• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1802-1806
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• 2009

최근 들어 국내외에서는 하천환경 및 생태서식처 기능을 갖는 자연형 하천으로의 복원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 하천복원의 범주에서 하천 내 설치되는 수공구조물에 대한 중요성이 많이 언급 되고 있는데 그 중 대표적인 것으로 수제를 들 수 있다. 하천 내 설치하는 수제(groyne)는 제방보호 및 유로변경의 목적으로 하천내에 시공되는 구조물 중의 하나로서 하천복원과정에 있어 필수불가결한 구조물 중의 하나로 인식되고 있다. 근래에 들어 경제성 및 환경성을 갖는 수제에 대한 연구로 변형수제에 대한 연구들이 진행 되고 있는데 변형수제의 대표적인 형상으로는 L형, T형 수제 및 굴절, 열쇠형 수제 등이 있다. 각각의 수제들은 그 형상에 따라 수제주변에서 국부적인 흐름구조가 다르게 발생하게 된다. 이러한 수제들은 수제 고유의 형태에 대한 흐름특성 연구들이 주로 이루어지고 있는 반면에 수제의 투영길이에 대한비교는 수행되지 않았다. 즉 동일한 수제길이를 갖더라도 설치각이나 형태에 따라 투영면적에 대한 유수단면적의 변화가 발생하게 된다. 본 연구에서는 그림과 같이 상향 또는 하향굴절수제를 대상으로 팔길이(AL)의 변화를 주었으며, 팔길이 변화로 인해 발생되는 투영길이(L')와 동일한 길이를 갖는 연직수제를 제작하여 흐름특성을 관측하고 비교하여 보았다. 수제는 군집 형태로 건설되는 것이 일반적이나 여러 가지 형태의 조합으로 건설되기도 하는데 이러한 투영길이에 대한 비교는 수제설계 시 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.346-349
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• 2003

광산 및 폐광산으로부터의 오염 및 유해영향에 대한 보고와 관심이 대두되면서 휴ㆍ폐광산에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 경북 군위군의 고로 폐광산 주변 중 광미 및 광폐석으로 오염된 것으로 생각되어지는 하천 및 농경지에 대한 오염 정도와 분포를 규명하기 위하여 토양정밀조사를 실시하였다. 토양 오염 정밀조사 지침에 따라 총 741개의 토양 시료 분석 결과 Cu, Cd, Pb은 토양오염 우려 기준에 훨씬 미치지 못하였지만 As는 표토 및 심토 구간(0-30cm)에서 토양 오염 우려 기준 농도를 상당 수 초과하여 하천 및 농경지의 복원이 필수적임을 알 수 있었다. 합리적인 복원물량을 산출하기 위하여 배경치 농도(1.23mg/kg), 토양오염우려기준 40%농도(2.4mg/kg), 토양오염우려기준농도(6mg/kg), 토양오염대책기준농도(15mg/kg)별로 오염 등급을 나누어 오염 지도를 작성하고 각 등급별 복원목표에 따라 복원이 필요한 면적과 복원대상물량을 산출하였다. 본 연구는 오염토양의 복원을 목적으로 국내에서 최초로 실시된 대규모의 토양정밀조사라는 점에서 의미가 있으며, 이 결과는 실제 고로 폐광산지역의 복원 사업설계에 중요한 자료로 사용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1837-1840
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• 2009

최근 자연형하천 조성사업과 하천복원 등을 목적으로 하천의 치수, 이수적인 기능뿐만 아니라 생태적인 기능을 고려한 하천설계를 위하여 많은 노력들을 하고 있다. 이와 같은 목적으로 하천의 생태적 통로가 단절되는 것을 막기 위해 하천 횡단 구조물인 보와 낙차공에 어도를 설치하고 있다. 하지만 현재 어도 설계는 어도 내의 흐름특성을 정확히 고려하지 못하고 설계되어 어도 본래의 기능을 수행하지 못하는 경우가 많았다. 그 이유는 현장 상황에 따라 어도의 종류와 형태가 다양하게 설계되고 있는 것에 반해 이를 검토할 수 있는 방법이 수리실험으로 한정되어 있어서 어도내 흐름특성을 결정하기 어렵기 때문이다. 어도 설계를 위한 수리실험은 시간적, 공간적 및 경제적인 제약으로 인해 다양한 형태의 어도 조건과 수리조건을 검토하기에는 현실적으로 어려움이 있는 반면에 수치모의는 매개변수 결정에 어려움이 있지만 수리실험에 비해 다양한 형태와 수리조건에 대해 간편하게 흐름특성을 예측할 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 어도 설계시 간편하게 어도내 흐름특성을 예측할 수 있도록 기존에 사용되고 있는 수리실험 결과와 수치모의 기법을 이용한 흐름해석 결과를 비교하여 보았다. 수치모의는 3차원 흐름모형인 FLOW-3D를 이용하였고, 어도 형태는 도류벽식 어도를 대상으로 수행하였다. 수행 결과 수리실험과 비교하여 수심별로 최대 13% 정도의 오차를 보이고 있으며, 최대유속 발생 지점을 비교한 결과 하폭의 6% 정도 오차를 보였다. 따라서 최종 설계 이전에 어도의 흐름특성을 예측하기 위한 방법으로 FLOW-3D를 사용한다면 충분히 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1565-1569
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• 2009

과거의 치수기능 위주의 하천정비에서 벗어나 최근에는 자연 친화적인 하천 복원에 대한 관심의 증가로 많은 지자체에서는 자연형 하천정비사업을 시행하고 있다. 이러한 자연형 하천정비 사업으로 인하여 하천의 조도계수가 변화하지만 하천설계기준에서 제안하여 현재 사용되고 있는 조도계수의 경우 그 범위와 구분이 명확하지 않아서 자연형 하천정비사업 후에도 조도계수 변화에 대한 고려 없이 홍수위 및 홍수범람지역을 산정하고 있다. 따라서 본 연구에서는 1차원 홍수범람 모형인 HEC-GeoRAS를 이용하여 홍제천 유역을 대상으로 극한홍수시 조도계수 변화에 따른 홍수범람지역 변화를 분석하였다. 조도계수는 하천설계기준에서 제안한 인공하천의 조도계수 값 중 최소 값인 0.014부터 자연하천에서의 최대 값인 0.05까지 변화시켜 그에 따른 홍수범람지역의 면적을 산정하였다. 분석결과 조도계수가 증가함에 따라서 침수면적이 증가되었으며 조도계수 0.02$\sim$0.03구간에서 침수면적의 증가율이 9.69%로 가장 크게 나타났다. 또한 홍제천의 자연형 하천 정비사업 후 극한홍수시 침수면적이 약 11.91% 증가하였다. 따라서 자연형 하천정비 사업시 반드시 조도계수 변화를 고려하여 홍수위 및 침수면적을 산정하여야 할 것이며 홍수위 및 침수면적 증가에 따른 영향을 고려하여 설계에 반영해야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1109-1113
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• 2010

창원시는 경제성장에 따른 도시화 현상으로 경작지나 녹지와 같은 투수지표면이 대단위 주택단지나 도로, 상업지구, 공장시설과 같은 불투수지표면으로 변화되어 전형적인 도시 유역특성을 띠고 있어 SWMM 모형의 적용에 적합하다. 적용대상인 남천은 창원시를 관류하는 유로연장 14.7 km의 하천으로 지류인 창원천을 포함하고 있으며, 2007년부터 환경부 지원 시범사업으로 생태하천복원사업이 계획되어 실시설계 완료 후 공사가 진행 중이나, 복원 후 하천관리를 위한 유지유량 산정 등의 타당성과 관련한 문제가 지역사회에서의 화두로 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 남천 유역의 특성을 적절히 고려한 유지유량 산정을 통해 향후 복원된 남천의 하천관리기준을 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 2008년 실측된 남천과 창원천의 유량자료와 SWMM 유출량 모의결과를 비교, 분석하였다. 남천의 유량자료는 2008년 5월 6일부터 8월 20일까지 실측하였으며, 남천의 지류인 창원천은 유량자료 취득구간이었던 창원천교 지점에서 생태하천복원사업이 진행됨에 따라 유량자료를 취득할 수 없었으므로 남천의 유량자료를 이용하여 비유량법으로 추정하였다. 유출량 산정을 위한 강우자료는 기상청 자료를 사용하는 것이 일반적이나 마산과 창원의 강우자료를 이용한 분석 결과 강우 패턴에 차이가 있음을 발견하고 마산기상대의 자료 대신, 창원시에서 제공한 5년간 (2005년~2009년)의 자료를 사용하였다. SWAT을 이용하여 남천 유역을 39개의 소유역으로 분할하고 Arc View를 이용하여 지형인자들을 추출하여 SWMM 입력자료로 사용하였다. 입력자료 중 유출량 추정에 큰 영향을 끼치는 매개변수들은 민감도 분석을 통하여 최적의 매개변수들을 결정하고 연유출량 추정을 위한 모의를 수행하였다. 이상의 과정을 통하여 남천의 연유출량을 추정함으로써 하천관리를 위한 유지유량 산정의 기초로 활용할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.290-290
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• 2017

본 연구는 안정하도 설계를 위해 대상구간으로 원주천 16 km, 20개 횡단면에 대하여 SCAD(Stable Channel Analysis Design)를 이용한 안정하폭 평가를 실시하였다. 안정하폭은 하폭이 증가와 감소로 20%의 허용범위를 적용하였다. 안정하폭의 설계와 물리서식처의 개선을 위해 저수로 폭의 최적 설계를 제시하기 위해 유전자알고리즘을 이용하였다. 물리서식처 개선은 원주천의 하천환경조사와 어류의 군집특성을 이용하여 수중생태계를 대표 할 수 있는 복원 목표어종으로 참갈겨니를 선택하였다. 참갈겨니의 서식적합지수 (HSI, Habitat Suitability Index)를 사용한 서식 적합도 분석은 River2D 모형을 이용하였다. 그에 따라 안정하도 설계와 물리서식처의 개선을 위한 각 단면의 최적 저수로 폭을 제시하였다. 개선된 하천구조에 대한 물리적 교란개선 평가를 실시하였다. 대산구간을 40개 구간으로 분할하여 각 구간의 물리적 교란개선 평가를 수행하여 안정하도 설계와 물리서식처 개선을 위한 하천구조의 개선에 따른 물리적 교란 양상을 평가 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.212-216
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• 2011

현재 하천 건천화에 따른 수생태계 교란 및 수질악화 등의 근본적인 문제가 발생하고 있으며, 최근 정부의 저탄소 녹색성장기조에 따라 조성되고 있는 신도시, 소규모 및 대규모 택지개발사업의 경우는 환경 친화적인 단지조성 요구에 부응하기 위해 기존 도심하천의 복원 및 인공하천의 녹색성장을 고려한 친환경적 생태하천으로 조성하고자 하는 다양한 노력이 시도되고 있으나 안정적인 생태복원의 수원확보 방안을 마련하지 못해 실제 설계가 반영되지 못하고 있다. 또한, 조성하고자 하는 소하천 혹은 실개울 등의 수질보전 및 생태계 보호 등 하천이 본래의 기능을 유지할 수 있도록 생태하천유량을 확보하는 다양한 기술들이 개발되어 있지만, 공사 유형과 주변 환경에 적합한 생태하천유량 확보 방안을 선정할 수 있는 비구조적 대책마련이 부족한 실정이다. 이러한 실정과 문제점을 고려해 볼 때, 조성하고자 하는 도시 내 자연하천 및 인공하천 조성 등 수변환경을 고려한 단지조성에 맞는 생태하천유량 확보 방안 및 평가에 대한 연구가 단계적으로 이루어져야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 생태하천유량 확보와 하천수질 개선이 필요한 특정 지역 또는 다양한 유형의 공사 지구 내 하천이 정상적인 기능을 수행할 수 있도록 적용 가능한 생태하천유량 확보 방안들과 수리해석 모델인 HEC-RAS(River Analysis System), 생태하천유량 산정 모델인 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation)을 연계한 물리서식처 평가 모듈을 개발하고, 이를 기초로 가중치부여매트릭스 평가(국토해양부, 2006) 기법을 적용한 최적의 생태하천유량 확보 방안과 수질개선 방안을 제시해 줄 수 있는 의사결정지원 시스템을 구축 하고자 한다. 본 연구에서 개발된 최적의 생태하천유량 확보 방안 도출을 위한 의사결정지원 시스템의 활용으로 필요유량은 물론, 기준을 만족하는 수질의 확보가 절실히 요구되는 중 소규모 하천에 실질적으로 적정수질의 생태하천유량을 확보함으로서 하천으로서의 역할을 위한 본 기능의 회복과 동시에 소하천, 도심하천 및 인공하천 등 중 소규모 수계의 수문순환을 정상화하여 하천의 지속 가능한 개발과 관리가 효율적으로 이루어지도록 하는데 이용될 수 있을 것으로 예상되어진다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1361-1375
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• 2013

Lee et al. (2011)이 제시한 목감천 유역의 하천복원 설계절차에 근거하여 수리구조물의 설계와 관련 있는 설계홍수량을 산정에 있어 비정상성을 고려하여 산정하였다. 본 연구의 목적은 목감천 유역에서 비정상성을 고려한 새로운 설계홍수량을 제안하기 위함이다. 설계홍수량 산정방법인 설계-호우단위도법과 직접 홍수빈도해석법을 적용하였으며, 각각의 방법에 사용되는 빈도분석은 NCAR (National Center for Atmospheric Research)에서 개발된 extRemes 모형을 통하여 비정상성을 고려하였다. 직접 홍수빈도해석의 방법은 유량으로부터 직접 빈도해석을 수행한다는 점에서 신뢰성이 기대되지만, 설계-호우단위도법보다 다소 과소 추정되었다. 따라서 가장 크게 산정된 설계호우-단위도법의 100년 빈도 설계홍수량을 목감천 유역의 설계홍수량으로 결정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1892-1896
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• 2010

최근 들어 치수 기능만을 위한 공학적 효율 위주의 하천관리 정책에서 벗어나 하천의 환경적 기능의 개선을 위한 생태하천으로의 복원사업이 이루어지고 있다. 치수적 안정성 확보를 위해 기 설치된 콘크리트 호안을 철거하는 대신에 복토후 식생매트리스 공법을 통한 자연친화적인 하천공법이 널리 사용되고 있다. 홍수로 부터 제방을 보호하기 위하여 일반적으로 제방 사면에 호안을 설치한다. 설계 홍수량의 규모가 작거나, 상대적으로 규모가 작은 하천에는 호안이 설치되어 있지 않는 경우도 있지만, 국내는 하천계획의 수립시 호안을 설치하는 것이 일반적이다. 그러나 이와 같은 자연친화적인 하천공법의 적절한 수리학적 기준이 제시되지 않아 홍수기 유실로 인한 경제적 손실이 자주 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 직선수로에 친환경적인 호안을 설치하여 실험을 통하여 하천의 안정성을 살펴보았다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권12호
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• pp.1113-1124
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• 2009

구하도 및 폐천복원은 하천에서의 이수와 치수적인 기능뿐만 아니라 환경 및 생태 서식처 기능을 강화하고 개선하기 위한 여러 방법들 중 하나이며 이러한 구하도를 복원하기 위해서는 주수로와의 하도 안정성을 고려하여 횡단면 형태를 결정하고 하도선형을 설계하게 된다. 이러한 하도설계시 기준이 되는 유량이 반드시 필요하며 이 기준유량을 하도형성유량 또는 지배유량이라고 한다. 일반적으로 하도형성유량을 산정하는 방법으로는 만제유량, 특정 재현기간별 유량, 유효유량을 계산하여 결정하는 방법이 있다. 본 연구에서는 구하도 복원 사업이 시행되는 청미천 구간에 대해 만제유량, 특정 재현기간별 유량, 유효유량을 산정하여 상호 관계를 분석하고 과거의 하상변동 특성 자료와 비교하여 연관성을 평가하였다. 청미천 구하도 복원구간의 만제유량은 HEC-RAS 자료를 이용하여 만제수위에 해당되는 유량으로 산정하였으며 488 $m^3/s$인 것으로 나타났고 이는 1.5년과 2년 빈도 사이의 유량에 포함되는 것으로 나타났다. 또한 유사량 자료와 과거 일유량 자료를 이용하여 계산된 유효유량은 만제유량보다 큰 값을 갖는 것으로 나타났다. 과거 측량자료 분석에 의하면 청미천의 대상구간 하도는 1994년에 비해 2008년 현재 하도가 침식된 것으로 나타났으며 이는 유효유량을 소통시킬 수 있는 형태로 하도가 진화하고 있다는 것을 의미하며 곧 하천이 안정한 상태로 변화하고 있다는 것을 의미한다.