• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.340-340
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• 2011

자연하천의 안정은 하상경사, 유사이동, 원지반의 상태, 저수로의 깊이, 하도 및 하안의 구조와 하안식생 등에 달려있다. 이 중 하상경사는 가장 중요한 요소로써 하도의 안정을 위해서는 무엇보다도 이를 적절하게 유지하는 방안을 모색하여야 한다(김혜주 등, 2003). 이러한 자연하천의 안정을 위하여 주로 하상유지시설을 설치하는 것이 보편적이다. 이러한 낙차공의 설치는 하천설계기준을 근거로 하상의 안정성 확보라는 설치 목적에 맞게 설계 및 시공이 이루어져 하도의 안정에는 나름대로 효과적이지만 하천환경의 연속성 차단 등 다양한 생태·환경적 폐해가 나타나고 있는 것으로 알려져 있다(김혜주 등, 2003). 이러한 단점을 보완하기 위해 낙차공과 같은 횡단구조물의 본체에 어도를 설치하거나 계단형 또는 경사형 본체를 갖는 구조물이 제안되고 있으나 현재까지 제안된 보완적인 방법들로는 근본적인 생태단절을 해소하기에는 무리가 있다. 따라서 낙차공 등 하천 수공구조물 설치로 인해 야기되는 생태 환경적 문제를 해결하기 위해서는 대상하천에 서식하는 생물에 대한 이해가 우선 이루어져야 하며 이를 바탕으로 설계 및 시공하는 것이 가장 효과적이다. 이를 위해서는 구조물 설치에 따라 변화되는 수리현상에 대한 정확한 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 국내외에서 제안되고 있는 낙차공 중 통나무를 이용한 낙차공의 평면형태에 따른 하류부 세굴현상을 수리실험을 통해 분석하였다. 본 연구에서는 평면형태(horizontal)에 따른 세굴영향을 파악하고자 평면각을 $70^{\circ}$에서 최대 $180^{\circ}$로 변화시켜 세굴 실험을 수행하였다. 상향 V형만을 고려한 이유는 하향 V형의 경우($\theta$>$180^{\circ}$)에는 낙차공을 월류하는 흐름으로 인해 구조물 하류부 좌 우안측에 세굴이 발생하기 쉽기 때문에 자연하천의 경우 호안측 침식이 발생한 수 있고 또한 실험수로 벽면영향으로 인해 세굴형태가 왜곡될 우려가 있어 하향 형태의 낙차공은 실험대상에서 제외하였다. 낙차공의 평면 형태가 세굴심에 미치는 영향을 검토한 결과, 유입 Froude 수( )에 대해 높은 상관이 있으며 또한 평면각도에 따라 변하는 낙차공의 횡단길이가 낙차공 하류부의 세굴심에 큰 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있었고, 세굴길이의 경우, 평면형태에 따른 세굴길이와 세굴심의 비는 낙차공의 평면각도의 증가에 따라 세굴 길이가 짧아짐을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.329-329
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• 2011

제방은 하천의 범람으로부터 제내지의 인명, 가옥, 재산, 각종 시설 등을 보호하고 유수의 원활한 소통을 유지하기 위해 하천을 따라 축조한 구조물로서 침식 피해를 방지하기 위해 호안을 설치하도록 규정하고 있다. 호안은 만곡부, 하천 급경사, 지형의 간섭효과 등에 의한 유수의 침입으로부터 제방 및 하안을 직접 보호하기 위해 제방 앞비탈에 설치되는 구조물을 의미한다. 따라서 호안의 안정은 곧 제체의 안정과 직결되는 요소라 할 수 있다. 호안의 안정성은 역학적인 측면에서 외력과 저항력의 크기에 따라 평가할 수 있다. 국내 실무에서 적용되고 있는 호안설계 방법은 하천설계기준 해설(2009)에 제시되어 있으며, 경험과 이론의 양면을 고려하여 설계를 수행하도록 하고 있다. 이로 인해 호안 안정성에 대한 역학적인 검토 방법의 한계 때문에 과대 또는 과소 설계의 우려가 있다. 따라서 호안설계시 유속 및 소류력의 크기에 따른 정량적 평가기법이 요구되는 상황이다. 본 연구에서는 호안의 정량적인 설계기법 개발을 위하여 수리실험을 통해 유속증가로 인한 호안재료의 이탈현상을 재현하였다. 실험수로는 폭 2 m, 길이 25 m, 수로경사 1/300의 직선수로 형태이며 우안의 1:2 경사면에 다양한 크기의 사석과 블록을 차례로 설치하여 실험을 수행하였다. 수리실험은 다른 하상변동 요인이 제한된 고정상으로 수행되었으며 정상류 흐름조건에서 유량을 변화시키며 유속변화 등 흐름현상에 의한 호안재료 이탈을 관찰하였다. 실험결과를 바탕으로 호안설계시 1차원 접근유속을 대표유속으로 적용하는 방법의 특성을 파악하고, 호안재료의 이탈유속과 흐름특성간의 상관관계를 분석하였다. 또한, 호안설계시 입력자료로 사용될 수 있는 단면평균유속과 2차원적 국부유속과의 상관관계를 파악하여 호안의 정량적 설계기법에 활용될 제원결정 경험식을 제안하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.155-165
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• 1998

생활수준 향상과 식생활 변화로 인하여 생활용수 소비량이 증가함에 따라 일상생활에서 배출되는 오수의 양도 증가할 것으로 예측된다. 아파트 단지내 오수정화시설 및 하수처리장의 설계를 위해서는 먼저 인구에 근거한 오수량의 발생원단위를 알아야 한다. 이러한 자료는 하수처리의 운전이나 수질관리 계획 수립을 위해서도 꼭 필요한 것이다. 따라서 본 연구에서는 주택공사의 123개 관리소에 2년간의 급수량을 취합하여 거주인구에 따른 급수량을 분석하였고 그 중에 수도권 1개 단지와 지방권 1개 단지를 선정하여 시간별, 일별, 요일별, 계절별의 오수유입량을 직접 실측함으로써 실제 급수량과 비교를 통하여 오수유입 총량 및 거주인구에 따른 원단위를 계산하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.560-564
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• 2007

하천 수위 측정을 위해서 우물통을 기본으로 하는 부자식, 초음파식, 기포식, 압력식, 레이다식 등 다양한 장비가 사용되고 있다. 이와 같은 장비는 모두 간접적인 방법으로 수위를 측정하기 때문에 기준값을 바탕으로 보정이 필요하며, 장비의 특성에 따라 여러 가지 장단점을 지니고 있다. 부자식의 경우 오래 전부터 사용되어 안정적으로 수위를 측정할 수 있는 것으로 평가되고는 있으나 우물통 막힘 등으로 인해 오측 혹은 결측이 발생하는 경우가 있다. 최근에 많이 사용되고 있는 센서식 장비의 경우에는 센서에 대한 정기적인 보정이 필요하며, 일부 장비의 경우 온도에 따라 측정값이 변화하는 단점이 있다. 수위 측정 방식은 접촉식과 비접촉식으로 나누어 볼 수 있다. 접촉식의 경우 물속에 센서가 위치하고 있기 때문에 홍수시 센서 유실 및 고장의 우려가 있으며, 잦은 고장의 원인이 되기도 한다. 비접촉 방식인 초음파나 레이다 수위계의 경우 온도에 따라 보정이 필요하거나 수면과의 거리에 커지면 오차가 커지는 경향을 지니고 있다. 또한 이와 같은 간접방식에 의한 수위측정 방법은 수위가 많이 변화하는 경우 실제 수위와 측정되는 수위가 일치하는지를 확인하는 것이 불가능한 단점도 있다. 본 연구에서는 최근에 많이 일반화되고 있는 영상처리 기술을 이용하여 자동적으로 수위를 측정하는 장비인 영상수위계를 개발하였다. 영상수위계는 카메라(CCTV 포함)에 의해서 수위표를 촬영하여 직접 수위값으로 변환하는 원리를 사용하고 있어서 기존 수위측정 시설과는 달리 수위표를 직접 눈으로 확인할 수 있는 장점이 있다. 이로 인해 수위표를 육안으로 확인할 수 있기 때문에 측정된 수위를 검증할 수 있어 수위측정의 정확성을 한층 높일 수 있다. 그리고 수위표 영상과 더불어 수위표 주변의 전체 영상을 동시에 촬영하여 실시간으로 전송하기 때문에 홍수시 하천 상황에 대한 모니터링 목적으로 사용될 수 있다. 본 연구에서 개발한 영상수위계는 한강홍수통제소 관할의 전류, 청담대교 등 4개소 낙동강 홍수통제소 2개소, 지자체 등에 적용되었으며, 적용 결과 비교적 안정적이면서 정확하게 수위를 측정하는 것으로 나타났다. 한편 기존 CCD 카메라 이외에 CCTV를 이용한 영상수위계를 개발하여 영상의 화질 개선뿐 아니라 하천화상 감시 기능을 강화하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1154-1158
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• 2007

현재 국내 하천에는 수많은 보가 존재하고 있으며, 하천에 설치된 보는 보 주변 지역에 많은 혜택을 제공한다. 보의 규모가 클 경우 소수력 발전을 위한 용도로 사용되거나, 선박 통행을 위한 수심 확보 목적으로 활용된다. 상수원으로서 농업용수와 생활용수를 공급하며, 홍수 시 상부 저수지를 홍수 조절을 위한 목적으로 활용되며, 지역 주민들에게 여가 활용의 기회를 제공한다. 이렇듯 하천에 설치되어 있는 보는 유용한 역할을 수행하지만 사용하고자 하는 용도가 없어지고, 노후화되어 보의 기능이 점차 약화되는 보들이 하천에 계속 남아있게 된다면, 필요 없이 하천을 막아 흐름을 정체시켜 결국 환경이나 생태적인 측면에서 커다란 손실을 가져오게 된다. 최근 농경지 도시화, 경작 방식의 변화, 취수시설물 통폐합, 시설 노후화 등으로 매년 수십 개 이상의 보가 폐기되고 있으나, 폐기된 보는 대부분 철거되지 않고 하천에 남아 여전히 문제를 발생시키고 있으며, 외국의 경우에는 이미 기능 및 용도를 상실한 보 철거는 하천 생태통로 복원 등의 목적을 위해 하천환경복원의 한 방법으로 널리 활용하고 있다. 특히 보의 기능 상실 여부는 단순한 시설물 노후 여부로 따지는 것이 아니라 본래의 기능을 상실하였을 경우에는 시설물이 노후화되지 않았더라도 적극적으로 철거하고 있다. 본 연구는 보 철거를 통한 하천생태통로 복원 기술 개발을 위한 연구의 일환으로 기능을 상실한 보 철거를 위한 보 철거 선정 체계에 대한 시안을 제시하고자 한다. 철거 대상 보 선정을 위해서는 보 관리주체 및 보 주변지역에 거주하는 주민의 역할이 중요하며, 이에 따라 보 철거 선정 체계는 보 철거를 위해서 보 주변 지역 거주민을 설득하며, 하천의 환경 개선을 위한 합리적인 대안 제시를 목적으로 하고 있다. 선정 체계를 바탕으로 주민 협의 및 대안 제시를 통해 결정된 대상 보는 선정 체계 안에서 보 철거 영향 판단 절차에 따라서 보 철거로 인한 수문, 수리, 지형, 수질, 생태 영향을 판단하게 되며, 이와 더불어 사회 경제적인 영향을 평가하게 된다. 평가결과에 따라서 보를 완전히 철거하거나 다른 대안을 고려하여 보를 부분적으로 철거하거나 개량하게 된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1094-1097
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• 2007

낙동강 유역의 가용한 최장기 수량 및 수질자료를 획득하여 자료의 적합성 및 QC과정을 통하여 분석 가능한 자료를 생산하고 자료의 분석에 적합한 통계기법을 선정 각 변수의 변동특성과 변동 상관성을 정밀 분석하였다. 본 연구에서는 낙동강 수질자료의 변동특성을 분석하고 수질개선 필요성을 파악하기 위하여 Mann-Kendall 검정을 사용하여 수질변화의 경향성을 분석하였다. 낙동강 수계의 수질변화 특성을 분석하기 위하여 수온$(^{\circ}C)$, $DO(mg/{\ell}),\;BOD(mg/{\ell}),\;COD(mg/{\ell}),\;SS(mg/{\ell}),\;TN(mg/{\ell}),\;TP(mg/{\ell})$ 이상 7가지의 가용자료를 선택하였다. 수질자료는 환경부에서 운영하는 물 환경 정보 시스템의 수질측정망 자료인 월 단위 자료를 대상으로 Mann-Kendall 검정을 수행하였다. 분석에 사용된 자료 기간은 강우량자료와 유출량자료의 동기간인 1989년${\sim}$2000년까지이다. BOD의 변화를 살펴보면 전반적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 가장 큰 감소 경향을 보인 지점은 금호강6 지점으로 $-39.1mg/{\ell}/20yr$로 나타났다. 증가지점으로는 안동과, 구미, 달성, 반변천 등이고 증가량은 약 $1.1mg/{\ell}{\sim}0.03mg/{\ell}/20yr$ 정도이다. COD의 변화를 살펴보면 대부분 지점에서 증가하는 것을 알 수 있다. 감소하는 지역은 고령과 현동, 대암, 금호강3${\sim}$6등이다. 특이사항은 금호강6의 감소분이 $-30.2mg/{\ell}$로 타 지점에 비해 상당히 크다는 것이다. DO의 경우는 증가지점과 감소지점의 수가 비슷하였고 주로 상류쪽이 감소하고 하류로 오면서 증가함을 알 수 있다. DO 또한 금호강6 지점이 가장 큰 폭으로 증가하고 있는 것을 볼 수 있다. pH는 함양위천과 덕천강1을 제외한 모든 지역이 증가 하였다. SS 또한 금호강5, 6, 거창 위천2를 제외한 모든 지역에서 증가하였다. SS항목도 금호강6 지점이 가장 큰 폭으로 감소하였다. 샘플지점(금호강6)의 BOD/COD/DO/pH/SS/TEMP/TN/TP 시계열을 통해 자료분석기간 동안 수처리시설 등의 확장으로 인한 금호강유역의 급격한 수질개선을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.464-469
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• 2007

환경개선용수의 비용 부담방법과 부담주체를 결정하는 것은 환경개선용수의 효율적 이용과 관리의 핵심적인 요소이다. 환경개선용수의 비용부담 방법은 공공부담, 수익자부담 및 원인자부담이 있다. 그런데, 비용부담 방법은 환경개선용수의 공급에 대한 댓가를 어떠한 형태로 지불받을 것인가? 환경개선용수의 수익자는 누구인가? 그리고 환경개선용수를 어떤 시각에서 바라 볼 것인지에 따라 달라지게 된다. 즉, 환경개선용수가 순수한 공공재로서 당연히 국가가 제공하여야 하는 기본 서비스인지 아니면 일반 재화나 서비스와 같이 수익자 부담원칙에 의거 수요자가 부담해야 하는지, 또는 공공재와 사적재의 양면성을 고려해 공공부담과 수익자부담을 같이 고려하는 형태가 바람직한 지에 대한 검토를 필요로 한다. 아울러, 환경개선용수의 수익자를 설정하는 문제에 있어서는 수요자가 특정한 목적을 위해 물을 사용하는 특정 사업자인지, 아니면 공익적인 측면에서 불특정 다수를 대신하여 환경개선용수를 수요하는 수요자인지에 따라 수익자가 달라지기 때문에 이에 대한 구분도 필요하다. 환경개선용수의 부담방법을 정할 때 수원(水源)을 기준으로 판단하여야 한다. 환경개선용수의 수원으로는 다목적댐, 하수처리장, 빗물, 농업용 저수지, 지하수 및 기타 하천수로 구분할 수 있다. 아울러 비용부담 범위가 물에 대한 부담에 한정하는지 아니면 환경개선용수를 수익지까지 공급하기 위한 공급시설에 대한 부담인지도 명확히 할 필요가 있다. 환경개선용수는 생활 공업용수 등과 같이 하천수를 특정 용도에 사용하는 것이기 때문에 특정 이용자가 국가에 하천수 사용허가를 얻어 이용하는 것으로 수익자가 비용을 부담하는 것을 원칙으로 하는 것이 가장 바람직하다. 왜냐하면 환경개선용수의 확보가 하천관리청의 의무가 되는 경우에는 하천의 물이 공유재산화 됨으로써 나타나는 '공유재산의 비극'(Tragedy of the Commons)을 초래하기 때문이다. 다만, 비용부담의 정도에 있어서는 다른 요인이 고려될 필요가 있다. 원칙적으로 하천의 자연적 기능을 유지하는데 필요한 유량은 하천관리청의 의무이므로 공공부담으로 하고 인위적 기능을 유지하는데 필요한 유량은 수익자 또는 원인자부담이 바람직하다. 이러한 기본 원칙에 따르면, 환경개선용수는 수익자부담 또는 원인자부담이 주(主)원칙이고 공공부담은 부(副)원칙이다. 본 연구는 환경개선용수의 확보 및 공급에 따른 비용부담 원칙에 대한 기준을 제시한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권4호
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• pp.323-334
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• 2018

최근 물 사용량의 증가와 잦은 가뭄 발생으로 인해 물 부족 현상이 심화되고 있다. 따라서 기존 취수원에 대한 의존도를 줄이고 버려졌던 물의 재이용을 활성화하여 친환경적이며 지속가능한 대체수원을 확보할 필요성이 부각되고 있다. 국내에서 활용가능한 물 재이용 방법은 빗물재이용, 중수 재이용 및 하수재이용 등 크게 세 가지로 구분할 수 있으나, 아직 국내에는 물 재이용이 활발하게 추진되고 있지 않다. 본 연구에서는 세 가지 물 재이용 방안 중 연중 발생량이 일정하고 이용가능 수량이 많으며, 수질이 비교적 양호한 하수재이용수의 활용방안을 모색하였다. 적용대상 지역으로 선정한 용인시는 총 26곳의 골프장이 운영 중에 있으며 이는 전국에서 운영 중인 골프장의 약 10%에 해당한다. 골프장은 시설 운영을 위해 많은 양의 용수를 소비하는 대규모 수요처이므로 재이용수를 활용한다면 큰 경제적, 사회 환경적 편익을 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 용인시를 대상으로 하수처리장 인근에 위치한 골프장 내 조경용수로 하수재이용수를 활용하였을 경우의 경제적 효과를 비용 및 편익 추정을 통해 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.365-377
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• 2005

본 연구는 수력발전시설에서 물고기의 생존과 상해를 유도하는 흐름현상을 파악하기 위한 진보된 수치해석기법의 개발을 다루고 있다. 원형 젤의 LES를 실시하여 난류젤의 전단지역에 물고기를 방류하는 실험의 결과를 수치적으로 해석하였다. 이 연구에서는 순간 LES 흐름장이 유속, 압력 그리고 와도의 강한 변동으로 특성지울 수 있으며, 이것이 물고기에게 시간평균 정상류보다 상당히 큰 추진력과 모멘트를 발휘함을 보여준다. 이 연구는 아울러 수력터빈 드래프트관에서의 부정류를 RANS/LES의 혼성모형 즉 DES를 이용하여 해석하였으며, 물고기가 드래프트관내에서 방향감각을 상실하거나 과도하게 지체하도록 할 수 있는 난류가 발생함을 보여준다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.231-240
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• 2001

본 연구에서는 포항시 양덕정수장에 tracer test를 이용한 pilot plant를 설치하여 기존 플록형성지에 대한 문제점을 도출하였다. 또한 플록형성지 각단 유출부의 단면을 여러 가지 형태로 변경시키면서 수리학적 평가를 실시하였고, 그 결과 플록형성지의 각단 유출부에 대한 최적 개량단면을 제시하였고, plant에 적용하여 현재 운전중에 있다. 또한 입자의 크기별 개수를 측정할 수 있는 particle counter를 이용하여 플록형성지 개량후의 효율을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 체류시간에 관계없이 전체적으로 비슷한 흐름과 index 수치를 나타내므로 체류시간을 가능한 짧게 잡는 것이 바람직하다고 판단된다. 또한 양덕정수장의 플록형성지 개선공사후 기존의 플록이 깨어지는 문제가 개선되어 상당히 양호하게 운전되고있으며, tracer test를 이용한 수리학적 특성 실험방법은 플록지형성지 뿐만 아니라 기존 정수장의 단위공정에 대한 성능평가나 시설개선에 사용할 수 있으며, 신설정수정의 설계인자를 구하는데 유용하게 이용할 수 있다.