• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.728-728
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• 2012

본 연구에서는 자연하상 복원을 위한 하상복원공법을 개발하여 시험구간에 적용하였다. 공법적용 대상 지역은 안양시역내의 안양천 일정구간으로 화창교로부터 상류방향으로 약 500m 거리에 웅덩이 수제공법이 적용되어 있으며, 그로부터 다시 상류방향으로 130m 떨어진 거리에 낮은 바닥막이 공법이 적용되어 있다. 낮은 바닥막이 공법의 경우 완만한 곡류사주의 직상류 부로서 강한 수류와 함께 빠른 유속이 형성될 경우 하상의 세굴이 예상되어 이를 방지하기 위해 저수로의 유하방향으로 완만한 호형으로 설치하였으며, 웅덩이형수제 공법은 완만한 곡류로 좌안 수충부가 형성되어 있어 물의 흐름방향과 유속을 제어하여 흐름에 의한 호안침식을 방지하기 위해 현 위치를 선정 및 적용하였다. 첫 번째, 경관모니터링 결과 낮은 바닥막이 공법과 웅덩이 수제 공법을 적용한 구간에서 대규모 홍수 이후에도 저수로 호안과 하상의 안정성이 유지되었으며, 이는 공법 설치 전 후 하상 경관의 변화가 거의 없어 수리적 안정성 유지를 하고 있다고 볼 수 있다. 또한 웅덩이 수제 공법 설치 후, 미소서식처가 형성되면서 포식자인 왜가리, 백로류를 지속적으로 관찰할 수 있어 어류서식처로서의 기능이 강화되었음을 간접적으로 확인하였다. 두 번째, 생태계 모니터링 결과 저서성 무척추동물의 경우 한국오수생물지수(KSI)는 낮은 바닥막이 공법을 적용하여 하상구조가 변화된 조사 지점 st.1의 환경상태가 "양호"에서 "최적"으로 변화하였기 때문에 공법 적용이 서식처 건강성 증진에 도움을 준 것으로 판단된다. 세 번째, 수질 모니터링 결과 용존산소의 경우 상부지점보다 하부지점이 낮게 나타나는 결과를 보여주었다. 낮은 바닥막이 공법에 의한 용존산소 상승효과보다는 다양한 서식처의 제공이라는 측면이 보다 중요한 효과를 나타낸다. 결과적으로, 공법의 실용화를 위한 적용 공법에 대한 생태계 모니터링 및 평가를 통하여 하천에서의 다양한 서식처(Habitat) 창출을 통해 수생 생물의 다양성을 증진시키고, 하천 하상공법에 대한 생태계의 조사 및 평가기법을 확보하여 연구성과를 다른 하천으로의 확대 적용 할 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1058-1062
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• 2010

최근 하천정비 사업은 하천의 치수, 이수적인 기능뿐만 아니라 자연 친화적인 기능을 고려하여 하천을 조성하기 위한 노력들을 많이 하고 있다. 그 결과 기존 콘크리트 호안을 자연형 호안으로 바뀌어 생태계 복원 및 접근성을 높이고, 직선형 하도를 사행하는 자연형 하도로 바꾸는 등의 다양한 하천복원 사업들을 실시하고 있다. 하지만 하천복원에 따른 유지관리를 위한 하천복원공법들에 대한 모니터링과 복원사업에 대한 효과 분석이 제대로 이루어지지 못하고 있다. 따라서 하천복원 전, 후에 대한 모니터링과 평가를 위한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 2001년에 시작하여 2006년 12월에 복원 사업이 완료된 오산천 하천환경 정비사업에 적용된 복원 공법들의 수리학적 모니터링을 통해 복원 후의 효과 및 문제점들을 평가하였다. 우선 수리학적 모니터링의 일반적인 사항으로 강우량 및 홍수량 측정, 하상변동 분석, 하상재료 분석 그리고 항공영상 분석을 수행하였다. 또한 복원 공법에 대한 수리학적 모니터링은 호안의 수리학적 안정성 평가, 어도의 기능 평가, 저수로내에 설치된 인도교 주변과 목교의 수리학적 영향을 분석하였다. 모니터링 결과 복원 후 일부 목교 주변과 자연형 호안 중 일부는 침식되었으며, 하중도 하류부에는 퇴적이 발생한 것을 확인하였다. 금곡취수보에 설치된 어도는 자체안전성에는 문제가 없었으나, 어류 소상을 위한 기능을 다하지 못하는 것으로 확인되었다. 또한 상류 하천정비로 인해 하류에 퇴적이 많이 되어 있는 것을 확인하였다. 이와 같은 적용 공법별 수리학적 모니터링 결과는 복원 공법에 대한 모니터링 및 평가를 위한 지침서 작성을 위한 기초자료로 사용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.479-479
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• 2016

국내 하천에는 하천을 가로지르는 보나 낙차공과 같은 횡단구조물이 약 5만여개에 달하고 있다. 이러한 보/낙차공과 같은 하천횡단구조물에는 구조물을 월류하여 떨어지는 부분의 세굴을 막기 위하여 apron(물받이공)을 조성하도록 되어있고, 물받이공 하류부 세굴을 막기 위하여 사석을 깔거나, 돌망태를 설치하여 이 부분에서의 세굴을 막아 하상을 보호하도록 하고 있다. 그러나 사석이나 돌망태공, 블록을 이용한 보호공은 한 번 설치되면 이들 공법이 제자리에 남아 있는 한 세굴 방지에 좋은 효과를 발휘한다는 장점이 있지만 포설된 공법은 시간이 지남에 따라 혹은 홍수로 인해 이동되거나 소실되는 문제가 발생되며, 최종적으로 하천횡단구조물의 안전성에도 영향을 미치게 된다. 이와 더불어 강우량의 증대 및 집중호우 등 돌변하는 기후변화로 하천환경변화에 대한 적용 가능한 기술이 미비하다. 따라서 하천에 유해한 물질을 방출시키지 않고 하천환경 및 하천 생물의 생활사에 영향을 주지 않는 무 저독성 소재를 활용하여 치수적으로 수리적 안정성을 강화시키고, 생태적으로도 건강한 생태하천 복원 기술개발이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 무독성 소재를 활용하여 보 하류부에 자연친화적인 하상보호공으로 다층다공성 하상보호기술을 개발하였으며, 개발된 하상보호기술을 CFD 3차원 수치해석과 실내실험을 통하여 수리적 안전성을 검토하였다. 또한 개발된 기술은 김해시 대청천 하류 일부구간에 시범적으로 적용하였고, 시범사업 시공 전 중 후 각 단계에서 물리, 화학, 생물 모니터링을 통하여 개발기술의 현장 적용성을 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1244-1248
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• 2005

최근 몇 년 사이에 자연친화적인 하천복원의 관심이 고조되면서 자연형 하천공법의 적용 초기단계를 걷고 있는 우리나라에서는 생태계 복원과 더불어 인명과 재산을 보호할 수 있는 안전한 자연형 하천 공법의 개발을 위해 수리적 안전성을 지속적으로 관찰하고 분석할 필요가 있다. 그러나 아직까지 우리나라에서는 수리적 및 치수 방재적 측면에서 자연형 하천공법의 안전성에 대한 표준화되고 일관된 분석체계가 아직 구성되지 못하여 자연형 하천정비 공법의 실무적용에 많은 어려움을 겪고 있다. 더구나 소하천 유역은 지역적 특성이 두드러지고 계절에 따른 유량변화가 심하여 하천의 수리적 안전에 대한 분석체계가 적절하게 갖추어지고 있지 못하는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 자연형 하천공법에 따른 소하천의 수리적 안전성과 하천정비 전$\cdot$후의 치수기능의 변화를 Hec-Ras(river analysis system)를 이용하여 적용대상 유역의 수리$\cdot$수문학적. 기하학적, 기상학적 자료들 기본으로 대상유역에 모의해 보았으며 그 결과로부터 자연형 하천정비 전$\cdot$후의 수리적 안전성을 해석하고 하천의 치수기능에 대한 자료를 얻고자 하였다. Hec-Ras를 이용한 연구의 결과 값들은 국내에서의 자연형 하천공법 적용에 따른 하천의 수리적 안전성을 판단하는 표준화된 분석체계를 마련하는데 기초 자료를 제공할 것이며 자연형 하천정비의 기준과 적용을 확립하는데 중요한 의미를 가질 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.217-217
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• 2020

인간 물이용 중심의 하천 관리로 하천에 인위적으로 설치되는 횡단구조물은 물의 흐름을 막아 수질환경을 악화시킬 뿐 아니라 하천의 연속성을 단절하여 생물의 이동을 차단하여 생태계에 악영향을 미친다. 이러한 인위적인 구조물로서 약 34000여개의 농업용 보와 약 16000여개로 추정되는 낙차공이 다수 존재하고 있다. 이러한 구조물은 유수에 의하여 하상으로 전달되는 유수에너지를 저감하기 위하여 다양한 형태의 하상보호공을 설치하여 하천횡단구조물을 보호하도록 되어있다. 그러나 하상보호공에 사용되는 기술 중 사석 및 돌망태와 같은 기술은 시공비용이 적고 빠른 시간에 시공 할 수 있지만 급격한 홍수에 쉽게 파괴 및 유실이 되는 단점이 있으며, 콘크리트 소재 공법은 세굴방지에 좋은 효과를 발휘하는 장점을 지니지만, 시간이 지남에 따라 마모/변형되거나 포락/유실되어 하상을 지속적으로 보호하지 못하게 되며 과도한 세굴은 구조물의 안전성에도 영향을 미친다고 할 수 있다. 최근 기후변화로 인하여 돌발호우 및 강우량의 증가로 돌변하는 하천환경에 대한 적용기술은 미비한 실정이기 때문에, 많은 연구자들은 이에 대한 해결책을 찾기 위하여 자연친화적 생태복원 기술을 개발하고 있다. 본 연구에서는 바이오폴리머를 다층다공성 하상보호기술에 대하여 에너지 저감 효율, 고유속에서 한계 소류력, 소재 이탈 실험을 최대유량 10 ㎥/s, 유속 8m/s를 재현할 수 있는 실규모 하천실험장에서 진행하여 과학적인 안전성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.47-47
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• 2011

하도 내 수역이 식생으로의 천이가 진행되고 최종적으로는 육상 식물들이 활착하게 되는 육역화 현상은 하도의 수리학적 문제 및 환경생태적 측면에서 큰 문제를 발생시킬 가능성을 내포하고 있다. 최근 하천복원의 필요성이 강조됨에 따라 물골공법 및 국부세굴 유도형 공법 등 실용성을 포함시킨 다양한 하천 복원공법이 제시되고 있다. 물골공법은 자연적인 물골형상에 의한 유사퇴적방지, 홍수시 유속저감 및 생물서식처를 조성하는 하상 생태복원 공법을 의미하며, 본 연구에서는 수리모형실험 및 3차원 수치모의를 이용하여 다양한 하도육역화 방지 공법 중 물골공법의 효과 및 적용성을 검토하였다. 물골공법의 특성 중 유사퇴적방지의 효율성 분석을 위해 부정류(unsteady state)상태에 대해 연구를 수행하였으며 홍수 이후 수위하강시 고수부지 및 물골 주변에서의 흐름특성을 재현하였다. 수위하강 모의를 위해 임의의 수위하강시간을 선정하여, 수위하강이 진행되는 시간( )을 각각의 수위하강시간으로 무차원 화한 후 무차원된 시간(t/�� )에 따른 흐름특성을 비교 분석하였으며 모의 및 분석결과, 수위하강시간이 80초 이상일 경우 주요 지점에서의 유속의 변화는 무차원된 시간에 대하여 일치하였으며 수리모형실험 및 수치모의에 적용할 수위하강시간으로 선정할 수 있었다. 물골 전구간에 대한 부정류 실험을 위해 LSPIV(Large-Scale Particle Image Velocimetry)장치를 이용하여 수위하강에 따른 물골주변의 흐름특성을 관측하였으며 3차원 수치모의를 통해 검증하였다. 실험 분석결과, 수위하강에 따라 고수부지 위로 흐르는 유수가 물골 내부로 유입되어 물골을 따라 흘러 물골 합류부로 이동하는 것으로 나타났으며, 이는 홍수시 유수와 함께 떠다니는 부유사(suspended load)가 물골로 유입되어 물골 합류부로 이동하므로 물골의 유사배제 가능성을 판단할 수 있었다. 또한 물골의 유사배제능력을 평가를 위해 실험을 통하여 산정된 최대 및 최소 마찰속도(U )와 유사이동 한계곡선을 이용하여 물골의 통한 배제 가능한 유사의 입경을 분석하였다. 분석결과, 최소 2mm에서 최대 4mm로 나타났으며 이 입경 이하인 유사에 대해서는 퇴적되지 않고 물골을 통하여 배제될 수 있을 것으로 예상되었다. 본 연구 결과 물골공법 적용시 수위하강에 따라 물골에서 하도방향으로 유사의 수세(flushing)효과가 나타났으며 유사의 부상 및 이송이 효과적으로 발생하여 고수부지 내 유사퇴적 방지가 효과적인 것으로 판단되었다. 추후 다양한 형상의 물골에 대한 능력검토가 보완된다면 물골설계지침 제안을 위한 자료로 활용 가능할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.116-120
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• 2011

무심천에는 2002년부터 자연형 하천정비사업에 착수하면서 저수로, 저수로 하안, 고수부지 등 하도내에 여러 자연형 하천 공법과 함께 시설들을 설치하였다. 본 모니터링 조사사업은 '무심천 살리기'의 일환으로 이루어진 하천종합조사사업으로써 무심천의 수리/수환경 변화와 생태계의 변화를 조사를 통해 생태 수환경 수리특성 등 생태복원에 필요한 기초자료를 축적하고, 필요한 공법 등 향후 추진될 무심천 하천정비 및 관리에 반영하기 위하여 저수량, 홍수량, 생태계 및 하천공법 등에 대한 조사 및 분석을 전문가, 시민참여 그리고 공무원이 함께 수행하고 있다. 본 연구에서는 무심천을 친자연형 하천으로 복원하기 위하여 실시한 친자연형공법에 대하여 모니터링을 실시하고 얻은 수리/공학적 그리고 생태적 성과물을 자연형하천정비사업에 피드백시키는 자연형 하천관리방안에 대하여 논하였다. 무심천의 친자연형하천관리를 위하여 하천의 3대기능과 관련한 항목을 이용하여 평가지표를 설정하고, 평가를 하고 자연형 하천공법 등급을 I-V로 구분하여 하천관리를 위한 기준으로 사용하였다. 평 저수시 무심천 본류와 지류에 대한 유량측정을 실시하고, 하천유지유량을 산정하였다. 저수/고수호안, 하상, 둔치에 대한 조사분석을 실시하고 관리방안을 제시하여 무심천을 점차 자연형하천으로 변화시키고 있다. 또한 생태계의 적응관리로 하천식생을 유지하기 위한 관리를 실시하고, 유해식물과 외래식물을 제거하고, 하도내 직경이 10(m) 이상되는 버드나무 수목에 밑둥치기를 실시하여 치수기능의 저해를 방지하였다.

• Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology
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• v.16 no.6
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• pp.119-133
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• 2013

The purpose of this study is to develop riverbed techniques to activating ecological function of hyporheic zone. Hyporheic zone maybe simply defined as an active eco-tone between surface water and groundwater, which facilitates to exchange water, nutrients and aquatic habitat occur in response to variation in discharge and bed geomorphology. The aim of this study is to evaluate the effectiveness of an applied riverbed technique for two years since its installation in the hyporheic zone. The experimental riverbed technique has been implemented on Anyang stream penetrating Anyang city in Gyunggi province. The dimension of the installed structure is 5.0 m in width, 46 m in length. Bottom layer is filled with rip-rap covered with gabion. After the implementation of the technique, the study conducts follow-up monitoring in two years of between 2011 and 2012. The results of follow-up monitoring for two years are as follows:1) In Hydro geomorphic process, the riverbed technique maintains hydraulic stability despite of several flood events in 2011, 2012. 2) After transformation to form pool-and-riffle habitat, for aquatic community composed of freshwater fish, macro invertebrate, and attached algae, the species diversity and population gradually increased. 3) The riverbed technique achieved desired effect on enhancement of ecological function in hyporheic zone.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.3
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• pp.987-995
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• 2013

The purpose of this study is to examine the hydraulic stability of non-toxic revetment technique for eco-friendly design of the domestic river restoration. Recently, instead of the flood control function-oriented river management policy for the engineering efficiency, the improvement of the environmental performance for the ecological river restoration project is implemented. However, the inappropriate hydraulic design criteria of the new revetment technique happen to the economic losses at flood season frequently. The hydraulic stability of the riprap and the block include the banks of rivers, riverbed protection, scour protection and so on. In this study, the high speed experimental channel was developed, which has the maximum velocity of 3.5 m/s, to perform the hydraulic experiments of the block method with non-toxic glue with various conditions to find the critical velocity of the revetment block for the hydraulic stability.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.970-970
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• 2012

최근 치수의 기능을 수행하면서 원래 자연하천의 모습을 보전 혹은 복원하는 "생태하천 복원 공법"의 필요성이 대두되고 있으나 구체적인 공법에 대한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 하천 내 시설물의 조성 시 유황에 따른 자연 하안 유도와 습지형태의 생물 서식공간 조성 유무를 평가하기 위하여 평창강 일원에 목재 유도틀을 설치하고 이에 따른 지형변화, 저서무척추동물을 포함한 수생생물들의 서식특성을 분석하였다. 평창강 금당계곡 일원을 대상으로 RMA-2 모형의 범용프로그램인 SMS 모형을 통해 수리 특성분석을 실시하였고 안산에 있는 수리모형 실험장에서 기본 수리특성 실험 후 수리적 안정성이 확보된 지점에 목재 유도틀을 2009년 9월에 설치하여 유도틀 설치 전과 설치 후 2010년 10월까지의 지형변화를 분석하였다. 지형의 측량은 광파측정기(니콘 DTM-520)로 하였으며 측량된 자료를 이용하여 Contour Map을 작성하여 지형변화를 분석하였고, 유도틀 설치지역을 중심으로 2010년에 3차에 걸쳐 지형 및 생물상 변화에 대한 정량 및 정성조사를 실시하여 비교분석 하였다. 유도틀 설치 후 2010년 하절기에 집중호우에 의한 유도틀의 파손 및 형태변형 등 문제가 없어 수리적으로 안정한 것으로 판단되었다. 지형 변화의 측면에서는 유도틀 조성 전 사질로 되어있던 단순한 선형의 하안이 유도틀 설치 후 다양한 하상재질 및 형태가 변화했으며 유도틀의 배치에 따라서 굼치 및 둠벙형 습지가 형성되었다. 유도틀 설치지역의 3개지점(상부, 중간배후습지, 하부)에서 저서무척추동물에 대하여 모니터링한 결과, 설치된 유도틀의 중간지점에서 가장 높게 종의 서식이 확인되었으며 상부지점과 하부지점은 상대적으로 낮게 나왔으나 상부지점 보다는 하부지점이 양호하게 나타났다. 조사시기별 개체수의 변화에서는 종수변화와 패턴이 유사하게 나타났으며 깔다구와 꼬마줄날도래등 특정종의 증식이 많았다. 또한, 굼치 및 둠벙형 습지 내에 어류의 치어 및 유어, 양서류, 파충류등 다양한 생물의 서식이 확인되었다. 이는 유도틀에 의해 생성 및 유도된 지형변화가 하천을 기반으로 생활하는 생물들에게 다양한 피난처 및 은신처 역할을 잘 제공하고 있음을 보여준다.