• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.74-74
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• 2019

수문조사를 통한 유량자료는 물의 이수, 치수, 환경 등 홍수피해 방지, 수자원의 관리 및 계획을 위한 기초자료로 이용되고 있다. 하지만 예산, 인력, 안전 및 하천공사 등의 문제로 매년 모든 지점에서 유량 측정을 실시하지 못하는 어려움이 있다. 특히 홍수기의 태풍 등 큰 호우사상 발생 시 수위-유량관계 변화 검토가 필요하지만 홍수기 계획지점 이외 지점에서 측정은 위와 같은 문제로 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 이런 문제점을 개선하기 위해 최소 인력이 단시간 간편하게 드론을 활용하여 유량을 측정할 수 있는 방법을 도입하였다. 드론을 활용한 유량측정방법은 드론 사진측량 개념에서 접근하였으며 드론 사진측량의 정확도는 다양한 분야에서 많은 연구를 통해 입증된 바가 있다. 본 연구의 대상지점은 중랑천 상류에 위치한 의정부시(신곡교) 지점에서 보급형 회전익 드론 (DJI, 팬텀4 pro)을 활용하여 검증 목적을 위해 측정하였다. 유량측정은 드론으로 촬영된 항공사진 상에서 지상에 위치확인 가능한 지상기준점(GCP, Ground Control Point) 4개점을 선점하고 RTK-VRS 장비를 이용하여 측량을 수행하였다. 항공사진 촬영은 드론을 일정높이의 공중에 정지되어 있는 호버링(Hovering) 상태에서 카메라 타임랩스 기능으로 3초 간격 하도 내 수표면을 촬영하였다. 항공사진 수표면에 유하하는 부유물의 3초 간격 이동위치와 GCP 자료를 활용하여 X, Y 좌표 분석을 통해 3초간 이동거리를 표면유속으로 산정하고 통수단면적을 적용하여 유량을 산정하였다. 이와 같이 드론 사진측량으로 산정된 유량과 일반적인 유량측정 방법을 통해 개발된 수위-유량관계곡선식과의 비교를 통해 드론을 활용한 유량측정 방법의 적용성을 확인하였다. 다만, 드론이라는 기계적인 장비의 한계로 야간, 바람 및 강우 등 환경적인 요인에 의해 측정의 제한이 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.385-385
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• 2016

하천에서 임의의 한 단면을 통과하는 유량을 연속적으로 확보해 하천 수리특성을 파악하는 것이 하천 내 수공구조물 설계, 하도설계 및 하천관리 등에 필요하다. 그런데 자연하천에서 유량에 대한 정보를 연속적으로 생산하는 것은 현실적으로 어렵다. 그래서 매년 하천에서 수위와 유량을 동시에 측정한 결과를 바탕으로 수위-유량 관계곡선식을 만들어 사용하고 있다. 수위-유량 관계 곡선은 유량 자료를 편리하게 제공할 수 있다는 것이 분명 장점이다. 하지만 여기에서는 하천의 다양한 수리적 매개변수를 반영하지 않고 단지 수위와 유량의 두 수리적 인자만을 토대로 관계식을 설정하고 있다. 이에 따라서 고수위, 저수위 등 수위의 변화에 따른 불확실성을 내포하게 된다. 또한 매년 수위 유량 관계식을 재수립해야 하므로 적지 않은 비용 및 인력을 필요로 한다. 따라서 본 연구에서는 하천 수리적 특성을 반영할 수 있는 확률적 평균유속 접근법을 적용한 하천 평균 유량 산정공식을 제안하였다. 하천의 인위적인 임팩트 여부는 유속의 선형관계에서 ${\pm}10%$으로 설정하였다. 본 연구에서 제안하는 공식을 통해 산정된 평균유량은 RMSE 4.76으로 기존의 방법 대비 2배 이상의 신뢰성을 나타내는 것으로 밝혀졌다.

• 한국습지학회지
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• 제19권3호
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• pp.335-344
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• 2017

본 연구에서는 미계측유역의 설계홍수량을 산정하는 방안으로 유역의 면적비를 적용하는 방안을 제안하였다. 이를 위해 유역출구에서의 실측자료를 활용하여 유출매개변수를 결정하고 면적비를 적용하여 첨두홍수량을 산정하였다. 위 방법론을 검증하기 위해 소하천 유역의 관측유량 및 하천정비종합계획의 설계홍수량과의 비교를 통해 면적비 전이 방법론의 타당성을 검토하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 면적비를 적용한 유출량과 관측유량자료를 비교한 결과 14~25% 정도의 차이를 보였다. 제안된 방법론의 타당성을 재확인하기 위해 하천정비종합계획에서 산정된 첨두유량과 소유역과의 면적비로 계산한 첨두유량을 비교하였다. 이를 위해 31개소의 소하천을 대상으로 설계홍수량을 비교한 결과, 20% 정도의 홍수량의 차이가 발생하였다. 따라서 면적비를 적용한 미계측지역에서의 첨두유량 산정방법론이 타당하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.216-220
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• 2012

본 연구는 경기도 용인시에 위치한 공공하수처리장을 대상으로 소수력발전 성능특성을 예측하고 경제성을 분석하여 소수력발전소의 건설타당성을 제시하였다. 방류구에서의 수준측량 조사에 따르면 실제 유효 낙차는 4.3m로 나타났다. 최근 5년간 방류량 자료를 살펴보면 일평균 실제 처리량은 약 $30,000m^3/day$로 나타났으며, 우수 유입과 물 사용량이 증가하는 여름 및 가을에 처리량이 증가하였다. 설계유량은 유량변화에 따른 누적 확률밀도와 유량지속곡선에 근거해 산정하였으며, 시간빈도로 보았을 때 17%의 유량이 지속되는 $0.35m^3/sec$가 설계유량으로 나타났다. 예상되는 수차 발전용량은 11kW급이며, 시스템 가동율은 74%, 그리고 계통선에 송출될 수 있는 연 전력생산량은 71.3MWh로 나타났다. 경제성 평가는 신재생에너지 경제성 분석 도구인 RETScreen 프로그램을 사용하여 B/C ratio, IRR, 개발투자비 등의 경제성 평가지표들을 산정하였다. 편익(Benefit) 산정시 전력기준단가는 133.67원/kWh, 할인율 7%를 적용하였으며, 비용(Cost) 산정시 유지관리비는 초기 건설비의 1%, 사용연한 30년을 적용하였다. 경제성 분석결과 기흥레스피아의 소수력발전소 건설시 초기 건설공사비가 $165,000 일 때, B/C 1.0, NPV $3,534, 투자회수기간 15.1년으로 산정되었고 따라서 초기 건설비용이 $165,000 이하일 때 가장 경제적인 것으로 파악되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.175-179
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• 2012

본 연구에서는 실제 하천에서 유사량을 산정하기 위해 유량의 횡분배법을 활용하는 방법을 제시하였다. 유량의 횡분배법은 Shiono and Knight (1990)가 제안한 방법으로, 하천의 한 측점에서 유량 및 수위가 결정된 경우 지배방정식의 해석을 통하여 횡방향으로 단위 폭 당 유량과 수심적분 유속을 구하는 방법이다. 제안된 방법을 Camenen et al. (2012)의 측정 자료에 적용하였다. Camenen et al. (2012)은 Slovakia의 Danube River에서 basket type bedload sampler를 이용하여 Gabicikovo 발전소 하류 지점에서 소류사를 채취하였다. 유량 횡분배법에 의해 계산된 수리량에 기초하여 modified Meyer-Peter and Muller 공식 (Wong and Parker, 2006)과 Camenen and Larson (2005)공식을 이용하여 횡방향 소류사 분포와 총 소류사량을 계산하였다. 제시된 소류사량 산정 기법을 Danube River의 소류사 측정 자료를 통해 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1775-1780
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• 2009

개수로 마찰흐름 특성에 관한 연구로서 유량조사사업단(2006)의 우리나라 3대강 유역 하천 관측자료와 Jarrett(1984)의 미국 Colorado지역 하천의 관측자료로 부터 흐름특성을 구분하여 개수로 흐름의 마찰특성 또는 조도계수의 변이특성을 분석하였다. 기존 지수형 완난류 마찰계수 산정식(유동훈과 이민호,1997)의 비례상수 $\alpha$에 조도계수 n을 도입하여 실무에서 보다 편하게 적용할 수 있는 새로운 산정식을 개발하였다. 유량조사사업단의 관측자료 분석에 있어서 유량 관측시 관측지점의 수면경사 및 하상경사의 미관측으로 하천정비기본계획상에 제시된 지형으로부터 관측지점의 하상경사를 추정하였으며 1차적으로 에너지경사는 하상경사와 동일하다고 가정하였다. 이러한 가정하에 하천정비기본계획상에 제시된 Manning의 조도계수를 인용하여 관측유속과 계산유속을 비교8 분석하였다. 또한 전통적 산정식인 Ganguillet & Kutter(1869)식과 Manning(1889)식으로 부터 산정된 유속과의 비교를 통하여 조도계수 n을 추정하였고 추정된n을 도입하여 새로 개발된 지수형 마찰계수 산정식의 적용성을 입증하였을 뿐만 아니라 기존 조도계수 산정의 문제점을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.495-501
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• 1997

펌프동력이 기지 값으로 주어져 있을 때, 유량이나 관경을 산정하는 경우 기존의 방법으로는 상당한 반복과정을 거쳐야 된다. 이에 유동훈과 강찬수(1996)는 균일조도 동력경사관인 경우 유량인 관경을 양해법으로 산정하는 식을 개발한 바 있다. 마찰계수 산정을 위한 지수함수식의 이용은 본 양해법 산정식의 개발을 가능하게 하였다. 유동훈(1995a)은 상용관이나 복합면을 가진 관의 마찰계수 산정을 위한 마찰계수 평균법을 제시한 바 있다. 그와 같은 접근방법으로 본고는 마찰계수 평균법을 상용관 마찰계수 산정식에 적용하여 동력경사 상용관의 유량이나 관경을 양해법으로 구할 수 있는 산정식을 개발하였다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2011년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.307-308
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• 2011

충청북도 청주시, 청원군 및 진천군을 포함하는 미호지구의 용수로에 TM/TC 설비를 시공하는 것은 해당지구의 원활한 농업용수공급과 합리적인 용수관리를 수행하는데 목적이 있다. 이러한 TM/TC 설비의 체계적인 운영을 위해서는 수로의 유량을 산정하는 것이 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 미호지구내 TM/TC가 설치되는 용수로 지점의 수위별 유량을 수로경사에 의한 간접방법에 의해 산정함으로써 향후 TM/TC 설비가 시공되어 운영될 때 정도 높은 유량계측의 신뢰성을 높이는데 기여하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.153-157
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• 2004

본 인구는 돌발홍수 예경보시스템의 수문학적 주요 구성요소인 한계유출량을 한강유역에 내해 산정하는 것이 주목적이다. 이를 위해 Landsat TM 영상자료로 추출된 DEM 자료로부터 미소 소유역($0.01\~56.7km^2$) 및 하천도를 추출하고, 자연하도 및 소유역 매개변수의 지역적 회귀분석을 통해 Manning의 제방월류 유량($Q_{bf}$) 및 GIUH의 단위도 첨두유량($q_{pR}$)을 계산하였다. 이러한 결과를 활용하여 한강유역 headwater 유역에 대한 1시간 단위의 한계유출량을 계산한 결과, 그 값이 $0.01\~1.29inch(0.25\~32.77mm)$의 범위를 보였으며, 상류쪽 유역이고 유역면적이 작은 소유역일수록 한계유출량이 작게 산정되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.242-242
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• 2016

낙동강 하류구간인 남강합류점에서 낙동강하구둑까지는 하상경사가 약 1/10,000보다 작은 매우 완만한 경사를 이루고 있으므로 홍수기 고수위를 장시간 유지하는 등 홍수소통에 불리한 조건을 가지고 있다. 이처럼 하상경사가 매우 완만한 하천에서는 홍수파의 전파 특성이 하상경사, 수심경사, 그리고 이송가속도와 국부가속도 경사 등 운동량 방정식의 각 항 모두에 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 낙동강 하류구간의 홍수분석 정확도 개선을 위해서는 대상구간에 유입하는 홍수수문량의 크기 및 변화를 정확히 반영하는 것이 무엇보다 중요하다. 하천 본류로 유입하는 지류의 홍수량을 산정하는 보편적인 방법은 지류 하류의 수위관측소에서 구축된 수위-유량관계곡선을 이용하는 것이다. 그러나 본류 수위의 배수영향을 받는 지류 하류 구간에서는 단일 수위-유량관계의 결정이 불가능하므로 지류 유출량 산정을 위한 새로운 방법이 필요하다. 본 연구에서는 낙동강 하류구간(창녕 함안보~낙동강하구둑) 유역면적의 약 45% 이상을 차지하는 밀양강 유역의 홍수기 유출량 산정을 위하여 HPG(Hydraulic Performance Graph)를 이용하였다. HPG는 배수영향을 받아 시시각각 수리특성이 변화하는 구간에서도 유량 및 상하류 수위 등 수리특성 추정에 합리적인 결과를 제공하는 것으로 알려져 있다. 2012년 태풍 산바 사상을 대상으로 HPG를 이용하여 산정한 밀양강 홍수량과 기존 수위-유량관계로 산정한 홍수량을 각각 경계조건으로 사용한 경우로 구분하여, 낙동강 하류구간 주요 지점인 삼랑진과 구포의 홍수위 예측 정확도를 비교하였다. 비교결과, 기존 방법과 HPG를 이용한 방법 모두 예측시점이 첨두발생 시각에 가까워질수록 평균오차가 감소하는 것으로 분석되었다. 그러나 기존 방법은 예측시점에 따라 평균오차의 변화가 단조롭지 않고 진동이 발생한 반면, HPG를 이용한 방법은 기존 방법보다 오차의 감소가 단조롭고 지속적인 것으로 나타났으며 평균오차 또한 작았다. 본 연구결과, 배수영향을 받는 지류 하류구간에서 HPG를 이용한 유입량 산정은 본류 홍수위 예측 정확도 개선을 위한 경제적인 대안이 될 것으로 판단된다.