• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.53-53
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• 2022

본 연구는 낙동강 상류에 위치한 안동댐 하류(4,565.7 km²)를 대상으로 1차원 물리적 서식처모형인 PHABSIM(Physical Habitat Simulation System)과 2차원 물리적 서식처 모형인 River2D를 이용하여 대표어종인 피라미에 대해 환경생태유량과 어류서식처 면적을 산정하였다. 두 모형의 구축을 위해 낙동강 하천기본계획보고서(2009)를 수집하여 하천단면과 수리학적 자료를 두 서식처모형에 적용하였다. 유속과 수위자료의 경우, 낙동강수문조사연보와 검보정된 HEC-RAS를 활용하여 갈수량 Q355(10.95 m³/sec)와 평수량 Q185(41.72 m³/sec)에서의 유속과 수위를 생성하여 적용하였다. 대표어종 선정을 위해 총 4회에 걸쳐 현장조사를 진행하였으며, 수집한 어종들에 대해 상대풍부도와 출현 개체수 분석결과 54.2%의 상대풍부도와 총 110개의 개체수를 나타낸 피라미(Z acco platypus)를 대표어종으로 선정하였다. 서식처 적합도 지수 HSI(Habitat Suitability Index)는 피라미 출현시기의 수심(Depth), 유속(Velocity) 그리고 하상재료(Substrate)를 조사하여 적립하였으며 수심은 0.4~0.6 m, 유속은 0.3~0.5 m/s, 하상재료는 모래(2.0 mm)~잔자갈(16.0 mm)일 때 HSI가 가장 적합한 것으로 분석되었다. PHABSIM을 이용하여 피라미에 대해 최적 환경생태유량 산정결과 20.0 m³/sec로 산정되었고, 모의한 30개 유량에 대해 평균 어류서식처 면적은31,905.3 m²/1,000m로 산정되었다. PHABSIM으로 산정된 환경생태유량과 River2D를 이용하여 하천유량이 Q355와 환경생태유량일 때의 공간분석을 실시하였다. Q355와 비교하여 환경생태유량일 때 유속과 수심 HSI에 대한 공간분포와 어류서식처 면적 또한 더 큰 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.157-157
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• 2016

임진강 유역은 62.9%가 북한에 위치하여 수문자료 획득이 어려우며 북측의 무단방류로 남측 저수지 운영에 어려움을 겪고 있다. 과거 피해사례를 살펴보면 1996년, 1998년, 1999년, 2011년 및 2013년 이상 강우로 인한 홍수가 발생하였다. 또한 북측 댐의 무단방류로 2009년 임진강 하류에서 야영하던 관광객 6명이 사망하였고 1억 원의 재산피해가 발생했다. 따라서 기후변화에 의한 수해 피해와 북한의 무단방류로부터 수해를 예방하고자 군남홍수조절지와 한탄강홍수조절지댐 사업이 추진되었다. 현재 북한의 댐 운영 등 수자원 관련한 정책 결정 과정에 한국이 관여할 수 있는 제도적 장치가 마련되어 있지 않은 상태이며 항시 무단방류로 인한 홍수피해에 노출된 상황이다. 그리고 기후변화에 의한 강우의 지역적 편차 등 수문 자료에 불확실성 증가가 되고 있지만 임진강 상류의 정확한 수문 자료를 획득을 할 수 없어 홍수와 같은 위급 상황 시 대처가 어려운 실정이므로 급작스러운 위급 상황 시 하류의 홍수피해를 최소화하고 대비하기 위한 효율적인 저수지 운영에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 군남홍수조절지와 2016년 5월 완공 예정인 한탄강홍수 조절댐과 연계운영을 통해 홍수조절 저감효과를 검토하였다. 모형의 적합성을 검증하기 위해 임진강 중 하류에 위치한 적성수위표 지점의 실측 유량값과 모의 유량값을 비교하여 모형을 검증하였고, 홍수조절 효과를 비교 분석하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.755-758
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• 2008

Currently, the increased run-off and the shortened arrival time are one of the causes of the city environmental disasters in urbanization. Therefore, it is necessary to properly design the hydrologic structures, but it is very difficult to forecast the values necessary to design from the planning stage. Moreover, as the parameter is changed due to the urban development, it is difficult not only to analyze the run-off influences but also to find the related studies and literatures. The purpose of this study is to utilize the results as the important basic data of the hydrologic structures, its proper design and run-off influences through the sensibility analysis of the model parameter variables. In this study, the absolute and relative sensibility analysis method were used to find out the correlation through the sensibility analysis of the topology and hydrology parameters. Especially, in this study, the changes in the run-off amount and volume were calculated according to increase/decrease in CN, the coefficient of discharge, and the empirical formula is prepared and proposed through the regressive analysis among the parameters. In the meantime, the parameter sensibility analysis was performed through the simulation HEC-HMS that is used and available in Korea. From the results of this study, it was found that the run-off amount is increased about by 10% when the CN value is increased by 5% before and after the development through the HEC-HMS simulation and data analysis. As long as there will be additional data collection analysis and result verification, and continuous further studies to find out the parameters proper to the domestic circumstances, it is expected to considerably contribute to the proper design of the hydrologic structures with respect to the ungauged basin.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.524-524
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• 2023

하천 내 식생의 분포는 흐름저항의 증가와 수위상승에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이다. 동일한 단면정보를 가졌더라도 식생이 분포하는 하도는 식생이 없는 하도에 비해 흐름저항으로 인해 유속이 현저히 느려져 홍수위 상승을 유발하기 때문이다. 따라서 식생의 종류, 크기, 분포 형태, 잎의 밀도 등에 따라 흐름저항계수를 정량화하며 흐름을 정확히 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 2019년 한국건설기술연구원 하천실험센터에서 진행된 식생하도에 대한 실규모 실험의 조건과 지형정보를 HEC-RAS(Hydrologic Engineering Center's River Analysis System) 1차원 수치모형에 입력하고, 식생 패치의 분포를 고려한 Manning's n의 공간적 분포 및 적용방식에 따른 수면 경사 재현 정확도에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 실험은 상단 폭 11 m, 경사 1:2(V:H)의 사다리꼴 단면을 가진 실규모 수로에서 70 m 길이의 구간을 대상으로 진행되었다. 실험 구간 내 6개의 압력식 수위계를 설치해 수위 측정 및 수면 경사 산정을 실행하였다. 실험 조건으로 적용된 인공 식생패치의 분포 및 밀도 조건은 3가지로 큰 패치와 작은 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 성긴 조건이었으며, 모두 정수(emergent)상태로 진행되었다. 적용된 패치의 형상은 내성천에서 조사된 자연 형태의 식생패치 형태를 참고하였으며, 버드나무 종을 모사하였다. 실험 조건에 따라 유량은 각각 평균 1.5 cms와 2.7 cms로 공급하였으며, 평균 수심은 약 1 m로 측정되었다. 위 실험 내용을 바탕으로 수치모의를 위한 경계조건과 지형정보를 수립하였으며 모의 케이스는 크게 두 가지로, 수로 내 식생의 분포를 종방향으로 고려한 케이스와 횡방향으로 고려하여 조도계수를 적용한 케이스로 분류하였다. 모의에 적용된 조도계수는 실험에서 획득한 데이터와 베르누이 방정식을 활용하여 산정되었으며, 두 케이스에 대한 모의 결과는 실험에서 관측된 수위와 비교하였다. 본 연구에 따르면 여러 개의 식생패치가 정수상태로 존재하는 하천에 대한 1차원 수치모의 시 식생의 분포를 종방향으로 고려하여 하나의 구간조도계수를 적용하는 방식이 종횡단면의 식생패치 위치를 고려한 조도계수를 세분화하여 적용하는 방식에 비해 수위 계산 정확도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제18권2호
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• pp.154-165
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• 2016

최근 기후변화로 인하여 태풍 및 집중호우로 인한 극한 강우사상의 발생빈도가 증가하고 있으며, 급격한 도시화로 인한 유역 내 불투수 면적이 늘어나고 있다. 이로 인해 재산피해가 증가하고 있어 기후변화를 고려한 미래 하천범람 등 홍수피해를 경감시키기 위한 홍수저감 대안 선정이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기후변화를 고려하여 목표기간별로(기준년도 : 1971~2010년, 목표기간I : 2011~2040년, 목표기간II : 2041~2070년, 목표기간III : 2071~2100년) HEC-HMS모형을 이용하여 기후변화에 따른 홍수량을 산정하였다. 또한, 배수펌프와 저류지를 각각 5개씩 홍수저감 대안으로 설정하여 HEC-RAS모형을 통해 대안별 홍수위를 산정하였다. 지형자료 및 홍수위를 이용하여 홍수범람도를 도시하였으며, 다차원 홍수피해액산정법(Multi dimension - Flood Damage Analysis, MD-FDA)을 이용하여 홍수피해 저감을 위한 대안별 경제성분석을 실시하였다. 홍수저감효과를 분석한 결과 배수펌프를 설치했을 경우 홍수위는 최소0.06m, 최대0.44m 감소하였고, 저류지는 최소0.01m, 최대1.86m 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 침수면적은 최소 0.3%, 최대 32.64% 감소하였고, 침수심 역시 낮아지는 것으로 확인되었다. 또한, 경제성분석을 실시하여 대안별 편익 비용비를 비교한 결과 목표기간I에서는 저류지E, 목표기간II, 목표기간III에서는 배수펌프D가 홍수저감을 위한 타당한 대안으로 판단되었다. 본 연구의 결과를 통해 기후변화 적응을 위한 치수사업 시 주요사례로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권8호
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• pp.51-62
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• 2015

지반공학적으로 제방(또는 댐) 월류에 대한 근거를 제시하기 어렵다. 수문학적인 안정성 평가에서 댐의 초기수위(만수위)를 고정시키고 강우량을 계산하기 때문에 월류 가능성은 매우 희박하다. 그러나 Copula 함수를 사용하여 초기수위가 고정된 댐의 만수위가 아닌 변동성 있는 확률수위를 적용해서 국내 40년간의 빈도를 고려할 때, 월류 가능성을 확인할 수 있었다. 수문학적 댐의 위험성 분석은 다양한 불확실성 인자 중 댐 초기수위에 대한 모의기법 개발이 필요한 복잡한 수문학적 해석을 요구한다. 본 연구에서는 기존 댐 위험도 분석 시 초기수위는 상시만수위 또는 홍수기 제한수위로 가정하지만, 이러한 보수적인 가정에 의한 연구는 기상변동성 및 기후변화의 영향을 고려하지 못하며, 댐의 월류확률 및 이에 따른 붕괴확률을 추정하는데 있어서 지반공학적인 접근이 필요하다. Copula 함수를 이용하여 댐 특성에 맞는 초기수위를 결정하였으며, HEC-5 모형을 활용하여 강우-유출 모형 매개변수의 사후분포를 정량적으로 추정하여 댐 월류확률을 산정하였다. 지반공학적인 측면에서 댐 안정성 해석은 상류사면(upstream)의 수위급강하(drawdown)에 대한 안전율과 하류사면(downstream) 월류상태에서의 불안정성을 비교하여 지반공학적 위험도를 비교 분석하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.147-156
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• 2011

홍수기 다목적댐 운영의 목적은 홍수조절용량을 최대한 이용하여 하류 주요 지점의 첨두홍수량을 저감시키거나, 계획홍수량을 초과하지 않도록 방류량과 방류시점을 조절함으로써 홍수피해규모를 최소화하는 것이다. 따라서 홍수기 다목적댐 운영에 있어 가장 중요한 것은 최적의 방류시점과 방류량의 결정이며 이를 통해 홍수기말 이수용량을 최대로 확보 하는 점이다. 본 연구에서는 다목적 최적화기법의 하나인 goal programming을 이용하여 홍수기 저수지 최적운영을 실시하였다. goal programming은 선형계획법 또는 비선형계획법을 이용하여 두 개 이상의 목적을 가진 문제의 최적 대안을 구하기 위해, 목표값으로부터의 편차의 합을 최소화하여 최적화하는 기법이다. 홍수기 다목적댐 운영에서 goal programming의 적용성을 검토하기 위해 실제 홍수 사상을 이용하여, 단일저수지 운영과 저수지 연계운영을 실시하였다. 단일저수지 운영을 적용하기 위한 시험유역으로는 충주댐 유역을 선정하였고 저수지 연계운영을 적용하기 위한 시험유역으로는 안동댐과 임하댐 유역을 선정하였다. goal programming의 결과 분석을 위해 저수지 모의운영 모형인 HEC-5 모형의 결과와 비교, 분석하였다. 검토 결과 goal programming을 이용할 경우 홍수기 말에 저수지 수위를 홍수기제한수위로 유지할 수 있었으며 주요 지점의 홍수량을 매 시간 적절히 계획홍수량 아래로 유지할 수 있었다. goal programming을 이용한 최적 운영의 경우 전 구간의 유입량을 알고 있다고 가정한 점에서 실제 저수지 운영과는 차이가 있으나, 적절한 제약조건을 적용하고 홍수예경보를 이용하여 예보된 유입량을 활용하면 최적의 방류량 시점과 방류량을 산정하여 홍수기 다목적댐을 효율적으로 운영할 수 있으며 주요 지점의 홍수량도 저감할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권3호
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• pp.187-194
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• 2019

한국의 수자원 총량중 이용량은 26.3%로 강으로부터의 취수 비율은 3%에 불과하며, 중국, 인도, 이탈리아, 남아공 등과 함께 물 스트레스 기준 중~고에 해당한다. 따라서 본 연구에서는 댐 수자원 확보를 위한 적지선정과 관련하여 연구하였다. 미국, 일본 및 한국의 댐 건설절차에 대한 조사 결과, 정량적인 기준 및 계산 방법 또는 공식이 부재하였다. 댐 적지선정의 정량적 기준 제시를 위하여 먼저 기후 변화 시나리오를 조사, 분석하였으며, IPCC제 5 차 평가 보고서에 제시된 12.5 km 격자 해상도의 RCP 4.5 및 8.5를 SWAT와 HEC-ResSim를 이용하여 유역 연구에 적용하였다. 댐 시뮬레이션 결과를 토대로 홍수 및 가뭄의 감소 효과를 정량적으로 제시하였다. 그리고 댐 적지 선정 지표 결정과, AHP 기법을 이용하여 평가지표에 대한 전문가 설문을 실시하여 가중치를 부여하였으며, 이를 통해 댐 적지 선정 함수식(FSDS)을 제안하였다. 함수식의 경우 4곳의 기 설치된 유역에 대하여 보정 및 검증 하였으며, FSDS와 GIS의 'Model builder'를 사용하여 댐 적지선정 자동화 모델을 개발하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권5호
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• pp.179-186
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• 2007

본 연구에서는 교량 건설 중 가설되는 가교에 집적되는 유송잡물로 인한 교량 상 하류간의 수위상승량에 대한 분식을 수행하였다. 가교에 집적되는 유송잡물을 크기에 따라 몇 가지 형태로 구성하였으며, 교량의 물막이로 가설되는 시트파일의 설치와 철거에 따른 교량 상 하류간의 수위상승량을 1차원 수리모형인 HEC-RAS를 이용하여 분석하였다. 분석결과 평수량의 흐름에는 유송잡물이 수위상승에 크게 영향을 주지 않는 것으로 분석되었으며, 시트파일의 영향 또한 미미한 것으로 나타났다. 홍수량 적용시에는 평수량이 흐를때와 같이 시트파일의 영향은 작은 것으로 나타났지만 80년 빈도 이상의 홍수량에서는 유송잡물의 영향으로 교량 상 하류간의 최대 수위차가 1m이상 크게 발생하는 것으로 모의되었다. 또한 국가하천의 설계빈도인 100년 빈도의 홍수량을 적용하여 가교 단면에서부터의 상류부 수위상승량을 검토한 결과 유송잡물의 영향으로 인해 상류측 17.84km지점까지 영향을 미치는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1301-1305
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• 2009

본 연구의 목적은 금강권역에 속하는 무주 남대천유역의 유량변화가 유역의 대표어종인 피라미 서식환경에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 유량변화를 분석하기 위해 미국의 Nature Conservency에서 개발한 수문변화지표법(Indicators of Hydrologic Alteration)을 사용하여 무주 남대천유역의 1966년${\sim}$2001년의 유량변화를 분석하였다. 유황특성이 바뀌는 1984년을 기준으로 1966년${\sim}$1983년과 1984년${\sim}$2001년의 두 기간으로 나누어 유량변화를 분석한 결과 유량은 증가하는 추세임을 확인할 수 있었다. 따라서 무주 남대천유역의 유량변화가 대표 어종인 피라미의 산란기인 4월${\sim}$5월과 치어기인 6월${\sim}$10월의 하천 서식환경에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다. 본 연구에서 무주 남대천유역의 산란기에 영향을 미치는 4월${\sim}$5월과 치어기에 영향을 미치는 6월${\sim}$10월의 월 평균 유량을 구분하고 수리모형인 HEC-GeoRAS를 이용하여 하도구간의 유속과 수위를 산정함으로써 피라미가 선호하는 생태적 요구조건을 만족하는 서식처 조건의 변화정도를 검토하였다.