• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.356-360
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• 2015

기존의 하천관리는 이 치수에 중점을 두었다면 최근에는 환경의 중요성을 인식하고 하천복원사업을 통해 주변환경을 개선하여 자연과 공존하는 방향으로 바뀌고 있다. 하천에 분포하는 다양한 종류의 식생은 지형변화, 유속 및 수위 변화 등 직 간접적으로 하천에 영향을 미치고 있다. 따라서 효과적인 하천관리를 위해서는 하천흐름에 대한 식생의 영향을 이해하고 분석하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 다차원 수리 수질 통합분석이 가능한 EFDC모형을 이용하여 홍수터 식생에 의한 하천의 수리특성 변화를 모의하였다. 금강수계 공주보~백제보 구간에 대한 수치지도 및 수심측량 정보를 바탕으로 작성된 3차원 정밀지형도와 30~50 m 간격의 직교곡선격자망을 이용하여 지형을 구축하고, 홍수터 식생에 의한 흐름저항을 반영하기 위한 현장조사를 통해 작성된 식생분포지도를 토대로 교목류(Tree), 관목류(Shrub), 초본류(Herb), 수체(Water) 4가지로 구분하여 분포밀도, 흉고직경, 교목의 높이를 모형에 적용하였다. 2일 간의 보 운영조건에 따라 상류의 공주보 방류량과 하류의 백제보 수위를 경계조건으로 분석을 실시하고, 동일기간 61개 관측지점 중에서 상 중 하류 4개의 임의지점에 대하여 유속측정결과와 모의결과의 비교를 통해 모형을 검증하였다. 홍수터가 완전히 잠겨 식생의 영향을 크게 받는 고유량 조건에 대하여 식생의 적용 여부에 따른 수리특성 변화를 살펴본 결과 홍수터의 경우 일부구간에서 유속이 감소하였으나 인근 주수로의 유속은 증가하는 것으로 나타났다. 하천수위의 변화는 미미한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.9-22
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• 2011

본 연구에서는 에너지 방정식에 기초하여 정수 식생이 존재하는 자연하도에 적용 가능한 1차원 수치모형을 제시하였다. 수위계산을 위한 마찰경사는 Darcy-Weisbach의 마찰식에 의해 계산되었다. 각 단면의 전체 Darcy-Weisbach 마찰계수는 하상조도높이, 식생, 식생구역과 비식생구역 사이의 전단저항, 그리고 홍수터와 주수로의 경계면 전단저항을 고려하여 산정하였다. 경계면 마찰계수는 Mertens방법과 Nuding방법에 의해 계산되었다. 제시된 모형을 가상하도에 적용하고 HEC-RAS모형 모의결과와 비교, 검증하였고, 식생밀도 등에 대하여 마찰계수의 민감도 분석을 실시하였다. 모형의 적용성검토를 위하여 독일 Enz강 일부구간을 대상으로 수치모의를 실시하고 실측수위와 비교하였다. 식생이 존재하는 Enz강의 실측수위와 계산수위를 비교한 결과 식생의 영향을 거의 받지 않고 주수로에 흐름이 형성되는 저유량의 경우와 식생의 영향을 지배적으로 받는 고유량 흐름 모두에서 합리적인 수위를 예측하여 제시된 모형의 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권12호
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• pp.1209-1220
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• 2013

본 연구에서는 내성천 하류 구간을 대상으로 검보정된 1차원 수치모형을 이용하여 흐름모의를 수행함으로써 추정된 구간 조도계수에 대해 분석하였다. 또한 실측 및 모의된 수리조건을 이용하여 향석 지점에서의 하상형태 예측을 수행하였으며 사립조도에 의한 흐름저항 계수 값을 고려하여 총 흐름저항 조도계수를 산정하였다. 수치모의에 의해 추정된 구간 조도계수와 사립조도 및 하상형태에 의한 흐름저항 계수를 추정한 결과 값을 상호 비교 분석하였으며 그 결과, 저수류 영역 흐름에서는 사립조도 및 하상형태에 의한 흐름저항 외에 식생, 만곡도, 사주 등의 기타 요인들에 의한 영향이 크게 반영되어 수치모의 상의 조도계수 값이 사립조도 및 하상형태에 의해 추정 가능한 조도계수 범위보다 크게 산정되는 것으로 나타났다. 그러나 $500m^3/s$ 이상의 천이구간 및 고수류 영역에서는 사립조도 및 하상형태 예측에 의한 조도계수 범위에 수치모의에 의해 검증된 Manning 조도계수가 포함되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.517-524
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• 2010

본 연구에서는 식생이 포설된 홍수터를 포함하는 복단면 개수로 흐름의 수위를 예측하기 위하여 유효 전단응력기법에 근거한 일차원 모형을 제시하였다. 제안된 모형은 주수로와 홍수터 접합부에서 발생하는 운동량 교환효과를 와점성계수 개념을 이용하여 반영할 수 있다. 주수로와 홍수터의 경계에서 발생하는 경계와점성계수는 3차원 레이놀즈 응력 모형을 이용하여 결정하였다. 경계와점성계수의 영향을 파악하기 위하여 민감도분석을 수행하였다. 경계와점성계수의 변화에 대하여 배수곡선의 변화는 크지 않았으나, 홍수터에서 부담하는 유량은 경계와점성계수에 비례하여 증가하였다. 마지막으로 식생된 홍수터의 식생밀도 및 침수비에 따른 경계와점성계수의 변화를 살펴보았다. 계산된 경계와점성계수는 식생밀도와 침수비에 비례하며, 대략$(2-5){\times}\;10^{-4}$ 정도의 값을 갖는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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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.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.445-452
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• 2012

본 연구는 충적하천에서 실측된 현장자료를 이용하여 흐름에 관한 저항계수와 관계식을 분석하고 유도하였으며, 연구에는 자연하천 자료 1,865개와 식생하천 자료 739개가 포함된 2,604개 자료가 사용되었다. 회귀분석에 의해 Manning 조도계수와 Darcy-Weisbach 마찰계수 관계식이 자연하천 하상재료와 식생하천 식생자료의 유량과 마찰경사를 함수로 하는 멱함수 형의 식으로 각각 유도되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.164-168
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• 2009

우리나라 하천의 대부분은 다양한 수리학적, 형태학적 특징을 가지고 있으며 이에 따라 수위-유량관계는 민감하게 변화한다. 그 중 하도구간에 서식하고 있는 식생의 영향은 우리가 쉽게 예측할 수 없는 통제 특성을 발생시킨다. 식생(Vegetation)은 서서히 혹은 빠르게 성장하고, 쉽게 변화하여 기간별로 혹은 주기별로 다른 양상의 수위-유량관계를 발생시키고 이는 레이팅 전이(Rating shift)로 이어진다. 본 연구에서는 식생의 영향에 의해 발생되는 수위-유량관계를 좀 더 명확하게 규명하고자, 영산강 수계 황룡강 중류부에 위치한 임곡 지점을 대상 지점으로 선정하고 주기적으로 유량측정을 실시하여 시기별, 측정성과별로 식생의 정도를 검토하고 그 경향성을 파악하였다. 하도 내에서 수중식물의 성장이 진행되면 흐름 저항의 정도가 변하게 되며, 이의 영향으로 유속 역시 변하게 된다. 식생(Vegetation)의 성장기에는 유속이 감소하여 유량이 작아지는 수위-유량관계의 일차적인 음의 전이가 발생하며, 식생의 성장이 극대화되는 8월에는 좀 더 큰 음의 전이가 발생하게 된다. 하지만 식생에 의한 곡선의 전이(Rating Shift)는 영구적인 것이 아니라 계절별로 순환하는 특성을 지니고 있기에, 식생의 영향이 소멸하기 시작하는 9월 이후에는 수위-유량관계가 식생의 영향이 없는 원래의 수위-유량관계로 다시 접근하는 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로 본 연구에서는 식생의 영향이 없는 수위-유량관계곡선(Original rating curve)을 개발하고 식생의 성장 및 영향의 정도에 따른 기간분리를 실시하여 전이된 수위-유량관계곡선(Shift curve)을 개발하였다. 아울러 전체적인 유출평가의 과정을 거쳐 개발된 곡선식의 적정성 검토를 실시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1291-1294
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• 2006

최근 자연형 하천에 대한 인식이 개선됨에 따라 식생은 하천 환경 개선과 하천 복원을 위해 가장 중요하게 여겨지는 요소이다. 제방 및 호안에 사용된 식생은 하천의 심미적 가치와 환경적인 가치를 증가시키며, 다른 재료와 복합적으로 사용되는 식생의 경우, 예를 들어 사석 갯버들 호안 등은 상당히 우수한 치수 안정성을 가지는 것으로 알려져 있다. 하지만 이러한 식생의 활용은 홍수 시 흐름 저항을 증가시켜 수위를 증가시키기 때문에 하천 설계 시 식생의 조도 계수를 정확히 평가하여 사용하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 이러한 식생 조도 계수 산정에 관한 연구의 일환으로 일반 개수로에서 현재 제방에 널리 사용되고 있는 한국 잔디(금잔디) 및 양잔디(Perennial Ryegrass)를 선정하여 실험하였다. 두 식생 모두 완전 침수(fully submerged) 상태에서 실험을 수행하였으며, 유사한 유량 범위에 대하여 실험을 수행한 후 그 결과를 비교 분석하였다. 실험 결과 단위 폭 당 유량이 증가함에 따라 한국 잔디에 대해서는 매닝 조도 계수가 0.03 부근에 수렴하는 것으로 나타났으며, 양잔디에 대해서는 마찬가지로 단위 폭 당 유량이 증가함에 따라 0.06 부근으로 수렴하는 것으로 나타났다. 특히 한국 잔디에 대한 실험 결과는 기존 매닝 조도 계수 연구 결과 중 '홍수터-초지(작은 풀)' 조건에 대하여 설계 제안치로 제시되는 수치와 유사한 결과를 나타내는 것 을 확인할 수 있었다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2009년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.437-441
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• 2009

현대사회는 하천에서부터 시작되었다고 할 정도로 우리 삶의 중심에 있는 자연의 중요한 일부라고 할 수 있다. 하천은 단순한 치수와 이수뿐만 아니라 다양한 자연 그대로의 환경적 잠재 기능을 복원하는 방향으로 전환되고 있다. 이러한 하천 복원의 필수적 요소는 식생이나 이것은 하천의 흐름저항을 크게 하여 홍수시 수위를 증가시키는 요인이 된다. 따라서 식생에 따른 조도계수의 변화와 흐름저항으로 인한 수리학적 특성을 이해하는 것은 하천복원에서 중요한 요소가 된다. 본 연구에서는 하천식생 복원모형에서의 홍수위 분석과 하상변동을 예측하고자 한다. 이를 위해 공주대교 상 하류 구간에 HEC-RAS와 RMA-2 모형을 적용하여 홍수위 분석을 실시함과 동시에 SED-2D 모형을 적용하여 하상변동을 예측하였다.