• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.947-951
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• 2004

본 연구의 목적은 청계천 복원에 따라 새로이 설계된 하도의 치수안정성을 수리모형실험을 통해 검증하는 것이다. 실험 모형은 태평로 입구로부터 신답철교까지 청계천 복원 5.8km 전구간을 대상으로 평면 1/100, 면적 1/40의 축척으로 제작하였으며, 실험은 치수안정성 검토 및 대안 제시와 홍수시 하도와 벼수구의 유량 분배 효과의 검토에 중점을 두어 실시되었다. 치수 안정성 검토를 위해 청계천 복원으로 인한 홍수시 수위 및 유속변화 등의 흐름변화를 파악하였으며 홍수량 소통 가능 여부와 구조를 영향에 회한 월류 문제 등을 파악하여 대안을 제시하였다. 실험 결과 200년 빈도 홍수시에 본류와 개구부에 관로 미설치시 본류는 제법 여유고가 확보되나 좌${\cdot}$우안 관로의 경우 전체구간에서 만관이 발생하며, 토구의 흐름 지체 및 역류현상이 나타났다. 이는 체내지에 침수의 해를 줄 것으로 예상되므로 안정성 확보를 위해서는 개구부 및 비상 개구부를 추가로 설치하여 관로 만관에 따른 침수피해를 예방해야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권9호
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• pp.909-919
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• 2013

본 연구에서는 실내실험을 통하여 식생의 변화에 따른 하도의 수리학적특성, 저수로의 변화, 사주의 거동, 하안의 안정성 등을 정량적으로 파악하였다. 실내실험은 기존에 인공식생 대신에 수로에서 실제식생인 알팔파를 성장시켜서 수행하였다. 식생대에서는 유속이 매우 느리며, 저수로의 이동이 감소하였다. 2중 퓨리에 해석 결과, 교호사주의 특성을 나타낸 1-1모드의 진폭이 지배적이지만, 시간이 증가하면서 복렬사주의 특성을 나타내는 2-2와 2-3모드의 진폭이 증가하였다. 식생에 의하여 저수로가 고착화 되어 하도의 안정성이 증가하고, 하도 내 사주의 이동속도는 감소하지만, 하상이 불규칙하게 변하면서, 사주의 수는 증가하였다. 식생의 밀도가 증감함에 따라 하안의 안정성은 증가하였다. 식생의 밀도가 증가함에 따라 유사의 유출량과 유출량의 변동성이 감소하였다. 또한 망상화 강도는 감소하지만, 하도의 상관계수와 하상의 기복지수(BRI)는 증가하는 특성을 보여주었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권12호
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• pp.1113-1124
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• 2009

구하도 및 폐천복원은 하천에서의 이수와 치수적인 기능뿐만 아니라 환경 및 생태 서식처 기능을 강화하고 개선하기 위한 여러 방법들 중 하나이며 이러한 구하도를 복원하기 위해서는 주수로와의 하도 안정성을 고려하여 횡단면 형태를 결정하고 하도선형을 설계하게 된다. 이러한 하도설계시 기준이 되는 유량이 반드시 필요하며 이 기준유량을 하도형성유량 또는 지배유량이라고 한다. 일반적으로 하도형성유량을 산정하는 방법으로는 만제유량, 특정 재현기간별 유량, 유효유량을 계산하여 결정하는 방법이 있다. 본 연구에서는 구하도 복원 사업이 시행되는 청미천 구간에 대해 만제유량, 특정 재현기간별 유량, 유효유량을 산정하여 상호 관계를 분석하고 과거의 하상변동 특성 자료와 비교하여 연관성을 평가하였다. 청미천 구하도 복원구간의 만제유량은 HEC-RAS 자료를 이용하여 만제수위에 해당되는 유량으로 산정하였으며 488 $m^3/s$인 것으로 나타났고 이는 1.5년과 2년 빈도 사이의 유량에 포함되는 것으로 나타났다. 또한 유사량 자료와 과거 일유량 자료를 이용하여 계산된 유효유량은 만제유량보다 큰 값을 갖는 것으로 나타났다. 과거 측량자료 분석에 의하면 청미천의 대상구간 하도는 1994년에 비해 2008년 현재 하도가 침식된 것으로 나타났으며 이는 유효유량을 소통시킬 수 있는 형태로 하도가 진화하고 있다는 것을 의미하며 곧 하천이 안정한 상태로 변화하고 있다는 것을 의미한다.

• 물과 미래
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• 제27권1호
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• pp.141-150
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• 1994

본 연구에서는 하천유역의 유출과정의 해석 및 그 예측을 위해서 수리학적 하도추적모형을 적용하여 유역의 홍수유출량을 산정할 수 있는 예측모형의 알고리즘 및 그 프로그램의 개발을 목적으로 하고 있다. 이때 사용된 하도추적모형은 DWOPER 모형이며, 이와 결합되어 유역유출량의 산정은 개념적 모형이 사용되었다. 개념적 모형에서 계산된 유출량을 DWOPER 모형에 적용시킨 결과에 대해서 그 적합성을 실측자료와 비교분석한 결과, 수문곡선의 상승부, 첨두부 및 감소부에서 거의 접근된 하도추적이 일어나므로 하도추적이 비교적 잘 수행됨을 알 수 있다. 한편 하도추적 모형의 원활한 수행을 위하여 가중 Factor $\theta$와 오차의 허용치 $\varepsilon$의 적절한 범위를 구하여 비교적 안정된 해를 구할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1345-1349
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• 2004

하천수를 취수원으로 하는 우리나라의 많은 취수장의 경우, 유사유입 및 유로 변경에 따른 취수장애를 겪고 있으나 유로의 변화특성을 분석하고 취수장 위치선정에 활용한 수 있는 실무적 기법에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 유로가 좌${\cdot}$우안으로 수시로 바뀌어 갈수기는 물론 평수기에도 취수장애를 겪고 있어 대책 강구가 요구되는 국내 취수장을 선정하고 취수지점의 계속적인 하상 및 유로변동 현상을 규명하여 안정적인 취수를 가능케 하는 근본적인 대책을 수립하기 위한 유로변화 특성 분석기법을 제시하였다. 연구내용으로는 과거 30여년에 걸친 하도의 평면학적 변화양상을 인공위성영상자료, 지형도자료 및 하도단면 실측자료를 활용하여 각 지점별 유로변화에 대한 동계분석을 실시하였다. 또한 하도의 전단응력, 마찰 속도 등을 산정하여 하상형태를 분석하여 대상구간의 흐름특성을 분석하였다. 분석결과 하도의 사행은 지속적으로 진행되고 있음을 알 수 있으며 특히 취수장부터 상류 수km구간 하도에서는 밤섬이 지속적으로 생긴다 사라지는 현상이 반복되고 있음을 확인할 수 있었다. 취수장 주변에서는 유로의 변동이 하폭의 $70\%$에 달하는 심한 유로변화 특성을 나타내고 있어 취수지점으로 적당치 못함을 알수 있었으며 주변 상하류 십수 km구간 중에는 유로의 변화가 거의 없는 구간도 존재함을 알 수 있이 본 연구의 유로변화 분석기법이 향후 유로변화 분석 및 취수장 건설 위치 선정에 효과적인 분석기법으로 활용 가능함을 입증하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.895-903
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• 2023

본 연구에서는 실내실험을 수행하여 홍수터 식생에 의한 하안의 안정성, 만곡부의 곡률 변화, 사행의 발달과 이동을 정량적으로 분석하였다. 홍수터에 식생이 있는 하도는 시간이 증가하면서 사행의 하폭이 일정하게 유지하지만, 선택적인 하안침식에 의해 사행이 발달하고 하류로 이동하였다. 이러한 과정에서 하안침식과 사주의 변화가 크지 않으며, 저수로가 일정하게 유지되면서 유사유출량은 감소하고 변동성이 거의 없이 일정하게 유지되고 있다. 식생의 밀도가 증가함에 따라, 하안침식률이 감소하였다. 식생의 밀도가 증가함에 따라 하안침식률이 감소하였고, 사행의 발달에 영향을 주었다. 이는 홍수터 식생이 하안의 안정성을 증가시키고, 하도의 평면변화에 영향을 미치는 주요 인자 중의 하나임을 의미한다. 하안침식률과 무차원 곡률반경은 홍수터에 식생이 없는 조건에서 가장 크고, 식생이 있는 조건에서는 작다. 또한 상대 측방이동률과 무차원 곡률반경도 하안침식률과의 관계가 유사하는 특성을 보였다. 따라서 홍수터 식생은 하도의 안정성을 증가시켜서 하안침식과 사행의 발달뿐만 아니라, 사행의 곡률 변화와 이동에 영향을 준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.340-340
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• 2011

자연하천의 안정은 하상경사, 유사이동, 원지반의 상태, 저수로의 깊이, 하도 및 하안의 구조와 하안식생 등에 달려있다. 이 중 하상경사는 가장 중요한 요소로써 하도의 안정을 위해서는 무엇보다도 이를 적절하게 유지하는 방안을 모색하여야 한다(김혜주 등, 2003). 이러한 자연하천의 안정을 위하여 주로 하상유지시설을 설치하는 것이 보편적이다. 이러한 낙차공의 설치는 하천설계기준을 근거로 하상의 안정성 확보라는 설치 목적에 맞게 설계 및 시공이 이루어져 하도의 안정에는 나름대로 효과적이지만 하천환경의 연속성 차단 등 다양한 생태·환경적 폐해가 나타나고 있는 것으로 알려져 있다(김혜주 등, 2003). 이러한 단점을 보완하기 위해 낙차공과 같은 횡단구조물의 본체에 어도를 설치하거나 계단형 또는 경사형 본체를 갖는 구조물이 제안되고 있으나 현재까지 제안된 보완적인 방법들로는 근본적인 생태단절을 해소하기에는 무리가 있다. 따라서 낙차공 등 하천 수공구조물 설치로 인해 야기되는 생태 환경적 문제를 해결하기 위해서는 대상하천에 서식하는 생물에 대한 이해가 우선 이루어져야 하며 이를 바탕으로 설계 및 시공하는 것이 가장 효과적이다. 이를 위해서는 구조물 설치에 따라 변화되는 수리현상에 대한 정확한 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 국내외에서 제안되고 있는 낙차공 중 통나무를 이용한 낙차공의 평면형태에 따른 하류부 세굴현상을 수리실험을 통해 분석하였다. 본 연구에서는 평면형태(horizontal)에 따른 세굴영향을 파악하고자 평면각을 $70^{\circ}$에서 최대 $180^{\circ}$로 변화시켜 세굴 실험을 수행하였다. 상향 V형만을 고려한 이유는 하향 V형의 경우($\theta$>$180^{\circ}$)에는 낙차공을 월류하는 흐름으로 인해 구조물 하류부 좌 우안측에 세굴이 발생하기 쉽기 때문에 자연하천의 경우 호안측 침식이 발생한 수 있고 또한 실험수로 벽면영향으로 인해 세굴형태가 왜곡될 우려가 있어 하향 형태의 낙차공은 실험대상에서 제외하였다. 낙차공의 평면 형태가 세굴심에 미치는 영향을 검토한 결과, 유입 Froude 수( )에 대해 높은 상관이 있으며 또한 평면각도에 따라 변하는 낙차공의 횡단길이가 낙차공 하류부의 세굴심에 큰 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있었고, 세굴길이의 경우, 평면형태에 따른 세굴길이와 세굴심의 비는 낙차공의 평면각도의 증가에 따라 세굴 길이가 짧아짐을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.61-61
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• 2023

우리나라는 여름철 집중호우 시 발생하는 홍수로 인해 중소하천의 확폭(Widening) 및 하안침식이 자주 발생하고 있으나, 이에 대해 홍수 피해 관점으로만 분석되고 있으며 체계적인 수리학적, 지형학적 분석은 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 먼저, 1982-2022년의 지도 및 항공사진, 정사영상 등을 분석하여 포항시 신광천과 냉천 중류의 하도 변화를 살펴보고, 2022년 9월 태풍 힌남노의 내습 시 발생한 홍수로 인해 초래된 하도 변화를 분석하였다. 신광천 항사리 지점의 경우, 하천 우안에 제방이 축조되지 않았던 1982년에는 하폭이 상대적으로 넓었으나, 1992년 제방 축조 이후 우안 충적지가 하도에서 분리되며 하폭이 감소하였다. 2011년의 하도는 대부분의 면적이 식생으로 덮여 하천의 흐름이 잘 관찰되지 않으나, 2021년에 식생 제거로 하도가 식별되지만 하폭은 과거에 비해 더욱 감소하였다. 태풍 힌남노 내습 시 포항시의 6시간 누적 강우량은 315.3 mm 로 100년 빈도를 초과하는 집중호우가 발생하였으며, 그 결과 확폭이 발생하였다. 단면에서 보면 좌안 활주사면은 5 m 가량의 퇴적고를 보였고, 우안 공격사면은 평균 23.3 m 측방으로 침식되었다. 그 결과 1982년 하폭과 유사한 수준으로 확대되었다. 문덕리 지점(공장지대)과 냉천 용산리(아파트)의 경우에도 각각 평균 14 m, 18 m 의 하안침식을 보였다. 이러한 결과는 지난 30여 년 전 축조된 기존 제방이 유실되면서 발생한 것으로 홍수로 인해 과거의 하폭으로 복귀할 수 있음을 의미한다. 2022년 홍수에 의한 하도 변화와 같은 지형학적 변화를 고려할 때, 보다 안정적인 하천관리를 위해서는 하천 설계 시 과거 지도상의 하도 범위 및 기왕홍수로 인한 하안선 변동을 고려하는 것이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.259-259
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• 2018

최근 우리나라는 기후변화에 따른 태풍발생빈도 증가 및 이상강우, 유역내 토지이용의 고도화로 인한 유역특성 변화로 유역내 홍수량은 증가하고 홍수 도달시간이 짧아지는 양상을 보이고 있다. 이로 인해 홍수에 따른 치수방어 대책으로 하천의 제방축조 및 보강방법이 주로 채택되었으나, 최근에는 홍수시 직접적인 하천내 수위 저감을 위한 방안으로 하도내 저류효과를 확대하기 위한 보 설치 및 하도정비를 통한 하도준설을 시행하고 있다. 그러나 본류 하상저하에 따른 지류하천의 하상변동(두부침식)으로 하도내 세굴 침식에 의한 하천시설물 피해 사례가 늘게 되면서 과거 홍수에 의한 제방월류 피해에서 하상변동에 의한 하천시설물 붕괴로 하천피해 양상이 바뀌게 되었다. 이와 같은 피해를 방지하기 위해 지류하천 합류부에 하상변동 방지책으로 하상유지공을 설치하고 있지만 국내에는 이와 관련된 구체적 설계기준 및 연구가 미비하여 일선에서는 아직도 하천구조물의 용도가 다른 보나 낙차공의 설계기준을 준용하는 등 하상유지공 용도에 특성화된 설계기준(최적 위치선정 및 형식 등)이 없는 실정이다. 본 연구에서는 감천(낙동강 지류하천)유역내 하도준설 및 홍수로 인한 하상유지공의 유실에 따른 지류하천의 피해사례를 통해 수치해석결과 및 실측자료를 바탕으로 하상유지공 계획의 중요성을 검증하고자 하였다. 또한 하도준설로 생성된 지류합류부의 단차구간에 안정성을 확보한 최적의 하상유지공 위치 및 형식 등을 선정 검토하고 설치 유 무에 따른 유수흐름 및 하상변화양상을 비교 분석하였다. 본 연구의 결과를 토대로 향후 하도굴착 및 하상유지공 계획시 고려해야할 사항(지형현황 및 수리특성 등)을 인지하고 극한상황에서도 안전한 하상유지공의 위치 및 형식 등을 선정하는데 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3B호
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• pp.305-313
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• 2010

하천 복원 설계는 하천 수리 및 유사 수리학적, 하천 지형 및 형태학적, 그리고 생태환경적인 측면까지 모두 고려하여 인위적이지 않고 자연 상태에 가까운 평형하천의 형태를 갖도록 안정성을 최대화하면서 유지 관리 작업은 최소화하는 방향으로 수행해야 한다. 이를 위해서는 우선 평형하상 이론을 고려한 복원 하천 및 하도의 안정성에 대한 평가가 선행되어야 한다. 이러한 평형하상 이론 방법은 일반적으로 크게 해석적 방법 또는 경험적 방법의 형태로 발전되어 왔다. 본 논문에서는 청미천 구하도 복원이 실시되는 구간에 대해서 해석적 방법의 대표적인 Copeland 방법을 기본 모듈로 채택하고 있는 SAM 프로그램을 이용하여 안정하도를 설계하였으며 경험적 방법의 평형공식(하류하천 수리기하 공식)들을 이용하여 현재하도의 안정성을 평가하고 분석하였다. 해석적, 경험적 방법들로 분석된 결과들은 구하도 구간의 하도 형태 설계를 위한 자료로 활용하기 위한 것이다. Copeland 방법을 이용한 분석 결과, 청미천 대상구간의 안정하도는 현재하도보다 폭이 좁고 수심이 큰 그리고 경사가 완만한 하도인 것으로 나타났다. 또한 수리기하공식을 이용하여 복원 하천의 하폭 및 경사를 예측한 결과, 예측된 평형하도의 하폭은 현재 하도의 하폭보다 폭이 좁은 것으로 예측되었으며, 특히 Julien and Wargadalam 방법으로 예측한 결과 현재하도가 평형상태에 도달하기 위해서는 경사가 현재상태보다 더 완만해져야 되는 것으로 나타났다.