• 한국수자원학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.499-509
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• 2001

자연하천에서의 이송-확산 과정의 모의를 위하여 입자위치의 이산확률분포에 기초한 2차원 수송 모형을 개발하였다. 제안된 모형에서는 단위 시간간격동안 격자간의 질량이송을 예측하기 위하여 평균과 분산의 함수로 나타내어진 확률분포를 사용하였다. 개발된 모형은 유속, 확산계수, 단면적이 일정한 단순영역에 대하여 수치확산이 없는 해를 구하였고, 양의 확률을 만족시키는 안정조건이 성립한다면, 해석해와 다른 유한차분법과 비교하였을 때, 좋은 결과를 나타내었다. 본 모형의 현장적용성을 검토하기 위하여 캐나다에 위치한 Grand River를 대상을 얻은 수치실험 결과를 정상상태의 색소실험 결과와 비교하였다. 그 결과로서 본 모형은 자연하천에서의 2차원 이송-확산을 잘 모의할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2016년 정기학술대회
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• pp.433-434
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• 2016

본 논문에서는 최근 발생하는 다양한 기후변화 문제에 따라 복합적인 침수가 많이 발생한다고 판단하여 침수의 복합원인을 찾아내고 그에 따른 값을 모의하게 된다. 침수의 요인으로는 크게 제내지 배수불량에 따른 내수침수와 하천의 수위가 높아져 월류하게 되는 외수범람이 존재한다. 기존의 연구들은 내수침수와 외수범람을 독립적으로 침수해석하여 단순한 선형합의 형태로 내외수 침수를 산정하였으나, 본 연구에서는 2차원 동수역학모형인 HDM-2D 모델을 이용하여 내수침수와 외수범람의 독립적인 모의는 물론 복합적인 모의를 하여 비교, 분석 하고자 한다. HDM-2D모델은 3가지 모형으로 구성된다. 첫째는 2차원 천수방석식과 유한요소법 이산화로 구성된 흐름해석 모형이다. 둘째는 ERG (Exponentially Growth Rate) 기법에 의하여 생성/소멸 기작이 적용된 내수침수 해석 모듈이다. 마지막은 Petrov 안정화 기법에 의한 충격파 전달 해석이 적용되며, Flux-blocking 알고리즘으로 마름/젖음을 안정적 모의할 수 있는 외수범람 해석 모듈이다. 이러한 모델을 통해 내수침수와 외수범람을 독립적, 복합적으로 모의를 진행한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.664-668
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• 2010

유역 내 효율적 수자원관리 및 이 치수 계획수립을 위해 수계별 혹은 지역별로 다양한 형태의 하천정비 사업이 시행되고 있으며, 사업의 대부분은 통수능 확보를 위한 확폭 및 홍수피해방지를 위한 제방의 보강이 주를 이루고 있다. 그러나 이러한 하천정비사업 계획의 검토를 위하여 횡방향 흐름을 고려할 수 없는 1차원 HEC-RAS 모형이 주로 이용되고 있으며, 이는 만곡부와 같은 복잡한 흐름특성이 발생하는 구간에서의 정비 사업 후 흐름특성 변화 및 하상의 안정성에 대한 평가를 위해 1차원 수치모형의 적용이 제약적임을 의미한다. 본 연구에서는 용담댐 하류부 대유리에 위치한 만곡부를 대상으로 2차원 수치모형인 CCHE2D를 이용하여 정비사업 전 후의 흐름특성 변화에 대한 분석을 수행하였다. 분석결과, 만곡부 정점부의 단면축소로 흐름의 통제가 발생하던 구간에서 정비사업 후 유속과 소류력이 감소되었으며, 상류측으로 수위가 크게 저하하였다. 또한, 정비사업 후 상류측에서 유속과 소류력의 증가가 관측되었으며, 만곡부 내측으로 유속과 소류력의 중심이 이동함에 따라 제방의 안정성에 영향을 줄 수 있음을 확인할 수 있었다. CCHE2D모형은 자연하천의 만곡부와 같은 복잡한 흐름이 발생하는 구간의 분석을 위하여 효율적으로 이용될 수 있으며, 모형 내 하상변동 모듈과의 연계모의를 통해 제방의 안정성 및 하상의 안정성 평가를 위한 수리학적 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권2호
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• pp.105-114
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• 2017

본 연구는 공릉천에서 서식하는 어류와 저서무척추 동물을 대상으로 물리서식처 분석을 실시하였다. 연구대상 어류는 밀어와 피라미, 저서무척추 동물 종은 깔따구류와 줄날도래종을 선정하였다. 어류와 저서무척추 동물의 서식처 적합도 지수는 2010년 수생태계 건강성조사 및 평가사업을 통하여 구축된 생태모니터링 자료를 사용하였다. 복합서식처 적합도 지수의 계산은 가중치법을 이용하였으며, 저서무척추 동물의 경우 계층화분석법을 이용하여 산정된 가중치를 적용하였다. 흐름모의는 2차원 흐름모형인 River2D 모형을 사용하였다. 모의 대상하천의 갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량에 대하여 어류와 저서무척추 동물의 복합서식처지수의 분포를 모의하였다. 모의결과 깔따구류와 줄날도래는 각각 소와 여울의 서식처를 선호하였으며, 피라미와 밀어는 여울의 서식처를 선호하는 것으로 모의되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1753-1764
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• 2014

하천의 흐름장을 모의하는 수치모형들은 연구 및 실무에서 다양한 목적의 유동해석에 광범위하게 활용되어오고 있다. 그러나, 수치모의 결과에 대한 검증은 현장 실측자료의 한계로 수리모형실험이나 매우 제한된 현장자료를 기반으로 수행되어 보다 정밀한 검증이 요구되어 왔다. 특히, 사행하천과 같이 기하학적 구조 및 흐름이 복잡한 형태를 갖는 경우는 수치모형이 얼마나 정확한 유속분포 모의를 할 수 있는지 알기 힘들었다. 최근, 초음파도플러유속계(ADCP) 등 최신 현장 계측기기의 발달로 하천 흐름의 정밀한 유속 및 하상 자료를 매우 효율적으로 측정 가능하게 되었다. 따라서, 기존 수치모형들을 실제 하천에서 공간적으로 정밀하게 측정된 유속자료를 기반으로 성능을 검증할 수 있는 기술적인 기반이 마련되었다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 사행하천에서 정밀하게 측정된 ADCP 유속 자료를 기반으로 최근 국내에 도입된 FaSTMECH 모형을 대상으로 사행하천의 수위와 유속 분포 모의 결과를 검증하였다. 적용 구간은 한국건설기술연구원 하천실험센터의 폭 6.5 m, 평균수심 0.38 m, 유량 $1.54m^3/s$, 평균유속 0.61 m/s, 만곡도 1.2의 실규모 사행하천이다. FaSTMECH 모형의 적용성을 검토한 결과, 사행수로에 대한 수위 모의는 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으나, 만곡부에서 편향되는 횡방향 유속 분포를 잘 모의하지 못하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.726-733
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• 2016

최근 집중호우로 인한 홍수발생 빈도와 그 규모가 커지고 있다. 이러한 현상을 반영하여 많은 국가에서는 향후 발생가능한 홍수로 발생할 수 있는 피해에 대한 위험성에 대한 인식을 국민에게 제고할 수 있는 홍수위험지도가 제작되고 있다. 홍수위험지도는 다양한 홍수범람해석모형을 통해 작성되는 데 침수원인에 따라 외수범람해석모형과 내수범람해석모형으로 구분할 수 있다. 국내 외적으로 다양한 홍수범람해석모형이 사용되고 있지만 미육군공병단에서 개발된 HEC-RAS 모형을 제외한 대부분은 고가의 상용 프로그램으로써 그 사용성이 제한되어 있는 것이 사실이다. 이러한 상황에서 현재 미육군공병단에서는 기존 1차원 모형인 HEC-RAS 모형과 연계 가능한 2차원 모형을 개발 중에 있다. 이 모형은 HEC-RAS 5.0이라는 명칭으로 베타버전이 공개되었다. 본 연구에서는 곡교천을 대상으로 선공개된 HEC-RAS 5.0 모형 베타버전과 국내 홍수위험지도 작성 시 사용되는 FLUMEN 모형과의 비교를 통해 모형의 특징, 사용성, 적용성, 결과의 정확성 등을 평가하였다. 본 연구를 통해 얻은 결과는 향후 HEC-RAS 5.0 모형이 안정되어 서비스 되면 외수침수범람해석과 관련된 사업과 연구 등 다방면에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제20권3호
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• pp.223-230
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• 2004

The QUAL2E and Box-Jenkins time series model were applied to the Miho river, a main tributary of the Geum river, to predict water quality. The models are widely used to predict water quality in rivers and watersheds because of its accuracy. As results of the study, we concluded as follows: Pollutant loadings in upper stream of Miho river were determined to 57,811 kgBOD/d, 19,350 kgTN/d, and 5,013 kgTP/d. The loading of TN in Mushim river was 19,450 kgTN/d, respectively. As the mass loadings were compared with pollutant sources, it concluded that the farming livestock contributed highly to mass emissions of BOD and TP and the population contributed to TN mass loading. The observed water quality values were applied to the models to verify and the models were used to predict the water quality. The QUAL2E Model predicted the concentrations of DO, BOD, TN and TP with high accuracy, but not for E-Coli. The Box-Jenkins time series model also showed high prediction for DO, BOD and TN. However, the concentrations of TP and E-Coli were poorly predicted. The result shows that the QUAL2E model is more applicable in Miho basin for prediction of water quality compared to Box-Jenkins time series model.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권3호
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• pp.145-153
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• 2019

본 연구는 저수로 변화를 통한 하천 복원이 수생 서식처에 미치는 영향을 파악하기 위하여 원주천을 대상으로 물리서식처분석을 수행하였다. 대상 어종은 원주천에 서식하는 우점종인 피라미를 대상으로 하였다. 흐름 분석은 2차원 모형인 River2D 모형을 사용하였으며, 서식처 분석은 서식처 적합도 곡선을 이용하여 서식처의 양과 질을 산정하는 서식처 적합도 모형을 사용하였다. 먼저 저수로 복원을 위하여 자연 하도에 가까운 형태로 복원을 하고 저수로 폭을 확대 및 축소하여 설계하였다. 그 결과 저수로 폭의 변화를 확대하였을 때 대상 어종의 가중가용면적은 각각 약 72% 향상되었으며, 저수로 폭을 축소하였을 때는 서식처가 약 25% 악화되는 것으로 나타났다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권1호
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• pp.1-11
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• 2019

본 연구는 생태 물길 복원 조성에 따른 어류 군집종에 미치는 영향을 파악하기 위하여 물리 서식처 분석을 수행하였다. 대상 어종은 피라미, 쉬리, 참갈겨니, 돌고기, 줄납자루, 밀어, 묵납자루, 꾸구리, 가는돌고기로 선정하였으며, 총 9개 어종으로 달천 내 서식하는 어류 중 95%를 차지한다. 흐름 분석은 2차원 모형인 River2D 모형을 사용하였으며, 서식처 분석은 서식처 적합도 곡선을 이용하는 서식처 적합도 모형을 사용하였다. 생태 물길 복원은 하도 내 위치한 돌보 철거 및 여울-소 구조 조성과 하상고 및 하폭의 변화를 통하여 조성하였다. 그 결과 생태 물길 복원 조성을 통하여 최적의 환경 생태 유량 조건 ($Q=7.0m^3/s$)에서 총 9종 군집종의 가중가용면적을 약 16% 향상시키는 것으로 나타났다. 이를 통하여 생태 물길 복원 조성이 하천 내 서식하는 다양한 군집종에 대하여 매우 유용한 방법임을 확인할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.68-68
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• 2016

하천의 사행 및 합류 형상은 복잡한 나선 흐름을 발생시킨다. 그 중 이차류는 사행에 의한 편수위 형성과 횡단 압력의 불균형, 그리고 수심에 따라서 변화하는 원심력에 의하여 형성된다. 이러한 흐름은 주로 3차원 모형으로 재현할 수 있으며 이에 관련된 연구는 계속 이루어졌으나 3차원 모형의 구성과 사용에는 상당한 시간 및 노력이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 이차류의 영향을 수심적분된 2차원 모형으로 구현하고자 하였으며 이를 위해 이차류 연직 분포에 대한 기존 연구를 확인하고, 이러한 연직 분포를 표현할 수 있는 경험식을 3차원 모형인 FLOW3D를 통해 모의하고 개발하였다. 3차원 모형을 다양한 사행반경을 갖는 실험 사행수로에 적용하여 사행도에 따른 민감도를 분석하고 경험식을 개발하였다. 개발된 식은 2차원 수리해석 모형인 RAMS(River Analysis and Modeling System)에 적용되었다. RAMS는 수심 적분된 2차원 천수 방정식을 지배방정식으로 사용하는 수리해석모형인 HDM-2D를 해석엔진으로 사용하며, 이차류의 영향을 반영하기 위하여 개발한 수직분포 경험식을 분산 응력항 형태로 적용하였다. 모형의 적용성 확인을 위하여 사행 실험수로 및 합류수로에 모의를 수행하였다. 사행수로 및 합류수로는 실험 경계조건과 동일한 상류 입력 유량과 하류 경계조건을 사용하여 결과를 비교하였다. 사행수로 모의 결과 유속분포의 거동이 실험수로의 사행으로 인하여 2차류 효과로 주 흐름이 바깥쪽으로 기울어짐을 일부 재현하였다. 합류수로의 경우 기존 모형에 비하여 분산 응력항이 포함된 본 모형이 실측값에 근접하였는데 이는 이차류가 발생하는 영향으로 하류에 유속편차가 줄어드는 영향을 더 정확히 묘사한 것으로 판단된다.