• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.922-926
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• 2004

1970년대부터 시작된 산업화와 도시화는 국토 전반에 걸쳐서 개발을 촉진시켰으며, 그 결과로 나타나기 시작한 홍수재해와 용수부족은 보다 많은 저수시설을 요구하게 되었다. 즉, 홍수유출을 저감시키기 위해서 유역의 저류기능을 강화시킬 수 있는 댐 건설은 이수적인 측면에서 안정적인 용수공급을 보장해주는 수단으로 겸용되어 왔으며, 특히 다목적댐이 건설되면서 하도의 첨두홍수유출량을 줄이는데 크게 기여해 왔다. 댐에 의해 홍수가 사실상 사라진 댐 하류에서는 유사이송이 줄어들면서 주수로는 좁아지며, 낮아진다. 홍수가 없어진 주변 홍수터에는 식생이 활착하여 그 폭이 점차 커지고 하상은 높아진다. 과거 댐 건설 전까지 불안정했던 작은 독려 사주에도 홍수가 없어지면서 식생이 뿌리를 내리게 되고 이로 인하여 식생에 의한 난류변화와 와류의 형성으로 주변에 유사의 퇴적이 증가하게 된다. 결과적으로 식생이 활착할 수 있는 면적이 확장되면서 사주는 점차 넓어진다. 특히, 홍수터나 사주의 외딴 관목 식생에 의한 주변 하상의 세굴, 미립토사의 퇴적, 하상재료의 분급효과는 생태 서식 측면에서 귀중한 휴식처나 피난처를 제공하게 된다. 따라서 본 연구에서는 하도의 상류에 댐이 건설되고 난 후에 댐하류의 하도에서 발생하고 있는 식생 메카니즘과 이로 인한 조도증가와 유속저하 및 홍수소통능력의 저감현상을 규명하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.713-718
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• 2004

우리나라의 경우 재해영향평가 제도가 실시된 이후 모든 재해영향평가에서는 토양침식량을 산정하고 있다. 유역에서 토양침식량을 산정하기 위한 많은 모형들이 있지만, 분포형 모형들은 토양침식의 산정에 많은 비용과 시간을 요구한다. 그래서, 가장 널리 실무에서 쓰이고 있는 모형은 범용토양침식공식(USLE, Universal Soil Equation)이다. USLE은 연 토양 침식량 산정을 위한 경험공식으로, 토양침식은 강우강도, 토양의 종류, 토지 피복과 토지이용, 사면경사와 경사길이, 그리고 토양보전을 위한 시설의 영향을 받는다. 이러한 모든 변수들은 공간적으로 분포되어 있기 때문에, 이러한 변수들을 추정하기 위해 지형정보시스템(GIS)을 사용하면 보다 빠르고 정확한 변수들을 산정 할 수 있다. 또한, 유역에 내리는 강우는 토양침식뿐만 아니라 유기물의 흡착에 따른 비점오염원의 유출을 발생시킨다. 침식토에 흡착된 유기물의 양은 부유의 개념을 도입하여 산정 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 지형정보시스템(GIS)과 범용토양손실 공식을 연계하여 태풍루사의 강우에 의한 보청천 유역에서의 토양 침식량과 그와 함께 유출되는 유기질소(Organic N)의 양을 산정 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.748-752
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• 2004

근래 환경의 중요성이 크게 인식되면서 하천의 수질관리에 대해서도 많은 연구가 진행되고 있다. 오염된 하천의 수질을 개선하기 위한 방법 중에 배출 오염원을 삭감시키는 환경기초시설이나 댐과 같은 저수구조물에서 양질의 용수를 방류하여 희석시킴으로써 하천의 수질오염을 개선할 수 있다. 본 연구에서는 하천수질을 개선시키는 과정에서 희석을 위한 저수지의 방류량을 필요유량으로 간주하였으며 일정 수질농도를 지속적으로 지니고 있는 자연하천의 유입량과 이때 어느 대상지점의 목표수질등급을 만족시킬 수 있는 저수구조물에서의 인위적 조정이 가능한 필요유량의 관계를 연구하였다. 연구대상 지역은 금강 본류와 본류로 유입하는 갑천유역을 대상으로 하였다. 즉, 갑천의 확률갈수유량을 3등급과 4등급으로 가정하고, 이들 유량이 금강본류로 유입되련, 금강본류와 미호천합류 바로 전의 금강하류지점 목표수질을 2등급이라 하였을 때, 이를 만족할 수 있는 금강본류의 필요유량을 산정하고자 하였다. 이때 갑천유역의 일강우량자료는 기존 Markov 연쇄의 상태모형을 개선해 모의하였고, 강우-유출 모형으로는 NWS-PC모형을 이용하였는데 컴플렉스 혼합 진화기법으로 매개변수들을 보정하여 확률갈수유량을 산정하였다. 다음에 QUAL2E를 이용하여 목표수질을 만족하는 희석 목적의 유랑을 구하여 필요유량으로 간주하였다. 결과를 살펴보면, 유입되는 갑천의 확률갈수유량들에 대하여 대청조정지댐에서 방류량이 목표수질을 만족시키기 위해서는 $0.5\~2.5$배정도 더 유입되어야 함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1062-1066
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• 2004

암반 내에 공동을 굴착하여 LPG 혹은 원유를 저장하는 경우 공동에서의 지하수 유입량은 공동상부의 수압과 공동내의 가스압과의 관계를 파악할 수 있는 정량적인 지표가 된다. 공동내의 유입량은 되도록 일정하게 유지되는 것이 굴착등의 시공단계와 공동 운영 및 유지관리면에서 유리하며, 유입량의 급증 혹은 급감이 일어나는 경우는 그 원인을 조기에 규명하여야 한다. 이를 위해서는 지하수위, 가스저장압, 수막공 주입압 등에 따른 공동주변의 유동장 해석, 공동내로의 지하수 유입량 해석을 실시해야 한다. 지하저장공동의 유입량 해석에 있어서는 공동의 정확한 형상을 반영하기 위해서 유한요소법이 보편적으로 사유되어 왔으나 한번 설정한 유한요소망으로부터 공동의 설계요소를 변경하는 작업은 수원하지 않아 설계전단계에서 공동 및 수막 시설의 다양한 배치에 따른 모의를 수행하는데는 다소 무리가 있다. 이러한 불편함은 경계부의 형상과 조건만으로 내부점에서의 미지변수 계산을 효과적으로 수행할 수 있는 경계요소법을 도입함으로써 극복할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 지하공동으로 배수되는 유입량 산정을 위해 경계요소법을 근간으로 한 2차원 지하수 흐름모형을 구성하였고, 이를 지하저장공동이 위치한 A기지에 적용하여 상부경계조건인 지하수위의 변화, 수막공 주입압 등에 따른 공동내의 유입량과 공동저장압과의 관계를 정량적으로 분석하였다. 분석 결과를 지하저장공동의 운영 및 유지관리에 활용될 수 있도록 수식화하여 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1316-1320
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• 2004

생활수준의 향상과 기술발전에 따라 상수도 관망시스템에 관할 관점 또한 기존의 설계 및 해석의 개념에서 안정적이고 효율적인 용수공급 운영의 측면으로 변화하고 있다. 본 연구에 서는 상수도 시스템을 효율적으로 운영하기 위한 방법을 관망운영의 측면에서 모색하였으며, 수도권 광역상수도를 대상으로 하여 시범 적용하였다. 본 연구는 현재 시점에서 안정적인 용수공급이 가능한 가능최소 에너지 비용을 구하는 것이 목적이다 용수수요량의 변화 등 운영여건이 바뀌게 되면, 수리적 안정성이 확보되는 범위내에서 가능한 최적의 펌프운영패턴을 도출하였다. 현재 용수공급량 변동시 또는 연계운영 방법의 변경시와 같은 운영여건 변동에 따른 경제적운영 방안 등에 대한 연구가 미비하여 가장 최적의 운영방안 도출이 어려운 실정이므로, 본 연구를 통하여 연계운영에 최적화 기법의 적용 및 운영방안의 도출을 수행하였다. 운영여건의 변경시 펌프장 등에서의 전력원단위 변화 등 각 단계별 수도시설의 종합적 고려를 통한 경제적 운영방안을 검토할 수 있는 상수관망 최적운영모형의 실제 탑재 모델을 개발하였으며, 이를 기반으로 하여 실제 현장에서 담당자가 쉽게 사용할 수 있는 사용자 편의 환경을 개발하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.6
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• pp.487-497
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• 2004

Adding important new projects such as reservoirs which regulate a river discharge to a river system, existing operation methods should be changed considering these conditions. Since an original operation rule used for an existing system has been designed to be compatible to inputs and outputs of the existing system, the operation rule should be changed to consider the new projects. In this study, the technique of constructing new operation rules considering objectives of both old and new projects is suggested when new project is added to the river system. Reservoir operation rule using both stochastic inflow and optimization technique is developed. As a result of applying the technique to Geum river basin, the efficiency of the technique is verified.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.168-172
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• 2007

소유역의 배수시설물 설계를 위한 확률강우량 결정에는 일반적으로 건설교통부 (2000)에 의해 제시된 강우강도식을 이용하며, 강우의 지속시간이 10분이하인 경우에도 통상 제시된 강우강도식의 지속시간 최소단위인 10분을 그대로 적용하는 것이 일반적이다. 따라서 도달시간이 수 분 정도인 도로 배수시설물의 경우에는 상대적으로 과대설계가 될 가능성이 크다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하고자 모포마 분포를 시자료에 적용하여 분단위 연최대치 강우계열을 구성하고 이를 빈도해석하여 확률강우량을 추정하였다. 1분단위 강우자료(MMR 자료)를 이용하여 빈도해석을 수행한 결과 기존 건설교통부 (2000)에 의해 제시된 강우강도식은 분단위로 내삽할 수 없음을 확인하였다. 60분 집성자료를 모포마 분포에 적용하여 추정한 지속시간별 분단위 연최대치 강우계열은 관측된 분단위 연최대치 강우계열의 특성을 적절히 설명할 수 있는 것으로 파악되었다. 따라서 모포마 분포를 이용하는 경우 시단위자료를 이용하여 1분단위 자료의 특성 재현이 가능한 것으로 판단된다. 60분 집성자료와 시단위 자료를 이용하여 모포마 분포에 각각 적용하여 IDF 관계를 유도한 경우 그 차이는 매우 미미한 것으로 나타났다. 아울러 사용된 자기상관함수에 따른 차이도 미미한 것으로 확인되었다. 따라서 모포마 분포는 시단위 자료로 부터 60분 이하의 지속시간에 대한 연최대치 강우계열을 적절히 재현할 수 있는 방법인 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.306-310
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• 2007

건물영향을 고려한 DEM기반 Dual-Drainage 도시침수해석모형은 배수시스템 해석 모형인 SWMM모형과 도시침수해석 모형인 DEM 기반 침수해석모형(이창희 등, 2006b)을 통합하고, 두 모형간의 유량의 전송과정을 수리학적 관계를 고려한 Dual-Drainage 도시침수해석모형(이창희 등, 2006c)에서 건물의 영향을 고려할 수 있도록 개발된 모형이다. 수치지도로부터 대상유역의 건물 데이터를 추출할 경우 이들 건물들은 매우 복잡하게 배치되어 있으므로 건물 모두를 다 고려하는 격자를 구성하는 것은 어려운 일이다. 그러므로, 건물들이 셀 내에 차지하는 비율을 구하여 침수지역 해석에 이용되었다. 본 모형을 통해 건물에 의한 점유면적 및 흐름의 방해 등으로 인하여 침수심 및 침수범위의 변화를 고려할 수 있으며, 건물 영향으로 인한 침수해석을 통해 침수유량의 도달 시간 및 시간별 침수범위를 보다 정확히 예측할 수 있다. 홍수 기간동안 지표침수유량 및 시간별 배수과정을 분석하여 범람수심 및 범람지역을 주요 시간대별로 계산하였고, 실측치인 침수흔적도와 비교함으로써 모형의 적용성을 검증하였다. 본 연구에서 개발된 침수해석 모형을 이용하여 최고침수위와 최고침수범위를 비교적 단시간에 효율적으로 계산함으로써 홍수피해와 투자액을 감안한 경제적인 배수시설의 결정을 위한 기본자료로 활용될 수 있으며, 국가 중요 시설물의 입지 선정, 주민의 보호 및 이동 등을 포함한 홍수피해의 판단자료로 이용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1684-1688
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• 2007

하천의 수위를 유지하거나 농업용수를 취수할 목적으로 하도 내에 조성되는 보는 현재 국내에 약 18,000개 정도가 있다. 그러나 최근 도시 인구집중화에 따른 농경지의 도시화, 토지이용의 변화, 취수 시설물의 통합, 시설의 노후화 등으로 많은 수의 보가 제 기능을 상실하고 있다. 이러한 보는 하천생태통로의 차단, 미생물 어류의 이동 단절, 수질의 악화 초래, 수변 생물서식처의 변화를 가져오고 있다. 기능이 상실된 보 가운데 곡릉천 곡릉2보를 철거함에 따른 상하류 하상변동을 해석하고자 미공병단의 HEC-6 모형을 이용하여 수치해석을 하였다. HEC-6 모형의 수치해석을 위해 곡릉천의 단면, 유사량, 입도분포, 수위-유량 곡선을 이용하였고, 보 철거 후 시간에 따른 유사이동량의 변화를 파악하고 보 상류의 하상세굴과 보 하류의 퇴적현상을 관찰하였다. 또한 보 철거 후 장기하상변동을 모의한 결과 곡릉천에서의 곡릉2보를 철거함으로 인한 평형하상으로 도달되는 시간은 20년 정도 소요되는 것으로 예측되었다. 이러한 기능이 상실된 보를 철거함으로 인해 하류에 미치는 물리적 영향의 분석은 하천 생태 복원을 위한 기초 자료로서 이용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1337-1341
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• 2007

최근의 이상기후 등에 의해 도시유역에서의 강우가 증가하게 되면, 홍수유출량의 증가를 야기하고 이로 인하여 하천이 월류하거나 제방이 붕괴되고, 배수시스템을 통한 배수가 불량하게 되어 침수피해가 발생하게 된다. 도시지역 홍수피해는 주거지역으로 확장되어 주택을 파손시키고 경우에 따라서는 인명손실을 일으키기도 한다. 특히 도시지역에서는 인구와 각종 시설들이 집중되어 있기 때문에 일단 침수가 발생하게 되면 막대한 피해가 발생한다. 이러한 도시홍수 피해를 줄이기 위해서, 홍수 범람에 대한 예측이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 Link와 Node로 구성된 개개의 요소가 해당지점을 대표하도록 구성되는 비정형 격자기반의 침수해석 모형을 개발하였고, 비정형 격자기반 침수해석모형의 적용성을 검증하기 위해 일방향 경사유역 및 DEM기반 침수해석 모형과 비교하였다. DEM기반 침수해석 모형과의 비교를 위해 SWMM 모형을 이용하여 배수시스템에서 월류되는 유량을 산정하였고, 월류된 유량이 전파되어 가는 과정을 해석하기 위하여 먼저 흐름을 수로형과 위어형 흐름으로 구분하였다. 다음으로 내부의 위상관계를 분석하여 각 Link와 Node에 고유번호를 지정하고 각 Link에 연결된 Node번호들을 지정하여 침수해석을 실시하였다. DEM기반 침수해석 모형과 비정형 격자기반 침수해석 모형을 적용한 침수해석 결과에 대하여 GIS Tool을 이용하여 대상유역에 대한 입력자료를 구축하고, 모의 결과를 도시함으로써 두 침수해석 모형의 비교 및 분석을 실시하였다.