• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.96.1-96.1
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• 2010

하천의 설계홍수위를 결정할 때 가장 중요한 변수중의 하나는 우리가 흔히 부르는 Manning의 조도계수 n으로 과거 수십 년 동안 국내 외에서 많은 연구가 진행되어 왔고 현재에도 끊임없이 여러 연구자들의 관심의 대상이 되고 있다. 이러한 조도계수는 보통 부등류 모형에 의한 방법, NCALC 모형에 의한 방법, 하상재료 또는 사진 index를 통한 방법을 사용하고 있지만 일관성이 떨어질 뿐만 아니라 산정된 조도계수가 유량 또는 수위에 관계없이 일정한 조도계수 만을 제시하고 있다는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점 등을 해결하고자 부정류 수치모형을 이용하여 하천 구간에서의 조도계수를 유량의 함수로 산정하는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 본 연구에서는 이러한 조도계수의 여러 특성을 파악하고자 국내 주요 하천인 한강, 낙동강, 금강의 본류 및 지류에 대해서 수위관측소를 기준으로 구간을 구분하고 과거 주요 홍수 수문곡선을 선정하고 부정류 해석을 통하여 다양한 유량에 대한 하천 구간별 조도계수를 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.334-339
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• 2005

유역에서 발생하는 토양침식의 경우 하천과 가까운 거리에 있는 토사는 하천으로 유입될 가능성이 크지만 하천으로부터 멀리 떨어진 토사는 강우에 의해 하천으로 이송되는 양이 줄어든다. 따라서 유역에서 발생되는 토사량중 하천으로의 유사유출량을 계산해 낼 필요가 있다. 본 연구의 목적은 유역에서의 토양침식량을 계산하고 강우시 유출되어 하천으로 유입되는 유사유출량을 예측하여 하천의 유사유출량을 분석하는 것이다. 하천의 유사유출량을 분석하는 방법은 여러 가지가 있으나 본 연구에서는 RUSLE와 GRID를 이용하여 토양침식량을 계산하고, 유역침식량과 유사전달비 방법을 이용하여 유사유출량을 산정하였다. GIS를 이용하여 유역의 DEM자료와 경사도, 토양도, 토지이용도를 구축하여 RUSLE의 입력자료로 사용하였다. 연구대상지역은 광주광역시에 있는 영산강상류 유역을 선정하였다. 본 연구에서 산정된 하천으로의 유사유출량은 유역과 하천관리의 기본적인 사항이며 댐이나 하도의 계획, 설계, 관리, 재해영향평가 등에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.210-210
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• 2011

하도에서의 하천정비 및 안전하도 유지를 위해서는 하상변동 특성을 면밀히 파악하는 것이 중요하다. 상류유역에서 하천으로 내려온 유사(流砂)는 하천의 흐름과 생태환경에 영향을 미친다. 이중 하천흐름은 사련(ripple)이나 사구(dune)의 형성에 영향을 미쳐, 하천의 지형변동인 사주에 영향을 주고 하천 식생의 성장과 발달에 직 간접적으로 간섭하게 된다. 또한, 교량, 취수장의 취수장애, 호안블럭의 침식 등과 같이 수리구조물의 안정에 영향을 주게 된다. 하천의 유사량 변화에 따라 생태계의 서식환경이 변하게 된다. 또한, 저수지에서 유입 유사량의 변화에 따라 저수지의 용적이 변하게 되어 댐의 설계 및 운영에 많은 영향을 끼치게 되며 특히 저수지 탁수관리에 매우 중요하다. 본 연구에는 4개 대권역의 주요지천 및 댐 직 하류하천 지점 중 적정구간을 선택하여 하상재료조사를 실시하였다. 하상재료 조사는 하도를 구성하는 모래와 자갈의 물리적 성질 중 유사의 이동량 및 하상의 변동, 하도설계 등에 관련 있는 입도분포, 비중 등을 측정하며 자갈하천은 표층 하상재료를 조사하고, 모래 재료는 체분석, 실트이하 재료는 BW관 등을 이용한 침강속도 분석을 실시한다. 주요지점의 중 남강의 안의 수위 우량관측소 지점의 상 하류 2km 구간을 200m마다 21개 지점의 하상재료를 채취하여 입도분석을 실시하였다. 분석결과 남강 안의지점의 표층은 여느 하천과 마찬가지로 상 하류 굵은 자갈로 구성되어 있으며 전형적인 자갈하천의 특성을 보었다. 상류200m(2000m)에서는 최소 50mm(10mm), 최대 440mm(75mm), 평균입경은 174mm(34.7mm) 이었고, 하류200m(2000m)에서의 표층입경은 최소 8mm(25mm), 최대 50mm(110mm)이며 평균입경은 27.3mm(62.5mm)로 구성되어 있었다. 전체적으로 상류지역의 입경이 하류지역보다 큰 것을 관찰할 수 있었으며 유수 흐름의 일시적인 저항이 발생하는 안의교 지점의 자갈 입경이 인근 부근보다 큰 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1274-1278
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• 2010

우리나라는 국토의 60% 이상이 산지로 구성되어 있다. 현재 국내에서는 홍수유출 해석 시 집중형 모형을 주로 이용하고 있다. 집중형 모형은 대개 유역 최하류 지점의 유출구를 기준으로 홍수유출 해석 모형의 매개변수 추정 및 검증이 이루어지며, 유역의 매개변수를 소유역별로 동일하게 가정하여 입력 자료를 구성한다. 따라서 산지하천 유역의 홍수유출 해석 및 예측 시 경사가 급하고 고도가 높으며 집중시간이 빠른 산지하천의 지형적 요소 및 특징을 적절히 고려하지 못하여 정확한 예측 및 해석을 하는데 어려움이 발생한다. 분포형 모형은 하나의 유출구가 아닌 임의의 지점에서 홍수유출 해석이 가능하며, 강우자료 입력 시 유역 평균강우가 아닌 분포형 강우, 즉 역거리자승법, 크리깅 기법 등을 사용하여 분포형 강우로 변환한 지점강우와 레이더 강우를 사용하여 보다 정확한 홍수유출 해석이 가능하다. 그리고 분포형 모형은 입력하는 모든 매개변수를 지형 자료에서 추출하여 사용하기 때문에 인공적인 해석을 배제할 수 있어 인위적인 오차를 줄일 수 있다. 본 연구에서는 평창강 상류유역을 시험유역으로 선정하여 연구를 수행하였으며, 분포형 모형의 하나인 $Vflo^{TM}$를 사용하여 홍수유출해석을 수행하였다. 지형자료만을 사용하여 특정 지점이 아닌 유역 내 임의 지점의 홍수유출량과 집중시간, 홍수위를 산정할 수 있어 산지하천에서 돌발적으로 발생하는 홍수를 신속하게 예측할 수 있었다. 또한 임의의 지점에서의 설계홍수량을 손쉽게 산정하여 수공구조물 설계 시 이용할 수 있으므로 홍수에 의한 인적 물적 피해를 최소할 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.420-420
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• 2012

인류의 역사 이래로 하천관리에 있어서 치수는 주요 과제중의 하나였다. 대부분의 하천은 원활한 홍수 유통을 위해 직선화되었고 하폭은 확장되었다. 이로 인해 하천 생태계는 단순화되었고 홍수 피해 또한 줄지 않고 시가지 범람이라는 새로운 유형의 침수피해가 발생하였다. 최근까지도 홍수피해를 저감하고자 많은 노력을 기울이고 있고, 하천을 자연 친화형으로 설계, 복구하는 움직임이 활발하다. 하천을 설계함에 있어서 수치해석을 하고, 예측하는 것은 시간과 경제적인 장점으로 인해 많이 이용하고 있다. 본 연구에서는 대상지역을 프랑스 남부에 위치한 Var Catchemnt로 선정하였다. Var 유역은 $2,822km^2$의 면적, 총길이 125km, 최고 고도와 강 하구까지의 고도차가 3,000m의 급한 경사로 이루어진 유역이다. 이 지역은 매년 11월에서 1월 우기 때마다 빈번하게 홍수가 발생하는 지역으로 끊임없이 홍수에 따른 범람의 문제가 제기되고 있는 지역이다. 1994년 11월에 발생한 기록적인 폭우로 인해 최대유량 $3,500m^3/s$으로 관측되었고, 이 수치는 평균 유량의 50배에 이르는 유량이다. 이 홍수와 범람으로 인해 주변의 많은 시설이 피해를 입었으며, 도로가 유실되고, 인명피해도 상당했다. 본 연구에서는 수치해석을 위해 1차원 해석 프로그램인 DHI사의 MIKE11과 미공병단에서 개발한 Hec-Ras를 사용하였다. 홍수피해를 예방하기 위하여 가장 경제적이고 합리적인 방법은 제방의 높이를 변경하는 것으로 판단하여 수치해석을 실시한 후, 실제 데이터와의 비교를 통해 홍수를 예방하기 위한 제방의 높이를 결정하였다. Var 유역에 홍수를 예방하기 위해서는 강의 하구 쪽의 제방을 높일 필요가 있다고 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.466-466
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• 2016

최근 들어 보의 환경적인 측면을 고려한 저낙차형 구조물 설치가 요구되면서 고정보의 형태도 다양하게 제안되고 있다. 그러나 실무에 적용하기 위한 고정보의 설계 가이드라인은 매우 한정적이며 대부분 보 하류부에 대한 세굴이나 세굴 방지에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 따라서 본 연구는 국내 중소하천에 설치된 고정보의 물리적 제원 변경에 의한 수리적 특성을 분석함으로써 환경적인 측면을 고려한 저낙차형 고정보 설계 시 반영할 수 있는 기초자료를 제공하는데 목적이 있다. 이를 위해 경사형 및 계단형 보에 대해 crest 변화에 따른 기본적인 유량계수를 도출하였으며 수위-유량 관계 곡선을 개발하였다. 또한 유량과 crest 등과 같은 수리학적 조건을 변화시켜 자유 흐름 조건 및 잠긴 흐름 조건의 흐름특성을 분석하였다. 실험은 crest 길이에 따라 총 4개의 case로 나누어 수행하였다. 각 case 별 총 8개 유량조건에 대해 각각 자유흐름과 잠긴 흐름에서의 수위를 측정하였으며 정확한 흐름 및 수위 계측을 위해 디지털 카메라와 캠코더를 활용하였다. 분석결과 같은 유량조건에서는 crest가 증가할수록 수위 값도 증가하였으며 유량별 수위의 범위는 경사형 보가 계단형 보 보다 넓은 것으로 나타났다. 향후 본 연구 결과는 현장에서 고정보에 대한 crest 설계 시 충분히 고려될 수 있는 자료가 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.21-21
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• 2022

충적하천의 하상과 제방은 흐름에 의해 쉽게 침식되는 사립자들로 구성되어 있다. 흐름이 더욱 강해지면 커다란 입자들도 움직이게 되고 더욱 커지면 결국 모든 입자들이 움직인다. 이렇게 흐름에 의해 하상과 제방을 구성하는 사립자들이 움직이기 시작하는 상태를 한계운동이라 하며, 이때의 흐름조건을 한계조건이라 한다. 한계조건은 이동상 수리학의 시작으로, 이때부터 흐름은 물과 유사의 혼합이라는 이상류가 되어 순수한 물의 흐름보다 더 복잡하게 된다. 개수로는 관수로와 달리 반드시 자유수면이 있으며, 따라서 물과 공기와의 마찰은 상대적으로 매우 작으므로 개수로의 전단응력 분포는 관수로와 달리 근본적으로 비대칭이다. 따라서 전단응력은 수로 바닥이나 측벽에서만 작용하게 된다. 한계조건은 이러한 추상적인 의미에 앞서 바닥이 침식되지 않는 하도나 수로의 설계 등에 기본적인 자료가 된다. 개수로에서 경계면의 전단응력을 힘으로 표시하는 것을 통상 소류력이라 하며, 개수로 경계면에서 전단응력의 분포도; 이른바 단면의 평균 전단응력의 개념을 도입하여 해석하고 설계기준으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 건설기술연구원 하천실험센터의 급경사수로에서 연구를 진행하였으며, 기존 연구를 바탕으로 제작된 소류력 측정장치를 이용하였다. 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 유사 하천환경의 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하고자 연구를 진행하였고, 연구결과를 기존의 소류력 산정방법과 비교하였다. 본 연구에 사용된 장치는 실규모 실험을 위해 제작되었으며, 실규모 적용성 검토를 위해 실험실에서 충분한 검증실험을 거친 후 실규모 실험에 적용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2001년도 기초과제 연구보고서
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• pp.197-233
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• 2001

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권8호
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• pp.515-529
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• 2019

하천망과 유역 등 하천 네트워크 관련 공간자료는 각종 하천관리, 하천계획 및 설계, 수리수문학적 해석 등의 근간을 이루는 기초자료로 활용되고 있다. 기존 RIMGIS 등에서 제공하는 하천정보도 현행화 및 적절한 관리 부족으로 공간정보시스템간 불일치와 실제 하천지형과 이격이 나타나고 있는 실정이다. 또한, 고해상도 수치지형도(DEM)이 국가하천 주변 등 일부 지역에서만 제공되어, 저해상도 DEM으로부터 추출된 하천네트워크 정보의 신뢰도가 낮고 가용한 기수립 하천네트워크 정보와의 불일치는 DEM 기반 다양한 하천정보 추출 및 탄력적 활용을 저하시키고 있는 실정이다. 본 연구에서는 우선 국내 하천공간정보시스템이 제공하는 하천망 정보의 공간정확도, 정보체계간 일치성 등을 평가하고, 낮은 해상도의 DEM에 기수립된 하천망을 DEM에 강제로 각인시키는 방법으로 DEM을 개선하여 추후 하천망 혹은 유역 추출 시 기수립 하천망 혹은 유역대로 재현이 가능하게 하여 하천분야에 DEM의 활용성을 높일 수 있는 방법론과 소프트웨어(Forced river Network Striation and Delineation tool: FNSD)을 개발하고자 하였다. 개발된 FNSD는 ArcGIS의 ModelBuilder에서 순차적으로 관련 모듈을 연계시켜 자동화되도록 설계되었고, 한강수계의 섬강 유역에 시범 적용되었으며 항공사진 정보를 기반으로 수작업을 통해 도출된 하천망을 기수립 하천망으로 간주하여 30 m 저해상도 DEM에 각인시켜 하천망을 재추출한 후 주어진 기수립 하천망과 비교하여 재현 정확도를 검토하였다. 섬강유역에 적용한 결과 FNSD는 기수립 하천망을 정확하게 재현할 수 있음을 확인하였다. 이러한 검증결과는 각인된 DEM이 다양한 차수의 하천망 및 유역을 신뢰성 있게 재현할 수 있어 저해상도 DEM의 하천활용도를 높이는데 기여할 가능성이 있음을 의미한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.527-531
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• 2007

하천내에서 작은 물고기의 국지적인 회유 또는 이동 습성은 먹이를 구하고, 산란 및 성장과 집단에서 분산하고, 위험으로부터 도피하는 것에 밀접한 연관이 있다. 하천의 합류부와 연결부에 제방(levee), 도로(road) 등이 설치되는 경우 일반적으로 암거형태의 인공수로로 상 하류를 연결되는데, 암거내 수리특성상 평수시 저유량, 고유속, 저수심의 수리특성을 보인다. 이러한 수리특성은 물고기가 이동하는데 장애(barrier)가 되어 생태적으로 하천내 종다양성 감소와 일부 어종의 멸종을 초래한다. 어도 설치시 설계기준에서 가장 주목할 부분은 어도를 이용할 대상어종의 범위와 유영능력이다. 하천설계기준(2005, 한국수자원학회)에서 제시된 물고기의 유영능력은 대부분 국외 어종을 대상으로 외국에서 실험한 결과를 이용하고 있다. 그러므로 이러한 기준이 국내 어종에 대해 적합한지에 대한 검토가 필요하다. 본 실험의 목적은 국지회유성인 피라미와 각시붕어가 인공수로를 통과할 때의 유영행동 중 소상성공율과 유영속력을 평가하고자 함이다. 유영행동의 실험방법은 Brett(1967)에 의해 제안된 2가지 방법인 증진유속방법과 고정유속 방법중에서 물고기의 이동경로와 소상능력을 확인하기에 용이한 고정유속방법을 사용하였다. 또한, 효과적인 실험을 위해 실험어종(피라미 100마리, 각시붕어 100마리)이 실험 중에 최적의 건강상태를 유지할 수 있도록 물고기의 적응 기간(24시간)과 실험 중 휴식기간을 두었다. 실험결과 체형이 방추형(fujiform)인 피라미의 경우 평균유속 $0.7{\sim}0.8m/s$구간에서 소상성공율이 61%에서 26%로 급격하게 하락하는 현상이 나타났다. 그리고 측편형(compressiform)의 체형을 가진 각시붕어의 경우 평균유속 0.4m/s에서 소상성공율이 25%로 나타났으며 그 이상의 유속에서는 10%이하로 나타났다. 실험어종의 이동경로를 분석한 결과 대부분 수로바닥에 밀착하여 최저유속구간을 이용하여 이동하는 것으로 나타났으며, 이동경로의 지점유속은 평균 유속의 70%정도로 나타났다. 실제 하천에 설치된 인공수로가 생태통로의 기능을 유지하기 위해서는 평상시 수리특성이 대상어종의 유영능력을 초과하지 않도록 설계되어야 한다. 특히, 하천에 설치된 인공수로의 길이가 $5{\sim}10m$정도일 경우라면 피라미의 소상 가능성을 50% 이상 확보하기 위해서는 평수시 설계유속이 0.7m/s를 초과하지 않아야 할 것으로 판단된다.