• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1989년도 수공학논총 제31권
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• pp.123-132
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• 1989

자연하천에서의 흐름특성을 해석하기 위해 Boundary - fitted(BF) coordinate system을 응용하여 유한차분법에 의한 2차원모델을 개발하였다. BF coordinates는 경계면의 형상에 관계없이 적용할 수 있으며 모든 계산은 기본식의 좌표변환을 통해 직각좌표계에서 행해지므로 경계조건의 입력에 용이하다. Physical domain(X - Y 좌표계)에서 하천의 형상을 입력하면 Grid generation에 의해 모든 계산은 Computational domain($\varepsilon$ - n 좌표계)에서 행해진다. Computational domain에서의 유한차분법은 half - time step으로 ADI 방법을 이용했고, 한 방향의 유속과 수위를 Double sweep으로 풀었다. 유속, 수위 및 하상의 격점망은 Staggered grid system을 사용했으며 geometric elements는 각 격점별로 계산하였다. 본 모델을 이용하므로써 불규칙한 수로나 하천의 흐름상태를 해석할 수 있으므로 흐름의 종단, 횡단방향의 유속분포, Superelevation을 구할 수 있고 하천의 계획, 관리, 제방의 호안이나 구조물의 설치등으로 일어나는 수리학적 영향등을 예측할 수 있다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.51.1-51.1
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• 2010

본 논문은 중소 도시하천을 위한 수해관리시스템 개발에 관한 것이다. 일반적으로 도시하천은 집중호우 발생 시 수위가 급격히 상승하는 특성이 있으므로 하천 재난관리 측면에 있어서 특별한 주의가 필요하다. 따라서 이와 같은 하천의 경우에는 강우와 유출 관계식으로부터 수립된 수문학적 모형을 사용하여 홍수 발생 여부를 예측하는 것 보다는 하천 수위의 실시간 변동 상황을 즉시 감지하고 위험상황 발생 시 이를 신속히 전파하는 것이 재난관리 측면에 있어 더욱 유리할 수 있다. 본 연구에서는 이를 위하여 실시간 센서 데이터를 보다 효율적으로 처리할 수 있는 복합 이벤트 처리기법을 사용하여 수해관리시스템을 개발하였다. 또한, 외부의 재난관리시스템과 정보를 공유하며 연동을 원활히 수행할 수 있으며 경보를 다수의 사용자에게 효과적으로 전파할 수 있는 이벤트 주도적 아키텍처를 적용하였다. 본 연구를 통해서 최근 실시간 데이터 처리기법으로 주목을 받고 있는 복합 이벤트 처리기법이 수해관리에 효과적임을 알 수 있었으며 타 분야의 재난관리에도 널리 적용될 수 있는 것으로 파악되었다.

• 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 2012년도 학술발표회
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• pp.382-386
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• 2012

최근 산지하천 유역에서 발생하는 홍수와 이를 동반한 토석류에 의해 많은 인적, 물적 피해가 빈번히 발생하고 있다. 이러한 피해를 최소화하기 위해서는 유역의 정확한 홍수유출량 해석이 동반되어야 하지만 산치하천 유역은 유출특성 분석에 기본이 되는 수위관측소의 수가 적고, 관측소가 존재하더라도 결측치가 많거나 자료보유 연한이 짧아 자료의 활용성이 떨어진다. 따라서 선행 연구에서는 미비한 자료만으로도 회귀분석이 가능하며 높은 신뢰도를 갖는 Fuzzy 회귀분석 기법을 도입하여 수위자료 없이도 산지하천 유역의 유역면적과 하도경사를 바탕으로 홍수유출량을 평가할 수 있는 기술을 개발하였다. 본 연구에서는 여기에 빈도별 강우량을 새롭게 추가하여 홍수량 산정식을 개선 및 보완하였다. 새롭게 도출된 홍수량 산정식의 정확도는 기존 대상유역 내 특정지점 설계홍수량을 기준으로 기존 개발된 홍수량 산정식과 비교하여 검토하였고 비교적 높은 정확도를 나타냈다. 이를 바탕으로 일반 사용자도 손쉽게 홍수량을 산정할 수 있도록 MATLAB을 이용하여 홍수량 산정 프로그램을 개발하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1093-1097
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• 2006

하천수계는 여러 인자들의 상호작용을 통하여 변화하게 되며, 하천 자정능력에 관한 연구는 이를 중심으로 진행되어 왔다. 여러 환경 요인 중 하상재료는 하천의 조도와 수생태계의 특성을 변화시키게 되며, 유입수의 성상에 따라 수저퇴적물이 쌓이거나, 생물막이 형성되는 매개체 역할을 하게 된다. 특히, 하천의 폭이 좁고 수심이 얕은 개울에서는 하상 퇴적물이 수질에 기여하는 영향이 큰 것으로 알려져 있다. 국내하천의 경우 하상재료가 주로 모래와 자갈이 주를 이루고 있으며, 수심이 낮아 빛의 투과성이 양호하여 부착조류의 증식 및 하상재료(모래 및 자갈 등)를 기질로 한 생물막 형성 등 하상재료는 하천환경의 변화 및 수질변화가 일어나는데 상당한 기여를 하는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 하천의 하상재료가 설치된 수로를 이용하여 이화학적요소를 조사, 분석함으로써 하상재료를 통한 수질변화 특성을 비교.검토 하였다. 그 결과 하상재료의 입경이 클수록 DO 변화가 더 큰 폭으로 증가 하였으며, 수위와 유속의 경우 수위가 낮으면서 유속이 적정수준일 경우 DO 증가가 나타나는 것으로 관측되었다. 하천수가 수로에 의해 순환되면서 유기물 저감속도의 측정결과 초기 흡착, 침전 등의 물리적 작용이 부착조류 증식 등의 생물학적 작용보다 우선되면서 입자성 유기탄소(POC)의 제거속도가 용존성 유기탄소(DOC) 의 경우보다 더 빠르고 우선되는 것으로 조사되었다. 영양염류의 경우 부착성조류에 의한 질소 제거능은 실제 질산화작용은 활발히 이루어졌으나 탈질작용에 의한 총질소의 제거는 미비한 것으로 나타났으며, 총인은 입자성유기탄소가 제거되는 것과 유사한 경향을 나타내 제거 기작이 대부분 흡착, 침전에 의한 물리적 자정 작용에 기인한 것으로 조사되었다. 또한 하상재료 입경 변화에 따른 수질변화 특성은 기질(하상재료)의 입경이 작을수록 오염물질의 분해능이 큰 것으로 나타났다. 이와 같이 여러 하천환경 요인 중 하상재료에 의한 하천환경의 다양한 변화는 수질변화 및 자정능력에 큰 영향을 미치게 된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.333-333
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• 2021

최근 전 지구적인 기후변화 및 온난화의 영향으로 태풍 및 집중호우가 빈번하게 일어나고 있으며, 이로 인한 한천범람 등 홍수재해로 인명 및 재산 피해가 크게 증가하고 있다. 우리나라에서도 태풍 및 집중호우로 인한 호수피해는 매년 발생하고 있으며, 피해 빈도와 강도가 증가하고 있는 실정이다. 이러한 현실을 고려하였을 때에 하천 인근 주민의 생명과 재산을 보호하기 위하여 실시간으로 홍수위 예측을 수행하는 것은 매우 중요하다 할 수 있다. 국내에서 수위예측을 위하여 대표적으로 저류함수모형(Storage Function Model, SFM)을 채택하고 있지만, 유역면적이 작아 홍수 도달시간이 짧은 중소하천에서는 충분한 선행시간과 정확도를 확보하기 어려운 문제점이 있다. 이는 유역면적이 작은 중소하천에서는 유역 및 기상 특성과 관련된 여러 인자 사이의 비선형성이 대하천 유역에 비해 커지는 문제점이 있기 때문이다. 본 연구에서는 위와같은 문제를 해결할 수 있도록, 수문자료와 딥러닝 기법을 적용하여 실시간으로 홍수위를 예측할 수 있는 방법론을 제시하였다. 지난 태풍 및 집중호우로 인하여 급격한 수위상승이 있던 낙동강 지류하천에 대하여 LSTM(Long-Short Term Memory) 모형 기반 실시간 수위예측 모형을 개발하였으며, 선행시간 30~180분 별로 홍수위를 예측하고 관측 수위와 비교함으로써 모형의 적용성을 검증하였다. 선행시간 180분 기준으로 영강 유역 수위예측 결과와 실제 관측치의 평균제곱근 오차는 0.29m, 상관계수는 0.92로 나타났으며, 밀양강 유역의 경우 각각 0.30m, 0.94로 나타났다. 본 연구에서 제시된 딥러닝 기반모형에 10분 단위 실시간 수문자료가 입력된다면, 다음 관측자료가 입력되기 전 홍수예측 결과가 산출되므로 실질적인 홍수예경보체계에 유용하게 사용될 수 있을 것이라 보인다. 모형에 적용할 수 있는 더욱 다양한 수문자료와 매개변수 조정을 통하여 예측결과에 대한 신뢰성을 더욱 높일 수 있다면, 기존의 저류함수모형과 연계하여 홍수대응 능력을 향상시키는데 도움이 될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.108-108
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• 2019

낙동강에는 2010-2012년 4대강 사업 완료 후 8개의 다기능 보가 설치되었다. 보 설치로 인해 물의 체류시간이 증가하고 보 상류에는 정체수역이 광범위하게 형성되었다. 이후 지속된 가뭄과 여름철 고온현상이 겹치면서 남조류의 과잉성장(녹조현상)이 빈번히 발생하여 수생태계 건강성에 문제를 초래하는 등 사회적 이슈로 자리잡게 되었다. 조류의 과잉성장을 해결하기 위해 정부에서는 총인(TP) 방류수 수질기준 강화, 펄스형 방류기법 운영 등 대책을 추진하였으며, 녹조 우심지역을 선정하고 지역 특성에 맞는 대응방안을 수립하여 추진하고 있으나, 그 효과가 국부적이고 일시적이어서 근원적 대책 마련이 필요한 실정이다. 일반적으로 남조류의 과잉성장에 영향을 미치는 요소는 높은 영양염류(질소, 인)와 유기물 농도, 고온과 안정적인 성층강도, 그리고 남조류의 생리적 특성 등으로 매우 다양하기 때문에 정확한 발생 원인의 분석이 어려운 경우가 많다. 그러나, 보에 의해 흐름이 조절되는 하천에서는 유량, 유속 및 수온성층 등이 남조류 성장과 천이특성에 가장 민감한 영향을 미친다. 선행 연구사례에서는 유량과 남조류 생체량이 서로 반비례 관계를 가진다는 점과 상 하층간의 온도차(수온성층)가 남조류 우점과 밀접한 관련이 있다는 것을 보였다(Sherman et al. 1998). 따라서 최근 국내에서도 보의 관리수위를 낮추어 유속을 증가시키고 체류시간을 감소시켜 녹조문제를 완화하려는 노력이 추진 중이다. 하지만 하천의 수질은 물리적, 화학적, 생물학적 요인들의 복잡한 상호작용의 결과이므로, 단기간의 측정 결과로 보 수위 저하의 효과를 평가하는데 어려움이 있다. 따라서 이를 과학적으로 평가하기 위해서 수리 수질 생태의 연동해석이 가능한 수치모델을 활용할 필요가 있다. 수치모델은 매개변수를 충분히 보정한다면, 다른 모든 요인은 동일한 조건에서 보 수위 저하만의 영향을 예측하는데 활용가능하다. 본 연구의 목적은 낙동강 수계 중류에 위치한 칠곡보-강정고령보 구간을 대상으로 3차원 수리 수질모델인 EFDC를 구축하고, 실측 자료를 이용하여 모델을 보정한 후 보 관리수위의 저하운영 시나리오에 따른 수질과 남조류의 시 공간적 변동 특성을 분석하는데 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1808-1813
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• 2007

하천유량은 수자원계획, 댐개발, 용수공급, 하천수질관리 등에 필요한 수자원 기본자료로서 정확도에 따라 국가 수자원계획이 좌우될 수 있는 중요한 자료이다. 본 연구는 낙동강 유역을 대상으로 7개 지점에 대한 2006년의 수문관측 자료 및 유량측정성과를 이용하여 유출특성을 분석하였다. 2006년도 낙동강 유역의 유량측정 지점 중 낙동강 본류에 해당하는 7개 지점에 대한 현장 유량측정 수행결과와 유량측정성과에 대한 수리특성 분석, 불확실도 분석 및 수위-유량관계곡선식을 개발하여 유량을 산정하였다. 산정된 유량에 대한 상 하류 유출 검토, 댐방류량과의 비교, 연유출률 검토, 주요 호우사상별 직접 유출률 검토, 평 저수시 동시유량 검토 등을 통하여 각 지점의 최종 유량을 확정하였다. 산정된 유출률은 대체로 양호한 결과를 보였으며, 부분적으로 계기수위가 불안정했던 지점들을 제외한 나머지 지점들의 유출률은 그 지점들의 특성을 감안할 경우 비교적 안정적인 범위 내의 유출특성을 보였다. 2005년도 유출률과 비교해 보면 전체적으로 다소 높게 나타났으나, 올해 장기간 집중된 강우 특성을 고려한다면 적절한 유출범위를 보인 것으로 판단된다. 향후 전문인력에 의한 현장 측정과 일상적인 검증과정을 통해서 정밀한 유량측정성과를 확보한다면, 보다 신뢰성있는 유량자료를 생산할 수 있을 것이며, 효과적인 치수 및 이수계획의 수립 등 수자원 개발을 위한 기반을 마련할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.325-325
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• 2011

자연과 함께하는 하천복원 기술개발(Ecoriver21) 연구단에서 진행 중인 홍수터 수목관리 기술 개발 과제에서는 국내하천 흐름저항 산정기법을 개발하기 위해 2006년부터 2009년까지 총 27개 시험하천의 실측자료를 이용한 조도계수를 산정하였다. 2010년에는 18개 시험하천을 추가로 운영하여 최종적으로 총 45개 하천의 조도계수를 산정하고자 한다. 조도계수 계산에 필요한 자료는 모두 현장에서 직접 측정하였으며 이를 위해 넓은 범위의 수위자료를 획득할 수 있는 홍수기 이전에 수위계를 설치하였고, 유량 측정, 하천 단면 측량, 하상재료 입경분석 등을 통하여 유량 변화에 따른 조도계수 분석, 하상재료 크기별 조도계수 변화 분석, 조도계수 경년변화 분석 등의 연구를 진행하였다. 분석 결과 대부분의 하천은 유량이 증가함에 따라 조도계수가 감소하는 경향을 보였고 특정한 유량 범위에서 수렴하였다. 유량에 따른 조도계수 변화 폭은 하상재료의 입경 크기가 클수록 심하였다. 산지 거석하천인 내린천 왕성동 지점의 경우 0이 287.8 mm로 조사 지점 중 하상재료의 크기와 유량에 따른 조도계수 변화 폭, 수렴되는 조도계수 값이 가장 컸다. 하상재료 입경 크기 $D_{50}$을 기준으로 2 mm이하인 모래하천의 경우에는 유량이 증가함에 따라 조도계수가 감소하다가 고유량에서 다시 증가하는 경향을 보였다. 조도계수 경년변화를 분석한 평창강 방림 지점과 만경강 고산 지점의 결과는 비교적 큰 차이를 나타내지 않았고, 한강 본류의 배수영향을 받는 옥동천 옥동, 법천천 법천 지점의 경우 배수 상황 발생 시 다른 지점과 달리 상당히 복잡한 양상을 나타내었다. 본 연구에서는 지금까지 진행된 국내하천의 조도계수 분석 자료를 종합하여 조도계수 자료집을 발간할 계획이며, 조도계수 자료집에는 각 지점의 수위 및 유량 실측자료, 하상재료 입경 크기, 지점 특성, 사진 자료 등이 포함될 예정이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1B호
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• pp.1-9
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• 2009

본 연구에서는 일반적으로 유량 자료의 생산을 위해 널리 사용되는 수위-유량관계의 고리형 특성 분석과 수치모형에 의해 이를 재현하는 것을 목적으로 하고 있다. 팔당대교 등 3개 지점의 연속적인 수위와 유량자료를 분석한 결과 여러 사상에서 매우 강한 고리형 특성이 발생하는 것을 확인하였다. 이는 기존 단일 수위-유량관계가 많은 오차를 포함할 수 있다는 것을 나타낸다고 할 수 있다. 한강 본류부에 일차원 수치모형을 이용하여 다양한 홍수사상에 적용하고, 그 결과를 실측 수위와 비교하여 검증하였다. 특히 2007년 홍수사상의 경우, 한강대교에 설치된 ADVM을 이용한 연속적인 유량측정 자료와 비교하여 수치모형에 의한 간접유량 산정의 적용성을 검증하였다. 검증된 수치해석 결과로부터 주요지점의 수위-유량관계를 작성한 결과 실측치와 유사한 형태를 구할 수 있었는데, 적절히 보정되고 검증된 수치모형을 이용하면 고리형 특성이 매우 강한 수위-유량관계의 재현이 가능함을 분석하였다. 본 연구 결과는 기존 단일 수위-유량관계의 오차 분석과 수치모형을 이용한 고리형 수위-유량관계 개발에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.