• Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference
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• 2000.10a
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• pp.1-24
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• 2000

21세기는 생명, 환경, 정보를 주제로 새 시대를 맞이하고 있다. 20세기 절대빈곤에서 벗어나기 위한 성장제일주의의 경제개발정책은 짧은 시간에 성공적으로 달성되어 높은 문화수준과 산업사회를 이룰 수 있었다. 한편, 국민생활향상과 산업발전에 결정적 역할을 해왔던 수자원개발은 동강에서, 시화호에서, 지리산, 인천 앞바다에서 개발 부작용으로 생태와 환경이 심한 몸살을 앓기 시작하고 있다. WTO에 의한 시장개방으로 생산구조가 붕괴되고 농촌지역이 공동화될 것을 걱정하고 있다. 누군가는 농촌에서 농사를 짓고 살아야만 국가의 산업구조가 유지되고 아름다운 국토의 자연환경을 보전할 수 있다. 농촌은 식량생산을 위한 공간과 인간생활을 위한 공간 등 두 가지 기능을 가진 공간이다. 쾌적한 농촌을 이룩하려면 농업생산성을 향상시켜 농업소득을 높이고, 농공단지의 활성화와 농촌관광과 휴양시설에 의한 농외소득을 강화해야 한다. 또한, 농업은 식량의 안정적 공급은 물론 홍수 및 토양침식 억제, 수자원함양, 수질정화, 대기정화, 생물 다양성 등 환경보전적 기능이 WTO에 대응하여 쌀시장을 지킬 수 있는 논리로 새롭게 평가받고 있다. George Brokeway (경제인의 종말, 1991)의 “ 이윤극대화라는 경제원칙이 인간의 자연파괴와 기상이변 앞에 모순을 드러내고 있어 경제학의 인간화를 요구하고 있다.”는 지적에 비교우위론자들은 다시 한번 귀기울여주기 바란다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1467-1471
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• 2009

홍수사상은 크게 첨두홍수량, 홍수용적, 지속기간 등과 같은 서로 상관된 세 가지 요소로 구성되어 있다. 그러나 그동안 홍수의 규모와 크기를 판단하고 예측하기 위하여 수행되어 온 홍수빈도 해석에서는, 서로 상관되어있는 요소들 간의 관계를 고려하지 않은 채 주로 첨두홍수량 하나만을 가지고 단변량 빈도 해석을 수행하였다. 이와 같은 단변량 홍수빈도 해석은 특정 홍수의 특성을 종합적으로 표현하는 데 한계를 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 홍수빈도 해석에 있어 첨두홍수량뿐만 아닌 홍수용적까지도 함께 고려하였다. 소양강댐의 35개년 일유입량 자료를 대상으로 홍수사상을 각각의 강우량 자료와 연계하여 분리한 후 Gumbel 혼합모형을 적용하여 이변량 홍수빈도 해석을 수행함으로써 과거의 극한 홍수사상을 평가 분석하였다. 이변량 빈도해석을 수행하여 홍수사상 요소들 간의 결합분포, 결합 재현기간 등을 추정하였다. 단변량 홍수빈도 해석 결과와 비교함으로써 특정 홍수에 대한 홍수심도를 분석하는 등 극한 홍수사상 평가를 위한 이변량 홍수빈도 해석기법의 적용성에 관하여 검토하였다. 이러한 연구 결과는 기존의 제방 중심 치수사업의 대안으로 제시된 유역종합치수계획에서 선정된 다양한 홍수방어 시설들의 설계 및 운영, 치수효과 평가 등에 유용하게 적용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1144-1148
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• 2010

오염원이 집중되는 도시지역에서의 비점오염원에 대한 관리대책은 점오염원에 비하여 미비한 실정이다. 따라서 도시 지역의 비점오염원 부하량의 합리적인 조사, 비점오염물질 저감을 위한 관리기술 개발과 아울러 정책의 개발 등이 필요하며, 도시지역에서의 장기적인 비점오염물질 유출에 관한 모니터링을 통한 비점오염물질 원단위 조사가 절실히 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 상업 및 위락시설지역의 비점오염원 유출특성을 분석하기 위해 2008년 4월부터 2009년 10월까지 실측에 의해 측정된 강우량과 유출량 자료를 이용하여 비점오염원 유출특성을 분석하였다. 또한 본 연구에서는 자기 조직화 특성지도(Self-Organizing Feature Map: SOFM) 이론을 적용하여 측정된 유출 및 수질자료에 대해 패턴분류를 수행하여 분할구역별 자료의 특성분석을 통해 초기강우 특성이 구분되어짐을 확인 할 수 있었다. 그러나 현재 축적된 자료에 대한 양적인 한계로 인해 명확한 구분이 이루어지지 않는 항목도 있었으나, 향후 지속적인 모니터링을 통해 충분한 자료가 축적될 경우 초기강우 기준을 위한 새로운 접근방법으로 제시될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.875-878
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• 2010

본 연구에서는 하천유지유량 중 수질보전 필요유량 산정을 위하여 한국건설기술연구원과 SEI-US가 공동으로 개발한 K-WEAPq(Korea-Water Evaluation and Planning System Linked QUAL2K) 모형을 이용하여 충주댐상류 수계를 대상으로 수량-수질연계모의를 수행하였다. 수질 보전 필요유량은 환경기초시설 등을 이용하여 하천에 유입되는 수질오염원을 최대한 처리한 후 남는 오염부하량을 고려하여 적정수질을 유지할 수 있는 유량이다. 수질을 개선하기 위한 수질보전 필요유량 산정시, 수질이 악화된 경우에는 적은 유량으로 수질개선에 큰 효과를 얻을 수 있지만, 수질이 좋은 경우에는 많은 유량으로도 수질개선효과가 크지 않다. 그러므로 본 연구에서는 목표수질을 달성하는 유량과 수질개선효과가 큰 유량을 비교 검토하여 대상지점의 적정수질 관리 유량을 선정하고, 이때의 수질(수량관리수질)을 제시하였다. 본 연구의 결과를 활용하면 장래 하천 수량 및 수질의 연중변화를 파악할 수 있고, 대상지점의 목표 수질 및 적정 수질에 따른 수질보전 필요유량을 산정하여 하천 관리에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1312-1316
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• 2010

2007년 현재 농업기반시설관리시스템에 등록 관리되고 있는 저수지는 3,319개소로서 총 저수량은 2,795백만$m^3$, 유호 저수량 2,448백만$m^3$, 유역면적 1,431천ha이고 수혜면적은 392천ha이다. 용수원 중 저수지 유효저수량이 약 93%이다(한국농촌공사, 2008). 또한 2004년 기준 총 3,328개의 저수지 중 홍수조절용 게이트가 설치된 저수지는 28개소로서 대부분 자연유하식 물넘이를 통하여 홍수량을 배제할 수밖에 없어 집중호우나 폭우를 감당하기에는 구조적으로 취약한 실정이다. 따라서 현재 운영 중인 저수지는 가뭄 대비 용수확보의 기능도 홍수시 홍수배제 능력도 부족한 현실이다(김필식, 2009). 본 연구에서는 형산강 유역에 위치한 수위관측소 지점에 대해 저수지 고려유무에 따른 유출특성 분석을 실시하였다. 먼저 형산강 유역에 위치한 저수지 유역면적을 검토한 결과 형산강 전체 유역면적대비 51.23%를 차지하는 것으로 나타났으며, 형산강 본류에 위치한 경주2, 모아, 안강 지점의 유출률은 저수지 유역면적을 고려하지 않았을 경우 각각 30.1%, 38.9%, 34.2%로 분석되었고 저수지 면적을 고려하였을 경우 각각 37.2%, 50.2%, 45.1%로 분석되었다. 결과적으로 형산강 유역에서 저수지 유역면적이 전체 유역면적의 50% 이상을 차지하고 있으며 저수지를 고려한 유출률은 저수지 유역면적을 배제한 유출률에 비해 7.06%~11.22%의 높은 유출특성을 보이는 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.561-564
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• 2010

하천의 본류와 1개 이상의 지류가 만나는 합류부에서는 본류 흐름과 지류 흐름이 충돌함에 따른 흐름 정체가 빈번하게 일어난다. 이로 인하여 태풍이나 집중호우 시 유속저하와 수위증가로 통수능이 크게 저감되어 홍수피해위험이 크게 증가하는 경향을 보인다. 도류제는 흐름의 원활한 소통을 위하여, 흐름방향을 조정해주는 인공구조물로서 수제의 한 종류이며, 합류부에서의 흐름 정체현상을 해소할 수 있는 한 방법으로 알려져 있으나, 국내에서는 도류제의 적용이 주로 해안의 사빈방지 등에 이루어지고 있으며, 하천의 합류부에서의 적용사례를 찾아 보기는 힘들다. 이 연구에서는 본류와 지류가 만나는 합류구간을 지닌 자연형 사행하천을 대상으로 한 수리모형 실험장치를 이용하여, 도류제의 합류부의 흐름개선 효과를 분석하였다. 수리모형실험의 조건은 도류제 설치 전 후, 도류제 길이 변화에 따라 구성되었으며, 실험결과 도류제의 설치는 본류흐름, 지류흐름, 합류 후 흐름의 수위, 유속, 흐름방향 등의 흐름 특성을 변화시켰다. 특히, 실험조건에 따라 하도의 통수능 증대효과가 다르게 나타났으며, 도류제 설치길이에 따른 변화를 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 하천 합류부에 도류제 등의 홍수저감시설을 적용할 시 합류부의 수위 및 유속 등의 수리특성 변화를 예측함으로 합류부 흐름개선을 위한 하천개수계획 등에 유용한 자료로 활용될 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.292-296
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• 2010

본 연구에서는 상대적으로 소규모 홍수저감시설인 천변저류지의 설치를 통하여 대규모 유역 하도 전체에서의 홍수위 저감효과를 평가하고 그 효율을 극대화 하는 방안을 제시하였다. 본 연구에 적용한 다목적 최적화 기법(Multi-objective Optimization)으로는 NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) 알고리즘을 적용하였으며 천변저류지 설치에 따른 수위 영향구간 분석 및 유역 전체 하도구간에서 전반적으로 발생하는 수리, 수문학적인 변화 평가 및 천변저류지 최적 조합을 선정하기 위하여 천변저류지의 용량을 최소화하면서 하도 전 구간에서의 수위 저감량을 최대화할 수 있도록 최적화 알고리즘의 목적함수를 설정하였다. 천변저류지 설치에 따른 홍수량의 변화를 해석하기 위하여 안성천 유역에 대하여 동역학적 홍수추적을 수행하였으며 저류형 구조물의 설치에 따른 홍수량 저감효과 및 그에 따른 홍수위의 변화를 동시에 해석하기 위하여 UNET 모형을 기반으로 한 HEC-RAS 부정류 해석을 실시하였다. 천변저류지 조합별로 다양한 경우의 수가 존재하므로 HEC-RAS 구동 모듈인 HECRAS Controller를 Visual Basic으로 코딩된 최적화 알고리즘 프로그램과 연동함으로써 각 경우의 수별로 동역학적 홍수추적 및 부정류 해석을 실시함으로써 천변저류지 조합별 각 측점에서의 홍수량 및 홍수위를 산정하여 저류지 용량을 최소화하면서 각 하도 측점별 수위저감량을 최대화 하는 최적해 집단(Pareto Front)을 산정하여 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1760-1763
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• 2010

산지환경급변지역에서 집중호우에 의한 다량의 토사유출은 하천유역내 사회기반시설을 파괴하는 재해요인으로 작용할 수 있다. 본 연구에서는 산지환경급변지역 중 인위적인 지표교란 지역으로 대표되는 도로공사지역을 선정하여 집중호우가 발생하는 6월, 7월, 8월의 강우사상별 강우에너지와 토양침식 및 토사유출의 관계를 조사하였다. 조사결과 강우에너지가 커질수록 토양침식 및 토사유출량이 증가하는 결과를 나타내고 있다. 토양침식 조사를 위한 조사구에서 토양침식량은 식생요인과 관리상태에 따라 크게 영향을 받았다. 일반적으로는 강우에너지 증가에 따라 토양침식량이 증가한다. 도로공사지역에서는 심각한 지표교란뿐만 아니라 선행강우, 세류의 존재 여부, 그리고 외부적 요인들 때문에 상대적으로 작은 규모의 강우에 대해서도 다량의 토양침식량이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 교란이 발생하지 않은 인근 산지의 대조구와 공사에 의한 교란 나지사면 조사구를 비교해보았을 때, 평균 토양침식량은 약 7,352배의 차이를 보였으며, 섬유매트처리 및 사면포장처리 조사구처럼 인공적인 관리를 수행한 조사구와는 약 132배의 차이를 보였다. 또한, 인공적인 관리를 수행한 조사구는 지표사면관리의 영향과 야생종의 유입으로 지표가 안정되어 나지사면 조사구에 비해 상대적으로 적은 양의 토양침식이 발생하였다. 이는 지표교란이 심한 공사활동 지역에서는 지표특성에 따른 적합한 사면 응급처리 기법의 적용이 중요함을 나타내는 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.827-831
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• 2010

홍수범람 또는 피해에 의해 발생한 인명피해 및 재산손실과 이를 치유하기 위해 구호 복구에 들어가는 노력 등 수해가 가져오는 여러 가지 사회경제적 역기능은 홍수의 특성을 정확하게 이해하고 이를 예방하기 위한 적절한 계획수립 및 시행을 포함하는 과학적인 홍수분석시스템을 도입해서 홍수를 사전에 예방하거나 경감할 수 있는 수방대책을 수립하는 것이 방안이 될 수 있다. 우리나라의 하천에 대한 홍수재해특성은 체계적인 하천정비의 미비, 하천제방, 호안시설의 붕괴 및 유실 등이 있을수 있으며, 또한 저수지 소류지 보 등의 파제가 홍수시 잦은 발생을 초래하고 있다. 하천부속시설물(수문, 갑문, 방수구 등)의 기능 및 제방과의 접속부실은 최근에 많이 발생하는 하천의 피해양상이 된다. 하천유역관리 및 방제의 비구조물적인 요인으로는 하천유역의 개발에 의한 유출요인의 증대가 있으며, 하천연안 저지대의 난개발로 인한 상습침수 지역조장 등이 요인이 될 수 있다. 또한 소하천, 지방하천 및 국가하천의 분리관리로 인한 일관성있는 하천관리가 미비한 점도 있다. 항상 피해가 발생한 후 원상복구에 치중하는 복구계획과 환경단체 및 방제조직 그리고 제도 및 법규의 미비도 홍수재해의 원인이 될 수 있다. 우리나라는 지역특성 및 강우특성에 따라 많은 차이를 나타내기 때문에 그 특성에 적합한 홍수재해대응시스템을 구축해야 하는 것도 충분히 고려해야 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1044-1048
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• 2010

해수를 이용한 세계최초의 해수수로인 송도 신도시 중앙공원 해수수로는 서해안에서 집수된 해수를 $5{\mu}m$의 공극 크기를 가지는 해수처리시설 (STF, seawater treatment facility)에 의해 여과된 뒤 2곳의 해수공급 지점에서 해수수로로 공급된다. 여과된 해수는 수로로 155L/sec의 유량으로 1.8km를 흐른 뒤 서해로 방류된다. 이러한 인공 해수수로에서는 흐름정체에 따른 수질 문제와 영양염에 의한 적조를 유발하는 조류 성장이 문제가 된다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수치모형을 이용한 인공 해수수로내의 흐름특성 모의와 수질 모니터링의 통한 조류 생성 특성 및 장소를 비교하여 그 상관성을 분석하고자 한다. 수치모의 실험은 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하였으며, 격자망 형태는 직사각형 직각 격자가 사용되었다. 현장 모니터링을 통하여 획득한 수질 데이터와 비교 분석을 통하여 해수수로 내 해수 흐름 특성변화(유속, 와도 등)와 조류생성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 해수 수로내의 평균 유속은 0.01m/s 이었으며, 수로의 형상에 따라서 정체수역이 발생하였다. 이러한 정체수역은 현장 모니터링을 통하여 예측된 조류 발생 지역과 일치하였다. 이러한 흐름 특성과 조류생성과의 상관성 규명을 통하여 인공수로의 물순환 시스템 설계시 조류 생성을 억제할 수 있는 최적 관리를 위한 설계의 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.