• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.497-497
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• 2023

정수장에서 소독 및 여과 처리가 완료된 깨끗한 물은 배급수시설로 전달되나, 실제로 관의 노후화, 갑작스러운 유향 변동, 특정 구역의 관 내 정체 시간에 따른 Water Age 상승 등 여러 요인으로 인해 실제 수용가에는 안전하지 않은 용수가 공급될 가능성이 있으며, 이에 따라 적절한 위치에서 지속적인 감시를 통한 조기 발견 및 조치가 필요하다. 상수도 시설기준(2010)에 배수시설의 주요 지점 혹은 관 말단 등 필요에 따라 적절한 위치에 수질 계측기를 설치할 수 있도록 제시되어 있으나, 계측기 설치 위치나 개수에 대한 기준이 모호한 실정이다. 모든 구역에 수질계측기를 설치하여 감시하는 것이 이상적이지만, 현실적으로는 지자체 환경 및 경제적인 한계가 있어 주요 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 대표적인 수리해석 모형인 EPANET을 사용하여 대상 관망의 노후도, 유속, 유향변동 등의 영향인자를 바탕으로 수질사고가 발생할 확률이 높은 관을 위험관으로 선정하고, 선정된 위험관을 대상으로 최단 경로와 Cost를 산출할 수 있는 Floyd Warshall Algorithm을 이용하여 각 Node(수용가)간 물이 이동할 때의 최소 도달시간과 경로를 파악하였다. 또한, 시간 서비스 수준(Level of T hour Serivice)의 개념을 도입하여 위험관으로부터 특정시간 이내에 흐름이 도달하는 Node를 파악한 뒤, 그 중 가장 많은 피해를 발생시킬 수 있는 위험관을 수질계측위치 지점으로 선정하였다. 제시된 수질사고 발생위험이 높은 위험관을 대상으로 수질계측 위치를 선정하는 방법이 전체 관망 네트워크를 대상으로 수질계측 위치를 판단하는 방법보다 결과 신뢰도 측면에서 더욱 효과적이고 효율적인 방법으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.80-80
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• 2023

인구증가와 경제발전은 도시화를 촉진시키며 도시에서 물과 에너지 사용량을 급격히 증가시켰다. 도시 물순환 시스템에서 용수를 공급하기 위해 에너지가 사용되고 에너지 발전을 위해 물이 필요하듯이, 물과 에너지는 긴밀한 연결 관계를 가지고 있다. 도시에서 이러한 자원을 효율적으로 관리하기 위해서는 물과 에너지 사이에 존재하는 복잡한 관계를 고려하여 분석할 필요가 있으나 기존의 도시 물관리는 부문별로 독립된 접근방식에 의존하기 때문에 이를 설명하기는 어려웠다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 부문 간 존재하는 복잡한 관계를 반영하고, 상호연관성 및 영향 효과에 대해 분석 가능한 통합적 접근방식인 넥서스 접근법이 점차적으로 활용되고 있다. 본 연구에서는 넥서스 관점에서 국내 광역지자체별 상수시스템의 물-에너지 관계를 분석하고, 이를 바탕으로 도시 물관리 전략 및 실행계획을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 넥서스 관점에서 상수시스템의 물-에너지 이용을 분석하기 위해 2011년부터 2020년까지 10년간의 자료를 활용하여 광역자자체별 넥서스 프로파일링을 수행하였다. 분석 범위 설정, 자료 처리, 기본 경향 분석, 영향 요인 도출, 스냅샷 및 궤적 분석, 원인 도출의 절차로 진행되는 프로파일링을 통해 상수시스템에서 물 사용량과 에너지 사용량의 현황과 거동을 파악할 수 있었다. 인구변화, Lpcd(litres per capita per day) 변화, 원수 수입량 변동과 같은 외부 영향(부산, 대구, 인천, 울산, 세종), 시스템 개선 등을 통한 도시여건 개선(광주), 입력자료의 오류 또는 부정확성(대전, 울산, 제주)과 같은 도시별 물-에너지 사용량 변화에 대한 주요 원인을 도출할 수 있었다. 그리고 이를 바탕으로 각 광역지자체별 향후 추세 및 개선방안을 제시하였다. 본 연구에서는 넥서스 관점에서 국내 통계자료를 활용하여 광역지자체별 상수시스템의 물-에너지 관계를 분석하여 국내 도시 상수시스템 내 물과 에너지 사용에 대한 과학적 근거를 제공하였다. 이를 통해 향후 각각의 도시 여건에 맞는 실제 정책 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.115-115
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• 2023

최근 기후변화의 영향으로 국내에서 강우량과 유출량의 변동성이 커짐에 따라 효율적으로 수자원을 관리하는 데 어려움을 겪고 있다. 따라서 수자원 관리 측면에서 강우관측소를 대상으로 군집 분석과 경향성 분석을 통해 사전에 강우 시계열 자료의 추세와 특징을 파악하면 용수 공급과 가뭄 및 홍수피해 저감 등에 효과적으로 대처할 수 있다. 본 연구에서는 2000년부터 2019년까지낙동강 유역의 64개 강우관측소를 대상으로 동질성 검정과 수정 Mann-Kendall (MK) 검정을 적용하여 강우 시계열 자료의 월별, 계절별, 연도별 경향성 분석을 수행하였다. 또한, 경향성이 나타나는 관측소별 세부지표(연평균 강우량, 표고 등)를 기준으로 K-means 군집 분석을 수행하여 군집별 강우 특성을 파악하고자 하였다. 분석을 수행한 결과 경향성 분석에선 3월, 4월, 11월, 12월, 봄 및 가을에는 강우량이 증가 추세를 보였고 1월, 5~9월, 여름과 연도별로는 감소 추세가 나타났다. 또한 군집 분석에서는 Silhouette analysis를 기반으로 최적의 군집 개수를 3개로 설정했을 때 군집별 강우 세부지표의 통계값이 관측소별 표고에 비례하는 특징이 나타났다. 연구를 통해 도출된 군집별 강우 특성과 관측소별 경향성 분석결과를 연계하면 강우량의 변동성을 고려한 효율적인 수자원 관리 방안을 마련하는 데 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.341-341
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• 2023

전 세계적으로 발생하고 있는 기후변화로 최근 극한의 가뭄이나 홍수가 발생하고 있으며, 이로 인한 경제·사회적으로 피해를 발생시키고 있는 실정이다. 이에 따라 기후변화에 직접적으로 영향을 주는 원인 중 하나인 온실가스에 대한 관심 높은 실정이며, 전 지구적으로 다양한 분야에서 탄소중립을 위한 정책이나 실천 방안 마련을 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 우리나라에서는 2050 장기 저탄소 발전전략을 수립하였으며, 농축산부문의 온실가스 배출량을 2018년 배출량인 24.7백만톤 대비하여 2030년까지 27.1%인 약 6.7백만톤 감축을 목표로 하며 그 중 벼 논물관리를 통한 온실가스 감축 목표량은 540천톤으로 농업인의 참여가 요구된다. 이에 본 연구에서는 저탄소 논물관리를 위한 농업인 대상으로 총 3회의 교육을 실시하였다. 저탄소 논물관리 참여의식 고츼 및 탄소 중립에 대한 이해를 돕기위한 교육을 실시하였고 교육 전·후 참여 농업인 대상의 설문조사를 실시하였다. 저탄소 논물관리의 핵심인 중간 물떼기와 관련된 설문 결과, 교육 전 2주 미만 논물을 건조한다고 응답한 농업인은 51%였으나 교육 3회 실시 후 설문에서는 2주일 이상 논물을 건조한다고 응답한 농업인이 78%로 증가하였다. 또한, 출수기부터 완전 물떼기 전까지의 논물관리 방식인 걸러대기는 교육전 49%였지만 교육 실시 후 74%로 증가하여 걸러대기를 실천하는 농업인 비율이 높아졌다. 이처럼 농업분야의 온실가스 배출량 감축을 위한 정책이 현장에서 효과적으로 실천되기 위해서는 농업인의 참여가 필수적이다. 따라서 본 연구와 같이 농업인 대상의 교육이나 컨설팅 등이 함께 이루어진다면 더욱 높은 효과를 나타낼 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.195-195
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• 2023

유기물오염은 호수와 하천에서 가장 흔히 나타나는 오염의 형태이다. 개발도상국에서는 하수처리시설이나 생활용수처리시설에서 유기물이 처리되지 않아 수중의 유기물함량이 증가하여 피해가 나타난다. 물환경보전법에 따라 유기물질을 측정하는 지표에는 BOD, COD, TOC가 있다. 그 중 BOD, COD 측정은 절차가 복잡하고 오래 걸리며, 생물분해가 불가능하거나 유독물질이 존재하는 유기물질인 경우에는 낮은 결과 또는 측정이 불가능하다. 이러한 이유로 환경부에서는 TOC중심관리로 전환되고 있다. 대부분의 수질항목 측정의 경우 현장시료를 채취하여 실험실에서 분석하는 수분석을 이용한다. 하지만 수분석의 경우 인력이 많이 투입되고 분석수가 한정적이며, 정교한 과학 장치를 갖춘 전문 실험실을 필요로 한다. 반면에 TOC는 짧은 시간 내에 측정이 가능하고, 안정적인 산화로 유기물질 총량을 정확하게 측정이 가능하다. 또한 위해성 물질을 발생시키지 않는 친환경적 방법이라 환경오염 감시에 많이 활용된다. 본 연구에서 분광측정기 중 하나인 S-CAN을 통해 하천의 TOC분석을 진행하였다. 대상지는 안동에 위치한 하천실험센터와 금호강 진천천으로 S-CAN측정과 채취한 시료의 수분석 결과를 비교하였다. 이를 통해 TOC측정 및 기기에 대한 정확도분석을 실시하였다. 본 연구를 통해 S-CAN을 활용한 TOC중심의 수질모니터링하여 수질의 특성을 탐구하고, TOC기초연구를 통한 유기물오염도 지표로서 해석할 수 있다. 수분석 자료를 활용한 정확도 비교를 통해 하천 TOC센서 측정 적용에 대한 기초자료 제공과 측정기기의 현장적용성을 판단 할 수 있다. TOC측정 및 분석을 통해 유기물질량을 실시간으로 정확하게 측정하게 되면 수질관리 효율성이 높아지고, 하천에 유입되는 유기물질량과 농도를 정확하게 파악하여 실효성 있는 정책 수립 및 효율적인 수질관리를 할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.337-337
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• 2022

한반도 기후변화평가보고서에 의하면 집중호우의 빈도와 강도는 1990년대 후반부터 꾸준히 증가하는 경향을 보였고 2020년의 홍수는 예견된 것으로 우려가 현실화 된 사건이라 볼 수 있다. 2020년 홍수에서 알 수 있듯이 강수량과 하천의 유량을 직접 담아내는 국내 댐 시설의 운영은 증가하는 기후변화의 위험에 더욱 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 단일 목적으로 건설된 발전용댐의 경우도 다목적댐, 홍수조절댐 등 다양한 수자원시설과 동일한 수계 내에 배치되어 있기 때문에 기후변화 시나리오에 따라 발전용댐의 운영도 변화되어야 할 것이다. 2020년 발전용댐의 다목적 활용 협약 등의 여건 변화는 수자원 활용 측면에서 발전용댐의 역할이 기대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기후변화 시나리오에 따른 발전용댐의 운영안을 회복탄력성 관점에서 제시하고자 한다. 기후변화는 CMIP6 데이터베이스에서 제공하는 18개의 GCMs의 결과를 고려하여 기후변화를 고려하였으며 3개의 미래구간에 대해 100개의 앙상블을 생성하였다. 해당 자료는 LSTM 모형으로 기반으로 댐 유입량을 예측하기 위해 사용되었다. 유입량 예측 결과 0.77~0.89의 NSE 값을 갖는 것으로 평가되었다. 최종적으로 기후변화 시나리오 따라 증가하는 예측된 유입량에 맞춰 댐 모의운영을 수행하였고 회복탄력성, 발전량, 홍수위험 등을 평가하였다. 그 결과 전력생산 관점의 회복탄력성을 유지하는 운영안을 제시하였고, 이를 통해 전력생산량을 증가시키면서 홍수조절 및 용수공급에 기여함을 확인하였다. 향후 방류량에 따라 하류의 구체적인 치수위험평가가 동시에 이뤄진다면 기후변화 시나리오별 발전용댐의 최적 운영기준을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.501-501
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• 2022

2014년 개정된 물의 재이용 촉진 및 지원에 관한법률(이하, 물재이용법)에 따라서 빗물이용시설의 수는 꾸준히 증가하고 있는 추세이나 실제 연간사용량의 경우 연별 증가량은 미미하다. 또한 2016년도 환경부 하수도 통계에 따른 2,043개의 빗물이용시설 중 집수면적 미파악시설의 749개, 여과시설 유무 미파악시설 564개, 연간 운영비 산출 불가능 시설 1,843개, 연강 사용량 미집계 시설 905개로 관리실태가 부실함을 확인할 수 있다. 이에 빗물이용시설의 설치·운영 실태조사 및 문제점을 분석하고 빗물이용이 비교적 활성화 된 시설을 대상은 현장조사를 수행을 통해 빗물이용시설의 현황을 분석하고 현실적인 여건을 반영하여 빗물이용을 활성화할 수 있는 방안을 마련하고자 하였다. 물재이용법에 따른 빗물이용시설 법정의무대상시설의 빗물활용처는 전체의 약 92%가 조경요수로 활용하고 있으며, 다음으로 청소화장실용수(약 3%)로 활용하고 있다. 건축물 용도에 따라서 골프장, 공공기관청사/공공업무시설, 대규모점포, 실내체육관/종합운동장, 학교의 경우 건축물 용도별로 각 30% 정도가, 공동주택의 경우 약 60%가 빗물이용시설을 활용하고 있음에도 빗물을 사용하지 았는 것으로 파악되었다. 이는 빗물을 사용해야하는 시기에 저류조에 저류된 빗물의 양이 부족한 것과 운영비 부담 순으로 조사되었다. 따라서 빗물이용시설의 빗물이용활성화를 위해서는 물수요-공급에 대한 개념을 도입한 물수지 분석이 필요하며, 운영비 부담을 줄일 수 있는 다양한 방안을 탐색하는 것이 적절할 것이다. 현장조사 결과에서도 기술 등의 발달로 빗물이용시설은 잘 구축되고 있으나 활용처에서 필요한 필요수량에 따라 활용률이 상이한 것으로 조사되었다. 이러한 실태조사 및 현장조사를 바탕으로 빗물이용시설의 빗물이용 활성화를 위한 방안에 대하여 기술적 및 제도적 방안에 대해서 제안하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.254-254
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• 2022

밭 용수관리 및 가뭄 대응을 위한 토양수분 실측자료의 품질관리가 필수적으로 수행되어야 한다. 토양수분 자료의 체계적인 유지관리를 위해 국제 토양수분 네트워크(International Soil Moisture Network; ISMN)가 설립되었고, 전세계 1,400여개 지점의 토양수분량 자료의 품질관리하고 있다. ISMN 품질관리 방식은 토양특성, 강우에 대한 반응, 토양온도, 시계열특성을 이용한다. 지표면 최상 토층에 저장되어있는 수분인 토양수분은 기후 예측, 홍수 예보, 농업가뭄평가, 수자원 관리, 온실가스 산정, 인프라 보전, 수인성 전염병 모델링 등 다양한 분야에 활용될 수 있다(Dorigo et al., 2011). 본 연구에서는 FDR(Frequency Domain Reflectometry) 기기를 이용한 토양수분 측정자료의 품질관리를 위해 ISMN에서 제시한 총6개의 단계별 품질관리 체계를 적용하였다. 단계는 1) 토양수분이 0 m3m-3보다 작은지, 2) 또는 0.6 m3m-3보다 큰지, 3) 토양수분값이 공극률보다 큰지, 4) 토양온도가 영하인지, 5) 토양수분이 강우 이벤트 없이 증가하는지, 그리고 5) 토양수분 시계열 자료에 spike 가 있는지 6) break나 plateau가 있는지를 검사하여 Quality Flag를 설정하였다. 이를 기반으로 토양수분 데이터 자동 프로그램을 개발하여 이상치를 보정하였다. 향후, ISMN의 Quality Flag (QF1-QF10)를 적용하여 모니터링 자료의 품질관리 자동 프로그램을 개발하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.370-370
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• 2022

최근 우리나라는 수자원부존량 대비 수자원이용률이 16%에 불과하며 평상시 하천의 많은 가용수량이 이용되지 못하고 있는 실정이다. 현재 하천수 사용은 갈수와 가뭄시를 기준으로 허가 및 관리하고 있으며, 평상시 가용수량을 모니터링하여 하천유지유량, 하천수 사용, 환경대응 등 다양한 수요에 맞게 수량을 합리적으로 배분할 수 있는 수자원관리 체계 구축이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 대상지역인 금강유역의 하천수 사용 및 공급 상황을 파악하고 혼합(유역·하도) 물수지를 이용하여 실시간 가용수량 평가체계를 구축하였다. 실시간 가용수량 평가체계를 구축하기 위해서 유역의 수문상황과 기상전망(기온, 강우) 자료를 이용하여 장래기간의 강우조건(무강우, Ensemble Streamflow Prediction; ESP), 하천수 사용 및 공급계획(댐, 저수지 방류량 등) 시나리오 조건에 따른 예측기반 가용수량을 평가하였다. 대상 하천의 지류 유입량을 산정하기 위해서는 유역 물수지를 수행하고 하도 물수지를 통해 주요 지점별 하천관리유량과 가용수량을 산정한다. 또한, 유역(수계)간 물이동 및 하천수 사용 시설별 용·배수 체계를 고려하여 물수지 분석을 수행하였다. 이를 통해 산정된 각 취수시설별 유입량, 사용량, 회귀수량, 하천유지유량, 하천관리유량, 유량, 가용수량 등을 사용자가 쉽게 확인할 수 있도록 GIS와 테이블 기반으로 표출하였다. 본 평가체계를 활용하여 홍수통제소에서 수원(저수, 유수)별 가용수량을 다양한 수요에 맞게 적절하게 배분하고 조정할 수 있고 추후 가뭄 등 비상상황 발생 시 용수공급조정 및 연계운영계획에 반영될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.4
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• pp.273-284
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• 2023

Water supply is continuously suffering from frequent droughts under climate change, and such extreme events are expected to become more frequent due to climate change. In this study, the decision scaling method was introduced to evaluate the drought vulnerability under future climate change in a wider range. As a result, the water supply reliability of the Boryeong Dam ranged from 95.80% to 98.13% to the condition of the aqueduct which was constructed at the Boryeong Dam. Furthermore, the Boryeong Dam was discovered to be vulnerable under climate change scenarios. Hence, genetic algorithm-based hedging rules were developed to evaluate the reduction effect of drought vulnerability. Moreover, three demand scenarios (high, standard, and low demand) were also considered to reflect the future socio-economic change in the Boryeong Dam. By analyzing quantitative reliability and the probability of extreme drought occurrence under 5% of the water storage rate, all hedging rules demonstrated that they were superior in preparing for extreme drought under low-demand scenarios.