• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.454-454
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• 2021

하천 환경에 대한 최근의 사회적 관심은 하천횡단구조물에 대한 평가를 기존의 이□치수적 관점에서 환경□생태학적 관점으로 변화시키고 있다. 이는 자연하천(특히 충적하천)이 수공구조물에 가로막히면 일반적으로 유사, 식생 등의 하천 제반 환경에 부정적인 영향을 준다는 전제에서 댐에 대한 평가가 시작되는 것으로, 국내에서는 이러한 인식의 변화가 2010년대 이후 널리 퍼지면서 현재는 더 이상 신규 댐을 건설할 수 없게 되었다. 댐에 의한 수리 특성과 기후 변화 등으로 댐 하류하천의 유사, 식생, 생태변화는 최근 급격하게 진행되었지만, 정량적인 변화량 및 지표 도출에 대한 연구는 대부분 최근의 data를 반영하지 못하고 있어 관련 원인과 대책 제시에 다소 한계가 있다고 생각된다. 이에 본 연구에서는 낙동강 주요 지류 중 하나이며, 충적하천인 황강을 대상으로 가용한 data를 활용하여, 합천댐 건설 전□후의 유사, 식생변화로 대표되는 하천 환경변화를 정량적으로 분석하고, 변화 원인을 파악하고자 하였다. 유사환경의 변화 분석은 댐 건설 전부터 최근까지의 문헌들에서 조사□제시된 data를 이용하였다. 연도별 최심 및 평균하상고는 댐 건설 전과 비교해 1.0 m가량 감소하였는데, 댐에 의한 세류사 공급차단보다는 골재 채취 및 하도 정비 등이 지배적인 원인인 것으로 파악되었다. 유사 입경의 변화는 댐 건설 전 대비 조립화가 진행되어 모래비율이 감소하고 유사 입경(댐 직하류 약 2배)이 증가하였다. 이는 골재 채취 및 댐에 의한 세류사 차단에 기인한 것으로, 준설된 지역의 하상이 모래 대신 자갈로 대체되고 있기 때문인 것으로 판단된다. 유사량의 경우 몇 번의 조사 과정이 있었으나, 기준이 명확하지 않아 정량적인 변화는 파악하기 어려웠다. 제외지의 식생 분포는 본 연구에서 개발한 이미지 처리 기법을 동원하여 분석하였으며, 대상은 합천댐 하류 중 모래 사주의 비율이 큰 곳을 선택(3지점)하였다. 분석 결과 2008~2011년 이전까지 큰 폭으로 사주가 식생 서식처로 변화(약 20%)되었으며, 이후 큰 변화 없이 안정화 된 경향을 보였다. 이는 2009~2011년 동안 식생이 활착되는 봄~초여름의 강우량 감소, 댐의 홍수조절 및 하상 조립화로 인한 다년생 식생의 활착되고 성장할 시간이 확보되면서 홍수 등 외부 변화에 대한 식생의 대응 능력이 증가했기 때문인 것으로 생각된다. 합천댐이 황강 환경변화에 주는 영향은 분명하지만, 현재 상황은 기후 변화와 인위적인 골재채취도 주요 원인으로 판단되는 바, 향후 하천 환경 개선 계획 수립 시 이러한 변화 원인이 고려된 대책이 수립되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.897-908
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• 2008

황강에는 1989년 합천다목적댐과 본댐 하류 6.5km 지점에 조정지댐이 건설되었는데 조정지댐의 건설 목적은 본댐에서 피크 발전에 의해 방류되는 유량을 하류로 조절방류하기 위한것이다. 황강은 두댐의 건설후 하천폭, 하상재료, 식생 및 하천구간내 사주의 형성 등 많은 하천 지형학적 변화가 있었다. 이러한 변화는 댐 건설후 흐름 및 유사이송의 변화에 기인한다. 2002년 합천댐 저수지 퇴사량 조사에 의하면 합천댐은 연간 약 600천$m^3$의 유사를 차단한 것으로 파악되었다. 조정지댐은 연최대피크 방류량을 654.7$m^3/s$에서 126.3$m^3/s$로 감소시켰는데 이는 댐건설전의 19.3%에 해당하는 양이다. 댐건설로 인한 하류 하천의 지형적인 변화를 파악하기 위하여 합천조정지댐 하류로부터 낙동강 합류점까지 45 km에 대하여 조사하였다. 1982, 1993 및 2004년의 항공사진을 분석한 결과 비식생하도폭(non-vegetated active channel width)은 평균 152m 감소되었는데 이는 1982년의 약 53%에 해당한다. 비식생하도의 면적 역시 평균 6.6$km^2$가 감소하였다. 평균 중앙하상재료(D50)의 크기는 1983년 1.07mm에서 2003년 5.72mm로 증가한 반면 평균 하상구배는 1983년 0.000943에서 2003년 0.000847로 감소하였다. 총 하상 세굴깊이는 조정지댐 하류 20km 구간에서 평균 약 2.6m였다. 1차원 유사모형인 GSTAR-1D를 이용하여 예측된 최심하상고는 2013-2015년 사이 (댐건설후 약 25년 후)에 안정된 상태에 도달하는 것으로 나타났다. 합천 조정지댐이 본 댐에서의 피크 방류량을 상당히 감소시키고 있지만 홍수기에 조정지댐 수문의 급격하고 주기적인 개폐로 인하여 하류에 흐름의 펄스를 발생시키고 있다. 이러한 펄스가 하류 하천 지형변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 유사모형과 해석적인 방법을 개발 적용하여 구한 값과 비교 검토 하였다. 결과에 따르면, 일 흐름의 펄스(daily pulse)와 홍수피크(flood peak)는 각각의 평균값이 흐를 때와 비교하여 하천지형변화에 훨씬 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 일 흐름 펄스와 홍수피크는 각각의 평균값의 21%와 15%의 토사 이송량 (tons/day) 증가를 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.332-332
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• 2017

본 연구는 내성천에 대한 장기간 수문 모니터링을 결과를 이용하여 사주 위에 활착하는 식생의 변화 과정을 추정하고 증명하였다. 2012년부터 2016년은 영주댐이 완공되어 정상 운영을 시작하기 이전인 시기로 자연 흐름이 마지막으로 지속된 시기이다. 이 기간에 대한 수문 모니터링 정보는 댐 하류 주요 지점에 대한 수위, 단면 측량, 유량 측정 자료, 사진 모니터링 자료를 정기적으로 조사하였다. 이러한 모니터링 결과는 내성천을 따라 형성된 관심 사주에 초점을 맞추어 분석하였다. 사주에 형성된 식생은 홍수위와 그에 따른 소류력에 의해 하상재료인 모래가 퇴적되느냐 침식되느냐에 따라 식생의 활착 및 감소가 결정된다. 이는 관심 지점에 대한 정기적인 사진 모니터링 결과에서도 확인할 수 있었다. 영주댐은 2016년 말부터 담수에 의한 정상적인 운영을 시작하여 발전 방류를 위한 조절 댐의 역할을 하고 있다. 영주댐 운영 후 내성천에 미치는 다양한 영향을 판단하기 위해 지난 5년간 모니터링 자료는 비교 자료로서 소중한 가치를 가질 것이다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권4호
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• pp.287-294
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• 2019

대형댐 하류의 수용생태계에서는 상류로부터 공급되는 유기물과 토사 이동의 양적 단절과 질적 변환에 따라 서식처의 물리화학적 교란이 발생하게 된다. 본 연구는 금강 중상류역을 대상으로 대형댐에 의한 하상재료와 토양의 종적변화, 그리고 대형댐 건설 이후 하류 하천의 하도지형 변화를 정량적으로 파악하였다. 댐 상·하류 하상재료 입도분석 결과, 용담댐 구간은 상·하류 모두 호박돌, 굵은자갈로 조립화되어 있었으며, 대청댐 구간은 댐하류에서 중간입경이 가는자갈로 급격히 감소하고 모래비율이 급격히 증가하였다. 토양유기물은 두 개의 댐 모두 하류에서 뚜렷하게 증가하였다. 고지도와 항공사진을 이용하여 대청댐 하류의 하도지형을 분석한 결과, 사주면적의 감소와 사주 내 식생비율의 급격한 증가, 사행도와 저수로폭의 감소 경향을 정량적으로 파악할 수 있었다. 이러한 결과들은 댐 건설에 따른 서식처 변화의 인과관계를 파악하여 댐 하류 조절하천의 자연성을 회복하기 위한 복원관리 방안을 도출하는데 적용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.67-67
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• 2019

내성천은 경북 북부지역을 흐르는 모래하천으로 계절적 변동이 큰 수문학적 특성에 반응하여 발달하는 모래 하상의 역동성과 이른바 '화이트리버'라고 하는 경관상 고유성이 대표적인 하천이다. 하지만, 2010년부터 영주댐이 건설되기 시작하였고, 2015년 전후로 식생이 광범위하게 활착하는 등 하천 변화가 발생하였다. 본 연구에서는 이러한 변화를 객관적으로 분석하기 위해 영주댐 하류내성천을 대상으로 장기 모니터링을 실시하였으며 이 논문은 2012~2018년 기간에 대해 기상 수문 수질, 하도 형태, 하천 지형 및 식생 등 다각적인 측면의 조사 자료를 제공하는데 그 목적이 있다. 조사 방법으로는 자료 수집, 수위계 운영, 드론/지상 사진 촬영, LiDAR 항공측량, 현장 조사 등을 포함되었다. 장기 모니터링을 통해 발견한 주요한 사실들은 다음과 같다. 2015년은 1982년 다음으로 심한 가뭄이 발생하였으며 이로 인해 여름철 첨두유량은 50년래 최저를 기록하였다. 내성천 하도의 식생 활착은 1987년부터 시작되었으며, 2013년 이전에는 하류 구간에서, 그 이후로는 전체 구간에서 식생 활착이 발생하였다. 그 중 일부 지점은 홍수로 인해 재나지화 되었으나 여러구간은 목본이 활착하였고, 퇴적으로 인해 하도의 형태 변화가 발생하기도 하였다. 내성천은 모래 하상의 본질적 특성을 유지해 왔지만, 최근 약간의 조립화 경향이 나타났으며, 조사 단면에서 최심하상의 저하가 관찰되었다. 조사 결과를 종합하여 볼 때, 내성천에 나타난 변화는 주로 가뭄에 의한 것임을 확인하였다. 이와 함께 영주댐이 하도 변화에 미친 영향에 대해 고찰하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.238-238
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• 2022

합천댐의 건설 이후, 댐직하류 구간에서는 10년 동안의 방류량 감소와 기후변화로 인한 강우패턴의 변화로 하도식생의 활착이 발생하여 식생이 증식하고 밀도가 점차 증가하고 있다. 식생밀도의 증가는 흐름에 대한 항력을 증가시켜 유속을 감소시키고 수심을 증가시킨다. 이는 통수능 저하를 초래하며, 홍수 시 수위증가에 따른 홍수범람의 위험성 증가시킨다. 따라서 식생영향에 대한 심화적인 이해를 제고하여 적절한 식생관리대책을 구축할 필요가 있다. 본 연구에서는 이러한 필요성에 맞추어 식생대 영향에 따른 흐름의 변화를 예측모의하여 흐름과 식생대의 상호작용에 대한 분석을 수행하였다. 이를 위해 2차원 흐름모형인 Nays2D를 이용하여 합천댐 직하류 구간을 대상으로 식생밀도의 변화에 따른 흐름의 변화를 부등류를 기반으로 모의하였다. 상류단의 경계조건은 162.99 m³/s(실운영 방류량), 995 m³/s(2년빈도 댐 조절 방류량), 2670 m³/s(100년빈도 댐 조절 방류량)로 3개의 유량으로 구분하여 모의하였다. 식생의 특성은 현장조사를 통해 밀도를 산정하여 수치모의에 적용하였다. 식생밀도는 4가지로 구분하여 모의시나리오를 구축하였으며 현장조사를 통해 산정된 2021년도 식생밀도를 기준으로 식생밀도를 증감하여 수치모의를 수행하였다. 수치모의 조건은 2021년 식생현황, 식생개선, 식생존치, 전벌채로서 식생개선의 경우, 2021년 식생밀도의 0.5배로, 식생존치의 경우, 식생밀도를 2배로 적용하였다. 전벌채는 식생이 없는 것으로 가정하였다. 수치모의 결과, 식생개선이 2021년 식생현황과 식생존치보다 상대적으로 수심이 낮게 나타났다. 식생을 전벌채한 경우, 식생이 존재하는 조건보다 수심이 낮고 유속이 빠르게 나타났으며 특히, 만곡부의 외측에서는 2차류의 발달로 흐름이 집중되었다. 이를 통해 식생개선의 경우, 식생현황과 식생존치보다 홍수범람의 가능성이 적을 것으로 판단되며 전벌채의 경우, 만곡부 외측에서 2차류 발달에 의한 세굴을 야기하여 제방의 안정성에 영향을 줄 것으로 예측된다. 본 연구는 댐 직하류에 식생대 밀도변화가 흐름변화에 미치는 영향을 분석한 수치모의 사례로서 이는 추후 식생을 고려하는 하천관리방안을 수립 시, 식생관리방법에 대한 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.351-351
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• 2022

현재 우리나라는 기후변화가 심화되고 강우의 불확실성이 높아지면서 자연 재해와 홍수 피해가 증가하고 있고 이에 따른 댐이나 보 운영의 고도화가 요구되고 있다. 특히 댐의 경우 다양한 원인에 의해 상류와 하류에서 홍수 피해가 빈번하게 발생하기도 하며, 방류 조절에 따라 담수 유입으로 인한 해수의 염도 변화나 수질 오염 등의 결과를 야기시킨다. 따라서 효율적인 댐 운영을 위해서는 방류량에 대한 지속적인 검증 측정이 필요하며, 유역 내 상하류 유출 특성 변화에 대한 모니터링이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 탐진강 유역에 위치한 장흥군(별천교)관측소와 장흥군(예양교)관측소를 대상으로 가동보 운영과 식생영향, 취수영향, 공사에 따른 수위-유량관계 변화를 분석하였다. 탐진강 최상류에 위치한 장흥군(별천교)관측소의 경우 2013년 이후 유량조사가 이루어지지 않아 2021년 하류 가동보 수문 운영 조건과 수중식생 영향, 취입보 운영 조건에 따른 변화를 모니터링하고 유량측정을 실시하여 수위-유량관계의 변동성을 분석하였다. 또한 탐진강 하류에 위치한 장흥군(예양교)관측소는 기존 설치되어 있던 상하류 가동보에 대해 철거공사가 금년 진행되었으며, 이에 따른 지속적인 모니터링과 유량측정을 통해 흐름 특성 변화를 분석하였다. 추가로 저평수기와 홍수기에 장흥댐 수문 방류량에 대한 검증 측정을 수행하여 고시된 방류량과 실측된 방류량을 각각 적용하여 탐진강 유역 유출 특성 변화에 대해 분석하였다. 결과적으로 본 연구에서는 탐진강 유역 하천 내의 보 운영과 식생, 취수, 공사영향에 따른 모니터링과 유량측정을 통해 신뢰도 높은 수위-유량관계곡선식을 개발하였고, 이를 통해 생산된 유량자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다. 또한 장흥댐 수문 방류량에 대해 실제 측정된 방류량을 유출 분석에 적용한 결과 향상된 결과를 보였으며 정상적인 상하류 관계를 나타냈다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.55-66
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• 2004

황강 상류에 위치한 합천댐은 1988년 12월에 완공되었다. 완공 이후 댐의 저수량 부족으로 10여년간 수문을 통한 방류가 없었기 때문에, 댐 하류부에 새로운 생태계가 조성되었다. 이러한 현상은 국내 다른 지역에서 찾아보기 힘든 매우 특이한 사항이다. 본 연구에서는 댐 건설로 인한 유황변화에 따른 하천의 지형학적 변화와 식생 피복상태의 변화에 대한 분석을 수행하였다. 이를 위해 하상고 및 하천수로단면의 변화를 조사하였다. 또한 나이테 분석을 포함한 현지조사를 수행하였다. 또한 댐 건설 전ㆍ후 대상유역의 항공사진을 비교하여 댐 건설 후 식생피복이 증가한 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.243-243
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• 2022

댐은 일반적으로 하천관리에 있어서 인간에게 용수를 공급하고 홍수를 조절하는 등의 발전을 목적으로 건설되어 운영되고 있다. 그러나 하류하천은 댐 건설에 의해 흐름에 대한 연속성이 차단되어 첨두 홍수량과 유사량이 현저하게 감소한다. 첨두 홍수량의 감소로 퇴적된 유사는 이동하지 못해 고착화가 진행되고 식생이 침입하여 번성하게 된다. 하천에 식생이 발달하게 되면, 안정성이 증가하고 생태계 서식처를 형성하며 하천경관을 개선시키는 이점이 있다. 그러나 조도의 증가와 통수능의 감소로 인한 유속감소와 수위상승을 발생시켜 홍수범람을 야기할 수 있다. 따라서 이러한 상황에 대응하기 위해서는 식생대의 밀도에 따른 흐름을 분석하여 바람직한 하천관리방안 연구가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 2차원 흐름모형을 활용하여 황강 합천조정지댐 직하류 구간의 수목군을 고려한 부정류 계산을 통해 하도의 수위 및 유속을 예측모의하는 방법론을 제시하고 모의결과를 분석하였다. 상류단 경계조건은 과거 집중호우로 인하여 대홍수가 발생하였던 2020년 합천조정지댐 방류량 중 첨두발생 기간의 유량을 입력하였으며, 하도의 식생밀도를 산정하고 입력하기 위해 현장조사를 수행하였다. 수치모의 시 식생밀도는 총 4가지 Case(식생현황, 전체벌채, 식생개선, 식생존치)로 나누어 모의를 수행하였다. 모의결과, 직하류 만곡부 유입구간에서 외측으로 흐름이 집중되어 수심과 유속이 증가하였으며, 만곡부 외측의 식생대로 인해 식생대에서는 유속이 감소하고 수심이 증가하며, 식생대 주변 하류의 내측으로 흐름이 집중되어 수심과 유속이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 합천조정지댐의 실운영방류량과 황강의 실제식생밀도를 반영하여 수치모의를 하였기 때문에 흐름과 식생관리에 따른 실무적 대책방안 마련에 도움이 될 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 활용한 분석방법과 결과들은 합리적인 하천관리방안을 구축하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.455-469
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• 2010

낙동강 상류에 위치한 안동, 임하 댐 하류 하천에서 두 댐에 의한 충적하천의 변화와 식생이입 현상을 정성적, 정량적으로 조사, 분석하였다. 하천형태 및 하상재료 분석 결과, 댐 하류는 전반적으로 저하되었고 일부 구간은 최대 3m 이상 세굴 되었다. 하상재료도 전반적으로 임하댐 건설 전 평균 1.5mm에서 건설 후 2.5mm로 조립화되었다. 댐 건설로 인한 하상소류력의 감소는 사주에 식생 활착을 촉진시켰으며, 그 결과 사주의 식생이입률은 1971년 자연 상태에서 8% 수준에서 안동댐 건설 후 1988년에 25%로 증가하였다. 임하댐이 완공된 1992년 이후 사주 상 식생이입은 가속화되어 겨우 3년이 지난 1995년에 사주 식생이입률은 43%가 되고, 그 후 10년이 지난 2005년에는 74%까지 증가하였다. 세부조사구간 중 하나인 윗절에서 항공사진에 의한 식생천이 현상을 분석한 결과 모래와 자갈이 노출된 '맨' 사주에서 시작하여 큰개여뀌, 달뿌리풀, 버드나무류 유식물 등 개척 단계를 지나, 일부 달뿌리풀은 유지되고 버드나무 관목이 등장하고 나중에는 선버들이나 왕버들 같은 교목림으로 정착되는 것으로 나타났다. 하회마을 앞과 강 건너 점 사주의 경우 타 논문에서 기제시된 여건 등으로 2005년 항공사진에서 식생이입은 억제되는 것으로 보였지만, 2009년에 촬영한 사진에 상당 부분 확대되는 것으로 나타나 이에 대한 대책이 필요하다. 사주 상 식생이입의 가속화는 구담습지 등 자연 상태의 모래하천에서 찾아보기 어려운 독특한 배후습지를 창출하여 환경적으로 종의 다양성이 커져서 서식처로서 가치 자체는 높아질 수 있다. 마지막으로, 댐에 의한 홍수량 감소와 그에 따른 하상소류력 감소가 사주 상 식생이입 및 활착을 가속화시켰다는 가설은 대표 단면에서 무차원 하상전단응력의 검토 결과 확인되었다.