• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.128-128
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• 2017

준설(Dredging)은 수중에서의 토사굴착이며, 하천유로의 확장, 항만의 수심증가, 매립이나 축제용의 토사채취 등의 목적으로 행해진다. 하천의 준설은 하천의 흐름 특성 및 제반 여건 변화를 가져오기도 한다. 준설 직후 낮아진 하상으로 수위가 낮아지는 경우가 있는 반면, 수위 저하를 동반하지 않는 경우 준설 부근에서 퇴적이 발생하며 이는 하천의 수위 상승으로 이어 질 수 있다. 또한 퇴적으로 인하여, 최심 하상고가 높아지면 상승정도에 따라 준설 시기를 결정해야 한다. 따라서 본 연구는 SCHISM(Semi-implicit Cross-scale Hydroscience Integrated System Model)모형을 이용하여 이상화 수로에서 준설로 인한 하상변동 후 기존 단면으로 복구되기까지 소요되는 시간과 그에 따른 하천의 수리특성 영향을 검토하였다. SCHISM 수치모형은 Virginia Institute of Marine Science의 Dr. Zhang 교수가 개발한 3차원 수치모의 프로그램으로 현재 중국에서 황허강(Yellow River)의 하상변동 관련 연구를 수행하는데 많이 사용되고 있다. 하천 지형은 이상화 수로로 하천설계기준(2009)을 참고하여 제방 경사는 1:3이며, 수로 제원은 4대강 살리기 사업을 통하여 준설이 실시된 국가하천 자료를 참고하였다. 격자간격은 10 m인 사각격자 이며 모의 시간은 하상변동을 일으키는 유량 개념인 유효유량을 적용하여 60일로 설정하였다. 수치모의를 통하여, 최심 하상고 변화 및 하상변동량을 확인하여 침식 및 퇴적 구간을 구분하였고, 시간에 따른 기준 단면으로의 복구 정도를 유량과 유사량을 변경하면서 민감도 분석을 수행하였다. 향후 본 연구는 하천 준설 계획 시 참고자료로 활용이 가능할 것이며, 준설로 인한 하천수리특성 변화 및 준설시기 결정의 선행연구로써 의미가 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권8호
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• pp.693-705
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• 2016

본 연구에서는 영주댐 하류하천에서 유사공급에 의한 하도의 지형변화와 그 효과를 수치실험을 통하여 분석하였다. 본 수치모형의 모의 결과는 실내실험에서 보여준 토사더미의 이송과 확산과정과 잘 일치하였다. 초기에 토사가 공급된 구간에서 수면이 불연속적으로 형성되는 현상이 발생하지만, 시간이 증가함에 따라 하상고가 저하되면서 완만한 수면형을 형성하였다. 유사공급을 효과적으로 수행하기 위하여 댐 직하류에서 여울이 형성된 만곡부를 유사공급 위치로 선정하였다. 시간이 증가함에 따라 공급된 유사는 하류로 쓸려 내려가고 하상고는 저하되었으며, 유속이 감소되는 하류지점에서 퇴적되었다. 시간이 증가함에 따라, 하상고의 변화가 증가하고, 상류보다는 하류에서 크게 변화하였다. 유량이 증가함에 따라 횡방향 하상고 변화를 나타내는 하상기복지수는 증가하였으며, 하도의 역동성과 유사공급 효과가 큰 것을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.685-685
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• 2012

농업용수 및 친수공간 확보, 경관 향상 등의 다양한 목적을 위한 보의 건설은 하천의 흐름을 차단하여 보를 기준으로 상 하류의 흐름특성을 변하게 하고 토사퇴적에 많은 영향을 미치게 된다. 토사의 퇴적으로 인해 하상이 상승되면 홍수시 홍수위 상승에 의한 치수적인 문제점이 발생하고 토사의 침식이나 공급차단으로 인해 하상이 저하되면 하상세굴로 인해 교각이나 수위관측소와 같은 하천시설물의 기능이 저하되며 하천부지의 변화 등 하천유역 관리에 많은 영향을 준다. 따라서 보 상 하류의 하상변동을 예측하고 분석하는 것은 하천 관리에 매우 중요하다. 본 연구에서는 공주보 건설 기간 중 공주보를 기준으로 상 하류의 하상변동 및 퇴적 토사의 입도 변화양상을 조사하기 위해 모니터링 지점을 선정하였고, 하상단면 수심측정기를 이용하여 하상의 형상 모니터링을 통해 하상변동 양상을 분석하였으며 토사시료를 채취하여 하상재료 입도분포를 분석하였다. 그 결과 공주보 상류 모니터링 지점의 하상 평균높이가 0.52m 낮아진 것으로 측정되었고, 하류 모니터링 지점 역시 하상고의 평균 높이가 0.36m 저하된 것으로 측정되었으며, 하상형상의 모습은 큰 차이를 보이지 않았다. 보의 건설로 상류측의 토사퇴적이 예상 되었으나 모니터링 시에는 수문이 개방되어 하천의 흐름이 비교적 원활하여 보 상류측에 토사의 퇴적현상이 발생하지 않은 것으로 판단된다. 또한, 하상재료를 채취하여 균등계수 및 곡률계수를 통해 입도분포를 분석한 결과 체가름시험 규정에 의해 '나쁜입도'로 분류되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.655-659
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• 2008

본 연구에서는 3차원 수치모의를 통하여 횡방향 하상형상 및 격자형 이차흐름 구조의 생성 메커니즘을 분석하였다. 이를 위해 곡선좌표계에서의 지배방정식을 구성하고, 난류 폐합을 위해 Speziale(1987)가 제안한 비등방성 k-$\varepsilon$모형을 이용하였다. 또한 Exner 방정식을 이용하여 시간에 따른 하상변동을 예측하였다. 그 결과 바닥과 측벽 사이에서 발생되는 바닥 이차흐름의 하향류에 의해 측벽 부근부터 하상이 침식되고, 침식된 유사량은 이차흐름의 횡방향 유속에 의해 이동되어 퇴적되어, 결국 횡방향으로 연속적인 언덕 및 저면과 같인 하상형상이 생성되는 것으로 나타났다. 또한 시간에 따른 이차흐름 및 바닥 전단력, 하상고의 변화에 대해 살펴보았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.240-240
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• 2022

하천을 안전하고 효율적으로 관리하기 위해서는 하상재료, 하천형태, 하천유황 등 자연적 또는 인위적 변화에 의한 하상변동의 해석과 예측이 수행되어야 한다. 하상변동은 하천의 일정구간을 기준으로 상류단면으로부터 유입되는 유입 유사량과 하류단면을 통해 유출되는 유사량의 차이에 의해 구간 내에서 발생하는 하상의 상승 또는 저하가 발생하는 현상을 말한다. 이러한 하상변동은 하천의 이수와 치수, 환경변화에 복합적으로 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 댐 직하류를 대상으로 K-River 모형과 HEC-RAS 모형을 이용하여 하상변동을 계산하고, 각 모형으로부터 얻어진 모의 결과를 비교 분석하였다. K-River 모형의 하상변동 모의를 위한 경계조건을 구성하기 위해 하상토의 입도분포를 입력하고, 유역의 월별 평균 강수량과 댐 유입량을 이용하여 비유량법을 이용하였으며, 산출된 유입량을 바탕으로 댐방류량을 결정하였다. 유사량 공식의 선정은 하천 및 하상토의 특성에 맞추어 적절히 활용하여야 하나, 본 연구에서는 테스트를 목적으로 Engelund-Hansen 공식, Yang 공식, Laursen 공식 등 5가지의 유사량 공식을 선정하였다. HEC-RAS 모형의 경우 최근 유사 부정류모의 기능이 개발되었으나, 테스트 결과 안정적으로 모의가 수행되지 않아 준정류 조건을 적용하여 수행하였다. HEC-RAS와 K-River의 모의 결과를 비교한 바에 따르면 정량적인 차이가 나타나지만, 하상고의 상승 및 하강 경향은 대체로 일치하는 것으로 확인되었다.

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2003년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.273-275
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• 2003

지난 수 백년 또는 수 천년 동안 많은 곳에서 인간의 활동에 의한 영향으로 하천과 계곡의 형태가 많은 영향을 받았다(Hickin, 1983; Gregory, 1987). 인간이 일으킨 간섭은 자연 상태에서의 과정과 경향을 가속화하거나 변화시킴으로써 하천변화에 영향을 미치고, 그 결과 하천적응의 시간을 단축하게 한다. 섬진강 순창-곡성구간은 만은 곳에서 인간의 활동에 의한 영향을 받은 곳이다. (중략)

• 한국산림과학회지
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• 제81권3호
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• pp.263-272
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• 1992

산지급류하천(山地急流河川)에서는 토석(土石) 등의 이동에 의해 하상퇴적지(河床堆積地)를 형성하게 되며, 현재의 하상면(河床面)은 유역(流域)의 토석이동특성(土石移動特性)을 반영하고 있다. 특히 하상퇴적지(河床堆積地)에 조성되어 있는 천연생(天然生) 동령임분(同齡林分)의 연륜(年輪)은 퇴적지(堆積地) 형성후의 경과년수(經過年數)를 나타낸다. 본 연구에서는 강원도내(江原道內)의 두 개의 산지급류하천(山地急流河川)을 대상으로 하천미지형(河川微地形)과 식물지표(植物指標)에 의해 하상퇴적지(河床堆積地)의 연대학적(年代學的) 해석(解析)을 시도하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 산지급류하천(山地急流河川)에 분포하는 하상퇴적지(河床堆積地)의 횡단형상(橫斷形狀)은 계단형상(階段形狀)을 나타내고 있으며, 그 하상면(河床面)에는 상이한 동령임분(同齡林分)이 조성되어 있다. 2. 일반적으로 하상퇴적지(河床堆積地)의 퇴적고(堆積高)에 비례하여 침입하여 있는 수림(樹林)의 연륜수(年輪數)도 증가하였으며, 이는 토사이동(土砂移動)의 규모(規模) 및 빈도(頻度)를 추정하는데에 사용된다. 3. 하상퇴적지(河床堆積地)의 경과년수(經過年數)를 수목(樹木)의 연륜(年輪)에 의해 추정할 수 있으므로 하상퇴적지(河床堆積地)의 시(時) 공간적(空間的) 정보(情報)를 얻는데 식물지표(植物指標)가 유효하게 사용될 수 있다. 4. 퇴적토석량(堆積土石量)은 하상퇴적지(河床堆積地)의 연장(延長), 평균퇴적폭(平均堆積幅), 평균퇴적고(平均堆積高)에 좌우되며, 평균퇴적폭(平均堆積幅), 평균퇴적고(平均堆積高)는 연대(年代)에 비례하여 증가하였다.

• 한국지형학회지
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• 제18권2호
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• pp.53-63
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• 2011

본 연구는 낙동강의 지류 하천인 내성천을 대상으로, 장기간(1984~2001년)과 단기간(2009~2011년)의 하도 단면의 변화 특성과 원인에 대해 분석하였다. 지난 약 20년 동안 내성천 하류부의 대부분 지점에서는 최대 2m까지 하상 고도의 저하가 나타났다. 이는 지난 20~30년간 활발하게 이루어진 하상 골재 채취 작업과 하천 준설에 의한 영향으로 판단된다. 최근 2년 동안에는 NM1 지점에서 하도 내 사주의 규모가 크게 축소되는 변화가 나타났다. 그 원인은 NM1 지점의 바로 상류부에서 진행되고 있는 영주댐 공사로 인해 퇴적물 운반이 차단되고 있기 때문으로 보인다. 그러나 하도의 자연성이 상대적으로 양호한 NM2와 NL2 지점에서는 지난 2년간 미약하게나마 하상의 고도 상승이 발생하고 있다. 따라서 내성천에서는 인위적인 하도 간섭이 퇴적물 공급 감소에 따른 하상의 고도 저하에 가장 큰 영향을 미치고 있는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.194-197
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• 2010

국내 외에서 범용으로 사용되는 2차원 흐름모형은 모든 하천의 흐름을 자연스럽게 모의할 수 있는 것은 아니다. 하천의 수위가 수량의 변화와 함께 상 하로 변하면서도 동시에 단면의 형상에 따라 좌 우 물가의 경계도 변하게 되지만, 수치모의를 위한 2차원 고정망의 사용으로 흐름영역에 대한 정확한 반영이 어렵게 된다. 그러나 최근 흐름경계의 변화를 반영하기 위한 마름/젖음 해석기법에 관한 연구를 통해 이러한 문제를 극복할 수 있다. 2차원 유한요소모형이 가지는 또 다른 문제는 하천흐름에 대한 수치모의를 수행하기 위해 필요한 초기조건으로 인한 문제이다. 모형에 사용되는 초기수위는 일반적으로 일정한 수위를 사용하게 되는데, 이와 같은 초기수위 값의 사용은 하류단의 경계수위가 하천의 상류구간 하상고보다 낮을 경우 원활한 모형의 모의를 위해 초기수위를 모든 하상고보다 높게 주어야 한다. 실제 흐름상태가 그대로 반영되지 않는 비물리적인 상태에서 모형의 계산이 수행되게 된다. 본 논문에서는 2차원 유한요소모형의 초기수위를 고정값이 아니라 실제 하상고로 인해 발생 가능한 하천의 수면을 초기수위 자료로 사용하고자 하며, 이를 위해 2차원 하도망에서 1차원 하도자료를 추출할 수 있는 연계모듈을 개발하였다. 이를 통해 구축된 1차원 하도자료로부터 1차원 모의를 수행하여 그 결과를 2차원 모형의 초기수위로 사용하였다. 이에 대한 적용성을 살펴보기 위해 직사각형 가상하도에 적용하여 모형의 결과를 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.230-230
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• 2021

하상변동은 하천을 효과적으로 활용하고, 하천 내 시설물을 유지관리하기 위한 중요한 정보 중 하나이다. 특히, 최근 4대강 사업으로 인한 하상변동 측정에 대한 수요가 높아짐에 따라 하상변동 측정에 대한 수요가 높아지고 있다. 하상변동 측정하기 위한 방법은 일반적으로 경험식 및 모델링과 실측에 의한 방법으로 구분할 수 있다. 경험식 및 모델링에 의한 방법은 대상 하천과 환경 조건에 따라 결과가 상이하게 나타나며, 실측에 의한 방법은 계측기기를 활용한 지점 단위의 측정에 의존하고 있다. 쉽게 말해 기존의 하상변동 측정은 높은 불확실성 보이며, 많은 인력과 비용, 그리고 시간이 소요되는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 하상변동 측정의 한계를 극복하고, 하상의 움직임과 특성을 파악할 수 있는 AMV(Acoustic Mapping Velocimetry)를 도입하였다. AMV는 초음파를 이용하여 수심을 측정하는 음향 측심기에서 얻은 측정 결과를 바탕으로 초음파 영상을 생성하고, 영상 분석을 통해 하상의 움직임과 특성을 파악하는 알고리즘이다. 본 연구는 AMV의 일환으로, MBES로 측정된 자료를 기반으로 하상의 움직임을 조사하기 위해 AMV를 적용한 실증적 연구로 시도되었다. 본 연구에서 제시한 기술은, 1) ADCP, MBES를 통해 측정된 수심 정보를 초음파 하상 영상을 변환, 2) 연속 초음파 영상에 LSPIV와 같은 영상 유속계 기술을 도입하여 하상 이동속도를 산정, 3) 연속 초음파 영상에서 하상의 평균하상고, 파장 등의 특성을 파악, 4) Exner 방정식을 활용한 하상변동량 산정으로 구성된다. 본 연구에서 제시된 기술은 사용자의 경험과 판단에 의한 영향을 최소화하여 비교적 낮은 불확실성을 가지며, 비교적 적은 인력과 비용, 시간이 소요되는 경제성을 갖추고 있다. 뿐만 아니라 공간적으로 측정된 초음파 영상을 활용한 많큼 상대적으로 넓은 범위에 적용할 수 있다. 따라서 향후 국내 하상변동 연구에 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.