• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.205-205
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• 2011

우리나라의 중소하천에는 하상경사 조정과 농업용수 확보 등의 목적으로 많은 보가 설치되어 있다. 하천에 보를 설치하면 보를 기준으로 상 하류의 흐름특성이 변하고, 홍수시 소통이 원활하지 않아서 제방이 붕괴되는 등의 피해를 발생시킨다. 또한 유입유사의 흐름을 차단하여 상류단에 퇴적이, 하류단에는 침식을 발생시켜 하상변동이 일어나게 된다. 하상변동은 단기적으로는 하천에서의 취수, 배수와 주운 등 하천관리에 직접적인 영향을 주고, 장기적인 면에서는 하천 시설물의 안정, 홍수위 및 지하수위의 변화, 하천부지의 변화 등 하천 및 유역관리에 광범위한 영향을 주고 있다. 따라서 하천의 유황 및 하상재료의 인위적인 변화에 의한 하상변동을 예측하고 분석하는 것은 하천계획 및 운용 관리면에서 매우 중요하다. 본 연구는 경안천 유역에 설치된 보를 대상으로 설치 전의 지형자료 및 수리학적 자료를 이용하여 모델링을 하였고, 이를 토대로 설치 후의 수리학적 특성 및 하상변동을 분석하였다. 모델링은 종 횡단으로 모의할 수 있는 2차원 유한요소모형인 RMA-2를 이용하여 보를 설치하기 전 후의 수위, 유속 등의 흐름특성을 모의하였고, SED-2D를 이용하여 하상변동 특성을 비교 분석하고자 하였다. 그 결과 경안천 유역에 설치된 보로 인해 보의 상류단에서는 수위가 상승하고 유속이 감소하는 경향을 나타내고, 유사의 퇴적으로 인해 하상 상승이 발생하였다. 또한 보의 하류단에서는 보월류시 유속이 증가하여 수위가 하강하는 흐름특성을 보였고 침식이 발생하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.425-429
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• 2006

The understanding and prediction of the behavior of flow in open channels are important to the solution of a wide variety of practical flow problems in water resources engineering. Recently, frequent drought has increased the necessity of an effective water resources control and management of river flows for reserving instream flow. The objective of this study is to develop an efficient and accurate finite element model based on Streamline Upwind/Petrov-Galerkin(SU/PG) scheme for analyzing and predicting two dimensional flow features in complex natural rivers. Several tests were performed in developed all elements(4-Node, 6-Node, 8-Node elements) for the purpose of validation and verification of the developed model. The U-shaped channel of flow and natural river of flow were performed for tests. The results were compared with these of laboratory experiments and RMA-2 model. Such results showed that solutions of high order elements were better accurate and improved than those of linear elements. Also, the suggested model displayed reasonable velocity distribution compare to RMA-2 model in meandering domain for application of natural river flow. Accordingly, the developed finite element model is feasible and produces reliable results for simulation of two dimensional natural river flow. Also, One contribution of this study is to present that results can lead to significant gain in analyzing the accurate flow behavior associated with hydraulic structure such as weir and water intake station and flow of chute and pool.

• 한국습지학회지
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• 제13권1호
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• pp.149-160
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• 2011

본 연구에서는 생물서식처에 적합한 조건을 가진 하천 구간을 선정 및 분석하기 위해 홍천강을 대상으로 생물 서식처 적합도 지수를 산정 하였다. 서식처 적합도 지수의 산정을 위해 수리특성으로 유속과 수심, 수질특성으로 수온, BOD, DO, TN. TP 총 7가지 항목에 대해 산정 하였고, 고려된 대상 생물상은 어류이다. 이를 위해 1차원 수리 모형(HEC-RAS), 2차원 하천 수리모형(RMA-2), 수질모형(QUAL2E), GIS를 이용하였다. 수리모형 입력 자료의 정확성을 높이기 위해 BASIN의 Delineation 기능을 적용해 대상유역을 분할한 후 비유량법으로 유량을 산정 하였으며, 산정된 유량을 입력하여 모형을 구축하고 검 보정 하였다. 산정결과 Reach 27에서 통합 서식처 적합도 지수의 평균이 0.782로 가장 높게 산정 되었고, 각 변수들의 평균은 유속 0.122 m/s, 수심 0.782 m, 수온 $14.3^{\circ}C$, BOD 0.68 mg/${\ell}$, DO 10.3 mg/${\ell}$, TN 2.4 mg/${\ell}$, TP 0.0121 mg/${\ell}$로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.924-928
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• 2009

국내의 다목적댐 저수지는 물이 흐르는 하천에 용수공급, 홍수조절 및 수력발전을 위해 만든 구조물로 형성된 저류상태를 의미한다. 이러한 수체의 유동에 영향을 미치는 가장 중요한 요소로는 유입수와 저수지에서 하천으로 방류되는 방류수이므로 본 연구에서는 유입수와 방류수에 의한 수체의 유동만을 고려하였다. 대상지는 용담댐 유역중 취수탑이 있는 지점으로 길이는 약 1,250m이고 폭은 평균 375m 정도의 크기를 갖고 있는 지형이다. 대상 지역에서 저수지 수체의 흐름특성을 평가하기 위해 SMS-RMA2 모형을 적용하였으며 용담댐 저수지 구역에 대한 1m 간격의 등고선을 가지고 대상지역에 대하여 격자를 구성하였다. 격자 크기는 평균 길이 방향으로 43m, 폭 방향으로 15m 크기로 구성하였으며 유속이 상대적으로 빠른 취수탑 부근은 좀더 세밀하게 구성하였다. 4년간 수문자료를 분석하여 이 지역의 흐름을 년중 크게 3가지로 구분하였다. 수체거동이 급변하는 여름 강우기 후에 저수지에 물이 풍부한 경우의 흐름, 봄철 저수지 물이 풍부하지 않은 상태에서 주자천으로 부터의 유입은 최하인 상태의 경우 그리고 강우기에 짧은 기간 나타나는 주자천 위주 흐름의 경우로 구분하여 모의하였다. 각각의 경우 전체적인 흐름장은 확연히 다르게 나타났으며 이런 결과로 볼 때 수체의 흐름은 상하류의 유입량 변화에 따라 항상 흐름은 변화하는 것으로 평가되었으나, 저수지 수체의 흐름 속도는 모두 0.05$^{\sim}$1.5cm/sec 정도로 모의된 것은 수체적 대비 방류량이 적어서 나타나는 현상으로 평가되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.697-709
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• 1999

금강에 위치한 부여취수장 부근에서의 유사이송을 모의하기 위해서 2차원 유한요소모형(RMA)이 적용되었다. 다양한 유량조건하에서 하상변동에 관한 모의수행결과는 과거 이 지역에서의 실측된 값과 잘 일치하였다. 본 연구에서 하도부의 개선과 취수구 부근의 하상저하를 위한 대안으로서 수제공 설치와 밤섬제거가 고려되었다. 수제공의 설치에 다라 좌안쪽으로 주흐름이 변환되었으며, 전 영역에 걸쳐서 비슷한 폭을 가진 하도가 형성되었다. 12,030{{{{ { m}^{3 } }}}}/sec 유량조건을 적용하였을 때, 주수로부의 하상고는 약 5∼20{{{{ { cm}_{ } }}}} 저하하였으며, 밤섬제거에 대한 효과는 유사이송에 그다지 큰 영향을 미치지 못하였다. 취수구 상류부에서의 지속적인 하상저하를 위해서 수제공의 설치는 유사유입을 저감시키는데 효과적인 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5B호
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• pp.509-518
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• 2010

본 연구는 하천의 유역면적 또는 계획홍수량에 따라 하천 규모를 대 중 소하천으로 구분하고, 이들 하천에 대한 식생모델을 구축하여 수치모형을 이용해 제방고 여유율(CSR)을 기준으로 홍수위를 검토하였다. 식생모델 구축전 1차원 HEC-RAS와 2차원 RMA-2 모형을 이용하여 분석한 결과와 기본계획홍수위와 비교한 결과, 1차원의 경우 제방고 여유율은 대하천 모든 단면과 중하천 상류부 2개 단면 외에는 100% 이상이었으나, 소하천은 평균 46.0% 정도로 나타났다. 2차원 대하천의 경우는 평균 101.5%, 중하천은 96.7%, 소하천은 평균 71.1%로 나타났는데, 이는 하천기본계획수립 시 주로 1차원 모형을 사용하기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 식생모델 적용 시 1차원에서는 대하천의 경우 평균 제방고 여유율은 91.8%, 중 소하천은 각각 74.2%, 38.3%로 나타났고, 2차원에서 대하천은 95.5%, 중 소하천은 각각 86.7%, 37.0%로 나타났다. 이는 대하천이 중 소하천 보다 유수단면적이 커 식생모델 적용 시 제방고 여유율의 영향을 적게 받기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1256-1260
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• 2006

하천 복개나 하상 도로 등 교각이 밀집된 군교각은 홍수시에 큰 수위 상승을 유발할 수 있다. 이런 군교각에 의한 배수위 효과를 분석하기 위해 다양한 경우에 대한 실험과 2차원 수치 모의를 수행하였다. 수리 실험은 수치 모형의 정확도를 검증하기 위해 수행되었으며, 다양한 종류의 교각 배치 경우에 대해서는 수치 모의를 위주로 분석하였다. 수리 모형 실험을 통하여 2차원 수치 모형인 RMA-2의 신뢰성에 대해 검토한 결과 이 모형은 교각에 의한 수위 상승 효과를 상당한 정확도로 모의할 수 있음을 알 수 있었다. 군교각에 의한 수위상승 인자를 흐름 횡단면 교각 수, 흐름 방향의 교각 간격, 흐름방향의 교각 수로 선정하여 이들 변수들을 조합하여 다양한 경우에 대하여 수리 실험과 수치 모의를 병행하였다. 단일 횡단면의 교각 수 증가에 따른 배수위 상승은 횡단면의 차단율 증가에 따라 선형적으로 증가한다. 그러다가 차단율이 어느 정도 이상에 이르면 수위 상승이 매우 급격히 증가하는 경향을 보인다. 또한 흐름방향 교각 수 증가에 따라 배수위는 선형적으로 증가함을 알 수 있는데, 이는 교각에 의한 상호 간섭 및 중첩에 의한 것으로 생각된다. 흐름방향 교각 간격을 증가시켜도 배수위 상승이 크게 증가하였으나, 교각의 지름의 약 9배 (9D) 이상 떨어진 다음부터는 배수위 상승량이 감소하는 것을 알 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 군교각은 교각 지름의 9배 정도 떨어진 경우 배수위 상승 효과가 중첩되지 않음을 알 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제14권4호
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• pp.715-723
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• 2012

낙동강의 지류인 내성천의 회룡포는 섬 안의 섬으로 불리는 모래 백사장을 가지고 있는 매우 잘 알려진 관광명소이다. 그러나 상류 지역 댐의 건설이 계획되었다. 따라서 상류로 부터의 유사 유입이 차단되게 되었다. 이러한 상황에서 내성천의 지류로부터 유입되는 유사량 등을 통하여 회룡포의 모래 백사장에 미치는 영향을 1차원 및 2차원 모형을 사용하여 분석하였다. 유량-유사량은 댐의 유지유량과 지류에서 들어오는 유사량의 유역면적비에 의해서 산정된 값을 입력 자료로 활용 하였다. 1차원 모형은 HEC-6 모형을 사용하였고 2차원 모형은 SMS의 SED2D 모형을 사용하여 분석하였다. HEC-6 모형은 10년 전 하상에 데이터를 넣어 현재 하상과 가장 일치하는 공식인 Yang공식을 선정하여 현재 하상으로부터 20년 후를 모의하였다. SED-2D 모형은 현재 하상을 기준으로 20년 후를 모의하였고 두 모형 분석 결과 회룡포 구간에서는 동일한 양상이 나타나는 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.801-805
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• 2009

하천의 골재는 도로, 항만, 주택건설 등 다양한 건설재료로 이용되어 왔으며 급속한 산업화와 더불어 국가건설사업, 지방자치단체의 수익사업으로 인해 골재 수요가 급격히 증가해 왔다. 그러나 체계적인 조사 및 연구가 없이 무분별하게 행해진 하천준설은 하상저하, 하천의 불안정, 하상의 장갑화 등 물리적 영향뿐만 아니라 주변 하천의 식생, 저서생물의 서식처 등 수서생태계의 파괴, 하천정화능력 저하, 교각의 노출 등 생물적 경제적인 측면에서 악영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 하천준설사업이 꾸준히 진행 중에 있는 낙동강 유역의 감천을 연구대상지역으로 선정하여, 2차원 수치모형인 RMA-2를 이용하여 준설에 따른 동수역학적 흐름특성의 변화를 모의하고, SED2D를 이용하여 단기하상변동을 예측하였다. 지형자료는 수치지도 및 실측자료를 토대로 하여 구축하였으며, 준설 전 후의 하상변동을 모의해 비교 분석한 결과, 하도중심에서의 흐름특성은 준설전에 비해 수위가 평균 0.85 m 저하되었고, 하상은 평균 0.56 m 저하되었다. 대상유역의 수위와 유속은 준설전에 비해 준설후에 안정적인 특성을 나타냈다. 또한, 준설전 후 전반적으로 하상상승이 발생하였으며 이는 상류에서의 유사유입량이 많아 퇴적이 많이 일어난 것으로 판단되며, 준설후는 준설전에 비해 하류에서의 퇴적량이 적게 나타났으며 이는 준설구간에서의 퇴적으로 인해 하류 유사이송이 적게 일어난 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 하천준설에 따른 하천환경 및 물리적 영향을 최소화하고, 교란하천의 복원 및 관리 등에도 활용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.221-230
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• 2009

국내 주요 상수 취수원은 동일한 하천 및 호수에 하수 처리장이 위치해 있어 처리 방출수로 인한 악영향을 받게 된다. 또한 하천을 따라 건설된 도로나 교량에서 발생하는 교통사고나 수질 오염사고로 인한 하천 내의 오염물 유입은 취수장 운영에 큰 어려움을 주게 된다. 특히 우리나라 주요 상수원에 해당하는 팔당호의 경우 호수면적에 비해 유역면적이 상당히 크기 때문에 다양한 수질 오염사고에 노출되어 있다. 따라서 사전에 발생 가능한 수질사고를 모의하고 이에 대한 대책을 모색하는 일이 매우 중요하다. 본 연구에서는 팔당호 주변에서 발생할 수 있는 수질 오염사고에 대한 수질모의를 수행하였다. 2차원 수치모형을 이용하여 사고로 유입된 오염물질의 혼합거동을 모의하였고, 팔당호에 위치한 주요 취수장에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해서 2차원 흐름모형인 RMA-2를 이용하여 유속장을 모의하고, 이 결과를 2차원 하천수질 해석모형인 RAM4에 입력하여 오염물질의 시간에 따른 거동을 분석하였다. 갈수기 수질사고 발생시 저감방안으로써 남한강과 북한강의 유량증대에 따른 오염물질의 희석 및 수세 효과에 대해 분석하였다. 분석결과 유량증대에 따라 오염물질의 최대 농도는 더 높아지면서 더 빠르게 이동하는 현상을 관찰할 수 있었다. 따라서 오염물질이 주입된 지점에서의 초기 희석 효과보다는 빨라진 흐름에 의한 수세 효과가 훨씬 더 크게 나타난 것으로 판단된다. 이를 통해 독성 오염물질로 인한 수질사고 발생시 유량증대에 의한 수세 효과가 취수장 운영에 있어 유리한 대책이 될 수 있음을 확인할 수 있다.