• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.415-415
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• 2011

수문학 또는 하천유출은 크게 기후학적은 인자 (온도, 바람, 상대습도 등)나 지형학적 인자 (지표면 경사, 흙의 종류, 하천의 면적, 하천의 길이 등)들에 의해 결정된다. 지형학적 인자들 중인 하천의 면적 그리고 주하천의 길이에 의한 영향은 비첨두홍수량의 과 수문곡선의 모양에 크게 관여되어 있다. 일반적으로 유역형상이 좁고 주하천의 길이(유로연장)가 긴 하천의 경우 단위면적당 유출량과 시간과의 그래프에서 수문곡선은 넓고 낮은 형태 모습을 지니지만 유역의 형상이 넓고 주하천의 길이기 짧은 하천은 수문곡선이 좁고 높은 형태의 모습을 가진다. 이러한 유역형상의 차이에 따라 Horton (1932)은 유역의 면적과 주하천의 길이의 비로 형상계수 (Shape Factor)의 공식을 제시하였다. 유역면적에 비해 유로연장이 길면 형상계수가 작아지고 첨두홍수량이 작아지는 반면 유역면적에 비해 유로연장이 짧을수록 형상계수가 커져 첨두홍수량이 커지는 형상을 발견할 수 있다. 형상계수와 비첨두홍수량의 상관관계를 알아보기 위하여 상수 전용댐 안전성 대책 및 치수능력 증대 방안연구 (2008) 보고서에서 적용한 유역들을 비교하였다. 이 보고서에 있는 38개의 유역들 중에서 형상계수가 0< <1 인 유역들을 선택한 후 형상계수와 지속시간별 비첨두홍수량의 관계 그리고 유역면적과 지속시간별 비첨두홍수량의 관계를 도시하였다. 추세선에 의한 결정계수인 $R^2$ 의 값을 비교하여 형상계수와 비첨두홍수량과의 관계를 조명하였다. 또한, 형상계수에 따른 순간단위도의 첨두시간 및 첨두유량을 비교하기 위하여 유역면적이 $300m^2$내외이며, 서로 다른 형상계수를 갖는 유역을 선정하여 연구를 진행하였다. 대상유역의 관측값을 이용하여 Nash모형을 적용한 순간단위도를 산정하였으며, 형상계수에 따른 첨두시간 및 첨두유량의 비교분석을 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.204-204
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• 2022

하천 내에서 하상변동은 치수나 생태계에 직간접적인 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 하상변동의 예측을 위한 여러 가지 모델들이 존재하지만 하상변동의 양상을 직관적으로 파악하기에는 어려움이 있다. 최근 수행된 연구 결과에 따르면 하천의 수리 기하학적 형상이 부유사 농도와 유량과의 관계와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다(Kim et al., 2018). 본 연구에서는 수리기하(Hydraulic Geometry) 이론을 이용하여 하천의 형상에 따른 유사거동과의 상관관계를 통해서 하상의 장기적 변동성을 직관적으로 유추할 수 있는 기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 수리기하 이론에서의 수심과 폭을 나타내는 인자들을 이용하여 하천의 형상을 넓고 얕은 하천, 좁고 깊은 하천, 중간 정도의 하천으로 분류하였으며 흐름조건을 정상류와 부정류조건으로 분류하였다. 또한 하상경사와 하상재료의 입경 분포를 고려하여 자연하천에서 존재할 수 있는 다양한 하천형상에 대해 수치모의를 진행하였다. 기존의 Manning 공식에 수심, 유속만 고려한 것이 아닌 조도계수까지 고려하여 수리기하 이론을 접목시킴으로서 유속과 수심의 수리기하적 인자로 계산된 하상전단력의 수리기하적 인자가 수치모의를 통해 구한 값과 거의 일치하는 것을 확인하였다. 하천의 형상이 넓고 얕을수록 수리기하 관계로 표현한 하상전단력 인자가 작은 값을 나타냈으며 수리기하 관계로 표현한 부유사농도인자와 하상전단력 인자가 비슷한 양상을 띄는 것이 확인되었다. 이를 통해 하천이 기하학적 형상으로부터 하상의 변동성을 유추할 수 있었다. 실제 하천에 대한 검증은 금강 수계에 있는 미호천과 갑천을 대상으로 수행하였다. 수리기하적으로 표현하였을때 갑천은 미호천에 비해 넓고 얕은 하천에 속하는데 현재까지 관측된 자료를 이용하여 두 하천의 하상변동량을 비교해본 결과 갑천이 미호천에 비해 변동량이 적었으며 이는 위의 내용과 일치한 결과를 나타냈다.

• Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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• v.16 no.3
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• pp.105-110
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• 2008

The cross-section data are generally used for hydraulic and hydrologic modeling. However, when the detailed data of river channel are required, it is not available to use because of too wide distance of the offset between cross-sections. Also, the actual form of river channel cannot be reflected with the general interpolation methods which is considering straight line between acquired points. The aim of this paper is to present an algorithm which is to interpolate point using bilinear method and to estimate random cross-section between two surveyed cross-section data. And it is supposed that the proposed algorithm can be able to offer available data for hydraulic and hydrologic modeling.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.204-204
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• 2011

자연하천의 만곡부에서는 원심력에 의하여 수위상승 이나 침식 등으로 제방이 파괴되고 월류되어 홍수피해가 빈번하게 발생된다. 그러므로 자연하천의 만곡부는 하천정비 및 안정하도의 유지관리를 위해 매우 중요한 하도구간중의 하나이다. 본 연구에서는 하도 만곡부의 흐름특성 연구를 위하여 만곡 유입부 형상에 따라 $90^{\circ}$만곡부의 실험수로에 대한 유속, 편수위 및 편경사의 변화특성을 검토하였다. 분석결과 먼저, 만곡정도에 관계없이 유량이 증가할수록 만곡부의 최대 최소 유속차 또한 증가하는 것으로 검토되었다. 다음으로 유입부 형상이 $90^{\circ}$인 지점에서 최대 횡방향 수면경사가 발생하였으며 직선하도에 비하여 최대 8% 정도 기울어진 것으로 검토되었다. 본 연구의 결과에서 검토된 만곡 하천의 수리특성과 편경사의 경향 등을 하천정비 또는 실시계획수립에 반영한다면 치수적으로 안전하고 보다 친환경적인 하천계획이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.235-235
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• 2023

하천 내에서 하상변동은 치수나 생태계에 직간접적인 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 하상변동의 예측을 위한 여러 가지 모델들이 존재하지만 하상변동의 양상을 직관적으로 파악하기에는 어려움이 있다. 최근 수행된 연구결과에 따르면 하천의 수리 기하학적 형상이 부유사 농도와 유량과의 관계와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다(Kim et al., 2018). 본 연구에서는 하상변동과 부유사의 농도를 밀접한 관련이 있다고 가정하여 수리기하(Hydraulic Geometry) 이론을 이용하여 하상변동의 경향성을 표현하여 하상변동의 경향성을 직관적으로 유추할 수 있는 기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 하상변동을 수리기하적표현을 이용하여 해석적으로 제시하였고 수치모의를 실시하였으며 실제 자연하천에 대해 검증을 수행하였다. 수치모의는 자연에 존재할 수 있는 다양한 하천형상을 표현하기 위해 수리기하 이론에서의 수심과 폭을 나타내는 인자들을 이용하여 하천의 형상을 넓고 얕은 하천, 좁고 깊은 하천, 중간 정도의 하천으로 분류하였으며 흐름조건을 정상류와 부정류조건으로 분류하였다. 또한 하상경사와 하상재료의 입경분포를 고려하였다. 그리고 실제 하천에 대한 검증은 대한민국에 존재하는 갑천, 미호천, 남강, 임진강, 원주천, 금호강의 하상변동 자료를 이용하여 실시하였다. 하상변동의 경향성을 직관적으로 표현하기 위해 Manning 공식을 이용하여 하상전단력의 수리기하 지수를 수심, 유속, 조도계수의 수리기하지수들로 표현하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.51-51
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• 2017

지역빈도해석은 짧은 기간의 자료를 보유하고 있는 계측 지점이나 자료가 없는 미계측 지점에서의 확률수문량을 산정하기 위하여 많이 쓰여 진다. 지역빈도해석을 실시하기 위한 조건으로는 우선 수집된 하천유역들을 대상으로 수문학적 동질 지역을 구분하는 것이 중요하다. 그리고 구분되어진 지역에 포함되는 모든 지점들의 자료를 빈도해석 함으로써 관심 지점의 신뢰할 만한 확률수문량을 산정하는 것이다. 그동안의 지역빈도해석은 주로 비건조지역을 중심으로 홍수와 같은 재난재해 대비 그리고 수자원 관리를 위한 연구들을 실시해왔다. 본 연구의 주 목적은 건조지역의 수자원 관리를 위해 건조지역 하천유역을 중심으로 지역빈도해석을 실시하여 신뢰할만한 확률수문량을 산정하는 것이다. 확률수문량 산정값의 정확도를 향상시키기 위해 지역빈도해석 모델에 쓰여 지는 새로운 지형학적 변수들을 제공하였고 수문학적 동질 지역을 구분 위해 수집된 각 하천유역의 형상들을 확인하여 동질 지역을 정의하였다. 예를 들면, 수지형 유역, 부채형 유역, 격자형 유역과 같은 다른 형상들을 구분하여 각 유역 형상 종류별로 동질 지역을 만들었다. 건조지역의 지역빈도해석을 위해 미국 건조지역의 105개 하천유역 유량자료들을 수집 및 이용하였다. 확률수문량 산정을 위하여 앙상블 인경신경망 (Ensemble Artificial Neural Network)과 정준 상관 계수(Canonical Correlation Analysis)를 이용한 지역빈도해석 모델을 만들었다. 제안된 모델의 수행평가와 정확성 평가를 위해 리샘플링 기법인 10-겹 교차 검증 (10-fold cross-validation), 잭나이프 (Jackknife) 기법들을 이용하였고 모델로부터 산정된 확률수문량값을 편향 (Bias), 상대 편향(rBias), 평균 제곱근 오차 (RMSE), 상대 평균 제곱근 오차 (rRMSE)를 통하여 산정 값과 실제 관측 값의 차이를 분석하였다. 그 결과 건조지역의 지역빈도해석을 위해 새롭게 제시된 지형학적 변수들을 사용하였을 때 모델의 수행능력이 향상되었음을 확인하였다. 또한 하천유역 형상에 따라 동질 지역을 구분하였을 때 향상된 확률수문량이 산정되었다. 향상된 지역빈도해석 모델을 통해 건조지역의 신뢰할만한 확률수문량을 산정함으로써 건조지역의 효과적인 수자원 관리를 위한 수공시설물 설계에 중요한 정보들을 제공할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.37-37
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• 2019

기후변화에 따른 강우량 변화는 유역의 수문학적 변화와 하천 침식, 토양유실 등 물리적 변화를 함께 동반하여 유역환경에 영향을 미치게 된다. 최근에도 강우 발생시 집중강우에 의해 짧은 시간에 많은 강우가 발생하여 홍수피해가 발생하고 있으며, 건기시에는 가뭄이 지속되고 있다. RCP 4.5 및 8.5를 활용한 미래 기후시나리오 예측에 따르면 강우량과 증발산량은 증가할 것으로 예측되고 있으나, 우기시의 강수량은 증가하고 건기시의 강수량은 감소하여 계절 간 강수의 불균형이 심화될 것으로 예측되고 있다. 이러한 변화는 강수량, 하천유량, 침투량 등 유역의 수문체계에 영향을 끼치게 되고, 유량의 변화에 따라 하상변동 등 하천형상의 변화가 발생할 수 있으며, 하천 형상변화에 따라 유량이 변화하고, 토사의 유입이 증가하여 수질이 변화하여, 유역 내 유량 및 수질변화에 따른 불확실성이 높아지게 된다. 최근 개발에 의한 불투수면의 증가와 집중호우의 발생으로 인한 유출량 증가에 따라 강우발생시 직접유출량은 증가하고 침투량은 감소하여 우기시에는 홍수 및 침수가 발생하고, 건기시에는 기저유출에 의한 하천유지용수가 감소하여 하천이 건천화되고 수질이 악화 되는 등 물순환 체계가 훼손되고 있다. 강수량과 강우패턴의 변화에 따른 유출량 변화는 유역의 물순환에 직접적인 영향을 미치게 된다. 홍수나 극한강우가 발생할 경우 유역의 수문학적 특성에 따라 직접유출량은 증가하고 상대적으로 침투 및 증발산양은 감소하게 되며, 건기시에는 하천이 건천화 되는 등 물순환 체계가 훼손되고 유량의 변화에 따라 수질 또한 악화될 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 유역을 대상으로 기후변화에 따른 유역 유출량 변화 및 하천형상 변화예측을 위해 기후변화 시나리오를 이용하여 하천환경변화에 대한 전망을 예측하고, 유역의 유출량을 구체적으로 분석 할 수 있는 유역모형을 활용하여 유역의 물순환에 미치는 영향을 검토하고 물순환을 고려한 유량 및 수질부하량을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.594-598
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• 2012

최근 들어 국가하천의 주요구간에 대규모 보가 설치되고 있으며 설치된 고정보와 가동보는 형식에 따라 부분적으로 상이한 기능을 나타내나 기본적으로 상류의 수위가 일정하게 유지되도록 하여 하천 내 수자원을 확보하는데 기본적인 목적이 있다. 그러나 이로 인해 치수 및 하천환경에 많은 변화가 예상되므로 발생 가능한 하천관리의 문제점을 최소화하기 위해서는 하천정비에 따른 수리학적 영향을 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 4가지 형식의 고정보 본체의 형식별 월류능력을 수치해석모형인 Flow-3D 모형을 이용하여 검토하여 하천에서 고정보 설계시 단면형식 결정의 기초자료로 활용할 수 있도록 하였다. 이를 위해 선정된 고정보 단면의 형상에 따라 보 하류측 사면형태 및 경사별 월류량 검토를 수행하였으며 하류관리수위가 없을 때와 있을 때의 월류량과 하류부 흐름양상을 분석하였다. 고정보 단면 형식 선정을 위한 분석결과 적용된 4가지 유형중 선행한 월류능력별 수치해석 결과에서는 월류능력, 월류수맥의 수충, 구조체의 수축 팽창에 의한 불안정성 등을 종합적으로 고려할 때 오지형이 가장 적합한 구조인 것으로 검토되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.71-71
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• 2016

하천 공학에 있어서 제방 월류에 대한 분석과 예측은 과거와 현재, 그리고 미래에도 치수측면에서 매우 중요한 요소이다. 이를 위해 복단면 수로의 단면을 세분하여 유량과 수위의 관계를 분석하여 왔으며, 최근에는 Lateral Distribution Method라 불리는 수치기법을 이용하여 주수로와 홍수터 사이에서의 난류특성이나 운동량 교환 등을 분석하기도 한다. 하지만 기존의 연구들은 제방을 넘어 월류한 경우의 흐름 특성에만 치중하고 있으며, 주수로 내에서의 흐름특성에 관한 연구는 미진하다. 하천은 표면 유출수와 지하로부터 제공되는 기저유출수로 구성되며, 주변 수리 수문 조건에 따라 그리고 물수지 변화에 따라 유출수와 기저유출수가 하천에 기여하는 바는 변화된다. 기저유출은 지표수의 양과 질에 지대한 영향을 미치고 있으며, 기저유출 특성은 수자원 관리를 위한 저수량(low-flow) 특성 평가에 있어서 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 기저유출수 분리기법을 적용하여 단면관측 유량곡선으로부터 기저유출량을 산정하고, 또한 해당단면에 LDM기법을 적용하여 복잡한 형상을 이루고 있는 자연하천의 횡단면에서의 수위-유량 곡선을 실제 측정치와 비교하여, 기저유출이 하천에 미치는 영향과 정량적인 양에 대해서 알아보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.633-637
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• 2007

하천환경 복원사업이나 자연형하천 정비사업의 근본 목표는 그 하천 고유의 하천경관이나 생태계 등 특성을 회복(Rehabilitation)시키거나 복원(Restoration)하는 것이다. 현재 이 치수기능 확보를 위한 댐 보의 건설, 하천정비 및 골재채취 등 하천의 인공화가 계속되고 있으며, 이에 따른 하천 및 하도의 물리, 화학, 생물에 미치는 영향은 심각한 수준이다. 이러한 하천의 인위적 교란은 요인, 규모, 빈도 및 강도는 다르지만 하천생태 서식처의 물리적, 화학적 특성이 변형, 변질되어 하천생태계가 변화, 단절, 절멸되는 심각한 상태가 빈발하고 있다. 하천교란(River disturbance)은 요인에 따라 유량 및 유사량 변화, 하상변동, 하도준설, 인공호안, 생태통로 차단 등 하천의 물리적 환경 변화를 초래하고, 그에 따른 영향으로 생물종의 감소 및 단순화, 개체수 감소 등과 같이 하천 생태계가 변화하게 된다. 그러나 하천의 교란평가에 대한 연구가 미흡하고, 또한 표준화된 평가체제가 구축되어 있지 않을 뿐 만 아니라 하천환경의 복원에 대한 의식 보급도 부족한 것이 현실이다. 따라서, 본 연구에서는 하천의 교란정도를 파악하기 위한 하천교란평가기법 개발을 위한 전단계로서 일본의 하천수변 국세조사, 영국의 River Habitat Survey, 호주의 River Assessment System, 미국의 Stream Corridor Restoration 등에서 제시하는 하천모니터링 및 평가체제를 비교, 분석하였다. 외국사례 분석 결과를 토대로 하천교란 요인을 하천정비, 댐건설, 골재채취로 유형화하고 교란요인별 조사해야 할 물리적 인자로서 유량, 유사량, 하도 제원, 특징적 내용, 하도형상, 여울과 소, 점사주, 인공구조물, 제방 호안의 재료 및 특징 등으로 선정, 검토하였으며, 생태계 인자로서는 제방 마루의 토지이용 및 식생구조, 하도의 식생유형, 하도주변 토지이용, 하안(bank) 형상 및 구조, 수종 및 구조, 하도 및 하안 특징 및 구조 등으로 선정, 검토하였다. 이상의 하천교란과 관계되는 지표를 선정하여 물리적, 생태적 조사 및 교란평가기법(안)을 개발, 제시하였다.