• 한국습지학회지
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• 제11권1호
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• pp.123-130
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• 2009

지표수-지하수 혼합대는 지표수와 지하수의 수리적 교환이 일어나는 하상의 간극수 지역으로 모든 자연하천에 존재한다. 이 지역은 그동안 다른 특성으로 분리되었던 지표수와 지하수의 전이대로 다양한 미생물이 서식하고 있으며, 하변과는 또 다른 생지화학적인 기작이 일어날 것으로 추정된다. 지금까지의 연구는 미미하지만, 지표수-지하수 혼합대를 고려한 하천 생태 연구는 하천 전체의 생지화학적 기작을 이해하는데 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 본 연구 대상 지역은 내성천(경상북도 예천군 고평교 하류 구간)으로 이 하천은 사질 하상이며, 자연이 그대로 보존되어있다고 평가 받는 자연 직할 하천이다. 토양시료는 하변 달뿌리풀(Phragmites japonica) 식생지, 나지, 수변 혼합대와 사주 혼합대 하강류(downwelling), 상승류(upwelling) 지역에서 깊이 별로 채취하여 수분함량, pH 및 용존유기탄소와 같은 토양 이화학적인 분석과 체외 미생물 효소($\beta$-glucosidase, N-acetylglucosaminidase, phosphatase and arylsulfatase) 활성도, 미생물 군집구조(eubacteria, denitrifying bacteria)의 특성을 알아보았다. 실험 결과 수변 및 사주 지표수-지하수 혼합대 토양이 많은 수분을 함유하고 있었고, 수분함량과 용존 유기탄소는 양의 상관관계를 보였으며, 체외 미생물 효소 활성도는 용존유기탄소와 양의 상관관계를 보였다. 진정세균 군집구조 또한 수변 및 사주의 지표수-지하수 혼합대에서 독특한 경향을 보였다. 이와 같은 결과는 지표수-지하수 혼합대를 통해 일어나는 하천의 생지화학적인 순환 전체를 이해하기 위한 기반을 제공한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.535-535
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• 2012

하천 환경의 변화는 자연적으로 일어나기도 하지만, 우리나라 경우 대부분 하천 정비, 골재 채취, 수중보와 하구둑 등 하천시설물의 건설, 그리고 댐 및 교량건설 등 인위적인 요인에 의한 변화가 지배적이다 이렇게 환경이 변화하면 하천의 평형 상태는 파괴되며 하천의 평형 상태를 복원하는 과정에서 하천의 침식 또는 퇴적이 일어나며 이러한 과정의 총체적인 결과로서 하상변동이 일어나게 된다. 하상변동은 단기적인 면에서는 하천에서의 취수, 배수, 주운동 하천관리에 직접적인 영향을 주며, 장기적인 면에서는 하천시설물의 안정, 홍수위 및 지하수위 변화, 홍수터와 같은 하천부지의 변화 등 하천 및 유역 관리에 광범위한 영향을 주고 있다 하천의 유황 및 하상재료의 인위적인 변화에 의한 장기적인 하상변동 효과를 예측하고 분석하는 것은 하천계획 및 관리 면에서 매우 중요하다. 또한 하천 정비사업 등에 의한 영향을 제대로 평가하기 위해서는 비교적 단기간의 홍수 또는 호우 사상에 대한 단기적인 하상변동 효과를 정확하게 예측하는 것은 필수적이다. 외국에서는 하상변동 예측의 필요성을 일찍이 인식하여 다수의 하상변동 예측모형이 개발되어 하천 실무에 사용되고 있으며, 국내에서도 하천 흐름의 등수 역학적 해석을 위해 여러 가지 수치 기법들에 대한 연구가 진행되고 발전되어져 왔다. 현재 국내에서는 측량 자료이용과 모형적용의 용이성을 이유로 1차원 점변 부정류 해석프로그램인 HEC-RAS 모형을 많이 사용하고 있으며 대부분의 하천 정비 기본계획 수립에 있어서도 1차원 해석 모형을 적용하고 있는 실정이다. 국내에 서 수행된 하상변동 예측에 관한 연구들은 대부분 1차원 모형이므로 하천의 사행의 진행이나 유사의 횡방향 분포 등은 고려할 수 없다. 또한 하상변동 계산 시 이동상 부분의 전체가 균일하게 상승 또는 하향하는 것으로 가정하기 때문에 흐름이 급변하는 데 적용하는 것은 적합하지 않다. 따라서 본 연구에서는 4대강살리기 사업이 진행중인 낙동강유역 구미보지점을 대상으로 2차원 흐름 및 하상변동 수치모형인 CCHE2D 모형을 적용하여 50년, 100년, 200년 빈도별로 모의를 실시, 보설치 전 후의 하상변동을 비교 분석 하였다. 모의 결과 보설치 후의 경우 보 상류단은 전반적으로 퇴적의 양상을 보였으며, 보 하류단의 만곡부의 경우 홍수량이 증가함에 따라 유속 및 소류력이 비슷한 패턴으로 증가하여 침식이 관찰되었다. 특히 보 직하류의 경우 수문을 기준으로 다량의 침식이 있음을 보였으며, 침식이 계속 진행된다면 보유실과 같은 심각한 결과를 초래할 수 있기 때문에 침식을 방지 할 수 있는 다양한 장치가 마련되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.608-608
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• 2012

현재 기후변화의 기상변동성이 커짐에 따라 태풍 및 집중호우 등의 이상기후 현상이 전 지구상에 걸쳐 광역적으로 나타나고 있다. IPCC에서는 이러한 기후변화가 기온 상승에 따른 증발산량의 증가, 강수량 및 유출량의 시공간적 분포의 변동 등을 초래하여 수자원의 효율적 관리 및 안정적인 공급에 어려움을 증대시킬 것으로 전망하였다. 뿐만 아니라 현재 국내 전반에 걸쳐 4대강 사업이 진행되고 있고, 낙동강에서도 낙동강 살리기 사업이 실시되어 주변 지형들의 변화가 진행되고 있다. 이러한 지형의 변화는 현재까지 구축되어 있는 기존자료의 대폭적인 변화를 의미하므로 홍수관련 연구결과에도 변화를 의미하고 있다. 이에 따라 4대강 사업 이후의 기후 변화에 따른 낙동강유역에서의 유출량의 증가를 분석하여 극한홍수의 발생가능성을 제시하고 이러한 극한홍수발생에 따른 위험지역도 과거에 의해 변경될 것으로 판단되어 국내외적으로 하천의 수리검토에 널리 사용되고 있는 1차원 수리해석 프로그램인 FLDWAV를 이용하여 취약지점을 분석하고 위험도를 분석하고자 한다. 낙동강 살리기 사업으로 낙동강에 건설된 8개의 보를 고려한 본류 및 지류에서의 제내지 및 제외지 지형데이터를 구축하고 구축된 자료을 이용해 낙동강 본류 및 지류에 대해서 극한홍수시 200년 빈도, 500년 빈도 홍수량 및 홍수위를 FLDWAV를 통해 정상류로 계산해서 예측하고 500년 빈도 홍수량과 홍수위를 부정류로 계산하여 제방고와 홍수위를 비교하여 범람위험지역을 선정하였다. 그리고 그 결과를 통해 GIS를 통하여 범람위험지역 제내지의 주요도심 구간 포함, 범람 범위를 분석함과 동시에 극한홍수에 따른 도심구간, 비도시구간 등의 범람범위를 분석하였다. 또한 선정한 범람위험지역의 범람 피해규모를 산정하고 피해범위의 현황을 파악하였다. 연구의 결과는 다음과 같이 나타났다. 500년 빈도 홍수시 범람위험지역은 낙동강 본류의 하류부에서 각각 154.7km, 123.2km, 12.9km에 위치한 지점이 선정되었으며 각 지점의 피해규모는 제내지에 범람된 유출량의 수위는 각각 21.7m, 24.3m, 2.11m로 계산되었고 이때의 피해면적은 각각 $2.68km^2$, $2.64km^2$, $1.25km^2$로 나타났다. 이 결과는 기후변화로 인한 극한홍수 발생 가능성과 취약지점의 분석을 통한 지역의 홍수피해 저감과 정책개발에 기본 자료로 활용될 것이며 낙동강 살리기 사업으로 인한 하천주변 지형의 변화를 제공함으로서 앞으로 진행될 연구의 기본 자료로서 이용가능 할 것으로 판단된다. 또한 이전의 홍수방어계획을 개선한 새로운 홍수방어계획의 수립을 통하여 향후 발생될 홍수의 예방 및 대응방안 수립의 참고자료로 이용될 것이며 제내지 및 제외지의 공간확보 연구를 통해 해당 지자체의 토지매수계획의 참고자료로 이용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권10호
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• pp.983-993
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• 2008

근래에 이상기상과 지구 온난화로 인한 해수면 상승과 해사채취, 난개발에 의해 국내외 연안역에 여러 형태의 침식피해가 발생되고 있다. 이에 대한 침식방지 및 보호대책 공법이 적용되고 있으나 큰 실효를 거두지 못하고 있다. 연안보호 구조물로 PC 콘크리트 호안블럭이 국내외 연안에 시공되고 있으나 대부분의 기존 구조물들은 사람의 접근성이 어려운 구조물로 시공되어 있어 친수성이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 이런 점들을 보완하여 사람들의 접근성이 좋으면서 연안침식 방지 보호 능력이 우수한 친수성 호안공을 개발하고자 한다. 개발한 호안공의 성능과 기능의 확보를 위해 모형실험이 반사율, 파량, 월파고에 대해 수행되었다. 그 결과는 일반 계단형 보다 훨씬 좋은 결과를 나타냈다. 또한 호안공의 실용화를 위해 현장실험은 노출부 일단면의 식생실험과 해안역의 침식구간에 시공실험을 실시하였다. 후자의 경우는 실험구간에서 많은 양의 모래가 짧은 시간에 퇴적되어 연안침식 방지 및 보호용 친수 호안공으로서의 현장 적용성을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권3호
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• pp.191-200
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• 2017

본 연구에서는 부정류 계산모형의 안정적인 매개변수를 선정하기 위하여, 다수 지점의 관측치를 고려한 모형보정의 결과로부터 얻은 파레토 최적화와 최소최대 후회도 방법(minimax regret approach, MRA)을 결합하는 방법을 제안하였다. 여러 지점의 관측치를 고려한 모형의 보정은 다목적 최적화 문제로서, 통합접근법을 적용하여 최적해를 구하였다. 통합접근법은 여러 지점에 대한 가중치를 결합하여 하나의 목적함수를 얻고, 여러 번의 개별 최적화를 수행함으로써 다수의 파레토 최적해들을 구하는 방법이다. 이때 유량에 따른 조도계수의 가변성을 나타내는 두 개의 매개변수로 구성된 관계식을 이용하여 두 구간에 대한 매개변수들을 모형의 추정 대상 매개변수로서 최적화하였다. 이후 각기 다른 홍수사상에 대해 보정과 검증을 수행하였으며 각각에 대한 평가지표의 후회도를 정량화하였고 이를 결합한 결합후회도를 산정하였다. 이를 기준으로 파레토 최적해들의 순위를 결정하였다. 계산결과 추정된 모형의 가변조도계수와 그로부터 얻은 두 개 지점에서의 표준화된 RMSE들은 두 지점에 대한 가중치의 조합에 따라 선택되는 매개변수 값에 따라 달라짐을 알 수 있었다. 본 연구에서 제시한 방법은 수문 및 수리모형의 다수의 관측지점의 자료를 이용한 매개변수 산정문제에 있어서 안정적인 해를 도출할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권1호
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• pp.35-48
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• 2018

수제는 일반적으로 하천에서의 흐름 방향과 유속을 제어하여 하안 또는 제방을 유수에 의한 침식작용으로부터 보호하기 위한 목적으로 설치될 뿐만 아니라 과거에는 운하를 위한 충분한 수심 확보 목적으로 이용되었다. 2000년대 이후 하천복원 및 자연하천 정비에 대한 관심이 커지면서, 수제 설치로 인해 발생되는 수제주변 국부적인 흐름제어와 다양한 하상조건이 수중서식처 기능을 줄 수 있어 환경적 주요 수공구조물로 제시되고 있다. 수제는 주로 여러 개의 군수제로 설치되는데 설치간격에 따라 주수로에서 변화되는 흐름과 수제역내 흐름이 다양하게 발생하기 때문에 군수제 설계에 있어서 수제의 간격은 중요한 설계인자라 할 수 있다. 본 연구는 수제간격 및 설치각도에 따라 다양하게 변화되는 수제역내 재순환구간의 흐름현상을 검토하여 수제목적에 따른 적정 수제간격을 결정하는데 정보를 제공하고자 하였다. 특히 흐름분석은 수제역내 재순환영역에서 발생하는 와의 형성, 와 중심점의 위치 및 제방부 유속을 주로 분석하여 제방부의 안정성에 영향을 미치는 제방주변에서의 흐름특성을 검토하였다. 실험의 결과는 군수제 설치에 따른 수제역 내의 하상변화와 제방안정성 검토를 위한 중요한 기초자료가 될 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권7호
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• pp.555-564
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• 2018

홍수조절지는 하천 제내지 측에 제방을 축조하고 제방 일부 구간에 횡월류위어를 설치해 일정규모 이상의 홍수사상 발생 시 홍수량 일부를 월류시켜 저류하는 홍수저감시설이다. 다양한 하천시설물이 존재하는 하천 내에서 홍수조절지의 운영 최적화를 위해서는 기존 시설과의 연계 운영을 함께 검토해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 하도 내 수문 시설의 영향을 고려해 홍수조절지 횡월류위어의 위치 변화에 따른 수로 내 수위 저감 및 유량 분담 효과를 분석하였다. 수문 시설의 영향을 고려하기 위해 수로 내 2문의 방사형 수문을 설치하였으며, 수문으로부터 상류 방향으로 횡월류위어의 위치를 이동시키며 수로 내 수위 변화와 횡월류위어의 월류량을 측정하였다. 실험 결과 횡월류위어의 위치가 수문에 가까울수록 수위 저감 효과가 크게 나타났으며, 유량 분담 효과는 큰 변화가 없는 것으로 확인되었다. 2개소 이상의 횡월류위어 운영 시에는 충분한 저류공간이 확보되어 횡월류위어의 위치에 따른 수위 저감 효과의 변화가 크지 않은 것으로 확인되었다. 또한, 수문 운영 시 1개소 횡월류위어의 위치 변화에 따른 수위 저감율을 경험식으로 산정해 향후 홍수조절지 계획 시 활용 가능한 기초자료를 제공하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권8호
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• pp.665-674
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• 2005

본 연구의 목적은 농업용 저수지 유입부에 설치된 3가지 유형(준설형, 차수막형, 보조댐형)의 침강지에 대한 수질정화효율 평가와 수질정화효율 면에서 유리한 침강지의 유형과 적정규모를 살펴보는데 있다. 이를 위해서 주요 수질 항목에 대한 정화효율과 침강지 설치전후의 퇴적물의 이화학적특성을 조사하였다. 수질정화효율은 침강지 유형, 수질항목 및 조사시기에 따라 $-87\%$에서 $92\%$사이의 넓은 변동을 보였다. 농도회귀법(ROC)으로 평가한 설계정화효율은 준설형이 $18\%$, 차수막형이 $29\%$, 보조댐형이 $42\%$로 나타났다. 보조댐형에서는 퇴적물의 이화학적특성 변화가 있었으나, 다른 두 유형에서는 미미하였다. 정화효율, 배수면적 대 유역면적비(SAR), 체류시간 측면에서 비교한 결과, 보조댐형 침강지가 가장 유리한 것으로 나타났다. 따라서 침강지는 저수지 수체와 완전히 분리되는 구조이면서 SAR가 $0.7{\sim}1.0\%$ 정도인 규모가 적절하다. 

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권4호
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• pp.313-320
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• 2006

본 연구에서는 수리실험을 통해 단일 돌출수제 설치에 따른 흐름중심선과 수제 하류부의 흐름분리영역의 특성을 파악하였다. 흐름중심선은 최대유속이 발생되는 유선을 의미하며, 수제 설치로 인한 수제 선단부 흐름분리현상은 흐름중심선의 형태를 변화시킨다. 본 연구에서는 수리실험을 통해 단일 돌출수제의 길이 및 투과율 변화에 따른 수제주변의 흐름장을 LSPIV(Large Scale Particle Image Velocimetry)를 이용하여 측정하고, 수제길이 및 투과율에 따른 흐름 중심선과 흐름분리 영역의 특성을 파악하였다. 실험결과, 흐름중앙선과 흐름분리영역의 폭은 Froude 수에 따라 큰 변화를 보이지 않으나 수제의 길이 및 투과율에 따라 수로 폭의 최대 75%, 50%에 이르는 것으로 나타났다. 또한 수제설치로 인한 흐름중심선의 유속변화는 수제길이가 증가함에 따라 평균유속의 최대 2 배 정도까지 증가하는 것으로 나타났으며 최대유속은 수제의 종류 및 흐름조건과는 상관없이 수제설치지점으로부터 수제길이의 약 $5{\sim}6$ 배 하류에서 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.200-207
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• 2019

토목 및 건설업에서 시멘트는 대표적인 재료로써 가장 많이 쓰이며 생산되고 있다. 시멘트의 생산에 따른 이산화탄소의 배출로 인해 지구온난화 및 환경오염 문제는 오래 전부터 해결하지 못한 문제이다. 이러한 시멘트의 대체재로써 철강사업의 산업부산물인 고로슬래그를 활용하여 건설재료 및 토목재료로써 활용하기 위해 많은 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이에 대한 일환으로 이 연구에서는 고로슬래그 분말을 활용하여 친환경 그라우트의 개발 및 활용성을 위하여 물리화학적 특성을 규명하는 것을 연구목적으로 정하였다. 고로슬래그는 분말자체가 가지고 있는 잠재수경성으로 인해 시멘트 그라우트 대체 재료로 활용되며 장기강도의 증진과 내부조직의 치밀화 등이 가능하다는 장점을 가지고 있으며, 매년 대량 생산되는 산업부산물인 고로슬래그를 그라우트재로 활용한다면 친환경성과 더불어 큰 경제성을 확보 가능하다는 장점이 있다. 그라우트재로서 고로슬래그의 물리화학적 특성을 알아보기 위해 겔화타임 측정 실험, 일축압축강도실험과 내구성 실험, 중금속 용출시험 등을 통하여 환경성 평가실험을 진행하여 고로슬래그를 활용한 무시멘트 그라우트의 최적 배합비 및 물리적 특성에 대하여 고찰하였다.