• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.575-578
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• 2009

자연하천에 적용가능한 수치모형은 지형의 변화를 합리적으로 계산할 뿐 아니라, 하도의 초기상태가 마름상태이거나 혹은 계산과정 중에 마름상태가 나타나더라도 충분히 계산할 수 있을 만큼 안정적이어야 한다. 본 연구에서는 비정형 및 비구조적 격자를 사용하여 지형변화를 고려한 흐름해석의 정확성과 효율성을 높이기 위해 보존변수의 재구성을 수면경사법과 MUSCL 기법을 연계하였으며, 하상경사항은 발산정리를 이용하여 이산화 하였다. 개발 모형의 정확성, 적용성 그리고 보존특성 등을 검증하기 위하여 해석해가 존재하는 불규칙 하상이 존재하는 하도 및 실험자료가 존재하는 실험하도에서의 댐 및 제방 붕괴와 같은 다양한 조건의 흐름에 적용하였다. 그리고 자연하천에 대한 적용 및 검증을 위해 Malpasset 댐 붕괴 모의를 수행하여 계산결과를 관측자료와 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.728-733
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• 2009

지금까지의 하천 설계는 하천의 유량, 유사량, 하상토 입도분포, 강턱의 입자 또는 하도 표면의 특성, 하곡의 경사 등을 고려하여 안정한 횡단면을 결정하기 위한 목적으로 발전되어 왔다. 하지만, 하천 복원에 있어서 이동 하상의 안정 하도 및 하천을 설계하는 작업은 수리학적, 하천 형태학적, 그리고 유사 수리학적 측면에서 매우 복잡한 문제들을 포함하고 있으며 더 나아가 다양한 생태서식처 및 환경을 제공할 수 있는 측면까지도 고려하도록 요구되어 지고 있다. 자연하천 복원 설계시 가장 선행되어야 할 작업은 복원하고자 하는 현재의 하천 및 하도의 안정성에 대한 평가이며 이러한 과정에서 평형 하천의 개념을 반드시 고려해야 한다. 안정하도 및 평형하천 형태를 계산하는 방법들이 여러 연구자들에 의해 제안되어 왔고 여러 해석적 방법들 중 Copeland의 방법은 실제로 충적하천에서의 안정 하도 평가 및 설계에 가장 많이 이용되고 있으며 미공병단에 의해 개발된 SAM(Stable Channel Analysis Model) 모형에서 채택하고 있는 해석적 방법 중 하나이다. 본 연구에서는 Copeland의 해석적 안정하도 분석 방법을 기본 모듈로 채택하고 있는 미공병단에서 개발한 SAM(Stable Channel Analysis Model)의 기본적인 특성과 활용도에 대해서 알아보고 이를 남한강 제1지류인 청미천의 구하도 복원 예정 구간에 적용시켜 현재하도의 안정성을 평가하였다. 분석 결과, 안정하도 경사는 현재 하도 경사보다 완만한 것으로 나타났으나 SAM에서 예측하고 있는 청미천의 안정 하폭은 현재 하도의 하폭보다 훨씬 작은 것으로 나타났다. 이는 현재 청미천의 복원 구간에서 사주가 많이 발생하는 이유를 뒷받침 하는 결과라고 할 수 있다. 안정수심은 현재 하도의 수심보다 깊은 것으로 계산되었다. SAM을 이용한 계산 결과들은 현재하도의 안정성 평가뿐만 아니라 복원 구간의 안정하도 설계를 위한 기초자료로 활용될 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.56-56
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• 2016

하도 안정성에 민감하게 반응하는 대표적 하천 구역은 본류와 지류의 합류부이다. 이와 같은 합류부에서는 흐름과 하상변동 양상이 상대적으로 복잡하다. 이는 본류 및 지류 간 유사이송량, 유황, 흐름, 하도경사 등 수리특성이 서로 다르기 때문이다. 지류 합류부에서는 지류 자체의 하상 변동 영향뿐만 아니라 본류의 하상변동으로부터도 직 간접적으로 영향을 받는다. 즉 본류에서 자연적이든 인위적이든 어떤 원인으로 말미암아 하상저하가 갑자기 일어나면 지류의 하도 종단경사 변화가 현저하게 일어나는, 이른 바 두부침식 현상이 발생하기도 한다. 한편 본류와 지천 사이 흐름특성 유사거동 특성이 서로 다르기 때문에 합류뷰 주위에 지속적인 국지퇴적이 야기되기도 한다. 합류부에서 이와 같은 침식 또는 퇴적 현상으로 말미암아 하천관리상 여러 문제점을 야기한다. 이에 따라 지류 합류부에서 하천경사를 일정하게 유지하기 위하여 하상유지공 설치 등 적절한 하도안정화 대책을 모색해야 한다. 따라서 본 연구에서는 기존의 하천정비기본계획에서 현안의 분석을 통해 개선 방안을 제시하였으며, 국가 및 지방 하천 3,836 개소에 대한 합류부 도상과 일부 현장 조사를 실시하였다. 조사?분석 결과를 바탕으로 합류부의 재해 유발 지표를 도출하고 전문가로부터 의견 수렴을 통해 가중치를 부가하여 합류부 재해 위험성 및 안정성 평가 기법을 정립하였다. 그 동안 관련 부처 및 지자체에서 하천계획을 수립하는 데, 중점 정비 및 관리가 필요로 하는 합류부를 선정 시 그 기준이 모호하였다. 그러나 본 연구에서 정량적으로 정립한 기준은 하천 합류부의 재해 위험성을 평가할 수 있어 고도의 하천관리를 지향할 수 있는 계기를 마련하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.508-508
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• 2016

하천은 지형학적으로 청?장년기에 상 중 하류부가 구별되고 유량과 하상경사의 곱으로 표현되는 유수력(stream power)에 따른 반응으로서 구간별 수리 및 하도특성이 형성된다. 산지가 국토면적의 약 70%를 차지하고 노년기 지형인 유역을 기반으로 하며, 장마 및 태풍 내습시 집중호우에 따른 홍수발생으로 말미암아 대부분 국내의 하천은 상류는 산지, 중류는 곡저평야, 하류는 충적평야를 유하함으로서 구간별로 수리 및 하도 특성이 뚜렷이 구별된다. 홍수 예방을 위한 제방 축조와 용수공급을 위한 보 등 하천 구조물이 설치되어 있으며, 하천 주변에는 배산임수의 취락형성에 따라 주거지 및 대규모 도시가 발달하면서 많은 하천교란이 유발되고 있다. 우리나라 하도 및 수리적 특성인 여울과 소 등의 미지형과 하상매몰도 등 서식환경의 특성 및 하안에 적용되고 있는 다양한 형태의 하천횡단 형상과 하도개수 등 교란 특성을 중점적으로 고려하여 하천의 물리적 특성을 정량적으로 평가할 수 있는 평가체계를 개발하였다. 하도의 물리적 특성은 유량과 하상경사를 매개변수로 하는 유수력에 의하여 변화하므로 하천 유형을 하상경사에 따라 세그먼트 분류법을 적용하여 세그먼트 M, 세그먼트 1 및 세그먼트 2,3으로 구분하고 세그먼트별 하도 및 수리 특성, 하안 및 하천교란 영역에 대한 총 10개의 정량적 평가지표를 개발하였다. 각 지표는 5등급으로 설정되어 있으며, 평가지표의 근거는 미국(EPA) 및 독일(LAWA)의 평가지표를 바탕으로 우리나라 실정에 맞게 수정하였다. 본 연구에서는 하천분류체계에 의한 하천유형의 차이를 고려할 수 있도록 개발된 하천 물리적 평가체계를 남강, 내성천, 갑천, 유등천에 적용하여 검증하고, 적용성을 평가하였다. 우리나라 하천환경의 고유한 특성을 고려한 물리적 하천환경 평가체계는 하천사업을 위한 현재의 하천환경의 진단 및 하천사업의 효과 및 분석 등에 활용할 수 있으며, 하천관리를 위한 지구지정의 정량적 기준 및 관리목표 설정 등 하천계획 설계의 실무과정에서 매우 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2212-2216
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• 2008

본 연구는 하도특성의 불규칙으로 인해 수위와 유량이 단일 관계가 형성되지 않은 경우와 유수의 흐름이 지속되어 GZF 측정이 어려운 경우에 구간분리와 GZF를 결정하는 곡선식 개발 방법론이라 할 수 있다. 첫번째 연구과제는 저수위 구간 수위-유량관계곡선식의 GZF 추정방법의 개선에 관한 연구이다. 다음과 같은 연구를 수행하기 위해서 GZF의 변화에 따라 곡선식의 신뢰도를 분석할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 프로그램은 사용자들이 쉽게 이용할 수 있는 엑셀 VBA(Visual Basic for Applications)로 작성되었으며, 입력자료 구축 모듈, 하도단면 입력 모듈, GZF 설정 모듈, GZF 평가 등의 4개 모듈로 구성되어 있다. 두 번째 연구과제는 구간분리 유무의 기준에 관한 연구로서 수위-유량관계곡선의 신뢰도에 직접적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 일차적으로 단면의 특성이 상이한 4개의 수위관측소를 선정하여 수위-면적 곡선과 수위-면적변화량곡선을 생성하였으며 이로부터 단면변화와 구간분리의 특성을 분석하였다. 구간분리의 기준에 영향을 미치는 변수로는 단면특성인자, 유속, 하상경사, 수면경사, 단면통제, 하도통제 등을 들 수 있으며, 또한 다음과 같은 주요변수들이 서로 복합적으로 작용되기 때문에 일정한 기준을 제시하기란 어려운 부분이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 구간분리에 영향을 미치는 주요 변수 중에서도 가장 크게 영향을 주는 변수인 하도 단면의 특성 등을 중심으로 연구를 진행하였다. 먼저 단면의 특성이 서로 상이한 수위 관측소 단면을 선정하여 수위관측소별로 저수부에서 고수위 구간까지 10cm의 등간격으로 수위별 면적을 산정하여 구간분리의 가능성을 판단하였다. 구간분리의 유무에 관한 연구는 현재 진행 중에 있으며, 향후에는 1단면, 2단면, 3단면까지 파악하여 단면 특성이 구간분리에 미치는 영향 등을 파악할 계획에 있다. 또한 하도 단면의 다양성을 고려하여 단면형상이 상이한 여러 수위관측소 지점에서 구간분리의 기준을 연구할 계획이며, 단면의 특성을 파악한 후에는 유량, 유속, 하상경사, 하도통제 등을 고려할 계획이다.

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.32 no.4
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• pp.421-434
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• 1997

Flume experiments are conducted to describe channel adjustments at stream confluences and to examine some factors to which changes in channel characteristics are subject. There are different factors controlling channel size and shape; shereas the fomer is primarily controlled by water discharge alone, the latter including channel slope is influenced by sediment load as well as water discharge. The morphometric adjustments of confluent tributaries can be consequently classified into three types based upon changes in sediment concentration which are associated with the relative increasing rates of water discharge and sediment load at these sites. Flow is accelerated at stream confluences due to the convergence of confluent flows, causing an sharp increase in velocity. It restrains an increase in channel capacity, and furthers a decrease in channel slope, of a receiving stream. As a result, effects of slight increases in sediment concentration hardly appear on changes in channel characterisitics at stream confluences.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.2 s.163
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• pp.151-160
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• 2006

In this study, threshold runoff which is a hydrologic component of flash flood guidance(FFG) is estimated by using Manning's bankfull flow and Geomorphoclimatic Instantaneous Unit Hydrograph(GcIUH) methods on Han River watershed. Geographic Information System(GIS) and 3' Digital Elevation Model database have been used to prepare the basin parameters of a very fine drainage area($1.02\~56.41km^2$), stream length and stream slope for threshold runoff computation. Also, cross-sectional data of basin and stream channel are collected for a statistical analysis of regional regression relationships and then those are used to estimate the stream parameters. The estimated threshold runoff values are ranged from 2 mm/h to 14 mm/6hr on Han River headwater basin with the 1-hour duration values are$97\%$ up to 8mm and the 6-hour values are $98\%$ up to 14mm. The sensitivity analysis shows that threshold runoff is more variative to the stream channel cross-sectional factors such as a stream slope, top width and friction slope than the drainage area. In comparisons between the computed threshold runoffs on this study area and the three other regions in the United States, the computed results on Han River watershed are reasonable.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.110-110
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• 2015

하천 복원을 위해서는 자연 상태에서의 복원 대상 하천의 거동에 대한 지형학적 정보가 필요하다. 하지만, 국내 하천은 대부분 개수되어 있고, 참조하천으로 활용할만한 하천 역시 찾기가 어려운 실정이다. 이에 대상 하천의 과거 자연 상태에서의 자료와 현재 자료를 병용함으로써 지형학적 분석에 필요한 정보를 얻는 방법을 제시하였으며, 미호천과 내성천을 대상으로 분석을 실시하였다. 분석은 강턱하폭, 강턱유량과 하도 패턴(channel pattern), 그리고 하천의 유형과 관계된 지배적인 프로세스에 초점을 맞추었다. 분석 결과 강턱하폭은 강턱유량에 비례하여 증가하였으며, 그 경향성은 기존의 연구 결과와 대체로 일치하였다. 강턱유량과 하도경사간의 관계를 분석한 결과 미호천은 사행하천과 망상하천의 특성을 나타내는 반면, 내성천은 대부분의 구간에서 망상하천 특성을 보이는 것으로 나타났다. 하도경사와 하폭수심비 관계를 이용하여 지배적인 프로세스를 분석한 결과 미호천은 사구-연흔의 특성을 나타내고 있으나 내성천은 하류에서는 망상하천 특성이 지배적인 반면, 상류에서는 여울-소 내지는 평하상 특성이 지배적인 것으로 나타났다. 현재와 자연상태로 판단되는 과거 시점의 자료를 병용하여 분석한 결과들은 정비된 하천의 자료를 이용한 분석 결과에 비해 합리적인 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1445-1448
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• 2007

본 연구는 낙동강 유역의 기왕에 산정된 설계홍수량과 유역특성인자인 면적, 유로연장, 하도연장, 유역경사, 하도경사, 형상계수 그리고 토지이용상황 등을 하천정비기본계획을 근거로 하여 설계홍수량과 빈도별 홍수량과의 상관성을 검토하였다. 하천정비 기본계획이 수립된 낙동강 유역의 하천 125개소에 대하여 자료를 수집하여 상관계수를 검토하고 토지이용상태를 조사하여 설계홍수량에 미치는 영향을 분석한 결과 유역면적, 유역평균폭 그리고 유로연장이 상관성이 높은 것으로 나타났으며 각각에 대한 상관식과 다변량 분석을 실시하여 회귀식을 유도하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1191-1195
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• 2010

도달시간 또는 집중시간이란 어떤 유역에 강우가 발생하였을 때 유역의 최상류부에서 내린 강우가 유역의 최하류부 출구점까지 도달하는 데 소요되는 시간으로 정의된다. 일반적으로 유역출구점에서의 첨두홍수량은 도달시간만큼 지체되어 발생하고, 하천의 치수 시설물을 설계하는데 있어 기준이 되므로 정확한 홍수도달시간의 산정은 매우 중요한 과업 중 하나이다. 현재 국내에서는 Kirpich 공식, Rziha 공식, Kraven 공식, SCS(NRCS; Natural Resources Conservation Service) 공식 등을 이용하여 도달시간을 산정한 후 그 유역에 적절한 것을 채택하는 방식으로 홍수도달시간을 산정하고 있다. 이러한 경험식들은 모두 유역의 지배적인 유로의 연장과 하도경사에 의해 결정되어 홍수의 이동특성을 물리적으로 반영할 수 없으며, 유역면적이나 하도 경사에 따라 적용성이 한정되어 있다. 또한 각 경험식들에 따라 산정된 도달시간은 경우에 따라 수십 배의 차이가 나타날 수도 있다, 따라서 본 연구에서는 보다 정확한 유역의 홍수도달시간을 산정하기 위하여 상세 지형정보를 이용하며, 임의의 격자점에 내린 강우의 흐름방향을 결정하고 인접 격자점에서 유입되는 홍수의 이동경로를 보다 물리적이고 현실적으로 모의하고자 하였다.