• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.219-219
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• 2011

최근 지방자치단체에서는 농업용 취수보를 이용한 소수력발전에 관심을 가지고 지자체내의 유휴자원인 하천유수를 이용하여 소수력발전을 함으로써 환경친화적인 에너지를 생산하여 석유 등 에너지 수입대체 효과와 전력수요 급증시의 부하평준화에 기여하고자 하고 있다. 이는 정부의 "저탄소 녹색성장의 에너지정책"에 부응하는 것이며, 또한 하천에 소규모 인공호수를 조성함으로써 소수력발전소 인근지역의 경관개선과 관광자원화에 기여함은 물론 농업용수 공급과 하천유지수를 조정하여 안전한 하천으로서 그 기능을 하도록 계획한 것이다. 이와 병행하여 소수력발전소에서 발생한 무공해 청정에너지를 생산함으로써 전 세계적으로 관심이 높아지고 있는 '온실가스 배출 감축' 노력에 동참함으로써 선진형 기후변화 대응체계에 적응할 수 있다. 본 연구에서는 농업용 취수보를 대상으로 소수력 발전시설의 성능분석 기법을 이용하여 소수력발전시설적용 타당성을 조사 분석하였다. 그림 1은 농업용 취수보인 북평보의 유역면적도를 나타내고, 그림 2는 북평보에 소수력발전시설을 적용할 경우의 부하특성을 나타낸다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.508-508
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• 2016

하천은 지형학적으로 청?장년기에 상 중 하류부가 구별되고 유량과 하상경사의 곱으로 표현되는 유수력(stream power)에 따른 반응으로서 구간별 수리 및 하도특성이 형성된다. 산지가 국토면적의 약 70%를 차지하고 노년기 지형인 유역을 기반으로 하며, 장마 및 태풍 내습시 집중호우에 따른 홍수발생으로 말미암아 대부분 국내의 하천은 상류는 산지, 중류는 곡저평야, 하류는 충적평야를 유하함으로서 구간별로 수리 및 하도 특성이 뚜렷이 구별된다. 홍수 예방을 위한 제방 축조와 용수공급을 위한 보 등 하천 구조물이 설치되어 있으며, 하천 주변에는 배산임수의 취락형성에 따라 주거지 및 대규모 도시가 발달하면서 많은 하천교란이 유발되고 있다. 우리나라 하도 및 수리적 특성인 여울과 소 등의 미지형과 하상매몰도 등 서식환경의 특성 및 하안에 적용되고 있는 다양한 형태의 하천횡단 형상과 하도개수 등 교란 특성을 중점적으로 고려하여 하천의 물리적 특성을 정량적으로 평가할 수 있는 평가체계를 개발하였다. 하도의 물리적 특성은 유량과 하상경사를 매개변수로 하는 유수력에 의하여 변화하므로 하천 유형을 하상경사에 따라 세그먼트 분류법을 적용하여 세그먼트 M, 세그먼트 1 및 세그먼트 2,3으로 구분하고 세그먼트별 하도 및 수리 특성, 하안 및 하천교란 영역에 대한 총 10개의 정량적 평가지표를 개발하였다. 각 지표는 5등급으로 설정되어 있으며, 평가지표의 근거는 미국(EPA) 및 독일(LAWA)의 평가지표를 바탕으로 우리나라 실정에 맞게 수정하였다. 본 연구에서는 하천분류체계에 의한 하천유형의 차이를 고려할 수 있도록 개발된 하천 물리적 평가체계를 남강, 내성천, 갑천, 유등천에 적용하여 검증하고, 적용성을 평가하였다. 우리나라 하천환경의 고유한 특성을 고려한 물리적 하천환경 평가체계는 하천사업을 위한 현재의 하천환경의 진단 및 하천사업의 효과 및 분석 등에 활용할 수 있으며, 하천관리를 위한 지구지정의 정량적 기준 및 관리목표 설정 등 하천계획 설계의 실무과정에서 매우 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.204-204
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• 2022

하천 내에서 하상변동은 치수나 생태계에 직간접적인 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 하상변동의 예측을 위한 여러 가지 모델들이 존재하지만 하상변동의 양상을 직관적으로 파악하기에는 어려움이 있다. 최근 수행된 연구 결과에 따르면 하천의 수리 기하학적 형상이 부유사 농도와 유량과의 관계와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다(Kim et al., 2018). 본 연구에서는 수리기하(Hydraulic Geometry) 이론을 이용하여 하천의 형상에 따른 유사거동과의 상관관계를 통해서 하상의 장기적 변동성을 직관적으로 유추할 수 있는 기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 수리기하 이론에서의 수심과 폭을 나타내는 인자들을 이용하여 하천의 형상을 넓고 얕은 하천, 좁고 깊은 하천, 중간 정도의 하천으로 분류하였으며 흐름조건을 정상류와 부정류조건으로 분류하였다. 또한 하상경사와 하상재료의 입경 분포를 고려하여 자연하천에서 존재할 수 있는 다양한 하천형상에 대해 수치모의를 진행하였다. 기존의 Manning 공식에 수심, 유속만 고려한 것이 아닌 조도계수까지 고려하여 수리기하 이론을 접목시킴으로서 유속과 수심의 수리기하적 인자로 계산된 하상전단력의 수리기하적 인자가 수치모의를 통해 구한 값과 거의 일치하는 것을 확인하였다. 하천의 형상이 넓고 얕을수록 수리기하 관계로 표현한 하상전단력 인자가 작은 값을 나타냈으며 수리기하 관계로 표현한 부유사농도인자와 하상전단력 인자가 비슷한 양상을 띄는 것이 확인되었다. 이를 통해 하천이 기하학적 형상으로부터 하상의 변동성을 유추할 수 있었다. 실제 하천에 대한 검증은 금강 수계에 있는 미호천과 갑천을 대상으로 수행하였다. 수리기하적으로 표현하였을때 갑천은 미호천에 비해 넓고 얕은 하천에 속하는데 현재까지 관측된 자료를 이용하여 두 하천의 하상변동량을 비교해본 결과 갑천이 미호천에 비해 변동량이 적었으며 이는 위의 내용과 일치한 결과를 나타냈다.

• Journal of the Korean association of regional geographers
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• v.7 no.2
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• pp.71-81
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• 2001

According to the change of stream power/resisting power relationship due to the crustal movement or the climatic change, most channel landforms which reflect the equilibrium state of fluvial system are eroded and a part of them is remained as a river terrace. In many rivers in Korea are extensively distributed the relatively younger low river terraces. But their accurate formation mechanism is not known. In this paper, the formation processes and the dating of low river terraces distributed in Nakdong River basin will be investigated. Stream power of the downward erosion was revived because the sea level fell down. So stream power was superior to the resisting power under the cool-wet climatic condition during the last glacial period. Thus the river bed was excavated deeply, so that low river terraces were built up. And many incised meander loops were cut during this period. But, when fluvial system did not have equilibrium over all reaches, the last glacial period ended and the sea level initiated to rise rapidly. The headward erosion from the fall of sea level during the last glacial period had kept up to Hagye Fall because of the cutting of incised meander loops. Deeply excavated valleys and abandoned channel of cut-meander in lower reaches of a stream were filled with sediments. Thus the longitudinal profile of the uppermost reaches reflect the last interglacial, the upper reaches the last glacial, and the middle/1ower reaches recent fluvial system. Therefore low river terraces have been formed since the last glacial period.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.63-63
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• 2016

자연 하천은 연속적인 곡선 흐름을 가지고 있으며, 하천의 흐름을 해석하는 것은 복잡하고 어려운 일이다. 게다가 자연하천에서는 유사이송에 의해 하상변동이 발생하며 이를 정확하게 예측하는 것은 공학적 문제 해결에 중요한 역할을 한다. 곡선 흐름에서의 하상변동양상은 원심력에 의한 이차류로 인하여 유사가 하천의 내측으로 이동하게 되고, 하천의 외측에는 침식, 내측에는 퇴적이 된다. 이와 같은 현상은 원심력뿐만이 아니라 하천의 곡선에 의해 발생하게 되는 박리 또한 중요한 원인으로 이야기 되고 있으며, 선행 연구자들에 의해서 박리의 영향이 작지 않음을 알 수 있다. 자연하천에서의 정확한 하상변동을 예측하기 위해서는 원심력에 의한 이차류와 박리의 현상을 정확히 모의할 수 있어야하며, 이를 위해 3차원 모형이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 3차원 unsteady RANS 모형을 이용하여 곡선수로에서 박리가 발생하는 현상을 모의하고자 한다. 곡선수로를 모의하기 위해서 곡선좌표계를 사용하였으며, 난류모형으로는 standard $k-{\varepsilon}$과 $k-{\omega}$ SST을 사용하였다. 또한 fractional step method를 이용하여 유속과 압력 커플링을 하였다. 그 결과 곡선수로의 흐름모의에서 레이놀즈 수가 큰 경우 박리가 발생하는 것을 확인하였으며, 두 난류모형 모두 곡선 흐름에서의 박리 현상을 모의할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.643-647
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• 2007

일반적으로 양수발전댐 설계시 하부댐 인근 하류하천의 유지용수 공급 및 하류지역 농업용수 공급을 위한 용수공급시설을 계획한다. 한편, 2006년 11월 준공 운영되고 있는 양양 양수발전소의 경우 댐하류 지역의 농업용수 및 하천 유지용수를 공급하기 위해 제체내 영구방류설비를 설치하여 비상시에는 하부지 저수량을 일정기간내 비울 수 있도록 계획 설치되어 있다. 평상시에는 하류지역 용수 공급으로 방류되는 방류량을 이용하여 소수력 발전을 계획하여 하부댐 우안측 여수로에 소수력 발전소를 건설 수자원의 효율성을 높이고자 하였으나 최근 집중호우와 양수발전소 준공후 발전기 시험가동을 한 결과 호우로 인한 상류로 부터의 탁수유입과 발전으로 인한 하부지내 담수지의 교란으로 인해 탁수가 발생하여 댐 하류지역 주민들의 민원이 제기되어 이에 대한 대책을 수립하고자 한다. 양수발전소 운영과정에서 상 하류 저수지 발전수량의 순환으로 생기는 탁수발생은 피할 수 없는 현상으로 판단되나 이에 대한 근본적인 해결방법을 모색하기 위해 5개안을 선정하여 검토한 결과, 상류계곡의 청정수를 이용 하부지 상류에 취수구를 설치 기존 취수구 전면에 연결하는 방안을 선정 댐 하류하천 수질개선 및 민원발생을 해소하는 방안을 수립하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.408-412
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• 2007

본 연구는 자갈하상하천에서 하상에 분포하는 입자에 작용하는 전단력을 이용하여 등가조도를 산정할 수 있는 모형을 개발하였다. 등가조도는 기존의 연구들처럼 경험적으로 특정입도에 의해 산정하지 않고 하상에 분포하는 각 입자에 작용하는 입자 전단력을 산정하고, 하상 평균전단력과의 관계로서 산정하였다. 입자 전단력은 항력을 통해 산정하였으며, 이때 항력계수는 입자의 돌출 높이를 고려할 수 있도록 하였다. 또한 입자에 부딪히는 평균유속은 수치적분을 통해 입자의 돌출 높이에 따라 가변성을 고려할 수 있도록 식으로 제시하였다. 단위면적당 입자 전단력과 하상 평균 전단력과의 관계를 통해 등가조도의 함수로서 식을 제시한 후 수치해석방법의 하나인 증분 탐색법을 통해 등가조도를 산정할 수 있도록 하였다. 그리고 산정된 등가조도를 이용하여 수위-유량관계 및 흐름저항매개변수를 산정하여 적정성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.147-147
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• 2017

본 연구에서는 2003년 태풍 'MAEMI'에 의해 피해를 가장 많이 입은 경남 마산시를 중심으로 폭풍해일 범람도를 작성하였다. 해양과 하천 하류부가 만나는 마산시에서는 해일, 조석, 하천을 동시에 고려해야 하므로 이에 대한 단계적 적용을 통해 범람 중첩효과를 검토하였다. 본 연구에 사용된 수치모델은 네덜란드 Deltares사에서 개발한 준3차원 해수유동 모델 Delft3D이다. Delft3D는 폭풍해일 이외 지진해일, 부유물 이송, 오염물 확산 등 다양한 분야에 적용 가능하며, 파랑, 조석력, 바람에 의한 전단력, 온도, 염도에 의한 밀도류, 대기압 변화, 조간대 모의 등 다양한 영향을 고려할 수 있다. 수치모의시 모델의 안정성과 효율성을 높이기 위해 다중격자기법을 사용(최소 25m 격자)하였으며, 수심 자료는 국토지리정보원 수치지도와 국립해양조사원 수치해도의 수평 수직적 통합을 통해 구성하였다. 태풍 'MAEMI'의 Best Track은 기상청에서 제공하는 3시간 간격의 중심기압, 풍속, 중심위치를 Holland's Model에 적용하여 계산하였다. 조석효과를 고려하기 위해 개방경계에서 TPXO 7.2를 사용한 분조값을 입력하였다. 또한 하천의 흐름을 효과적으로 구현하기 위해 하천 단면에서의 동적 수위경계조건(또는 유량경계조건)을 추가적으로 부여하였다. 수치해석결과, 마산 수위 관측소에서 관측된 태풍 'MAEMI'의 해일고와 유사한 결과가 산출되었다. 범람역 해석결과는 해일, 조석, 하천을 동시적으로 고려하였을 경우에 실제 침수흔적도인 마산시재해침수지도와 가장 유사한 결과를 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.457-463
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• 2009

식생만으로 제방을 보호하는 식생호안이 충분한 수리적 안정성을 확보할 수 있으면 생태적 건전성을 확보할 수 있음은 물론 호안을 건설하는 비용을 절감할 수 있을 것이다. 본 연구는 이러한 필요성에 따라 식생의 뿌리가 호안의 수리적 안정에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 하천의 수변부에 서식하는 초본식생에 대하여 식생이 외력에 저항하는 저항특성을 파악하고자 인발시험을 실시하였다. 식생의 뿌리는 외력으로 작용하는 하천수의 흐름에 대해 저항하고, 하천사면의 토양을 조정시켜 사면을 안정화시키는 역할을 하고 있다. 현장인발시험은 광주광역시 황룡강 및 광주천 일대의 4개 지역에서 총 6종 27개 개체에 대해 수행하였으며, 휴대용 Pushpull-Gauge를 이용하여 식생의 뿌리가 뽑힐 때까지의 최대인발력을 측정하였다. 측정된 최대인발력에서 토양의 무게를 제거한 뿌리만의 순수인발력을 산출하였으며, 이를 이용하여 인발강도를 계산하였다. 인발강도에 영향을 미치는 요소로서 식생뿌리체적을 선정하여 체적과 인발강도의 관계를 분석하였다. 분석결과 뿌리의 체적이 증가할수록 인발강도가 비례적으로 증가하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.351-351
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• 2020

하천은 이수, 치수 및 환경 등의 역할을 수행하며 문화생활의 공간 제공, 재해예방 기능, 생활용수 공급 등 다양한 형태로 국민의 생활과 문화의 발전에 기여한다. 국내에는 총 5,937개의 하천이 존재하며, 정부는 매년 많은 예산을 투자하여 다양한 하천사업을 추진 중에 있다. 하천사업의 경우 국토교통부, 환경부, 행정안전부를 중심으로 하천수변공간의 복원, 홍수예방 등에 관한 사업을 수행해 왔으나 현재 지방의 자율성, 책임성과 권한확대를 위해 지방하천 관련 사업들의 경우 각 지자체로 기능이 이양되고 있으며 국가하천을 대상으로 한 사업만을 중앙정부기관에서 관리하는 중이다. 그러나 중앙정부 기관에서 관리 중인 국가하천 관련 사업들에 대한 관리 또한 수월하지 않아 사업 현황관리, 예산 관리 등에 대한 필요성이 지속적으로 제기되는 실정이다. 한편, 국내에서는 수자원관리를 위한 시스템인 하천관리지리정보시스템(RIMGIS)과 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS)을 운영 중에 있으나 하천에 관한 제반사항 및 하천기본계획 등의 관리만을 수행하며 하천공사관리는 포함하고 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 하천사업(공사)관리 시스템 개발 방안을 제시하고자 한다. 이는 중앙부처에서 관리 중인 국가하천 관련 사업의 체계적인 관리와 사업수행 중 발생 가능한 문제 상황 대응력을 향상시켜줄 것으로 기대한다.