• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.276-276
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• 2017

홍수 시 하천의 급격한 유량증가로 인하여 하상의 변화를 야기할 수 있으며, 이를 저감하기 위한 하천사업에는 자연친환경적이고 고유속흐름에서도 변동되지 않는 하상재료를 도입한 연구들이 다양하게 진행되고 있으며, 과거 제방보호 기능만을 가진 단순한 호안에서 식생을 이용한 다양한 종류의 호안공법이 개발되어 각종 하천에 도입되고 있다. 호안공법을 도입할 때 고유속흐름과 식생의 유무에 따라 하천의 흐름에 미치는 영향을 파악하는 것은 하천설계에 있어 중요한 부분이다. 최근에는 기후변화로 인한 극우강우가 많아지고 호안의 안정성을 위한 평가기법이 제시되지 않기 때문에 호안사면의 수리학적 안정성과 지반공학적 파괴거동의 적절한 평가가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 식생 유무에 따라 유속, 레이놀즈수, 바닥전단응력 등을 산정하여 흐름특성을 파악하고 호안 및 제방에 대한 적용성을 검토하고자 실험연구를 진행하였다. 실험에 사용된 재료는 모래, 식생점토. 본 연구를 위해 자체적으로 양생시킨 잔디를 이용하였으며, 실내 고속수로 실험 장치를 이용하여 유속의 변화에 따라 실험을 실시하였다. 이를 통해 초기상태의 재료와 세굴 이후의 세굴심을 비교하여 고유속흐름에서의 식생 유무에 따른 하상재료 유실변화 정도를 비교하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.21-21
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• 2022

충적하천의 하상과 제방은 흐름에 의해 쉽게 침식되는 사립자들로 구성되어 있다. 흐름이 더욱 강해지면 커다란 입자들도 움직이게 되고 더욱 커지면 결국 모든 입자들이 움직인다. 이렇게 흐름에 의해 하상과 제방을 구성하는 사립자들이 움직이기 시작하는 상태를 한계운동이라 하며, 이때의 흐름조건을 한계조건이라 한다. 한계조건은 이동상 수리학의 시작으로, 이때부터 흐름은 물과 유사의 혼합이라는 이상류가 되어 순수한 물의 흐름보다 더 복잡하게 된다. 개수로는 관수로와 달리 반드시 자유수면이 있으며, 따라서 물과 공기와의 마찰은 상대적으로 매우 작으므로 개수로의 전단응력 분포는 관수로와 달리 근본적으로 비대칭이다. 따라서 전단응력은 수로 바닥이나 측벽에서만 작용하게 된다. 한계조건은 이러한 추상적인 의미에 앞서 바닥이 침식되지 않는 하도나 수로의 설계 등에 기본적인 자료가 된다. 개수로에서 경계면의 전단응력을 힘으로 표시하는 것을 통상 소류력이라 하며, 개수로 경계면에서 전단응력의 분포도; 이른바 단면의 평균 전단응력의 개념을 도입하여 해석하고 설계기준으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 건설기술연구원 하천실험센터의 급경사수로에서 연구를 진행하였으며, 기존 연구를 바탕으로 제작된 소류력 측정장치를 이용하였다. 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 유사 하천환경의 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하고자 연구를 진행하였고, 연구결과를 기존의 소류력 산정방법과 비교하였다. 본 연구에 사용된 장치는 실규모 실험을 위해 제작되었으며, 실규모 적용성 검토를 위해 실험실에서 충분한 검증실험을 거친 후 실규모 실험에 적용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.298-298
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• 2020

하천 혹은 그 인근에 설치된 시설물은 수문, 통문, 제방, 댐, 보, 배수펌프장, 상·하수도, 하구둑 등이 존재한다. 이러한 하천 시설물은 홍수나 가뭄 등 수해를 저감하는 역할을 한다. 그러나 많은 하천 시설물은 노후화, 기후변화, 하천환경변화 등으로 구조적 혹은 기능적 안정성의 저하가 우려되는 실정이다. 시설물 유형별 고령화율을 살펴보면, 댐, 하천, 상하수도 순으로 조사되었으며, 준공연수가 30년을 초과한 하천 시설물은 약 40%를 넘어섰다. 그럼에도 불구하고 하천시설물의 관리 구조는 시설물 설치단계까지만 치중되었으며, 이후 계획 재수립 단계까지의 평가 및 모니터링, 유지관리, 정보관리 등에 이르는 선순환 구조가 미흡한 실정이다. 시설물의 노후화에 따라 유지관리 비용이 증가하며, 대형사고로 이어질 수 있기 때문에 적절한 시기에 시설물 점검 및 유지보수가 매우 중요하다. 우리나라의 경우 시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법에 따라 국가주요시설물은 안전점검을 실시하고 있으며, 시설물통합정보관리시스템(Facility Management System; FMS)에 안전등급을 제공하고 있다. 본 연구에서는 FMS의 하천 시설물 안전등급 현황을 기반으로 시설물의 효과적인 생애주기관리를 위해 하천 시설물의 성능평가모델을 제안하였다. 성능평가모델은 하천 시설물의 사용연수에 따른 안전등급의 예측이 가능하며, 관리자 측면에서 예산투입 등의 의사결정 시 활용이 가능할 것으로 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.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.201-208
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• 2011

하천을 설계할 때 적절한 호안공법을 선정해야 하지만 이에 대한 가이드라인이 없는 실정이다. 따라서 하천설계시 채택한 호안공법들의 적합성 여부를 판단함으로서 예산의 낭비를 막을 필요가 있다. 본 연구에서는 하천설계시 채택한 호안공법들이 적합한지를 평가하는 방법을 개발하고, 이를 8개 하천에 적용함으로서 개발된 방법의 타당성을 검토하였다. 평가방법은 계층화분석법(AHP)을 사용하였으며 각 하천에 적용된 호안 공법의 적합도(SI)를 분석하여 평가하는 방법을 사용하였다. 최적 호안공법이 선정되기 위해서는 설계대상지점의 모든 환경변수가 고려되어야 할 것이다. 따라서 설계호안을 평가하기 위해서도 대상지점이 가지고 있는 모든 변수가 포함되어야한다. 호안평가항목은 호안의 수리적 안정성, 환경생태성, 경제성, 어메니티의 4가지 항목을 사용하였으며 각 항목은 4~5개의 소항목을 포함하며 각 소항목은 대상지점의 조사결과를 반영한 자료이다. 평가방법은 8개 하천을 대상으로 적용되어 평가되었으며 설계된 호안의 SI를 판정하였다. 본 연구의 결과는 특히 자연친화적인 호안공법을 평가하는 데 적합할 것으로 생각되며 부적절하게 설계된 호안은 적절한 공법을 선정하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.208-208
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• 2020

지구온난화와 하천환경의 변화로 수질 오염이 심각해지고 녹조 현상 등의 피해가 증가하고 있다. 특히, 기후변화로 인해 온도와 강우량의 변동성이 동시에 증가하고 있어 하천의 수환경 관리측면에서 어려움이 증가하고 있다. 최근 하천 개발 사업으로 인한 인공 구조물 축조로 하천의 오염도 변화는 중요한 논점으로 대두되었으며, 그에 따라 정확한 수질 전망이 요구되고 있다. 녹조평가에 있어 주요 대리변수(proxy variable)로 chlorophyll-a(Chl-a)가 사용되고 있지만, Chl-a는 규조류와 남조류(cyanobacteria) 모두에서 발견되는 지표로서, 녹조의 유해성을 Chl-a 수질 지표만을 사용하여 판단하기에는 한계가 있다. Chl-a뿐만 아니라 수질에 대한 유량, 온도, 영양염류 등의 영향 또한 기존 연구에서 밝혀진 바 있다. 하지만 기존의 물리기반의 결정론적모형은 수질의 추계학적(stochastic) 특성을 반영하는데 제한적이며, 다양한 수문기상학적 조건을 고려한 시나리오 기반의 분석을 수행하는데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 특정 지점의 보 건설 이후 수문기상 자료를 이용하여 유해 남조류 개체수와 관계있는 수문기상학적 요인을 평가하고 최종적으로 Bayesian Poisson Regression 기반의 중·장기 녹조 예측 모형을 개발하였으며, 해설결과에 대한 불확실성 정보도 제공할 수 있도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.111-111
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• 2022

우리 사회가 수자원 관리 정책 결정에 사용 가능한 수문 이상 기상 정보를 제공하기 위해서는 초고해상도 지표면 수문 모델 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 기존 저해상도 기후 모델들의 지표 수문학적인 과정들을 개선하기 위해 초고해상도 하도 추적 모델링 기술을 통해 역학적인 상세화가 시도되었다. 100-km 격자의 VIC 모델에서 재생산된 지표 배출량과 기저 배출량을 입력 데이터로 사용하여 다양한 공간 규모의 하도 추적 모델에서 사용하여 산정된 하천유량의 신뢰도를 평가하였다. 본 연구에서는 90미터 (3 arc second), 450 미터(15 arc second), 그리고 900 미터 (30 arc second) 격자 규모의 금강 유역 하천망 지도를 사용하여 과거 장기 하천 유량 데이터(1948년-2016년)를 재생산하였다. 본 연구에서는 금강 유역 내의 지점 관측 하천 유량 데이터와 재생산된 유량 데이터의 불확실성을 평가하였다. 본 연구의 주요 결과는 보다 고해상도의 하천망 지도를 하도 추적 모델에 사용 시 산정된 하천 유량 데이터의 불확실성이 감소하는 경향을 발견하였다. 끝으로, 초고해상도 지표 수문-하도 추적 모델을 통한 상세화 기술의 한계점과 개선 방안을 논의하였다. 본 연구는 기후변화로 인한 이상 기상 또는 기후의 위험성 증가에 효율적으로 선제 대응할 수 있는 핵심 수문 기후 모델링 기술을 개발에 중요한 기여할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1350-1355
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• 2004

주택건설과 대규모 개발사업으로 인해 골재부족이 심화되면서 하천정비공사에서 골재채취가 주요한 사업이 되고 있다. 하지만 무분별한 골재채취는 하천생태계를 파괴시키는 원인이 된다. 본 연구는 하천에서 골재를 채취할 때 수생태계에 미치는 영향과 골재채취를 중지하고 휴식년제를 취할 때의 수생태계에 미치는 영향을 서로 비교${\cdot}$분석함으로서 하천골재 채취가 환경에 미치는 영향을 분석하였다. 연구방법은 수리학적 분석, 수질분석, 생태학적 분석을 이용하였다. 연구대상지역은 영산강의 일부구간으로 현재 이 구간은 골재채취공사가 진행중인 지역이다. 하상변동을 수치해석으로 모의한 결과 하상은 골재채취후 안정적으로 유지될 것으로 분석되었으며 골재채취가 수질에 미치는 영향은 그리 크지 않았고 단지 부유사(SS)가 약간 증가하였다. 생태학적 조사 결과 어류, 포유류, 양서류, 파충류와 조류는 공사로 인한 영향을 많이 받고 있는 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과는 골재채취 사업에 따른 환경영향평가 및 사전환경성 검토에 활용될 수 있고, 하천공사와 수공구조물의 설계 및 유지관리 등에도 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.14-14
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• 2021

개수로에서는 반드시 자유수면이 있으며, 따라서 물과 공기와의 마찰은 관수로에 비해 상대적으로 매우 작고, 개수로의 전단응력 분포는 관수로와 달리 근본적으로 비대칭이다. 따라서 전단응력은 수로 바닥이나 측면에서만 작용하게 된다. 이러한 평균 전단응력 개념은 흐름에 의해 경계면 구성재료가 이동하는 이동상 수리학에서 유사이송 능력을 해석하는 기준이 되며, 경계면의 전단응력은 힘으로 표시하여 통상 소류력이라 한다. 이러한 복잡한 유체거동은 하천시설물 설계, 시공 및 관리에 있어서 구성재료의 보호능력에 따라 예상하지 못한 조건에서 쉽게 파손될 수 있다. 국내 하천의 경우 한계유속과 한계소류력에 의해 하천설계에 적용되고 있다. 한계 유속의 경우 간단한 수식에 의해 산정될 수 있지만 실제 하천의 보호능력을 대표하기는 힘들기 때문에 한계소류력이 동시에 고려되어야 한다. 한계소류력은 개수로 흐름에서 복잡하게 발생하는 이차류나, 난류 특성에 의해 산정하거나 예측하기는 매우 어렵다. 한계 소류력 뿐만 아니라 하천을 구성하는 재질의 조도계수 역시 균일하지 못하고 매우 예측하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복잡한 양상을 나타내는 수리학적 요소에 대해 표준화된 실험수로에서 실험을 통해 평가하고, 체계화된 설계 지침이 되고자 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 경사를 가지는 경사수로와 경사의 영향에서 자유롭게 평가를 진행하고자 기존 연구를 바탕으로 제작된 소류력 측정장치를 이용하였다. 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 유사 하천환경의 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하였다. 본 연구에 사용된 장치는 난류유속 u', v'을 이용하여 Reynolds stress산정하여 Total shear stress를 추정하는 기법을 사용하여 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1027-1031
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• 2006

본 연구는 자연형 소하천의 유형별, 지역별 자연형 하천공법의 파악 및 시범사업의 적용.평가를 통하여 소하천 특성에 적합한 치수구조와 안정성을 갖추면서 생태계와 조화를 이루고, 친수성과 경관 등 소하천의 환경기능을 향상시키는데 필요한 공사시행의 설계도서를 작성하는데 그 목적을 가지고 수행되었다. 자연형 이동소하천정비 시범사업은 축제공, 배수공, 구조물공, 조경공 등의 공종과 자연석 쌓기, 식생축조블록, 그린리버블록 등 11개의 다양한 호안공법이 적용되어 2003년 12월에 준공하였다. 본 자연형 이동소하천 정비시범 사업에서는 공사 전.중.후에 '하천수질 및 유량측정, 홍수량 측정 및 수리분석 그리고 생태계, 하천수리'에 대한 모니터링 사업을 2003년부터 2006년 현재까지 계속적으로 수행하고 있다. 본 연구는 자연형 소하천정비 시범사업 중에서 유역 내 2003년부터 2005년까지 하천수질 및 유량측정 모니터링 결과를 분석한 것이다. 하천수질 및 유량측정은 하천환경계획을 위한 기본조사로서 효과적인 하천환경관리를 도모하기 위한 기준을 정하기 위한 것이다. 하천 수질 및 유량측정은 하천수질이 악화되는 갈수기를 택하여 월별 일일 4회(6시간 간격)에 걸쳐 시행되었고, 수질측정 항목은 BOD, DO, TP에 대하여 조사 분석되었다.