• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.141-141
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• 2018

자연하천에 존재하는 식생은 동식물에게 주거지를 제공할 뿐만 아니라 영양염류 흡착 및 정화작용을 통해 수질을 개선시키는 역할을 한다. 이러한 식생하천에 오염물질이 유입될 경우 식생에 의한 흐름 교란 작용으로 인해 오염물의 확산거동에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 식생하천에서의 오염물질 혼합특성을 분석하기 위해 식생모형 실험을 수행하였고, Fischer et al (1979)이 제시한 이론식을 실험결과에 적용하여 종분산계수를 산정하고자 한다. 본 연구에서는 자연하천을 재현하기 위해 실험수로에 수중식생 모형을 설치한 후 ADV-Vectrino유속계를 이용하여 유속을 측정하였으며 실험을 통해 식생흐름에서의 유속분포 자료를 취득하고 이를 바탕으로 종분산계수를 산정하였다. 먼저 수중 식생흐름에서 연직유속분포를 측정한 결과, 식생이 존재하는 바닥근처에서는 유속이 느리다가 비식생 구간으로 가면서 유속이 증가하는 분포를 나타낸다. 또한 이 설치된 테스트 구간에 밀도와 유량변화에 따른 케이스를 적용하여 비교 및 분석을 한 결과 식생 밀도를 고정시키고 유량을 증가 시켰을 때 식생구간과 식생이 없는 구간에서의 유속도 증가하는 경향을 보였으며, 유량을 고정시키고 식생의 밀도를 순차적으로 높였을 경우 식생구간에서의 유속이 점차적으로 줄어드는 경향을 보였다. 다음으로 분산계수를 결정하는 방법에는 농도자료를 이용하는 방법과 유속자료를 이용하는 방법이 있는데 본 연구에서는 유속자료를 Fischer et al. (1979)의 이론식에 적용하여 분산계수를 산정하는 방법을 적용하였다. Fischer et al. (1979)가 제시한 식에서 먼저 전단 유속 값을 산정하기 위해 벽법칙 (Karman, 1930), 레이놀즈 전단응력 그리고, 난류운동에너지 (Graf, 1998) 방법을 사용한 후 복잡한 난류 흐름에 적용하기 가장 적합하다는 난류운동에너지 방법을 적용하여 전단 응력이 가장 크게 나온 식생모델 끝단에서의 값을 사용하였다. 그 결과, 수중 식생이 존재하는 흐름에서 무차원화 시킨 종분산계수는 6.89-9.78로 나타났다, 이는 Elder (1959)의 수심 적분을 통해 제시한 종분산계수 값 5.93보다 크다. 즉, 수중 식생이 존재할 경우 종분산계수는 식생이 존재 하지 않을 때 보다 증가하는 것으로 보여 진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.151-151
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• 2020

표면영상유속측정법은 영상을 이용한 비접촉식 유속 측정 방법으로 카메라 외에 별도로 고가의 장비를 구매할 필요가 없을 뿐 아니라 현장 상황을 영상으로 확인할 수 있기 때문에 현장조사인력이 필요 없어 경제적이고, 안전하다는 장점을 갖고 있는 하천 유속 측정 방법이다. 표면영상유속측정법은 일반적으로 상호상관법을 이용하여 수표면을 촬영한 연속된 두 영상에서 입자군의 명암값 분포를 계산하여 입자군의 변위를 계산하고 이를 두 영상 사이의 시간 간격으로 나누어 입자군의 이동 속도를 산정하는 방법이다. 따라서 표면영상유속측정법으로 산정한 유속의 정확도를 높이기 위해서는 영상 내 두 입자군의 변위를 정확하게 계산하는 것이 무엇보다 중요하다. 즉, 분석하고자 하는 영상의 물리거리를 정확하게 계산할 수 있어야 한다. 카메라를 이용하여 실제 하천 영상을 촬영한 영상은 카메라 렌즈에 의한 왜곡이 필연적으로 발생하게 되고 이는 영상 내의 변위 산정 시에도 영향을 미친다. 특히 드론을 활용하여 넓은 하천 영역을 촬영할 경우 카메라 렌즈에 의한 왜곡은 실제 물리 변위 계산 정확도에 큰 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 카메라 왜곡이 영상 내 변위 산정 결과의 정확도에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과 카메라 렌즈 왜곡은 영상 중심에서 방사방향으로 점점 크게 발생하고 왜곡 정도는 비선형적으로 나타났으며, 변위 측정 오차는 영상의 중앙부에서는 거의 차이가 없었으며, 영상 외곽부에서 최대 오차가 발생하는 것으로 나타났다. 그리고 카메라 렌즈 왜곡 보정을 실시하게 되면 영상 전체적으로 변위측정 오차는 모두 제거할 수 있는 것으로 확인하였다. 따라서 카메라 렌즈 왜곡 보정을 실시하여 표면영상유속 측정 결과의 정확도를 개선할 수 있는 것으로 나타났다. 향후 카메라 렌즈 왜곡 보정을 실시한다면 하천의 표면유속을 보다 정확하게 측정할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.613-618
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• 2008

본 연구에서는 개수로 마찰흐름 특성에 관한 연구로서 유량조사사업단(2006)의 우리나라 3대강 유역 하천자료와 미국의 Colorado지역 록키산맥 하천 관측자료를 통하여 개수로의 흐름특성을 집중적으로 검토하였다. 개수로 설계에 있어 수로의 흐름해석 및 마찰계수의 정확한 산정은 수로설계의 근간이 된다. 하지만 일반적으로 사용하고 있는 Manning(1889)식은 개수로 흐름특성을 판단하기에 너무 단순하여 상이한 결과를 보임에도 불구하고 단순성에 기인하여 사용되는 것으로 판단된다. Bazin(1865)과 Varwick(1945)의 개수로 실험결과를 보면 Nikuradse(1933)의 원형관수로 실험결과와 마찬가지로 층류, 천이층류, 완난류, 천이난류, 전난류 등 다섯 가지의 흐름특성이 존재함을 알 수 있다. 또한, 개수로 마찰계수의 특성변화를 보면 조고 또는 조도가 증가함에 따라 마찰계수가 상향으로 평행 이동하는 것을 볼 수 있다. 실험결과로부터 확인되는 이러한 흐름 특성이 현장에서도 분명히 나타날 것으로 판단하며 이러한 가설에 근거하여 각 하천의 관측자료를 분석하였다. 유량조사사업단의 우리나라 3대강 유역 하천 관측자료(2006)를 레이놀즈수의 함수인 완난류 흐름으로 전제하고 물의 기본적인 성질과 하천의 경사, 수심, 조고 등의 영향을 고려한 무차원수를 도입하여 마찰계수의 2차적인 분포특성을 파악하고자 하였다. 하지만 관측된 자료로부터 무차원수를 도입하여 산정된 마찰계수분포를 보면 마찰계수가 급격히 증가하고 추정된 유속과 관측된 유속을 비교하면 추정된 유속이 산개되는 경향이 나타났다. 이러한 문제점은 유량관측시 관측지점의 수면경사 및 하상경사의 미관측으로 하천정비기본계획상에 제시된 지형으로부터 하상경사를 추정하여 마찰계수와 유속을 산정하였다. 또한 하천정비기본계획상에 제시된 Manning의 조도계수를 이용하여 Ganguillet&Kutter(1869) 산정식과 Manning(1889) 산정식으로 부터 유속을 산정한 결과 오차가 크게 발생한 것을 확인하였으며, 실제 관측자료에 적합하도록 조도계수를 재 산정하였다. 논문의 분량 제한상 분석과정은 추후 논문에 제시하기로 하고 분석결과와 수위관측에서의 문제점을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6B호
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• pp.537-542
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• 2009

수위만의 함수로 작성되는 기존의 수위-유량관계곡선식을 개선하기 위하여 비교적 쉽게 취득할 수 있는 하천의 폭, 넓이, 윤변, 하상경사 등 기본적인 수리특성인자를 활용하고 확률론적 방법인 엔트로피 기법을 연계하여 하천 유량을 산정할 수 있는 방법을 제안하였다. 평균유속과 최대유속과의 관계를 분석하여 하천의 평형상태를 나타내는 엔트로피 함수를 도출하고, 이를 활용하여 하천 수리특성 인자가 반영된 유속공식으로 하천유량을 산정하는 방법이다. 캐나다 알버타 대학 등에서 제공된 수리실험실 및 자연하천 수문자료를 활용하여 유량을 산정한 결과 기존 수위-유량관계곡선식에서 추정된 유량에 비해 오차가 작고 실측치에 근사하여 개선효과가 큰 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.893-897
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• 2004

본 연구는 아이스하버 형태의 어도를 조립식으로 개발하여 실제 현장에 적용하기에 앞서 유량 변화에 따라 어도내 유속 및 유황변화를 조사하고 어도의 배열을 조정하여 어도의 현장적용성을 검토하기 위하여 실시하였다. 모형 월류수심이 40cm(현장 20cm)일 때 상류부는 어류가 소상하기에 적합한 유속을 나타내었고 하류부의 가장 낮은 월류부(좌측열)에서는 어류 소상에 다소 지장을 주는 유속변화를 보였다. 그러나 좌측열을 제외한 우측열과 중간열에서는 어류 이동 및 소상에 적절한 유속변화를 나타내고 있는 것으로 보아 본 어도는 유량 증가에 따라 월류 유속이 증가하여도 월류벽이 높은 구간에서는 유속이 증가폭이 크지 않기 때문에 수위변화에 대응력을 가지는 것으로 판단된다. 다양한 배열로 어도를 설치하면 유속이 느린 어도 구간은 어도 유인수로로서의 역할을 할 수 있으므로 어도내의 다양한 유속은 어류 소상에 유리하게 작용한 것으로 평가된다. 어도의 배열은 월류부의 높이가 높은 것을 좌${\cdot}$우측열에 배열하고 낮은 것을 중간열에 배열하면 갈수량에 대한 대응력이 증가하는 것으로 나타났다. 잠공은 하천의 유량 조건이 좋을 때보다 갈수기나 홍수기에 어류가 소상하는 통로의 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 본 어도는 다양한 월류벽의 배열로 하천의 수위변화에 대한 대응력을 가지고 있으며 구조적으로 견고하여 우리나라 하천 상황에 적절한 어도로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.134-134
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• 2019

전 지구적 기후 변화가 진행함에 따라 극심한 강우가 증가하고 그로인해 하천의 유량과 유속이 증가하여 제방의 침식 또는 하상의 여러 변화가 일어나 문제가 되고 있다. 이를 예방하기 위한 국내 하천사업에는 호안공법과 높은 유속의 흐름에서도 유실이 되지 않는 하상재료에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있으며, 호안공법을 도입 할 때 유속과 하상재료에 따라 하상변화에 미치는 영향을 파악하고 하상재료의 유실과 직접적인 관계가 있는 허용 유속, 소류력에 대해 평가하고 설계하는 것은 하천설계기준에 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 콘크리트와 같이 수질오염을 유발하지 않는 친환경 신소재를 활용하여 실제 제방과 하상에 사용되고 있는 재료인 모래와 황토를 혼합하여 이용하였으며 유속 6 m/s까지 재현이 가능한 실험실 규모의 무경사고속수로와 실시간 데이터측정 장치를 이용하여 유속과 소류력의 상관성을 분석 및 흐름특성을 파악하고 하상의 재료에 대한 적용성을 검토하며 재료에 대한 유실정도를 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1133-1137
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• 2005

ADCP를 이용한 유량 측정 방법은 1980년대 하천 유량 측정에 도입된 이래 최근 미국을 빈롯한 수문관측의 선진국에서 평저수시 유량 측정을 위한 공식적인 방법으로 인정받고 있다. 우리나라는 미국이나 유럽과는 다른 수문 환경과 하천 조건을 가지고 있으므로 ADCP를 이용한 유량 측정 방법이 공식적으로 수용되기 위해서는 그 적용성과 효율성이 충분히 검토되어야 한다. 본 연구는 지난 4년간 ADCP를 이용하여 국내의 다양한 하천에서 유량 측정을 수행한 결과를 토대로 ADCP 를 이용한 유량 측정의 적용성과 효율성을 분석하는데 초점을 맞추고 있다. 대상 지점은 전국적으로 13개 이상의 지점이며, 측정 결과는 댐방류량 또는 유속-면적법 유량과 비교하여 분석하였다. ADCP 유량은 사용된 기기, 적용 방법, 지점별로 차이는 있으나 평균적으로 댐 방류량 대비 $4.6\%$의 오차를 보이고 있으며, 유속면적법과 비교해서는 평균 $8.2\% 정도의 차이를 나타내고 있다. ADCP법은 도섭이 가능한 중소규모의 하천을 제외하고는 유량 측정에 소요되는 인력과 시간 측면에서 유속면적법에 비해 효율적인 것으로 나타났다. 본 연구의 결과만으로 보면, ADCP법은 기존의 유속면적법에 의한 평저수기 유량 측정에 대한 보완적, 대안적 유량 측정 수단으로서 무리없이 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2122-2126
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• 2009

최근 나날이 강도를 더해가는 이상기후로 인하여 집중 호우의 빈발과 홍수피해가 급증함으로써 하천생태계의 서식처가 파괴되고 저서성 대형무척추동물과 같은 생태구성원의 일시적인 소멸에 의해 하천생태계의 유지가 어려워지고 있다. 본 연구에서는 흐름의 소류력에 따른 저서성 대형무척추동물 군집의 피해 및 회복 양상을 규명하기 위한 수리실험을 계획하였다. 실험수로는 400(W)${\times}$400(H)${\times}$12000(L)mm의 직사각형 단면이며, 철제틀과 투명유리로 되어있다. 실험수로는 유기물질을 제거한 cobble과 pebble로 하상을 구성하였으며, 다양한 유속의 변화에 따른 하상구성 파괴를 막기 위해 투명 플라스틱망을 이용하였다. 또한 빛에 의한 이상행동을 고려하여 직접적인 햇볕을 차단하고 자연하천과 유사한 실험 조건을 위해 인근 안성천의 원수를 이용하였다. 실험 대상종은 붙는 무리의 대표적인 동물인 두점하루살이와, 헤엄치는 무리의 두갈래하루살이를 이용하였고, 서식무리별 선호유속 및 한계유속과 피해유속을 규명하고자 계획하였다. 이와 같은 실험수로 조성의 실험 기법은 향후 인공하천 및 복원하천 조성 시 서식처 개선에 대한 생태학적 복원자료로 활용할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.180-180
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• 2011

하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위하여 필요한 최소유량을 의미하는 하천유지유량은 하천수질보전, 하천생태계보호, 하천경관보전, 염수침입 방지, 하구막힘 방지, 하천시설물 및 취수원보호, 지하수위 유지 등을 감안하여 산정하게 된다. 하천유량 변화는 하천내 동 식물에 영향을 미치며, 특히 고등 생물인 어류의 서식처, 산란장소 및 산란조건 등은 유량 및 수위변화에 민감하게 반응하므로 하천구간별 어류의 서식처 유지에 적절한 수심, 유속 등 수리 조건을 제공할 수 있는 유량을 산정하게 된다. 국내에서는 90년대 후반부터 생태계를 고려한 하천유지유량 개념이 도입되었으며, 어류의 적절한 수생 서식환경 평가를 위해 주로 유량 점증 방법론(IFIM, Instream Flow Incremental Methodology) 개념에 입각한 물리서식처 모형을 이용한 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 낙동강수계 13개 지점을 선정하여 어류상 조사를 실시하여 어류의 물리서식처 모형과 수심-유속-유량 관계곡선을 이용한 간단법을 이용하여 생태계 보전을 위한 필요유량을 산정하였다. 어류 물리서식처 모형으로는 어류서식환경 평가에 가장 광범위하게 이용되고, 생태적 특성을 반영할 수 있는 유량점증방법론의 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation) 모형을 선택하였다. 현장 모니터링 및 문헌조사를 통해 각 지점별 대표어종을 선정하고, 유량, 수심, 저수로 하천단면, 하상재료와 같은 수리특성을 조사하고, 선정된 한계단면에 대한 유량측정을 실시하였으며, 수심-유속-유량 관계곡선을 통하여 각 지점의 대표어종이 서식할 수 있는 최소유량을 산정하였다. 또한 지점별로 서식처 적합도 지수(HSI, Habitat Suitability Index)와 가중가용면적(WUA, Weighted Usable Area)를 산정하였으며, 이는 PHABSIM 모형의 적용에 이용되었다. 물리서식처 모형과 간단법 적용결과를 비교해본 결과, 모든 지점에서 물리서식처 모형 적용결과가 간단법에 비해 크게 산정되었는데, 이는 간단법이 성어기 서식에 필요한 최소 수리조건을 선택하였지만, PHABSIM의 경우 성어기 어류서식의 최적 수심 및 유속을 이용하여 가중가용면적을 산정하기 때문인 것으로 판단된다. 어류서식과 관련된 많은 관련 데이터가 축적된다면 어류서식처에 맞는 최적의 생태유량을 보다 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2011년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.315-316
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• 2011

하천에 침입한 식생은 흐름 저항을 증가시키며, 이로 인해 유속이 감소하고 홍수위가 증가하며 하천 지형 변화에도 상당한 영향을 미치게 된다. 이 연구는 한강하류부에 위치한 장항습지 식생이 홍수위에 미치는 영향을 분석하기 위한 연구이다. 홍수 흐름 예측에는 이차원 흐름모형을 사용하였으며, 식생의 영향은 조도계수를 변화시키는 방법을 사용하였다. 장항습지의 수목 밀생지역에서 유속이 약 60% 이상 감소되는 것으로 나타났으며, 저수로에서 유속은 약 20~30% 증가되는 것으로 나타났다. 좌안으로 접근할수록 유속의 증가가 두드러지는 것으로 예측되었다. 식생을 고려했을 때, 유속이 좌안으로 치우치고 장항습지의 경계 부근에서 줄어드는 현상은 장항습지의 성장과도 관련이 있는 것으로 판단된다.