• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2132-2135
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• 2008

최근 우리나라에서는 하천의 생태 및 환경에 대한 관심이 고조되면서 기능을 상실한 보들이 철거되고 있으나, 보 철거에 따른 하천의 변화에 대한 연구는 아직까지 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 한탄강의 고탄보 철거 전 후의 물리적 변화를 살펴보기 위하여 하상변동, 하상재료의 변화, 가시적인 하천 형태의 변화등을 조사하여 그 결과를 정리, 분석하였다. 물리적 변화는 크게 대규모 평면 변화와 소규모 종단 및 횡단 변화로 나눌 수 있다. 평면 변화는 퇴적지, 하중도 및 제방 등의 변화를 포함하며, 이러한 변화 양상을 분석하기 위하여 주기적으로 촬영된 사진과 영상을 비교 분석 하였다. 또한, 하상의 종 횡단 변화를 연구하기 위해 철거 전 후와 홍수 후에 하천 단면 측량을 실시하여, 보 철거에 따른 미세 지형 변동을 파악하였다. 또한, 하상 재료의 변화를 연구하기 위해 홍수 전후의 하상 재료에 대한 입도분석을 실시하였으며, 홍수 시에는 부유사를 채취하여 유사량을 분석하였다. 본 연구를 통해 보철거 전 후의 물리적 변화를 관찰하기 위한 방법을 제시하였으며, 하상변동 관찰 결과보 철거로 인해 상류에서는 침식현상이, 하류에서는 퇴적현상이 발생하여 점차 평형 하상 경사로 복원되어가는 것으로 판단할 수 있었다. 고탄보의 경우는 하상이 자갈과 거석으로 구성되어 있어, 하상재료의 변화는 미미하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.45-45
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• 2020

하천 횡단구조물 하류부에서는 고유속 및 ±압력에 의해 하상재료가 유실되는 세굴현상이 발생한다. 이러한 세굴을 방지하기 위해 횡단구조물 하류부에는 석재, 콘크리트 및 콘크리트 블록 등을 설치 및 포설하여 하상보호공을 설치한다. 하상보호공을 설치하면 설치된 부분은 세굴이 방지 되지만, 하상보호공 끝단 이후에는 지반이 노출되어 있어 노출된 지반에서 고유속 흐름 및 압력변화에 의한 세굴이 발생하는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 하상보호공 끝단 즉, 하상이 노출된 지반에서 압력변화에 따라 하상재료가 유실되므로 압력에너지를 감쇄시키기 위한 하상보호장치를 개발하였다. 개발한 하상보호장치는 본래 다수개가 열을 지어 메트릭스 형태로 설치되도록 하여야 하지만 실험 여건상 단일체로 수리실험을 진행하였다. 하상보호장치는 상판과 하판이 조립된 형태이며 상판과 하판 사이에 이격공간이 구비되어있다. 하상보호장치 검증을 위해 상판과 하판에 쓰이는 판은 수로재질과 같은 아크릴로 제작하였으며, 하상재료의 공극률을 반영하여 다공성 판으로 제작하였다. 다공판의 전체 구멍 면적 대비 판 면적은 35 % 로 동일하다. 상판 구멍 지름 15.0 mm, 4.5 mm 2가지로 제작하였으며, 하판 구멍 지름 3.0 mm 으로 동일하다. 압력변화가 큰 곳에서 작은 곳으로 물이 이동하게 되므로 고유속 수리조건에서 상판과 하판 사이에서의 압력변화를 측정하기 위해 판 중간에 압력계를 설치하였다. 하상보호장치 설치지점 앞 0.3 m 부근에 PIV를 설치하여 유속을 측정하였다. 실험결과 상판의 구멍 직경(15.0 mm)이 클 경우 상판부 압력이 하판부로 전달되어 하판에서 측정되는 압력이 증폭 되었으며, 상판의 다공성 구멍 직경(4.5 mm)이 작을 경우 상판부에서 하판부로 전달되는 압력이 감소하여 하판에서 측정되는 압력이 감소하였다. 상판과 하판의 다공성 구멍의 직경을 적절한 사이즈로 조절하면 상판부의 압력이 하판부로 전달되는 것을 막고 압력에 의해 하상에서 흡출되는 유사를 막을 수 있는 것으로 판단되며 추후 상판과 하판의 다공성판 구멍 직경의 상대적 차이에 따른 압력 감소효율에 관한 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1042-1046
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• 2006

지석천 중하류는 영산강의 제1지류로서 전라남도의 화순을 가로지르는 국가하천 구간이다. 이 구간(대초천 합류점${\sim}$화순천합류점)의 하천경사는 약 1/640 이며, 하천주변에는 충적평야가 발달해 있다. 이와 같은 하도의 하상재료는 자갈/모래의 혼합사가 분포하는 것이 일반적인 특성이지만, 2005년 현재 선격자법에 의한 조사결과 평균입경$(d_{50})$은 8cm 전후의 작은호박돌/매우굵은자갈로 구성되어 있는 특이성을 보이고 있다. 문헌에 따르면 1978년 하상재료의 평균입경은 $1.59{\sim}2.23cm$로서 20여년동안 하상재료는 매우 조립화되고, 하상은 장갑화되었음을 확인할 수 있었다. 이러한 현상은 지석천 유역의 농업화와 도시화에 따른 하도정비 및 유황의 변화에 기인한 것으로 여겨진다. 본 연구에서는 항공사진 분석 및 현장조사를 통하여 하천지형학적 변화와 사주의 식생피복상태의 변화에 대한 분석을 수행하여 하도특성변화를 정량적으로 분석하고자 하였다. 결과적으로 지석천에서 하천의 역동성이 크게 감소함으로써 다지형(망상) 하도로 하도선형이 변화하고, 식생사주의 면적이 확대되었으며, 하상저하가 발생함을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.291-301
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• 1998

본 연구에서는 치수 및 이수에 있어서 항상 어려움을 겪고 있는 개수로 만곡구간에서 하상재료의 변화에 따른 흐름 및 하상변동 특성을 분석하기 위하여 중심각 180'인 만곡수로를 제작하고, 모래(D50 = 0.26 MM, S = 1.54)와 안트라싸이트(D50 = 0.26 mm, S = 1.54)를 하상재료로 선택하여 실험을 실시하였다. 실험결과, 최대세굴심은 만곡각 30'-60' 외측제방부근에서 평균수심의 약 2배까지 실측되었으며, 최대세굴심의 발생위치는 안트라싸이트인 경우에 모래에서보다 5'-15' 정도 상류부에서 관측되었다. 종단면 최대유속선은 하상재료와 관계없이 내측에서 외측으로 편의되고 있으며, 하상이 거칠수록 하류로 이동하였다. 하상이 매끄러울수록 흐름의 최대 편의각은 만곡수로 상류부에서 발생하고 있으며, 그 크기도 증가하였다. 안트라싸이트의 경우가 모래의 경우보다 2차흐름이 크게 발생하는 것으로 실측되었으며, 두개의 핵이 존재하는 현상이 관측되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.260-260
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• 2021

본 연구의 목적은 다양한 크기의 사립자들로 구성된 비균질 하상으로부터 부유된 유사의 연직방향 농도분포에 난류 감소효과가 미치는 영향을 살펴보는 것이다. 여기서 난류감소효과란 유사의 존재로 인해서 난류의 구조가 변화하는 것을 의미한다. 연구를 수행하기 위하여 난류감소 효과를 고려할 수 있는 비점착성 사립자의 유사이동 모형을 개발하였다. 유사이동 모형에서는 사립자 크기범위를 여러개의 계급구간으로 분할하여 하상재료의 입도분포를 고려할 수 있으며, 하상재료의 구성에 따른 부유사의 농도분포를 계산한다. 개발된 모형의 검증은 실험실 실험자료와의 비교를 통해 수행하였다. 유사이동 모형에서 난류감소 효과를 고려하지 않을 경우 농도와 유속의 연직분포가 과대산정 되는 것이 여러 연구에서 확인된 바 있다. 이에 본 연구에서는 한방향으로의 정류상태 흐름 조건과 다양한 크기가 혼재되어 존재하는 유사 조건을 가정하여 난류구조의 변화와 부유사 농도의 연직분포 변화를 살펴보았다. 연구결과로부터 난류감소 효과를 고려하지 않는 경우에는 부유사의 농도가 과다하게 산정되는 것으로 나타났으며, 불균질한 하상재료로 구성된 하천에서 부유사의 연직방향 유사농도를 정확하게 계산하기 위해서는 난류감소 효과에 대한 고려가 필요하다는 결론이 도출되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.97-101
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• 2008

본 연구에서는 대상 하천인 경기도 가평천에 대해 상류역, 중류역, 하류역으로 3개의 조사지점을 선정하여 각각의 수심, 유속, 하상재질 (모래, 자갈, 호박돌 등)의 구성비, DO를 측정하여 저서성 대형무척추동물의 서식처 환경을 조사하였다. 이를 통하여 대상 하천에 서식하는 저서성 대형무척추동물의 하천 유형별 서식 분포를 확인할 수 있었으며, 시기별(2007년 9월, 10월, 2008년 3월, 4월)로 하천의 수리학적 특성을 파악하였다. 저서성 대형무척추동물은 유속과 수심, 하상의 재료 등 하천의 수리학적 특성에 따라 다른 종류의 무리들이 서식하는 것으로 관찰되었다. 헤엄치는 무리는 주로 유속에 의하여 그 서식영역이 결정되었고, 굴파는 무리는 하상재료가 모래나 점토인 곳을 선호하고 하상바닥이나 약간 위쪽에서 서식영역이 결정되었다. 기는 무리는 하상재료가 주로 자갈이나 호박돌인 곳을 선호하고 유속이 $0.05m/s{\sim}0.15m/s$에서 서식하였다. 붙는 무리는 하상재료가 조약돌이나 자갈인 곳을 선호하고 유속이 $0.07m/s{\sim}0.15m/s$에서 서식하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.972-972
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• 2012

일반적으로 자갈하천의 하상에는 여울, 소의 연쇄 구조(Riffle-pool sequences)가 발생한다. 여울은 수심이 얕아 유속이 빠른 부분이고 소는 수심이 깊어 유속이 느린 부분에 해당한다. 여울과 소의 연쇄구조는 모래하천에서는 보이지 않는데, 여울에서는 빠른 유속으로 인하여 하상의 조립화가 진행되며, 반대로 소에서는 하상이 세립토로 구성된다. 그리고 여울은 하도의 경사에 따라 발생하며, 유속의 빠름과 느림에 따라 크게 평여울과 급여울로 구분할 수 있다. 본 연구의 대상하천인 양양 남대천은 국내에서는 보기 드물게 개발이 거의 되어있지 않으며 조사대상 구간인 어성전(법수치) 계곡을 포함한 양양 남대천 상류 약 0.4 km은 산지하천 구간으로 비교적 자연하천의 상태를 유지하고 있다. 본 연구는 자갈하천의 구간에서 연속적으로 발생하는 여울, 소를 대상으로 하상경사, 하상재료, 수심, 유속 등 물리적 특성을 조사하였다. 이 구간에서의 나타난 여울 구간은 11개소로 구분할 수 있으며, 급여울이 시작되는 구간에서부터 여울과 소는 반복적인 형태로 나타났다. 하상경사는 평여울 구간에서 0.0011-0.0057, 급여울 구간에서 0.0143-0.0201로 나타났다. 하상재료는 $D_{50}$의 경우 평여울 구간에서 3.66-4.63 mm, 급여울 구간에서 3.61-4.63 mm로 나타났다. 이와 같은 연구는 자연하천이 갖는 여울, 소 연쇄구조의 물리적 특성을 이해하고, 자연형 여울, 소를 조성하거나 복원 시 설계를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1272-1276
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• 2007

하천유황, 하상재료, 하도지형의 자연적 또는 인위적 변화에 의한 장 단기적 하상변동의 해석 및 예측은 하천계획 및 관리를 위해 필수적이다. 본 연구에서는 하상변동 수치모형들을 적용하여 형산강의 장기 하상변동을 모의하고 그 결과를 통하여 각 모형별 특성을 비교하였다. 모의 과정으로는 형산강 수계에서 수위표 설치지점인 형산강교, 강동대교, 국당2교, 신형산강교 4지점에서 유사량 측정을 실시하여 실측자료를 확보하였다. 형산강 수계의 하상변동을 예측하기 위한 하상변동모형으로는 HEC-6, GSTARS모형을 선정하였고, HEC-6모형에서는 유사량 산정공식으로 하상상승 현상을 가장 잘 보여주는 Laursen공식을, GSTARS모형에서는 상대적으로 가장 안정적인 Ackers & White공식을 사용하였다. HEC-6, GSTARS모형을 상호 비교한 결과, HEC-6모형이 상대적으로 하상변동을 크게 산정하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권2호
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• pp.83-94
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• 2016

하도지형, 하상재료 및 수리의 특성은 치수 및 환경적 측면에서 하천의 계획, 설계 및 유지관리를 위한 기초정보이며, 이러한 정보를 안정하도 설계에 활용하는 것은 아주 중요하다. 본 연구에서는 남강댐 상류 구간에 대하여 지배유량을 산정하고, 지배유량 유하시의 하도지형 및 수리 특성을 분석하였다. 또한, 화상처리기법으로 하상재료분포 특성을 분석하였고, 하상재료와 흐름저항의 상호관계를 평가하였다. 대상구간의 지배유량은 1.5년 빈도의 유량으로 산정되었고, 하천유형은 세그먼트 1과 세그먼트 2 구간으로 분류되었다. 또한 여울-소의 출현 빈도는 4.4로 나타났는데, 이는 연구 대상구간에는 하천횡단구조물이 없는 자연하천의 특성을 가지고 있기 때문이다. 지배유량 유하시 하상재료에 의한 흐름저항을 산정하기 위하여 수심-대표입경 비($h/d_{50}$)와 평균유속-마찰력 비($V/u_*$)의 관계를 분석한 결과, 자갈-호박돌-전석이 지배적인 하상재료인 구간에서는 Julien 공식이 적합한 것으로 평가되었으며, 자갈, 호박돌 및 전석이 지배적인 하천구간에서 면격자를 이용한 화상처리기법은 향후 하상재료 분석 시 쉽게 활용할 수 있는 방법임을 확인하였다.

• 한국지형학회지
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• 제18권1호
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• pp.29-39
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• 2011

본 연구의 목적은 국내 자연하천에서 하상재료의 입경과 흐름에 의한 소류력의 상관관계를 살펴보는 것이다. 하상재료의 크기를 분석하기 위해 현장에서 하상재료를 채취하고 대표입경을 산정하였다. 하천이 가지는 흐름 특성은 마찰속도와 소류력으로 분석하였고, 이를 이용하여 대표입경과의 관계를 살펴보았다. 대상하천은 국내 4대 유역의 특성을 대표할 수 있는 18개 하천이며, 총 94개 지점에서 연구가 수행되었다. 소류력과 마찰속도의 산정을 위해 국내 하천의 강턱유량에 적합한 홍수빈도를 결정하였으며, 평균 연최대유량의 개념으로 생각할 수 있는 1.01년 빈도 홍수량이 가장 강턱유량에 적합하다는 결론을 얻었다. 분석 결과를 통해 국내 하천의 소류력 및 마찰속도와 하상재료 대표입경 간의 상호특성을 제시하였다.