• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.442-442
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• 2018

강의 하도와 연결되어 간헐적으로 침수되는 홍수터는 가장 생산적인 육역 서식처 중 하나이다. 하지만 도시 개발과 농업이용은 강의 하도와 홍수터와의 연결을 제한함으로써 그 기능이 상당부분 축소되었다. 이에 기존 홍수터 서식처를 특성화하고 미래 홍수터 복원을 계획하는 것은 하천관리 및 생태계 회복을 위해서도 매우 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 홍수 흐름의 규모, 시기, 기간, 빈도 등을 포함한 하천 유황 특성과 생태적 반응이 나타나는 홍수터 영역과 흐름 특성을 연계함으로써 서식처를 정량화 하고자 하였다. 이를 위한 홍수터 복원의 시나리오는 현재 지형(기존 홍수터), 제방후퇴, 제방후퇴/구하도 복원, 제방후퇴/배후습지 조성으로 설정하였다. 홍수터 서식처를 정량화하기 위한 방법으로는 일 유량의 수문통계학적 분석, 수리학적 모델링을 통한 범람 분석, 어류 물리서식처 모델링을 통한 가중가용면적 분석 등을 수행하였다. 그 결과 잠재복원영역(Potential Restored Area)에서 연중 기대되는 서식처 면적(Expected Annual Habitat Area)의 크기는 제방후퇴/배후습지 조성, 제방후퇴/구하도 복원, 제방후퇴, 기존 홍수터 순으로 나타났다. 본 연구에서 제안된 홍수터 복원에 따른 서식처 정량화 방안은 홍수터 복원 계획 설계 시 시나리오 별 서식처 복원효과를 예측 평가함으로써 보다 효과적인 방안을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.434-434
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• 2018

에코톱은 가장 작고 균일하며 도면의 단위로 사용 가능한 토지, 일반적인 구성요소의 상태, 잠재자연식생, 잠재생태계 기능을 최소한의 단위로 균일하게 분류가 가능한 요소로서 천이단계 또는 토지이용이 서로 다른 패치들로 이루어진 무생물과 생물이 결합된 생태공간으로서 일반적으로 세가지 특성을 포함한다. (1) 가장 작은 동질성 가진 지도로 분류 가능한 단위, (2) 일반적인 기질조건, 잠재적 자연식생 및 잠재적 생태계 기능에 대한 동질성, 그리고 (3) 서로 다른 연속적인 토지 이용 단계에서의 패치로 구성 된다. 현재 네덜란드, 스페인을 포함한 유럽국가에서는 에코톱분류를 통한 하천을 관리하는 방안을 제시하고 있으며 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 만경강 중류 소양천 합류점의 터지네 구간을 대상으로 하천공간의 복원 이후 연중유황에 따른 에코톱의 변화를 예측하고 이에 따른 개선효과를 정량적으로 분석하는 것이 목적이다. 제방 후퇴, 제방후퇴/구하도 복원, 제방 후퇴/습지 조성 세가지 복원 시나리오를 현재지형과 비교하여 연중 유황별 흐름조건에 따라 에코톱을 도식화 하였으며, 이에 따른 에코톱 다양성 지수를 도출하여 비교분석하였다. 복원 대상지의 복원 시나리오 및 흐름조건에 따른 에코톱의 변화를 분석한 결과 '제방 후퇴/구하도 복원' 일 때 자연요소가 현재지형보다 가장 크게 증가되었으며 3가지 복원 유형 간 자연요소를 비교한 결과 '제방 후퇴/구하도 복원' 일 때 수역과 일년생 초본이 가장 많은 면적을 차지하였으며, '제방 후퇴/습지 조성' 일 때 습지와 다년생 초본이 가장 많은 면적을 차지하였다. 복원 유형 별 연중 유황 조건에 따른 에코톱 다양성 지수분석결과 제방후퇴/습지 조성시 에코톱 다양성 개선효과가 가장 큰 것으로 나타났다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.43 no.1
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• pp.55-62
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• 2023

Internal erosion is one of the main causes of levee damage and collapse, and representative of this is backward erosion piping. This type of internal erosion accounts for one-third of the damage to levees, meaning it is important to predict and prevent it. In this work, experiments were conducted with the aim of detecting piping in advance by using a tracer. Experiments were undertaken by changing the head difference, soil diameter, and the installation of the cutoff wall. A tracer was injected twice, once at the beginning of the experiment and once after the piping occurred. A key finding was that the piping process significantly affectedthe concentration variation of the tracer in a soil layer. Hence, a tracer concentration curve monitored at downstream could provide information about piping occurrence. It is expected that the results of this study can be used to prevent levee damage and collapse caused by piping.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.43 no.6
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• pp.735-747
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• 2023

In recent times, the sharp increase in extreme flood damages due to climate change has posed a challenge to effectively address flood-related issues solely relying on conventional flood management infrastructure. In response to this problem, this study aims to consider the effectiveness of nature-based flood management approaches, specifically levee retreat and relocation. To achieve this, we utilized a 1D numerical model, HEC-RAS, to analyze the flood reduction effects concerning floodwater levels, flow velocities, and time-dependent responses to a 100-year frequency flood event. The analysis results revealed that the effect of creating a flood buffer zone of the nature-based solution extends from upstream to downstream, reducing flood water levels by up to 30 cm. The selection of the flow roughness coefficient in consideration of the nature-based flood buffer space creation characteristics should be based on precise criteria and scientific evidence because it is sensitive to the flood control effect analysis results. Notably, floodwater levels increased in some expanded floodplain sections, and the reduction in flow velocities varied depending on the ratio of the expanded cross-sectional area. In conclusion, levee retreat and floodplain expansion are viable nature-based alternatives for effective flood management. However, a comprehensive design approach is essential considering flood control effects, flow velocity reduction, and the timing of peak water levels. This study offers insights into addressing the challenges of climate-induced extreme flooding and advancing flood management strategies.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.111-111
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• 2023

최근 기후변화의 영향으로 설계빈도 보다 높은 강우가 발생하고, 하천설계 기준을 초과한 홍수피해가 발생하고 있다. 현재 시행되고 있는 하천관리는 이수 및 치수 목적으로 제방, 보 및 낙차공과 같은 그레이인프라(Grey infrastructure)가 일반적이다. 하지만 그레이인프라를 통한 하천관리 방안은 이산화탄소를 배출하여 기후변화로 인한 극한 기상의 발생을 증가시키고 홍수피해를 가중시키는 등의 악순환이 반복되게 한다. 따라서 그레이인프라에 의한 하천관리 방안은 지속가능한 방안으로 채택할 수 없으므로 최근에 환경적, 사회적 문제를 생태계의 서비스를 통해 해결하고자 하는 자연기반해법(NbS, Nature-based Solutions)의 개념이 주목받고 있다. 이에 본 연구는 합천댐 직하류인 황강을 대상으로 자연기반해법을 활용한 하천관리 방안의 홍수저감 효과를 정량적으로 분석하고자 하였다. 자연기반해법 기술에 포함되는 범람원 굴착(Floodplain excavation)과 제방후퇴(Dyke relocation)를 황강의 홍수위험지역에 적용하였다. HEC-RAS의 부정류 흐름(Unsteady flow) 해석을 통해 하천 홍수위를 산정한 결과, 낙동강 합류점에서 5cm의 홍수위 저감효과를 확인 할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 하천관리사업의 진행 시 기존의 하천관리 방법이 아닌 자연기반해법을 통한 관리 방안으로 도입할 수 있는 근거로 충분히 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.7-7
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• 2017

범람파동 개념에 따르면 하도와 홍수터의 횡적 연결성은 하천 생태계의 생물다양성과 생산성 증대에 중요한 역할을 한다. 제방에 의하여 제내지 홍수터가 하도와 차단된 우리나라 하천에서 생태적 서비스를 증대하기 위해서 횡적 연결성을 복원하는 기술 개발이 필요하다. 횡적 연결성의 복원 기술을 개발하기 위해서는 우선 하도와 홍수터 사이에 생태적 연결성의 현황을 파악하고 연결성을 저해하는 요인을 진단하는 평가 기술 개발이 시급히 요청되고 있다. 따라서 본 연구에서는 제방에 의하여 차단된 제내지 하천환경에서 수리적, 생태적 횡적 연결성을 평가하고 진단하는 기술을 개발하고 연결성 회복 방안을 제안하고자 한다. 차단된 제내지 하천환경 평가는 1) 지리정보시스템을 이용하여 차단된 하천공간을 탐색하고, 2) 탐색된 전체 재내지에서 원격평가에 의하여 간편하게 횡적 연결성 평가를 실시하고, 3) 선정된 특정 제내지 대상지에서 현장평가에 의하여 상세하게 연결성을 평가하는 순서로 수행된다. 차단된 하천공간의 획정은 홍수가 범람할 수 있는 제내지 공간을 잠재적 하천공간으로 정의하고 수치표고모델 (DEM)과 하천기본계획의 30년 빈도 홍수위 자료를 이용하여 제내지 홍수터를 탐색하였다. 제내지 홍수터의 원격 연결성평가는 지리정보시스템에서 수치지도와 토지피복도 등 공간자료를 이용하여 수리 및 서식처 환경성, 제방 차단성과 하도 및 육상 연결성을 평가하고 원격평가 결과를 토대로 현장평가 대상지를 선정하였다. 횡적 연결성의 현장평가를 위하여 크게 하도-홍수터 연결성과 제내지 서식처 보존성으로 평가 항목을 선정하였다. 또한 연결성 평가는 수리연결성과 생물연결성으로, 서식처 보존성 평가는 습지유지율, 습지보존성, 육역지보존성을 세부항목으로 구성하였다. 평가 항목별로 5 등급의 평가 기준에 따라서 평가 점수를 부여하고 평가 총점을 산출하여 최종 연결성 평가 등급을 5 단계로 구분하였다. 현장평가를 위한 MS Access 기반 소프트웨어를 개발하여, 데이터 입력과 관리 및 평가 결과 산출과 비교를 편리하게 하였다. 개발된 제내지 하천환경 평가법을 청미천과 만경강에 적용하여 검증하였다. 개발된 평가법을 바탕으로 차단된 제내지 하천환경에서 연결성 회복에 따른 어류와 식생의 분포를 예측하는 수리생태 결합모델을 개발하였다. 먼저 차단된 제내지에서 연결 수로를 복원하여 유속, 수심 분포를 준이차 수리수문 모델로 예측하였다. 예측된 수리 환경에 따라서 지표어종의 서식처 적합도 지수 (HSI)를 이용하여 서식 분포 확률을 모의하였다. 또한 일반화가법모델 (GAM)을 이용하여 환경구배에 의한 우점식생의 분포를 예측하였다. 차단된 제내지 하천환경의 생태적 연계성 평가 기술을 기반으로 제방제거, 제방후퇴, 제방고 하강, 수문 및 연결수로 개선, 생물이동 저해 장벽 제거 등의 다양한 복원기술이 개발되어야 할 것으로 생각된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.10 no.2
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• pp.40-49
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• 2023

To reduce the damage of extreme flooding caused by climate change and to create flood mitigation sections in a nature-friendly riparian area, it is necessary to restore the floodplain area by referring to the past floodplain section of the current inland waterfront area before the levee was built. This study proposed a method of selecting a location for floodplain restoration using old maps of the Geum River study section and analyzed the effect of flood level reduction through unsteady flow numerical simulations using the floodplain as a flood mitigation space. As a result of analyzing changes in the river areas using old maps, the river section was estimated to gradually reduce by 27.8% (1,059,380 m²) in 2020 compared to 1919, and it was found to have an effective storage capacity of 2,200,868 m³ when restored to offline storage. The flood level and discharge control effects analyzed based on HEC-RAS unsteady flow simulation were 16 cm and 219.01 m³/s, respectively, in the downstream cross-section. In the numerical simulation in this paper, the flood mitigation space was applied as an offline reservoir. The effect of reducing the flood level may differ if levee retreat/relocation is applied.

• Journal of Wetlands Research
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• v.25 no.4
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• pp.379-385
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• 2023

EDue to climate change and urbanization, the localized heavy rainfall frequently exceeded a design storm rainfall and flood damage has occurred in South Korea. The concept of addressing sustainable river management and environmental and social issues through Nature-based Solutions (NbS) is gaining attention as it seeks to resolve these issues through ecosystem services. Therefore, in this study, the flood reduction effect by river management using NbS was quantitatively analyzed for the Hwang River, which is directly downstream of Hapcheon Dam, South Korea. Floodplain excavation and dyke relocation, which are methods of the NbS, were applied to the flood risk area of the Hwang River. As a result of analyzing the flood level of the river through the unsteady flow analysis of HEC-RAS, we obtained flood level reduction by 8 cm at the confluence of the Nakdong River. The results of this study can be expected to be sufficiently utilized as a basis for use as a management plan through NbS rather than the river management with grey infrastructure.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.5-5
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• 2017

최근의 하천복원사업은 인위적으로 축소 또는 소실된 하천공간을 지형학적으로 되돌리기 위한 방향과 강이 가진 자연의 역동성의 복원에 주안점을 두고 있다. 최근 국내에서도 하천공간 확보라는 측면에서 구하천 구역을 복원하려는 시도가 이뤄지고 있고 대표적으로 청미천, 함평천, 황구지천 등에서 기존의 제방을 후퇴시키고 과거의 하천공간을 하천으로 되돌려 주었다. 그러나 이러한 시도는 구하도 또는 폐천부지 복원사업의 일환으로 시행되었으며, 복원된 공간규모가 크지 않아 사업의 효과를 크게 장담할 수 없는 현실적인 한계가 있다. 따라서 홍수에 안전하며 자연과 인간이 공존하는 터전으로의 공간복원, 그에 따른 하천생태계의 보전과 복원, 레저와 레크레이션이 가능한 친수공간 조성 등 하천기능의 강화와 융합을 종합적으로 고려한 다차원 하천공간 복원계획과 설계의 절차가 필요하다. 이를 위해서는 먼저 유역기반의 문제점과 그 원인에 대한 인식이 선행되어야 하고 그 해법으로 하천공간 확대의 필요성이 도출되어야 한다. 이후, 하천공간 복원 및 활용과 관련된 기본방향이 설정되며 세부 복원목표가 설정되어야 한다. 복원목적과 목표가 세워진 후, 복원대상지를 선정하고 공간 활용방안이 제시되면, 목표달성 여부 판단을 위한 효과분석이 필요하다. 만약, 기대효과를 달성할 수 없을 것으로 예상된다면 복원목표 재설정 및 복원대상지의 재선정이 필요할 것이다. 이와같이 하천공간 복원사업을 시행함에 있어 간결하고 단계적으로 접근하기 위해 본 연구에서는 다차원 하천공간 복원프레임워크를 개발하여 제시하였다. 제안된 하천공간 복원프레임워크를 통해 하천공간복원으로 인해 영향을 미칠 수 있고 또한 영향을 받을 수 있는 물리, 생물, 사회, 경제 등의 다양한 분야의 구조를 통합한 하나의 방법을 제시함으로서 임시방편 수준의 파괴된 하천복원사업에 변화를 주고 프레임워크를 통해 하천공간복원에 대한 응집력 있는 접근법을 적용하도록 촉진하여 복원사업에 참여하는 사람들 간에 공통의 유대감을 형성하는데 도움이 되고자 한다.

• 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.