과거 치수적 목적에 의해 진행하던 하천정비방식이 최근에 친환경적 개념의 정비방식으로 전환되면서 하천살리기 운동을 비롯해 하천의 환경기능을 개선하려는 노력이 진행중이며 전국적으로 자연형 하천정비 또는 친환경적 하천 복원 등의 사업이 활발히 시행되고 있다. 호안공법 또한 자연형 하천정비 개념의 도입이후 다양한 호안공법이 시공되고 있는 상황에서 보다 적합한 호안공법의 적용을 위해서는 하천의 환경특성을 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 자연 친화적 하천정비를 위한 호안의 평가지표 및 기법의 개발에 대한 선행연구로서 현장조사에 의한 세부조사항목들을 활용한 평가방법을 제안하였다. 수리적 안정성 부분의 평가 항목은 유선형태, 하상경사, 유속, 소류력비의 4개 항목이며, 환경성 부분은 호안식생, 하천수의 상태, 고수부지의 토지이용, 고수부지 재료, 고수부지 식생의 5가지 항목이다. 평가방법은 각 평가 항목별로 1$\sim$5점의 점수를 부여하여 평가하였고 수리적 안정성과 환경성 부분의 평균 점수를 산정하였다. 제안된 평가방법의 적용결과 다수의 기존 호안이 수리적 안정성에 과도하게 편중되어 있고 환경성의 고려는 매우 미흡한 양상을 보이고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제안된 방법은 향후 하천의 호안설계 및 시공을 위한 가이드라인 제시를 위한 초석으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
과거 치수적 목적에 의해 진행하던 하천정비방식이 최근에 친환경적 개념의 정비방식으로 전환되면서 하천살리기 운동을 비롯해 하천의 환경기능을 개선하려는 노력이 진행중이며 전국적으로 자연형 하천정비 또는 친환경적 하천 복원 등의 사업이 활발히 시행되고 있다. 호안공법 또한 자연형 하천정비 개념의 도입이후 다양한 호안공법이 시공되고 있는 상황에서 보다 적합한 호안공법의 적용을 위해서는 하천의 환경특성을 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 자연 친화적 하천정비를 위한 호안의 평가지표 및 기법의 개발에 대한 선행연구로서 현장조사에 의한 세부조사항목들을 활용한 평가방법을 제안하였다. 수리적 안정성 부분의 평가 항목은 유선형태, 하상경사, 유속, 소류력비의 4개 항목이며, 환경성 부분은 호안식생, 하천수의 상태, 고수부지의 토지이용, 고수부지 재료, 고수부지 식생의 5가지 항목이다. 평가방법은 각 평가 항목별로 1$\sim$5점의 점수를 부여하여 평가하였고 수리적 안정성과 환경성 부분의 평균 점수를 산정하였다. 제안된 평가방법의 적용결과 다수의 기존 호안이 수리적 안정성에 과도하게 편중되어 있고 환경성의 고려는 매우 미흡한 양상을 보이고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제안된 방법은 향후 하천의 호안설계 및 시공을 위한 가이드라인 제시를 위한 초석으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Recently, existing river improvement methods for flood control purpose have changed into nature friendly river improvement methods and the efforts to improve the river environment including river restoration have been made, and close-to-nature river improvement and nature friendly river restoration ...
Recently, existing river improvement methods for flood control purpose have changed into nature friendly river improvement methods and the efforts to improve the river environment including river restoration have been made, and close-to-nature river improvement and nature friendly river restoration are actively conducted all over the country. In the present situation where various revetment methods are used after the introduction of the concept of close-to-nature river improvement, the environmental characteristics of rivers need to be considered to apply more suitable revetment methods. Therefore, as a precedent study for the development of revetment evaluation techniques and methods for close-to-nature river improvement, the present study suggested evaluation techniques using detailed survey items through field survey. Evaluation items of hydraulic stability consist of mode of streamline, stream bed gradient, flow velocity and tractive force ratio and those of environmental efficiency consist of revetment of vegetation, state of river water, land use of the terrace land on the river, vegetation and materials of the terrace land on the river. Each item was graded with the point 1 through 5. Hydraulic stability and environmental efficiency was evaluated by the points which were averaged in each items. As the result of the application of the proposed evaluation technique, it was found that a number of existing revetments excessively focus on hydraulic stability with little consideration about environmental term. It is expected that the proposed technique in the present study can be used as a base for providing guidelines to construct the design and construction of revetments in the future.
Recently, existing river improvement methods for flood control purpose have changed into nature friendly river improvement methods and the efforts to improve the river environment including river restoration have been made, and close-to-nature river improvement and nature friendly river restoration are actively conducted all over the country. In the present situation where various revetment methods are used after the introduction of the concept of close-to-nature river improvement, the environmental characteristics of rivers need to be considered to apply more suitable revetment methods. Therefore, as a precedent study for the development of revetment evaluation techniques and methods for close-to-nature river improvement, the present study suggested evaluation techniques using detailed survey items through field survey. Evaluation items of hydraulic stability consist of mode of streamline, stream bed gradient, flow velocity and tractive force ratio and those of environmental efficiency consist of revetment of vegetation, state of river water, land use of the terrace land on the river, vegetation and materials of the terrace land on the river. Each item was graded with the point 1 through 5. Hydraulic stability and environmental efficiency was evaluated by the points which were averaged in each items. As the result of the application of the proposed evaluation technique, it was found that a number of existing revetments excessively focus on hydraulic stability with little consideration about environmental term. It is expected that the proposed technique in the present study can be used as a base for providing guidelines to construct the design and construction of revetments in the future.
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문제 정의
하지만 호안시공이 수리적 안정성에 치중하다보면 환경성이 악화되는 것은 자명한 일이다. 따라서 본 연구에서는 수리적 안정성을 대표할 수 있는 소류력과 환경성의 관계를 분석하였다.
따라서 본 연구에서는 호안의 평가 기법을 제안하고 실제하천에 적용함으로서 기존의 국내 하천에서 호안의 전반적인 특성을 분석하고 향후 하천정비가 지향해야할 목표가 무엇인지를 보여주었다.
따라서 본 연구의 목적은 기존에 정비된 하천의 호안들이 대상 하천의 특성을 잘 반영하여 적절하게 적용되어 있는지를 판단할 수 있는 호안평가 기법을 개발하는 데 있으며, 개발된 호안평가 기법을 기존의 호안들에 적용하여 호안의 건전성을 판단하고자 한다.
호안평가기법은 앞서 언급한 바와 같이 자연친화적 하천정비 기법의 요소기술로서 그 필요성이 대두되고 있다. 본 연구는 이러한 필요성에 의해 호안평가 지표 개발의 선행연구로서 호안평가기법을 제안하였다. 이를 위해 호안의 수리적 안정성을 고려한 평가뿐만 아니라 호안의 환경적 측면을 함께 고려하였으며, 제안된 평가 기법을 실제 하천에 적용하여 호안평가를 실시하였다.
본 연구에서는 호안평가의 세부항목을 적용하여 국내 하천의 호안이 가지고 있는 특성을 분석하고 향후 호안 설계에 있어서 실제호안의 적용성과 개선의 방향을 모색하고자 호안평가기법을 제안하였으며, 이를 실제 하천에 적용해 보았다.
제안 방법
각각의 세부항목들에 대한 평가점수는 수리적 안정성의 경우 매우 안정함에 1점을 부여하고 안정성의 저감에 따라 1점씩 점수를 증가하는 방식으로 하였으며, 환경성은 박봉진 등(2005a)이 제시한 하천자연도 평가의 호안과 관련된 평가방법을 참고하여 자연스러운 상태에 1점을 부여하였으며, 인공적 요소가 많이 가해지고 지극히 자연스러움이 없는 상태에 5점을 부여하는 5단계 방식으로 하였다.
따라서 본 연구에서 제안한 호안의 평가는 향후 하천정비 과정에서 호안의 설계 시 기존 호안의 평가를 통해 대상 하천이 가지는 특성과 주변의 여러 요건들을 고려하여 적절한 호안공법의 선정에 참고가 될 수 있도록 기본방향을 설정하였다. 본 연구에서 제안한 호안평가 항목은 호안설치의 본래의 목적인 수리적 안정성 평가와 더불어 호안이 생태적으로 중요한 추이대의 역할도 수행할 수 있도록 평가하는 환경성 평가의 두 부분으로 구성하였다.
항목으로는 유선의 형태, 하상의 경사, 유속과 계산소류력대 허용소류력비의 4개의 항목을 포함하도록 하였다. 먼저 윤선의 형태는 하천의 유수가 흐르는 방향에 따라 호안의 침식으로 인한 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단하여 사수부, 직선부, 수충부 이렇게 3가지로 분류하였다. 하상경사는 일본 건설성(1996)에서 일본 전국 1급 하천에 대한 현장 연구 후에 제시한 4단계 하천분류를 수정하여 5단계 등급화 하였다.
따라서 본 연구에서 제안한 호안의 평가는 향후 하천정비 과정에서 호안의 설계 시 기존 호안의 평가를 통해 대상 하천이 가지는 특성과 주변의 여러 요건들을 고려하여 적절한 호안공법의 선정에 참고가 될 수 있도록 기본방향을 설정하였다. 본 연구에서 제안한 호안평가 항목은 호안설치의 본래의 목적인 수리적 안정성 평가와 더불어 호안이 생태적으로 중요한 추이대의 역할도 수행할 수 있도록 평가하는 환경성 평가의 두 부분으로 구성하였다.
본 연구는 이러한 필요성에 의해 호안평가 지표 개발의 선행연구로서 호안평가기법을 제안하였다. 이를 위해 호안의 수리적 안정성을 고려한 평가뿐만 아니라 호안의 환경적 측면을 함께 고려하였으며, 제안된 평가 기법을 실제 하천에 적용하여 호안평가를 실시하였다. 수집된 자료는 기존의 호안에 대한 분석에 사용하였다.
또한 백경종(2000)은 독일, 스위스, 영국, 일본과 같은 외국의 자연형 하천조성 사례를 중심으로 조사하였으며, 기존의 직강화 정비하천과 비교하여 친환경적 하천의 정비 방향 및 특성에 대하여 고찰하여 종합하였다. 주요한 친환경적 하천정비 기법을 제시하고, 특히 하천 저수로 구간의 친환경적 조성 기법에 대하여 실제 하천에 적용된 공법을 중심으로 연구하였다.
호안평가의 평가항목을 살펴보면 다음과 같다. 평가 부분을 수리적 안정성과 환경성으로 설정하고 각각 4개와 5개의 평가항목으로 세분화 하였다.
먼저 윤선의 형태는 하천의 유수가 흐르는 방향에 따라 호안의 침식으로 인한 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단하여 사수부, 직선부, 수충부 이렇게 3가지로 분류하였다. 하상경사는 일본 건설성(1996)에서 일본 전국 1급 하천에 대한 현장 연구 후에 제시한 4단계 하천분류를 수정하여 5단계 등급화 하였다. 그리고 계산소류력과 허용소류력비 산정에 필요한 계산소류력 자료는 하천정비기본계획에서 수리검토를 통해 산정된 소류력을 수집하여 활용하였으며, 허용소류력으로는 하천 공사표준시방서(1994)에 제시된 호안상태에 따른 소류력을 사용하였다.
현장조사를 통하여 조사한 54개 하천의 조사내용과 호안평가를 위한 세부항목 중 수리적 안정성 항목인 하상경사, 유속과 하천정비 기본계획 상에 계산된 소류력 값을 이용하여 호안의 소류력 산정이 가능한 하천정비 기본계획을 검토하여 종합하였다. 하천정비기본계획 상에 있는 수리적 안정성 항목에 부합하는 내용이 잘 반영된 11개 하천의 호안평가를 실시한 결과를 Table 3에 나타내었다.
환경성 부분은 하천 및 호안내의 환경적인 평가를 할 수 있도록 평가부분의 체계성과 항목의 구체성이 비교적 잘 나타난 박봉진 등(2005a)이 제시한 하천 자연도 평가의 항목 중 호안과 관련된 호안의 식생, 하천수의 상태, 고수부지의 토지이용, 고수부지의 재료, 고수부지의 식생을 포함한 5개의 항목을 수정하여 제시하였으며, 호안평가의 세부 사항을 Table 1에 나타내었다.
대상 데이터
하상경사는 일본 건설성(1996)에서 일본 전국 1급 하천에 대한 현장 연구 후에 제시한 4단계 하천분류를 수정하여 5단계 등급화 하였다. 그리고 계산소류력과 허용소류력비 산정에 필요한 계산소류력 자료는 하천정비기본계획에서 수리검토를 통해 산정된 소류력을 수집하여 활용하였으며, 허용소류력으로는 하천 공사표준시방서(1994)에 제시된 호안상태에 따른 소류력을 사용하였다.
현재 우리나라의 경우 Schoklitch의 연구결과를 토대로 하여 건설부(1994)에서 정리한 허용소류력을 하천설계 시 실무에서 활용하고 있다. 따라서 본 연구에서도 건설부(1994)의 허용소류력 자료를 활용하였으며, 이를 Table 2에 정리하여 나타내었다.
이론/모형
수리적 안정성 부분은 국립방재연구소(2000)의 연구 결과를 참고·분석하여 본 연구에 필요한 항목을 선정하였다.
박봉진 등(2005a)은 환경적인 측면에서 우리나라 하천의 자연성을 평가하여 생물서식처를 복원할 수 있는 하천자연도 평가 방법을 제안하였다. 평가부분은 하천의 형태와 하천의 환경 두 부분으로 나누어져 있으며, 호안의 평가는 조용현(1997)이 제안한 평가의 항목을 따르고 있다. 이 연구의 평가척도 역시 자연성 저감에 따라 1～5점을 부여하는 5단계 방식으로 되어있다.
성능/효과
그러나 Fig. 2의 (d)의 장수군 요천의 경우는 설치되는 호안에 요구되는 소류력에 미치지 못 하는 호안의 상태를 보이고 있어 수리적으로 불안한 상태의 호안이 설치되어 있음을 파악 할 수 있었다. 이는 호안이 기본적으로 갖추어야 하는 수리적 안정성을 만족시키지 못 하고 있어 다른 호안 공법의 적용이 필요한 상태임을 알 수 있다.
결론적으로 본 연구에서 제안한 호안평가기법을 통해 현재 설치된 호안에 대한 평가가 가능하였으며, 그 결과는 수리적 안정성을 보장하기 위해 호안의 교체가 필요한 경우, 수리적 안정성에 과도하게 편중되어 환경적 요인에 대한 고려가 필요한 경우 그리고 수리적 안정성과 환경성이 적절히 조화되어 있는 경우로 분류되었다. 즉 이는 본 연구에서 제안한 기법이 현재의 호안 상태를 평가하여 대안을 강구할 수 있는 방향을 제시할 수 있음을 보여주었다.
그 결과 영산강, 섬진강, 금강 수계의 54개 하천에서 현장조사가 이루어졌으며, 120개 지점에 대한 284개의 경우(case)에 대한 자료를 확보할 수 있었다. 확보된 자료의 내용 중 하천의 일반적인 현황을 살펴보면 조사하천의 위치에 따라 도시 19개, 농촌 206개, 산지 19개의 자료가 조사되었으며, 하천에 대한 개수 여부는 전체 284개 경우 중 274개가 개수가 이루어진 것으로 조사되었다.
적용된 호안의 공법은 7가지(공법0-호안없음, 공법1-자연호안, 공법2-식생계호안(식생재료를 이용한 호안, 예 : 떼, 섶단호안) 공법3-돌바구니계호안, 공법4-목재계호안(목재를 주재료로 사용한 호안, 예 : 목재방틀호안), 공법5-식생블록호안, 공법6-사석·돌쌓기호안, 공법7-콘크리트계호안)로 분류하여 현장조사를 실시한 결과 돌바구니계 호안공법의 적용이 92개로 가장 많이 나타났고, 다음은 식생블록호안이 46개, 그 다음이 사석·돌쌓기호안 순으로 나타났다.
제안된 호안평가기법을 실제하천에 적용한 결과, 세 가지의 대표적인 사례로 요약·정리할 수 있었다.
2의 (a)와 (b)의 환경성 평가 결과는 양호하지 못한 상태를 나타내었다. 종합적으로 과도한 수리적 안정성의 배려가 불량한 환경성 평가 결과를 나타내고 있다. 따라서 환경적 요인에 대한 고려가 필요할 것으로 판단된다.
2 (c))는 호안의 상태가 계산소류력에 대해 충분히 안전한 측에 있으며, 이와 더불어 환경성 역시 양호한 것으로 나타났다. 즉 수리적으로 안정성을 보장함과 동시에 환경성을 충분히 고려하고 있는 사례로 판단되었다. 그러나 Fig.
결론적으로 본 연구에서 제안한 호안평가기법을 통해 현재 설치된 호안에 대한 평가가 가능하였으며, 그 결과는 수리적 안정성을 보장하기 위해 호안의 교체가 필요한 경우, 수리적 안정성에 과도하게 편중되어 환경적 요인에 대한 고려가 필요한 경우 그리고 수리적 안정성과 환경성이 적절히 조화되어 있는 경우로 분류되었다. 즉 이는 본 연구에서 제안한 기법이 현재의 호안 상태를 평가하여 대안을 강구할 수 있는 방향을 제시할 수 있음을 보여주었다. 따라서 하천의 호안설계 및 시공 시 본 연구에서 제안한 자료항목들이 사전조사 항목으로 이용될 수 있을 것으로 판단되며, 호안평가기법의 적용에 따른 대상지점에 대한 적절한 호안공법을 제공해줄 수 있을 것으로 기대된다.
호안의 평가는 수리적 안정성과 환경성 두 가지로 이루어졌으며 수리적 안정성은 유선의 형태, 하상의 경사, 유속 및 소류력비로 환경성은 호안의 식생, 하천수의 상태, 고수부지의 토지이용, 고수부지의 재료 및 고수부지의 식생을 세부평가항목으로 취하였다.
그 결과 영산강, 섬진강, 금강 수계의 54개 하천에서 현장조사가 이루어졌으며, 120개 지점에 대한 284개의 경우(case)에 대한 자료를 확보할 수 있었다. 확보된 자료의 내용 중 하천의 일반적인 현황을 살펴보면 조사하천의 위치에 따라 도시 19개, 농촌 206개, 산지 19개의 자료가 조사되었으며, 하천에 대한 개수 여부는 전체 284개 경우 중 274개가 개수가 이루어진 것으로 조사되었다. 적용된 호안의 공법은 7가지(공법0-호안없음, 공법1-자연호안, 공법2-식생계호안(식생재료를 이용한 호안, 예 : 떼, 섶단호안) 공법3-돌바구니계호안, 공법4-목재계호안(목재를 주재료로 사용한 호안, 예 : 목재방틀호안), 공법5-식생블록호안, 공법6-사석·돌쌓기호안, 공법7-콘크리트계호안)로 분류하여 현장조사를 실시한 결과 돌바구니계 호안공법의 적용이 92개로 가장 많이 나타났고, 다음은 식생블록호안이 46개, 그 다음이 사석·돌쌓기호안 순으로 나타났다.
후속연구
즉 이는 본 연구에서 제안한 기법이 현재의 호안 상태를 평가하여 대안을 강구할 수 있는 방향을 제시할 수 있음을 보여주었다. 따라서 하천의 호안설계 및 시공 시 본 연구에서 제안한 자료항목들이 사전조사 항목으로 이용될 수 있을 것으로 판단되며, 호안평가기법의 적용에 따른 대상지점에 대한 적절한 호안공법을 제공해줄 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본 연구에서 제안한 호안평가 기법의 보완을 위하여 향후 호안의 동·식물서식처 기능을 고려할 수 있도록 평가항목의 추가 및 그에 따른 현장조사가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
따라서 하천의 호안설계 및 시공 시 본 연구에서 제안한 자료항목들이 사전조사 항목으로 이용될 수 있을 것으로 판단되며, 호안평가기법의 적용에 따른 대상지점에 대한 적절한 호안공법을 제공해줄 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본 연구에서 제안한 호안평가 기법의 보완을 위하여 향후 호안의 동·식물서식처 기능을 고려할 수 있도록 평가항목의 추가 및 그에 따른 현장조사가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
본 연구에서 제안된 방법은 자연친화적 하천정비를 위한 보다 과학적이고 체계적인 호안의 평가지표 및 기법의 개발에 대한 선행연구로서 향후 하천의 호안설계 및 시공을 위한 가이드라인 제시를 위한 초석으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
자연친화적 하천정비는 어떻게 이루어져야 하는가?
이러한 자연친화적 하천정비는 각각의 하천이 가지는 특성을 고려해서 자연친화적이면서도 수리적 안정성이 적절히 조화를 이룰 수 있도록 설계·시공 되어야 한다. 그러나 현재까지 적절한 호안의 평가를 통하여 이러한 조건을 만족시킬 수 있는 설계기법들이 확립되지 못하고 있다.
유선의 형태, 하상의 경사, 유속과 계산소류력대 허용소류력비의 4개의 항목은 각각 어떻게 적용되는가?
항목으로는 유선의 형태, 하상의 경사, 유속과 계산소류력대 허용소류력비의 4개의 항목을 포함하도록 하였다. 먼저 윤선의 형태는 하천의 유수가 흐르는 방향에 따라 호안의 침식으로 인한 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단하여 사수부, 직선부, 수충부 이렇게 3가지로 분류하였다. 하상경사는 일본 건설성(1996)에서 일본 전국 1급 하천에 대한 현장 연구 후에 제시한 4단계하천분류를 수정하여 5단계 등급화 하였다. 그리고 계산소류력과 허용소류력비 산정에 필요한 계산소류력 자료는 하천정비기본계획에서 수리검토를 통해 산정된 소류력을 수집하여 활용하였으며, 허용소류력으로는 하천 공사표준시방서(1994)에 제시된 호안상태에 따른 소류력을 사용하였다.
호안설치의 본래의 목적은 무엇인가?
호안설치의 본래의 목적은 제방 또는 하도의 유수에 의해 파괴 또는 침식으로부터 제방비탈면을 보호하기 위해 앞 비탈에 설치하는 것이다. 그러나 요즘 요구되는 호안은 이러한 수리적 측면뿐만 아니라 하천이 생태적으로 가지는 중요한 기능 중 하나인 추이대의 기능까지 고려할 것을 요구하고 있다.
참고문헌 (24)
건설교통부 (1999). 섬진강수계 치수사업 실시설계(8차) 하천환경관리계획 및 하천환경정비사업 보고서
건설부 (1994). 하천공사 표준시방서, P.3-25
광주광역시 (2000). 광주천 하천정비기본계획
광주광역시 (2005). 풍영정천 하천정비기본계획
국립방재연구소 (2000). '자연형 하천공법의 재해특성 분석에 관한 연구(II).' 행정자치부
국립방재연구소 (2004). '자연형 소하천 정비공법 개발(III).' 행정자치부
김영호 (2005). 종.횡단 특성에 다른 자연형 호안공법의 적용성에 관한 연구 석사학위논문, 홍익대학교
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