• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.9 no.4
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• pp.228-236
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• 2022

Riverbank revetments are installed to increase the stability, while preventing scouring, and utilize the rivers; their construction is prioritized to secure dimensional safety that can withstand flooding. Existing revetment technologies employ use of rocks, gabions, and concrete. However, stone and gabions are easily erosion and destroyed by extensive flooding. Though the materials used in concrete technology possess strength and stability, the strong base adversely affects the aquatic ecosystem as components leach and remain in water for a long time. This serves as an environmental and ecological issue as vegetation does not grow on the concrete surface. This study introduces multi-layer porous riverbank revetment technology using biopolymer materials extracted from castor oil. Results obtained from this study suggest that this technology provides greater dimensional stability as compared to existing technologies. Moreover. it does not release toxic substances into the rivers. Multiple experiments conducted to review the application of this technology to diverse river environments confirm that stability is achieved at a flow velocity of 8.0 m/s and maximum tractive force of 67.25 kg_f/m² (659.05 N/m²).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.34-34
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• 2019

급격한 기후변화의 영향으로 강우의 발생패턴과 높은 강우강도를 갖는 호우의 발생빈도가 높아지고 있어, 짧은 시간동안 다량의 표토가 손실될 가능성이 증가하고 있다. 강우에 의한 표토손실은 다양한 영역에서 발생하는데, 특히 산지유역과 농경지에서 발생할 경우 산림자원의 손실과 작물을 재배할 수 있는 영역이 감소하는 문제를 가져오게 된다. 또한 침식된 표토가 하천으로 유입되면 퇴적으로 인한 통수능력 저하, 하천생태 교란 등의 다양한 문제가 나타나고 있다. 우리나라는 표토침식량을 추정하기 위하여 연평균 토양침식모델을 적용하고 있다. 이모형은 기본적으로 연평균 토양침식을 예측하기 위해 개발되어온 모형으로, 적용하고 있는 매개변수도 연평균 개념의 값을 가지고 있다. 따라서 이모형은 짧은 시간동안에 발생하는 호우사상으로 발생하는 표토침식을 예측하는데 한계를 가진다. 본 연구에서는 기후변화의 영향으로 나타나는 단기호우사상에 의한 표토침식을 예측하기 위해 외부에서 작용하는 침식요인인 강우강도를 고려하기 위하여, 강우입자의 물리적인 특성을 반영한 강우에너지 산정공식을 제시하였다. 또한 기 개발된 분포형 단기표토침식모형에 제안된 식을 적용하여 타당성을 검토하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.5B
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• pp.481-488
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• 2006

This paper suggests a novel approach of integrating the quasi-distributed watershed model SWAT with the fully-distributed groundwater model MODFLOW. Since the SWAT model has semi distributed features, its groundwater components hardly considers distributed parameters such as hydraulic conductivity and storage coefficient. Generating a detailed representation of groundwater recharge, head distribution and pumping rate is equally difficult. To solve these problems, the method of exchanging the characteristics of the hydrologic response units (HRUs) in SWAT with cells in MODFLOW by fully combined manner is proposed. The linkage is completed by considering the interaction between the stream network and the aquifer to reflect boundary flow. This approach is provisionally applied to Gyungancheon basin in Korea. The application demonstrates a combined model which enables an interaction between saturated zones and channel reaches. This interaction plays an essential role in the runoff generation in the Gyungancheon basin. The comprehensive results show a wide applicability of the model which represents the temporal-spatial groundwater head distribution and recharge.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.10 no.4
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• pp.97-106
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• 2023

This study analyzed morphological changes in the Singwangcheon and Naengcheon streams in Pohang caused by flooding due to Typhoon Hinnamnor. Analysis of the changes in river channel area from the past to recent times using aerial photos and drone-taken images showed that the river width had gradually decreased since the 1960s. However, after the flood, the river width increased again. Changes in the river cross-section before and after the flood show that a large amount of coarse sediment was deposited inside the river bend while the outer bank was eroded. The water levels calculated using HEC-RAS for the pre-flood cross-section based on the flood frequency discharges and estimated discharge from Oer Reservoir were significantly lower than the observed water level, which means that the cross-sectional change was not considered. The results of this study suggest that it is necessary to consider cross-sectional changes due to sediment transport when estimating the flood level of small and medium-sized mountain streams, and it is needed to investigate the geomorphic changes after floods.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.48-48
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• 2020

최근 이상기후변화로 인해 수환경 변화가 일어나고 있다. 그로 인해 국내에서 조류의 과대성장이 빈번히 발생되고 있으다. 이로 인해 유해남조류 등 조류가 생산하는 독성물질, 이취미 물질은 수질을 악화시키고 있으며, 생태계에 큰영향을 미친다. 조류는 하천에서 넓은 분포로 발생하게 되는데 이러한 조류 모니터링에는 많은 인력과 시간이 소요된다. 국내에선 인력과 시간을 줄이기 위해 최근 원격탐사 기법을 이용한 조류 모니터링에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 녹조류, 남조류 5종을 이용해 실험을 진행하였다. 사용된 초분광 센서는 CORNING사의 microHSI^TM 410 SHARK를 이용하였으며 파장 400-1000 nm에서 NIR(visNIR)파장을 분석할 수 있으며, 초분광 센서를 정사로 영상을 촬영하기 위해 짐벌을 이용하여 영상을 수집하였다. 영상을 촬영 전 방사보정을 하기 위해 시료와 동일 선상에 99% 반사율을 갖는 백색반사판을 같이 촬영하여 방사보정을 진행하였다. 본 연구에서는 시기와 상관없이 조류에 대한 연구를 하기위해 조류배양액을 이용하였으며, 남조의 경우 470 nm에서 분광 특성을 나타내었으며, 녹조의 경우 477-510 nm에서 분광 특성을 나타났다. 초분광영상을 통해 기초라이브러리를 구축하고 구축된 라이브러리를 통해 조류의 분광특성을 분석하고 제시하여 하천에 적용하고자 한다.

• Journal of The Geomorphological Association of Korea
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• v.27 no.3
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• pp.13-24
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• 2020

This study analyzed the characteristics of the grain size distribution of the sediments obtained from the flooding in Ibang-myeon, Changnyeong-gun, which was caused by the collapse of a embarkment on the Nakdong River on August 9, 2020. As a results, it was found that the mean grain size decreases and the sorting becomes poorer as the distance from the embarkment collapse point increases. This is attributed to the fact that the transport energy of the river decreases when flooding occurs, ensuring that coarse-grained sediments are deposited first. Further, as the transport energy further reduces and becomes dispersed, the sorting for the fine-grained sediments becomes poor. Considering the characteristics of spatial distribution, sediments along the farm road showed the properties of floodplain deposits that transport to natural levee and back swamp due to river flooding. On the other hand, sediments along the irrigation ditch exhibited the properties of the deposits that are carried by the flow backward of ditch from the river after the collapse of the embarkment. The results of this study are significant because characteristics of flood sediments were elucidated for major rivers where flooding rarely occurs due to the recently built artificial structures. In addition, by applying the grain size distribution characteristics of present river flood sediments, it will be able to contribute to clarifying the sedimentary environments of the paleo river flood deposits.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.368-372
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• 2018

하천수의 실시간 자료수집 목적으로 전력량계의 전력사용량 변화를 계측하여 양수량을 산정하는 것이 경제적인 자료수집방안이 될 것으로 판단되어 전력사용량의 실시간 계측 및 전송이 가능한 '전력량 전송시스템'을 개발하여 여주시(여주대교)~여주시(이포대교) 관측소 구간 내 농업용수 취수시설인 상백리 양수장에서 적용성을 평가하였다. '전력량 전송시스템'의 정상적인 자료수집을 판단하기 위해 실내실험을 수행한 결과 전송자료 648,000개 중 수집된 자료는 647,964개로 평균 오차율 0.01%를 나타내며 현장적용이 가능함을 입증하였다. 개발된 '전력량 전송시스템'을 상백리 양수장에 설치하여 6개월간 젼력량 사용자료를 취득하였으며, CCTV를 이용하여 현장자료를 모니터링하였다. 서버전송자료와 현장전력량자료를 비교한 결과 누적전력량은 일치하였으며, '전력량 전송장치'를 이용한 전력사용량의 실시간 계측이 가능함을 확인하였다. 능서1 양수장에서 수집된 전력량 자료와 초음파유속계로 계측된 양수량 자료를 활용하여 전력량-양수량관계식을 개발하였다. 개발된 전력량-양수량관계식으로 환산된 유량을 초음파유속계 유량과 비교한 결과, 월별 오차는 최대 8.0%, 평균 4.0%로, 하천수 사용실적 보고량의 최대 24.4%, 평균 7.4%보다 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 초음파유속계를 이용한 양수량 산정방법은 수로내 유속과 수위변화를 직접 계측하여 정도 높은 유량산정이 가능하지만 초기설치비용 및 유지관리 비용이 소요되므로 모든 취수시설에 적용하는 것은 불가능하다. '전력량 전송시스템'은 기 설치된 전자식 전력량계를 활용하기 때문에 초기 설치비용이 저렴하며 실시간 자료수집이 가능한 장점이 있다. 따라서, '전력량 전송시스템'을 이용한 전력량자료의 수집과, 전력량-양수량관계식의 개발이 실시간 하천수 사용량 수집에 적용할 수 있는 가장 경제적인 대안으로 판단된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.56 no.4
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• pp.339-347
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• 2023

Dissolved organic matter (DOM) is a key component in the biogeochemical cycling in freshwater ecosystem. However, it has been rarely explored, particularly complex river watershed dominated by natural and anthropogenic sources, such as various effluent facility and livestock. The current research developed a new analytical method for TOC/TN (Total Organic Carbon/Total Nitrogen) stable isotope ratio, and distinguish DOM source using stable isotope value (δ¹³C-DOC) and spectroscopic indices (fluorescence index [FI] and biological index [BIX]). The TOC/TN-IR/MS analytical system was optimized and precision and accuracy were secured using two international standards (IAEA-600 Caffein, IAEA-CH-6 Sucrose). As a result of controlling the instrumental conditions to enable TOC stable isotope analysis even in low-concentration environmental samples (<1 mgC L^-1), the minimum detection limit was improved. The 12 potential DOM source were collected from watershed, which includes top-soils, groundwater, plant group (fallen leaves, riparian plants, suspended algae) and effluent group (pig and cow livestock, agricultural land, urban, industry facility, swine facility and wastewater treatment facilities). As a result of comparing characteristics between 12 sources using spectroscopic indices and δ¹³C-DOC values, it were divided into four groups according to their characteristics as a respective DOM sources. The current study established the TOC/TN stable isotope analyses system for the first time in Korea, and found that spectroscopic indices and δ¹³C-DOC are very useful tool to trace the origin of organic matter in the aquatic environments through library database.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.104-104
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• 2016

소규모 하천에서의 평수기 유량 측정은 일반적으로 지점식 초음파 유속계, 프로펠러 유속계 등을 활용해 도섭법으로 측정된 유속 측정성과를 기반하여 유속-면적법으로 산정된다. 유속-면적법으로 측정된 유량 측정 성과는 횡방향 측선의 수, 수심방향 측점의 수, 측정 시간, 수심 등 제반 측정 인자에 의해 영향을 받고 유량 불확도는 각 인자 별 오차에 영향을 받는다. ISO 748 (2007)과 ISO 1088 (2007)은 유속-면적법 적용방법, 현장 측정 가이드라인, 불확도 인자 별 적용 요건에 따른 오차, 최종 유량 불확도 산정 기법을 제시하였다. 따라서, 국내외 유량조사 기관에서는 유속면적법을 적용할 경우, ISO에서 제시된 인자 별 오차 및 유량 불확도 산정 기법을 기반으로 유량 불확도를 산정해왔다. ISO 748과 1088은 다양한 규모의 실제 하천에서 관측된 자료를 기반으로 횡방향 측선 수, 수심방향 측점 수 (2점법, 3점법 등), 측정 시간 등과 관련된 인자 별 오차를 표로 상세하게 제시하였고 실무에서는 별도 추가 검증없이 사용해 왔다. 그러나, ISO에서 유속-면적법 유량 측정 불확도를 평가하기 위해 사용된 측정자료는 유량을 제어하기 힘들고 유속 측정 상황이 유출 조건 별로 상이한 현장 자료를 기반으로 하였고, 상대적으로 정확도가 낮은 프로펠러유속계를 기반으로 1960년대에 관측된 자료들을 주로 활용하여 도출되었다. 따라서, 본 연구에서는 기존 ISO에서 제시한 유속-면적법에 필요한 인자들의 오차를 정밀 실규모 실험을 통해 재산정하여 기존 ISO 748과 1088에서 제시한 인자별 오차의 적정성을 검증하고자 하였다. 이를 위해 흐름을 안정적으로 통제할 수 있는 건설기술연구원 안동 하천실험센터의 완경사수로(A2)에서 정상상태의 폭 7m, 수심 1m, 유속 약 1m/s의 흐름을 유지한 후, 유속 측정 정확도가 우수한 micro-ADV를 활용하여 공간적으로 매우 정밀하게 유속을 측정하고, 수심은 Total Station을 기반으로 흐름 발생 전에 정밀 측정하였다. 오차 분석 결과, ISO 규정에서 제시한 오차와 본 실험의 결과로 도출된 인자들의 오차는 상당한 차이를 보였다. 따라서, 본 연구 결과로 도출된 유속-면적법의 인자 별 오차는 실험이 수행된 소하천 규모의 하천에서 도섭법으로 산정된 유량의 불확도를 평가할 경우에 활용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.53-53
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• 2022

본 연구는 낙동강 상류에 위치한 안동댐 하류(4,565.7 km²)를 대상으로 1차원 물리적 서식처모형인 PHABSIM(Physical Habitat Simulation System)과 2차원 물리적 서식처 모형인 River2D를 이용하여 대표어종인 피라미에 대해 환경생태유량과 어류서식처 면적을 산정하였다. 두 모형의 구축을 위해 낙동강 하천기본계획보고서(2009)를 수집하여 하천단면과 수리학적 자료를 두 서식처모형에 적용하였다. 유속과 수위자료의 경우, 낙동강수문조사연보와 검보정된 HEC-RAS를 활용하여 갈수량 Q355(10.95 m³/sec)와 평수량 Q185(41.72 m³/sec)에서의 유속과 수위를 생성하여 적용하였다. 대표어종 선정을 위해 총 4회에 걸쳐 현장조사를 진행하였으며, 수집한 어종들에 대해 상대풍부도와 출현 개체수 분석결과 54.2%의 상대풍부도와 총 110개의 개체수를 나타낸 피라미(Z acco platypus)를 대표어종으로 선정하였다. 서식처 적합도 지수 HSI(Habitat Suitability Index)는 피라미 출현시기의 수심(Depth), 유속(Velocity) 그리고 하상재료(Substrate)를 조사하여 적립하였으며 수심은 0.4~0.6 m, 유속은 0.3~0.5 m/s, 하상재료는 모래(2.0 mm)~잔자갈(16.0 mm)일 때 HSI가 가장 적합한 것으로 분석되었다. PHABSIM을 이용하여 피라미에 대해 최적 환경생태유량 산정결과 20.0 m³/sec로 산정되었고, 모의한 30개 유량에 대해 평균 어류서식처 면적은31,905.3 m²/1,000m로 산정되었다. PHABSIM으로 산정된 환경생태유량과 River2D를 이용하여 하천유량이 Q355와 환경생태유량일 때의 공간분석을 실시하였다. Q355와 비교하여 환경생태유량일 때 유속과 수심 HSI에 대한 공간분포와 어류서식처 면적 또한 더 큰 것으로 분석되었다.