• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.801-810
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• 2022

본 연구에서는 홍수터 식생에 의한 하안의 안정성을 고려하여 하도에서 사주의 거동과 하도의 지형변화 적응과정을 실내실험을 수행하여 분석하였다. 초기 직류하도에서 하안침식이 발생하고 하폭이 증가한다. 하폭 대 수심의 비가 증가한 후에, 교호사주가 발달하고, 하류로 이동한다. 시간이 증가함에 따라, 사주의 이동속도는 감소하고 사주의 파장은 증가한다. 홍수터에서 식생 밀도가 증가함에 따라, 하안침식율은 감소한다. 그러나 사주의 이동속도는 증가한다. 이는 하안의 안정성 변화가 사주의 이동속도에 영향을 주기 때문이다. 하폭이 증가하고 수심이 감소하면서 무차원 소류력인 Shield Number는 증가하며, 사주의 이동속도도 증가한다. 이는 또한 이동하는 교호사주와 선택적 침식에 의해 발생한 불규칙한 하안 사이에 작용하는 강제효과 때문에 하안의 안정성이 작은 하도에서 사주의 이동속도는 감소한다. 시간이 증가함에 따라 사주의 파장은 증가한다. 사주의 파장이 증가하면서 사주의 이동속도는 감소한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1971-1975
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• 2010

하천은 자연의 현상 또는 인위적인 작용에 대해 끊임없는 반응과 응답의 과정을 통하여 복잡한 형태의 안정화를 이루고 있다. 하지만 인간은 경제적인 논리와 편의성 측면등의 이유로 하천에 대해 인위적인 간섭이 지속적으로 이루어져 왔다. 이는 하천이 본래 가지고 있던 자연적인 하도 특성의 급격한 변화를 초래하였다. 이러한 영향으로 인한 많은 변화들 중, 하도 내 수역이 식생으로 천이가 진행되면서 최종적으로 육지화되는 육역화 현상은 수리학적 문제 및 환경생태적 측면에서 큰 문제를 발생시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 하도육역화를 제어하기 위해 하도 내 친환경적인 육역화 관리기법을 개발하고 이에 대한 적용성을 수리모형실험을 통해 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서 제시한 친환경적인 육역화 관리기법은 자연적인 배수효과를 이용 하였다. 이러한 친환경적인 육역화관리기법은 인공하도가 가지고 있는 하도와 고수부지의 수문학적 및 생태학적인 단절을 해소하였으며, 이를 물골 공법이라 명명하였다. 본 수리모형실험은 물골의 형상을 제시하기 위하여 하폭에 따라 물골크기를 무차원화 하였다. 또한 유사 제어 검증을 수행하기 위한 실험은 물골의 폭, 높이, 주기 및 가속수로 폭을 실험변수로 고려하였다. 물골 모형의 기본적인 흐름특성 분석을 위해 유속 및 수위를 측정한 결과 유속 및 수심은 하류를 따라 증가하는 경향을 보였다. 또한 유사 제어 효과 검증을 위해 소류력 및 마찰속도를 산정하여 도시하였으며, 이는 세굴 및 퇴적의 현상이 물골 주기에 따라 반복적으로 나타났다. 이러한 결과는 수위하강시 물골의 형상에 따라 흐름이 원활하게 배제되어 고수부지에 유사퇴적 방지 효과가 있을 것으로 판단되며, 물골공법이 친환적인 육역화 관리기법으로 활용가능성이 있는 것으로 기대된다. 향후 보다 상세한 수리모형실험이 수행된다면, 물골 공법 설계 및 현장적용을 위한 기초자료를 확보 할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1116-1120
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• 2008

댐은 사회경제적으로 다양한 편익을 제공하고 있지만, 댐을 철거하자는 많은 NGO와 다른 환경단체들이 주장하는 생태비용의 이유로 최근에 재평가를 시행하고 있다. 댐 건설로 인한 유사의 차단과 첨두 홍수량의 감소는 하천의 장갑화와 유사의 하구이송을 감소시켜 댐 직하류 하천에 영향을 미치고 있다. 이러한 직 간접적인 영향들은 하도 내에 물리적 서식처 형상, 생태학적 연관성, 이로 인해 하천지형학에서의 변화를 초래하게 된다. 댐 운영이 하류의 하도 및 생태계에 미치는 영향 정도를 정량화하는데 있어 기존의 단순한 유황 분석을 통한 갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량은 댐으로 인한 하류 하천의 영향을 정량적으로 분석하는 데는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 수문변화를 정량적으로 계산할 수 있는 IHA(Indicators of Hydrologic Alteration) 모형을 이용하여 합천댐 직하류 하천의 수문변화 특성을 분석하였다. 댐의 유입량과 방류량을 비교한 결과, 대체적으로 홍수기(6월$\sim$9월)에는 댐에 의한 유량 조절효과로 첨두량이 감소하였으며, 그 이외의 월 평균유량은 증가하여 유황이 개선되는 경향을 나타났으며, 수문변화율은 댐의 방류량이 유입량보다 작게 나타났다. 본 연구에서 산정된 수문특성 변화 지표는 댐 유역의 치수, 이수, 환경생태적인 변화를 종합적으로 이해하고 적응하는데 있어, 댐 운영을 최적화하거난 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제51권4호
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• pp.311-321
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• 2018

본 연구는 하천 내 하도 자연성이 어류 건강성에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 2008~2016년 간 한강권역의 자연사행하천과 하도정비로 직강화된 하천의 수질환경요인과 FAI를 비교 분석하였다. 하도 자연성에 따른 우점종의 출현빈도를 분석한 결과, 자연사행하천에서 민감성 및 충식성 어종이 우세한 반면, 하도 직강화 하천에서는 내성 및 잡식성 어종이 우점하는 빈도가 높은 양상을 보였다. 하도 및 저수로의 직강화로 인해 하도 자연성이 감소함에 따라 FAI가 감소하는 경향을 보였으며, 특히 생태적 어류군집구조 특성이 반영된 메트릭인 민감종수(M3) 및 충식종의 개체수 비율(M6)의 감소와 잡식종의 개체수 비율(M5)의 증가가 FAI 변화에 주요요인으로 나타났다. 하도 자연성 감소에 따른 연도별 FAI 하락은 BOD, TN, TP, 전기전도도, 탁도의 증가와 높은 상관관계를 보여, 하도 및 저수로의 직강화로 인한 수질변화는 물리적 서식환경의 교란과 함께 어류 건강성에 주요 영향요인으로 판단된다.

• 한국지역지리학회지
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• 제22권4호
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• pp.809-825
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• 2016

본 연구는 제주도 구좌읍 하도리를 사례로 농업환경에 따른 밭담의 존재형태와 농가인식을 살펴보는 것이다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 하도리 밭담은 대부분 외담이면서 곡선형이 많고, 최근에 시멘트 밭담이 출현하고 있다. 둘째, 밭담의 높이는 입지에 따른 특징이 있고, 밭담의 길이는 현장조사와 수치지적도를 통해서 16.514km(두 농업 지구)로 산출되었다. 셋째, 하도리 농가들은 현재까지도 밭담의 필요성을 높게 인식하는데 이는 급격한 사회변화에서도 밭담의 지속가능한 가치를 보여주고 있다. 넷째, 밭담의 지속가능한 보전 방안은 밭담 친환경적인 농업환경 개선, 마을별 밭담 데이터베이스 구축, 밭담의 변형과 축조 시 지정된 조례에 의한 시행, 지역주민에게 밭담의 가치 인식을 위한 홍보 및 교육 등이 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.279-283
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• 2018

하천의 조도계수는 흐름에 대한 하도의 저항 정도를 표시하는 지표로서, 하천의 다양한 수리 계산을 실시할 때 가장 중요한 기본 자료 중 하나이다. 이러한 조도계수는 하도의 형상, 하상 재료, 유량의 크기 등에 의해 영향을 받는다. 본 연구에서는 하천의 유량 규모에 따른 조도계수의 변화 정도를 수리 실험과 수치 모의를 통해 간접적으로 검토하였다. 유량 조건별 수리 실험은 한국건설기술연구원의 하천실험센터 내 직선 수로에서 수행하였고, 수치 모의는 HEC-RAS를 이용하였다. 유량 조건은 하천실험센터의 펌프 가동의 정도를 고려하여 5개로 구분하였고, 각각의 유량 조건에 대하여 유량을 실측하였다. 실측에 따른 유량의 규모는 $0.23{\sim}1.91m^3/s$로 나타났다. 각각의 유량 조건에 대하여 수치 모의의 검증을 위해 6개 지점에서 수위표와 초음파 수위계를 이용하여 수위를 계측하였고, 이 가운데 최하류 지점의 수위는 HEC-RAS 모형의 하류단 경계조건으로 이용하였다. 실험 하도 구간의 총 연장은 372 m 이고, 횡단구조물이 없는 지점을 제외하면 대부분 20 m 간격으로 총 21개의 하천 단면을 입력하여 HEC-RAS를 구성하였다. 각각의 유량 조건에 대한 수치 모의 모형은 5개 수위 계측 지점의 수위 오차가 최소화되도록 조도계수를 변화시켜 보정되었다. 그 결과, 각각의 유량 조건에 대한 수치 모의 결과의 평균 오차는 0.01~0.02 m로 계산치와 관측치가 매우 근사하였다. 결정된 조도계수는 0.041~0.075의 범위를 가지는 것으로 분석되었고, 유량의 증가에 따라 큰 폭으로 감소하다가 특정한 값에 수렴하는 것으로 검토되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.252-252
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• 2019

하상재료는 하천의 유사이송, 총유사량 산정, 장래 하상변동 모의, 하천의 조도, 하천 서식처와 같은 하천환경 분석 등에 다목적으로 활용된다. 그러나 그간 하상재료는 하천기본계획, 유사량조사, 유역조사, 하도변화 모니터링 사업 등에서 조사되어 왔으나, 자료가 체계적으로 관리되지 않아 활용성이 낮은 실정에 있다. 이에 본 연구에서는 하상재료의 활용성에 목적을 두고 한국수자원조사기술원에서 수행한 유사량조사, 유역조사, 하도변화 모니터링에서 생산된 자료를 수집하여 분석한 후 DB화하였다. 본 연구에서 DB화한 측선은 총 1,676개이며, 사업별로는 유사량조사 191개소(한강권역 40개소, 낙동강권역 78개소, 금강권역 27개소, 섬진강권역 14개소, 영산강권역 32개소), 전국유역조사 1,404개소(한강권역 470개소, 낙동강권역 454개소, 금강권역 324개소, 섬진강권역 60개소, 영산강권역 96개소), 하도변화 모니터링 81개소(한강권역 17개소, 낙동강권역 39개소, 금강권역 12개소, 영산강권역 13개소)로 구분된다. 본 연구에서는 이용자의 편의성을 고려해 shape 파일 형태로 작성하여 채취 위치, 입경분포, 입경가적곡선 등의 다양한 구성요소를 DB화하였다. 본 연구에서는 현재 하상재료를 정기적으로 DB화할 수 있는 시스템(Riverbed Material Management System; RMS)을 구축 중에 있으며, DB화 대상도 하천기본계획에서 조사한 하상재료까지 확대할 예정이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.522-522
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• 2017

하천에서 식생은 하도내 흐름저항과 항력을 증가시켜 유속과 유사이동을 감소시킨다. 유속의 감소로 인해 유사가 퇴적되어 사주 발생이 증가하며 이는 하도 지형변화의 중요한 요인이 된다. 하천내 식생은 하천생물의 서식과 밀접한 관련이 있는 물리적인 서식환경을 변화시키게 된다. 이러한 물리적인 서식환경 변화는 수중음향으로 표현되는 하천의 음환경(Soundscape) 변화로 연결된다. 본 연구는 하천 식생대에서의 수중 음향변화를 식생유무, 수온, 수심에 따라 분석하고 수리학적 특성과의 상관관계를 파악하고자 한다. 실규모 하천 수로에 식생 38 주/$m^2$를 식재하고 1 m정도 성장시킨 후 식생을 완전 침수시켜 $3.2m^3/s$의 유량을 공급하여 유속의 변화와 수중음향을 측정하였다. 오후시간대와 새벽시간대를 이용하여 수온이 다른 조건에서 측정하였고, 수심은 표면 3 cm, 40 cm, 80 cm 깊이에서 각각 측정하였다. 측정지점은 식생구간의 상류지점(A), 식생구간(B), 식생구간의 하류지점(C) 세 곳을 선정하였고, 유속은 micro-ADV, 수중 음향은 Hydrophone을 사용하여 5분간 측정하였다. 측정 주파수 spectrum은 1/3 Octave band로 처리하여 음압을 비교분석하였다. 주파수에 따른 음압을 분석한 결과 측정지점에 관계없이 주로 125 Hz, 315 Hz에서 높게 나타났다. 수심에 따른 음향을 분석한 결과 식생이 없는 상류(A)지점에서는 수중음향의 차이가 크게 나타났으며, 식생지점(B)과 식생이 없는 하류(C)지점에서는 수중음향이 유사하게 나타났다. 이는 식생에 의한 유속의 저하로 인해 흐름이 안정화되어 나타나는 현상으로 판단된다. 수온에 따라서는 식생구간(B)과 하류(C)지점에서 대체로 큰 차이를 보이지 않았으나 상류(A)지점에서는 수온이 높을 때 음압이 더 크게 나타났다. 이는 온도가 높을수록 소리의 전달속도가 더 빨라지기 때문으로 판단된다. 이처럼 식생의 유무와 수심, 온도에 따라 하천의 수리학적 특성이 달라지고 이에 따른 수중음향도 달라지므로 하천의 물리적 서식환경을 평가하기 위한 인자로 수중음향을 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 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.

• 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.