• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.35-35
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• 2021

최근 우리나라는 기후변화로 인한 이상기후 현상으로 호우 및 홍수 등에 의한 수재해를 예방하기 위한 설계빈도 적용방안 개발이 필요하다. 과거 지방하천의 일률적인 설계빈도의 적용 및 간접·주관적인 하천의 중요도와 지역특성에 대한 등급의 결정은 하천사업의 효율적 관리와 수행에 있어서 저해요소로 작용되어 왔다. 또한, 미래 기후변화 시나리오에 따라 하천의 중요도 및 계획 규모가 적절히 적용되어야 한다. 본 연구는 충청남도의 492개 지방하천에 대하여 유역특성(유역면적, 형상계수), 하천특성(하도경사, 수계 및 하천차수, 배수영향 구간), 이상강우 특성(이상강우 발생빈도, 시가화 침수면적)에 대한 현재 설계빈도에 대한 적절성을 평가하였다. 설계빈도에 대한 정량적 추정은 베이즈 이론을 활용하여 가중치를 산정한 후 최적분포형을 선정하였다. 최적분포형의 중앙값을 일반적인 지방하천의 설계빈도인 80년 빈도로 설정하고 상·하위 0.5%가 각각 100년, 50년 빈도로 가정하여 492개 지방하천을 평가하였다. 이상강우의 발생빈도와 시가화 침수면적에 따라 하천의 설계빈도가 높게 산정되는 것으로 분석되었다. 미래 기후변화 시나리오를 적용할 경우 현재 설계빈도(설계수명)에 대한 시나리오별 미래 재현기간을 산정하여 미래 설계빈도에 대한 위험도를 평가하였다. 13개 기후변화 시나리오의 대표농도경로 4.5와 8.5를 분석한 결과, 평균 3.2%, 12.8%의 위험도가 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구결과는 객관적인 지방하천의 적정 설계빈도 결정방안을 제시하였으며, 미래 계획홍수량 증가로 인하여 효율적인 토지이용이 제한될 것으로 예상됨에 따라 하천사업의 예산절감 및 우선순위 결정 등에 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.299-299
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• 2020

국내외 발생하는 재난 중 70% 이상이 물과 관련된 재해로 분류되며, 집중호우와 태풍으로 인한 하천범람 및 내수침수 등으로 많은 피해를 발생시키고 있다. 특히 최근 발생하는 피해 양상은 과거에 발생하지 않았던 극한 강우로 인해 돌발적으로 발생하는 경우가 빈번하게 발생하고 있어 이에 따라 사전에 예측하여 미리 대비하는 선제적인 홍수 대비 시스템이 요구되고 있다. 선제적인 홍수 대비 시스템의 구축 여부는 정확한 하천 흐름 예측을 필요로 한다. 하지만 하천의 흐름은 댐붕괴, 제방붕괴, 하천 하상의 변동 등 다양한 상황에서 급격한 흐름의 변동이 발생하며, 이는 하천 흐름 예측에 장애물로 작용하여 정확도를 떨어뜨리는 요인이 된다. 특히 국내에는 산악지형과 수공구조물에 의한 불연속 단면이 다수 존재하고 있어 그 예측 결과에 대한 정확성에 대한 요구가 더욱 부각되고 있다. 그렇기 때문에 해당 문제를 해결하기 위한 다양한 기법들이 개발되어 실무에 적용되고 있으나 어떤 기법이 국내 하천특성에 적합한지 파악할 수 없으며, 그 정확성과 안정성에 측면에서 여전히 많은 문제점을 가지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 불연속 흐름이 빈번하게 발생하는 국내 하천 특성에 적합한 수치 기법을 확인하고자 유량보존특성을 만족하는 유한체적기법 중 국내외적으로 다수 사용되었던 기법들을 비교 및 평가하였다. 불연속 흐름의 대표적인 예제로서 'Dam-break problem'과 충격파 해석 및 홍수기와 갈수기에 따른 하천 하상의 마름/젖음에 대한 평가를 할 수 있는 Toro's Riemann problems에 적용하여 비교하였으며 그 결과 값을 정량적인 수치로 나타내었다. 이를 통해 국내 하천 특성에 적합한 수치 기법을 선정하였으며. 향후 국내하천 환경을 만족할 뿐만 아니라 하천 종사자들의 요구에도 부합한 하천흐름해석 모형의 개발 시 많은 기여가 될 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.124-124
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• 2022

가뭄시 유역 수문량은 하천수/지하수 취·배수, 하·폐수방류량, 용수재이용 등 복잡한 물이용체계에 따른 영향이 크지만 기존 가뭄시 수문량 평가는 이러한 복잡한 물이용체계를 고려하지 않아 정도 높은 예측에 어려움이 있다. 따라서 가뭄시 유력 내 상세물이용체계 및 수문환경특성 인자들의 상호작용 규명을 통한 정도 높은 수문량 평가 기술의 개발이 시급하다. 대하천 주변 광역상수도 공급지역은 가뭄 발생시에도 안정적으로 물이용이 가능하나, 중소하천을 수원으로 하는 하천의 상류지역은 가뭄시 물공급 안정성이 취약하다. 따라서 중소하천을 대상으로 가뭄시 물 공급시설의 효율적 운영, 물부족 위험도 평가, 가용수자원의 최적이용 등 종합적인 대책 마련을 위해서는 신뢰성 높은 수문량(하천유출량 및 수자원가용량) 예측이 필요하다. 가뭄에 따른 중소하천유역의 수문학적 유출거동을 평가하기 위한 해석 모형으로는 국내의 복잡한 유역 수문환경특성을 평가하기 위해 개발된CAT (Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)(김현준 등, 2012)을 이용하였다. CAT은 기후변화나 토지이용변화에 따른 유역의 수문환경특성 변동성을 정량적으로 평가하기 위해 개발된 모형이다. CAT은 인위적인 물이용체계 즉, 광역급수, 용수재이용, 지하수 취수, 하천수 취·배수 등을 분석하기 위한 툴을 제공하므로 가뭄시 상세물이용체계에 따른 시·공간적 수문환경특성 분석 및 수문량 평가를 위한 최적의 모형으로 선정하였다. 본 연구에서는 중소하천유역의 수문량 예측기술 실용화 기반을 마련하기 위하여 낙동강, 금강, 영산/섬진강 중권역을 대상으로 정밀 시공간 수문량을 평가하였다. 각 권역별 보정지점을 기준으로 관측유량 자료와 모의자료의 1:1비교를 통해 수문량 예측정확도를 산정하였으며, 모형효율(Nash Sutcliffe Efficiency, NSE) 및 결정계수(Coefficient of Determination, R²)의 권역별 평균은 NSE 72%, R2 79%로 나타났으며, 대부분의 지점에서 70% 이상을 나타내어 환경부 및 지자체의 가뭄시 물관리 정책을 지원하기 위한 실용화 기반을 마련하였다.

• 물과 미래
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• 제33권6호
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• pp.15-28
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• 2000

하천복원(河川復元, stream restoration)이란 이·치수 위주의 하천 정비나 불량한 유역 관리에 의해 훼손된 하천의 생태 서식처를 되살리기 위해 하천 변을 원래의 자연 상태에 가깝게 되돌리는 것이다. 본 하천복원 특집은 사적인 연구 동호회인 ＇하천복원 연구회＇의 회원 중 하천 기술자와 생물 전문가들에 의해 꾸며졌다. 이 특집에서는 하천 복원의 개론 성격으로 하천 복원의 이해와 국내외 사례 등을 먼저 소개하고, 다음 하천 복원의 주요 대상인 하천 식생과 물고기의 서식처 특성에 대해 소개한다. 마지막으로 하천 복원의 주요 도구인 자연형 하천공법에 대해 호안 재료와 환경변화를 중심으로 소개한다. 하천 복원은 선진 외국의 경우 하천 수리학과 생태학 등에서 이미 보편화되고 있는 분야이다. 우리도 자연 생태 복원에 대한 사회의 욕구가 점차 높아지고 있으므로 이에 관련된 지식과 기술의 이해와 관심이 요구된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.117-121
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• 2011

기존 국내의 자연형 하천복원사업은 인위적으로 정비된 하천을 대상으로 훼손된 자연성을 되살리기 위하여 물리적 환경의 개선을 중심으로 진행되었으며, 저수호안의 안정성과 더불어 식생 피복율을 높이는 등 형태적 복원을 중심으로 사업이 시행되어 왔다. 이러한 자연형 하천복원사업은 하천의 생태적 특성에 대한 고려가 미비하여 하천이 생물서식처로서의 기능을 수행하는 데에는 효과적이지 못하였다. 따라서 본 연구는 하천의 물리적 특성에 의하여 형성되는 생물서식처와 이에 반응하는 생물들의 상호관련성을 분석하여 생물들에게 적합한 서식환경을 제공할 수 있는 기술을 개발하며, 하천유역의 환경 훼손으로 인하여 개체수가 급감하고 있는 종을 복원 목표종으로 선정하여 개발된 기술을 현장에 시범적으로 적용하여 기술을 검증함으로써 생물을 중심으로 한 자연과 함께하는 하천복원기술을 개발하고자 하였다. 이를 위해 우리나라의 중소하천을 대표할 수 있는 대표하천을 선정하여, 서식처 유형을 분류하고 각 서식처의 물리 화학 생태특성을 분석하였으며, 이를 통해 납자루아과 어종의 산란처 및 서식처로서의 역할을 하는 개방형 하도습지 조성 기술을 개발 및 시범적용 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.504-508
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• 2010

조도계수는 하천의 흐름 저항을 총량적으로 나타내는 변수로서 흐름 계산에 큰 영향을 미치며 그 결과로 하천의 제방고 등 치수 시설물의 설계에 중요한 요인이 된다. 이에 따라 객관적이고 정량적인 조도계수의 산정은 오래 전부터 연구자들의 관심을 끌어왔다. 본 연구에서는 수위와 유량에 대한 현장 실측 자료를 토대로 Manning 식에 의해 조도계수를 산정하는 방법을 개괄하고 이를 실제 하천에 적용한 결과를 제시하였다. 2007년부터 2009년까지 호박돌, 자갈, 모래 하천과 자연 하천과 도시 하천을 포함하는 총 28개의 다양한 지점에 대해 조도계수가 산정되었다. 그리고 각 지점에서 산정된 유량에 따른 조도계수의 변화 특성이 분석되었다. 자갈 및 호박돌이 주된 하상재료인 하천에서는 조도계수가 유량 증가에 따라 대체로 감소하는 경향을 나타내고 있다. 반면에, 모래하천이나 도시 하천의 경우 유량 증가에 따른 조도계수의 변화가 거의 없거나 종종 조도계수가 증가하는 특성으로 나타나기도 한다. 자갈 하천의 경우 상대수심과 조도계수의 관련성을 분석한 결과 수심이 증가하면서 조도계수가 감소하는 특성이 잘 나타나고 있으며, 그 경향성은 Limerinos(1970)이 제시한 식과 상당히 근접한 결과를 나타내고 있다. 또한, 국내 하천의 자료를 이용하여 추정된 경험식을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.327-327
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• 2016

하천 인근에서 지하수를 채수할 경우 지하수위 저하로 인해 하천으로의 지하수 유출이 감소하거나 하천수가 역으로 지하수계로 유입되어 하천수 감소(stream depletion) 현상이 발생한다. 이러한 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 산정하기 위한 방법으로 현지 계측, 수치해석 모델링, 해석해 적용 등이 있으며, 이 중에서 해석해를 이용하는 방법은 실제 하천수-지하수 연계시스템을 단순화한 조건에서 유도되었다는 단점이 있지만 비용이나 시간적 측면에서는 가장 유리하다. 본 연구에서는 Hunt(1999)가 개발한 해석해를 전산프로그램화하고 이를 하천변에 위치한 실제 지하수 관정 109개에 적용하여 양수로 인한 지하수위 강하 및 하천수 감소량을 산정하여 대수층 및 하천의 수리특성, 하천과 관정간의 이격거리에 따른 변동 특성을 분석하였다. Hunt 해석해로 양수 시간에 따른 하천수 감소량을 계산한 결과, 양수후 5년 뒤에는 지하수 양수량 대비 하천수 감소량의 비율이 80%를 초과하는 관정이 대부분인 것으로 나타났으며, 특히 수리확산계수가 $1,000m^2/d$를 넘고 하천고갈인자(Stream Depletion Factor, SDF)값이 100 보다 작은 범위에서는 양수의 영향이 크게 발생하는 것으로 분석되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.191-200
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• 2011

제방의 붕괴로 인하여 인명 및 재산상의 막대한 피해가 발생한다. 제방의 붕괴는 월류 및 침식에 의한 붕괴가 대부분을 차지하고 있으나 이에 대한 분석이 제대로 이루어지지 않고 있다. 사행하천에서의 흐름특성은 하천제방과 관련하여 실용적인 관점에서 연구하여야 하는 하천 수리학에서는 중요한 주제이다. 사행하천에서는 회전방향이 교호적으로 바뀌는 나선형의 흐름(2차류)이 3차원적으로 발생하는 것으로 알려져 있다.. 이에 본 연구에서는 2차원 CCHE2D모형과 3차원 FLOW3D모형을 이용하여 하천 만곡부에서의 흐름특성을 분석하고자 하였다. 가상 하도에 대하여 수리모형 실험의 실측치와 비교하여 모형의 정확성과 안정성을 검증하였다. 그리고 모형의 적용성 검토를 위해 남강댐 하류에 대하여 만곡부의 흐름특성(유속분포 및 최대유속경로, 수위분포, 2차류 거동, 편수위, 전단응력 분포 등)을 분석하였다. 그 결과 하천 만곡부에서의 수리적 특성을 보다 정확하게 제시할 수 있었으며 하천의 제방 안정성 평가시 사행하천에 관한 수리적 특성을 효율적으로 활용하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.296-296
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• 2021

제주도 하천유역은 경사가 급하고 투수성이 매우 좋은 현무암 지형의 특성으로 인해 일반적인 내륙의 하천과는 전혀 다른 유출 특성을 나타내고 있다. Chung et al. (2011), Kim et al. (2013), Kim and Kim (2016) 등의 연구에서도 언급된 것처럼 대부분의 하천이 특정 규모의 호우에서만 유출이 발생하고 유출된 강수량의 대부분은 중간유출 및 기저유출의 과정이 없이 지하수로 함양되며, 평상시에는 일부 하천구간을 제외한 대부분의 구간에서 건천의 형태를 이루고 있다. 이처럼 간헐적인 유출특성과 짧은 유출 지속기간, 하천단면의 불규칙성 등으로 정확한 관측자료의 확보가 쉽지 않고 관측자료에 의한 수문분석에 많은 제약이 있다. 이러한 한계를 극복하고자 Chung et al. (2011)과 Kim et al. (2013)은 제주도 하천의 독특한 유출특성을 반영한 유출모의 알고리즘을 개발하여 유역 모델링을 수행한 바 있으며, Kim and Kim (2016)은 모델링 자료와 관측자료와의 비교를 통해 관측자료의 평가 및 보완을 위한 대안을 제안한 바 있다. 본 연구에서는 제주특별자치도에서 관리하고 있는 10분 단위의 관측유량자료를 이용하여 하천유역별로 호우사상별 유출률 및 한계유출 특성 등을 분석하였다. 2006~2014년 자료를 중심으로 분석한 결과, 외도천1과 천미천 지점에서의 유출률이 평균 50% 이상으로 상대적으로 높게 나타났으며, 외도천1과 천미천을 포함하여 금성천, 무릉배수로, 옹포천, 의귀천 등에서는 일부 호우사상의 유출률이 100% 이상으로 나타났다. 반면 월림배수로의 유출률은 0.1% 이내로 매우 낮게 분석되었다. 분석한 29개 지점의 평균 유출률은 약 21%로 나타났다. 평균 유출지속시간은 약 21.5시간이었으며, 유출이 발생한 최소 강수량은 6.5 mm였고, 대체로 최소 35 mm 이상의 강수량에서 유출이 발생하는 것으로 분석되었다. 일부 호우사상의 유출률에 대해서는 강우관측자료 및 수위-유량 관계식의 검토 등을 통해 보완되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.685-692
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• 2002

하천의 자연적 특성과 인간의 이용정도에 따라 하천들간의 서열이나 등급을 정하면, 하천의 여러 가지 특성들을 파악하기 쉽고 하천관리에 객관성을 부여할 수 있게 되어 매우 유용하다. 본 연구에서는 현재 확보 가능한 각종 통계 자료와 전문가 조사를 이용하여 하천의 자연적 특성, 하천의 이용정도, 그리고 하천이 관류하는 지역의 사회적 여건을 고려한 "하천별 중요로“ 라는 계량화된 평가지표를 제시하였다. 하천별 중요도는 계층분석법을 이용하여 하천에 영향을 미치는 여러 가지 인자들을 단계적 절차를 거쳐 선정하고, 전문가 조사를 통해 항목별 가중치를 결정한 후 표준화된 인자값에 각 인자별 가중치를 곱한 후 합산하여 산정하였다. 하천별 중요도는 하천들간의 상대적 중요도 파악, 하천의 향후 관리방향 판단, 현재의 하천등급 조정을 통한 하천관리의 효율성 제고, 중요도를 고려한 하천관리방식의 결정 등에 이용될 수 있다.수 있다.