• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.357-357
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• 2018

기후변화의 영향으로 기온과 강수량의 증가가 나타나고 있으며, 이러한 변화는 수문 순환 및 강우-유출의 변화로 인해 하천의 수질에도 영향을 미치게 된다. 수질 오염원 중 배출원의 형태가 명확하지 않은 비점오염원은 강우의 유출과 함께 발생하는 특징을 띤다. 비점오염원은 지표면에 존재하던 오염 물질이 지표면에서 유출이 발생함에 따라 하천으로 유입되는 오염물이다. 이에 따라 강우량에 비례하는 특성을 띠며 점 오염원과 달리 변동 폭이 크다. 대표적인 비점오염물로 알려진 질소, 인과 같은 영양물질은 하천으로 유입 시 부영양화를 야기하는 물질로 우리나라와 같이 계절별 강수량의 차이가 큰 환경에서 비점오염물의 지속적인 관리는 필수적이라 할 수 있다. 비점오염원은 오염원을 특정할 수 없기 때문에 하천으로의 유입을 최소화하는 최적관리기법(Best Management Practices)을 통해 관리한다. 국내외에서 가장 널리 이용되는 비점오염원 최적관리기법은 식생형 시설로, 나지에 식물체를 파종함으로써 토양의 유실을 방지하여 비점오염물의 하천 유입을 저감시키고, 자연경관으로써 기능한다. 미래 수자원의 효과적인 이용을 위해서는 기후변화에 따른 수문 변화, 그로 인한 수질 변화 특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 기후변화 시나리오를 통해 기온, 강수, 습도와 같은 기후 조건의 변화를 고려하여 예측되는 비점오염물의 유출 저감 대책의 영향을 분석하고자 한다. 이 때, 기후변화 시나리오는 그 자체로 불확실성을 포함하는 자료이기 때문에 특정 시나리오를 분석하기 보다는 기후변화 진행 정도에 따른 비점오염물 유출을 산정하고 저감 대책의 영향을 분석한다. 연구를 수행하기 위해 장기간의 강우-유출 특성의 모의가 가능하고 저감 대책을 제공하는 SWAT 모형을 이용한다. SWAT 모형에서는 여러 최적관리기법을 제공하는데, 가장 널리 이용되는 것이 식생형 시설인 것에 기초하여 적용할 저감 대책으로 계단식 산비탈(Terracing)을 선정하였다. 저감 대책의 적용으로 비점오염물질이 적게는 약 30%에서 많게는 60%까지 변화하며 매우 효율적으로 저감되는 것이 확인되었다. 저감 시설의 적용을 통해 총 량 뿐만 아니라 시간에 따른 비점오염물 유출의 변동성 또한 감소시킬 수 있음이 확인되었다.

• 지질공학
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• 제28권3호
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• pp.411-429
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• 2018

대영광산(일명 대마광산)은 함금은석영맥을 주 대상으로 채광한 금 은광산으로, 주 광해유발요인은 광물찌꺼기 적치장, 폐석장, 갱구 등 이다. 광물찌꺼기 적치장의 주 오염원소는 As와 Pb이다. 특히 As의 경우 3,424.41~3,803.61 mg/kg로 1지역 대책기준의 45배 이상으로 As에 의한 오염이 매우 심각한 것으로 파악되었다. 오염원소를 보면 오염원인 광물찌꺼기가 고농도의 As를 함유하고 있으며, 오염원의 영향을 받는 주변의 매체에서도 공통적으로 As 오염이 확인되고 있다. 이러한 As 오염은 광물찌꺼기 적치장과의 지형적 상관성이나 이격거리에 따라 오염정도가 달라지는 특성을 나타낸다. 즉 광물찌꺼기 적치장의 상류지역은 하류지역에 비해 오염정도가 낮으며, 광물찌꺼기 적치장의 하류지역에서는 광물찌꺼기 적치장과의 거리가 멀어질수록 오염도가 낮아지는 경향을 보인다. 특히 광물찌꺼기 적치장 주변에서 고농도 오염이 집중적으로 나타나고 있다. 이러한 특성으로 볼 때, 연구지역의 주 오염경로 중의 하나는 광물찌꺼기의 유실로 볼 수 있다. 광물찌꺼기 적치장 하류수계를 따라 As 오염이 확인되었으며, 이러한 현상은 현 하천보다는 구 하천에서 상대적으로 높게 나타나고 있다. 이는 광물찌꺼기 적치장에 대한 유실방지시설을 설치하기 전에 구 하천으로 다량의 광물찌꺼기가 유실되었음을 의미한다. 또한 광물찌꺼기 적치장의 하류수계 농경지에서 하천 범람 시에 영향을 상대적으로 더 받게 되는 하천변 50 m 이내의 농경지 오염도가 50 m 이상의 농경지에 비해 높게 나타났다. 이러한 특성으로 볼 때, 유실된 광물찌꺼기가 하천을 따라 이동하다가 범람에 의해 농경지로 유입되면서 오염이 발생하는 경로도 주 오염경로로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.122-130
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• 2016

최근 수십년간의 산업화로 인해 인간중심의 하천 개발이 이루어진 결과, 하천의 직강화 및 복개화 등 오수 및 하수의 배출구로만 활용되어 집중호우 등의 수해가 반복되어 발생하고 있어 이에 대해 하천 및 제방의 사면을 각종 공법을 통하여 손상을 방지하고 있으나, 관련 기준에서는 비탈높이, 최소비탈경사 등 최소한의 기준만 제시하고 있는 실정이다. 또한 홍수해 방지를 위한 가장 중요한 특성인 소류력에 대한 검토는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 실규모의 인공실험하천에서 다공성콘크리트 호안블록을 설치하고, 유입유량을 조절하여 각 실험조건에 따른 유속 및 수심을 측정하여 소류력을 평가하였다. 다공성콘크리트블록의 압축강도 및 공극률 시험결과 압축강도는 16.6~23.2 MPa의 범위로 측정되었고, 실측공극률은 10.1%로 나타나 국내 기준을 만족하는 것으로 판단되며, 소류력 시험결과 한계소류력은 $47.202N/m^2$으로, 하천설계실무요령에서 제시된 급류부의 소류력 범위인 $67N/m^2$은 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 하지만 블록 및 기반층의 유실이나 손상이 전혀 관찰되지 않았고, 기존 선행연구를 참고하여 볼때 그 이상의 소류력에도 저항력을 가질 수 있을 것을 추정하여 볼 수 있다. 따라서 추후 실험조건 등을 조정하여 실질적인 한계소류력 측정을 위한 실험을 다시 수행할 필요가 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.79-79
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• 2018

하천시설물 설계, 시공 및 관리에 재료에 따른 호안이나 제방의 보호능력이 저하되어 설계 시 예상하지 못한 조건에서 쉽게 파손될 수 있으며, 하천환경의 변화를 야기시킬 수 있다. 제방 표면재료는 제외 비탈면의 침식 방지를 목적으로 사용되는 재료로 주로 호안블록. 식생 매트, 사석, 돌망태, 식생등이 주로 사용되며 국내에서는 2000년대 이전에는 자연 흙사면의 식생, 돌망태, 단순 돌기형 콘크리트 블록 등이 주로 사용되었으며 2000년대 이후에는 하천환경을 고려하여 식생의 생장이 가능한 친환경 호안 블록 및 식생 매트의 적용이 일반적인 실정이다. 제방의 수리적 설계를 위해서는 표면 재료의 수리 특성, 즉, 조도계수 및 한계 유속, 한계 소류력이 제시되어야 하는데 이는 실험을 통해서 결정되어야 한다. 때문에 본 연구에서는 자연형 하상재료를 이용하여 바이오 폴리머 첨가시 증가하는 방어능력에 대한 향상도를 평가하는 실험적 평가 방법을 제안하기위해 홍수시 수리조건을 반영하여 상류에서부터 사류까지 다양한 유속범위에 따른 세굴 및 침식에 대한 실험을 진행하였다. 본 연구에서는 실험연구를 통해 연구에 사용된 재료 외 추가적인 재료에 대해서도 평가방법이 적용될 수 있도록 제방 재료의 안정성 평가시스템을 개발하였고, 안정성 평가를 위한 실험진행은 기 개발된 바닥응력을 직접측정하는 장치와 PIV시스템을 이용하여 수리특성을 측정하였다.(Park J.H. et al. 2016, Flow Measurment and instrumentation.) 이러한 측정 장치를 이용하여 바이오폴리머의 첨가에 유무에 따라 세굴에 대한 방어능력의 향상정도를 측정하고자 세굴 및 침식에 대한 평가 방법을 제시하고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.308-308
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• 2017

국내 하천에 설치된 횡단구조물은 2009년을 기준으로 약 20,753개로 알려져 있으며 수위 유지, 하상고 유지 등의 목적을 가지고 설치된다. 그러나 낙차를 가진 빠른 유속의 흐름을 형성시켜, 하류 하상에서 국소 세굴을 발생시킨다. 이를 방지하기 위해 횡단구조물 하류에 굴요성 구조(flexible structure)인 돌망태, 블록공, 사석 등으로 이루어진 바닥보호공(bed protection)이 설치되나 유실, 침하 등의 문제가 빈번히 발생되고 있어, 문제를 해결하기 위한 연구가 필요하다. 본 연구는 이러한 피복 대책에서 일어날 수 있는 파괴 기구인 전단파괴, 흡출 파괴, 경계 파괴, 하상 형태 변화에 따른 하부 침식 중 흡출 파괴(winnowing failure)를 유발하는 흐름을 검토하기 위한 수치모의를 수행하였다. 이때 흡출 파괴는 바닥보호공의 공극으로 미세한 하상 재료가 난류와 침투류의 작용에 의해 침식되어 바닥보호공이 침하되는 것을 말한다. 수치모의는 전산유체동역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하였으며, 난류 모형으로 LES 모형을 적용하고 조밀한 격자를 부여하여 바닥보호공의 공극에서 발생되는 비교적 작은 척도의 와(vortex)를 해상할 수 있도록 하였다. 수치모의에 적용된 횡단구조물은 보, 물받이공, 바닥보호공으로 구성하였으며 특히, 바닥보호공의 형상은 구체(sphere)로 가정하여 다층으로 배치하였다. 바닥보호공의 공극 또는 구체 사이에서 발생되는 유속, 압력 등의 흐름특성을 분석한 결과, 바닥보호공 두께가 두꺼울수록 흡출 파괴에 대해 안정적인 것으로 나타났다. 이는 바닥보호공 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있으며, 향후 입자영상유속계(Particle Image Velocimeter, PIV)와 같이 공극에서 흐름을 측정할 수 있는 방법과 병행한 연구를 수행할 수 있을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제36권1호
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• pp.17-25
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• 2003

동명광산을 경유하는 수계의 pH는 5.9∼7.1의 변화를 보여 약산성 내지는 중성의 환경을 보인다. 하천수 중 중금속 원소함량의 분포는 자원소의 지구화학적 특성에 따라 다양한 분포 양상을 보이나 전반적으로 폐광산 주변에서 증가하는 경향을 보인다. 동명광산 지역의 광미, 폐석적치장토양, 농경지토양에 대한 성분분석 결과 농경지토양에는 중금속의 총 농토가 광미나 폐석적치장의 토양보다 훨씬 낮았을 뿐 아니라 총 중금속 농도 중 adsorbed, carbonate, reducible fraction들이 차지하는 비율이 낮아 이들이 농작물이나 주변 수계에 큰 영향을 미치지 못할 것으로 생각된다. 그러나 하천수중 중금속 원소함량 분포가 전반적으로 광산지역에서 증가하는 경향을 보이며, 광미나 폐석적치장 토양에서도 중금속의 총 농도가 매우 높았을 뿐 아니라 adsorbed, carbonate, reducible fractions들이 차지하는 비율이 농경지 보다 상대적으로 높았기 때문에 이들이 유실되거나 또는 산성우, 산성인 광산폐수의 유입 등으로 인해 화학적 환경변화가 발생할 경우 중금속 오염의 확산이 우려되므로 이에 대한 오염방지대책이 필요하다고 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.583-583
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• 2015

근래 게릴라성 호우, 국지성 호우, 짧은 시간에 걸친 집중 호우 등 예측하기 힘든 강우로 인하여 발생하는 피해를 방지하기 위한 방재 사업의 일환으로 각종 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 원주천 유역, 설마천 유역 등 집중호우로 인해 산사태로 인한 피해가 빈번히 발생, 서울시를 비롯한 전국 도시의 내 외수로 인한 수해피해도 상습적으로 발생하고 있음에도 불구하고 지역 유형별 특성을 반영한 호우피해 대책은 미비한 실정이다. 수재해 사례별 강우특성을 분석하고 유역별 피해저감 대책을 분석하였다. 도시지역의 경우 내 외수로 인한 침수피해가 주로 발생하였고 하천준설, 제방공사, 관로 용량확장, 펌프장 증설 또는 확장을 하는 방법으로 피해를 복구하였다. 농경지의 경우 침수피해나 유실피해가 큰 편이며 2차적으로 오염피해를 유발한다. 우리나라에서는 논으로부터의 영양물질 유출 부하량에 관한 연구는 이미 수행되었으나, 직접적으로 토사유출을 저감하는 적극적인 방법에 대한 연구는 더 수행되어야 할 필요성이 있다고 사료된다. 산지유역의 경우 토석류, 유목등에 의한 피해가 심각하였으며 지금까지의 복구대책으로는 하천의 준설, 사방댐의 설치, 사방댐을 설치한 후 조림(造林)을 설치하여 유사저감 효과를 증대시키는 방법을 포함하여 링네트공법 등 국외에서 개발된 신기술 등이 적용되었다. 대표적 피해유역 유형은 도시, 농경지, 해안, 산지유역으로 분류할 수 있었으며 각 유역별 피해유형을 정리하였다. 앞으로의 연구에서는 기존의 유역별 피해사례 및 강우규모를 바탕으로 최근 강우특성에 적합한 설계기준을 제시하고 특히 유역특성을 반영한 지역 유형별 홍수피해 저감기법에 대해 연구하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.317-317
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• 2015

강이나 하천에 이수 및 치수의 목적으로 소규모 댐이나 보 등의 수리구조물을 설치한다. 수리구조물의 상하류부에는 하천 하상의 극심한 침식인 국부세굴현상을 방지하여 수리구조물의 안정성을 확보하기 위해 하상보호구조물을 설치하는데, 특히 하류부에 설치하는 하상보호구조물에는 크게, 다양한 형식과 크기의 물받이공, 에너지 감세공, 그리고 끝턱구조물 등이 이에 속한다. 지금까지 국내 외 수리구조물 설계지침에서는 하상보호공의 적절한 길이규모를 산정하기 위한 다양한 공식이 개발 및 적용되었지만, 최근 들어 다양한 목적을 위해 복잡해진 수리구조물의 형식과 다양한 운영방식에 따른 수리학적 분석내용이 적절하게 반영되지 않은 경험공식이 대부분 적용되었다. 따라서 예상보다 매우 큰 하상유실이 발생 하여, 하상보호구조물의 설치역할을 제대로 수행하지 못하고 오히려 수리구조물의 안정성에 위협을 주는 주요한 요인이 되었다. 그리고 최근 국내에는 4 대강 유역에 16개 중 대규모의 다목적 보가 설치되었으나 앞서 언급한 바와 같이 미흡한 설계지침을 기반으로 설치된 보 및 하상보호구조물의 기능이 저하되어 극심한 세굴현상이 발생하였다. 또한 이를 보강하기 위한 추가적인 공사 등으로 경제적인 손실을 야기하였다. 반면 외국의 최근 설계지침에는 하상보호구조물 하류부에서 발생하는 평형최대세굴심의 규모를 고려하거나 흐름 및 난류분포를 고려한 수리학적 분석이 반영되어 있지만 국내 설계지침에는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 국내 설계지침의 한계를 조사하고 현재 외국에서 적절하게 제안되어 적용 중인 하상보호구조물 설계지침을 검토하였다. 특히 수리학적 거동특성과 유사분포 특성이 고려된 최대세굴심 산정공식과 설계지침을 검토하였고, 평형상태에 도달한 세굴공 내에서의 수리학적 특성을 고려하여 하상보호구조물의 길이를 적절히 산정할 수 있는 기존 연구결과를 토대로, 하상보호구조물 길이 산정공식을 제안하였다. 본 연구에서 검토된 외국 설계지침과 함께 수리학적 거동특성이 고려된 하상보호구조물의 길이 산정공식은, 향후 수리구조물의 안정성 확보를 위한 하상보호구조물의 설계에 반영될 필요가 있으며, 이를 통해 수리구조물의 효율적이고 경제적인 유지관리를 위해 적절히 활용될 수 있다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.109-115
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• 2008

호우 시 비탈면에서 배수로(측구 및 도수로)의 기능저하는 우수의 표토유입을 가속시켜 지반의 강도정수를 저하시키고, 도수 등에 의한 유수이탈은 비탈면 표토세굴을 유발하고 이는 2차적으로 경사지 직하류 유역에 재해를 발생시키기도 한다. 그러나 하류부에서 하천범람에 따른 홍수재해에 대해서는 많은 관심과 연구가 수행되고 있지만 상류유역에서의 비탈면유실이나 세굴 및 부유물에 따른 침수문제 등에 대해서는 관심과 연구가 적은 실정이다. 따라서 비탈면의 산마루측구나 도수로 등 배수로의 기능향상은 도시고지대와 같은 비탈면유역에서의 강우에 따른 재해방지를 위하여 해결해야할 중요한 과제이다. 본 연구에서는 부산지방에서의 강우와 재해발생과의 관계를 분석하고 도시고지대에서의 재해방지를 위하여 비탈면에서의 지표수가 측구 등 배수로내로 잘 유하하고 도수로에서의 유수이탈을 저감시키기 위하여 자료수집 및 분석과 모형 실험을 통하여 설계개선안을 얻었다.

• Spatial Information Research
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• 제3권1호
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• pp.1-18
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• 1995

호소나 하천들의 오염은 일반적으로 점원 오염과 비점원 오염으로 구분할 수 있다. 연구 대상지역인 충주호주변은 호소 주위 도시들의 하수나 공장폐수에 의한 점원 오염뿐만 아니라, 강우에 의한 토양 침식 등에 의하여 야기되는 비점원 오염이 수년전부터 아주 중요한 오염원으로 등장되고 있다. 본 연구에서는 충주호주변의 이러한 비점원 오염을 GIS를 이용하여 정량적으로 분석하였으며, 대상 환경정보들을 데이타베이스화하여 GIS지도모형연구를 실시하였다. 지표 유출량 분석이 이루어진 후, 토양 유실량 계산과 원격탐사기법을 이용한 호소의 녹조류 분석 등이 실시되었으며, GIS 를 이용하여 구현된 환경지질정보시스템에 의하여 종합 분석되었다. 본 연구는 한국자원연구소 환경지질연구그룹에서 시행하고 있는 환경지질도작성 연구사업의 일부이며, 금번 연구결과를 토대로 차년도의 목표에서는 호소주변 개발에 따른 자연환경 오염 최소화의 개발적지 선정과 호소주변 도시들의 확장, 발달에 의한 호소 환경오염 방지 대책이 연구될 것이다.