• 대한원격탐사학회지
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• 제36권2_1호
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• pp.103-119
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• 2020

최근 기후변화와 4대강 살리기 사업으로 인위적으로 조성된 하천의 급속한 재퇴적 및 침식이 의심스러운 상황이다. 이에 따라 최근 하천법을 개정하여 하상변동조사를 정기적으로 실시해야 한다고 규정하였다. 하지만 하상 조사의 공간적 범위 및 밀도가 대폭 증가하고 조사 간격은 줄어드는 추세에 반해 기술적인 한계가 존재하여, 국가기관 등에서 하상 조사 효율화를 위해 혁신적인 하상조사 기술 개발에 관심을 보이고 있다. 하상 조사의 핵심은 다양한 하천 조건에서 하천의 수심을 측정하는 것에 있으며, 일반적인 지상의 지형측량에 비해 수중에서의 직접 조사는 상대적으로 많은 위험과 시간, 비용을 수반한다. 이에 전통적인 기술의 한계를 극복하고자, 해양 수심측량에 주로 활용되어 온 음향측심기(Echo-sounder)를 하천에 적용하였지만, 여러 기술적 한계로 여전히 광범위한 영역에 대한 주기적인 조사에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이에 원격탐사를 활용한 기법이 그 대안으로 각광받고 있으며, 특히 분광특성을 활용한 수심 측정의 가능성을 보이고 있다. 본 연구에서는 분광특성 중 반사도를 활용하여 수심을 측정할 수 있는 기술을 개발하고 이를 검토하고자 한다. 본 연구에서 제시한 기법을 적용한 결과, 약 0.95 m이내에 해당하는 수심 범위에서 실제 측정된 수심과 0.986, 0.053 m에 해당하는 상관성과 오차를 나타냄을 확인하였다. 향후 본 연구를 드론에 탑재된 초분광 센서에 접목할 경우, 공간적인 수심 측정에 가능할 것으로 사료되며, 광범위한 영역의 주기적인 하상변동조사에 큰 기여를 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권12호
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• pp.1113-1124
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• 2009

구하도 및 폐천복원은 하천에서의 이수와 치수적인 기능뿐만 아니라 환경 및 생태 서식처 기능을 강화하고 개선하기 위한 여러 방법들 중 하나이며 이러한 구하도를 복원하기 위해서는 주수로와의 하도 안정성을 고려하여 횡단면 형태를 결정하고 하도선형을 설계하게 된다. 이러한 하도설계시 기준이 되는 유량이 반드시 필요하며 이 기준유량을 하도형성유량 또는 지배유량이라고 한다. 일반적으로 하도형성유량을 산정하는 방법으로는 만제유량, 특정 재현기간별 유량, 유효유량을 계산하여 결정하는 방법이 있다. 본 연구에서는 구하도 복원 사업이 시행되는 청미천 구간에 대해 만제유량, 특정 재현기간별 유량, 유효유량을 산정하여 상호 관계를 분석하고 과거의 하상변동 특성 자료와 비교하여 연관성을 평가하였다. 청미천 구하도 복원구간의 만제유량은 HEC-RAS 자료를 이용하여 만제수위에 해당되는 유량으로 산정하였으며 488 $m^3/s$인 것으로 나타났고 이는 1.5년과 2년 빈도 사이의 유량에 포함되는 것으로 나타났다. 또한 유사량 자료와 과거 일유량 자료를 이용하여 계산된 유효유량은 만제유량보다 큰 값을 갖는 것으로 나타났다. 과거 측량자료 분석에 의하면 청미천의 대상구간 하도는 1994년에 비해 2008년 현재 하도가 침식된 것으로 나타났으며 이는 유효유량을 소통시킬 수 있는 형태로 하도가 진화하고 있다는 것을 의미하며 곧 하천이 안정한 상태로 변화하고 있다는 것을 의미한다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권4호
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• pp.179-190
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• 2019

금강의 용담댐 하류부터 대청댐 상류 구간을 대상으로 멸종위기 1급으로 지정된 감돌고기의 서식 실태를 파악하고자 어류조사를 실시하였다. 출현된 어류의 개체수를 기준으로 생물다양도 분석을 실시하였고, 채집된 감돌고기를 이용하여 생물학적 건강성 및 물리적 서식환경을 정량적으로 분석하였다. 조사결과에 따르면 감돌고기의 서식범위는 용담댐 하류부터 대청댐 상류 가덕교 700 m 하류 지점까지 서식이 확인되었다. 전체 출현종의 생물다양도 분석결과는 전체적으로 우점도 지수가 낮았고, 상대적으로 종 다양도 및 균등도 지수가 높아 어류군집이 안정된 것으로 평가되었다. 또한 본 연구에서 채집된 감돌고기는 전장-무게 상대성정식 및 비대지수 (CF) 분석결과 정상적인 성장 및 영양 상태로 확인되었다. 감돌고기의 물리적 서식환경은 수심 0.3 - 0.6 m, 유속 0.3 - 0.7 m/s, 하상재료는 호박돌 - 전석의 범위에서 높은 출현빈도로 나타났다. 이와 같은 결과는 금강에서 감돌고기의 공간적인 서식범위와 선호하는 물리적 서식환경에 대한 기초자료로서 향후 서식지 복원 및 관리를 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.307-316
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• 2019

하도 내 식생발달은 흐름저항을 크게하여 홍수 시 하천 수위를 상승시키고 수위-유량관계의 변화에도 영향을 미치고 있다. 홍수 시 수위가 첨두에 도달하고 하강하여 하도 내 드러난 식생은 대부분 도복(倒伏, prone) 상태에 있다. 이렇게 식생이 도복상태로 되어있는 식생층 구간은 식생된 개수로 흐름의 유속분포를 고려하였을 때 유속이 0인 지점의 높이로 고려된다(Stephan and Guthnecht, 2002). 그러나 부자 측정에 의한 유량산정에 있어서 식생층 구간의 높이를 고려하지 않고 하상높이를 유하면적으로 적용하면 유량이 과대 산정되는 경향이 발생한다. 본 연구에서는 식생된 하천에서 정도 높은 유량을 산정하기 위해 영강의 점촌, 내성천의 향석 지점에서 홍수 후 식생층 높이를 측량하고 통수단면적에서 식생층 투영면적을 제외하여 유량을 산정하였다. 그 결과, 유량의 규모에 따라 차이는 있지만 최소 4.34 %에서 최대 10.82 %의 유량편차를 보였다. 따라서 홍수 시 통수단면적을 적용하여 유량을 산정하는 유속-단면적 방법에 있어서 식생하천에서 식생층 높이의 투영면적을 고려하여 유량을 산정한다면 좀더 적합한 유량산정이 이루어질 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제21권1호
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• pp.9-15
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• 2019

대기천 유역은 한강 상류에 위치하고 있으며, 대표적인 고랭지 채소재배단지 중의 하나로 강우기 대규모 탁수를 배출하여 한강 상류의 수질 및 수생태계에 심각한 영향을 미치고 있다. 효과적인 탁수관리 및 정책제안을 위해서는 강우기 하천유량과 탁수(SS)농도의 특성 및 원인분석이 우선시되어야 한다. 본 연구에서는 대기천 유역을 대상으로 강우기 유량과 SS농도 사이의 관계를 분석하고 이를 통해 탁수발생 특성을 분석하였다. 연구 결과 보통의 홍수유량상태에서는 다양한 주변 환경요소로 인해 임의적으로 변화하는 것으로 나타났다. 반면, 첨두홍수량상태에서는 SS농도가 매우 높게 나타났으며, 이는 현장방문관측을 통해 농경지 발생원뿐만 아니라 첨두홍수량에 따른 가파른 계곡과 사면의 붕괴에 의한 영향이 크게 기여한 것으로 판단된다. 따라서 통상적인 발생원관리대책과 함께 경지주변 사면안정과 하상유실을 제어할 수 있는 구조적 최적관리방법이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.94-100
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• 2017

기존의 예인식으로 운용하는 사이드스캔소나의 경우 조사 시 사용자가 원하는 단면 조사에 어려움이 있어 수중구조물 전동 지그가 개발되었지만, 전동지그를 사용한 음파촬영방법의 경우 보트와 소나가 일체 거동하기 때문에 파랑에 의한 보트 롤링현상, 보트운전자의 운용미숙 등으로 인한 음파영상의 흔들림발생 등, 작업환경에 따른 여러 가지 문제로 인하여 데이터의 왜곡이 발생하였다. 따라서 본 연구에서는 기존 사이드스캔소나의 수중조사를 위한 장비운용 시 발생하는 영상의 흔들림을 해결하기 위해, 흔들림 보정센서를 부착하고 흔들림 보정 알고리즘을 개발하여 흔들림보정이 가능하도록 프로그램을 보완하였다. 또한, 소나 데이터 해상도의 향상 정도를 검증하기 위하여, 현장조사를 통해 흔들림 보정 전 후 음파영상을 수집하고 손상 의심부에 잠수사를 투입하여 실제 손상길이 및 수심을 측정하여 취득한 음파영상 데이터의 분석을 수행하였다. 본 연구는 향후 사이드스캔소나를 활용한 구조물의 수중부 및 하상면 음파영상 촬영기법의 발전에 기여할 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권1호
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• pp.34-48
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• 2019

내성천은 경북 북부의 산지 및 농경지를 관류하는 자연성이 높은 사질 하상 하천으로 2010년대 이전에는 백사장이 발달한 경관적 특징을 유지하였다. 하지만 영주댐이 건설되기 시작하고 2015년 전후로 식생이 광범위하게 활착하는 등 하천 변화가 발생하였다. 이 연구에서는 이러한 변화를 객관적으로 분석하기 위해 영주댐 하류 내성천을 대상으로 장기 모니터링을 실시하였으며, 이 논문의 목적은 2012~2018년 기간에 대해 하천 지형 및 식생 등에 대한 조사 자료를 제공하는 것이다. 조사 방법으로 드론/지상 사진 촬영, LiDAR 항공측량, 현장 조사 등이 포함되었다. 장기 모니터링을 통해 발견한 주요한 사실들은 다음과 같다. 내성천 하도의 식생 활착은 1987년부터 시작되었으며, 2013년 이전에는 하류 구간에서, 그 이후로는 전체 구간에서 식생 활착이 발생하였다. 그 중 일부 지점은 홍수로 인해 재나지화 되었으나 여러 구간은 목본이 활착하였고, 퇴적으로 인해 하도의 형태 변화가 발생하기도 하였다. 내성천은 모래 하상의 본질적 특성을 유지해 왔지만, 최근 약간의 조립화 경향이 나타났으며, 조사 단면에서 최심하상의 저하가 관찰되었다. 본 연구의 조사 결과를 I편에서 분석한 수문학적 특성과 함께 종합하여 볼 때, 내성천에 나타난 식생 및 경관상의 변화는 주로 유량 감소 의한 것으로 생각된다. 이와 함께 영주댐이 하상 저하에 미친 영향을 간략하게 고찰하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권3호
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• pp.321-335
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• 2023

자연하천에서의 유사량 계측은 하천공학적으로 중요한 의미를 가지지만 계측 방법의 비용 문제로 유사량 실측에 어려움이 따른다. 특히 소류사량 계측의 어려움으로 인해 주기적인 유사량 모니터링의 대부분이 부유사 농도 계측에만 제한되어 있는 실정이다. 본 연구에는 자동유량관측소에 설치된 횡방향 도플러 유속계(H-ADCP)의 후방산란값과 부유사 농도의 상관관계를 이용해 실시간으로 부유사 농도를 산정하고 총유사량을 산정하는 서포트벡터회귀 모형을 제안한다. 제안하는 실시간 총유사량 모니터링 시스템은 부유사 농도 모형과 수정 아인슈타인 방법을 모사하는 총유사량 산정 모형으로 구성된다. 각 모형의 매개변수와 입력변수는 K겹 교차검증 기반 격자검색 방법과 재귀적 특징 제거법을 이용해 결정되었다. 교차검증에서 부유사 농도 모형과 총유사량 산정 모형의 R²가 각각 0.885와 0.860으로 유사량-유량 관계곡선에 비해 정확한 것으로 나타났다. 시계열 유사량 관측을 통해 새로 제시되는 실시간 총유사량 관측 시스템이 자연하천에서 발달하는 유사량-유량 이력관계와 미세한 유량 변화에서 나타나는 유사량 변화를 성공적으로 관측할 수 있음을 확인했다. 본 연구에서 제안하는 방법은 마찰경사나 부유사 입도 등의 수리 조건을 가정할 필요 없이 H-ADCP의 원시자료만으로 부유사 농도와 총유사량을 산정할 수 있어 기존 방법에 비해 불확도가 적으며 경제적이다. 본 방법은 H-ADCP가 설치된 유사량 관측소에 광범위하게 적용 가능해 유사량 모니터링의 시간적 해상도를 경제적으로 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.45-59
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• 2023

세계적으로 온실가스 감축을 위해 주로 이산화탄소 발생에 초점을 맞춰왔지만, 최근에는 메탄 발생에 대한 관심이 커지고 있다. 습지, 저수지, 호소 등 수중 환경을 포함한 자연은 온실 가스 중요한 발원지이다. 호수와 저수지 바닥에 쌓인 퇴적된 유기 오염물질은 산소가 부족한 상태에서 미생물 분해를 통해 메탄과 같은 온실 가스를 생성할 수 있다. 메탄 배출은 비점오염원의 증가와 하천에 설치되는 횡단 구조물에 의한 흐름변화에 의해 증가하고 있는 실정이다. 또한, 기후 변화로 인한 수온의 상승 등은 메탄 배출을 가속화하는 원인이다. 메탄은 다양한 경로를 통해 대기로 배출될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 메탄발생의 주요인자가 미치는 영향을 정량화하기 위하여 BMP test을 수행하였다. 실험조건에 따라 메탄발생량을 직접 계측하였으며, 실험조건은 온도, 기질의 종류, 전단응력 및 퇴적물 특성으로 구분하였다. 또한, 바닥의 전단 응력은 실험적으로 측정하기가 어려워 수치모의를 수행하였다. 실험결과, 생화학적 요소는 메탄 생성에 영향을 미치지만, 전단 속도는 메탄 분리에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 퇴적물 특성은 메탄 생성 및 분리에 영향을 미칠 수 있다. 메탄 생성과 주요인자들 간의 관계를 경험식으로 제시하였으며, 향후 전단응력 및 유기물에 대한 실험조건을 구체화하고 실험규모를 확대한다면 메탄발생과 생지화학 및 수환경인자간의 관계를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

• 환경생물
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• 제41권2호
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• pp.109-125
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• 2023

본 연구는 우리나라에서 수생태계에 유입되는 주요 유해화학물질 축적 분석을 위한 타깃 후보종 선정과 이에 따른 어류 군집의 영향을 분석하였다. 레퍼런스 하천 선정과 함께 유해화학물질 유입의 영향을 직접적으로 받는 하수종말처리장(T1)과 수계로 유입된 유해화학물질이 집중되는 금강하구언(T2)의 테스트배드를 분석하였다. 유해화학물질 분석을 위한 타깃 후보종 선정을 위해 7-메트릭 다변수 모델을 개발하였으며, 세부항목은 (1) 상업적으로 유용하며 식용으로 이용하는 어종, (2) 최상위 육식종 어종, (3) 유기물 섭취 어종, (4) 내성도가 높은 어종, (5) 개체수가 풍부한 어종, (6) 채집 가능성이 높은 어종, (7) 광범위하게 분포하는 어종 등 총 7개 메트릭으로 구성되었다. 타깃 후보어종에 대한 7개 메트릭 모델을 기반으로 8종이 대상 후보로 선정되었다. 타깃 후보종과 함께 공서하는 우점어종은 내성종(50%)이었으며, 이는 수질 오염 지표로 자주 사용되는 내성종의 풍부도가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한, 수생태계 건강성 평가를 위한 다변량 어류 기반 모델 분석에서는 생태계 건강성이 "나쁨 상태"까지 진단되는 것으로 나타났다. 이화학적인 수질 변수는 테스트배드에서 섭식 및 내성길드에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 8개의 수질 변수는 T1 지점에서 높게 나타나 하수처리장의 방류수에 따른 영향이 컸으며, T2 지점은 대규모 녹조 현상이 나타나 클로로필 농도가 레퍼런스 지점보다 약 15배 높은 것으로 나타났다.