• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1753-1764
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• 2014

하천의 흐름장을 모의하는 수치모형들은 연구 및 실무에서 다양한 목적의 유동해석에 광범위하게 활용되어오고 있다. 그러나, 수치모의 결과에 대한 검증은 현장 실측자료의 한계로 수리모형실험이나 매우 제한된 현장자료를 기반으로 수행되어 보다 정밀한 검증이 요구되어 왔다. 특히, 사행하천과 같이 기하학적 구조 및 흐름이 복잡한 형태를 갖는 경우는 수치모형이 얼마나 정확한 유속분포 모의를 할 수 있는지 알기 힘들었다. 최근, 초음파도플러유속계(ADCP) 등 최신 현장 계측기기의 발달로 하천 흐름의 정밀한 유속 및 하상 자료를 매우 효율적으로 측정 가능하게 되었다. 따라서, 기존 수치모형들을 실제 하천에서 공간적으로 정밀하게 측정된 유속자료를 기반으로 성능을 검증할 수 있는 기술적인 기반이 마련되었다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 사행하천에서 정밀하게 측정된 ADCP 유속 자료를 기반으로 최근 국내에 도입된 FaSTMECH 모형을 대상으로 사행하천의 수위와 유속 분포 모의 결과를 검증하였다. 적용 구간은 한국건설기술연구원 하천실험센터의 폭 6.5 m, 평균수심 0.38 m, 유량 $1.54m^3/s$, 평균유속 0.61 m/s, 만곡도 1.2의 실규모 사행하천이다. FaSTMECH 모형의 적용성을 검토한 결과, 사행수로에 대한 수위 모의는 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으나, 만곡부에서 편향되는 횡방향 유속 분포를 잘 모의하지 못하는 것으로 나타났다.

• 물과 미래
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• 제23권2호
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• pp.213-225
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• 1990

본 연구는 불규칙한 단면을 가지면서 완곡을 이루는 일반하천에서 공장이나 가정으로부터 방류되는 오염물질의 횡확산현상을 예측하기 위한 수치모형을 제안하였다. 이 수치모형은 자연좌표계와 누적유량개념을 도입하였으며 여기에 필요한 여러가지 요소들을 직접측정하지 않고 컴퓨터 프로그래밍을 통하여 간단히 결과를 얻을수 있는 효율적인 방법을 개발하여 실험결과와 비교검토하므로서 본수치모형의 현지적용성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.1229-1236
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• 2015

본 연구에서는 다양한 사행도를 갖는 내성천 하도 구간에 대해 단기 홍수사상 발생시 나타나는 흐름과 하상변동 특성을 2차원 모형인 CCHE2D를 이용하여 분석하였다. 내성천 하도 구간은 사행도가 1.2, 1.6, 2.2인 3개 구간으로 나누어 흐름 및 하상변동 모의를 수행하였으며, 2011년 6월에 발생한 6일 동안의 홍수사상에 대해 모의를 수행하였다. 모의 결과, 사행도가 큰 구간에 비해 사행도가 1.5 미만인 구간에서 흐름 집중현상에 의한 평면적 유속차가 크게 나타났으며, 만곡부에서의 하상침식이 시간에 따라 더 크게 확대된 것을 알 수 있었다. 사행도가 1.5 미만인 구간에서는 최대홍수량이 발생했을 때 최대유속이 국부적으로 1.6 m/s에서 2 m/s 이상인 것으로 나타났다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.485-492
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• 2013

낙동강에 위치한 하회마을의 점사주는 상류의 댐에 의해 수량이 조절됨에 따라 토사수리학적 특성이 상당히 변화되었으며, 식생이 발생하는 등 옛 모습을 상실해 가고 있다. 이 연구는 낙동강의 중상류에 위치한 하회지구에 평면 이차원 하상변동 및 수질예측 수치모형인 KU-RLMS 모형을 적용하여 하회마을 앞의 점사주에 영향을 미치는 수리학적 특성 변화를 규명할 목적으로 수행하였다. 평면 이차원 수치모형을 이용한 흐름모의 조건은 고정상 수리모형실험의 실험조건에 대하여 수행하였다. 수치모의 결과 하회마을을 지나면서 부용대 앞의 좌안측에서 흐름이 가속되는 현상이 나타났고, 하회마을 직하류의 우안측에서는 순환이 발생하는 것으로 예측되었다. 이는 수리모형실험 결과와도 일치하는 경향이다. 계획홍수량 흐름조건의 경우 순환현상이 발생하는 하회마을 직하류의 우안측은 유속이 빠른 좌안측보다 약 1.0 m 이상 수위가 상승하는 것으로 예측되었으며, 수리모형실험 결과와도 일치함을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.199-209
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• 2010

본 연구에서는 지표수 흐름 해석을 위한 2차원 유한요소모형을 개발하였다. 개발된 수치모형에서는 2차원 흐름 해석을 위한 천수방정식을 Galerkin법과 Newton-Raphson법에 의해 이산화하였으며 지형에 따라 삼각망과 사각망을 혼용하여 사용할 수 있도록 하였다. 구성된 대수방정식의 해는 유한요소법을 푸는데 매우 효율적인 프론탈 기법에 의해 구하였다. 개발된 모형을 두 개의 만곡부를 가지는 실험실 사행수로에 적용하여 만곡부에서의 횡방향 유속 및 수심 분포를 분석한 결과 만곡부에서 편수위 현상을 잘 재현함을 알 수 있었다. 또한 내측의 유속이 외측에 비해 빠르게 나타났고 유속분포는 두 만곡부의 중심을 기준으로 대칭적이었으며, 모의결과와 수리실험에 의한 실측값이 매우 잘 일치하였다. 본 모형을 완경사, 급경사, 역경사, 급격한 하상변화가 있는 수로와 위어를 포함한 수로에 적용하여 12개의 점변화류 수면곡선을 모의한 결과 수리학적으로 적합한 수면형상이 도출되었다.

• 생태와환경
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• 제51권4호
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• pp.311-321
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• 2018

본 연구는 하천 내 하도 자연성이 어류 건강성에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 2008~2016년 간 한강권역의 자연사행하천과 하도정비로 직강화된 하천의 수질환경요인과 FAI를 비교 분석하였다. 하도 자연성에 따른 우점종의 출현빈도를 분석한 결과, 자연사행하천에서 민감성 및 충식성 어종이 우세한 반면, 하도 직강화 하천에서는 내성 및 잡식성 어종이 우점하는 빈도가 높은 양상을 보였다. 하도 및 저수로의 직강화로 인해 하도 자연성이 감소함에 따라 FAI가 감소하는 경향을 보였으며, 특히 생태적 어류군집구조 특성이 반영된 메트릭인 민감종수(M3) 및 충식종의 개체수 비율(M6)의 감소와 잡식종의 개체수 비율(M5)의 증가가 FAI 변화에 주요요인으로 나타났다. 하도 자연성 감소에 따른 연도별 FAI 하락은 BOD, TN, TP, 전기전도도, 탁도의 증가와 높은 상관관계를 보여, 하도 및 저수로의 직강화로 인한 수질변화는 물리적 서식환경의 교란과 함께 어류 건강성에 주요 영향요인으로 판단된다.

• 대한지리학회지
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• 제39권1호
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• pp.27-44
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• 2004

소양강의 상류는 남한의 하천 중 태백산맥에 인접한 최북단의 하천으로 구조운동, 기후변화 등 한반도의 제4기 고환경을 연구하기에 유리한 지역이다. 본 연구는 소양강 상류에 분포한 58개 하안단구면의 분포 패턴, 지형면 특성, 퇴적물 분석과 함께 하천의 발달에 영향을 미친 고환경을 검토하였다. 하안단구는 가장 최근에 형성된 T1면에서 가장 오래된 T6면까지로 구분되며. 주로 곡류부 활주사면과 하천의 편안에 집중되어 있다. T1면에서 T6면으로 갈수록(시간이 경과할수록) 하안단구면의 개수는 줄어들고, 단구면의 평면적인 개석율은 높아지며, 경사도는 급해진다. 하천의 유로는 T2면 형성시기에 들어서 곡류 패턴이 더 강해진 것으로 보인다. 하안단구 역의 풍화각 두께는 오래된 하안단구면일수록 대체로 커지지만, 역층으로의 수분 및 산소 공급의 차이에 따라 변화가 나타난다. 퇴적 층서, 입도 분석. 화분 분석. 적색화 지수, 역 풍화각의 두께 측정 자료를 종합할 때, T5면의 형성 시기는 현재로부터 네번째 이전의 빙기인 MIS(Marine Oxygen Isotope Stage) 10시기일 가능성이 높으며, T2면은 간빙기를 한번 이상 겪은 MIS 6시기에 형성된 것으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제27권6호
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• pp.579-592
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• 1994

A case study is presented where a fluvial system is modeled in three dimensions and compared to data gathered from a study of the Arkansas River. The data is unique in that it documents changes that affected a straight channel that was excavated within the river by the U.S. Army Corps of Engineers. Excavation plan maps and sequential aerial photographs show that the channel underwent massive deposition and channel migration as it returned to a more natural, meandering path. These records illustrate that stability of fluvial system can be disrupted either by catastrophic events such as floods or by subtle events such as the altering of a stream's equilibrium base level or sediment load. SEDSIM, Stanford's Sedimentary Basin Simulation Model, is modified and used to model the Arkansas River and the geologic processes that changed in response to changing hydraulic and geologic parameters resulting from the excavation of the channel. Geologic parameters such as fluid and sediment discharge, velocity, transport capacity, and sediment load are input into the model. These parameters regulate the frequency distribution and sizes of sediment grains that are eroded, transported and deposited. The experiments compare favorably with field data, recreating similar patterns of fluid flow and sedimentation. Therefore, simulations provide insight for understanding and spatial distribution of sediment bodies in fluvial deposits and the internal sedimentary structure of fluvial reservoirs. These techniques of graphic simulation can be contributed to support the development of the new design criteria compatible with natural stream processes, espacially drainage problem to minimize environmental disruption.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.17-25
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• 2016

호안은 하천제방의 비탈면이 침식되지 않도록 보호하는 기능을 갖는다. 호안의 설계가 적정하지 않을 경우 강한 유속과 소류력에 의해 제방이 세굴되어 붕괴에 이를 수도 있다. 따라서 호안의 설계시 필요한 대표유속을 산정하는 것은 매우 중요하나 대부분 1차원 부등류해석에서 얻어진 수위와 평균유속자료를 적용한다. 이 경우 만곡 수로에서 발생하는 자유소용돌이와 강제소용돌이에 의한 유속증가는 반영되지 않으므로 만곡부 호안의 안정성을 확보하기 위해서는 대표유속에 대한 보정이 필요하다. 본 연구에서는 수치모의를 통해 단면의 최대유속과 평균유속을 산정하여 만곡 및 세굴영향을 고려한 대표유속 산정방법의 적용성에 대해 검토하였다. 그 결과 단면평균유속에 만곡의 영향과 세굴의 영향을 고려하여 적용한 대표유속과 수치모의결과에 추출된 최대유속을 비교한 결과가 거의 일치하는 것으로 나타났다. 또한, 호안재로로써 돌망태를 사용하는 경우에 대해서 만곡하도와 직선하도 일때의 사석크기를 기존 설계식에 적용하여 비교하였다. 향후, 우리나라의 특성에 맞는 호안설계방법을 제시하기 위하여 하천특성이 다른 대표적인 하천에 대한 추가적인 수치모의 및 분석이 필요하며, 이때 본 연구결과가 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제22권6호
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• pp.658-665
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• 2008

충적하천의 이중 만곡부지형에 위치한 낙동강 하회마을은 한국내 대표적인 이동상 모래사주 구간이다. 그러나 상류에 댐이 건설된 이후 첨두유량이 조절되고 유사량 공급이 감소하면서, 하회마을구간에서는 모래사주의 이동성 저하, 사주의 식생정착 및 식생역이 확장현상이 나타나면서 사주가 고정화되고 있다. 이러한 현상은 댐하류에 존재하는 하천의 대표적인 현상으로서 국내 외적으로 하도내 사주와 식생에 대한 체계적인 연구와 관리의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구는 낙동강 하회지구에서 모래사주의 지형변화에 따른 원인과 식생역의 확장과정을 파악하기 위한 것으로, 수리, 지형, 토양의 이화학적 특성, 식생조사 등을 실시하였다. 연구결과에 따르면 홍수기 동안 만곡부 내측에 워시로드와 부유사의 퇴적작용으로 영양물질의 함량이 높은 매트릭스가 형성되면서 선구식물의 침입하게 되고, 일정기간의 무홍수 기간을 거치는 동안 천이과정을 거쳐 사주식생이 정착하게 되며, 이후 반복적인 홍수는 식생정착부의 유사퇴적을 촉진하게 되면서 결과적으로 토성의 변화를 가져오면서 식생역의 확장을 유발하게 된다는 메카니즘을확인할 수 있었다. 이는 모래사주에서 식생역의 확장과정이 반복적인 홍수기와 비홍수기의 출현과 유사이송, 그리고 토양의 영양물질 함량과 밀접한 관계를 가지고 있음을 나타낸다.