• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.75-82
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• 2008

댐의 수문 제어는 유입량이 변하는 동안 이루어지는 복잡하고 비선형적인 제어이다. 이 논문에서는 퍼지 추론 기법을 이용하여 유입량이 변하는 동안의 수문을 효과적으로 제어하기 위한 방법을 제안하였다. 특히 단순히 수문 제어에만 머물지 않고 가뭄 때를 대비하여 적정 수위를 유지할 수 있도록 하는 기능과, 하류 지역을 범람을 예방하기 위하여 방류량을 제어할 수 있도록 하는 기능을 보완하였다. 이를 위하여 일반적으로 사용되는 정적인 퍼지 함수를 이용하지 않고 상황에 따라 함수 값이 변하는 동적 퍼지 추론 기법과 방류량 제어를 위한 퍼지 규칙을 함께 적용함으로써 방류량을 제한할 수 있도록 하는 기법을 제안하였다. 제안한 기법을 이용하여 시뮬레이션 실험을 실시한 결과 수문 제어 기능뿐만 아니라 사용자가 지정한 적정 수위를 유지하고 정해진 방류량을 넘지 않도록 하는 방식으로 댐 수문 제어가 이루어짐을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권4호
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• pp.293-301
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• 2020

본 연구에서는 댐 유역의 가뭄 관리를 위한 강수량의 적정 임계수준을 결정하였다. 5개 댐 유역(보령댐, 부안댐, 대청댐, 합천댐 및 용담댐)을 대상으로 일단위 저수량 및 강수량 자료를 수집하였고, 유역평균강수량을 계산하였다. 6개 누적기간(30, 60, 90, 180, 270 및 360일)의 값으로 변환하였고, 일 단위 저수량 및 누적강수량의 예년대비 백분율을 계산하였다. 강수량의 적정 누적기간 결정을 위해 상관성 및 변동성을 분석하였다. 모든 댐에서 90일 이하의 누적 강수량은 댐 홍수기를 제외하고는 상관성이 낮았고, 270일 누적 강수량의 상관성은 높았다. 누적기간 중에 댐 홍수기 강수량 값의 포함여부가 상관성에 큰 영향을 미친 것으로 확인되었다. 변동계수 비율은 누적기간이 짧을수록 비율이 크고 길수록 적었으며, 270일이 모든 월에서 1에 근접하였다. 댐 용수공급 조정기준을 이용한 ROC 분석을 통해 보령댐은 저수량이 관심단계 이하일 때 강수량의 임계수준6은 270일 누적강수량의 백분율이 90% 이하, 4개 댐은 80% 이하로 나타났다. 인위적인 댐 운영이 가뭄분석에 미치는 영향을 분석하고자 강수량 백분율, 저수량 및 방류량 백분율의 거동을 분석하였다. 댐 방류량 조건은 강수량 및 저수량간의 연계분석에 불확실성을 야기하였다. 따라서 강수량을 활용한 댐 가뭄 분석을 위해서는 대상 댐유역에 대한 적정 임계수준 및 방류량 조건이 검토되어야 할 것이다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2021년도 춘계학술발표대회
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• pp.293-296
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• 2021

K-water에서는 다목적댐의 관리를 위해 실시간으로 댐수위, 하천 수위 및 강우량 등을 계측하고 있으며, 계측된 값들은 댐을 효과적으로 운영하는데 필요한 데이터로 활용되고 있다. 특히 댐수위 이상 데이터를 탐지하지 못한 채 그대로 사용할 경우 댐의 방류 시기와 방류량 등을 결정하는 중요한 의사결정을 그르칠 수 있으므로 이를 신속히 탐지하는 것이 매우 중요하다. 현재의 자동화된 이상 데이터 탐지방법 중 하나는 현재 데이터가 최댓값과 최솟값을 초과할 때, 다른 하나는 현재 데이터와 일정 시간 동안의 평균값 간의 차이가 관리자가 정한 특정 값을 벗어났을 때를 기준으로 삼고 있다. 전자는 상한과 하한의 초과 여부만 판단하므로 탐지가 쉬우나 정상범위 내에서 발생한 이상 데이터는 탐지가 불가하다. 후자는 관리자의 경험을 통해 판단 조건을 정하기 때문에 객관성이 결여되는 문제가 있다. 특히 방류와 강우가 복합적으로 댐수위에 영향을 미치는 홍수기에 관리자의 경험에 기초한 이상 데이터 판별은 신뢰성의 문제가 있을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 기계학습을 최초로 적용하여 이상 데이터를 탐지하고자 하였다. 댐수위, 누적강우량 및 누적방류량 데이터와 댐수위데이터를 가공하여 생성한 댐수위차, 댐수위차평균, 댐수위평균 등 자질들의 다양한 조합을 만든 후 이를 Random Forest, SVM, AdaptiveBoost 및 다층퍼셉트론(MLP) 등과 같은 여러 가지 기계학습모델 등을 통해 이상 데이터를 판별하는 실험(분류)을 하였다. 실험결과 댐수위, 댐수위차, 댐수위-댐수위평균, 누적강우량, 누적방류량 및 댐수위차평균을 사용하였을 때 MLP에서 가장 우수한 성능을 보였다. 이 연구를 통해서 댐수위 이상 데이터를 기계학습의 분류기능을 통해 효과적으로 탐지할 수 있다는 것과 모델의 성능은 실험에 사용한 자질의 수뿐 아니라 자질의 종류에도 큰 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1479-1483
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• 2007

낙동강상류에 위치한 제1지류인 반변천 유역에는 대규모 홍수조절을 위한 임하다목적댐이 위치해있다. 임하댐의 발전 또는 수문방류시 방류수의 원활한 흐름을 위해서 본댐하류에 조정지댐이 존재하게 되는 데 본댐 및 조정지댐에서는 운영자의 원활한 운영을 위해서 수위에 대한 조견표가 작성되어 있다. 대규모 홍수가 발생하는 경우 조정지댐에서는 수문을 완전개도하기 때문에 본댐의 방류량과 조정지댐의 방류량은 실시간으로 유사한 값을 나타내지만, 평수기의 경우는 발전방류가 특정시간에 이루어지는 관계로 이를 조절하면서 발생하는 조정지댐의 방류량은 본댐의 방류량과 다른 형태를 나타내게 된다. 따라서 조정지댐의 시간대별 방류량의 정확한 산정법은 하류 하천의 흐름분석에 중요한 인자가 될 수 있다. 본댐의 경우는 여수로를 통한 흐름이 대부분 자유흐름의 형태로 유하하기 때문에 상류수위의 영향에 따른 문비개도별 조견표가 작성되어 있지만, 조정지댐의 흐름은 특성에 따라서 자유흐름 또는 잠수흐름 그리고 완전개도의 흐름이 존재하게 된다. 따라서 잠수된 흐름이 발생하는 경우 합리적인 조정지댐의 방류량산정을 위해서 하류의 수위를 고려한 산정법을 고려할 필요가 있다. 임하조정지댐에서는 2004년 11월부터 댐하류 방수로의 계측이 시스템에 입력되고 있어서 현재 방수로의 수위를 실시간으로 취득할 수 있는 바, 이를 이용한 방류량의 산정방법을 검토하게 되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1422-1426
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• 2009

본 연구에서는 댐 특성(기능, 규모)별로 하류하천에 미치는 유량변화 문제를를 체계적으로 분석하고자 수문변 화지표법(Indicators of Hydrologic Alteration, Richter et al., 1996)을 적용하여 한국수자원공사에서 관리하는 소양강댐 등 11개 다목적댐과 광동댐 등 12개 용수전용댐의 일단위 유입량과 방류량 자료를 이용, 연최소 최대유량 크기와 지속기간, 유량변화정도 등을 분석하여 댐운영이 하류하천에 미치는 유량변화를 비교분석 하였다. 광동댐 등 12개 용수전용댐의 월 유량변화의 산정 결과, 갈수기에 해당하는 10월부터 다음해의 6월까지 8개월간은 댐건설전 월평균 방유량은 $0.64m^3/sec\sim3.05m^3/sec$이었으나, 댐건설후 월평균 방류량은 $0.33m^3/sec\sim2.99m^3/sec$로 -69.7%$\sim$167.8%의 분포를 나타내고 있으나 12월과 1월을 제외하면 댐 건설 이후 오히려 6.8%$\sim$69.7% 가 감소하였다. 우기철인 7월부터 9월까지 3개월간은 댐건설전 월평균 방류량이 $6.82m^3/sec\sim7.67m^3/sec$이었으나, 댐건설후 월평균 방류량은 $4.12m^3/sec\sim4.35m^3/sec$로 51.0%$\sim$55.1%가 감소하여 저수지 공용량을 이용한 저류효과가 다소 있었음을 알 수 있다. 용수전용댐과 다목적댐의 분석 결과를 비교하여 보면, 용수전용댐은 1일 최소유량의 경우는 평균적으로 76.52%가 증가하였으나 3일부터 90일 최소유량의 54.19%$\sim$67.19%까지 감소하여 갈수기 하류유량 개선효과는 없으나, 다목적댐의 경우는 1일 최소 유량은 743.76%가 증가하였으며 90일 최소 유량도 83.62%가 증가하여 갈수기 하류유량 개선 효과가 큰 것으로 분석되었다. 용수전용댐의 1일 최대유량의 경우는 37.8%가 감소되며 90일 최대유량은 38.5$\sim$51.0%까지 감소하여 홍수기 댐의 저류효과가 점차 증가하였다. 다목적댐의 경우는 1일 최대 유량은 59.4%가 감소하였으며 감소량은 점차 감소하여 90일 최대강우량은 30.1%가 감소하여 홍수기 댐 저류효과로 하류홍수량을 상당히 조절함을 알 수 있다.

• 물과 미래
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• 제25권3호
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• pp.115-124
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• 1992

상류댐에서의 홍수량에 의한 하류지점에서의 첨두 홍수량과 홍수 도달 시간은 수리학적 홍수추적방법에 의해 계산될 수 있다. 본 연구는 한강 유역의 전구간을 대상으로 시행되었다. 계산된 춤두 홍수량과 댐사이의 홍수도달시간은 상류에서의 방류계속시간과 바류량의 크기에 관련되어 있고 각 댐구간 사이에서 이 관계를 이용하여 다중회기모형을 제안하였다. 댐하류에서의 첨두홍수량은 수위-유량 관계식에 의해서 첨두홍수위로 변환될 수 있다. 그러므로, 제안된 다중회기모형은 상류댐에서의 홍수 방류량과 방류 계속시간에 의한 하류지점에서의 첨두홍수위와 댐구간 사이의 홍수도달시간을 예측하는데 이용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.332-332
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• 2016

수공구조물 설계시 hardware와 software의 발달로 수리계산과 수치해석의 오차율이 감소함에 따라 수치해석을 이용하는 빈도가 높아지고, 신뢰도가 향상되고 있는 추세에 있다. 그러나 댐 설계에 있어 수위별 방유량 관계 검토시 수치해석값은 각 수위에 해당하는 몇 개의 유량값을 대응시켜 경향만 비교하고 수리계산 결과를 설계에 반영해 왔다. 이러한 방법은 여수로 주변에 인접구조물이 없고, 여수로 각 수문별 균등한 유량이 방류될 경우 문제가 되지 않지만, 여수로 직상류 지형에 만곡부나 지형적 특성이 여수로 방류에 영향을 미치거나, 취수탑 등 여수로에 인접한 수리구조물이 설치되어 접근수로에서 복잡한 유동을 형성하는 경우 각 문비마다 방류량의 분배율은 달라질 수밖에 없고, 수리계산 결과를 일괄 반영하기에는 오차가 증가할 수밖에 없다. 이에 본 연구에서는 댐 운영시 중요한 인자 중 하나인 수위-방류량 관계에 대하여 수치모형을 이용한 정밀한 분석을 통하여 댐 여수로 운영시 오차율을 저감시키고, 적용성을 향상시키는 방안을 검토하였다. 첫째, 수위별 방류량 관계 검토시 여수로 상류에서 일정한 시간에 따라 선형적으로 수위가 증가하도록 경계조건을 설정한 후 3차원 수치해석 모형의 Output data를 단위시간에 따라 수위와 방류량이 산정되도록 하고, 기존 검토 방식대로 각 수위별 모형을 steady 상태로 수행하여 비교분석하였다. 수리계산과 기존 방식, 본 연구에서 제시한 방법에 대한 오차율 검토 결과 오차는 3 % 이내로 검토되었다. 둘째, 수치해석을 이용하여 수위별 방류량 산정시 접근유속에 대한 영향을 받게 되므로 수리계산시 에너지 경사를 이용하여 수위값을 반영하지만, 수치해석을 이용하여 수위별 방류량 산정시 경계조건을 부여한 수위값을 반영하거나, 임의의 지점에서의 수위값을 반영하는 경우 등 일괄적이지 않은 수위값을 반영하여 오차율이 증가하는 경향이 있다. 따라서, 본 연구에서는 여수로 지점별 전수두를 측정하여 방류량 값을 산정하여 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1708-1712
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• 2008

본 연구에서는 낙동강 수계 안동댐과 임하댐의 홍수시 연계운영시스템을 구축하여 안동댐과 임하댐의 하류부인 안동시에서의 피해를 최소화하기 위해서 HEC-5모형을 이용한 모의기법을 통해 해석을 실시하였다. 모의운영을 실시하여 얻어진 결과를 FLDWAV모형에 적용하여 댐하류부의 홍수추적을 실시하였다. 홍수시 안동댐과 임하댐의 연계운영을 위해 안동댐과 임하댐에 대해서 각각 100년 빈도조건, 200년 빈도조건, PMF 조건, 200년 빈도와 PMF가 조합된 조건을 적용하여 분석을 실시하였다. 저류지 모의기법을 적용한 모의운영을 위해서 안동댐의 경우 안동댐 치수능력 증대사업 기본 계획보고서에서 제시된 일정률-일정량 방식의 댐 운영률을 이용하였고, 임하댐의 경우는 임하댐 치수능력 보고서에 제시된 일정률-일정량 방식을 적용하였다. 하류부 하천 제방의 여유고를 확보하기 위해 안동댐 운영의 대안으로서는 기존의 일정률을 조정하여 100년 및 200년 빈도하에서 기존 3,800m3/s를 3,490m3/s으로 최대 방류량을 변경한 100년 빈도조건, 200년 빈도조건, PMF 조건, 200년 빈도와 PMF가 조합된 조건을 적용 분석하여 댐의 방류량을 결정하였다. 댐 하류부의 홍수추적을 위해서 안동댐 및 임하댐 하류부로부터 지보수위표 지점까지의 53.9 km 구간에 대해서 FLDWAV 모형을 적용한 부정류 해석을 실시하였다. 댐 하류부에서의 시나리오별 홍수위를 산정하여 기존의 제방고와 비교함으로써 안동시 구간에서의 제방 안전성을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1887-1891
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• 2010

전자파표면유속계를 이용한 홍수유속측정에 있어서 수심평균유속환산계수로 0.85를 표면유속에 일률적으로 적용하도록 제시하고 있다. 그 동안 이의 적절성 여부에 대한 논의가 꾸준히 지속되어져 왔다. 이에 전자파 표면유속계를 개발하고 상품화하여 보급시킨 개발 주체의 입장에서 이에 대한 검증을 시도하였다. 이의 검증을 위해서 가장 중요한 것은 정해진 측정지점의 유량측정시각의 정확한 유량을 파악해야 함은 필수조건이다. 하지만 유량측정지점의 유량의 참값은 알기는 참으로 어려운 일이다. 이에 지금까지는 댐의 방류량을 참값이라고 가정을 하고 여러 가지 기기를 이용한 유량측정을 실시하여 각 기기의 측정오차를 비교하는 기준유량으로 댐방류량을 이용하였다. 따라서 본 연구에서는 방류량의 정확성 파악에 의하여 수심평균유속환산계수의 적정성 여부를 검토하고자 하였다. 또한 이에 대한 이론적인 접근의 방법으로서 유속분포곡선식으로부터 수심평균유속환산계수를 산정하여 이를 기존에 표면유속을 평균유속으로 환산하기 위해서 적용하였던 계수와 비교를 하였다. 기존의 수심평균유속환산계수로 이용한 0.85에 대한 이론적인 검증을 위해서 Power law형의 유속분포식으로부터 수심평균유속환산계수를 유도한 결과 하상의 재료에 따라 0.833 (거친 하상)~0.875 (부드러운 하상)의 범위에 분포하였다. 이는 환산계수로 이용하고 있는 0.85는 유속분포가 크게 변동하지 않은 경우에 수심 평균유속을 환산하는데 이용함에 무리가 없음을 보여준다. 기존의 대청댐 방류량을 이용한 수심평균유속환산 계수를 산정한 결과를 분석한 결과 환산계수가 0.828~0.868의 범위에 분포하고 있다. 즉 기존의 수심평균유속환산계수로 이용을 하고 있는 0.85와 비교했을때 ${\pm}3%$의 오차를 보이고 있음을 알 수 있다. 대청댐 방류량에 대한 검증을 위해서 여러 가지 기기를 이용한 동시 유량 측정을 실시하였고, 전자파표면유속계로 측정한 표면유속에 기존의 수심평균유속환산계수 0.85를 적용했을때의 유량산정 결과를 다른 방법에 의한 측정 결과 및 방류량과 비교를 실시하였다. ADCP 측정은 유량조사사업단과 한국수자원공사 충청지역본부의 도움을 받아 실시하였는데, 유량조사사업단은 9회 측정하여 평균한 유량이 242.0 cms, 충청지역본부에서는 6회 측정하여 평균한 결과가 234.6 cms이었고, 전자파표면유속계로 측정한 표면유속을 이용하여 산정한 유량이 249.0 cms이었으며, 동시유량 측정당시 방류량은 242 cms이었다. ADCP를 이용한 유량측정에 있어서, 각 측정시의 유량측정 오차가 최대 20% 까지 나타나고 있다. 반면 대청댐의 발전 방류량은 거의 일정한 수준을 유지했던 것을 감안할 경우 유량측정 기간에 하류의 조정지댐으로 인한 배수효과의 영향으로 ADCP를 이용한 유량측정값에 변동이 발생한 것으로 추측된다. 전반적으로 부자를 제외하고는 사용된 유량측정 방법들이 거의 동일한 값을 보임을 알 수 있다. 또한 표면유속에 기존의 환산계수를 적용하여도 유량산정이 다른 방법과 유사하게 산정됨을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.239-239
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• 2022

기후변화로 인한 홍수패턴 변화로 인해 침수피해 발생 빈도가 증가하고 있다. 특히 2020년에는 기록적인 장기간 폭우로 인해 댐 하류 지역의 수몰피해가 발생한 바 있다. 예상을 벗어난 이상 홍수 발생 시 댐 방류로 인한 하류 지역 피해예측 및 주민 안전을 위해 침수범위를 예측하고 대응하는 것이 필요하다. 남강댐은 인공방수로 운영을 통해 홍수량을 가화천과 분담하는 운영방식을 이용하고 있으나 댐 직하류에는 진주시가 위치하여 홍수방류에 따른 지역 침수구간을 예측하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 재현기간 별 남강댐 홍수 방류량에 대해 남강댐하류~낙동강 합류부 구간의 홍수위 변화 분석 및 침수면적 계산을 수행했다. HEC-RAS를 이용한 남강 본류 수리해석을 위해 2013년 하천기본계획 단면을 이용하였으며, HEC-geoRAS를 이용한 침수면적 계산을 위해 2020년 수치지형도를 이용했다. HEC-RAS 모의를 위한 상류 경계조건은 남강댐 홍수 방류량을 적용하였으며, 하류 경계조건은 빈도 별 홍수위를 적용한 정상상태 모의를 수행했다. 빈도 별 남강댐 홍수 방류량은 남강댐 상류로 유입되는 빈도 별 홍수량에서 남강댐 저류 가능 홍수량을 제외한 유량을 방류하는 시나리오를 가정하여 결정했다. 50년, 80년, 100년, 200년 빈도 홍수량에 대한 홍수위 모의 결과, 우안 지역은 제방고를 초과하는 홍수위가 발생하지 않은 반면 좌안에서는 농경지를 중심으로 하천범람이 발생했다. 특히 80년 빈도 이상 홍수량에 대해 범람지점이 50년 빈도 홍수량에 비해 2배 이상 증가했다. 또한 침수면적을 계산한 결과, 만곡부와 지류 합류부 주변에서 주로 침수가 발생함을 확인할 수 있었다. 빈도 별 침수면적을 비교해보면 50년 빈도의 침수면적을 기준으로 80년, 100년, 200년 빈도에서 각각 9.4%, 18.7%, 53.1% 증가한 침수면적을 나타냈다.