• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.253-253
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• 2021

천수방정식에 대한 불연속 갤러킨 기법 (DG) 모형은 주로 양해법 기반으로 개발되어 적용되어 왔으나, 바닥마찰항의 처리, 과도한 CFL 조건 등의 불리한 점이 지적되어 왔으며, 이로 인하여 실제 적용에서 FDM, FEM 등 다른 고전적인 수치기법과 비교하여 경쟁력을 갖기 어려웠다. 이에 대한 대안으로써, 최근, 불연속 갤러킨 기법에 대한 음해법 기반의 모형이 연구되고 있으며, 다소 복잡한 알고리즘에도 불구하고 적용이 확대되고 있다. 또한, 널리 알려진 바와 같이, 천수방정식의 실제 하도에 대한 적용에 있어 문제점 중 하나는 나비에-스토크스 방정식으로부터 유도할 때 사용된 정수압 가정으로 인하여, 하도의 계단과 같은 불연속 지형에 적용이 용이하지 않다는 것이다. 본 연구에서는 기존에 개발된 불연속 갤러킨 음해법에 불연속 지형의 해석을 위한 표면경사법(surface gradient method)을 결합하여 이러한 문제에 효과적으로 대응할 수 있는 기법을 제시하였다. 개발된 모형의 검증을 위하여, 제방 등 하도 구조물 위의 장주기 조석흐름, 홍수파, 계단 등을 포함하는 댐 붕괴류 모의에 적용하고 실용적인 기능성을 검증하였다. 향후 구조물이 많은 국내 하천에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.785-1-789-5
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• 2008

최근 수자원 분야에서는 대상유역의 최종출구점 뿐만 아니라 유역내 수문성분의 시 공간적인 분포특성에 관한 관심이 높아지고 있다. 이러한 분석을 위해 GIS와 연계된 물리적 기반의 분포형 수문모형이 널리 사용되고 있다. 하지만, 분포형 모형의 적용에 있어 문제로 제기되고 있는 격자크기에 대한 명확한 해법은 제시되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 DEM 해상도(격자크기)에 따른 지형인자 및 수문성분의 변화를 검토하였다. 이를 위해 지형인자 도출에서 수문성분 분석까지 가능한 SWAT-K 모형을 횡성댐 상류유역에 적용하였다. 결과를 검토해보면, DEM 해상도가 낮아질수록, 최저고도는 증가, 최고고도는 감소, 따라서 평균고도는 다소 증가하는 경향을 보였다. 대상유역의 지형인자에 관계된 유역면적의 경우에는 해상도가 낮아질수록 다소 증가하였으며, 소유역별 유역평균경사의 경우에는 크게 감소하였다. 하도 지형인자의 경우, 해상도가 낮아질수록 주하도 길이는 감소, 주하도 경사는 반대로 증가하였다. 마지막으로 수문성분의 경우, DEM 해상도가 낮아질수록 유역 전체유출량은 다소 감소하였으며, 반대로 증발산량은 다소 증가하는 경향을 보였다. 유출성분을 세분하여 검토해보면, DEM 해상도가 낮아질수록 중간유출, 지하수유출의 경우 각각 크게 감소, 증가하는 경향을 보였다. 이는 DEM 해상도가 낮아질수록 유역경사가 완만해져 중간유출이 지하수유출로 유입되는 현상으로 파악된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 추계학술발표회
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• pp.144-147
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• 2002

효과적인 국내 충적층 지하수의 이용을 위해서는, 충적 대수층의 내부 구조를 정밀하게 평가하여야 한다. 특히, 강변여과, 인공 침투지 등의 적극적인 충적 대수층의 활용을 위해서는 충적 대수층의 퇴적 환경에 대한 이해가 요구된다. 국내 충적층의 대부분은 하천 둔치 주변에서 하도의 수평 이동에 의해 형성된 경사 지층으로, 니질 박층이 협재하므로 내부의 분균일성에 의해 인접한 취수 공간에도 지하수체의 이동 특성 및 화학적 특성이 달라질 수 있다. 본 연구는 이러한 불균질성을 박히기 위해 지하투과레이다(GPR)를 이용하여 부여 군수리 지역의 천부 충적층에 대한 퇴적학적 분석을 시도하였다. 군수리 지역은 크게 상하 두 개의 충적층으로 구분되며, 상부 수평층은 범람에 의해 형성된 것으로 수직 불균질성이 크고 수평 불균질성은 낮다. 하부 경사층은 수평, 수직 불균질성이 모두 크다. 특히 하부 경사층내에 발달한 하도곡은 인접한 충적층과 분리되어 이 층내의 지하수체 이동은 제한적일 것이고 수질 특성 또한 크게 다를 것으로 판단된다. 본 연구는 충적 대수층에 대한 물리 화학적 특성의 정확한 해석을 위해서 퇴적학적 해석이 선행되어야 함을 시사한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.65-70
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• 2018

본 연구에서는 2차원 수치모형을 통해 보의 설치 각도 변화에 대한 보 상하류에서 흐름특성 변화와 하도 변화를 정량적으로 분석하였다. 수치모의 결과, 흐름은 경사형보를 월류하면서 경사진 방향으로 굴절되었으며, 보의 설치 각도가 증가할수록 흐름의 굴절 각도가 증가하는 경향을 보였다. 또한 보의 설치 각도가 증가할수록 무차원유속은 감소하였다. 보의 보 상류에서는 보의 의해 형성된 배수의 영향이 끝나는 지점에서 유사가 퇴적되어 델타가 발달하였다. 델타는 흐름방향을 따라 하류로 이동하였다. 이동속도는 보에 가까워질수록 감소하며, 크기는 증가하였다. 보 하류에서는 무차원 보의 길이가 증가함에 따라, 무차원 사주의 파장이 감소하고, 무차원 사주의 파고는 증가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.406-410
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• 2016

하도 식생은 흐름 및 유사의 거동에 영향을 미치며, 하도의 지형변화를 일으킨다. 또한 하천에서 생태계 서식처 형성을 하는데 영향을 주며 하천경관을 향상시킨다. 그러나 홍수시에 흐름의 저항을 증가시키고 수위를 상승하여 하천범람을 일으킨다. 따라서 홍수에 안전하고 하천 경관을 유지하면서 하천환경과 조화를 이루는 하도 식생관리 기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 실내실험을 통하여 유량의 변화에 따른 식생대에서 퇴적과정과 하도의 변화 과정을 분석하였다. 실내실험은 길이가 10 m이고, 수로 폭이 0.6 m인 가변형 경사수로에서 수행하였다. 식생패치는 폭이 0.28 m, 길이 1.0 m로 2.0m 간격으로 교대로 3개 설치하였다. 식생패치는 지름이 5 mm이고, 길이는 0.25 cm인 아크릴봉을 이용하여 제작되었으며, 식생 밀도는 $1.76m^{-1}$이었다. 흐름은 식생이 없는 주수로에 집중되었고, 식생대와 주수로 사이에 와류가 형성되면서 하상이 세굴되었다. 식생대에서는 흐름이 감소되면서 유사가 퇴적되었다. 식생대를 따라 교호사주가 형성되었으며, 사행이 형성되었다. 유량이 증가하면서 식생대에서 퇴적 면적은 증가하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권3호
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• pp.183-193
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• 2018

본 연구에서는 내성천의 영주댐 하류 구간에서의 안정하도 단면 평가를 수행하기 위해 하도형성유량을 산정하였으며 이를 기준으로 용혈지점에서의 안정하도 경사, 수심, 하폭에 대한 평가를 수행하였다. 하도형성유량과 안정하도 평가를 수행하기 위해 사용된 자료는 용혈지점에서 영주댐 건설 전에 수집된 자료이다. 특정 재현기간별 유량, 유효유량, 만제유량을 산정하여 비교 검토를 통해 최종적으로 만제유량인 $260m^3/s$을 하도형성유량으로 채택하였다. 또한 안정하도 설계 프로그램(SCAD)을 활용하여 Ackers and White, Brownlie, Engelund and Hansen, Yang 공식을 각각 적용하여 대상단면의 안정하도를 평가하였다. 그 결과, 모든 유사이송공식이 현재 하도의 하상경사인 0.00177보다 완만한 경사를 제시하는 것으로 나타났으며 하도의 바닥 폭을 설계구속인자로 고려할 경우 Ackers and White 공식을 적용하여 안정하도를 계산했을 때 안정하도의 수심이 현재 단면의 수심과 가장 근접한 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권3호
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• pp.169-183
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• 2015

하천 복원을 위한 기초 작업으로서 자연 상태에 가까운 하천의 지형학적 특성을 파악하기 위해 과거 및 현재 자료를 이용하여 하천지형학적 분석을 실시하였다. 대상 하천은 미호천과 내성천이다. 분석에 포함된 지형학적 변수는 하곡변수인 곡저폭, 하도 형상변수인 사행도, 강턱하폭, 하도경사, 구성재료 변수인 하상재료, 지배 변수인 강턱유량, 비유수력이며, 지배적인 프로세스가 함께 고려되었다. 분석 결과 두 하천은 비슷한 유역면적을 갖는 모래하천이지만, 곡저폭, 하도 형상변수, 종단적 위치에 따른 지배적인 프로세스 등에서 차이가 있는 것으로 나타났다. 또한 지형학적 변수들 사이의 상호 관계를 분석하였다. 그 결과 강턱하폭은 강턱유량에 비례하여 증가하였고, 그 경향성은 기존의 연구 결과와 대체로 일치하고 있다. 강턱유량과 하도경사를 분석한 결과 미호천은 사행하천과 망상하천의 특성을 나타내고 있는 반면, 내성천은 대부분의 구간에서 망상하천에 해당하는 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. 과거 자료를 이용한 분석 결과는 정비된 하천의 자료를 이용한 분석 결과에 비해 합리적인 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1535-1540
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• 2006

하천의 평형상태를 판단하기위해 필요한 두가지 관점은 첫째, 대상 하천이 현재 평형상태에 있는 가이고 둘째, 하천에 하상변동을 일으킬 수 있는 인위적인 영향을 가한 후에 하천반응을 통해 궁극적으로 결정되는 평형상태를 예측하는 것이다. 따라서 본 연구는 하도의 특성을 토대로 하여 현 하도의 평형상태를 정성적인 측면에서 검토하고, 흐름과 유사 이송에 관련된 수학모형을 수치적으로 해석하는 하상변동모형의 분석을 통한 현하도의 안정성 및 하상변동 양상을 파악하는데 그 목적이 있다. 본 연구는 임진강 유역의 충적하천인 문산천을 대상으로 지배유량을 산정한 후 지배유량 유하시의 마찰속도와 무차원 소류력 등의 하도특성량을 산정하여 토사이송이 크게 발생하는 구간을 정성적으로 예측하였다. 예측된 구간의 현장조사결과 $No.29{\sim}No.35$ 구간의 하상의 상승은 개수공사와 수해복구공사로 인한 인위적인 굴착에 대한 퇴적으로 하천이 평형상태로 환원하고자 하는 것으로 판단되었고, $No.41{\sim}No.54$ 구간의 하상저하는 문산천 상류구간의 큰 하상경사와 보의 영향인 것으로 조사되었다. 또한 1, 2차원 모형에 의한 장 단기 하상변동 분석결과 하도특성량을 이용한 하도의 안정성 평가와 유사한 결과를 보였다. 따라서 문산천의 경우 하상변동의 양상 파악 및 하도의 안정성 판단을 하는데 있어 하도특성량을 근거로 판단하는 방법의 적용가능성을 파악할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1998년도 학술발표회 논문집
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• pp.62-67
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• 1998

낙동강 수계 다목적댐 하류 지역에 대한 홍수조절 의사결정 능력을 향상시키고자 강우- 유출 모형으로 선정된 저류함수법으로 낙동강 수계 다목적댐 하류부의 유역유출 체계를 먼저 구 성하였다. 저류함수법에 의한 낙동강 수계 유역유출 체계도는 유역의 물리적 특성을 감안하여 소 유역은 41개, 하동망은 28개로 구성하였다. 또한 수문학적 하도추적 기법이 갖는 결점을 보완하기 위하여 낙동강 본류 및 상류에 댐이 있는 금호강, 황강, 남강, 밀양강 등 1 지류 이상의 홍수추적 을 수리학적 모형으로 보완하여 유역유출 체계를 이원화하여 두시스템을 상호·연계할 수 있도록 하였다. 상기 두 시스템을 '93년 8월 홍수(8, 7~8, 15)에 시험 적용하였다. 모형수행 경과 홍수기 댐운영시 저류함수모형에 의한 강우 유출 모형과 수리학적 하도추적 모형을 통합한 시스템을 동시에 적용하여 상호 보완 과정을 통해 운영한다면 다목적댐의 홍수조절 의사결정능력을 향상시킬 수 있다고 판단된다. 본 연구에서는 사용자가 해석적 방법으로 유역에서 수문자료를 이용하여 매개변수를 대화식으로 산정할 수 있는 GUI 시스템을 EXCEL97 환경에서 개발하여 신뢰성 있는 Rating curve가 확보 상·하류에 위치한 12개 수위관측소에서 89개 홍수사상을 대상으로 유역의 매개변수를 산정하였다. 또한, 미계측 유역의 저류함수 관련 매개변수 확장을 위하여 12개 소유역 에 대한 매개변수의 평균값과 유역면적, 하도연장 및 경사, 유역의 사면경사 등의 지형인자들을 조합하여 지역화분석을 수행하여 미계측 유역의 매개변수 산정식으로 제안하였다. 본 회귀식으로 산정된 소유역별 매개변수를 '93년 8월 홍수(8, 7~8, 15)에 적용한 결과, 낙동강 수계 본류상 주요 수위관측소별 홍수량예측이 이근천공식 보다 양호한 결과를 주어 본 연구에서 제시한 유역의 매 개변수 회귀식은 미계측 유역의 매개변수 산정시 충분한 활용성을 입증하였다. 저류함수법에 의 한 낙동강 수계 다목적댐 하류부의 유역유출 체계도는 수리학적 하도추적 모형과의 연계와 유역 의 물리적 특성을 감안하여 현재의 홍수통제소에서 운영하는 홍수예경보 시스템의 유출체계도와 우리공사 물관리 상황실의 저수관리 모형의 유출체계도를 기준으로 재구성하여 다목적댐 하류부의 소유역은 41개, 하도망은 28개로 결정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.51-55
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• 2016

유입유사량의 변화에 의한 하도의 지형변화를 파악하는 것은 하천을 복원하거나 유지하는데 중요하다. 본 연구에는 2차원 수치모형을 이용하여 상류에서 유입되는 유사량의 변화에 의하여 망상하천의 저수로 변화와 유사의 분급 특성을 분석하였다. 망상하천의 변화를 파악하기 위하여 하폭은 2.8 m이고, 수로 길이는 50 m로 설정하였다. 하상경사는 0.0125, 유량은 $0.014m^3/sec$로 설정하였다. 상류에서 공급되는 유사량은 평형상태의 유사량에 대하여 50%, 70%, 90%, 100%로 감소시켰다. 상류에서 공급되는 유사량이 감소할수록, 하상고는 감소하고 하상토 입경은 증가하였다. 또한 하도 단면에 대한 저수로의 수를 나타내는 망상하천 지수(Braiding Index)는 감소하였다. 이것은 하도의 저수로 수가 감소하는 것을 나타낸다. 유입 유사량이 감소할수록, 하도의 기복도가 감소하며, 이것은 하도의 역동성이 감소하는 것을 의미한다.