• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.429-429
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• 2022

기후변화로 인하여 하천환경은 과거와 다른 형태로 변화하고 있다. 과거의 하천환경은 식생영향 보다는 단면변화, 통제특성 변화 등 하천 전반의 환경변화가 아닌 흐름 특성의 변화가 주를 이루었다. 그러나 현재의 하천은 식생영향이 증대되고 있으며 그로 인하여 수위-유량관계 또한 과거와는 다른 형태로 변화하고 있다. 본 연구에서는 식생현황에 대한 모니터링을 통하여 수위-유량관계곡선식의 수리특성 변화에 따른 기간분리 뿐만 아니라 앞으로 진행될 수위-유량관계곡선식의 추가 변동성을 예상하는 연구를 진행하였다. 식생영향에 의한 수위-유량관계곡선식의 기간분리 검토를 위하여 위치에 따른 구분(저수로 식생, 저수로 수중식생, 홍수터 식생, 제방 식생), 시기에 따른 구분(휴지기, 성장기, 소멸기 등), 유속분포, 기온분포 등을 고려하여 수위-유량관계곡선식을 검토하였고, 기간분리의 시종점과 곡선식의 표현 방법 개선을 위한 연구를 추가로 진행하였다. 연구대상은 '15년~'19년 한국수자원조사기술원에서 수위-유량관계곡선식을 개발한 관측소로 선정하였고, 연구결과 식생의 위치와 유속, 기온 등의 외부요인 등을 모니터링 하여 수위-유량관계곡선식을 예측한 결과 '20년~'21년 개발된 수위-유량관계곡선식은 예상 곡선식과 비교적 일치하였으며 이로 인해 정확도가 향상되어 신뢰도 높은 자료가 생성된 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.668-668
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• 2012

제방 비탈면 보호방법 중에서 식생매트를 사용하는 방법은 제방의 보호와 함께 자연친화적이면서 생태계의 보전 측면에서 유리하고 이와 아울러 심미적 효과와 비용의 적절성 등의 요건을 만족하기 때문에 최근 국내 자연형 하천정비에서는 다양한 종류의 식생매트들이 빈번히 사용되고 있다. 하지만 식생매트로 인한 제방의 비탈면 보호 효과에 대해서는 아직까지 정성적으로 분석된 예가 미흡하여 이에 관한 연구가 시급히 요구되고 있는 실정이다. 비탈면을 보호하는 비탈덮기는 생태계와 경관 등의 고려도 중요하지만 그보다 먼저 유수에 의한 파괴가 발생하지 않아야 한다. 따라서 제방의 비탈면 보호 효과가 다른 재료에 비해 상대적으로 취약할 수 밖에 없는 식생매트의 경우 적용범위와 한계를 명확히 하여야 잘못된 적용으로 인한 재해를 막을수 있을 것이다. 근래 들어 지역을 가리지 않는 국지성 폭우로 인한 홍수가 점차로 확대되고 있는 국내 상황을 고려할 때에도 식생매트의 한계와 적용범위의 결정은 매우 중요하다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원 안동 하천실험센터 호안블록 시험구간에서 하류 10m 지점에서 시작하는 20m 구간에 두 종류의 식생매트를 교대로 설치하여 각각의 식생매트에 관한 파괴실험을 수행하였다. 두 종류의 식생매트 모두 코코넛 섬유를 원료로 사용하는 제품이며, 식생매트의 파괴 실험은 식생활착 이전의 상황을 재현하여 수행하였다. 이는 통상적으로 식생 활착 이전의 식생매트가 제방 비탈면을 보호하는 효과가 현저히 떨어지는 단점을 가지고 있기 때문에 이에 맞추어 본 실험에서는 식생매트의 자체의 단점과 한계를 파악하는 것을 목적으로 하였다. 실험 결과 두 종류의 식생매트는 모두 침수시 부력으로 인한 부유 현상과 식생매트 틈세 흐름으로 인한 기반층의 세굴 현상을 발견할 수 있었으며, 이러한 상황에서 식생매트를 고정하는 앵커가 매우 중요한 역할을 한다는 것을 발견할 수 있었다. 식생매트가 기반 토층에서 분리되어 파괴가 발생하는 유량조건은 각각 식생매트에 따라 서로 다르게 나타났는데, 이 또한 매트를 고정하는 앵커의 특성 때문인 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.60-64
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• 2005

강우-유출 모형을 수행하기 위해서는 지표면의 성질을 나타내는 보조 자료로서 식생피복자료, 토양분포, DEM 등이 주어지는데, 이러한 인자들이 흐름을 지배하게 되므로 중요하다. 그러므로 강우-유출 모형에서는 지표에서의 식생을 적절하게 나타내 줄 필요가 있는데, 최근의 원격 탐사 기술이 하나의 대안으로 제시되어 왔으며 식생 정보는 2차원 디지털 지도로 작성되어 수치모형에서는 이 디지털지도로부터 조도계수의 값을 전환하는 다단계 방법을 이용하여 오고 있다. 그러나 강우-유출 모형의 격자 간격이 식생 피복을 나타내기 위한 디지털 지도의 격자 간격과 항상 일치하는 것이 아니고 디지털 지도의 격자 간격이 일반적으로 더 세밀하므로 강우-유출 모형에서 디지털 지도를 이용하기 위해서는 적당한 방법의 스케일 확장 (up-scaling)이 필요하며, 이 연구에서는 질량 보존의 법칙을 사용하여 이론적 기반에 근거한 하나의 전략적인 방법이 제시된다. 이 연구의 목적은 강우-유출 모형의 수행 시 이질성을 보이는 지표면에서 식생과 관련된 매개변수를 통합/확장 처리하는 하나의 기법을 대기모형에서 이미 제시된 방법을 모사하여 제시함으로써 이질성을 보이는 지표면의 처리할 때 방향을 설정해 주고자함이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.74-78
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• 2012

본 연구는 하천에서 식생에 의한 흐름구조 변화가 오염물질 이동에 미치는 영향을 알아보기 위해 흐름방향 확산계수를 산정하였다. 정수식생 조건에서 횡방향 수심적분된 와점성계수는 비식생 조건에서의 와점성계수와 다르게 적용되어야 하며 이를 위해 유량 횡분배법을 Jordanova and James (2003) 실험에 적용하였다. 제시된 실험조건을 잘 재현하는 와점성계수의 값을 역산하였으며, 이에 관한 산술평균 값을 향후 수리모형의 적용을 위해 정수식생 조건에서의 무차원 와점성계수로 제안하였다. 결정된 무차원 와점성계수를 이용하여 부분식생 개수로 흐름에서 흐름방향 확산계수를 산정하여 오염물질의 이동에 대한 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.522-522
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• 2017

하천에서 식생은 하도내 흐름저항과 항력을 증가시켜 유속과 유사이동을 감소시킨다. 유속의 감소로 인해 유사가 퇴적되어 사주 발생이 증가하며 이는 하도 지형변화의 중요한 요인이 된다. 하천내 식생은 하천생물의 서식과 밀접한 관련이 있는 물리적인 서식환경을 변화시키게 된다. 이러한 물리적인 서식환경 변화는 수중음향으로 표현되는 하천의 음환경(Soundscape) 변화로 연결된다. 본 연구는 하천 식생대에서의 수중 음향변화를 식생유무, 수온, 수심에 따라 분석하고 수리학적 특성과의 상관관계를 파악하고자 한다. 실규모 하천 수로에 식생 38 주/$m^2$를 식재하고 1 m정도 성장시킨 후 식생을 완전 침수시켜 $3.2m^3/s$의 유량을 공급하여 유속의 변화와 수중음향을 측정하였다. 오후시간대와 새벽시간대를 이용하여 수온이 다른 조건에서 측정하였고, 수심은 표면 3 cm, 40 cm, 80 cm 깊이에서 각각 측정하였다. 측정지점은 식생구간의 상류지점(A), 식생구간(B), 식생구간의 하류지점(C) 세 곳을 선정하였고, 유속은 micro-ADV, 수중 음향은 Hydrophone을 사용하여 5분간 측정하였다. 측정 주파수 spectrum은 1/3 Octave band로 처리하여 음압을 비교분석하였다. 주파수에 따른 음압을 분석한 결과 측정지점에 관계없이 주로 125 Hz, 315 Hz에서 높게 나타났다. 수심에 따른 음향을 분석한 결과 식생이 없는 상류(A)지점에서는 수중음향의 차이가 크게 나타났으며, 식생지점(B)과 식생이 없는 하류(C)지점에서는 수중음향이 유사하게 나타났다. 이는 식생에 의한 유속의 저하로 인해 흐름이 안정화되어 나타나는 현상으로 판단된다. 수온에 따라서는 식생구간(B)과 하류(C)지점에서 대체로 큰 차이를 보이지 않았으나 상류(A)지점에서는 수온이 높을 때 음압이 더 크게 나타났다. 이는 온도가 높을수록 소리의 전달속도가 더 빨라지기 때문으로 판단된다. 이처럼 식생의 유무와 수심, 온도에 따라 하천의 수리학적 특성이 달라지고 이에 따른 수중음향도 달라지므로 하천의 물리적 서식환경을 평가하기 위한 인자로 수중음향을 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.524-524
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• 2023

하천 내 식생의 분포는 흐름저항의 증가와 수위상승에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이다. 동일한 단면정보를 가졌더라도 식생이 분포하는 하도는 식생이 없는 하도에 비해 흐름저항으로 인해 유속이 현저히 느려져 홍수위 상승을 유발하기 때문이다. 따라서 식생의 종류, 크기, 분포 형태, 잎의 밀도 등에 따라 흐름저항계수를 정량화하며 흐름을 정확히 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 2019년 한국건설기술연구원 하천실험센터에서 진행된 식생하도에 대한 실규모 실험의 조건과 지형정보를 HEC-RAS(Hydrologic Engineering Center's River Analysis System) 1차원 수치모형에 입력하고, 식생 패치의 분포를 고려한 Manning's n의 공간적 분포 및 적용방식에 따른 수면 경사 재현 정확도에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 실험은 상단 폭 11 m, 경사 1:2(V:H)의 사다리꼴 단면을 가진 실규모 수로에서 70 m 길이의 구간을 대상으로 진행되었다. 실험 구간 내 6개의 압력식 수위계를 설치해 수위 측정 및 수면 경사 산정을 실행하였다. 실험 조건으로 적용된 인공 식생패치의 분포 및 밀도 조건은 3가지로 큰 패치와 작은 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 성긴 조건이었으며, 모두 정수(emergent)상태로 진행되었다. 적용된 패치의 형상은 내성천에서 조사된 자연 형태의 식생패치 형태를 참고하였으며, 버드나무 종을 모사하였다. 실험 조건에 따라 유량은 각각 평균 1.5 cms와 2.7 cms로 공급하였으며, 평균 수심은 약 1 m로 측정되었다. 위 실험 내용을 바탕으로 수치모의를 위한 경계조건과 지형정보를 수립하였으며 모의 케이스는 크게 두 가지로, 수로 내 식생의 분포를 종방향으로 고려한 케이스와 횡방향으로 고려하여 조도계수를 적용한 케이스로 분류하였다. 모의에 적용된 조도계수는 실험에서 획득한 데이터와 베르누이 방정식을 활용하여 산정되었으며, 두 케이스에 대한 모의 결과는 실험에서 관측된 수위와 비교하였다. 본 연구에 따르면 여러 개의 식생패치가 정수상태로 존재하는 하천에 대한 1차원 수치모의 시 식생의 분포를 종방향으로 고려하여 하나의 구간조도계수를 적용하는 방식이 종횡단면의 식생패치 위치를 고려한 조도계수를 세분화하여 적용하는 방식에 비해 수위 계산 정확도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.17 no.6
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• pp.367-372
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• 2008

소하천의 식생분포특성을 조사하기 위하여 경북 상주시 내서면 서원리에서 낙동강 본류가 만나는 함창읍 신흥리까지 이안천의 약 25km 구간에서 7개의 정점을 선정하였다. 각 조사정점에서 상 하 약 1.5km 구간에 대하여 식물상 및 식생분포현황을 중점조사 하였다. 7개 조사정점에서 출현한 식물은 모두 49과 54속 145종 12변종 1품으로 도합 158종류가 확인되었다. 출현 식물 중 한국 특산식물인 환경부 1등급종 쥐방울덩굴, 물오리나무, 왕버들, 낙지다리 4종류가 출현하였다. 17종류가 출현하였으며 귀화율은 10.8%, 도시화지수는 6.1%로 나타났다. 식생도상에 표시된 식생유형을 경관생태학적으로 분석하기위하여 식생유형별 조각수를 비교하였다. 이안천의 전체 조사정점의 식생 조각 수는 183개로 나타났으며, 육상식물인 명아주군락을 제외한 수변군락의 식생수는 총 181개로서 전체의 98.9%를 나타내었다. 군락별로는 달뿌리풀군락이 76개로서 전체의 42.5%로서 가장 높고, 갯버들군락이 67개로서 35.8%, 삿갓사초가 26개로서 26.0%, 고마리가 3개로서 1.1%를 나타내었다. 각 조사지점별 식생면적의 구성비에서도 달뿌리풀이 가장 높고, 갯버들, 삿갓사초의 순으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1395-1399
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• 2004

절개지사면에 구조물이 설치될 경우 배수압소산과 식생복원을 위해서는 기본적으로 다공성이 뛰어나고 식생의 서식이 가능한 구조물로 설계되어야 하며, 동시에 사면의 안정을 제공해주는 기능을 할 수 있어야 한다. 구조물이 설치될 지역에 Mattress/Filter를 사용할 경우 배수압의 소산과 식생의 활착이 가능한 구조물로 사면의 안정과 식생복원효과를 검토하였다. 본 연구에서는 절개지사면에 토목구조물이 설치될 경우 식생의 복원과 구조물의 안정성을 높이기 위한 기법으로 Mattress/Filter에 Slag를 채워서 다공성을 부여함으로써 사면의 배수압소산과 식생촉진 뿐만 아니라 사면의 안정성을 제공해줄 수 있는 구조이다. 특히, Mattress/Filter는 다공성이 뛰어나 자연배수가 가능한 구조물로서 그 구변 생태계에 필수적인 물의 상호교류 즉, 투수와 배수가 가능하고 배수압의 소산이 가능하여 식생복원과 사면안정에 우수한 것으로 나타났다. Mattress옹벽은 배면의 지하수 배제를 촉진시켜 사면의 안정화에 기여하게 되려, 식생의 복원에 뛰어난 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 Mattress에서 Fitter의 채움 재료로 산업계기물(Slag) 및 건설폐기물(폐콘크리트, 사석) 등을 재활용할 수 있으므로 Mattress는 채움재료의 비용이 저렴하고 유지관리가 용이하며, 생태계의 보존에도 Mattress/Filter의 사용은 매우 효과적임을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.230-230
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• 2022

최근 기후변화로 인해 예측이 어려운 국지성 호우가 빈번하게 발생하고 있다. 국지성 호우는 대량의 홍수를 일으켜 유송잡물을 동반한 흐름을 야기할 수 있다. 대량의 유송잡물이 하상에 퇴적되면 통수능을 저하시키기도 하며 식생효과와 마찬가지로 유목주변으로 유속이 증가하면서 세굴현상이 발생하게 되는데, 이는 하상저하를 일으키며 수공구조물의 안정성에 지속적으로 피해를 줄 수 있다. 기후변화는 또한 강우패턴을 변화시켜 식생의 성장과 활착에도 영향을 미치게 된다. 본 연구지역인 내성천 회룡포의 경우, 2015년 대가뭄 발생 이후 식생활착으로 인해 식생대 면적이 증가하고 잇는 상황이다. 이는 연구지역의 흐름과 사주교란 및 하상변동에도 큰 영향을 미칠 것으로 판단되며, 특히 식생의 증가는 유송잡물의 증가를 야기 할 수 있기 때문에 식생과 유송잡물의 영향이 하천에 미치는 영향을 예측하는 연구가 필요할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 2차원 흐름모형인 Nays2D와 입자법기반의 유목동역학 모형을 활용하여 식생과 유송잡물이 하상변동에 미치는영향에 대한 수치실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 여기서, 식생의 경우, 식생성장모형을 적용하여 시간에 따라 식생이 성장하여 항력이 증가하는 것으로 가정하였으며 유송잡물의 경우, 하상에 퇴적되는 유송잡물의 개수와 면적만큼 항력이 증가하는 것으로 가정하였다. 흐름의 경계 조건은 일반화된 부정류 수문곡선을 입력하였으며 초기 하도의 형상은 일정한 경사를 가지는 평지로 가정하여 부정류에 따라 하상변동이 발생하는 것으로 모의하였다. 시뮬레이션 결과, 유송잡물보다 식생대 번성이 하상변동에 상대적으로 큰 영향을 주는 것으로 나타났으며, 유송잡물의 경우 국부적으로 퇴적 분포되어 그 주변으로 침식을 일으키는 것으로 나타났다. 또한 유송잡물은 하안의 얕은수역에서 주로 퇴적되었다. 본 연구는 만곡부 하상변동에 대해 식생과 유송잡물을 고려하여 예측모의를 수행한 사례로서, 식생과 유송잡물이 흐름과 하상변동에 미치는 영향을 이해하는데 도움이 될 것으로 판단된다. 또한 이는 추후에 식생을 고려하는 하천관리방안을 수립 시, 식생과 유송잡물의 영향을 물리적으로 설명할 수 있는 근거자료로 제시할 수 있을 것으로 보인다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.39 no.2
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• pp.307-316
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• 2019

Development of vegetation in stream channel increases resistance to flow, resulting in increase in river stage upon flood and affecting change in stage-discharge relationship. Vegetation revealed in stream by water level reaching a peak and then declined upon flood is mostly found as prone. Taking an account of flow distribution with the number of vegetation, prone vegetation layer might be at height where discharge rate is zero (0) (Stephan and Guthnecht, 2002). However, there is a tendency that flow rate is overestimated when applying the height of river bed to flow area with no consideration of the height of vegetation layer in flow rate by float measurement. In this study, reliable flow measurement in stream with vegetation was calculated by measuring the height of vegetation layer after flood and excluding the vegetation layer-projected area from the flow area. The result showed the minimum 4.34 % to maximum 10.82 % of flow deviation depending on the scale of discharge. Accordingly, reliable velocity-area methods would be determined if vegetation layer-projected area in stream is considered in flow rate estimation using the flow area during the flood.