• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.419-419
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• 2012

현재 농업용 저수지에 대한 설계홍수량 유입 시 방류량을 산정하는 데 있어, 홍수기시 운영 초기수위는 상시 만수위를 제한수위로 하고 있다. 비록 제한수위를 상시만수위로 하는 시나리오는 저수지 설계시의 안전을 고려하는 측면에서 유효하다고 할 수 있으나, 실제 농업용 저수지의 홍수조절에 따른 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향을 평가하기에는 미흡한 부분이 있다. 결국 설계홍수량의 유입에 따른 저수지 홍수추적 결과 산정된 방류량은 제한수위를 상시만수위보다 낮은 수위에서 조절하여 모의 운영된 저수지의 방류량에 비해 과다 추정되기도 한다. 따라서 저수지 운영방식에 따라 홍수 유입 시 과다 추정되는 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향 부담은 커질 수밖에 없다. 또한 현재 토지이용변화에 따른 농업용수 수요량의 감소로 인해 홍수조절용량을 과거보다 더 확보할 수 있으므로 홍수 유입 시 제한수위를 조절하여 저수지 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향을 줄일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 제한수위 조절에 따른 저수지 홍수추적을 모의하고, 산정된 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향을 검토해 보았다. 저수지 상류 유역의 홍수량 산정은 HEC-HMS 모형을 이용하였으며, 저수지 홍수추적에는 저수지 모의 운영프로그램의 대표적인 모형이라 할 수 있는 HEC-5 모형을 이용하였다. 또한 HEC-RAS 모형을 통해 저수지 방류량으로 인한 하류하천에 대한 수위변화를 모의하였다. 농업용 저수지 제한수위 검토를 위한 용수 수요량에 따른 저수지 수위의 결정을 위해 수리시설물 모의조작시스템(HOMWARS) 모형을 활용하였다. 대상 유역은 황룡강유역으로 선정하였으며, 황룡강유역 내 저수지별 제한수위 설정에 따른 하류하천에 대한 영향 평가를 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.159-159
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• 2015

상수관망시스템의 신뢰도를 정량화하기 위한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 대부분의 연구는 절점의 공급가능수요량, 절점의 수두, 그리고 유량과 수두를 동시에 고려한 에너지(energy)를 이용하여 신뢰도 지수를 개발하였다. 이 중, Energy를 기반으로 하는 신뢰도지수로써 Resilience index(Todini, 2000), Network Resilience index(Prasad, 2004), Modified Resilience index(Jayaram, 2008)와 Entropy Resilience index(Raad, 2010) 등의 연구가 대표적이다. 상수관망시스템에 정상적인 상황을 넘어서는 부담이 가해졌을 때, 이를 완충하거나, 정상적인 용수공급 상황으로 빠르게 회복하는 능력인 복원력(Resilience)을 판단하기 위한 지표로써 제시된 Todini의 Resilience index를 기점으로, 상수관망의 신뢰도(Reliability)을 Energy 측면에서 판단할 수 있는 관련 지표에 대한 연구가 진행되어왔다. 특히, 상수관망의 최적설계 시, 상수관망의 기능적 요소로써 관련 지표들을 비용(Cost)과 함께 다중목적함수로 고려하는 연구까지 다수 진행되고 있으나, 이러한 지표들이 상수관망에서 핵심적인 몇 가지 요소들의 변화에 대하여 어떻게 반응하는지에 대한 분석은 제대로 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 동일한 상수관망시스템에서 용수의 흐름상황을 크게 좌우할 수 있을 것으로 판단되는 몇 가지 변동상황을 고려하여 이러한 지표들이 각각의 변동상황에 어느정도 민감하게 반영하는지 분석하였다. 여기서, 상수관망시스템의 중요 변화요소로써 1) 수요량의 변화, 2) Loop 개수의 변화, 3) 수원지(Source) 개수의 변화, 4) 해당시스템의 최소 요구수압 변화 등을 고려하였다. 본 연구를 통해, 상수관망시스템의 신뢰도 산정에 활용되고 있는 기존의 지수들이 다양한 변동 상황을 얼마나 잘 반영할 수 있는지를 파악하고, 기존의 지수들을 보완한 개선된 신뢰도 지수의 개발가능성을 모색하도록 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.53-53
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• 2019

최근 지구온난화로 인한 기상 이변의 이유로 우리나라뿐만 아니라 세계 여러 국가에서 홍수 및 가뭄이 빈번하게 발생하고 있다. 특히 우리나라에서는 게릴라성 호우가 빈번히 발생하여 저지대 및 많은 지역에서 홍수가 발생하고 있으며, 연평균 총 강우량은 매년 비슷하나 게릴라성 호우와 같은 폭우의 빈도가 증가되고 있어 상대적으로 과거에 비해 가뭄의 발생기간도 길어지는 실정이다. 다시 말하면 게릴라성 호우와 같은 폭우는 잦아졌지만 강수량 자체는 감소하는 추세이다. 이는 홍수와 가뭄의 위험이 더 커졌다는 것을 의미한다. 이에 우리지역의 전체 물 이용 및 관리의 효율화가 필수적이며, 물 이용량의 약 50%를 차지하는 농업용수의 효율적 이용 및 관리가 중요하다. 따라서 본 연구에서는 관개기에 필요한 물이 얼마나 사용이 되는지에 대한 작물의 생육시기별 필요수량을 산정하고, 산정된 필요수량의 갈수빈도분석을 실시하고자 한다. 갈수빈도분석을 통해 재현기간에 따른 작물의 순별 필요수량 따라 저류조에 유입되는 빗물의 양으로 얼마만큼 해결이 되는지 확인하여 빗물의 사용량을 산정하여 저류조의 적정 용량을 검토하고자 한다. 작물계수를 이용하여 작물별 필요수량은 HOMWRS　프로그램을 이용하여 산정하며, 작물별 생육시기에 따른 필요수량에 대한 갈수빈도분석은 수문 통계 분석과 적합도 검정을 통하여 GUM, PT3, GEV, GLO, GPA 및 GNO분포를 대상으로 적정 분포를 선정한다. 선정된 분포형을 통해 재배작물별 생육시기에 따른 필요수량 계열의 설계 필요수량을 산정한다. 이에 따른 필요수량과 갈수빈도분석 결과를 통해 재배작물의 순별 수요량을 추정한다. 재배작물의 순별 물 수요와 잠재적인 저류조의 높이를 통해 빗물을 얼마만큼 재이용할 수 있는지에 대한 수용 비율(sufficiency ratio)을 산정하고. 순별 수요량에 따른 밭 작물의 적정 빗물 저류조 용량을 결정하는 방법을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.214-214
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• 2011

우리나라는 연 강수량의 약 70%가 6~9월까지의 기간에 집중되어 발생하는 특성을 가지고 있으며, 이러한 특성은 효율적인 수자원 관리에 많은 어려움을 야기하고 있다. 6~9월을 제외한 기간에는 강수량이 부족하여 빈번한 가뭄을 경험하고 있으며, 물 공급의 안정성을 확보하기 위해 많은 노력이 이루어지고 있다. 물 공급의 안정성을 확보하기 위한 노력 중 가장 대표적인 것은 다목적댐 등 저수지를 통한 수자원 확보이며, 우리나라의 경우 우기에 발생한 강수량을 상당 부분 댐 등 저수지에 저류하여 건기에 이를 활용하는 체계를 갖추고 있다. 현재 우리나라에는 18,000 여개의 댐 및 저수지가 건설되어 운영되고 있으며, 이 중 가장 중요한 역할을 수행하고 있는 시설물은 16개의 다목적댐이라 할 수 있다. 다목적댐은 홍수조절, 안정적인 물 공급 등 다양한 기능을 수행하도록 건설된 시설물로 이수 차원에서 가장 중요한 역할은 수자원 확보를 통한 물 부족 피해의 예방이라 할 수 있다. 다목적댐의 용수 공급은 댐의 유효저수용량을 기준으로 이루어지며, 유효저수용량은 총 저수용량에서 홍수조절용량 및 저수(低水)용량을 제외한 양으로 산정된다. 다목적댐의 효율적인 운영은 국가적인 물 안보 차원에서 매우 중요한 의미를 갖고 있으며, 최근 들어 발생하고 있는 기후변화 등을 고려할 경우 그 중요성을 더욱 증가할 것으로 예상할 수 있다. 따라서 가뭄 정도에 따라 다목적댐의 용수공급능력이 어떻게 변화할 것인지에 대한 정보를 정량화하여 제시할 필요가 있다. 본 연구에서는 우리나라 5대강 유역에서 운영되고 있는 다목적댐을 중심으로 가뭄의 빈도에 따른 용수공급능력 변화를 검토하여 제시하였다. 이를 위해 수자원장기종합계획을 통해 제시된 장래 용수 수요량을 바탕으로 물수지 분석을 수행하였으며, 그 결과에 대한 검토를 통해 가뭄빈도별 다목적댐의 용수공급능력을 분석하였다. 분석 결과 가뭄빈도가 증가할수록 다목적댐의 공급능력은 현저히 낮아지는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 정보는 향후 수자원계획 수립 및 효과적인 가뭄 대응 계획 수립 시 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.368-368
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• 2017

근대적 기상관측이 시작된 1905년 이후 우리나라의 연평균 강수량은 증가하고 있으나 강수량 변동폭 또한 커지면서 최갈수 기간의 영향을 받는 댐 등 대규모 수공구조물의 용수공급능력은 감소되고 있다. 또한 지역별 강수량과 인구 편차로 공간적으로 이용 가능한 수자원의 불균형이 발생하고 있어 지역적인 물 공급의 안정성과 형평성은 여전히 취약한 상황이다. 하지만 사회적 공감대 형성이 쉽지 않은 대규모 수자원개발 추진은 어려운 여건이며 국민들의 안전하고 맑은 물에 대한 수요 또한 지속적으로 증대되고 있어 이를 해소하기 위한 다각적인 대책 마련이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 기 확보된 수자원의 효율적이고 공평한 활용을 위해 국내 용수공급의 중추적인 역할을 담당하고 있는 댐을 대상으로 댐간 연결을 통한 용수공급 방안을 제시하였다. 이를 위하여 소양강댐, 충주댐 등 다목적댐 16개 및 광동댐, 영천댐 등 용수댐 12개 총 28개댐의 용수공급능력 평가와 장래 용수수요량 조사를 실시하였으며 장래 용수부족 지역 해소를 위한 상시공급과 극한가뭄 등 재난 대처를 위한 비상시공급 방안을 검토하였다. 상시공급은 댐 용수공급능력 평가를 통하여 기본계획공급량 대비 여유수량을 갖는 댐에서 장래 용수수요 증가, 용수공급능력 감소 등으로 공급 용수가 부족한 인근 댐으로 공급하는 방식이며 용수 공급량은 저수지 모의운영을 통하여 양댐의 이수안전도(분석 기간중 1회에 한하여 물 부족 허용)를 충족시키는 수량을 산정하였다. 비상시공급은 타수계 및 근거리간 연결, 가뭄 예상지역을 기준으로 대상 댐을 검토하였으며 용수 공급량은 공급댐의 유지용수와 관개용수를 이용하여 공급받는 댐의 생 공용수 20% 공급가능시 공급량으로 산정하였다. 검토 결과 상시공급은 소양강댐에서 횡성댐으로 86천$m^3$/일, 장흥댐에서 주암본댐으로 127천$m^3$/일, 남강댐에서 수어댐으로 $140m^3$/일, 비상시 공급은 충주댐과 대청댐, 충주댐과 안동댐간 각각 500천$m^3$/일 공급을 통하여 장래 용수부족 지역의 물 부족 해소와 극한가뭄 등 비상상황의 대처가 가능한 것으로 분석되었다. 본 연구는 기후변화와 사회가치적으로 변화하고 있는 수자원 환경에 능동적으로 대처하기 위한 대책의 일환으로 고안된 것이며, 향후 유역간 물 이동에 따른 현행 수리권제도 및 어류, 수질변화에 따른 환경영향 등에 대하여 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.449-449
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• 2011

우리나라의 수자원 총이용량 가운데 농업용수가 차지하는 비율은 1965년 88%에 비해 현저히 줄어들고 있지만 2003년 47%에 해당하고 있다. 또한 그 수요도 점점 복잡하고 다양하게 변하고 있으며 이에 대한 공급원으로써 국내에 약 18,000여개의 농업용 저수지가 건설되어 있는 실정이다. 농업용 저수지의 주목적은 갈수시 안정적인 관개용수 공급과 하류의 생활용수를 공급함에 있다. 하지만 대부분의 농업용 저수지가 소규모로 건설되어 있어 지속적인 가뭄을 극복하기에 충분한 저수용량을 가지고 있지 않으며 설계 가뭄빈도도 대략 10년이다. 따라서 수자원 평가 및 계획 수립 시 공급원으로서 농업용 저수지의 역할에 대해 많은 논란이 있어 왔다. 농업용 저수지의 설계 가뭄빈도는 10년이고 이에 반해 수자원장기종합계획에서는 과거 최대가뭄 년을 대상으로 분석하고 있기 때문에 수요량, 하천유량 및 댐 등을 통해 물 수지 분석을 산정한 후 그 결과에 중권역별로 분포되어 있는 농업용 저수지 유효저수용량을 고려하여 지역별 과부족량을 산정하고 있다. 본 연구에서는 기존의 수자원장기종합계획 물 수급 전망 방법과는 달리 중권역에 속해 있는 모든 농업용 저수지를 포함하여 물 수지 분석을 수행함으로써 농업용 저수지의 용수 공급능력을 평가하였다. 기존의 농업용 저수지 반영 방법은 농업용수의 공급시기인 관개기 초기에 저수지 만수위를 유지하는 실무운영 상황을 반영하여 농업용 저수지의 유효저수용량을 해당 저수지의 공급가능량으로 설정하여 지역공급원으로써 고려 하였다. 이에 반해 본 연구에서는 각 중권역에 존재하는 모든 농업용 저수지의 용량 및 유역면적 등을 총합한 대표저수지를 선정하고 유역별 농업용 수요처로만 물을 공급하는 방식으로 물 수지 분석에 운영함으로써 모든 농업용 저수지의 영향을 고려하였다. 농업용 저수지를 제외한 나머지 제반 사항은 기존의 수자원장기종합계획과 동일한 자료를 이용하여 분석하였으며 분석 결과를 통해 연도별 농업용 저수지의 공급능력을 평가하였다. 분석결과 가뭄빈도가 클수록 공급능력은 현저히 낮아지는 것을 분석을 통해 확인할 수 있었으며 유역별 존재하는 농업용 저수지의 가뭄빈도별 공급가능량 평가를 통해 보다 현실적인 저수지 운영에 관한 정보를 제공할 수 있으리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.108-115
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• 2011

용수공급 계획의 수립이나 수자원시설물 운영에서 주어진 목적의 달성여부를 판단하는 기준은 사회적 합의를 바탕으로 한 공개념으로 작용하기 때문에 기준 적용은 매우 신중하게 다루어져야 한다. 이런 기준들은 신규용수공급시설 설계나 기존시설의 경우 이행도를 평가하는 척도가 되며 경제성이나 대안을 결정하는데 이용된다. 또한 이런 기준들은 국가 수자원 정책의 지표가 될 뿐만 아니라 물 공급 서비스를 받는 사람들에게 최소 필요로 하는 물을 어느 수준으로 얼마를 어떻게 공급할 것인가를 약속하는 의미를 갖는다. 이를 위해 우선 검토하여야 할 사항은 용수공급신뢰도 조사를 위한 기본체계를 제공하고 현재 신뢰도가 어떻게 정의되었으며 물 공급관리지표에 맞추어 예상되는 물 수요의 증가를 언제 어떻게 맞출 것인가라는 측면에서 신규시설물을 계획하면서 공급신뢰도에 의한 계획공급량(목표공급량)을 정하였다. 물을 공급받는 수요자는 공급에 대한 신뢰도가 높은 상태를 원하며 자신이 원하는 물을 아무런 장애없이 지속적으로 공급될 수 있는 조건을 전제로 물 공급계약을 체결한다. 이와 같은 신뢰도가 늘 엄격히 지켜지는 것은 아니나 현대 사회에서도 수요와 공급관계에서 지켜져야 할 기준으로 인식되고 있다. 아울러 수자원 기술자들에게 는 최적으로 달성해야할 업무목표가 된다. 그러나 제한된 정보를 이용하여 용수공급의 신뢰도를 정하게 되며 설계치를 초과하는 수문사상의 불확실성 및 수리구조물의 불안정 등으로 물 공급의 위험도는 항시 발생할 수 있다. 또한 인구증가나 새로운 산업입지에 의한 물 수요의 증가는 기존 시설물의 용량을 초과하여 물 공급의 신뢰도를 악화시킬 수 있다. 가장 널리 이용되고 있는 공급신뢰도 개념은 목표한 용수공급량 혹은 수요량을 충족시키느냐 못하느냐의 정도를 발생빈도 확률로 나타내는 것이다. 그러나 신뢰도의 적용에 대한 기준은 국내뿐만 아니라 외국에서도 종종 논란거리가 되고 있다. 또한 한 국가 내에서나 수자원을 개발하는 기관 내에서도 동일 목적의 사업별로 적용기준이 천차만별이다. 본 연구에서는 국내 외 이수안전도에 대한 정의와 적용사례를 분석하고 각각의 기준이나 지표의 장단점을 비교 평가하고자한다. 아울러 도출된 문제점을 바탕으로 개선방향을 제시하고자 하며, 궁극적으로 국내의 이수안전도 기준설정에 대한 종합적 의견을 제시 하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.446-446
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• 2011

유역면적을 수혜면적으로 나눈 값을 유역배율이라 하며, 관개저수지에서 적어도 3 이상 되어야 용수공급의 효율이 있다. 저수지 둑 높이기 사업의 113개 저수지를 분석하면 유역배율이 3 이하 37개소, 3-10은 58개소, 10이상 18개소에 이르며, 이 중에서 몇 개 저수지를 선정하여 유역배율별 저수지로부터 하천유지유량 공급능력을 분석하였다. 분석방법은 저수지 물수지 모형을 구축하여, 이수관리곡선에 의해 용수공급제한 운영의 경우와 정상운영의 결과로 구분하여 하천유지유량 공급능력을 분석하였다. 사전연구로 유효저수량 21,504 천$m^3$, 유역면적 $84.79\;km^2$, 수혜면적 2,975 ha인 백곡저수지에 1966년부터 2009년까지 수혜지역에 공급할 논 관개용수 수요량을 일별로 추정하였으며, 연 관개수량은 최소 1,000만 $m^3$, 최대 4,173만 $m^3$, 평균 3,319만 $m^3$에 이르렀다. 10월부터 4월까지 하천유지유량으로 공급하는 것으로 계산하였으며, 백곡지 저수량 자료를 이용하여 유입량 모형 매개변수를 결정하여 저수지 유입량을 일별로 모의하였고, 기존저수지와 2 m 증고저수지에 대해 이수관리곡선을 작성하였다. 방류제한 운영시 관개용수 공급량은 기존저수지에서 홍수제 한수위가 없는 경우 3,151만 $m^3$, 홍수제한수위가 있는 경우는 3,014~3,087만 $m^3$로 64~137만 $m^3$ 감소하였으며, 2 m 증고 저수지에서 홍수제한수위가 없는 경우 3,293만 $m^3$, 홍수제한수위가 있는 경우는 3,175~3,245만 $m^3$로 48~118만 $m^3$ 감소한 것으로 나타나 감소율은 각각 2.0~4.3 %, 1.5~3.6 %에 불과하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.583-595
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• 2010

가상수(假想水, Virtual Water)란 일정량의 농산물, 축산물, 공산품과 같은 생산품 혹은 서비스 제공에 필요한 물의양을 뜻하는 것으로 1990년대 초반 Tony Allan 교수가 처음 제시하였다. 본 연구는 Chapagain and Hoekstra (2004)이 제시한 농축산물 및 공산품의 단위 가상수량 산정방법을 분석 및 적용하여 1998년부터 2007년까지 우리나라의 가상수 수출입량을 산정하였다. 또한 가상수 수출입을 국가간 정량화하는 방법론으로 물발자국(Water Footprint) 이론을 이용하였다. 그리고 2006년 우리나라 농작물 생산량에 단위 가상수량을 적용하여 수자원장기종합계획(건설교통부, 2006)의 농업용수 수요량과 비교함으로써 단위 가상수 사용의 적절성을 검토하였다. 연구결과 현재 우리나라는 연평균 320억 $m^3$의 가상수를 농축산물 및 공산품의 무역을 통하여 순수입하고 있으며 그 양은 지속적으로 증가추세를 보이고 있다. 생산되는 농작물의 가상수량과 농업용수 수요량의 차이는 약 6억 $m^3$으로서 전체 수요량이 약 160억 $m^3$인 점을 감안한다면 상대적으로 근소한 차이로서 본 연구에서 적용한 단위 가상수량 산정방법이 타당함을 입증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.404-404
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• 2019

우리나라는 수자원장기종합계획과 유역종합치수계획의 수립을 통해 수자원의 개발, 안정적인 공급과 효율적인 배분, 홍수재해방지 등을 위한 많은 노력을 해왔다. 최근에는 수자원의 관리효율화, 체계적 통합적으로 시행하고자 수자원법을 제정하여 수자원 관리의 체계를 개편하였으며, 향후 지자체 중심의 정량적인 물수급평가를 통해 현실적인 결과와 대안을 마련하는 것이 필요하다. 기존의 용수공급능력 평가와 물수급계획은 시 군 중심의 용수수요량을 바탕으로 중권역 단위로 확장하고, K-WEAP(Korea-Water Evaluation And Planing System) 모형을 활용하여 용수수급전망을 제시하고 있다. 이에 본 연구에서는 한강 권역을 중심으로 기존 계획에서 활용한 K-WEAP과 국내 외 활용도가 높은 MODSIM(Modified SIMYLD)을 활용하여 각 모형에 대한 입력자료, 내부 계산 알고리즘 및 분석방법 등 모형의 적용성을 검토하여 중권역 기반의 물수급 분석 결과를 비교 하였으며, 향후 모형 적용 시 고려사항 및 발생 가능한 오류를 최소화 할 수 있도록 하고자 하였다. 분석 결과, 기존 수자원장기종합계획에서 활용한 K-WEAP모형은 생 공 농업용수가 모두 동일우선순위이나, MODSIM모형에서는 수요지별 우선순위를 고려해야 하므로 상 하류간, 생활 공업, 농업으로 우선순위를 부여할 경우 물 부족량의 차이가 발생하였다. 우선순위 적용시 K-WEAP과 형과 MODSIM을 비교할 경우, 유사한 물부족량과 시점을 제공하고 있어 적용성과 분석결과의 일관성을 확인할 수 있었다. 또한 같은 물부족 결과를 제공하는 조건의 검토 수행 시간 측면과 모형구동 결과의 안정성에서 MODSIM이 더 우수한 것으로 분석되어 향후 지자체 중심의 세부적인 물수급평가를 위해서는 빠른 의사결정을 도울 수 있을 것으로 판단된다.