• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.454-459
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• 2008

하천의 건강성을 유지하고 수환경의 정상적인 기능을 회복하기 위해서는 수서생물들에게 알맞은 서식환경 조성, 점오염원 및 비점오염원 차단, 적절한 유량과 같은 다양한 조건이 요구된다(Gore 1895; Gore et al. 1989). 이 중 유량은 수생태계를 이루는 물리적, 화학적, 생물학적 요소들 가운데 기본이 된다고 할 수 있다(Bunn and Arthington 2002; Nilsson and Svedmark 2002; Arthington et al. 2006). 국내 하천관리를 위한 하천유지유량의 산정에서 고려하고 있는 갈수량, 하천생태계, 하천수질 등 8가지 항목 가운데 최근 생태계와 환경에 대한 사회적 국민적 관심이 증가하면서 하천생태계를 고려한 환경유량의 중요성이 부각되었으나, 현실적으로 생태계를 고려한 정량적 조사자료 구축 및 환경유량산정 등의 객관적 자료는 미흡한 실정이다. 특히, 과거 해당수계 및 하천의 어류분포 현황 파악을 중심으로 이루어진 어류조사는 환경유량 산정 시 기초자료로 활용하거나 직 간접적으로 어류상이 변화하는 원인을 분석하는 자료로 활용하기에는 객관성이 결여되어 있다고 할 수 있다. 어류모니터링 기법 확립은 환경유량산정에 있어 요구되는 정량화와 자료의 객관성을 높이기 위한 작업으로 문헌조사와 청문조사를 포함한 사전조사, 현장조사, 조사결과 정리, 고찰 등의 총 4가지 과정을 기본으로 실시하는 것으로 정하였다(그림. 1), 청문조사와 문헌조사 등의 사전조사를 통해 기존자료를 확보하고 현장의 답사, 조사구간, 방법, 시기 등의 선정을 통해 두 번째 단계인 현장조사의 효율성을 높였다. 현장조사에서는 어류분포 현황 외에도 해당지점의 하상재료, 식생, 유속, 수심, 수질 등 조사지점의 수 환경요소 전반을 기록하여 어류의 서식과 물리 화학적 수환경과의 상호관계를 파악하고자 하였다. 마지막으로 고찰단계에서는 조사 대상 지역 전반적인 어류상 특징과 함께 보호종, 한국고유종, 외래도입종 출현유무 및 빈도, 물리적, 화학적 수환경의 특징, 수환경에 따른 어류상 특징 등의 분석과 함께 조사하천의 건강성을 평가하고자 하였다. 본 연구는 어류모니터링 기법 확립을 통해 환경유량산정 시 요구되는 객관적 기초자료를 구축하고 나아가 오염물질 유입, 하천정비사업 등의 각종 교란요인에 의해 발생할 수 있는 문제점들에 능등적으로 대처하고 교란에 의해 악화된 수환경의 복원을 위해 요구되는 객관적 기초자료 생산에 목적이 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.420-420
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• 2022

우리나라의 기후 변화(여름철 집중호우, 동절기 가뭄 등)로 인하여 과거에 비해 하천의 식생영향은 증가하는 추세이고, 하도 내 수중식생은 성장과 소멸을 반복하며 기존 수위-유량관계에 변동성을 유발하고 있다. 수중식생은 수위가 상승하는 경우(강우, 방류량 증가 등)에 일부 소멸하여 유량이 증가하고, 수위가 유지되거나 평균기온이 상승하는 경우에는 성장으로 인하여 유량이 감소하는 경향을 가지고 있다. 본 연구에서는 하도 내 수중식생의 성장과 소멸에 따른 수위-유량관계곡선식의 변화의 영향을 분석하기 위해 금호강 제1지류 자호천에 위치한 영천시(단포교)관측소를 대상으로 '18년~'21년까지의 수중식생의 성장과 소멸, 회귀하는 기간의 유량 측정 성과를 확보하고 수중식생 모니터링 자료를 수집하여, 식생영향에 따른 수위-유량관계 변화를 분석하였다. 영천시(단포교)관측소는 수중식생영향을 지속적으로 받고 있으며 단면 통제나 하도 통제가 아닌 식생통제를 고려하여 '18년~'20년까지는 식생 활착, 성장과 소멸이 진행되는 기간의 성과를 확보하였고, '21년은 저수위구간의 식생성장에서 소멸까지 점차 회귀하는 성과를 각 기간별로 확보하고 분석을 통해서 수위-유량관계 곡선식을 개발하였다. 수중식생의 성장에 따라 평균유속이 감소하며 곡선식은 (-)전이가 발생하였고, 수중식생의 소멸이 발생한 경우 평균유속이 증가하여 곡선식은 (+)전이가 발생하였다. 영천시(단포교)관측소는 이러한 모니터링 결과와 유량측정성과를 바탕으로 총 5개의 기간분리가 발생하였으며, 각 기간별 곡선식 불확도와 편차율 검토 결과 유량측정성과와 곡선식은 정밀도 높은 정확성을 갖고 있는 것으로 분석되었다. 결과적으로 본 연구에서는 하도 내 수중식생영향에 따른 유량측정성과를 확보하였으며 확보한 유량측정성과의 분석을 통한 신뢰도 높은 수위-유량관계곡선식을 개발하였고 이를 통해 생산된 유량자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권4호
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• pp.279-289
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• 2022

기후변화로 집중호우의 강도가 증가함에 따라 하천에서 기왕의 관측 자료가 없는 고수위가 관측되고 있다. 수위-유량 관계 곡선식은 기왕 관측 자료를 바탕으로 수위를 유량으로 환산하기 때문에 관측 자료가 부족한 경우, 유량 자료 생산에 있어서 불확실성이 커지고 정확성이 떨어지게 된다. 부족한 자료를 보완하고 유량자료의 정확성을 높이기 위하여 본 연구에서는 1차원 수치해석 모형을 기반으로 한 Monte Carlo 모의를 이용하여 대상 지역의 유량을 수리학적으로 추정하는 방법을 제시하였다. 기존에 작성되어있는 수위-유량 관계곡선식을 바탕으로 경사, 조도계수, 하폭 등의 영향을 받는 계수와 흐름의 조건에 따라 영향을 받는 지수를 난수로 발생시켜 다수의 가상 곡선식을 생성하였다. 가상의 곡선식과 주요지점의 관측수위를 활용한 수치모의 결과를 비교하여 홍수위의 재현성이 좋은 최적 샘플의 곡선식을 상류 경계 지점의 곡선식으로 선정하였다. 제안한 방법론을 섬진강 요천 합류부를 대상으로 적용하였으며, 그 결과 수위 재현성이 큰 폭으로 개선된 것을 확인하였다. 또한, 제안한 방법론의 적용 시 해당 샘플의 수리해석 결과를 바탕으로 모의단면의 수위와 유량을 수리학적으로 추정할 수 있다는 장점이 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.415-415
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• 2018

갈수관리를 효과적으로 수행하기 위해서는 하천유량을 예측할 수 있는 방안을 마련하는 것이 중요하다. 하천유량 예측을 위해서는 강수량에 대한 예측 값을 활용하는 방안이 가장 적합하다고 할 수 있으나 강수량 예측에 대한 불확실성은 하천유량 예측의 정확도 확보에 있어 한계로 작용하고 있다. 강수량 예측에 대한 불확실성 극복을 위해서는 다양한 강수 시나리오를 설정하여 활용하는 방안을 검토할 수 있으며, 유량 예측을 하고자 하는 유역에 대해 과거 발생했던 강수량이 반복된다는 가정 하에 유량 예측을 제한적으로 수행하고 있는 상황이다. 이와 함께 강수 시나리오의 다양성 확보 차원에서 하천유량을 예측하고자 하는 유역에 대해 가뭄빈도 강수량을 사전에 산정한 후 유량 예측 과정에 활용하는 방안도 고려해볼 수 있는 방안이다. 이에 본 연구에서는 2016년 수립된 수자원장기종합계획(국토교통부, 2016)에서 제시된 중 권역별 일 강수량 자료를 이용하여 중권역별로 월 강수량을 산정한 후 월별 가뭄빈도분석을 수행하였다. 1966~2015년까지의 기간에 대한 월 강수량 자료를 이용하여 월별로 가뭄빈도분석을 수행하였으며, 빈도분석 방법으로는 확률가중모멘트법을 이용하여 적정 분포형 결정 및 갈수빈도별 강수량을 산정하여 제시하였다. 이때 빈도 강수량의 재현기간은 총 7가지 빈도(2년, 5년, 10년, 20년, 50년, 80년, 100년)를 고려하였다. 산정된 빈도 강수량을 이용하여 월 유출모형에 적용함으로써 월 유출 전망 자료 생산이 가능하며, 금강수계의 용담댐유역에 시범 적용하여 그 결과를 검토하였다. 검토 결과, 중권역별로 산정된 월별 가뭄빈도 강수량을 활용한 하천유량 예측 방법은 갈수예보에 있어 유용한 정보를 제공할 수 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.889-893
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• 2006

현재 우리나라는 유역전반에 걸쳐 얼마나 많은 유량이 사용되고, 어디에서 사용되며 저류되어 있는지, 생태유지 등을 위해 얼마나 많은 유지 유량이 필요한지, 현재 어느 정도의 유량이 확보되어 있는지 등에 대한 검증된 자료들이 전무한 실정으로 향후 수자원 관리에 있어서 효율적 관리가 매우 어려운 입장이다. 따라서 본 연구에서는 21세기 프론티어 사업의 일환으로 수행중인 '유역 물관리 운영 기술 개발' 과제를 통해 산출된 금강유역의 소유역별 용수이용량 및 유출량 자료 등을 토대로 소유역별 시공간적 물이용 상황을 파악하고 물 관리 지표들을 산정함으로서 효율적인 운영이 가능하도록 하고자 Water accounting을 실시하여 시공간적 Water accounting지수를 산정함으로서 효율적인 운영이 가능하도록 하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권2호
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• pp.89-96
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• 2020

환경부 산하 물관리 기관들은 주요 하천을 대상으로 양질의 기초 자료를 생산 및 축적하고 있다. 하지만 농경지를 많이 포함한 유역에서는 농업용수의 취수와 배수 등 인공적인 물의 순환 과정이 정량적으로 조사되지 못하고 있어 하천 수량의 통합적인 관리가 부진한 실정이다. 본 연구에서는 농업용수를 목적으로 하천변에서 취수되는 유량의 조사를 위해 사용되는 간접 유량 계측방법 중 가동시간에 따른 전력량법(가동시간법)을 적용 및 개선하여 저비용으로 높은 신뢰도의 결과자료를 얻을 수 있는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 가동시간법은 실시간 전력량 자료의 확보가 어려운 소규모 양수장에 적용하기 적합하다. 실측 유량과의 상관성 분석을 통해 자료의 신뢰성을 검증한 결과, 양수장의 흡입구가 연결된 하천의 수위를 반영하여 가동시간법으로 산정한 유량은 실측 유량과 상당히 일치하는 결과를 얻을 수 있는 것으로 확인되었다. 또한 본 연구에서는 최초 설비 설치시에 대한 투자 비용을 직접 유량 계측방법들과의 비교를 통해 저비용으로 양질의 유량자료를 생성하여 높은 효율성을 가지는 것으로 확인하였다. 가동시간법을 하천변에 위치한 크고 작은 양수장에 적용하여 유량 자료를 확보한다면, 보다 정량적이고 통합적인 하천수 관리의 시행에 있어 많은 영향을 미칠 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권7호
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• pp.513-523
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• 2009

한강대교지점은 조석의 영향을 받고 노들섬으로 인해 흐름이 나누어지는 특수한 지형조건을 가지고 있으며, 홍수예보지점이고 한강유역의 유출량을 분석하는 대표지점이기도 하다. 따라서 정확한 수위-유량관계를 도출하기 위하여 많은 노력을 기울였으나 조석의 영향을 받지 않는 홍수기 이외의 기간에 대한 정확도의 확보가 곤란하였다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대책으로 최근 자동유량측정에 관한 연구가 진행되었고, 실무에 적용되어 한강대교지점에서 실시간 유량자료의 획득이 가능하게 되었다. 한강대교지점에는 남단(노량진방향)과 북단(용산방향)에 2대의 자동유량측정 시설을 설치하여 운영하고 있다. 수중에 설치된 도플러방식 수평초음파유속계(H-ADCP)가 23개 각도로 회전하며 10분마다 단면의 유속자료를 생산하고, Chiu의 유속분포(Chiu, 1988)를 이용하여 유량을 계산한다. 본 고에서는 자동으로 측정된 성과와 기존의 유량측정 방법에 의한 성과를 비교하였으며, 월별 유출량에 대한 분석결과를 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.419-419
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• 2019

우리나라에서는 인공하천 중심의 개발에서 자연형 하천 복원으로 변화가 진행 중이다. 이에 따라 강우 발생에 따른 하도와 식생의 빈번한 변동이 발생하고 있다. 하천 내의 하도와 식생은 물과 유사의 상호작용을 바탕으로 형성되는 하상 형태로 하도와 식생의 변동은 건강한 하천을 나타내는 하나의 지표이다. 특히 하도와 식생은 하천의 흐름에 영향을 주고 다시 하천의 흐름은 하도와 식생에 영향을 주고받기 때문에 하천 흐름 특성에 핵심적인 요소로 볼 수 있다. 따라서 이에 대한 장기간의 모니터링이 필요하며 이에 따른 수위-유량관계를 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 만경강 유역에 위치한 완주군(용봉교)관측소를 대상으로 2017년부터 2018년까지 식생 및 하도 모니터링을 통한 수위-유량관계 변화를 분석하였다. 2017년에는 식생의 활착, 성장, 소멸에 따라 9개의 기간분리가 발생하였으며, 2018년에는 8개의 기간분리가 발생하였다. 2017년은 저수위1로 시작하여 성장 및 소멸을 반복하다 저수위3으로 회귀하였으며, 2018년은 2017년 저수위 3으로 시작하여 성장과 소멸을 반복하다 저수위9로 회귀하는 특성을 보여 주었다. 결과적으로 본 연구에서는 하천 내의 식생과 하도 변화에 대한 장기 모니터링과 흐름 특성이 변화하는 기간의 유량측정성과 확보를 통한 신뢰도 높은 수위-유량관계곡선식을 개발하였고 이를 통해 생산된 유량자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.395-395
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• 2021

우리나라에서는 최근 이상기후로 인해 평균 기온이 높아지고, 여름철에 집중된 강우 특성으로 인하여 하천의 하도와 하도내 식생영향에 따른 수위-유량관계곡선식의 변동성이 높아지고 있다. 하도 내 식생과 하천의 흐름은 서로 영향을 주기 때문에 하도내 식생은 하천 흐름 특성에 핵심적인 요소로 볼 수 있다. 하도의 변동성은 단면 측량 등으로 확인 할 수 있으나, 하도내 식생은 주변 환경에 따라 매년 다르게 나타나기 때문에 이에 대한 모니터링이 필수적이다. 본 연구에서는 만경강 유역에 위치한 전주시(서천교)관측소를 대상으로 2017년~2018년, 2020년의 하도 내 수중식생과 하안 영역의 식생 성장과 소멸 및 식생사주의 모니터링 결과를 바탕으로 수위-유량관계 변화를 분석하였다. 2017년은 하도 내 식생의 성장과 소멸에 따라 저수위 구간에서 다수의 기간분리가 발생하였으며, 중수위 구간은 기간분리가 발생하지 않은 것으로 분석되었다. 2018년과 2020년은 하도 내 수중식생의 성장과 소멸로 인항 저수위 기간분리 이외의 하안영역의 식생 성장과 소멸에 따른 통수능 변동으로 인하여 중수위 기간분리가 추가로 발생하였고, 식생사주에 대한 지속적인 모니터링을 통하여 중수위 구간분리를 추가 검토하였다. 결과적으로 본 연구에서는 하도 내의 식생영향에 따른 유량측정성과를 확보하였으며 확보한 유량측정성 통한 신뢰도 높은 수위-유량관계곡선식을 개발하였고 이를 통해 생산된 유량자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.