• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.290-290
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• 2021

급격한 도시화 및 기후변화로 인한 물순환체계가 왜곡됨에 따라 자연수재해 피해가 급증하고 있어 대응방안으로 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 대두되고 있다. LID 요소 기술 중 하나인 식생저류지는 도시 유역내에서 발생하는 유출수를 저류 및 침투하여 우수유출수와 비점오염원으로 인한 오염저감 효과를 지니고 있는 LID 요소이다. 본 연구에서는 식생저류지의 우수유출수의 정량적 저감효과를 분석하기 위해 수문해석 프로그램인 K-LIDM(Korea Low Impact Development Model)을 이용하여 유역 내 식생저류지 배열과 저류용량에 따른 유출저감 효과를 분석하였다. 강우시나리오는 부산지점의 10년, 30년 발생빈도에 대하여 60분, 120분, 180분 확률강우시나리오를 선정하여 적용하였다. 모델링 분석결과 식생저류지 배치에 따라 5 ~ 15 % 이상의 유출저감효과가 산정되었으며, 식생저류지 저류용량에 따라 20 % 이상의 유출저감 효과가 산정되었다. 첨두유출 도달시간은 1.13 ~ 1.86배를 지연하는 결과가 산정되었다. 결과를 통해 식생저류지의 배열과 저류용량에 따라 유출량 저감효과와 첨두유출 도달시간에 영향을 미침을 알 수 있었다. 추후에 다른 매개변수인 식생저류지의 저류깊이, 지반의 침투능 및 유출부의 직경 등 여러 매개변수들을 고려한 연구를 수행한다면 식생저류지의 정량적 물순환 평가가 수행될것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.447-451
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• 2006

하천 식생은 흐름에 의해 영향을 받으며, 역으로 식생은 흐름에 영향을 주기도 한다. 이처럼 식생과 흐름은 상호 유기적인 관련성을 가진다. 또한 식생에 의한 흐름의 변동은 하천 유사이동에도 영향을 주어 하상변동을 발생시킨다. 본 논문은 흐름에 의한 식생영역의 변동을 다루었으며, 각 식생별 흐름에 따른 하상 세굴과 퇴적 양상, 식생 종류별 서식에 적합한 흐름 특성 여건과 수질 특성을 검토하였다. 검토 결과 개여뀌는 홍수 전에는 왕성한 성장을 하였으나, 홍수 이후 높은 소류력과 토사 이동에 의해 쉽게 유실된 것으로 판명되었다. 반면 달뿌리풀은 홍수 이후 비교적 높은 소류력과 유속 및 토사 이동에도 견디며 훼손 정도가 크지 않았다. 달뿌리 풀은 개여뀌에 비해 유속이 빠르고 수심이 낮아 Froude수가 큰 범위의 흐름 조건에서 서식하였다. 또한 달뿌리풀 영역에는 세굴이, 고마리 영역에서는 주로 퇴적이 발생되었다. 한편 달뿌리풀은 흐름의 유속을 줄이게 하여 하상세굴이 더 이상 진전되지 않도록 하는 세굴악화 방지기능을 가짐을 알 수 있었다. 수질특성과 관련하여, 달뿌리풀은 DO가 높은 범위에서 서식하고 있으며 다른 식물에 비해 비교적 T-N이 작고 BOD가 낮은 범위에 서식함을 알 수 있는데, 이는 하천의 상류에 서식하는 전형적인 형태라고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.495-495
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• 2022

충적하천에 댐이 건설되면 하류 하천의 식생환경에 변화를 주게 된다. 이입, 활착 및 성장과정을 거치는 제외지 식생은 하천의 유량이 증가하면 소류력과 세굴로 인해 쓸려 내려가기 때문에, 일반적으로 홍수기를 거치면 식생 활착 및 성장 이전의 사주 모습으로 복귀하게 된다. 그러나 댐의 홍수조절 기능은 홍수기에도 하류 하천에 식생을 정착시킬 만큼 큰 소류력을 발생시키지 않아 결국 식생의 성장에 기여하게 된다. 또한 댐은 상류로부터 공급되었던 세립토를 차단시켜 하류 하천의 하상 표면을 조립화 시키게 되는데, 이는 하상의 고정력을 증대시켜 식생의 안정적인 성장을 돕게 된다. 하천에 식생이 자리잡게 되면 홍수 시 흐름에 대한 저항력의 증가로 수위가 높아질 수 있고 제방에 자리 잡은 식생의 이탈은 제방의 붕괴 위험을 증가시킬 수 있고, 식생 사주의 발달이 지속되면 이동사주에서 정지사주로 변화되어 기존의 충적하천 자체가 사라지게 될 수도 있고, 하류 하천의 수리 및 유사 거동 특성도 변화시켜, 기존과 다른 하천 경관 및 수생태계 출현할 수 있다. 국내에서는 2000년대부터 이러한 하천 제외지 사주의 식생 활착이 가속화되어 왔으며, 특히 내성천, 황강 등 댐이 건설된 낙동강 지류 하천에서 이런 현상이 두드러지게 나타났다. 이에 따라 관련된 많은 조사·연구들이 수행되었으며, 변화 원인으로 홍수조절, 유사공급 변화 및 기후변화가 제시되었다. 그러나 댐이 건설되지 않은 하천(비조절 하천)에 대한 조사와 같은 비교군 지역의 정량적 분석은 상대적으로 부족하여, 정확한 제외지 식생 증가에 대한 원인을 규명하지 못하였다고 판단된다. 이에 비조절 하천이라 판단되는 감천을 대상으로 식생의 변화 양상을 분석하고, 유사 및 기후변화 등과의 관계를 본 연구에서 제시하였다. 감천은 상류에 김천부항댐이 건설되었으나, 댐의 영향범위가 전체 유역면적의 약 6%로 비조절 하천에 가깝고 사주가 발달된 충적하천이므로, 하천 본류에 댐이 건설된 다른 지역과의 비교군으로 적합하다고 판단하였다. 대상 지점은 상, 중, 하류의 사주가 발달된 지역으로 선정하였고, 본 연구에서 개발된 이미지 처리기법을 적용하여 사주 면적을 계산하였다. 분석결과 식생역으로 전환된 모래 사주의 면적은 봄~초여름 강우량과 밀접한 관계가 있는 것으로 파악되었다. 특히 초여름까지 가뭄이 지속될 때, 식생역은 증가하였다. 그러나 식생 활착 이전에 큰 유량 발생 시 식생이 쓸려 내려가고 유사가 그 자리를 대체하여 다시 사주가 발달하는 과정을 보여 주어, 감천의 사주 식생역의 증가 추세는 없는 것으로 파악되었다. 향후 댐이 본류에 건설된 조절 하천과의 비교를 통해 사주의 식생역 증가에 대한 댐 건설의 영향을 파악할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.279-279
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• 2019

본 연구는 안동 하천실증연구센터에서 수행된 RIED 실험의 일환으로 실험수로내 식재된 버드나무 식생패치의 밀도에 따른 표면흐름의 특성을 검토하는 실험이다. 실험의 목적은 식생의 침수수위에 따른 식생주변 및 하도의 흐름특성을 검토하는 것으로 침수 수위조건은 유량공급조건의 변화를 통해 재현하였다. 본 연구에 사용된 LSPIV 기법은 하도내 입자투여를 통해 영상을 이용하여 입자간 이동속도를 분석하여 흐름장을 분석하는 것으로 본 연구에서 사용된 입자는 강랭이를 사용하였으며, 영상촬영은 크레인을 이용하여 캠코더를 이용하여 수로 상부에서 흐름영상을 취득하였다. 실험수로는 저면폭 3m, 만제폭 11m 사면경사 1:2의 구조로 이루어진 사다리꼴 형태의 직선수로로 이루어져 있다. 식생패치는 동일수로내 상부기준 32m 간격으로 설치되어 있으며 패치의 크기는 $4{\times}1.5m$의 크기로 이루어져 있다. 그림 1은 상공에서 촬영된 영상을 나타낸 그림으로 실험수로 및 LSPIV 분석을 위해 투하된 입자를 나타내는 그림이다. PIV 분석프로그램을 이용하여 분석된 식생대 및 하도영역에서의 유속장은 그림 2와 같다. 영상분석은 30초영상(900 frame)을 이용하여 분석하였다. 실험결과 식생패치 설치지점에서는 주흐름이 발생하는 우안측에서 높은 유속이 발생하고 약간의 편향된 흐름이 나타나는 것으로 확인되었다. 식생후면에서는 식생으로 인한 흐름의 차단 및 스크린효과로 인해 유속의 저감되는 것을 확인할 수 있다. 밀도에 따른 패치 후면부에서는 높은 밀도를 갖는 첫 번째 패치에서 유속의 저감효과가 높게 나타났으나 유량조건에 차이가 발생하는 것으로 나타났는데 이는 수위상승으로 인한 식생의 침수면적과 관계가 있는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.406-410
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• 2016

하도 식생은 흐름 및 유사의 거동에 영향을 미치며, 하도의 지형변화를 일으킨다. 또한 하천에서 생태계 서식처 형성을 하는데 영향을 주며 하천경관을 향상시킨다. 그러나 홍수시에 흐름의 저항을 증가시키고 수위를 상승하여 하천범람을 일으킨다. 따라서 홍수에 안전하고 하천 경관을 유지하면서 하천환경과 조화를 이루는 하도 식생관리 기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 실내실험을 통하여 유량의 변화에 따른 식생대에서 퇴적과정과 하도의 변화 과정을 분석하였다. 실내실험은 길이가 10 m이고, 수로 폭이 0.6 m인 가변형 경사수로에서 수행하였다. 식생패치는 폭이 0.28 m, 길이 1.0 m로 2.0m 간격으로 교대로 3개 설치하였다. 식생패치는 지름이 5 mm이고, 길이는 0.25 cm인 아크릴봉을 이용하여 제작되었으며, 식생 밀도는 $1.76m^{-1}$이었다. 흐름은 식생이 없는 주수로에 집중되었고, 식생대와 주수로 사이에 와류가 형성되면서 하상이 세굴되었다. 식생대에서는 흐름이 감소되면서 유사가 퇴적되었다. 식생대를 따라 교호사주가 형성되었으며, 사행이 형성되었다. 유량이 증가하면서 식생대에서 퇴적 면적은 증가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.177-177
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• 2015

개수로에서 식생은 항력을 발생하여 평균유속을 감소시킬 뿐만 아니라, 식생영역과 비식생영역의 경계에서 유속 차를 발생시켜 일반 개수로 흐름보다 복잡한 흐름구조를 형성한다. 또한, 식생은 개수로 흐름에서 부피를 차지하여 식생영역의 유량을 감소시킨다. 일반적으로 식생이 식재된 개수로 흐름을 수치모의 할 경우 체적비를 고려하지 않을 때가 많다. 하지만 물과 식생의 체적비가 높을 경우, 식생에 의한 부피를 고려하지 않으면 실제 유속을 과다산정 하여 흐름모의가 정확하지 않다. 그러므로 식생이 있는 흐름을 정확히 수치모의하기 위해 식생의 체적비를 고려하여 실제 유속을 산정하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 식생된 개수로 흐름의 수치모의에서 체적비 도입의 필요성을 분석하였다. $k-{\varepsilon}$ 난류모형을 이용하여 수치모의를 수행하였고, 지배방정식에 식생항을 추가하여 식생이 식재된 개수로 흐름을 모의하였다. 식생 체적비를 고려하기 위해 지배방정식에 식생 체적비에 관한 항을 추가하였다. 체적비 도입의 필요성을 알아보기 위해 선행연구의 침수식생 실험수로를 대상으로 수치모의하였다. 식생밀도가 낮은 경우 식생 체적비의 고려 유 무가 모의결과에 미치는 영향이 작았으나, 식생밀도가 높은 경우에는 식생 체적비를 고려한 경우가 보다 정확한 모의결과를 도출 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.328-333
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• 2011

최근 하천사업에는 자연친화적인 설계기법이 도입되고 있으며 호안공법도 과거 제방보호 기능만을 가진 단순한 호안에서 식생을 활용한 다양한 종류의 호안공법이 개발되어서 각종 하천공사에 도입되고 있다. 그러나 호안공법을 도입할 때 공법에 따른 선택기준이나 구체적인 설계기준이 현재 사용되고 있는 지침에 제시 되어있지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 호안 재료의 적합성에 대한 객관적이고 정량적인 판단기준인 수리학적 특성인자를 파악해보고자 수리모형실험을 수행하였다. 실험은 길이 15m, 폭 0.8m, 높이 0.8m의 수로를 이용하였다. 사용한 호안재료는 흙, 실제모형의 1/50의 축척으로 제작한 호안블록모형과 실제 식생으로서 잔디를 이용하였다. 수로의 상류구간에 대리석을 이용하여 6m의 안정화구간을 만들었고, 실험은 동일한 수위에 유량을 변화시키면서 유속을 계측하였다. 계측 내용을 분석한 결과 식생과 무식생을 비교했을 때 하상에서 식생높이(약 9cm) 범위에서 식생이 최대 97% 유속저감효과를 나타났으며, 식생과 블록을 비교한 결과도 하상에서 식생높이(약 9cm) 범위에서 식생이 최대 97% 유속저감효과를 나타낸 것을 확인할 수 있었다. 이는 호안재료가 식생일 때 유속저감효과가 크게 나타남을 알 수 있었고 향후 다양한 식생형태에 대한 실험이 필요할 것으로 보이며, 본 연구가 호안공법에 도입되는 다양한 식생의 수리적인 특성인자를 규명하는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.346-350
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• 2011

최근에 경제성장과 도시화로 인하여, 하천의 복원사업이 활발하게 진행되고 있다. 특히, 하천복원 사업은 생태계 및 경관의 기능이 강조되고 있으며, 사회적으로 이에 대한 요구가 매우 높아지고 있다. 하천복원 사업을 추진함에 있어서 하천의 제방 법면의 처리에 대하여 많은 시도가 진행되고 있다. 특히, 식생매트는 안정적이면서 자연재료를 활용하여 생태계의 다양성과 녹색 경관을 형성할 수 있어서 많이 도입되고 있다. 그러나 이에 대한 홍수의 안정성 검토가 거의 이루어지지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 식생매트에 대하여 실외실험을 통하여 홍수에 대한 안정성 및 내침식성 특성을 파악하였다. 식생매트의 표면에 있는 돌기는 유수 중에 부력에 의해 위로 상승하며 수중에서 식생의 역할을 하게 되며, 유수의 직접적인 영향을 저감시키는데 매우 중요한 역할을 하게 된다. 따라서 흐름에 대한 식생매트의 법면보호 효과를 증대시키기 위해서는 법면과 식생매트의 부착을 크게 하고, 식생매트를 부착시키는 앵커의 수중 노출을 최대한 저감하며, 유수 중에 앵커의 식생매트의 부력에 대한 지지력을 증가시키는 것이 중요하다. 또한 식생매트와 식생매트의 접합부에 유수 중에서 흐름의 집중이 발생하지 않도록 시공이 필요할 것으로 사료된다. 연구의 실험 결과는 복강첩이(福岡捷二)등(1987)이 제시한 식생의 활착에 의해 뿌리의 깊이에 대한 내침식성 특성과 비교하였다. 부직포가 2겹일 경우에 식생매트의 내침식성 강도는 복강첩이(福岡捷二)등(1987)에 의하여 제시된 식생뿌리 깊이가 10 cm 인 경우보다 약간 작으나, 부직포가 3겹일 경우에는 경우에는 복강첩이(福岡捷二)등(1987)에 의하여 제시된 식생뿌리 깊이가 10 cm 인 경우와 잘 일치하는 것을 보여주고 있다. 또한 부직포가 4겹일 경우에는 식생매트의 내침식성 강도는 복강첩이(福岡捷二)등(1987)에 의하여 제시된 식생뿌리 깊이가 10 cm 인 경우보다 큰 것을 보여주고 있다. 또한 평균 침식깊이는 부직포가 2겹일 경우에 평균 3.8 cm이며, 부직포가 3겹일 경우에 평균 3.4 cm 이었다. 부직포가 4겹일 경우에는 평균 침식깊이는 3.0 cm 이었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.368-368
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• 2015

본 연구에서는 식생이 활착된 식생매트 제품의 유속 저항 성능을 평가하기 위하여 식생매트의 설치 및 식생의 활착이 가능한 이동식 bed를 개발하고, 개발된 이동식 bed에서 식생매트 설치 및 식생의 활착을 완료한 후, 이동식 bed를 폭 11m 규모의 수로에 설치하여 실규모의 수리 실험을 수행하였다. 실험을 위하여 미국의 식생매트 제품의 시험방법인 ASTM D 6460을 참고하였다. 실험에 사용된 식생매트는 국내에서 통상적으로 사용되는 야자섬유 매트를 사용하였으며, 식생매트의 식생은 토심이 얕은 이동식 bed의 생육환경에서도 뿌리가 잘 발달할 수 있는 수크령을 선택하여 활착시켜 사용하였다. 실험은 봄 활착 및 가을 활착 두 가지 조건에 대하여 수행하였으며, 두 실험 조건의 결과 비교를 통하여 식생매트의 계절에 따른 식생활착 특성과 유속저항 성능 차이를 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1058-1062
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• 2007

본 연구에서 이동상 모래하천에서 식생의 변화과정을 연구하였다. 연구 대상 하천은 낙동강 상류 하회지구를 대상으로 하였다. 이 지역은 우리나라에서 대표적인 모래하천으로서 지형적인 요인으로 형성된 사행하천의 만곡부에 해당하고 있다. 특히 상류에 댐과 취수보 등 수자원개발시설이 건설되면서 수십 년 동안 물과 유사의 공급이 조절되어 안동시권역에서부터 하류방향으로 향하면서 점차 바뀌어 가고 있는 실정이다. 이 가운데, 이동성을 지니고 있던 사주부에 식생이 유입되고, 식생역이 확장되면서 사주가 고정화되는 경향을 보이고 있다. 이러한 이동상 하도에서 이동사주내 식생역의 발달과정을 파악하기 위하여 사주내 토양의 물리화학적 조사를 수행하였다. 연구 결과, 안동 하회지구내 모래사주에서 식생이 정착 발달 확장 되어가는 과정을 파악할 수 있었다. 하회지구의 식생역의 발달은 시기적으로 홍수기와 비홍수기의 반복적인 출현에 영향을 받고 있었다. 그리고 공간적으로는 홍수기 동안의 유사의 퇴적과 세굴과정과 밀접한 관련이 있는 것을 확인할 수 있었다. 식생역의 확장과정은 이러한 시공간적 상황으로 인해 유발되는 토양의 물리화학적 특성과 높은 상관성이 있음을 확인할 수 있었다.