• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제7권4호
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• pp.366-373
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• 2020

세종보 수문개방을 통하여 하도내에 다양한 모래톱이 만들어지면서 모래톱의 생태계 가치와 기능에 대한 연구 필요성이 증가하고 있다. 본 연구는 세종보 수문개방 전·후의 하도 내 지형 변화를 생태지형학적으로 분석하여 서식처의 관점에서 보 개방 효과를 규명하고자 하였다. 이를 위해 고해상도 항공사진의 공간분석을 수행하여, 수역과 육역을 17개 서식처 유형으로 분류하여 서식처다양도 지도를 작성하고 서식처다양도 지수를 산정하였다. 연구결과, 보 상류는 개방 전 저수지였던 깊은 정수성 서식처에서, 개방 후에는 여울과 소, 평여울, 완여울 등 유수성 서식처가 증가하고 얕은 정수성 서식처가 나타나는 등 수중 서식처의 유형이 다양해지고 복잡해졌다. 보 하류에서도 모래톱이 확장되면서 식생이 정착되지 않은 나지형 사주가 나타나고, 유수성 서식처가 증가하였다. 이러한 변화들을 종합하면 보 개방후 서식처다양도 지수가 크게 향상되는 것을 실증적으로 규명하였다. 앞으로 이러한 연구를 기반으로 모래톱의 생태계 가치를 하천관리와 복원에 적용할 수 있는 응용생태 분야의 연구기술 개발이 더욱 요구된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.342-342
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• 2011

댐의 건설로 인해 자연적인 물의 흐름이 댐 운영에 의하여 조절되기 때문에 유사의 연속성 및 유량의 변화에 따른 지형 환경적 변화가 예상된다. 따라서 영향분석을 위한 체계적인 조사 및 연구가 필요할 것이다. 본 연구는 내성천 영주댐 건설 예정지로부터 48.4km 하류인 회룡포 구간에서 하상변동이 예상됨에 따라 현장 조사를 수행하고, 장래변화를 예측하기 위하여 수치모델을 수행하였다. 수리학적 변화량은 금회 수립중인 하천정비계획의 계획 홍수량인 댐건설 전 4,040cms, 댐건설 후 2,934cms로 구분하고, 유사변화량은 영주댐 실시설계 보고서결과를 적용하여 분석하였다. 한편 2001년과 2010년의 실측종단변화를 검토한 결과, 회룡포 구간에서 0.5m~1.7m의 퇴적이 진행되고 있음을 알 수 있었다. 수치모델 및 실측한 데이터를 종합적으로 판단한 결과, 단기호우사상에 대해 댐 건설 후 회룡포 구간의 사주퇴적능력은 -0.05m로 감소되어 그 영향은 비교적 미미할 것으로 분석 되었고, 대부분의 변화는 주수로에서 -0.5~0.5m로 변화될 것으로 예측되었다. 하상 변동의 양상은 실측한 10년간의 종단변화와 같은 경향성을 보이며, 횡단번호 No.15 이후로 0.5m이상 퇴적이 이루어 질 것으로 예측되었다. 본 연구결과는 댐건설로 인한 하천 하상변화에 대한 특성을 파악하고 하천공사 나 수리구조물 설계의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 향후 지속적인 모니터링 및 조사를 통하여 하상변동양상을 관측하고 분석할 필요가 있을 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권1호
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• pp.24-33
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• 2017

본 연구에서 내성천 만곡부에서 유량의 변화에 의한 흐름 및 하도 변화를 2차원 수치모형인 Nays2DH를 이용하여 분석하였다. 만곡부를 통과 된 후에 하폭이 좁은 구간에서 만곡부 외측으로 수심이 깊게 형성되었다. 하폭이 넓은 구간에서는 점사주가 형성된 만곡부 내측에서는 수심이 얕게 형성되었다. 흐름이 집중되는 만곡부 외측에서는 수심이 깊게 형성되었다. 직선이 형성된 하류 구간에서 흐름은 하도 중앙에 집중되었다. 연속적으로 사행이 형성되면서 번갈아 가며 수심이 깊은 곳과 얕은 곳이 형성되었다. 이러한 특성은 사행하천에서 강한 2차류의 영향을 받아 형성된 것이다. 무차원소류력도 유속이 집중된 부분에 크게 나타났다. 그러나 하폭이 감소하고 급만곡부가 형성된 곳에서는 유속과 무차원소류력의 변화에 대한 하상고 변화가 일치되지 않았다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제12권1호
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• pp.19-26
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• 2000

폭풍발생에 따른 해안종단방향의 표시이동은 경빈과 사구의 침식, 연안사주의 생성등 해안단면변화에 있어 주요한 요인의 하나로 알려져 있다. 그러나 폭풍발생에 따른 표사이동은 표사의 입경, 수면상승높이, 쇄파고 등 많은 요소들에 의해 복합적으로 작용하기 때문에 현재에도 정확한 예측이 어려운 실정이다. 본 논문에서는 해안단면에서의 평형에너지소산개념과 표사량 예측에 있어 주요한 요소인 표사량 파라미터를 차원해석을 통하여 변수화하고 수치모델에 도입하여 폭풍발생에 따른 해안종단방향의 해안단면변화와 해빈침식에 대하여 분석하여 보았다. 해안종단방향의 해빈침식은 단면형상 파라미터, 표사량 파라미터, 수면상승높이에 의해 크게 영향을 받음을 알 수 있다.

• 환경영향평가
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• 제21권1호
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• pp.171-184
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• 2012

하천 수위를 유지하거나 농업용수를 취수 할 목적으로 조성되는 크고 작은 보는 용수공급 시설로 이용되고 있으나, 하천 생물이동의 차단, 보 상류부의 수질악화, 수변 생물서식처의 변화, 하천경관 훼손과 같은 환경적 문제를 초래하고 있다. 더욱이 도시화가 진행됨에 따라 토지이용의 변화, 시설의 노후화 등으로 매년 50~150개 정도의 보가 폐기되고 있는 현실이다. 본 연구는 하천에 설치되었으나 용도와 기능이 상실된 보를 철거하여 생태적 연속성을 확보하고 하천 본래의 모습으로 되돌려 주며, 하천의 생태적 건강성을 회복 및 향상 시키고자 하였다. 보 철거 시범사업으로 공릉천에 설치된 길이 76m, 높이 1.5m의 공릉2보와, 한탄강에 설치된 길이 190m, 높이 2.8m의 고탄보를 철거하였고, 각 시범사업 대상지의 물리/화학/생태특성 모니터링 분석을 수행하였다. 그 결과 철거 직후 보의 직 상류부에 전체적으로 침식이 발생하고, 보 하류부는 여울, 하중도, 사주, 침식 등 다양한 지형으로 변모되었다. 본 연구를 통하여 하천복원의 취지에 맞는 하천 본래의 모습에 가까운 하천으로 복원하기 위해서는 기능 및 용도가 상실된 보의 경우는 기존의 보체를 개량하거나 어도를 설치하여 주는 것 보다 구조물 자체의 완전철거를 통한 생물 이동통로 조성이 바람직하다고 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제10권1호
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• pp.45-53
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• 1998

비디오_모니터링 기술 및 이의 해안에서의 적용에 대하여 검토하였다. 최근에 비디오 하드웨어 및 영상처리 기술의 발달로 인하여 비디오카메라를 이용한 해안선 변화, 연안 사주의 형태, 파의 쳐올림 및 스워쉬(swash)운동 등에 대한 관측이 가능해졌다 특히 영상의 디지털화(digitization),좌표수정(rectification)및 영상 처리과정을 통하여 비디오 영상으로부터 정량적인 정보를 얻을 수 있게 되었다. 비디오 모니터링 기술은, 비록 정밀도가 낮고 육지 및 해수 표면에 대한 정보만을 간접적으로 제공하지만, 기존의 관측 기술에 비해 훨씬 적은 비용으로 장기간의 관측을 가능하게 해 준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.588-593
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• 2006

자연하천은 일반적으로 만곡수로나 사행수로 형태를 보이고 있으며, 직선수로에서와 달리 원심력에 기인한 이차류 영향을 받게 된다. 이차류에 의해서 수면에서는 만곡부 바깥쪽으로, 하상에서는 만곡부 안쪽으로의 흐름특성을 보이게 된다. 만곡부 안쪽으로 가해지는 하상 전단응력에 기인하여 하상에서의 입자가 만곡부 안쪽으로 이송되며, 결과적으로 만곡부 안쪽에는 점사주가, 바깥쪽에는 소(pool)가 생성된다. 또한 지형경사의 생성으로 입자에 가해지는 중력효과도 변화된다. 따라서 이와 같은 자연하천의 흐름과 하상변동을 수치모의 하기 위해서는 만곡부 이차류 특성을 고려한 모형이 필요하다. 본 연구에서는 수심 적분된 흐름방정식과 하상토 보존방정식 (Exner equation)을 이용한 하상변동을 위한 비연계 수치모형을 위해서 하상토 보존방정식의 유한요소 알고리즘을 개발하였다. 하상토 보존방정식은 흐름 특성에 따른 평형 유사량의 공간변화율을 이용하여 일정 기간 동안의 하상 변화량을 계산한다. 이 때 이차류에 의한 하상 전단응력의 편각 및 지형경사 변화에 따른 실제 입자의 이송방향을 보정하여 평형 유사량이 계산된다. 이러한 보정식을 적용시키기 위해서는 유속성분의 공간변화량 및 지형경사의 공간성분이 필요하다. 유한요소법은 연속성 변수를 이산화시켜 근사해를 구하는 수치기법의 일종이기 때문에, 요소망이 불규칙적으로 구성되었을 경우 임의의 절점에서 연속성을 지닌 변수의 공간변화율을 계산하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 평형 유사량 계산 시에 절점이 아닌 요소 내부에서 평형 유사량을 계산하는, 하상토 보존방정식의 새로운 유한요소 알고리즘을 개발하고, 새로운 알고리즘을 적용시킨 수치모형의 검증을 행하였다. 경계조건 알고리즘의 검증으로 위해서 Soni 등 (1980)이 행한 상류 유입 유사량에 따른 하상변동을 수치 모의하고 실험치와 비교하였으며, Sutmuller와 Glerum (1980)이 수행한 만곡수로에서의 하상변동을 모의하고 실험과 비교하였다. 새로운 알고리즘을 적용시킨 하상토 보존방정식의 유한요소 수치모형의 결과는 매우 안정적이며, 실험과 매우 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 본 수치모델은 현재 균일한 입자의 하상토만을 고려하므로, 입자분급이나 하상 장갑화 현상 등은 무시한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.522-522
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• 2017

하천에서 식생은 하도내 흐름저항과 항력을 증가시켜 유속과 유사이동을 감소시킨다. 유속의 감소로 인해 유사가 퇴적되어 사주 발생이 증가하며 이는 하도 지형변화의 중요한 요인이 된다. 하천내 식생은 하천생물의 서식과 밀접한 관련이 있는 물리적인 서식환경을 변화시키게 된다. 이러한 물리적인 서식환경 변화는 수중음향으로 표현되는 하천의 음환경(Soundscape) 변화로 연결된다. 본 연구는 하천 식생대에서의 수중 음향변화를 식생유무, 수온, 수심에 따라 분석하고 수리학적 특성과의 상관관계를 파악하고자 한다. 실규모 하천 수로에 식생 38 주/$m^2$를 식재하고 1 m정도 성장시킨 후 식생을 완전 침수시켜 $3.2m^3/s$의 유량을 공급하여 유속의 변화와 수중음향을 측정하였다. 오후시간대와 새벽시간대를 이용하여 수온이 다른 조건에서 측정하였고, 수심은 표면 3 cm, 40 cm, 80 cm 깊이에서 각각 측정하였다. 측정지점은 식생구간의 상류지점(A), 식생구간(B), 식생구간의 하류지점(C) 세 곳을 선정하였고, 유속은 micro-ADV, 수중 음향은 Hydrophone을 사용하여 5분간 측정하였다. 측정 주파수 spectrum은 1/3 Octave band로 처리하여 음압을 비교분석하였다. 주파수에 따른 음압을 분석한 결과 측정지점에 관계없이 주로 125 Hz, 315 Hz에서 높게 나타났다. 수심에 따른 음향을 분석한 결과 식생이 없는 상류(A)지점에서는 수중음향의 차이가 크게 나타났으며, 식생지점(B)과 식생이 없는 하류(C)지점에서는 수중음향이 유사하게 나타났다. 이는 식생에 의한 유속의 저하로 인해 흐름이 안정화되어 나타나는 현상으로 판단된다. 수온에 따라서는 식생구간(B)과 하류(C)지점에서 대체로 큰 차이를 보이지 않았으나 상류(A)지점에서는 수온이 높을 때 음압이 더 크게 나타났다. 이는 온도가 높을수록 소리의 전달속도가 더 빨라지기 때문으로 판단된다. 이처럼 식생의 유무와 수심, 온도에 따라 하천의 수리학적 특성이 달라지고 이에 따른 수중음향도 달라지므로 하천의 물리적 서식환경을 평가하기 위한 인자로 수중음향을 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.335-349
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• 2017

수중에 설치되는 잠제는 해안침식을 방어하기 위한 대표적인 연안구조물로 지금까지 다양한 형태의 잠제가 제안 연구되어 왔다. 이와 같은 잠제는 천단에서의 급격한 수심변화에 의해 구조물 주변에서 복잡한 파동장을 형성한다. 본 연구는 3차원투과성잠제를 대상으로 잠제 주변에서 형성되는 파고분포 및 평균수위분포를 수치적으로 검토하였다. 수치해석에는 오픈소스 CFD 소스코드인 OLAFOAM을 적용하였으며, 투과성직립벽 및 불투과성 잠제에 대한 기존의 실험결과와의 비교를 통해 수치해석모델의 적용성을 검증하였다. 이를 바탕으로 설상사주의 형성조건에 있는 투과성잠제 주변에서 형성되는 파고분포 및 평균수위분포를 검토하였다. 수치해석결과, 잠제 사이의 개구부 폭이 감소할수록 개구부 중앙에서는 파고가 증가하지만 개구부 배후에서는 개구폭이 증가할수록 파고가 증가하며, 연안으로부터의 잠제 설치위치는 파고의 변화에 크게 영향을 미치지 않음을 확인하였다. 또한, 잠제의 개구부 폭이 감소함에 따라 잠제 개구부의 제두부 근방에서 평균수위 하강이 증가함을 확인하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권3호
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• pp.207-211
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• 2016

본 연구는 충적하천의 식생이입 현상, 즉 경관생태적으로 하천이 화이트리버에서 그린리버로 변하는 현상을 원인 별로 구분하고, 구분된 각각의 유형을 설명하고, 앞으로의 연구방향을 제시하는 것이다. 문헌연구와 과거 필자들이 제한된 범위에서 시행한 관련 국내 연구성과에 의하면 사주 상 하천식생 이입과 퇴행의 필요/충분 조건은 기계적 교란 (하상소류력), 토양습윤(지하수위, 지형, 하상재료 구성, 강수 등), 침수기간, 극단적 기후, 그리고 영양염류의 유입 등이다. 본 연구에서 사주 상 하천식생 이입과 퇴행의 원인 별 유형으로서 부분적으로 입증된 가설인 봄철 강우양상 변화로 인한 비조절하천에서 홍수 저감과 하천에 영양물질 유입증가 유형을 추가하였다. 하천식생 이입과 퇴행 현상을 과학적으로 더 규명하고 실제 이용가능한 하천식생모형의 개발을 위해서는 화이트리버가 그린리버로 바뀌는 현상의 전국적인 현황조사, 가설의 검증과 세분화를 통한 원인 별 유형 정립, 동적 하천식생 모델링 기법 개발, 변화에 따른 적응관리 등에 대해 연구가 필요하다.