• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1504-1508
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• 2009

본 연구는 팔당댐 상류부(충주댐$\sim$팔당댐 구간)의 수리학적 홍수예측 모형 구축시 한강본류 내에 위치하고 있는 충주조정지댐을 고려하는 모의 방안을 제시하였다. 충주조정지댐은 특정 유입량 이하일 경우 일정하게 수위를 유지하며 그 규모 이상의 홍수에서는 모든 문비의 개방이 이루어지기 때문에 이러한 운영특성을 수리학적 홍수예측 모형에 반영하는 것은 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 충주조정지댐 운영특성을 수리학적 홍수예측시 반영할 수 있도록 수문을 완전히 개방하는 시점을 기준으로 2단계의 수위-방류량 관계를 적용하는 방안을 검토하였다. 먼저 2단계 수위-방류량 관계의 작성을 위하여 1990년$\sim$2008년까지의 17개 홍수사상에 대한 충주조정지댐의 운영시계열 자료를 분석하여 기준 방류량을 설정하였으며 기준방류량 이하일 경우 일정하게 수위가 유지되는 수위-방류량관계 곡선을 내부경계조건으로 이용하고, 기준방류량을 초과할 경우 수문 개방시 관측된 저수위와 방류량 자료를 토대로 작성된 수위-방류량관계를 이용하는 방안을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.54-54
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• 2021

최근 홍수파 또는 댐 및 보 등의 하천 구조물과, 본류와 지류의 합류로 인해 발생하는 배수영향 등으로 하천에 고리형 수위-유량관계의 이력현상이 발생하여, 수위-유량관계식으 신뢰도가 저하된다고 판단하여, 대하천 본류와 합류부 인근 지류에 초음파기반유속계(ADCP)의 측정결과를 지표로 활용하는 자동유량관측소가 현재 58개소가 구축되어 운용되고 있다. 그러나, 4대강 사업으로 다기능보의 설치 등으로 인해 하천의 수리학적 특성이 변동되었고, 지류에서 주로 운용하는 수위-유량관계 기반 유량관측소에 수문사상으로 인해 발생한 홍수파 또는 배수영향으로 인한 하천에 수위-유량관계의 이력현상이 발생할 경우, 지류 수위관측소를 자동유량관측소로 대체할 필요성이 제기되고 있다. 기존의 자동유량관측소의 경우 홍수량이 기준이하로 발생할 경우 수위-유량 관계식으로 대체하는 경우도 있지만, 적용기준이 명확하지 않다. 또한, 하천의 수위-유량관계의 이력현상이 발생했을 경우 수위-수면경사의 이력현상도 같이 발생하게 된다. 수면경사의 경우 기존 수위관측소로부터 수위 측정결과로부터 산정할 수 있기에, 수면경사로부터 하천의 이력현상 현저성을 산정할 경우 자동유량 장치를 활용하지 않고 이력현상 현저성 진단을 할 수있다. 따라서, 본 연구에서는 신규 자동유량장치 설치, 기존 수위관측소의 자동유량관측소대체, 자동유량관측소에서 수위-유량관계의 활용 기준 마련 등을 명확하게 판단하기 위해 상류에 위치한 수위관측소의 수위 측정으로부터 하천의 수면경사를 산정하고 수면경사를 활용하여 수위-유량관계 이력현상의 패턴을 분석하여 현저성을 진단하는 기법을 개발하고자 한다. 이를 위해, 다기능보 설치 및 지류-본류로 인한 지류하천의 배수영향과 홍수파에 의해 발생한 수위-유량관계의 이력현상를 다양한 수문사상에 대하여 분석 하였다. 분석방법으로는 대상유역으로 수위-유량관계의 이력현상이 발생하는 영산강유역에 위치한 남평교, 나주대교 두 지점을 선정하고 자동유량관측소 상류에 위치한 기존 수위관측소의 수위 측정값으로부터 하천의 수면경사를 산정하고 수위-유량관계와 수위-수면경사관계의 패턴을 분석하고, 수위-수면경사의 이력현상으로 부터 수위-유량관계 이력현상의 현저성을 진단하였다. 분석결과 각 수문사상마다 수위-유량관계의 최대이력범위와, 수위-수면경사의 최대이력범위를 각각 무차원화시켜 관계그래프를 산정하였다. 남평교의 경우 수위-유량관계의 이력현상이 현저히 나타남에도 불구하고 수위-수면경사의 이력범위는 거의 없었다. 나주대교의 경우 수위-유량관계와, 수위-수면경사관계 각각의 이력범위가 현저히 나타나 관계를 분석하기 용이하였다. 또한, 나주대교관측소지점의 분석을 통하여 수위-수면경사 이력범위의 유의 수준을 두어 일정 이력범위(20%)가 발생한 경우, 수위-유량관계의 이력현상이 현저함을 알 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 20%이상의 이력범위를 수위-수면경사의 이력범위로부터 수위-유량관계의 현저성을 판단하는 기준으로 제안하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제6권4호통권23호
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• pp.57-65
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• 2006

본 연구에서는 본류와 지류가 만나는 합류구간, 만곡 및 사행구간이 있는 자연하천과 동일한수리모형을 제작하고 합류부를 중심으로 본류와 지류의 유량비 변화에 따라 모형의 합류부 횡단면에서 발생하는 수위차의 변화를 분석하였다. 합류이전의 최하류단면 수위를 기준으로 하는 합류부 각 단면의 최대수위 변화에 미치는 유량비의 영향은 합류부 하류구간보다 상류구간에서 더 크게 나타난다. 횡단면의 최소수위에 대한 최대수위의 변화는 합류부 중심에 가까울수록 증가하며 합류부 중심 직하류에서 최대를 보인다. 또한 합류구간 횡단면의 수면경사는 단면형태에 따라 영향을 받으며 본류에 대한 지류의 유량비가 감소할수록 수면경사도 감소한다. 기존에 제안된 일정한 곡률반경과 정형화된 단면에서 도출된 횡단면 수위차 산정 공식이 평창강과 동일하게 제작된 모형수로에서 실측값과 약 60%의 차이를 보인 반면 본 연구에서는 실측값과 약 10%의 차이를 보이는 수위차 산정 공식을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1681-1685
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• 2006

현재 한국수자원공사에서는 시화호로 유입되는 유량을 저류하여 습지내 안정적인 유량을 공급함은 물론, 정화된 하천수를 방류하여 호소내 수질을 개선하고자 동화천 하류 약 840m 지점에 제수문을 설치하여 운영중에 있다. 그러나, 폭우시 상류농경지 침수우려에 따른 제수문 개방후 폐쇄시 제수문 담수어종이 상류로 올라가는 길이 차단되어 제수문 유출부에 어류가 폐사되는 현상이 반복되어 발생하고 있다. 따라서, 한국수자원공사에서는 동화천 제수문 하류부(약 36m)에 어도를 갖춘 수중보시설을 설치함으로써 제수문과 수중보사이에 Pond를 형성하여 어류의 자연사를 방지하고자 하였다. 이에 본 연구에서는 유량규모 및 수문개방 조건에 따른 보 설치 전 후 상황에 대한 1차원 수리특성분석을 실시함으로써, 보 설치로 인해 제수문 상류지역에 배수불량 상황 발생여부를 검토하고, 이를 배제하기 위한 제수문 개방조작 변경안을 제시하였다. 본 연구를 통해 제수문 하류단의 설치예정인 수중보가 제수문 상류지역의 배수상황에 미치는 영향은 제수문 상류 유입량이 저유량 구간인 $3.92cms{\sim}8.88cms$에서 발생하였으며, 이는 본 연구에서 제시한 개방수문 조작 변경안과 같이 간단한 수문조작을 통해 상류 수위를 저감시킬 수 있는 것으로 조사되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1609-1613
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• 2008

국내에서 하천 정비 사업을 수행할 경우에 HEC-RAS와 같은 1차원 수치모형을 이용하여 개략적으로 홍수위 및 단면평균 유속 분석을 통한 치수안전성을 검토하고 있다. 그러나 1차원 모형은 교량이나 보 등의 하천 횡단구조물에 의한 수위 상승 구간을 정확히 산정하기 어려우며 지류가 유입하는 합류지점이나 하도형상이 급변하는 지점에서의 국부적인 흐름의 변화양상을 계산하기에는 많은 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 감천과 직지사천이 합류하는 구간을 대상으로, 1차원 수치모형인 HEC-RAS와 2차원 모형인 FLUMEN을 이용하여 수위 및 유속분포 등 수리특성을 비교 분석하여 그 특성을 파악하였다. 모형의 적용 결과, 두 모형 모두 김천교 수위국의 실측치에 대해 절대오차율평균이 5% 이내이며 상관계수 및 결정계수가 1에 가까운 값을 보여 비교적 정확한 모의 결과를 보여주었다. 또한 두 모형 모두 교량 직상류부의 수위상승과 직하류부의 수위하강의 양상은 비교적 동일하게 나타났다. 그러나 수리구조물에 대한 영향을 1차원 모형이 잘 반영하지 못하기 때문에 합류부 상류구간의 교량 단면에서 수위 및 유속분포의 차이는 비교적 크게 나타났으며, 특히 합류부 직상류부의 교량단면에서의 수위분포는 $15{\sim}20%$ 정도의 차이가 나타났다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.101-101
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• 2011

현재 국내에서 시행되고 있는 '4대강 살리기 사업'은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력을 시도하고 있다. 특히 안정적인 수위 및 유량확보와 홍수방지를 위한 보(weir)가 4대강 유역에 16개 설치되고 있다. 이러한 보 구간에는 고정보와 가동보가 복합적으로 설치되고 있으며 가동보는 그 형상과 운영방식에 따라 다양한 설계방안이 적용되었다. '4대강 살리기 사업' 중 낙동강 23공구의 강정보 공사 구간에는 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 라이징 섹터게이트는 구조물의 높이가 낮고 수문의 개폐장치가 수문피어 구조물 내에 설치되어 경관이 우수하며, 구조가 간단하여 비체와 수류의 안정성이 뛰어나기 때문에 4개의 공사구간에 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 제작하여 가변경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 본 실험에서 사용한 개수로 장치는 너비 0.6 m, 높이 0.8 m, 그리고 길이 15.0 m(측정가능 구간, 헤드탱크와 테일게이트 부제외)의 개수로 실험장치이다. 측부는 모두 강화유리로 되어 육안관찰 및 계측 시 용이하게 제작되었으며, 순환식 유량 공급장치를 구축하여 수로의 하부에 설치된 유량탱크로부터 계속적으로 순환하도록 설계되었다. 또한 수로 하단으로부터 상단방향으로 약 33 m 지점에 전동 유압식 Jack screw 2기가 설치되어 경사도를 조절할 수 있도록 제작되었다. 유량조절용 판넬의 제어기판에는 디지털 경사계가 설치되어 있기 때문에 보다 정확한 경사도의 조절이 가능하다. 보 모형의 총연장은 53 cm이며 폭은 45 cm이다. 섹터게이트의 게이트부분은 직경 15 cm로 설계하였다. 문주부분을 포함한 모든 모형은 아크릴로 제작하며 레이저의 주사를 방해하지 않으며 투과율을 최대로 할 수 있도록 고강도의 아크릴을 가장 얇게 하여 중공형태를 채택하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함되어 있다. 홍수시에 대한 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 유동장의 해석을 위해서는 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, $60^{\circ}$)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도를 제안하고자 하였다. 실험결과는 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치의 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대해서 분석하였다. 이를 통해 가동보 운영에 따른 다양한 유속구조를 파악할 수 있게 되며 구조적 안정성 확보를 위한 검증자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 향후, 가동보 운영방안 중 수세효과(flushing effect)에 대한 효과분석을 위해 게이트부 상류구간에 적절한 입경과 비중의 퇴적물질을 설치하는 연구와 상류부에서의 유입유사농도 및 시간변화에 따른 퇴적에 관한 연구를 수행할 계획이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.295-295
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• 2017

본 연구에서는 2차원 수리모형을 이용하여 자연하천에 보가 없는 경우, 직선 보, 경사 보 3가지 경우로 적용하여 2차원 수리분석을 실시하여 상 하류 수리특성을 검토하여 향후 하천개설 및 하도 설계의 기초자료를 제공하고자 한다. 보의 배치가 하천에 미치는 영향으로 수리특성의 변화와 유속의 변화, 토사의 이동 등 하도 내 흐름 특성의 2차원 해석결과를 도출함으로써 하도 내 횡단구조물 설치에 따른 기초적인 자료를 제공하고자 한다. 보 설치로 인한 하천 주변 친수 공간 발달로 인한 여가시설, 이동편의를 위한 도로설치 등 공간조성 설계 시 기초자료로 활용가능 할 것이다. 연구대상 하도구간은 경주 시내를 통과하는 형산강의 남천합류부 2.7km 지점부터 경주시 천북면 모아리에 위치한 모아수위관측소까지 약 8.7km 구간이다. 연구대상 유역인근에 위치한 수위관측소는 경주, 모아 관측소가 있으며 수리해석을 위한 경계조건으로 활용하였다. 연구대상 구간의 상류 부근에 경주 북천이 합류하고 있으며 현재 월령보가 경사 방향으로 설치되어져 있다. 본 연구에서는 상류경계 입력자료 계획홍수량은 형산강하천기본계획보고서(2011)을 참고하였으며, 경주 금장대 부근 합류하는 북천의 계획홍수량은 북천하천기본계획보고서(2011)를 참고하였다. 하류 경계입력자료 계획홍수위도 형산강하천기본계획보고서(2011) 참고하여 2차원 수리특성을 분석하였다. 수문량에 따른 홍수위 변화특성을 분석한 결과 풍수량과 100년 빈도 홍수량에 대해서 직각보 최대수위가 높게 분석되었으며, 유속에 대해 분석한 결과 풍수량과 100년 빈도 홍수량에 대해서 직각보가 경사보보다 물넘이 부분에서 최대유속이 빠르게 분석되었다. 또한 보가 없을 경우와 풍수 시 흐름특성을 분석한 결과 유선방향이 현재의 경사보 방향과 일치하는 것으로 분석된다. 이상의 연구결과를 검토할 때, 직각보 상류에 자전거 교량을 건설할 때 최대 유속이 발생하는 위치에는 교량기초공이나 교각 부분의 보강이 필요할 것으로 판단된다. 둔치 주변 유속변화가 발생할 수 있으므로 수위와 유속을 동시에 고려한 친수시설을 설치할 필요가 있는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.121-131
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• 2005

본 연구에서는 여러 가지 요인에 의해 발생하는 홍수위의 변화를 분석하기 위해서 홍수추적모형을 이용하였다. 과거 측량된 하상단면자료를 이용하여 모의수행한 결과 합리적인 경계조건 뿐만 아니라 당시의 하상단면에 대한 정확한 측량이 이루어진 경우에 가장 작은 오차를 발생하였다. 지류의 유입규모에 따른 본류부의 수위 상승 효과를 분석한 결과 본류 및 지류의 유량규모가 커질수록 잠수교 및 한강대교에서의 수위변화량이 상당히 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 한강하류부 월곶에서 발생하는 조위의 영향에 대한 분석결과 본류 및 지류에서 평상시 유량규모의 경우에는 하류단의 조위의 영향이 상류부로 영향을 미치고 있었으나 계획홍수량의 경우에는 최대만조위가 발생하더라도 운동량의 영향에 의해서 상류부로 영향을 미치지 않고 있었다. 이와 같은 다양한 수리학적 요인에 의한 홍수위 변화량을 분석함으로서 좀 더 체계적이고 실제적인 홍수예경보를 수행할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.686-686
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• 2012

일반적으로 첨두 홍수량 경감을 위하여 유역종합치수계획 등에서 많이 계획되고 있는 방수로는 방수로 종단에서의 방류 방식에 따라 크게 자기 완결 방식과 타 하천 또는 해양 방류 방식으로 구분할 수 있다. 일반적으로 타 하천 또는 해양 방류 방식을 방수로라 부르며, 홍수 방어의 대상이 되는 지역을 우회하여 다시 본천으로 합류하는 자기 완결 방식으로 계획되는 방수로 즉 홍수 방어용 수로를 분수로라 부른다. 방수로를 계획하는 경우 가장 중요한 것은 본류에서의 첨두 홍수량 분담이기 때문에 방수로로 유입되는 분류량을 정확히 예측하는 것이 매우 중요하다. 하지만 분수로의 경우 다시 본천으로 재합류하기 때문에 재합류되는 지역에서 본류의 유량이 다시 크게 증가하고, 합류점 상류에서 예상치 못한 홍수위의 상승이 발생할 가능성이 있다. 따라서 만약 합류부에서 유황에 대한 적절한 검토 없이 합류 지역을 설계하는 경우 예상치 못한 수위 상승 및 국부 유속 증가에 의한 홍수 피해가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는 분수로 형태의 방수로가 일정한 합류각을 가지고 본류로 합류하는 경우 본류에서의 유황 변화 및 수위 상승이 어떠한 형태로 나타나는지 실험을 통하여 검토하고자 하였다. 합류하는 분수로의 폭은 본수로의 폭이 에 대하여 0.50B, 0.75B, 1.00B가 되도록 하였으며, 합류각은 본류와 분수로 사이의 예각이 75도가 되도록 하였다. 이러한 수로 제원에 대하여 본류 유량 및 유입량을 다양하게 변화시켜 합류부에서의 수위 변화를 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1365-1369
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• 2010

본 연구에서는 자연하안 조성을 위한 공법 설계시 공법의 적용 위치, 규모, 제원 등을 선정하기 위한 수문학적 정보 및 하천의 수문학적 특성에 적합한 식생을 선정하기 위한 수심, 침수기간 정보를 제공하기 위한 기법을 제시하였다. 이를 위해 장기 유출모형인 SWAT 모형을 적용하였으며, 자연하안 조성 공법 중 하나인 방틀이 시험 적용된 평창강을 대상으로 수문학적 특성을 분석하기 위한 유황 분석을 실시하였다. 평창강의 상안미 수위관측소 상류부에 위치한 방틀 시험지점의 유황을 분석하기 위해 상안미 수위관측소 상류유역을 대상유역으로 하여 상안미 수위관측소의 관측유량과 비교를 통해 신뢰성 있는 검보정을 마친 모형을 이용, 1989년부터 2008년까지 20년간의 유출분석을 실시하였다. 모의된 20년간의 일유출자료를 토대로 방틀 시공 단면의 유황곡선을 도시하여 유량특성을 분석하였으며, 유량을 수심으로 환산하여 대상 단면의 침수기간별 수심분포를 산정하였다. 또한 대상 단면의 하안을 침수기간별로 구분하여 하안의 높이에 따라 적정한 식생의 종류를 선정할 수 있는 자료를 생성하였다. 이와 같은 정보의 제공은 공법 설계에 필수적으로서 본 해석기술의 주요한 성과 및 활용성이라고 판단된다.