• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.9 no.3
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• pp.131-140
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• 2022

The magnitude and frequency of extreme floods are increasing owing to the effects of climate change. Therefore, multipurpose flood management techniques incorporating nature-based solutions have been introduced to mitigate the limitations of flood management and river design methods relying on existing observation data. Nature-based solutions to prepare for such extreme flooding events include ways to retreat the embankment, expand the floodplain, and reduce flood damage. To apply these technologies, adopting appropriate location selection methods based on various evaluation factors, such as flood damage reduction effects, sustainable ecological environments, river connectivity, and physical channel structure enhancements, should be prioritized. Therefore, in this study, the optimal location for implementing the multipurpose floodplain construction project was determined by selecting the location of the floodplain expansion with objectivity in the river waterfront area upstream of Daecheong Dam to downstream of Yongdam Dam. Through the final location determination, the Dongdaeje and Jeogokje sections were included in the optimal location considering both flood damage reduction and water environment improvement.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.159-159
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• 2011

수자원 공급의 시 공간적 편차가 큰 우리나라에서는 수자원을 이용하기 위해서 다수의 댐을 건설하고 있다. 특히, 생활수준의 향상으로 용수 수요가 급증하였기 때문에 용수가 부족한 곳에는 광역상수도 사업 등을 통하여 용수를 공급하고 있다. 댐에서 용수가 공급되기까지의 과정은 일종의 관수로 흐름으로 생각할 수 있다. 관수로 내를 흐르는 유체가 갑자기 정지하게 되면, 유체 운동 에너지의 변화가 유발되고, 그로 인해 관내에 급격한 압력의 상승이 일어나게 된다. 반대로 정지하고 있던 유체가 빠른 속도로 흐르게 되면 압력 감소가 급격하게 발생한다. 이와 같이 유체 운동 상태의 급변에 의한 압력변화와 그에 따른 압력파가 음속의 속도로 상 하류로 전파되는 현상을 수격작용(waterhammer)이라 한다. 통상적으로 수격작용은 밸브 개폐 정도가 갑자기 바뀔 때, 펌프의 급격한 기동이나 정지 시, 터빈 내 전력소요가 갑자기 바뀔 때, 댐 수위의 갑작스런 변화, 펌프 임펠러의 진동, 물 수요의 급격한 변화 등에 의해 발생하며, 수격작용은 유체의 질량과 운동량 때문에 관 벽에 큰 힘을 가하게 되어 정상적인 동수압 보다 몇 배나 큰 압력을 발생시킴으로 관 자체는 물론 펌프, 밸브, 터빈 등 관 시설물을 파손시키거나 진동, 소음 등을 야기시킴으로 대규모 건물, 공장, 발전소 등을 설계할 경우 그에 대한 적절한 대책을 강구하여야 한다. 특히 댐에 연결된 저수지 또는 조정지로부터의 도수로가 압력수로이며 그 길이가 상당히 크면 수차가 급정지했을 경우 수격작용에 의해서 압력터널 내에 과도한 압력상승이 일어난다. 이 압력상승을 방지함과 함께 발전소 부하의 증감에 따라서 수량을 공급하거나, 흡수할 목적으로 압력도수로와 수압관과의 접합부에 자유수면이 있는 수조를 설치한다. 이것을 조압수조(surge tank)라 한다(최영박, 1979). 조압수조에서 부하의 급속한 차단에 의해서 수차로 유입될 수량이 차단되면 도수로 내로 흘러 들어온 물은 관성 때문에 수조 내의 수위를 상승시키고, 수조 수위가 어느 정도 이상으로 되어 저수지 수위 보다 상승하면 수조로의 유입이 정지하고 반대로 수조에서 저수지로 역류하여 수조수위는 하강한다. 즉, 조압수조는 도수로 내에 발생한 과도한 압력을 수조 내 수면의 승강운동을 이용하여 감소시키고 원래의 안정적인 수위로 회복시킨다. 본 연구에서는 수격작용에 대한 댐 안정성을 확보하는 수단 중의 하나인 조압수조에 대해 살펴보았다. 연구대상으로 용담댐을 선정하였다. 용담댐에 대한 기존의 검토결과 수직 갱의 지름이 5m 이상이면 조압수조의 동적안정조건을 만족 시키는 것으로 조사되었다. 댐의 설계홍수위인 EL. 265.5m를 기준으로 조압수조의 안정성을 감소시키지 않는 범위 내에서 조압수조 내 격벽 설치 유 무에 따른 수조의 최적 크기를 산정하였다. 산정결과를 분석한 결과 동일 조건에서 격벽을 설치한 경우가 격벽을 설치하지 않은 경우에 비해서 조압수조의 면적이 약 21% 감소하는 것으로 나타났다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.6
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• pp.481-491
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• 2009

In this study, a comprehensive field monitoring was conducted to understand habitat conditions of fish species in the upper Geum river. Based on the monitoring data, riverine health conditions such as composition ratio of fish species, richness and dominance indexes, bio-diversity (dominance index, diversity, evenness and richness), and index of biological integrity were assessed, and optimal ecological flowrates were estimated using the habitat suitability indexes established for three fish species Coreoleuciscus splendidus, Zacco platypus and Pseudopungtungia nigra selected as icon species using the physical habitat simulation system (PHABSIM). The total number of species sampled was 20 species, and two sensitive species of C. splendidus (22.4%) and Z. platypus (22.0%) dominated the fish community. The estimated IBI values ranged from 34 to 42 with average being 38 out of 50, rendering the site ecologically fair to good health conditions. An optimal ecological flowrate of 9.0 cms was recommended for the representative fish species at the site.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.622-627
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• 2007

최근 하천의 모습은 이수 및 치수를 위해 설치된 수공구조물과 각종 오염원으로 인한 수질악화, 산업화 및 도시화에 따른 물순환시스템의 변화로 하천의 물순환 시스템이 바뀌게 되고 하천을 찾는 시민들의 환경의식 미성숙으로 인한 직간접적인 하천오염 활동이 이루어지고 있다. 하천에 대한 이러한 변화는 수질, 수량 및 하천의 구조적 측면에서 하천 생태계에 많은 영향을 끼치고 있다. 따라서 하천의 정상적인 기능을 회복시켜 하천 생태계 보전과 환경적으로 안정된 하천 조성이 이루어지도록 하기 위해서는 하천을 보다 자연스럽고 지속적으로 관리하기 위한 효율적인 환경유량의 관리가 필요하다. 하천의 전체적인 생태시스템을 고려한 환경유량의 관리를 위해서는 기존 환경유량의 개념, 산정방법 등 현황을 분석하고 하천 생태계에 영향을 미치는 인자들에 대한 관리방안을 마련하는 것이 중요하다. 본 연구의 목표는 하천생태계에 대한 영향인자의 장단점을 분석하고 이들이 어느 정도의 영향을 미치고 있는지를 정량적으로 파악함으로써 사회적으로 요구되는 환경유량을 산정할 때 어류 및 식생 등 하천의 생태계와 하천의 수량 및 수질, 하천의 수리구조물 등 하천의 구조적인 변화를 고려할 수 있는 방안을 마련하는 것이다. 이를 위하여 우선적으로 국외 선진국에서 활용되고 있는 다학제간 전문가 그룹(Multi-disciplinary Expert Team, MET)을 통해 하천 생태시스템을 분석하고 환경유량 산정 모형을 활용하여 저수지 댐과 연계 운영함으로써 어류 및 식생 등 생태서식처와 사회환경 개선에 필요한 유량을 유지할 수 있는 방안을 적용하고자 한다. 본 연구에서는 대상유역인 금강유역에 대해 환경유량을 산정하기 위한 개념모형을 구축하였다. 개념모형은 대청댐 건설 이전, 대청댐 건설이후${\sim}$용담댐 건설 이전, 대청댐과 용담댐 건설 이후 등 3개의 시나리오를 통해 하도 및 수변공간과 유량변화에 따른 유황분석 등을 통해 손실된 생태시스템을 정량화하여 궁극적으로는 복원을 위한 대응방안을 마련하도록 할 수 있도록 구축되었다. 또한 댐으로 인한 하류지역의 영향범위 및 하천생태계에 미친 영향을 감소하기 위하여 적절한 환경유량을 산정하기 위한 것이다. 구축된 개념모형을 바탕으로, 금강유역에 대한 기초적인 수문, 하천특성, 현장조사 등을 실시하였다. 향후에는 본 연구결과를 기초로 하여 환경유량을 산정하기 위한 모형을 개발하고 산정된 환경유량을 확보 및 관리하기 위한 방안과 친환경적인 댐 운영방안을 마련하게 될 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.775-779
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• 2009

최근 이상기후 및 국지성 돌발호우 등 여러 가지 형태의 예기치 못한 기상이변으로 인하여 매년 수재해는 빈번히 발생하고 있으며, 이를 위해 하천에서 실시간으로 신속하고 안정성있는 수리학적 하도추적모형의 구축은 지속적으로 연구해야 할 사항이다. 현재 주요 수계 홍수통제소에서는 홍수예보를 위해 주로 수리학적 및 수문학적 모형이 병행되어 적용되고 있으나, 한강과 금강하류를 제외한 나머지 수계에서는 아직까지 개념적 수문학적 모형만을 이용하여 홍수예보를 수행하고 있는 실정이다. 그러나, 신속하고 안정적인 수문학적 모형이 가지고 있는 몇가지 장점에도 불구하고, 실시간 분석 및 신속한 상황대처를 위해서는 정교한 하천흐름해석 기술인 수리학적분석이 반드시 필요하다. 그러나, 대부분의 모형운영자가 직면하게 되는 수리학적 하도추적모형에서 발생하는 수치적 불안정성인 발산의 문제점은 상당한 어려움으로 작용하고 있다. 이는 다양한 원인들이 있을 수 있으나, 대표적으로 단면의 불규칙성을 고려할 수 있다. 실제단면들을 모형에 반영할 때 수치계산의 과정 중에 급확대/급축소/특이단면에 따른 잦은 발산이 발생하게 되며, 이를 방지하기 위해서 단면의 보간 및 평활화 작업 등을 수행하게 된다. 이때 단면의 형상을 최대한 반영한 보간 및 평활화 작업이 되지 않으면, 물리적 개념이 무시된 비합리적인 계산이 수행될 수 있다. 발산의 요인을 제거한 최적의 단면형태를 선정하는 것은 모형의 안정성을 확보하는 데 중요한 요인이 된다. 또한 모형수행에 있어 발산의 요인으로서 하구와 만나게 되는 지점에서의 경계조건으로서 조위영향이 있다. 수리학적 하도추적모형의 중요한 요인인 하구에서의 흐름을 조위와 연계하여 가장 합리적인 하류 경계조건을 제시하는 것이 모형의 발산 방지 및 정확도를 향상시키는데 중요한 인자로 작용하고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 수리학적 하도추적모형의 안정성 검증을 위하여, 아직까지 수리학적 하도추적모형이 구축되어 있지 않는, 금강상류구간인 용담댐$^{\sim}$대청댐구간을 설정하여 수리학적 모형의 입력자료를 구축하고, 그에 따른 영향검토를 지속적으로 추진할 계획이다. 대상구간에서 향후 검증될 다양한 수리학적 안정화 기술은 향후 타 수계에서 적용시, 신속하고 합리적인 입력자료 구축에 많은 도움을 줄것이며, 현재 하천에서 발생하는 계산의 불안정성을 빠르게 수정하는 것이 가능하다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.43 no.2
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• pp.183-189
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• 2010

In this study long term rainfall-runoff model, developed based on SSARR, was applied to Geum river basin and its simulation results of major control points were compared with the corresponding observed channel discharges. The validities of the simulation results were examined with re-measured discharges of those control points. From the above procedure the points showing the unreliable results were found out and its principal causes are analyzed through hydrological inspection of runoff characteristics of their circumstances. Finally the simulation results were modified by the consideration of the effects by small-scale hydraulic structures which could directly affect the channel discharges. As a result the annual runoff simulations of two major points in Geum river basin, Yongdam and Daecheong dam sites, work well. However the low flow simulation of the point located between them, Sutong station, showed more or less the unreliable result. Its causes are considered by means of the hydraulic/hydrological inspection of the corresponding point.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1860-1864
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• 2009

용담댐 상류에 위치한 양악천 유역에서의 물수지를 파악하기 위하여 관개수로를 통한 유입량, 하류하천에서의 배수량, 양악천 상류 양악호에서의 강수량, 농지에서의 경작현황 및 몽리면적 등을 조사하였다. 경작현황은 현장조사를 통하여 파악한 '인삼 재배 면적'을 수혜지역으로부터 제외하는 방법으로 진행하였으며, 몽리면적은 포털사이트 '다음'에서 제공하고 있는 2007년 11월 7일에 촬영된 위성영상을 이용하여 추정하였다. 또한 유역 외로 공급되는 물의 양을 파악하기위하여 양수장 약 200m 앞에서 수위모니터링을 실시하였으나 양수장 수위증가로 인한 관개용수의 역류 및 유역 외 공급량으로 제외시켰던 용수가 양수장 내 저수지로부터 사전에 파악하지 못했던 또 다른 수로를 통하여 유역내로 재 유입되는 등의 문제점들이 발견되었다. 본 논문에서는 확보된 자료를 최대한 활용하여 농업지역에서의 회귀율을 분석하였으며, 향후 유역단위 물수지 분석에는 '하천으로 회귀하는 관개용수의 배수량 모니터링'에 개선이 필요하다는 결론을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.424-424
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• 2018

인공신경망(Artificial Neural Network; ANN)은 뇌에 존재하는 생물학적 신경세포와 이들의 신호처리 과정을 수학적으로 묘사하여 뇌가 나타내는 지능적 형태의 반응을 구현한 것이다. 인공신경망은 학습(training)을 통해 입력과 출력으로 구성되는 하나의 시스템을 병렬적이고 비선형적으로 구축할 수 있으며, 유연한 모델링 특성으로 인하여 시스템 예측, 패턴인식, 분류 및 공정제어 등의 다양한 분야에서 활용되고 있다. 인공신경망에 대한 최초의 이론은 Muculloch and Pitts(1943)가 제안한 Perceptron에서 시작 되었으며, 기본적인 학습기법인 오차역전파 기법(back-propagation Algorithm) 이 1980년대에 들어 수학적으로 정립된 이후 여러 분야에서 활용되기 시작하였다). 본 연구에서는 하도추적, 구체적으로는 상류단의 복수의 수위관측을 이용하여 하류단의 수위를 예측하기 위하여 인공신경망 모델을 구성하였다. 대상하도는 금강유역의 용담댐과 대청댐 사이의 본류이며, 상류단 입력자료로써 본류에 있는 수통, 호탄 관측소 관측수위와 지류인 송천 관측소 관측수위를 고려하였다. 출력 값으로는 하류단의 옥천 관측소 수위를 3시간 및 6시간의 선행시간으로 예측하도록 인공신경망 모형을 구성하였다. 인공신경망의 학습(testing), 시험(testing), 검증(validation)을 위해 2000년부터 2012년까지 13년간의 시수위자료를 이용하여 학습을 진행하였으며, 2013년부터 2014년의 2년간의 수위자료를 이용한 시험을 통해 최적의 모형을 선정하였다. 또한 선정된 최적의 모형을 이용하여 2015년부터 2016년까지의 수위예측을 수행하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.4
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• pp.285-293
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• 2011

This study presents effects of downstream control point by coupled operation of dams and multi function weirs in the Geum River. Geum river basin that study area did authoritativeness high quality data to acquisition possibility. We applied the flow duration curve, flow regime coefficient, impounded flow index analysis to investigate the quantitative changes in natural flow regimes. In sphere that water supply is possible, this study applied believability that satisfy 95% at estimation year. Impounded flow index was calculated 0.292 by dam coupled operation and 0.297 by dam-weir coupled operation. The results indicate that the storage amount is increased by 29.7% as being added. Duration flow of downstream control point was improved because became coupled operation by regulation of dam and weir in the geum river.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.292-292
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• 2011

전라북도 장수군 계북면 양악리 토옥동계곡의 초입에 위치한 양악호는 농업용 저수지로 관개수로를 통하여 약 $3.94\;km^2$의 몽리면적에 용수를 공급한다. 양악호는 1985년 건설공사를 시작하여 1991년에 준공되었다. 관개수로를 통해 공급된물은 다양한 경로를 통해 양악천으로 회귀되며, 회귀수량은 양악호로부터 약 8 km 하류에 위치한 양악1교에서 관측된다. 연구 대상지역은 행정구역상 전라북도 장수군, 무주군과 진안군이 경계를 이루며, 유역의 대표적인 거주지로는 당저, 파곡, 외림 그리고 주고마을이 있다. 본 논문에서는 용담댐 상류에 위치한 양악천 유역을 대상으로 관개수로를 통한 유입량, 하류하천에서의 배수량, 양악천 상류 양악호에서의 강수량, 농지에서의 경작현황 및 몽리면적 등 실측자료를 활용하여 농업용수 회귀율을 분석하였다. 농지의 면적은 현장에서의 직접조사 및 위성영상을 활용한 간접조사를 통하여 수혜지역으로부터 '인삼 재배 면적'을 제외하는 방법으로 산출하였다. 관개수로를 통한 용수공급이 없는 시기의 하천유지유량은 용수의 유입이 없는 1월부터 4월초까지의 자료를 분석하여 산정하였다. 하류하천에서의 배수량은 홍수기 전 후로 구분하여 조사하였다. 양악천 유역내 강우자료는 양악호 취수탑 입구에 설치된 우량계를 이용하여 측정하였으며, 원촌교 인근의 계북 우량관측소 자료를 검증용으로 활용하였다. 양악천 유역은 유역외 용수공급을 위하여 양수장을 운영하고 있으며, 생활용수 공급 시스템은 장수군, 무주군과 진안군 등 행정구역별로 각각 다르다. 그러므로 회귀율 산정시 양수장 운영일지 및 마을 일부의 정화조 사용량을 참고하였다. 양악천유역에서는 4월 말부터 9월 말까지 약 5개월간 용수공급이 이루어졌다. 초 여름인 6월 28일 부터 7월 03일까지의 회귀율이 43.66 %로 최저로 나타났으며, 4월 30일부터 5월 16일까지는 67.77 %로 제일 높게 분석되었다. 분석 결과 이 지역은 6월 말에서 7월 초순을 제외한 대부분의 기간에는 약 55 ~ 60 % 사이의 비교적 높은 회귀율을 보였다. 2010년 양악천 유역 전구간의 평균 회귀율은 56 %이며, 무강우시 회귀율 분석결과는 다음과 같다.