• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1234-1238
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• 2007

최근의 예상치 못한 이상기후와 태풍은 막대한 인명 및 재산피해 등의 손해를 입히고 있다. 이러한 자연재해를 극복하기 위한 방법으로 하천 제방 및 댐 건설 등 구조적인 대책과 홍수예경보시스템 구축등 비구조적인 대책을 수립하고 있다. 그러나 국내의 하천에서는 이 치수를 위한 홍수위 추적모형으로 정상 부등류 계산 모형이 일률적으로 적용하고 있어 홍수재해예방 및 피해 경감대책의 수립을 위한 자료로 활용하는데 어려움이 있다. 따라서 실제 하천의 흐름특성을 제대로 반영할 수 있는 부정류 모형의 필요성은 더욱 증대되고 있다. 본 연구에서는 대표적은 홍수위추적모형인 HEC-RAS모형과 FLDWAV모형을 이용하여 우이천의 수리학적 홍수추적을 실시하였으며 홍수파의 감쇄효과 등을 비교하여 적용성을 검토하고 조도 계수 등 매개변수 추정에 대한 문제점을 개선하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1259-1263
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• 2008

인천청라 경제자유구역내의 중앙호수공원을 대상으로 100년빈도 홍수시 Off-Line저류지로써 횡월류부에 가동보 설치에 따른 공촌천 홍수조절효과를 분석하였다. 서해조위 및 배수갑문 운영 등의 다양한 변수를 고려해야 하는 본 하천의 특성상 흐름상태의 시 공간적 변화를 고려하고 Off-Line 저류지 해석에 있어 실제 지형을 충분히 반영할수 있는 HEC-RAS 부정류 해석을 수행하였다. 부정류 모의 시 가동보의 도복을 합리적으로 검토 하기 위해 도복발생 시간을 기준으로 2단계에 걸쳐 부정류 모의를 수행하였다. 즉, 1단계에서 호수공원 횡월류 Weir높이를 가동보 높이로 고정하고 부정류 모의를 수행하여 공촌천의 호수공원 횡월류부 지점의 수위가 가동보 높이와 같아지는 시간을 찾고, 2단계에서 그 시간을 기준으로 호수공원 횡월류 Weir높이를 가동보가 없을 때의 높이로 부정류 모의를 수행하여 공촌천의 내수위를 검토하였으며, 가동보가 설치되지 않았을 때의 결과와 비교하여 가동보 설치에 따른 홍수조절효과를 분석하였다. 본 연구방법에서 검토된 공촌천 내수위의 적정성을 검토하기 위하여 배수갑문 운영에 따른 수위 변화를 모의 할 수 있는 Gate 모형으로 공촌천 하류의 배수갑문 지점에 대한 내수위를 산정하였으며, 하천 상류구간의 배수영향을 HEC-RAS를 이용한 부등류 모의를 추가적으로 수행하여 본 연구방법의 결과와 비교 검토하였다. 공촌천의 내수위 비교를 통한 홍수조절효과 분석결과 $2{\sim}3cm$ 정도의 홍수조절 효과가 있는 것으로 분석되었으며, 본 연구에서 제안한 방법이 가동보 설치에 따른 홍수조절효과분석 시 적용이 가능하리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.123-123
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• 2023

하천이 바다와 만나는 하구(河口, estuary)지역은 조위의 영향을 강하게 받아 하천 수위의 낙폭이 크고, 하상(河床)의 변동 또한 심하다. 때문에 이러한 감조구간은 홍수위 산정에 있어서도 일반하천에 비해 보다 세심한 주의가 요구된다. 우리나라 4대강 중 한강을 제외한 낙동강, 금강 및 영산강은 하구언 설치로 인해 이미 하구로서의 기능을 상실한 상황이다. 반면 한강 하류 구간은 북한과의 접경지역이라는 지리적, 상황적 특수성으로 인해 하구언 설치가 불가능하였기에 지금까지 감조상태를 유지하고 있다(Park and Baek, 2017). 지금까지 계획홍수위 산정시 일반하천이든 감조하천이든 간에 그 고유의 특성을 고려치 않고 정상-부등류(steady-nonuniform flow) 모의를 하는 것이 일반적인 관례이었다. 하지만 2018년 개정된 하천설계기준에 따르면 감조하천 구간에서는 반드시 부정류(unsteady flow) 모의를 수행하도록 규정하고 있다. 이에 따라 2020년 고시된 한강(팔당댐~하구) 하천기본계획(변경) 보고서에는 부정류해석을 통한 홍수위 산정분이 수록되어 있다. 문제는 "한강하구는 서해조석의 영향을 받는 감조하천이기는 하나 계획홍수량 유하시 한강에 미치는 조위의 영향은 미미하므로..."라는 결론을 도출하면서 부정류해석 결과 대신 부등류해석 결과를 계획홍수위로 결정했다는 것이다. 본 연구에서는 한강의 종점 유도지점을 기점으로 조석을 하류단 경계조건으로 부여하는 부정류 해석을 수행하여 한강하천기본계획(2020)의 홍수위와 비교하였다. 그 결과 본 연구에서 산정한 홍수위가 하구에서부터 신곡수중보 하류구간까지는 하천기본계획의 그것과 상당한 차이를 보였다. 한강하류 구간은 계획홍수량 발생시에도 조석의 영향을 받는 감조구간이므로 고시된 계획홍수위의 재검토가 필요해 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1999년도 학술발표회 논문집
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• pp.632-637
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• 1999

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.310-310
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• 2017

홍수추적 모형의 적절성을 결정하는 중요한 요소 중 하나는 모형의 매개변수이다. 특히 자연하천에 관한 부정류 계산모형의 매개변수인 조도계수는 하상재료의 특성에 따라 좌우되는 표피마찰뿐만 아니라 하상의 굴곡 등 단면형의 변화에 따른 형상손실 및 하천의 사행에 따른 손실 효과 등을 포괄적으로 내포하고 있기 때문에 모든 하천구간에 대하여 일반적으로 적용할 수 있는 조도계수의 값을 하나로 결정하기는 어렵다. 또한 조도계수는 흐름조건, 즉 유량 또는 수위의 변화에 따른 가변성을 갖고 있기 때문에, 흐름이 시간 및 공간적으로 변화하는 부정류 계산모형에 있어서는 더욱 그러하다. 그러므로 본 연구에서는 조도계수의 가변성과 다수 지점의 관측치를 고려한 모형보정의 결과로부터 얻은 파레토 최적화와 최소최대 후회도 방법(Minimax regret approach, MRA)을 결합하여 부정류 계산모형의 안정적인 매개변수를 선정할 수 있는 방법을 제안하였다. 여러 지점의 관측치를 고려한 모형의 보정은 다목적 최적화 문제로서, 여러 지점에 대한 가중치를 결합하여 얻은 하나의 목적함수에 대하여 여러 번의 개별 최적화를 수행함으로써 다수의 파레토 최적해들을 구할 수 있는 통합접근법을 적용하였다. 이때 유량에 따른 조도계수의 가변성을 나타내는 두 개의 매개변수로 구성된 관계식을 이용하여 두 구간에 대한 매개변수들을 모형의 추정 대상 매개변수로서 최적화하였다. 이 후 각기 다른 홍수사상에 대해 보정과 검증을 수행하였으며 각각에 대한 평가지표의 후회도를 정량화하였고 최종 안정적인 매개변수를 추정하기 위해 MRA를 이용하여 종합적인 순위를 도출하였다. MRA는 완전히 불확실한 의사결정 상황에서 유용한 방법으로 알려져 있는데 가장 나쁜 순위가 가장 좋은 것을 선택할 수 있게 하는 보수적인 의사결정기법이다. 계산결과 추정된 모형의 가변조도계수와 그로부터 얻은 두 개 지점에서의 평가지표인 RMSE는 두 지점에 대한 가중치의 조합에 따라 선택되는 매개변수 값에 따라 달라짐을 알 수 있었다. 본 연구에서 제시한 방법은 수문 및 수리모형의 다수의 관측지점의 자료를 이용한 매개변수 산정문제에 있어서 안정적인 해를 도출할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권11호
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• pp.971-976
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• 2018

관망의 해석은 관망의 설치, 운영에서 매우 중요한 요소이다. 이를 위한 연구 방법은 1차원 모형과 3차원 모형이 있으나 각각은 정확도와 계산속도의 면에서 관망 해석에 장점과 한계점을 보인다. 2차원 모형의 경우 1차원 모형과 달리 난류 점성을 이용하여 보다 정확한 마찰을 모의할 수 있게 하는데, 이때 사용되는 난류 점성을 모의하는 모형은 Five-Region Turbulence Model을 이용하였다. 그러나 이들 모형에 사용되는 매개 변수들은 실험에 의한 값이기 때문에 이러한 매개변수에 따른 2차원 부정류 해석 방법의 응답 특성을 알아보았다. 이를 위해 실제 상수관망에서의 수격압 데이터와 부정류 해석 모형으로 부터의 수격압 데이터를 비교하고, 다양한 매개변수에 따른 속도 분포 모의 특성을 조사하였다. 이를 통해서, 난류해석 모형의 마찰 거동과 매개변수와의 관계를 규명하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.96.1-96.1
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• 2010

하천의 설계홍수위를 결정할 때 가장 중요한 변수중의 하나는 우리가 흔히 부르는 Manning의 조도계수 n으로 과거 수십 년 동안 국내 외에서 많은 연구가 진행되어 왔고 현재에도 끊임없이 여러 연구자들의 관심의 대상이 되고 있다. 이러한 조도계수는 보통 부등류 모형에 의한 방법, NCALC 모형에 의한 방법, 하상재료 또는 사진 index를 통한 방법을 사용하고 있지만 일관성이 떨어질 뿐만 아니라 산정된 조도계수가 유량 또는 수위에 관계없이 일정한 조도계수 만을 제시하고 있다는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점 등을 해결하고자 부정류 수치모형을 이용하여 하천 구간에서의 조도계수를 유량의 함수로 산정하는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 본 연구에서는 이러한 조도계수의 여러 특성을 파악하고자 국내 주요 하천인 한강, 낙동강, 금강의 본류 및 지류에 대해서 수위관측소를 기준으로 구간을 구분하고 과거 주요 홍수 수문곡선을 선정하고 부정류 해석을 통하여 다양한 유량에 대한 하천 구간별 조도계수를 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.151-151
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• 2017

지류에서 발생하는 홍수량은 그 크기에 따라 본류의 흐름에 미치는 영향은 매우 다양하게 나타날 수 있다. 본류와 지류의 합류부에서는 유입되는 홍수량의 충돌로 인해 흐름 정체가 발생하게 되며, 홍수량 규모가 작은 지류에서는 합류부 홍수위로 인한 배수영향으로 유속의 저하와 수위의 증가가 발생하게 된다. 지류에서 유입되는 홍수량을 고려한 하천의 홍수피해 방지를 위해서는 흐름특성에 대한 수리학적인 분석이 필수적이며, 이를 통한 홍수 예경보시스템의 구축이 필요하다. 본 연구에서는 영산강의 담양댐 직하류에서부터 승촌보 직상류구간에 대하여 수리학적 모형을 구축하고, 본류의 주요 지점에서 발생하는 수위변동에 대한 주요 지류의 영향을 살펴보고자 하였다. 이를 위해 주요 지류를 고려한 영산강 본류구간에 대하여 HEC-RAS를 이용한 부정류 수리해석을 실시하고, 주요 수위관측소에서 측정된 수위자료를 이용하여 대상구간별 조도계수의 최적화를 실시하였으며, 구축된 수리학적 모형으로부터 본류의 주요 수위관측소에 미치는 지류의 영향도를 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.5-12
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• 2018

불포화 투수계수 추정을 위하여 부정류 유출 및 흡입시험을 수행하였고 그 결과를 이용하여 역해석을 수행하였다. 부정류 수리특성을 이용하면 함수특성곡선 및 불포화투수계수를 정확하고 효율적으로 구할 수 있다. 본 연구에서 세가지 시료에 대한 실험을 세분화된 모관흡수력에 대하여 실행하고 시간에 따른 함수비의 변화를 정밀하게 측정하였다. 역해석과 실험결과를 비교한 결과, 시간에 따른 유량의 변화를 신뢰성 있게 계산할 수 있었다. 역해석의 해로 구한 함수특성곡선에서는 실험결과와 근사하게 나타났다. 불포화 투수계수곡선에서는 함수특성곡선으로부터 이론적으로 구한 곡선과 비교하였으나 역해석 결과와는 다소 차이를 보였다. 하지만 실험적 및 해석적 기법을 병행하여 획득한 불포화 수리적 거동이 실제거동에 부합된다고 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권8호
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• pp.629-641
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• 2021

본 연구에서는 2차원 수치모형(Nays2DH)을 적용하여 금강에 건설된 세종보를 중심으로 보 개방 후에 홍수량 변화에 의한 하도의 지형변화 과정을 분석하였다. 이를 위해 부등류, 부정류(단일사상), 연속홍수사상을 수문특성을 반영한 흐름조건으로 수치모의를 수행하였다. 부등류 수치모의 조건은 유황에 따른 정상유량으로 상류단 경계조건을 가정하였다. 부정류와 연속홍수사상의 경우에는 실제 홍수사상들로부터 정규 수문곡선 (normalized hydrograph)을 산정 한 후, 시나리오에 따른 첨두유량으로 정규 수문곡선을 재구성하여 상류단 유량으로 가정하였다. 본 연구에서는 지형학적 변화를 정량적으로 평가하기 위해 하상기복지수(BRI)를 산정하여 시간에 따른 하상변동을 분석하였으며, 연구지역의 항공사진과 수치모의 결과를 정성적으로 비교하였다. 부등류 수치모의 결과, 각 유황별 유량이 증가하면 하폭 대 수심의 비는 감소하고, 사주의 이동속도는 증가하였다. 하상기복지수는 초기에는 증가하지만, 시간이 증가함에 따라 변화량이 작아졌다. 또한 유량이 증가하면 하상기 복지수가 증가했다. 부정류 수치모의 결과 사주의 이동속도는 유량의 변화에 따라 감소했다. 또한 첨두홍수에 대한 지형적 반응에서 시간지체(time lag)가 발생했다. 즉, 부정류에서는 하상고의 변화는 수리학적 조건에 대하여 위상지연(Phase lag) 이 나타났다. 연속홍수사상 발생에 의한 부정류 수치모의 결과에서는 각각 첨두홍수 발생에 따른 사주의 이동속도는 홍수발생이 반복됨에도 불구하고 급격하게 감소했다. 또한 부정류 수치모의 결과와 마찬가지로 위상지연이 나타났으며 사주의 이동속도는 지수적으로 감소하는 특성을 보였다. 하상기복지수는 시간경과에 따라 증가하였으나, 첨두홍수가 연속으로 발생하였음에도 불구하고 하상기복지수의 증가율은 완만하였다. 본 연구를 통해 하천의 수문특성을 반영한 지형변화 과정을 수치모의를 수행하여 분석하였으며, 이를 통해 흐름특성에 따른 하상변동의 정량적인 예측모의를 현장에 적용할 수 있는 방법을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.