• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.48-48
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• 2012

유역 내 고농도의 탁수문제는 수자원의 효용 가치 하락, 댐 기능의 저하 및 관광 자원으로써의 가치 하락으로 인한 경제적 손실을 발생시킨다. 또한 자원으로서의 토양손실을 야기시켜 토양 재조성을 위한 시간적, 비용적 문제를 발생시킨다. 하천의 탁수저감, 자원으로써의 토양 보전 관리를 위해서는 토양유실 저감 대책을 세우는 것이 필요하며, 이를 위해서는 정확한 토양유실량 및 유사량을 평가하여야 한다. 토양유실량 및 유사량을 평가하기 위해 Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC)이 널리 사용되어 오고 있으며, SATEEC System은 다양한 모듈 보완을 통하여 현재 SATEEC System ver. 2.2까지 개발되었다. SATEEC System ver. 2.2는 시공간변화를 고려한 일단위 R factor산정이 가능하며, 이 R factor산정 모듈은 단일강우를 고려할 수 있는 Williams, Foster, Cooley, CREAMS의 R factor산정 공식을 기반으로 하고 있다. 그리고 SATEEC System ver. 2.2에서는 같은 속성의 셀에 대해서는 함께 연산이 이루어지기 때문에, 유역의 크기나 셀크기에 상관없이 최대 연산시간은 비슷하다. 본 연구에서는 이렇게 개발된 SATEEC System ver. 2.2룰 이용하여 낙동강 수계에 위치한 임하댐유역의 유사량을 평가하였으며, 유사량 평가를 위한 유달률 산정을 위하여 유전자 알고니즘 기반의 SATEEC SDR모듈을 사용하였다. 유사량 평가 결과 보정기간동안 $R^2$ = 0.591, NSE = 0.573, 검정기간 동안 $R^2$ = 0.927, NSE = 0.911로 높은 적용성을 보이는 것으로 나타났다. 본 연구에서 사용된 SATEEC System ver. 2.2는 표토 보전 및 관리를 위한 예비 단계 평가 툴로 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권3호
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• pp.321-335
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• 2023

자연하천에서의 유사량 계측은 하천공학적으로 중요한 의미를 가지지만 계측 방법의 비용 문제로 유사량 실측에 어려움이 따른다. 특히 소류사량 계측의 어려움으로 인해 주기적인 유사량 모니터링의 대부분이 부유사 농도 계측에만 제한되어 있는 실정이다. 본 연구에는 자동유량관측소에 설치된 횡방향 도플러 유속계(H-ADCP)의 후방산란값과 부유사 농도의 상관관계를 이용해 실시간으로 부유사 농도를 산정하고 총유사량을 산정하는 서포트벡터회귀 모형을 제안한다. 제안하는 실시간 총유사량 모니터링 시스템은 부유사 농도 모형과 수정 아인슈타인 방법을 모사하는 총유사량 산정 모형으로 구성된다. 각 모형의 매개변수와 입력변수는 K겹 교차검증 기반 격자검색 방법과 재귀적 특징 제거법을 이용해 결정되었다. 교차검증에서 부유사 농도 모형과 총유사량 산정 모형의 R²가 각각 0.885와 0.860으로 유사량-유량 관계곡선에 비해 정확한 것으로 나타났다. 시계열 유사량 관측을 통해 새로 제시되는 실시간 총유사량 관측 시스템이 자연하천에서 발달하는 유사량-유량 이력관계와 미세한 유량 변화에서 나타나는 유사량 변화를 성공적으로 관측할 수 있음을 확인했다. 본 연구에서 제안하는 방법은 마찰경사나 부유사 입도 등의 수리 조건을 가정할 필요 없이 H-ADCP의 원시자료만으로 부유사 농도와 총유사량을 산정할 수 있어 기존 방법에 비해 불확도가 적으며 경제적이다. 본 방법은 H-ADCP가 설치된 유사량 관측소에 광범위하게 적용 가능해 유사량 모니터링의 시간적 해상도를 경제적으로 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.561-570
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• 1997

본 연구에서는 (1) 운동과 이론에 기초한 강우, 유출 특성을 파악하고, (2) 강우 및 유수에 의해서 발생하는 침식, 퇴적량을 산정하는 모형을 연구하며, (3) 유사량 산정식, 유역의 불할 수 등이 하상변동 예측에 미치는 영향을 분석하고, (4) 평창강 유역에서 하도자료, 강우, 유츨량, 유사량 등을 실측하여 모형의 적용성을 검증하였다. 운동파 방정식을 평창강 유역에 적용하여 유출해석을 실시한 결과, 첨두 유량의 발생시간은 다소 빠르게 계산되었으나 전체적인 수문곡선의 형태 및 크기에 있어서는 비교적 실측치에 접근하고 있었다. 유사량 곡선은 유출수문곡선에 따라 변화되며, 실측치와 계산치는 비교적 일치하고 있어서 모형의 적용성을 확인할 수 있었다. 유역의 분할 소유역 개수를 증가하여 유출량 및 유사량을 계산하는 것이 실측치에 더욱 접근한 결과를 얻을 수 있었다. 6개의 유사량 산정공식 중 지표면에서는 Yalin 식을, 하도에서는 Acker-White 식을 적용하여 계산한 결과치가 실측치에 가장 가까운 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1721-1728
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• 2010

본 연구의 목적은 USLE 모형의 적용 범위 확장에 따른 모형의 적정성을 평가하는 데에 있다. 본 연구는 300 $km^2$ 정도의 유역면적을 갖는 만경강 봉동 수위관측소 유역에서 유사유출량을 모의한 후 이를 실측치와 비교 분석하는 과정으로 수행되었다. USLE 모형의 주요 인자 등은 객체지향프로그램인 ArcView를 이용하여 산정하였으며, 이를 강우침식인자, 토양침식인자, 지형인자, 식생피복인자, 침식조절인자 등과 같은 주제도에 격자기반($30m{\times}30m$)으로 구현하였다. 본 연구의 대상유역에서 모의된 2009년 평균토양침식량은 206.7 $ton/km^2/year$이며, 토양침식량에 Vanoni(1975)와 Boyce(1975), USDA(1972)의 유사전달비(sediment delivery ratio)를 고려한 유사유출량은 각각 47.128 $ton/km^2/year$, 19.223 $ton/km^2/year$, 61.596 $ton/km^2/year$로 산정되었다. Vanoni(1975)의 유사전달비가 고려된 유사유출량은 47.128 $ton/km^2/year$로 봉동 수위관측소에서 실측된 2009년 유사유출량 42.330 $ton/km^2/year$와 비교적 유사하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.41-41
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• 2015

하천의 지형을 조사하고 계측하는 것은 하천을 연구하는 전문가들에게 필수적인 일이다. 하지만 하천의 지형을 계측하는 것은 쉽지 않으며, 조사를 하여도 유사의 이송으로 인하여 하천의 지형은 시간이 지남에 따라 변하게 된다. 그러므로 실험이나 모델링을 통하여 하천의 지형을 예측하고 모의하는 것은 중요한 연구이다. 모델링을 이용하여 유사이송에 의한 하상변동을 잘 예측하기 위해서는 하천의 복잡한 흐름을 정확히 모의하는 것이 중요하며 유사를 발생시키는 힘인 하상전단응력을 정확히 산정하는 것 또한 중요하다. 하상의 전단응력을 산정하는 방법으로는 대표적으로 로그법칙에 의한 방법, 레이놀즈응력 분포를 이용한 방법, 난류운동에너지를 이용한 방법 등이 있다. 앞서 말한 방법으로 산정된 전단응력 값은 차이를 보이며, 이는 하상변동을 정확히 모의하는 것에 문제를 발생시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 곡선좌표계를 이용하여 3차원 유동 및 하상변동을 모의할 수 있는 수치모형을 이용하여 전단응력 산정 방법에 따른 하상변동량을 분석하는 것이다. 하천의 복잡한 흐름을 정확히 모의하기 위하여 본 연구에서는 RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) 방정식을 3차원으로 해석하여 흐름 계산을 하였고 유사량 산정공식과 Exner 방정식을 이용하여 유사이송에 의한 하상변동을 계산하였다. 흐름 계산의 검증을 위하여 선행 연구의 실험을 대상으로 모의하였다. 그리고 곡선으로 된 실험 수로를 대상으로 전단응력 산

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.426-426
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• 2022

하천에서 유사량은 침식(Erosion), 유송(Transport), 퇴적(Deposition)의 3단계 과정으로 진행되며 이 과정에서 다양한 유사 문제가 수반되고 있다. 특히, 하상변동의 예측, 하천계획 수립 등 수자원 개발을 위해 유사량 조사는 반드시 필요하다. 따라서 국외에서는 오래전부터 하천 유사이송과정에 대한 이론적인 개념을 정립하고 양질의 유사량 자료를 위해 연구해 오고 있다. 국내에서는 대표적으로 한국수자원조사기술원에서 유사량조사 업무를 수행하고 있으며 국가유사량관측망 중 매년 약 20개소~30개소의 지점을 대상으로 신뢰성 있는 자료를 만들기 위해 지속적으로 연구하고 있다. 유사량 조사의 항목 중 부유사 채취를 위한 측선수는 하천 폭(ISO 기준)에 따라 5개~7개의 측선에서 부유사를 채취하고 있으며, 강우가 활발한 홍수기 전, 후로 단면측량 및 하상토 자료를 통해 총유사량을 산정하고 있다. 본 연구의 분석방법으로는 이신재(2021)가 제안한 방법을 착안하였고, 측선별 부유사농도와 평균부유사농도의 비교분석 통해 상관계수(R²)가 가장 높은 측선을 선택하여 지표부유사량(Index Suspended Sediment) 산정에 활용하였다. 대상지점으로는 연속 유사량 자료 생산이 가능한 낙동강유역의 함안군(계내리) 관측소와 영산강유역의 구례군(구례교) 관측소를 선정하였다. 먼저, 지표 유사량은 평균부유사농도와 측선별 부유사농도를 비교분석하였으며, 함안군(계내리) 관측소는 5번 측선(R²=0.9869), 구례군(구례교) 관측소는 2번 측선(R²=0.9929)을 통해 지표부유사량을 산정하였다. 그 결과 하천특성에 따라 측정된 부유사량과 지표부유사량의 편차율(함안군(계내리) : 최대 33%, 최소 1%, 구례군(구례교) : 최대 25%, 최소 1%)이 다소 상이한 구간이 발생하였지만 이들의 상관계수(R²)는 각각 0.9922, 0.9947로 매우 높게 산정되었다. 이러한 결과를 통해 제시한 지표 설정은 실제 업무에서 활용 가능할 것으로 판단되며, 추후 과거년도의 하천특성과 수리특성 분석을 통해 해당지점의 대표적인 측선을 선정해 연속적인 지표 유사량 자료 생산이 가능하다면 향후 자동 유사량 채수장치 설치를 통해 안정된 유사량 자료 제공이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1739-1744
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• 2010

하천에서 유사이송 및 하상변동을 예측하는 여러 방법들 중 수치모형을 이용하는 방법이 현재 가장 많이 이용되고 있으며 특히 단일 유사량 산정 공식과 유사이송 형태를 현장자료와의 검증과정 없이 대부분 그대로 적용하고 있는 실정이다. 수치모형을 이용한 특정 대상하천의 정확한 하상변동 예측을 위해서는 유사량 산정 공식 및 유사 이송 형태에 따른 하상변동 민감도 분석 및 모형 검증과 검정 작업이 반드시 필요하며 이러한 과정을 통해 대상하천에 대한 최적의 유사량 산정 공식과 유사 이송 형태를 선정해야 할 것이다. 본 연구는 실제하천을 대상으로 여러 유사량 산정 공식과 유사 이송 형태를 다르게 적용이 가능한 CCHE2D 모형을 이용하여 하상변동 수치모의를 수행하였다. 유량 크기별 모의조건을 적용하여 하상변동 민감도를 분석을 통해 대상하천에서 적합한 유사량 공식과 이송 형태를 선정하고 실제수문사상의 유량 및 수위 조건을 적용하여 모의를 수행한 결과와 대상 하천에서 측량한 단면과 비교하여 검정을 실시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.605-609
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• 2010

기상변화와 지구온난화로 인해 국지성 호우의 강도와 빈도가 늘어나고 있으며 이로 인해 소양강, 도암댐, 임하댐 유역의 탁수 문제 등, 토양 유실에 관한 문제가 심각해지고 있다. 정확한 토양 유실 모의를 위하여 지난 수 십 년간 Universal Soil Loss Equation(USLE) 등의 모형이 사용되었지만 이러한 모형들에 관한 연구 중 강한 집중 호우에 의해 발생하는 걸리 침식(Gully Erosion)을 적용한 경우는 많지 않다. 이에 본 연구에서는 걸리 침식을 고려한 토양 유실량 및 유사량 산정을 위하여 입력자료가 간단하고 ArcView GIS를 기반으로 융합이 가능한 Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC) system, nLS, Unit Stream Power-based Erosion/Deposition (USPED) 연계 모형을 개발하여 강원도 양구군 해안면 유역에 적용하였다. 기존 SATEEC system에서는 강우 시 유역에서 발생하는 면상 침식(Sheet Erosion), 세류 침식(Rill Erosion)의 모의만이 가능하였지만, 본 연구에서 개발한 연계모형에서는 nLS 모형을 이용한 걸리 헤드 발생 지역 선정과 USPED 모형을 이용한 걸리 발생 지역에서의 토양 유실량 산정이 가능하기 때문에, 걸리 침식을 고려한 토양 유실량 산정이 가능하다. 연계 모형의 모의 결과 해안면 유역의 최종 유출구에서 발생하는 평균 유사량은 101,933 ton/year 로 산정 되었다. 토양 유실량과 유사량을 모의함에 있어, 면상, 세류, 걸리 침식을 종합적으로 고려해야 실제 지형에서 발생하는 토양 유실량 및 유사량을 좀 더 정확하게 예측할 수 있을 것이며, 본 연구에서 개발된 연계 모형을 이용한다면 실제 유역에서 발생하는 여러 형태의 토양 유실을 모의 할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1531-1537
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• 2007

자연하천유역에 있어서 유사량 산정은 용수공급 및 하천계획을 결정하는데 있어 필수적으로 이루어져야 하는 정량적 분석인자이다. 자연하천유역에 있어 유사량 산정은 하도상의 수공구조물 존재여부, 유량조건 및 산정공식 등에 따라 다양하게 이루어져야 하며, 산정공식에 따라 유사량 및 하상변동에 대한 그 특성은 많은 차이를 나타내게 된다. 본 연구에서는 낙동강 본류의 진동 지점 8.44km구간과 낙동강 지류인 감천 유역의 김천 지점 8.66km 구간의 부유사농도 분포를 모의하기 위해 동수역학적 모형인 RMA-4 모형을 적용하였다. 먼저 지점의 흐름특성을 파악하고자 RMA-2모형을 적용한 결과 비교적 계획홍수위와 잘 일치하였으며, RMA-4 모형은 RMA-2 모형의 출력치를 기본자료로 사용하였으며 진동 지점과 김천지점의 부유사농도 분포를 모의해 본 결과 하류로 향할수록 부유사농도가 증가하는 것을 알 수 있었다. 앞으로 하천개수, 저수지설계 등의 하천공사에 유사가 중요한 인자이므로 유사의 정확한 이도분포를 파악하기 위해 실측자료를 보다 많이 관측하고 우리나라 하천특성에 적합한 유사농도 수치모형을 개발하기 위한 작업으로 이 분야에 많은 연구가 필요하다.

• 한국습지학회지
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• 제16권2호
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• pp.221-233
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• 2014

유수에 의한 하천 유역과 하천의 토양의 침식, 유송, 퇴적 현상은 빈번하게 발생한다. 이러한 과도한 현상은 수공구조물의 안전위협, 홍수범람 등의 자연재해를 가중시킨다. 토양침식에 따른 토사재해를 방지하기 위해서는 가장 우선적으로 정확한 유사유출량을 예측할 필요가 있다. 이를 위해서는 유역특성에 적합한 모형의 선정, 관련인자의 정량적인 산출, 가용 수문자료의 확보는 매우 중요하다. 따라서, 본 연구의 목적은 실측자료를 확보하고 있는 설마천 시험유역의 강우량, 유출량, 유사량 자료를 이용하여 강우-유출거동에 따른 토양침식량과 유사유출량을 산정하는데 있다. 그리고 유사전달률 분석을 통하여 설마천 시험유역의 유사전달률을 제안하였다. 향후에는 타 유역에도 적용하여 다양한 조건에서의 토양침식량 및 유사유출량 산정방법의 정형화, 유역 특성별 유사전달률 산정 연구를 하고자 한다.