• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권8호
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• pp.15-23
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• 2010

토석류는 사면 붕괴, 산사태, 홍수 등과 같은 인명 및 재산피해를 수반하는 자연재해의 일종이다. 2006년 7월 집중호우로 인하여 대규모 토석류가 발생하였으며, 이에 따라 고속국도, 일반국도, 철도 등의 국가 기간망이 통제되어 언론에 보도되는 사태가 발생하곤 하였다. 토석류에 대한 연구는 지금까지 충실히 수행되지 않은 것이 사실이다. 원인으로는 예측이 매우 어려웠을 뿐 아니라, 발생위치가 산지에서 주로 발생하였으며 도심지 및 주택가에서 발생하지 않아 국민들에게 부각되지 않았던 이유도 있다. 본 연구에서는 토석류를 방지하기 위하여 사방댐 등의 대책방안이 수립되어 적용되어 오고 있으나, 단점 및 보완점을 개발하여 새로운 기법을 적용하였다. 또한, 계곡부의 특성 및 형상에 따라 다단계의 유연성 시설물을 설치함하여 인명 및 재산피해를 최소화 할 수 있도록 고안하였다. 대상지역을 2개소 선정하여 적용성에 대한 평가를 실시하고 결과를 제시하였다. 연구결과, Site A, B 지역에 토석류 방지시설이 각각 17개와 13개가 설치요구되었다. 향후 토석류에 대한 체계적인 지침 및 방안에 대하여 정립해 나갈 필요가 있을 것으로 생각된다.

• 한국제4기학회지
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• 제16권1호
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• pp.17-27
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• 2002

순창에서 대강, 곡성에 이르는 섬진강 본류에서 건설부 (1978)가 설정한 199∼145번 횡단측선에서 측량을 실시하고, 이를 1978년과 1989년에 건설부에서 조사한 횡단측선과 비교하여 시간에 따르는 하상지형의 변화를 고찰하였다 그 결과, 본 연구지역은 전체적으로 하방침식이 우세한 환경이며, 일부 구간에서는 측방침식과 함께 최심선이 제방측으로 이동하는 경향을 나타내는 것으로 나타났다. 이렇게 침식이 우세하게 나타나는 원인으로서 다음 두가지를 들 수 있다. 첫 번째로 유속이 증가하였다는 점이다. 습지 파괴, 구하도 파괴, 인공제방 축조 등 인간간섭에 의하여 하도폭이 축소·고정되었으며 하도가 직강화되었으며, 이에 따라 유속이 크게 증가하였다. 유속 증가는 하상 퇴적물에 자갈 및 극조립∼조립질 모래가 우세하게 분포하고 있다는 사실에서도 확인할 수 있다. 두 번째로, 1980~1990년대에 본 연구구간과 연구구간의 하류측에서 집중적으로 골재채취가 이루어졌다는 점이다. 이러한 원인으로 인하여 본 연구구간은 침식이 우세하게 나타나게 되는데, 특히 188∼187번 측선의 우안 일대와 155번 측선의 좌안 일대에서 인공제방 하부의 침식이 크게 진행되고 있으며 최심선도 제방쪽으로 이동하고 있는 양상이 관찰되어, 홍수시에 제방이 파괴되는 파제의 위험성이 큰 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.132-132
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• 2017

큰 하상계수를 가지는 국내 중소하천의 특성상 농업용수 등의 수자원 이용을 위해 국내에는 약 10,000개 정도의 하천 횡단구조물이 설치되어 있다. 그러나 느려진 유속으로 인하여 횡단구조물 상류에 유사가 퇴적될 확률이 높아지며, 이러한 유사는 부착된 오염물에 의한 수질 및 하상오염, 좁아진 유수단면적에 의한 통수능 저하로 발생하는 홍수위 증가 등 많은 위험성을 내포하고 있다. 이에 대한 해결책 중의 하나로 저층수 배사관(bypass pipe)을 활용하여 쌓여진 유사를 하류로 흘려보내는 방법이 있다. 저층수 배사관은 횡단구조물 상류와 하류의 하상을 연결하는 관으로써 상류와 하류의 수두차에 의해 흐름 특성이 결정된다. 하지만 배사관 내 사석이 유입되어 배제되지 않는 경우 배사관의 효율이 현저하게 저하될 가능성이 있다. 본 연구에서는 FLOW-3D를 이용하여 배사관내 사석이 유입되었을 때, 어떠한 조건에서 배제되고 배제되지 않는지를 명확히 하고자 한다. 하상이 평탄한 수로$(13.0(L){\times}5.0(B){\times}1.0(H)m)$를 재현하였으며, 배출관의 직경은 10cm로 결정하였다. 사석의 종류는 4가지(3cm, 5cm, 7cm, 9cm)로써 이를 고려하여 격자크기를 0.5cm로 결정하였다. 이는 사석의 구형형상이 충분히 잘 재현될 수 있는 격자크기이다. 모의 수행은 하류의 수위를 변화시켜가며 수행하였다. 저층수 배사관 내 유동 특성이 상류와 하류의 수두차에 의해 결정되기 때문에, 모의의 효율성을 위해 상류의 수위는 일정한 값으로 진행하였다. 모의 결과 수위차가 클수록 배제가 잘되는 경향을 보였다. 입자의 크기와 상하류 수위차를 무차원화 한 변수를 결정하였다. 분석결과 이 변수가 일정 값을 넘어서는 경우 배제가 되며, 반대로 이 값을 넘어서지 못한 경우 배제가 되지 않음을 확인하였다. 향후 다양한 관의 형상에 대해서도 배사관 내 한계조건을 도출하여, 저층수 배사관의 설계 및 시공에 도움이 되고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.464-464
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• 2017

경사가 급한 산지하천은 대부분 전석이 산재한 자갈하상으로 되어 있다. 전석은 계곡이나 사면에서 발생한 토석류의 일부로 하천에 유입하여 하류로 이송되는 중에 하상에 퇴적된다. 이후 발생하는 홍수에 따라서 거대 전석은 단속적 이동하기 때문에 하천 흐름을 방해하는 돌출장애물로서 기능하는 경우가 많다. 본 연구에서는 개수로 흐름의 장애를 유발하는 돌출물이 경계층 높이에 어떤 영향을 미치는 지를 파악하기 위하여 장애물 돌출높이의 변화가 경계층고에 미치는 영향을 수리실험으로 조사하였다. 본 연구인 경계층분포 실험은 폭 0.6m, 길이 9m인 순환식 유량공급 개수로에서 진행하였으며 실제 경계층 측정 길이는 폭 0.6m, 최대 길이 1.2m, 수심 0.2m이다. 개수로에 돌출장애물을 부착 후 3차원 유속계를 이용하여 유속을 측정하였다. 유속계의 측정간격은 수로 방향, 폭 방향, 수심방향으로 각각 1cm씩 이동하며 유속 u, v, w를 측정하였으며 이때 흐름의 평균유속은 0.51m/s이다. 실험에 사용된 돌출 장애물의 크기는 가로와 세로는 6cm, 길이 6~10cm인 직육면체 콘크리트이다. 포설된 하상재료의 평균입경은 20.5mm의 강자갈이며 포설된 높이는 평균 20.5mm이다. 실험방법은 개수로 바닥에 돌출장애물을 부착 후 그 하류에서 수심, 유량, 유속, 수온을 측정한다. 또한 하상재료를 포설하고 위와 같은 방법으로 실험을 진행 후 결과를 비교, 분석한다. 본 연구는 결과를 정리하면, 동일한 높이의 돌출장애물이 있을 경우 개수로 유속분포는 자갈하상에서 기울기가 더 급하였다. 돌출 장애물에서 하류로 갈수록 무차원 경계층 두께는 감소하는 경향을 보였으나 자갈하상인 경우에는 진동을 나타내고 있어서 하상의 조도가 경계층 안정에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 따라서 자갈하상과 같이 하상의 조도고가 클 때 경계층 변화에 미치는 기구를 파악하는 연구가 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.241-241
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• 2022

우리나라의 자연하천은 대부분 사행하천으로 이루어져 있다. 특히 사행하천의 만곡부에서는 2차류가 발생할 수 있으며, 이는 만곡부의 흐름에 비선형적인 영향을 미치게 되어 흐름과 유사이송에 대해 복잡한 상호작용을 하게 된다. 하천에 서식하고 있는 식생 또한 흐름에 영향을 줄 수 있다. 더군다나, 댐으로 인한 유사의 차단과 방류량 통제는 댐 하류 구간에 영향을 주게 되어 식생활착을 야기할 수 있으며 활착 이후에는 통제가 어려울 정도로 식생밀도가 증가하며 번성하기도 한다. 이러한 현상이 지속되면 식생으로 인해 통수능이 저하되기도 하며, 홍수범람이 발생할 수 있다. 따라서 만곡부 하도식생에 의한 흐름변화를 연구하는 것은 치수적인 측면에서 중요하다. 본 연구에서는 이러한 필요성을 고려하여, 2차원 흐름모형인 Nays2D를 활용하여 식생대의 밀도변화에 따른 흐름변화 예측모의를 위한 수치실험을 수행하였다. 연구지역은 사행하천으로서 식생대가 발달한 대청댐 하류 구간이다. 본 연구에서는 현장조사를 통해 구축한 식생특성을 반영하여 예측모의를 수행하였으며, 이를 위해 부등류를 기반으로 식생밀도에 따라 2021년의 식생현황, 전체벌채(식생없음), 솎아베기(2021년 식생밀도의 0.5배), 존치(2021년 식생밀도의 2배)로 가정하여 모형을 구축하였다. 모의결과, 전체벌채의 경우, 2차류에 의해 흐름이 만곡부 외측으로 집중되었기 때문에 만곡부 외측에서 수심과 유속이 증가하였다. 2021년 식생현황과 솎아베기, 그리고 존치의 경우, 공통적으로 만곡부 외측에 식생이 존재하고 있기 때문에 전체벌채보다 수심이 증가하고 유속이 감소하였으며 식생대 주변과 하도중앙으로 흐름이 집중되는 경향을 나타났다. 이를 통해, 전체벌채의 경우 치수적으로 만곡부 외측에서 2차류의 발달로 세굴을 야기할 가능성을 확인할 수 있었으며 식생이 존재하는 경우에는 만곡부 외측에 퇴적이 발생할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 식생과 흐름만을 고려하여 수치모의를 수행하였으나 추후 연구에서는 흐름과 하상변동을 모두 고려하여 수치모의를 수행한다면 보다 세부적으로 식생밀도가 하천환경에 미치는 영향 이해할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지형학회지
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• 제26권3호
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• pp.69-85
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• 2019

Humans have been important driver to reconfigure the terrestrial surface of the Earth by altering its morphology and processes. The effect of human activities on the physical landscape, however, shows substantially uneven geographical patterns. Most of anthrogemorphoogical studies regarding human-induced denudation have focused on areas with a long history of human modifications such as humid landscapes, so the hypothesis is naturally a great human impact on landscapes. The effect of human activities on dryland Earth surfaces are far less commonly studied, although erosion is one of major concerns in arid and semi-arid region regarding land and water quality degradation. The urban metropolis of Phoenix, Arizona, USA provides an opportunity to explore the impact of the Anthropocene. The Phoenix metropolitan area rests on classic desert landforms, such as extensive pediments, alluvial fans and sand sheets. Human activities including cattle crazing, wildfire resulting from introduced grass species by human, and recent urbanization processes have impacted these classic desert landforms and altered geomorphic processes. The purpose of this paper, therefore, rests in examining Anthropocene in the geomorphology of the north-central Sonoran Desert. The objectives of this paper are: i) to understand the impact of the Anthropocene on the geomorphological processes and forms through field observations; ii) to quantify the magnitude of human impacts on landscape using a published two-decade long record of erosion dataset and natural background erosion dataset in submitted manuscript at the sprawling edge of the Phoenix metropolitan region; iii) to examine how geomorphic outcome can affect the sustainability of cities through the estimation of sediment yield under the condition of urban sprawl.

• 한국제4기학회지
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• 제20권2호
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• pp.1-10
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• 2006

자연환경과 인위적 환경변화에 의한 홍수재해는 하상변동과 밀접한 관계를 갖는다. 본 연구는 금강유역을 대상으로 지리정보시스템(GIS)과 원격탐사(RS)를 이용하여 유역에서의 토양침식과 하상변동의 관계를 규명하고자 하였다. 지리정보시스템에서 범용토양유실공식 (USLE)을 이용하여 토양침식율을 계산하였다. 공주에서 이포까지 하상지형을 측량하였고, 3차원의 하상변화도를 작성하였다. 1982년에서 2000년까지 Landsat TM 영상을 이용하여 금강유역의 하상변동을 추적하였다. 연구결과, 강경일대의 토양침식율은 $1.8\;kg/m^2/$년이며, 하상증가율은 $+5\;cm/m^2/$년으로 산정되었다. 따라서 금강하류의 하상변화는 일정한 비율로 토양침식에 의하여 영향을 받는 것으로 해석된다. 또한 하상변동은 주로 금강의 지류와 본류의 접합부 하류일대에서 발생하였다. 금강하류에서 하상변동은 하성 세골재 채취가 하나의 원인으로 해석될 수 있으며, 골재채취로 인하여 1991년도에서 1995년도 사이 금강하상 위에 노출된 하상면적의 감소를 초래했던 것으로 추정된다. 한편, 금강유역 하상을 따라 교량건설, 경작지 조성을 위한 사주개간, 제방과 같은 수중 구조물들 설치는 퇴적물 집적과 퇴적하상의 노출면적 증가를 초래하였던 것으로 추정된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.57-63
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• 2023

기후변화로 인하여 발생하는 집중호우와 슈퍼태풍은 우리나라에서 많은 피해를 야기한다. 이러한 피해를 저감하기 위해서 다양한 형태의 하천정비사업이 추진되고 있으나, 홍수기와 갈수기가 뚜렷한 우리나라에서는 하천 균형을 유지하기가 어렵다. 특히, 하천정비 사업으로 설치된 하천구조물은 홍수기에 구조물 및 그 기초의 세굴이 발생되고 하상 변화 등 다양한 문제를 일으키고 있다. 이러한 하상세굴을 저감하기 위하여 하천의 만곡부에 다양한 베인이 많이 설치되며, 베인의 배치와 크기, 모양에 따라서 다양한 하상세굴 저감 효과가 나타난다. 베인은 원심력에 의해 발생하는 2차 흐름과 반대 방향으로 2차 흐름을 다시 생성함으로써 외측 하상 주변의 세굴이 감소하고 퇴적이 촉진된다. 본 연구의 이론은 질량보존법칙을 만족하는 연속방정식과 운동량 보존을 만족하는 운동량방정식을 적용한 지배방정식을 이용하고, 다양한 조건 하에서 베인의 영향을 조사하기 위해 설계 요인에 따라 전체 평균 유속 변화율을 측정한다. 사다리꼴 베인과 사각형 베인 모두에서 평균유속과 횡단면 유속이 모두 감소하였고, 이는 베인 설치로 인해서 원심력을 갖고 유하하는 하천유속이 방해를 받아 유속이 저감되기 때문이다. 또한, 하천흐름 방향에 수직으로 또는 경사적으로 설치된 베인은 원심력에 의해 발생하는 2차흐름의 역방향으로 2차흐름을 발생시켜 원심력 2차흐름의 상쇄를 나타내기 때문에 베인의 효과가 나타난다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권2호
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• pp.99-106
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• 2015

만경강과 동진강으로부터 유입되는 유사가 새만금호의 오염도에 미치는 영향을 조사하기 위하여 만경강과 동진강의 상류부터 새만금호 유입지점까지 각 4개의 유사 트랩을 설치하고 2009년 6월부터 9월까지 유사를 채집하여 유사의 침강률과 이의 화학적 특성을 분석하였다. 만경강과 동진강에서 실험 기간 동안 단위 면적당 유입 유사의 침강률은 각각 $0.01{\sim}5.06kg/m^2/day$와 $0.01{\sim}8.75kg/m^2/day$ 범위였다. 침강률은 하류에서 상류로 갈수록 높았으며, 강우에 의한 영향이 큰 것으로 나타났다. 유사 중 유기물의 농도는 하상 퇴적물에 비해 3.3~9.6배 높았으며, 홍수기 이후에 높은 경향을 나타내어 유역 내 비점오염원으로부터 유입량이 많은 것으로 판단되었다. 총질소와 총인의 오염도도 유기물과 같은 경향을 나타내었다. 이러한 결과로부터 만경강과 동진강으로 유입되는 유사에서 유기물, 총질소, 및 총인의 오염도가 높았으며, 새만금호의 수질 관리를 위하여 유역 오염원에 대한 집중 관리가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.213-213
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• 2020

최근 나타나는 지구온난화와 이상기후로 인해 가뭄과 홍수피해 같은 자연재해 발생 빈도가 높아졌고, 하천에서는 오염된 수질과 수생태계 복원 및 수변공간 조성, 수자원 관리 등의 목적으로 수질환경 개선사업이 진행되고 있다. 수질환경 측면에서 하천에서 발생하는 가장 큰 문제점으로는 녹조 즉, 남조류의 발생을 예로 들 수 있다. 본 연구에서는 최근 보 개방을 통하여 수질개선 효과가 나타나고 있는 금강을 대상으로 세종보, 공주보, 백제보 구간에 대하여 주요 수질인자에 대한 상관관계 분석을 수행하였다. 특히 남조류 세포수와 주요 하천 수질인자를 Pearson's correlation analysis를 이용하여 상관관계를 분석하였고, 보 위치별 남조류 세포수를 종속변수로 하고, 상관도가 높은 수질인자를 독립변수로 하는 다중회귀식을 도출하여 금강 내 주요 하천 수질인자의 농도에 따른 남조류 세포수 관계를 규명하고자 하였다. 분석기간은 2012년 1월부터 2019년 12월까지 보 건설 이후 시점으로 선정하였고, 월 평균 남조류 개체수가 조류경보제 발령기준 관심단계이상에 해당하는 금강수계의 3개 보에 대하여 남조류 세포수와 수질에 영향을 끼치는 인자인 강수량, (수온)W·T, (수소이온농도)pH, (용존산소)DO, (생물화학적산소요구량)BOD, (화학적산소요구량)COD, (부유물질량)SS, (총질소)TN, (총인)TP, (클로로필-a)Chl-a, (전기전도도)EC, (질산성질소)NO₃-N, (암모니아성 질소)NH₃-N, (인산염 인)PO₄-P, (용존총질소)DTN, (용존총인)DTP, (총유기탄소)TOC 와의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과 측정 지점별 남조류 세포수와 상관관계가 있는 인자는 서로 상이했지만 (수온)W·T과 pH의 경우 모든 지점에서 남조류 세포수와 양의 상관관계가 나타났다. 세종보는 W·T(0.383, P<0.01), pH(0.391, P<0.05)의 양의 상관계수를 나타냈고, 공주보에서는 (수온)W·T(0.436, P<0.05), pH(0.412, P<0.05)의 양의 상관관계를 나타냈다. 백제보에서는 (수온)W·T(0.415, P<0.01), pH(0.221, P<0.01)의 양의 상관성을 나타냈다. 남조류 세포수와 수질인자 간의 상관관계 분석에 따라 통계적으로 유의한 인자 중 (수온)W·T과 pH에 영향을 받는 영양염류와 퇴적물에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 사료되며, 연구를 통해 제시된 남조류 세포수 다중회귀식은 주요 수질인자 농도에 따라 발생 가능한 남조류세포수를 예측하여 금강의 수질 관리에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.