• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.332-332
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• 2011

하천 유사량 특성 분석은 하천유역 내의 수리구조물 설계 및 유지관리, 하천개수 및 하도의 안정, 홍수터 관리, 저수지 설계 및 운영 등 수자원 개발 및 관리를 위한 하천계획의 필요한 요소 중 하나이며 현장 측정에서 분석까지 정밀한 일련의 과정을 통해서 알아낼 수 있다. 본 연구에서는 6개 지점(여주, 왜관, 진동, 공주, 나주, 구례2)에 대해 유사량 특성 분석을 수행하였다. 부유사량은 강우가 집중되는 홍수기(왕복수심적분법; D-74측정장비 / 표면채취법)를 중심으로 측정하였고 하상토의 경우는 Grab Sampler(60L), 선격자법 등을 이용하여 홍수기 전 후로 2회 채취하였다. 채취된 시료는 특성에 따라 여과법(부유사농도), BW관법(부유사입도분포), 체분석법(하상토입도분포)으로 분석하였으며, 이를 통해 산정된 평균 부유사농도, Oden Curve와 입도분포곡선 및 수리량(수위, 유속, 측정수심, 수면폭, 수면경사, 수온)등의 자료를 이용하여 총유사량(Modified Einstein 방법)을 추정하였다. 본 연구 결과는 다음과 같다.: 1) 유량-부유사량 및 총유사량 관계: 유량-부유사량의 관계에 있어 대체적으로 일관된 경향성이 나타났으며 총유사량과의 관계 역시 부유사량과 비슷한 경향성을 보임. 일부 성과의 경우, 총유사량과의 관계에 있어 Modified Einstein 조건의 불충족(자갈하상재료 또는 저유속)으로 부유사량과 동일추정이거나 추정불가 및 이상치가 나타남. 2) 유량-부유사량 특성: 전체적으로 루프현상을 보이며 초기 강우 사상에서는 더 많은 유사량이 발생하는데 이는 초기 강우에 의해 유사 이송이 활발하게 이루어지는 일반적인 특성임. 또한 수위 상승-하강에 따른 부유사량 자료가 더욱더 확보된다면 수위 상승과 하강부로 구분하여 분석하는 것도 의의가 있을 것으로 판단됨. 3) 유량-유사량관계식 개발: 개발된 관계식은 총유사량이 아닌 부유사량으로 개발되었으며, 측정성과들 간의 상관계수가 0.9723(구례2 지점) ~ 0.8490(나주 지점)으로 분석됨. 또한 개발된 관계식에 대한 신뢰도 분석을 실시하지 않았기 때문에 적용 시에는 주의가 요구됨.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1729-1733
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• 2010

본 연구에서는 7개 지점(여주, 적성, 왜관, 진동, 공주, 구례2, 나주)에 대해 유사량 특성 분석을 수행하였다. 부유사량은 강우가 집중되는 홍수기와 이의 전 후시기인 저 평수기(2회)로 나누어 왕복수심적분법(D-74)으로 측정하였고, 하상토는 BM-54, Grab Sampler(60 L), 선격자 등을 이용하여 홍수기 전 후로 2회 채취하였다. 채취된 시료는 그 목적에 따라 여과법(부유사농도), BW관법(부유사입도분포), 체분석법(하상토입도분포)으로 분석하였고, 그 결과로 작성된 평균 부유사농도 및 Oden Curve와 입도분포곡선과 수리량(수위, 유속, 측정수심, 수면폭, 수면경사, 수온)등의 자료를 이용하여 총유사량(미측정구간의 유사량 포함)을 추정(실측+계산: Modified Einstein)하였다. 총유사량 추정시, 세류사량을 제외한 부유사량을 적용하였다. 유량-부유사농도와 부유사량 및 총유사량 관계에 대한 결과는 다음과 같다: 1) 하나의 강우사상의 수위 상승-첨두-하강에 대한 측정성과는 대체적으로 Loop 형태를 보였고 이로 인해 일부 지점에서 측정성과들 간의 산포도가 다소 크게 나타났으며 수위 하강 때보다 상승시 초기 탁도의 증가 현상으로 부유사농도가 더 높은 것을 볼 수 있었다. 2) 유량-부유사농도, 부유사량, 총유사량 관계에서 왜관과 공주 지점의 경우, 첨두 수위에서 값들의 최고치를 보였고 나머지 지점들은 첨두 수위의 앞선 측정 수위에서 최고치를 보였다. 이는 강우사상별, 강우강도, 댐 방류량, 수위 상승-하강부, 유량에 따른 부유사농도와 부유사량의 특성이 각각 다른 점과 총유사량 추정시, 추정방법에서 추천하는 범위에서 벗어나는 자료를 적용해서 나타나는 결과로 판단된다. 여기서 유량, 수심, 하상토의 입도크기 등 자료의 범위가 추정공식들이 추천하는 범위에서 벗어나면 그 분석 결과도 서로 다르게 나타난다는 것은 그만큼 총유사량 공식의 범용성이 적다는 것을 의미한다. 이러한 점에서 때로는 자료 전체에 대해 전반적으로 양호한 결과를 보이는 공식보다는 정확한 답을 원하는 자료의 범위 내에서 예측하는 공식을 선정하는 것이 필요하다. 즉, 공식을 적용하여 유사량을 추정하고자 하는 하천이나 수로의 특성에 맞는 유사량 공식을 선정하는 것이 중요하다는 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.64-64
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• 2015

하천에서 토사유출, 하상변동, 제방유실 등과 같은 현상은 유사 이송과정에 관련되어 있다. 하천에 대한 다양한 공학적 문제들을 해결하기 위한 첫 단계로서 유사이송의 특성을 파악하는 것은 중요하다. 유수에 의한 하상재료 이송과정은 핵심 기작에 따라 부유사와 소류사로 구분할 수 있으며 이들의 합이 총유사량이다. 하천에서 유사이송을 정량적으로 이해하기 위해서는 부유사량과 소류사량을 측정할 필요가 있다. 소류사가 부유사에 비하여 측정이 어렵고 많은 시간이 소요되기 때문에 소류사량은 현장실측 자료의 수가 매우 부족하나 부유사량 자료의 수는 상대적으로 많은 실정이다. 홍수 시 하천에서 부유사량은 측정하고 소류사량은 기존 유사량 공식을 이용해 산정하여 총유사량을 추정하기도 한다. 이 같은 총유사량의 신뢰한계는 소류사량 추정 공식에 의존될 수밖에 없다. 본 연구에서는 자갈하상 하천에서 측정한 총유사량 중에 소류사량이 차지하는 정도를 조사하였다. 일반적으로 자갈하천은 모래하천에 비하여 경사가 급하고 유속이 빠르며 산지하천이 이 경우에 속한다. 산지하천에서 부유사량의 변동은 하상조건보다는 유역에서 공급되는 토사유출량의 크기에 좌우되나 소류사량은 주로 하상조건에 영향을 받는다. 양양남대천의 실측 유사량에 대한 유사량-유량의 관계곡선 기울기를 보면 부유사보다 소류사의 경우가 더 크며 서로 교차하는 유량조건, 즉 유사량비(=소류사량/부유사량)가 1인 한계유량이 존재한다. 유량이 적을 때는 소류사가 이동하지 않더라도 부유사량이 존재하였으나 유량이 한계유량보다 크면 소류사량이 더 많았다. 소규모 자갈하천인 Oak Creek (Milhous, 1973)에서 조사한 총유사량에서도 한계유량이 확인되고 있다. 모래로 된 대하천에서 유사량비는 현저히 작으며 한계유량도 확인되지 않고 있으나 경사가 급한 자갈하천에서는 한계유량이 존재한다. 이는 하천에서 유량이 증가하고 하상재료가 커지면 총유사량에서 소류사량의 중요성이 증가한다는 것을 의미한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.311-316
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• 2015

하천 유사량 자료는 하천의 이 치수 목적으로 활용할 수 있는 기본 자료중 하나로서 하상변동 예측, 저수지 퇴사량 추정, 하도 계획과 설계, 유사조절 계획 수립 및 기타 구조물 등의 영향 평가 등 다양하게 활용할 수 있다. 정도 높은 유사량 자료를 측정하기 위해서는 현장측정부터 분석까지 정확한 과정과 세밀한 준비가 필요하다. 본 연구에서는 정도 높은 유사량 자료를 생산하기 위하여 국가 유사량 관측망 중 19개 지점(율극, 점촌, 일선교, 구미, 왜관, 선산, 죽고, 진동, 개진2, 정암, 회덕, 마륵, 나주, 학교, 남평, 영수, 선암, 구례2, 죽곡, 용서, 곡성)에 대하여 부유사량 특성분석을 수행하고 이를 반영하여 유량-부유사량관계곡선식을 개발하였다. 유사량 측정과정은 사전조사, 현장측정, 실험실분석, 모형적용 단계를 거친다. 사전조사 단계에서는 현장에 대한 현장안전, 지점특성 등의 현장관련 정보를 수집하여 현장측정 계획을 수립한다. 현장측정 단계에서는 사전에 유량측정 자료를 이용하여 측선을 나누는 등유량법과 등간격법을 사용하였으며, ISO 기준 이상의 5~8개 측선을 나누어 측정하였다. 측정장비는 D-74 부유사 채취기를 이용하여 왕복수심적분법으로 부유사량 샘플을 채취 하였다. 실험실분석은 유량조사사업단 유사분석센터에서 채취 시료에 대한 농도, 레이저 회절법을 이용한 부유사입도분석, 하상토분석(체분석)을 실시하였다. 또한, 유량-부유사량 농도 변화양상과 부유사량 특성분석을 이용한 부유사량 측정결과를 평가하였고 각 지점의 부유사량특성을 잘 나타낼 수 있는 지수식($Q_{ss}=aQ^b$)을 이용하여 유량-부유사량관 계곡선식을 개발하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.25-25
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• 2022

하천의 개발 및 보전 계획을 수립하는 데에 있어 자연하천의 부유사량 및 총유사량을 계측하는 것은 매우 중요하다. 우리나라에서는 매년 국내 자연하천을 대상으로 부유사량을 실측하고 실측 부유사량을 바탕으로 수정 아인슈타인 방법을 적용해 총유사량을 산정하고 있으나 이 또한 홍수기에 국한되어 있다. 가장 일반적인 유사량 계측 방법인 시료 채집에 의한 방법은 많은 노력과 비용을 수반하기 때문에 유사량 관측소와 관측 빈도를 늘릴 수 없는 실정이다. 최근에는 ADCP 음파 신호의 후방산란도가 부유사 농도에 따라 증가한다는 성질을 이용해 부유사 농도 계측에 ADCP를 이용하고자 하는 노력이 계속되고 있다. 이러한 특성을 이용해 본 연구에서는 전라남도 나주시에 위치한 남평교 자동유량관측소에 설치된 횡방향 ADCP (H-ADCP)를 대상으로 서포트 벡터 회귀(SVR)를 적용한 실시간 유사량 모니터링 모형을 제안하였다. 여기서 제시하는 유사량산정 모형은 크게 유량과 초음파 산란도를 입력 변수로 해 부유사 농도를 산정하는 서포트 벡터 회귀 모형과 첫 번째 모형으로부터 산정된 부유사 농도와 흐름 정보를 이용해 총유사량을 산정하는 모형으로 구성되어 있다. 개발된 SVR 부유사량 및 총유사량 산정 모형의 정확도가 결정계수(R²) 기준으로 각각 0.82, 0.90 으로 나타났다. 주목할 점은, 본 연구에서 제시하는 SVR 모형을 이용해 멱함수 기반 유사량 관계식으로는 예측할 수 없는 유사량의 이력현상을 재현해낼 수 있다는 것이다. 본 연구에서 제시하는 H-ADCP 기반 총유사량 모니터링 방법은 기존 자동 유량 관측소 시설을 그대로 이용할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 실무 적용 시 낮은 추가비용으로 양질의 유사량 모니터링이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.427-427
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• 2022

하천에서 유사량 자료는 하천의 이·치수 목적으로 활용할 수 있는 기본 자료중 하나로서 하상 변동 예측, 저수지 퇴사량 추정, 하도 계획과 설계, 유사조절 계획 수립 및 기타 구조물 등의 영향 평가 등 다양하게 활용할 수 있다. 본 연구에서는 신뢰성 높은 유사량 자료를 생산하기 위하여 국가유사량관측망 중 27개 지점에 대하여 유사량의 측정 및 특성분석을 수행하였다. 유사량 측정과정은 사전조사, 현장측정, 실험실분석, 모형적용(총유사량 산정) 단계로 구분할 수 있다. 사전조사 단계에서는 현장관련 정보를 수집하여 현장측정 계획 및 현장 안전대책을 수립하고, 현장측정 단계에서는 사전조사 단계에서 수립한 계획을 바탕으로 유사량을 측정하였다. 유사량 측정시 측선은 ISO 기준 이상의 5~7개로 측선을 나누어 측정하였고, 측정장비는 D-74, DH-48 부유사 채취기를 이용하여 왕복수심적분법으로 수행하였다. 실험실분석은 한국수자원조사기술원 유사량 실험실에서 채취시료에 대한 농도, 레이저회절법을 이용한 입도분석, 하상토분석(체분석), 비중실험을 수행하였다. 총유사량 산정을 위한 모형적용 단계에서는 수정-아인슈타인법(Modified Einstein Method)을 적용하였다. 또한, 유량-부유사량 농도 변화양상과 부유사량 특성 분석을 이용한 부유사량 측정결과를 평가하였고 각 지점의 부유사량특성을 잘 나타낼 수 있는 지수식(Q_ss = aQ^b)을 이용하여 유량-부유사량관계곡선식을 개발하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.341-345
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• 2011

본 연구는 충청북도 충주시 동량면과 금가면에 위치하고 있는 대전천을 대상으로 하상토 입경, 수위-유량의 변화에 따른 유사량 특성을 분석하였다. 하상재료 조사는 매 0.5 km 마다 17개 지점의 시료를 채취하였으며, 현장에서 채취한 하상토는 흙의 입도분포(KSF2302)시험법에 따라서 입경분석을 하였다. 측정 지점은 흐름이 안정적이며, 와류, 사수, 역류가 없고 접근이 용이하며 하상변동이 적은 지점을 고려하여 선정하였고, 유사의 이동이 활발한 시기인 7월에서 9월까지 평 저수기 20회, 홍수기 24회, 총 44회에 걸쳐 유량 및 부유사량을 현장 관측하였다. 평 저수시의 유속측정을 위해 초음파유속계를 사용하였으며, 홍수시에는 표면 부자를 사용하였다. 유량계산시에 면적은 중간단면법을 사용하여 유량을 계산하였다. 유량측정과 동시에 부유사 시료를 채취하였으며 부유사 관측에는 수심적분 채취접을 적용, 부유사농도는 여과법을 시행하였다. 본 하천의 현장실험 측정성과와 수리특성을 기초자료로 하여 각 회차에 걸친 총유사량의 산정을 SCST(Solution for Computing Sediment Transport)를 사용하였으며, 총유사량을 산정하는 Einstein공식, van Rijn공식, Toffaleti공식, Shen&Hung공식, Yang(1979)공식, Ackers & White공식, Engelud&Hansen공식, Ranga Raju공식 등 10개 공식을 적용하여 비교 분석을 수행하였다. 이중에서 관측된 부유사량을 고려하여 검토한 결과 Yang(1979)공식을 이용하여 추정한 총유사량이 가장 적합한 것으로 판단되었다. 그 결과 수위-유량관계곡선 및 유량-총유사량 관계곡선을 개발하였으며, 효과적인 치수 및 이수계획의 수립 등 수자원 기본자료로서 이용될 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.103.1-103.1
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• 2010

기후변화가 가속됨에 따라 이에 따른 수문환경의 변화 예측이 중요한 문제로 부각되고 있다. 본 연구에서는 기후변화 시나리오에 따른 경안천 유역의 부유사량 변화를 모의하였다. SRES A1B 시나리오를 채택하고 이 시나리오에서의 강수량 변화를 10개 GCM을 이용해 모의하였다. 샘플링 오차를 줄이기 위해 BMA(Bayesian model averaging)기법을 사용해 10개 GCM의 결과를 앙상블했다. 부유사량의 모의를 위해 SWAT 모형이 이용되었다. 모의 결과, 경안천 유역의 경우 강수량과 부유사량 모두 상당히 증가하는 것으로 나타났다. 안정하도를 위한 구조물 설계시, 이러한 변화를 고려하는 것이 적절할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.174-174
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• 2016

하천은 침식작용과 퇴적작용에 의해 유사를 하류방향으로 이동시킨다. 하천의 침식작용은 하상을 변화시키고 교량, 보 등의 하천 구조물의 안전성을 저해하여 국민의 재산과 생명에 막대한 피해를 입힌다. 또한 퇴적작용은 상류로부터 이동한 유사를 하도 내에 퇴적시켜 하천의 형상을 변화시키고, 통수면적을 감소시켜 홍수기에 범람 빈도와 규모를 증가시킨다. 이처럼 부유사 자료는 하천 구조물의 설계, 수자원 개발 및 관리를 위한 하천계획의 전반에 있어 매우 중요한 자료이지만, 국내의 경우 유사량 측정방법에 대한 연구가 미비하여 대부분 유사량 채집기를 활용한 직접 측정이 이루어지고 있다. 하지만 유사량 채집기를 활용한 관측은 매우 제한된 지역에서 간헐적으로 실시되고 있어 측정 자료가 부족한 실정이다. 이러한 한계를 극복하고자 간접적인 측정 방식을 개발하였으나 우리나라의 강우 특성상 홍수기를 거치면서 하천의 수리학적 특성이 변화하여 관계식의 신뢰도가 떨어지며 자주 갱신해야 한다는 어려움이 있다. 본 연구에서는 횡방향 유속과 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 측정하는 H-ADCP(SonTek, SL-3000)와 레이저 회절을 이용하여 지점의 입도분포와 부유사 농도를 측정하는 레이저부유사측정기(LISST : Laser In-Situ Scattering and Transmissometry)를 이용하여 자료를 취득하였다. 그리고 취득된 신호대잡음비, 부유사 농도간의 관계분석을 통해 회귀식을 구축한 후, 초음파 산란도로 정의되는 신호대잡음비를 활용하여 실내 실험수로의 부유사량을 산정하였고 실측 부유사량과의 비교를 통해 오차 분석을 실시하였다. 오차 분석 결과 실측 부유사량은 138.15g/s, 추정 부유사량은 165.372g/s로 신호대잡음비를 이용하여 추정한 부유사량이 약 19% 과다산정 하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 현재 우리나라에 다수 설치되어 있는 수평초음파도플러유속계(H-ADCP)를 활용한 지속적인 부유사량 관측의 토대를 마련할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.918-922
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• 2008

본 연구에서의 측정 대상인 공주지점은 금강 본류로 홍수 예 경보 지점이며, 그 하상이 대부분 모래로 구성된 충적하천으로 간주된다. 유사량 측정은 강우가 집중되는 6$\sim$9월의 홍수기(25회)와 이를 기준으로 전 후시기인 저 평수기(2회)로 나누어 총 27회로 측정하였고 부유사량(D-74, P-61A: 수심적분법), 하상토(BM-54, 홍수기전 후 2회 채취), 수리량(수위, 유속, 측정수심, 수면폭, 수면경사, 수온)등의 실측자료를 이용하여 미측정구간의 유사량을 포함한 총유사량을 추정(실측+계산; Modified Einstein, 간접계산; Engelund & Hansen, Yang, Ackers & White)하였다. 이러한 분석결과를 가지고 유량-부유사농도와 부유사량 및 총유사량 관계에 대해 살펴보았다. 전체적으로 유량에 대한 측정성과들의 변위와 저유량시 산포도에 있어 다소 큰 경향을 보였고, 주요 강우사상별로 보았을 때 루프(Loop)현상을 볼 수 있었다. 이러한 분석결과의 상충은 하천의 수리, 유사특성과 추정방법의 적용한계 등의 서로 다른 제한된 범위의 자료들을 이용하여 분석하는 데서 오는 차이, 특히 유량, 수심, 하상토의 입경크기 등 자료의 범위가 추정공식들이 추천하는 범위에서 벗어났기 때문인데, 이는 총유사량 공식에 대한 범용성이 적다는 것을 의미한다.