• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.92-92
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• 2017

본 연구에서는 수치모델을 이용하여 대하천서 발생되는 조류의 공간적 농도 분포를 예측하였고, 현장실험을 통해 모델을 검증하였다. 국내하천은 다수의 지류가 본류로 유입됨에 따라 오염물질의 생산과 공급이 지속적으로 발생하고, 하천의 유로연장과 하폭에 비해 수심이 낮은 지형학적 특성을 지닌다. 따라서 지류 유입 이후 발생되는 조류의 거동 특성을 분석하기 위해 수심 적분된 2차원 이송-확산 모델을 사용하였다. 광합성 성장을 이루는 조류의 성장속도 계산을 위해 영양염류, 수온, 일사량과 수심 등을 변수로 하는 성장속도 함수들을 위의 모델과 결합하였다. 본 연구의 대상구간은 낙동강과 금호강 합류부를 포함한 강정고령보 하류 약 9.2 km 구간으로 모델 검증을 위한 현장실험을 수행하였다. 2차원 이송-확산 모델의 입력 값인 유속 및 수심을 계산하는 수리동역학 모델 검증을 위해 미국 Sontek사의 M9을 이용하여 낙동강과 금호강 각각 32개, 12개 측선에 대하여 수리량을 측정하였다. 수리량 측정결과, 금호강과 낙동강의 평균 유량은 각각 $240m^3/s$, $60m^3/s$로 측정되었고 측정된 유량을 모델의 상류단 경계조건으로 사용하여 측정 유속 및 수심과 유사한 결과를 모델로부터 취득할 수 있었다. 조류 농도 측정을 위해 독일 bbe사의 AlgaeTorch 10을 사용하였으며, 수리량 측정과 동일한 측선서 총 조류 세포수(cells/ml)를 측정하였다. 농도 측정결과, 하류로 내려감에 따라 조류의 농도가 증가하는 경향이 나타났고 금호강 합류 후 최대농도는 측정구간 최하류 우안서 4,460 cells/ml로 나타났다. 주 흐름이 발생하는 하천 중앙부에 비해 유속이 느린 하안서 상대적으로 높은 농도가 측정되었으며, 이와 같은 경향은 하류로 내려감에 따라 강하게 나타났다. 측정된 조류 농도를 이용한 2차원 이송-확산 모델 검증결과, 합류부 최상류 측선서 MAPE = 10.5 %의 최대오차가 발생하였고 최하류 측선서 MAPE = 6.7 %의 최소오차가 발생하였다. 인과 질소와 같은 영양염류의 농도가 높고 횡 방향 수온 분포가 균일한 대상구간의 특성상 영양염류 함수와 수온 함수로부터 계산된 성장속도 가중치 범위는 각각 0.8~1.0, 0.91~1.09로 공간적 변동성이 크게 나타나지 않은 반면, 수심을 변수로 하는 일사량 함수의 성장속도 가중치 범위는 0.05~1.00으로 상대적으로 매우 높은 공간적 변동성이 나타났다. 수심이 4 m 이하인 하천 양안서 0.8 이상의 가중치가 나타났으며, 수심이 7 m 이상인 하천 중앙서 0.4 이하의 가중치가 나타났다. 본 연구의 수치모의 결과, 수리동역학 모델로부터 계산된 수심이 모델 결과 값에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.8
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• pp.773-784
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• 2008

The present study was carried out to examine flow properties in linear drainage channels such as road surface drainage facilities. The finite difference formulation for the varied flow analysis was solved for flow profiles in the channels. Starting the first step at the control section, the Newton-Raphson method was applied for producing numerical solutions of the equation. We considered two types of linear drainage channels, a channel with one outlet at downstream end and a channel with two outlets at both ends. Moreover, the flow analysis for various channel slopes was performed. However, we considered channels with the two outlets of slopes satisfying the condition that the both ends are the control section. The maximum of those slopes was decided from the relation between the channel slope and the location of control section. The flow of a channel with one outlet was calculated upward and downward from the control section existing in channel or upward from the control section at downstream end. The flow of a channel with two outlets at both ends were calculated for upstream and downstream channel segments divided by the water dividend, respectively and the flow analysis was completed when the water depth at the water dividend calculated from upstream end was equal to that calculated from downstream end. If the slope was larger than the critical slope, the channel with two outlets was likely to behave like the channel with one outlet. The maximum water depth was investigated and compared with that calculated additionally from the uniform flow analysis. The uniform flow analysis was likely to lead a excessive design of a drainage channel with mild slope.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.338-338
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• 2011

금강살리기 사업은 장래 치수 및 물 부족 현상과 가뭄에 대비하여 용수 확보를 위해 금강 본류에 금남보, 금강보, 부여보 3개의 보를 건설하고 있다. 이러한 보의 건설은 하천의 흐름을 차단하여 토사퇴적에 많은 영향을 미치며 하상의 형상을 변화시킨다. 한 지점에서 하상재료 및 하상단면이 변화되면 하천 전 구간에 걸쳐 장기간의 하상변화를 일으키게 되며 이를 예측하고 분석하는 작업은 하천계획 및 관리를 효율적으로 수행하기 위해 매우 중요하다. 현재 금강에는 금강보가 건설중에 있으며 공사 후 보에 의해 상류로부터 하류로의 유사 유입이 차단되고 보 방류량이 인위적으로 조절되기 때문에 보 하류의 하상변동을 장기적이고 거시적인 관점에서 모니터링 하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 금강보 건설 기간 중 하상변동 및 퇴적 토사의 입도 변화양상을 조사하기 위해 보 상 하류에 모니터링 지점을 선정하였고, 하상단면 수심측정기를 이용하여 하상변동 모니터링과 5회에 걸쳐 현장의 토사시료를 채취하여 하상재료 입도분포를 분석하였다. 그 결과 금강보 상류 모니터링 지점은 하상침식에 의해 하상고의 평균높이가 0.29m 낮아졌고, 하류 모니터링 지점 역시 하상고의 평균 높이가 0.05m 낮아졌으며, 하상형상의 모습은 큰 차이를 보이지 않았다. 또한, 5회에 걸쳐 하상재료를 채취하여 균등계수 및 곡률계수를 통해 입도분포를 분석한 결과 체가름시험 규정에 의해 5회 모두 '나쁜입도'로 분류 되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.344-348
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• 2011

본 연구에서의 낙동강 본류에 설치예정인 N보를 중심으로 수문조건에 따른 흐름특성을 연구하기 위하여 N수위표에서 상류방향으로 약 4km구간을 채택하였다. 분석에서는 수위표 상류 약2.5km지점에 보를 설치하여 수문의 개방도와 수문조건에 따라 보의 상 하류 구간의 수리학적 특성 및 하상변화의 분석을 실시하였다. 그 결과 유속 수심 및 하상변동은 보에서 배수되는 유량과 밀접한 관계가 있다고 판단되며 차후 유황에 따른 수문의 개방도를 적절히 계획 설계하여 보다 안정적인 치수계획을 수립해야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.188-188
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• 2022

기후변화로 인해 전 세계적으로 홍수로 인한 피해 발생 빈도와 규모가 증가하고 있다. 인구 및 사회기반시설이 밀집되어 있는 도시에서 침수가 발생할 경우 피해 규모가 막대하여 사전에 침수를 예측하고 원인을 분석하여 예방하려는 노력이 중요하다. 본 연구에서는 고해상도 물리 기반 도시 침수 모형인 H12 모형을 이용하여 과거 침수 사상을 재현하고 발생 원인을 분석하였다. 대전광역시 서구 A 아파트 인근의 도시 유역에서는 2020년 7월 30일 새벽 발생한 집중호우로 차량 78대와 아파트 2개 동이 침수되고, 사망 1명, 이재민 56명의 피해가 발생한 바 있다. 고해상도 도시침수 모의를 통해 재해 발생 원인을 분석한 결과, 좁고 긴 유역의 형상과 유역 하류에 위치한 침수 발생 지역의 낮은 지형이 복합적으로 작용하고, 폭우로 인해 상류로부터 급속히 발생한 유출이 배수가 취약한 하류 저지대에 저류되며 발생한 내수침수 재해로 분석되었다. 또한, 침수 재해 발생 이후 설치된 침수방어벽의 홍수 방어 효과를 고해상도 모의를 통해 분석하였다. 침수방어벽 지점에 고해상도 지표면 입력자료를 수정하여 모의한 결과, 침수방어벽 설치 후 침수 지역 수심이 낮아진 것을 확인하여 침수 저감 효과를 평가하였다. 본 연구에서는 초고해상도 물리기반 모형을 이용하여 정량적으로 침수 원인 분석이 가능함을 확인하였으며, 추후 침수지역의 배수구용량 산정 등 침수 대안 수립에 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.7
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• pp.615-623
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• 2016

This Study calculated the Submerged Flow Characteristics and Discharge coefficient by the rising angular change of the Improved-Pneumatic-Movable. According to the result, the smaller the ratio of weir height and weir length (L/W) or the weir standing angle, the bigger of the downstream head ($H_2$). The change of discharge reduction factor ($Q_s/Q_1$), by the hight from weir crest to downstream surface and the ratio form weir crest to upstream water height ($h_t/H$), was decreased when the $h_t/H$ closed to number 1. Although the weir water depth of the down-stream was shallower level than the up-stream, the velocity was faster then before. And the more the flow, the less the gab between the upper and lower reaches level. And when the same flow condition, the downstream head ($H_2$) was increased when the L/W was bigger. The Submerged Flow Discharge coefficient of Improved-Pneumatic-Movable weir was made by the upstream approach flow head and the upper lower stream flow condition, not by the physical data of Movable weir.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1989-1993
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• 2009

댐의 조절방류가 하류 하천생태에 미는 영향은 매우 복잡하다. 하류생물상에 미치는 영향은 댐에서의 거리, 유황의 변화크기에 따라 달라진다. 흐르는 물에 서식하는 물고기는 좋아하는 수심, 유속 및 하상재질 등을 이용하여 살아간다. 다만 생물상은 주변환경에 적응하거나 변화하는 능력이 있어 댐의 조절방류에 의한 수생태계 변화구조를 명확히 해석하기는 불가능하다(Power et al., 1988). 댐에 의한 일정방류는 생물다양성을 감소시키며, 보다 변동성이 큰 방류하천은 하천, 연안 및 생물상 변화 유도에 긍정적인 것은 사실이다. 또한 큰 규모의 홍수파는 하천지형의 동적활동을 촉진시키며, 이는 하천을 터전으로 서식하는 동물상을 위한 생태학적 여건을 개선시켜 주게 된다. 이는 주변 식생의 생태적 조건 변화에 도움을 주기 때문에 적어도 1년에 2번 정도의 홍수파방류는 하천주변 서식처의 다양성 변화에 필요한 것으로 보고되고 있다(Kondolf and Wilcock, 1996). 최근들어 댐 하류하천의 생태복원을 위해 연속적인 홍수파 방류의 중요성이 강조되고 있는데(Stanford et al, 1996) 자연하도에서 댐과 같은 구조물에 의한 유량조절은 하중도나 사주 등을 발달시키고 사주에서는 두꺼운 식생층이 형성될 뿐만아니라 수목군의 현저한 출현을 보여준다. 이렇게 사주나 식생이 고착됨에 따라 이의 저항을 피해가는 수로가 형성되고 저수로 구간외에서는 식생의 발달이 더욱 왕성해져 그 면적이 확대되고 있다. 결국 사주와 사주가 식생으로 연결되고 여기에 수목이 자라면서 웬만한 홍수에도 파괴되지 않는 거대한 식생대가 출현하게 되는데 우리나라에서도 많은 하천에서 볼 수 있는 현상이다. 또한 댐에 의한 퇴사의 차단은 하천지형의 불균형을 초래하고 식생의 발달과 함께 저수도부는 좁아지고 세굴에 의해 깊어지는 현상을 보인다. 이와같은 현상들은 수문특성의 변화에 의하여 결국 댐의 조절방류에 의한 수문 변화는 하천지형의 변화를 유발하고 하천지형의 변화는 하천환경에 변화를 미치게 된다. 본 연구에서는 실제적으로 댐이 건설된 지역에서 조사된 몇몇의 자료를 분석하여 댐건설후에 나타나는 부정적 영향을 최소화하기 위한 바람직한 댐운영방안을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.908-908
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• 2012

국내 기후 특성상 하절기에 집중되는 강우로 인해 댐의 건설을 홍수조절, 용수확보 및 전력생산 등의 목적에 있어서 불가피하다. 이와 같은 저수지와 하류하천은 댐 수문 개폐에 따라 흐름변화로 인하여 수체의 거동 및 수질 변화가 발생하며, 일반적인 하천과는 다른 특성을 지니게 된다. 또한 수심이 깊은 저수지의 경우에는 흐름방향과 더불어 수심 방향의 특성도 중요하며, 수리 및 수질 모형의 연계를 통한 3차원적인 해석을 필요로 한다. 유역 내 지상 또는 대기에서 발생한 모든 오염물질은 강우에 의해 하천과 호수와 같은 수체로 유입되며, 강우가 발생했을 때 유역의 토지피복 상태와 수리, 지형, 강우강도, 토양의 특성에 의해 하천으로 유입되는 오염물질의 농도와 부하특성이 달라진다. 비점오염물질의 축적이 가능한 호수나 저수지에서는 비점오염원의 유입이 더 큰 문제가 되며, 유량이 극히 미미한 하천의 경우에는 강우초기에 일시에 집중적으로 유입되는 초기 오염 부하량이 문제가 된다. 강우유출수의 하천 유입은 강우 현상과 밀접한 관계를 맺고 있으므로 그 제어가 쉽지 않다. 이러므로 이를 총괄하는 유역통합관리기술이 필요로 하며, 기존의 유역통합관리기술은 댐 상류유역을 중심으로 개발되고 있으며, 댐 상류유역과 저수지, 하류하천으로 구분되어 연구되어 왔다. 또한 각각의 모형이 개별적으로 적용되어 통합적인 평가시스템이 표준화되지 않은 관계로 댐 상하류 모니터링 자료가 연계된 실무 적용이 이루어지지 않고 있다. 따라서 하천 수리 수문학적 역학구조를 이해하고 그 특성에 적합하게 평가할 수 있는 표준화된 시스템이 구축되어야 한다. 또한 효과적인 유역통합관리를 위해서는 하천의 현재 뿐만 아니라 장래에 대한 예측부분도 포함되어야 한다. 본 연구에서는 댐 유역에서의 유출과 수질 변화를 모의하고 이를 이용하여 저수지 내에서의 오염물질 거동에 대해서 해석하였다. 또한 기후변화에 따른 유역, 저수지 및 하천에 미치는 영향을 고려하기 위하여 고해상도 지역기후전망 모의자료를 이용하여 수문학적 스케일로 통계적 상세화한 후 지역별 상세수문시나리오를 생산하여 미래 예측에 활용하였다. 기후변화 시나리오의 상세화를 통한 상세지역의 기후를 예측하고, 예측된 기상자료를 이용하여 유역모델을 모의하여 미래의 유출 및 수질 변화를 파악할 수 있는 기술 개발로 인해 저수지의 운영에 도움을 주고, 주수지의 치수증대 사업 등 유출의 변화에 따른 하류하천 변화를 파악할 수 있고, 기후변화에 따른 하류하천에 대한 홍수기 때 치수, 이수 및 방재에 대하여 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1971-1973
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• 2009

본 연구에서는 하천에 유입된 오염물질의 거동 및 확산 특성을 파악하기 위하여 하천에서 추적자를 이용한 현장실험을 실시하였으며, 실험구간은 경상북도 경주시 에 위치한 하천으로 총 길이 2km, 평균폭 25m로 이루어진 대종천이다. 현장실험에서의 추적자 실험결과를 수치모형과 비교하기 위해 2차원 수심적분 모형인 RMA2, RMA4를 이용하였다. 2차원 동수역학적인 모형인 RMA2를 사용하여 흐름장을 모의한 후 계산결과를 2차원 수질모형인 RMA4에 입력하여 농도자료를 모의하였으며 상 하류단의 경계조건은 현장 실험시 실측한 상류단의 유량과 하류단의 수위를 적용하였다. 실측한 자료를 경계조건으로 모형에 적용하여 시간에 따른 농도값을 계산하였으며, 그 계산값을 추적자의 농도 관측값과 비교하였다. 계산결과는 서로 잘 일치하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.26-26
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• 2020

하천수의 수심을 유지하기 위하여 설치된 콘크리트 취수보 대신 강자갈이나 쇄석을 채움재로 하는 돌망태를 사용하게 되면 토사퇴적으로 인한 건천화나 상, 하류 수생태계 단절과 같은 문제를 어느 정도 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자갈접촉산화작용에 의한 수질개선과 공사비 절감 효과 등의 장점이 있다. 그러나 돌망태는 투수성이므로 불투수성인 콘크리트 보다 저류측면에서 불리하다. 콘크리트 취수보에서의 흐름은 보 정점의 형상, 보의 폭, 높이, 그리고 월류수심에 좌우되며, 베르누이 방정식과 연속방정식에 의해 방류량 산정식을 유도하고, 유량계수와 같은 실험상수를 결정하여 방류량을 계산한다. 돌망태 취수보의 흐름은 보의 높이, 보의 길이, 보의 상류수심 외에 채움재의 형상, 입경, 배치상태가 흐름에 영향을 미친다. 따라서 콘크리트 취수보에 적용되었던 기존의 방류량 산정식을 그대로 적용할 수 없다. 돌망태 보의 통과류는 실험상수가 포함된 비선형 수두손실방정식으로 표현할 수 있다. 실험상수는 비표면적의 크기를 의미하는 채움재의 평균동수반경와 관계되며, 평균동수반경은 채움재 입자의 형상으로 부터 구할 수 있다. 따라서 실험을 통하여 채움재 입자의 형상과 크기에 따른 실험상수와 평균동수반경의 관계를 구하면 비선형 수두손실방정식으로부터 통과류의 방류량을 계산할 수 있게 된다. 본 연구는 돌망태 취수보가 대수층함양 원수 공급시설물로서 타당한가를 평가하기 위하여 수행되었다. 콘크리트 취수보의 월류량 계산은 기존의 방류량 산정식을 이용하였으며, 돌망태 취수보는 실험상수와 평균동수반경의 기존관계식을 이용하여 통과류의 방류량을 계산하였다. 이와 같이 계산된 각각의 수심-방류량 관계로 부터 수심을 비교하였다. 동일한 유량조건에서 돌망태 취수보의 상류수심은 콘크리트 취수보보다 작게 계산되었다. 상류수심은 돌망태 채움재 입자의 크기가 작을수록 증가하여, 돌망태 취수보는 채움재의 입자크기가 작을수록 저류성능이 개선됨을 알 수 있었다. 따라서 돌망태 취수보는 채움재의 입경이 작을수록 콘크리트 취수보의 저류수준에 접근할 수 있을 것으로 판단되었다.