• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.461-461
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• 2016

이상기후로 인하여 제방붕괴에 대한 위험성이 높아지고 있고, 이로 인해 발생하는 제내지 내 붕괴 홍수파에 대한 연구가 증가하고 있다. 특히 홍수파 선단의 이동 속도 추정은 제내지의 위험성을 예측하고, EAP 등을 수립하는데 매우 중요한 자료가 될 수 있다. 제내지에서의 선단 홍수파에 대한 예측을 하기 위해서는 해당 지역의 하천특성, 수리특성 및 제방 등 수공구조물 특성뿐만 아니라, 제내지의 지형 및 토지이용 현황 등을 조사하여 수리실험이나 수치모의를 수행해야 하는 것이 일반적이다. 수치해석의 경우 수리실험에 비하여 경제성 및 효율성 측면에서 뛰어날 수 있으나, 제방 붕괴과정 및 메커니즘을 반영하기가 불가능하다. 이에 반해 수리모형실험의 경우 제방붕괴 양상 및 그 과정의 재현이 가능하기 때문에, 제내지에서의 선단홍수파 전파에 관한 보다 정확한 양상을 파악할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 실험은 실제 크기의 하천이 아닌 축소모형 또는 개수로에서 수행되었기 때문에, 초기 홍수파의 전파가 축척효과(Scale effect)의 영향을 받을 가능성이 매우 크다. 특히 선단 홍수파의 경우 파가 진행되면서 수심이 낮아지고, 유속이 느려지기 때문에 그 영향은 점차 증대된다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 초기 선단 홍수파의 표면장력 영향을 고려한 보정 계수 산정에 대한 연구를 수리실험을 통해 수행하였다. 연구는 크게 4가지 과정으로 구성되었다. 첫째는 농도-표면장력의 관계 규명이며, 둘째는 표면장력-홍수파 전파 속도 관계 규명이다. 셋째는 표면장력과 Weber Number(We)의 관계를 도출하는 것이며, 마지막은 We를 이용하여 한계조건을 제시하는 것이다. 실험은 계면활성제의 농도를 변화시켜가며, 얇은 유리관(D=1.0 mm)에서 물의 상승 높이 및 접촉각을 측정하여 농도와 표면장력의 관계를 측정하였으며, 이러한 결과를 바탕으로 물의 표면장력을 변화시켜 가며 $0.5(B){\times}0.3(L){\times}0.2(H)m$의 Head-tank에 설치된 수문을 빠르게 개방하여, 홍수파가 퍼지는 양상을 관측하였다. 홍수파의 이동 속도는 진행시간에 따라서 퍼짐 넓이를 측정하여 제곱근을 취하는 방식으로 평균속도를 산정하였다. 이러한 관계를 이용하여 표면장력이 없을 경우의 이동속도 및 ??를 도출하였다. 본 연구를 통해 홍수파 전파 특성에 대한 수리실험 자료를 바탕으로 Weber 수를 도출하여 표면장력의 영향을 받는지 여부를 판단할 수 있으며, 표면장력의 영향을 받을 경우, 제시된 결과를 이용하여 홍수파 선단의 속도를 보정할 수 있다. 본 연구 결과는 토대로 축소모형으로 수행되는 홍수파 전파에 대한 수리실험결과의 보정 기초자료로 매우 유용할 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제27권6호
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• pp.595-603
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• 2018

본 연구는 경기도 중소하천에서 하상의 부착미생물군집의 시간에 따른 생장 변화와 부착미생물군집의 성장에 따른 불소의 제거 효율을 파악하기 위해 수행하였다. 방류수가 유입되는 지점인 P1과 그 곳에서 약 2 km 유하한 하류 지점인 P2에서 12주 동안의 현장 모니터링을 실시하고, 조사 지점의 수질과 부착미생물군집의 생체량 분석을 진행하였다. 부착미생물군집의 성장량은 7차 조사 시점까지 증가하다 이후 탈리현상이 발생하는 것으로 관찰되었으며, 부착미생물군집의 성장에 영향을 미치는 요인으로는 유량, 유속, 영양물질(질소, 인) 등으로 조사되었다. 한편, 부착미생물군집 체내의 불소 함유량 또한 7차 조사 시기까지 증가하다 8차 시점부터 감소하는 경향을 보였다. 이는 부착미생물군집의 탈리현상에 의해 불소의 함유량 또한 감소하였음을 사사한다. 이를 통해 하천 관리의 방안으로서 부착미생물군집의 활용법에 대한 평가 및 관리에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 부착미생물군집을 활용한 기법의 적용 시에는 부착미생물군집의 성장에 영향을 미칠 수 있는 요인에 대한 기초 조사 및 탈리 시점에 따른 부착판 교체 방안 등이 포함되어야할 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.20-26
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• 2019

강이나 하천 폭 전체에 걸쳐 수리구조물을 설치하는 경우에는 대개 하상보호공을 설치한다. 하지만 하상보호공직하류부에 있는 하천하상이 상류부의 흐름영향으로 인해서 유실되는 국부세굴현상이 발생한다. 이와 같은 국부세굴은 흐름방향 경계지점의 흐름 및 난류특성과 하상토의 재질 등에 지배적이며, 시간의 경과에 따라서 점차적으로 위험할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이동상 모형실험을 통해 분석된 시간변화에 따른 하상보호공 하류부 국부세굴공 내부의 난류성분을 3차원 수치해석모형인 OpenFOAM의 적용결과와 비교하고 국부세굴공발달의 주요인자라고 알려져 있는 수심 적분된 상대난류강도 값의 흐름방향별 분포를 분석하였다. 또한 이 결과와 함께 하상전단응력 및 Shields parameter와 비교하여 세굴공의 안정화에 대하여 분석하였으며 추가적으로 초기 난류유입조건을 변화시켜 그 결과를 비교하였다. 그 결과 세굴공의 최대발생깊이는 유속의 크기보다는 오히려 수심 적분된 상대난류강도의 크기에 따라 지배적으로 발달하는 것을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해서 향후 하상보호공 하류부에서 발생 가능한 국부세굴공을 저감하거나 방지하기 위해서는 수심 적분된 상대난류강도를 조절할 수 있는 설계나 시공 혹은 수문조절이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.181-190
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• 2021

본 연구에서는 하천에서의 월류 발생에 따른 제방의 붕괴를 방지하거나 피해를 최소화하기 위한 신소재 보강공법을 제체 표면에 적용하여 그 효과를 검증하기 위한 실규모 횡월류 붕괴 실험을 수행하였다. 본 실험을 위해 제방 모형은 높이 2.5 m, 길이 12 m, 사면경사 1:2로 구성하였다. 또한 제방의 경우 습식 공법을 이용하여 바이오폴리머 분말, 물, 화강풍화토, 황토를 적정 비율로 혼합한 신소재를 제체 표면에 약 5 cm 두께로 분사한 뒤 식생활착 모니터링을 거쳐 최종 실험모형을 완성하였다. 안동하천연구센터 A3 수로 상류에서 4 ㎥/s 의 유량을 유입시켜 횡월류 흐름을 유도하였으며, 음향 도플러 유속계를 이용하여 상·하류의 유량 및 횡월류량의 변동을 측정하였다. 또한, 제방보강공법의 성능을 평가하기 위해 이미지 픽셀 기법 및 3차원 포인트 클라우드 모델링 기법을 활용한 시간에 따른 제방의 표면손실률을 산정함으로써 영상분석 기반의 새로운 평가 도구를 제시하였다. 본 연구결과를 적절하게 활용하게 되면 제방보강공법의 성능을 평가하는데 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제34권6호
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• pp.551-557
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• 2020

새미(Ladislabia taczanowskii)의 생태적 특징을 연구하기 위해 2019년 3월부터 11월까지 송천에서 조사를 실시하였다. 본 종은 하천 상류역에 분포하며 하상구조는 큰돌(boulder)과 작은돌(cobble)이 풍부였으며, 수심은 31~148 cm이었고, 유속은 0.94±0.23 (0.51~1.39) m/sec로 빨랐다. 암수 성비는 1 : 0.89 이었다. 전장빈도분포도에 따른 연령은 전장 38~70 mm 미만은 만1년생, 70~100 mm은 만 2년생, 100~120 mm은 만 3년생, 120~128 mm은 만 4년생 이상으로 추정되었다. 생식가능 전장의 크기는 암컷이 70 mm, 수컷은 75 mm 이상이었다. 산란시기는 5월에서 8월까지 이었으며(수온은 15.5~20.1℃), 산란 성기는 6~7월로 추정되었다(수온은 15.8~17.2℃). 산란장은 소에서 여울이 시작되는 부분으로 모래와 자갈로 형성된 하천 바닥이었으며 폭은 약 70 cm, 길이는 약 150 cm, 수심은 20~50 cm이었다. 포란수는 평균 821 (401~1,314)개이었고 성숙란은 짙은 노란색 구형으로 직경이 1.62±0.02(1.43~2.01) mm 이었다. 먹이생물은 부착조류에 속하는 남조류(Cyanophyta), 녹조류(Chlorophyta), 규조류(Bacillariophyta), 수서곤충에 속하는 하루살이목(Ephemeroptera)과 파리목(Diptera) 등 이었다. 식성은 잡식성 이었으나 섭취된 먹이의 90% 이상은 부착조류로 식물성이었다.

• 생태와환경
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• 제54권1호
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• pp.39-48
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• 2021

본 연구에서는 2020년 6월에서 9월까지 4개월 동안 우리나라 하천 중 금강 백제보에 주로 서식하는 말조개, 펄조개와 대칭이를 채집하여 서식처 특성을 살펴보았고, 이들의 여과율을 실내 실험을 통하여 측정하여 검량선을 산출하였다. 백제보에서 채집된 말조개, 펄조개, 대칭이는 24시간 동안 평균 154.84 ㎍ L^-1의 Chl-a를 제거하였으며, 이는 실내 수조(2 L) 내의 식물플랑크톤 C. vulgaris(초기 Chl-a=168.34 ㎍ L^-1)를 약 24시간 만에 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구에서 사용한 말조개, 펄조개, 대칭이가 연평균 4만 마리가 서식할 경우(Lee et al., 2020), 6월 한달 동안 예상되는 Chl-a의 저감 효과는 10.55%으로 예측되고 7월의 경우 34.88%, 8월의 경우 20.14%, 9월의 경우 46.21%로 평균 27.94%의 저감 효과를 예상할 수 있다. 이러한 결과는 간접적으로 이매패류가 서식지에서 효과적으로 Chl-a를 제거할 수 있을 가능성을 제시한다. 실제로 이매패류를 통하여 수생태계의 조류 제어능력을 평가하기 위해서는 이매패류뿐만 아니라 식물플랑크톤, 수생식물, 저서생물, 퇴적물, 유속 등의 작용들을 종합적으로 고려해야 하지만 본 연구에서는 이매패류의 여과율과 이에 따른 Chl-a에 저감율에 기반하여 수생태계 조류 제어능력을 산정하였다. 본 연구 결과들은 차후 다양한 요인과 관점에서의 통합된 연구에 기초적인 정보를 제공할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권12호
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• pp.1049-1057
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• 2020

본 연구는 드론을 이용하여 홍수기 하천에서의 유량측정방법 개발을 위해 수행하였다. 홍수기 유량측정은 예산, 인력, 안전 및 하천공사 등의 문제로 매년 모든 지점에서 유량 측정을 실시하지 못하는 어려움이 있다. 특히 태풍 등 큰 호우사상 발생 시 수위-유량관계 변화 검토가 필요하지만 앞에서 언급한 문제 등으로 인하여 측정에 어려움이 있다. 이런 문제점을 개선하기 위해 최소 인력이 단시간 간편하게 측정할 수 있는 방법을 개발하였다. 항공사진측량 개념으로 접근하여 의정부시(신곡교) 지점과 영동군(영동제2교) 지점 하도 주변에 확인 가능한 위치에 지상기준점(GCP, Ground Control Points) 4개점을 선점하고 VRS DGPS 장비를 이용하여 좌표측량을 수행하였다. 드론을 일정높이의 정지상태(Hovering)에서 하도 내 수 표면을 카메라의 인터벌 기능으로 3초 간격 정사영상을 촬영하였다. 정사 촬영된 항공사진의 좌표계를 평면지각좌표계인 GRS80 TM좌표계로 정의한 후 GCP 좌표를 활용하여 보다 정밀하게 정사보정을 실시하였다. 수표면에 유하하는 부유물의 3초 간격 위치를 X, Y좌표 분석을 통해 이동거리를 평균유속으로 산정하고 유하경로에 따른 통수단면적을 적용하여 유량을 산정하였다. 따라서 항공사진측량 기법을 적용하여 홍수기에 드론을 이용한 유량측정방법에 대한 적용성을 확인하였다.

• 생태와환경
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• 제55권2호
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• pp.145-155
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• 2022

환경부 생물측정망 ('08~'18) 조사결과를 이용하여 저서성 대형무척추동물인 멸종위기 2급 염주알다슬기 (연체동물문, 복족강)의 물리적 서식생태 특성을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 적정 수심범위는 0.53~17.17 cm였으며, 중위값은 16.73 cm, 평균값은 21.32 cm, 최빈값은 5.17 cm였다. 둘째, 적정 유속범위는 48.40~81.03 cm s^-1였으며, 중위값은 65.23 cm s^-1, 평균값은 65.65 cm s^-1, 최빈값은 64.77 cm s^-1였다. 셋째, 적정하상입경 (𝜱_m) 범위는 -4.36~-2.26이었으며, 중위값은 -3.51, 평균값은 -3.63, 최빈값은 -3.24였다. 넷째, 염주 알다슬기의 하천 내 물리적 미소서식처 특성은 여울구간의 조립질 하상으로 확인되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6B호
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• pp.697-707
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• 2008

격자기반 운동파 강우유출모형 KIMSTORM(grid-based KIneMatic wave STOrm Runoff Model)은 유역의 지표흐름, 지표하흐름 및 하천흐름의 시간적 변화와 공간적 분포를 모의할 수 있다. 본 모형은 유닉스 운영체제의 C++언어로 개발되었으며, 각 셀에서의 흐름을 모의하기 위하여 단방향흐름 알고리즘과 격자기반 수문학적 물수지요소를 채택하고 있으나 운영에 몇몇 제약사항이 있다. 본 연구에서는 기존모형을 개선하고자 하였으며, MS Windows 운영체제에서 실행 가능하도록 FORTRAN 90 언어를 이용하여 ModKIMSTORM을 개발하였다. 기존모형에 비해 개선된 주요사항으로, 물리적 기반의 침투기법인 GAML(Green-Ampt & Mein-Larson) 침투모형 추가, 격자 유출심과 Manning 조도계수에 의한 논에서의 지표유출 제어, 지표격자의 기저유출 요소 추가, 공간강우와 지점강우의 처리, 전 후 처리부문 개발, 5개 평가항목(피어슨의 결정계수 $R^2$, Nash & Sutcliffe 모형효율 E, 유출용적 편차 $D_v$, 첨두유출의 상대오차 $EQ_p$, 첨두시간의 절대오차 $ET_p$)을 이용한 모의결과의 자동 평가 기능을 개발하였다. 추가적으로, 모형의 계산효율을 향상시키고 지표격자의 기저유출을 하천격자로 이송하기 위하여 쉘정렬 알고리즘을 채택하였다. 모형의 입력자료는 ESRI ArcInfo W/S 또는 ArcView와 같은 GIS 소프트웨어 및 MS Excel을 이용하여 간단히 구축할 수 있으며, 모의결과의 공간적 분포를 확인할 수 있는 토양수분, 지표유출, 유출심 및 유속분포도는 BSQ, ESRI ASCII Grid, ESRI Binary Grid 및 IDRISI Raster 형식으로 출력할 수 있도록 개선하였다.

• 한국환경생태학회지
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• 제26권3호
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• pp.367-373
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• 2012

몰개(Squalidus japonicus coreanus)의 개체군 생태의 특성을 연구하기 위해 2011년 1월부터 12월까지 남한강(양평군 양평읍 창대리)에서 조사하였다. 본 종은 하천 하류에 분포하며 하상구조는 주로 모래로 이루어져 있었다. 서식지 수심은 80~120cm이었고 유속은 0.14~0.38m/sec 상태를 유지하고 있었다. 성비는 1 : 0.82 이었고 산란기는 6~7월이며 산란기 수온은 $18.5{\sim}24.3^{\circ}C$이었다. 만 2년생 이상부터 성적 성숙이 이루어지기 시작하였다. 전장이 34~50mm의 집단은 만 1년생, 51~74mm의 집단은 만2년생, 75mm 이상은 만 3년생으로 추정된다. 포란수는 평균 1,871개이었고 먹이생물은 남조류(Cyanophyta), 녹조류(Chlorophyta), 규조류(Bacillariophyta), 윤충류(Rotatoria), 갑각류(Crustaceae), 요각류(Copepoda), 수서곤충(Aquatic insect)에 속하는 하루살이목(Ephemeroptera), 파리목(Diptera), 선충류(Nematoda) 등이었다. 잡식성이었으며 깔다구류(Chironomidae) 유충을 주로 섭식하였다.