 수심 계측을 실시하고 있다. 하지만 직접 수심 계측의 경우 낮은 자료의 밀도로 인해 많은 인력과 예산, 시간이 소요되며 무엇보다도 관측 대상인 물이라는 작업환경에서는 인명피해가 발생할 수 있는 문제점을 가지고 있다. 최근에는 이러한 한계를 극복하기 위해 초음파 센서가 탑재된 이동식 보트를 활용하여 경로형 수심 계측을 실시하고 있으나, 초음파 센서가 가지는 기기적 한계로 인해 약 50cm 이하에 대한 수심은 측정이 어려운 실정이다. 특히, 국내 하천의 경우는 홍수기를 제외하면 수심이 얕기 때문에 얕은 수심에 대한 자료 확보가 어려워 공간적 정밀도 확보가 어려운 실정이다. 따라서 기존의 하천계측의 패러다임을 지점, 선형 계측이 아닌 면 측량을 실시를 통해 높은 밀도의 자료를 확보해야 한다. 이러한 측량이 가능한 기술로 하천원격탐사가 대안으로 제시되고 있다. 하천원격탐사는 직접 접촉하지 않고, 대상체의 광학적 특성을 통해 물리적 특성을 파악하는 기술로서 적은 시간에 높은 밀도의 자료의 확보와 저예산의 고효율 방법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 기존의 하천원격탐사에서 활용한 고비용, 저해상도의 시공간 스케일에 해당하는 위성 및 유인항공기가 아닌 하천의 흐름방향으로 비행이 가능하고 상대적으로 저비용, 고해상도의 시공간 스케일의 측정이 가능한 드론을 활용하여 하천원격탐사를 수행하는 방법에 대해 논하고자 한다. 특히, 기술적 한계가 존재하는 청색, 녹색, 적색에 해당하는 RGB 영상을 활용한 하천원격탐사를 극복하기 위한 대안으로 초분광 영상을 수집하고 활용하는 방법을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.115-115
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• 2017

남한강에는 4대강 사업으로 바닥 준설과 함께 3개의 보가 건설되었으며 이들의 영향으로 흐름 특성에 많은 변화가 발생하였다. 따라서 사업 이전 환경에 대해 개발된 수위-유량 관계식은 보의 배수위 영향과 준설로 변화된 단면 형상으로 인해 더 이상 사용할 수 없는 실정이다. 본 연구에서는 보의 운영을 고려한 수위-유량 관계식을 개발하는 방법에 대해 제시하고 이를 남한강에 적용하여 강천보와 여주보 사이에 위치한 여주관측소 지점에 대해 개도별 수위-유량 관계식을 개발하였다. 수위, 유량 등의 흐름 특성은 보의 운영을 고려할 수 있는 부정류 계산모형에 의해 모의되었다. 2000년도에 발생한 홍수사상 중에서 규모가 다양한 10개 홍수사상을 선정하고 입력 자료를 구성하였으며, 이 중 5개는 관계식을 도출하는데, 나머지 5개는 검증하는데 사용하였다. 수위, 유량, 보의 개도 등은 매 시간 모의되었으며, 모의된 수위-유량 페어는 보의 개도에 따라 분류되었다. 이는 배수위 등의 영향으로 인해 수위와 유량이 고유한 관계를 갖지 못한다는 것을 의미하며 보의 개도를 고려해야만 정확한 관계식을 도출할 수 있다는 것을 뜻한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.608-608
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• 2012

현재 기후변화의 기상변동성이 커짐에 따라 태풍 및 집중호우 등의 이상기후 현상이 전 지구상에 걸쳐 광역적으로 나타나고 있다. IPCC에서는 이러한 기후변화가 기온 상승에 따른 증발산량의 증가, 강수량 및 유출량의 시공간적 분포의 변동 등을 초래하여 수자원의 효율적 관리 및 안정적인 공급에 어려움을 증대시킬 것으로 전망하였다. 뿐만 아니라 현재 국내 전반에 걸쳐 4대강 사업이 진행되고 있고, 낙동강에서도 낙동강 살리기 사업이 실시되어 주변 지형들의 변화가 진행되고 있다. 이러한 지형의 변화는 현재까지 구축되어 있는 기존자료의 대폭적인 변화를 의미하므로 홍수관련 연구결과에도 변화를 의미하고 있다. 이에 따라 4대강 사업 이후의 기후 변화에 따른 낙동강유역에서의 유출량의 증가를 분석하여 극한홍수의 발생가능성을 제시하고 이러한 극한홍수발생에 따른 위험지역도 과거에 의해 변경될 것으로 판단되어 국내외적으로 하천의 수리검토에 널리 사용되고 있는 1차원 수리해석 프로그램인 FLDWAV를 이용하여 취약지점을 분석하고 위험도를 분석하고자 한다. 낙동강 살리기 사업으로 낙동강에 건설된 8개의 보를 고려한 본류 및 지류에서의 제내지 및 제외지 지형데이터를 구축하고 구축된 자료을 이용해 낙동강 본류 및 지류에 대해서 극한홍수시 200년 빈도, 500년 빈도 홍수량 및 홍수위를 FLDWAV를 통해 정상류로 계산해서 예측하고 500년 빈도 홍수량과 홍수위를 부정류로 계산하여 제방고와 홍수위를 비교하여 범람위험지역을 선정하였다. 그리고 그 결과를 통해 GIS를 통하여 범람위험지역 제내지의 주요도심 구간 포함, 범람 범위를 분석함과 동시에 극한홍수에 따른 도심구간, 비도시구간 등의 범람범위를 분석하였다. 또한 선정한 범람위험지역의 범람 피해규모를 산정하고 피해범위의 현황을 파악하였다. 연구의 결과는 다음과 같이 나타났다. 500년 빈도 홍수시 범람위험지역은 낙동강 본류의 하류부에서 각각 154.7km, 123.2km, 12.9km에 위치한 지점이 선정되었으며 각 지점의 피해규모는 제내지에 범람된 유출량의 수위는 각각 21.7m, 24.3m, 2.11m로 계산되었고 이때의 피해면적은 각각 $2.68km^2$, $2.64km^2$, $1.25km^2$로 나타났다. 이 결과는 기후변화로 인한 극한홍수 발생 가능성과 취약지점의 분석을 통한 지역의 홍수피해 저감과 정책개발에 기본 자료로 활용될 것이며 낙동강 살리기 사업으로 인한 하천주변 지형의 변화를 제공함으로서 앞으로 진행될 연구의 기본 자료로서 이용가능 할 것으로 판단된다. 또한 이전의 홍수방어계획을 개선한 새로운 홍수방어계획의 수립을 통하여 향후 발생될 홍수의 예방 및 대응방안 수립의 참고자료로 이용될 것이며 제내지 및 제외지의 공간확보 연구를 통해 해당 지자체의 토지매수계획의 참고자료로 이용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.68-72
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• 2019

대하천사업으로 4대강에 다기능보 건설 및 대규모 준설이 이루어졌으며, 그 과정을 통해 인위적으로 변화된 하천지형은 시간이 경과함에 따라 유사공급과 유수흐름 등 다양한 요인들의 복합적 영향 하에서 지속적 변화과정을 거치게 된다. 따라서 하천의 효율적인 운영 및 관리를 위해서는 하천지형에 대한 연속적인 측정 및 분석을 통해 하천유로의 지형학적 특성과 그 변화의 양상과 정도를 파악하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 낙동강 중 하류 구간에 대하여 음향측심기를 이용한 수심측량을 통해 유로의 지형정보를 취득 분석하여 다기능보 건설 후 유로의 지형학적 특성에 있어서의 변화 양상을 파악하고자 하였다. 이를 위하여 취득된 지형자료를 활용하여 유로 단면에 대한 기하학적 특성치들을 통한 형태학적 분석을 실시하였다. 또한 대하천사업 준공시 취득된 측량성과정보와의 비교를 통해 지형변화 양상과 정도를 파악하였다. 이를 통 해 대하천사업 이후 낙동강 중 하류 구간 유로의 지형변화 양상과 규모를 파악할 수 있었으며, 대하천사업 이후 준공측량성과를 기반으로 고시된 하천기본계획 상 지형정보의 정확성에 대해 평가할 수 있었다. 본 연구의 공간적 범위가 낙동강 중 하류 중 일부 구간들에 제한되었기에, 향후 본 연구에서 제안한 방법론을 활용한 지형특성 및 변화의 양상과 규모에 대한 지속적인 평가가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제22권1호
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• pp.39-48
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• 2020

인공습지의 주요한 기능이자 조성된 인공습지의 목적 중 가장 많은 비율을 차지하는 기능은 수질정화 기능이다. 4대강사업 이후 국민들의 수질에 관한 관심과 요구가 증가하였고, 삶의 질 향상으로 인한 수변공간에 대한 활용도가 높아지면서 수질 개선에 대한 필요성은 더욱 증가할 것으로 보인다. 대부분의 인공습지 조성 사업 시 한 가지 목적에만 초점을 맞추는 게 대부분이며, 효과에 관한 연구도 한 가지 기능에 대한 효과를 분석하고 있어 실제 인공습지의 조성의 가치가 저평가 되고 있다. 따라서 인공습지를 조성에 따른 종합적 편익을 산정하기 위해 본 연구에서는 하천변 인공습지 조성에 따른 여러 효과 중 홍수저감 및 수질개선 기능에 대한 효과를 분석하고 이에 따른 편익을 산정하였다. 즉, 하천변에 가상의 인공습지를 설계 및 조성하여, 인공습지 조성 전·후의 비교를 통하여 홍수저감과 수질개선 효과를 산출하였고 이에 따른 편익을 각각 산정하였다.