• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.478-478
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• 2011

중소규모 댐 계획시, 댐 하류 홍수피해 저감, 합리적 운영, 유지관리 및 경제성 측면올 고려한 댐 계획은 무엇보다 중요하다. 지금까지 국내에서 계획/건설된 대규모 뱀에서와는 달리, 비교적 작은 규모의 유역에 있어서 댐 계획은 댐 유역 및 저수지의 수리 수문학적 특성 즉, 빠른 시간에 홍수량의 저수지 유입으로 저수지 수위가 급상승하는 등, 일반적인 기존 댐들과는 다른 특정을 지닌 중소규모유역 댐의 여수로 계획을 소개하고자 한다. 여수로 계획을 한 댐 유역의 특성으로 유역면적 약 $33km^2$, 총저수용량 2,211 만 $m^3$, 홍수조절용량 349만 $m^3$의 소규모 저수지를 가진 댐이다. 지방하천 최상류에 위치하는 유역면적이 작은 댐에서의 일반적인 수문학적 특징은 홍수도달시간이 1 시간 내외로 빠르고, 저수지 수위상승 속도가 0.2~0.3m/분 정도로 빠르게 나타난다. 이러한 수리 수문학적 특징 때문에 댐 여수로 수문 조작시간이 충분치 않으므로, PMF 유입과 같은 긴급한 상황에서는 댐을 월류할 가능성을 배제할 수 없다. 따라서 일반적으로 대규모 댐의 여수로 수문을 이용, 단독으로 홍수조절을 수행하던 기존 댐들과는 달리 소규모 댐에 적합한 특성을 지닌 여수로 계획의 필요성이 대두된다. 검토대상 여수로 형식으로는 국내 다목적댐에서 대부분 채택하고 있는 조절형 여수로, 무문식 여수로를 도입한 조절형+비조절형 여수로, 방류관식 여수로, 복합형 여수로 등을 안전성, 유지관리성 및 시공성 측면 등을 다각적으로 검토하였으며, 그 결과로 소규모 댐의 여수로 형식으로는 조절형+비조절형 여수로가 가장 적합한 형식이라고 판단하였다. 그러나, 여수로 형식 이 조절형+비조절형과 같이 폭이 100m가 넘는 광폭의 여수로에서 등폭 도수로를 채택할 경우 감세공의 폭이 과다해지는 문제점은 등폭 도수로와 도수로 끝단부에 도류벽을 설치하여 유수 에너지를 도류벽에서 1 차 감세한 후 댐에서 보편적인 정수지형 감세공으로 유수를 소통시키는 형식으로 계획하였다. 이러한 측수로형 감세공을 도입하여 정수지형 감세공 규모를 줄이는 경제적인 효과도 얻을 수 있도록 계획하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.266-266
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• 2023

우리나라 대부분의 대형 댐은 하천 상류에 위치하고 있어 하류의 유출량에 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 하천의 유출특성을 파악하고 하천용수를 효율적으로 이용하기 위해서는 정확한 댐 방류량 자료는 필수라고 할 수 있다. 우리나라 댐의 방류량은 크게 발전방류량, 여수로 방류량으로 구분할 수 있다. 발전방류량은 발전기 제원에 따라 발전량에 의해 산정되며, 여수로 방류량은 여수로 수위를 유량으로 환산하여 산정되고 있다. 이렇게 댐운영에 필요한 발전용댐의 방류량은 대부분 공식으로 산정되며 직접 실측하여 검증이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 화천댐과 청평댐을 대상으로 방류량을 실측하였으며 화천댐은 발전방류량, 청평댐은 발전방류량 및 여수로 방류량을 실측하여 비교 검토하였다. 청평댐의 경우 방류량이 클수록 실측유량과 차이를 보였으며, 화천댐의 경우 대부분 정확하게 나타났지만 일부 차이가 확인되었다. 그럼에도 불구하고 화천댐의 경우 발전방류량과 실측유량의 결정계수가 0.980으로 나타나고, 청평댐의 경우 발전방류량과 여수로 방류량의 결정계수는 각각 0.987과 0.996으로 나타나 상당히 정확한 것으로 판단된다. 차이를 보이는 것은 실측자료의 오류도 일부 있겠지만 발전 기기의 노후에 따른 성능저하, 여수로 주변의 수리특성변화 등이 주 원인으로 판단되며 이에 대한 추가적인 조사 및 연구가 필요하다. 본 연구 결과 실측자료를 기반으로 보정된 발전용댐 방류량을 사용하게 된다면 향후 발전용댐 특성에 적합한 용수공급능력 평가 체계 및 운영방안 마련에 기여하며 발전용댐 운영 효과를 극대화할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.524-529
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• 2006

실제유량에 대한 이론유량의 비로 정의되는 유량계수는 수공구조물의 설계에 있어서 중요한 요소 중에 하나이다. 댐 여수로 또한 이러한 유량계수를 통하여 산정되는 방류량에 따라 여수로 월류부의 규모가 결정되며 이러한 수위별 방류량 산정에 있어서 유량계수는 $\ulcorner$댐 설계기준$\lrcorner$에 제시되어 있는 미국 개척국(USBR)의 여러 경험을 통하여 산정한 유량계수 그래프에서 독치하여 결정한다. 본 연구에서는 국내 댐 여수로의 설계 유량계수를 수리모형실험 및 수치해석을 통하여 비교.검토하였으며, 이에 대한 적정 유량계수의 범위를 산정하였다. 이러한 유량계수의 범위를 기 건설 운영 중인 댐의 관측자료를 통하여 그 적정성을 검토하였고, 그 결과 상당수의 자료가 금회 산정한 유량계수 적정 범위 이내에 드는 것으로 나타나 국내 댐 여수로 유량계수는 적정한 것으로 검토되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.64-64
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• 2021

댐의 중요 구성요소 중 하나인 여수로 구조물은 관행적으로 단위길이당 100m³/s 정도의 유량이 흐를 수 있도록 설계를 하고, 이를 초과할 때는 여수로 구조물에 피해가 가지 않도록 공기혼입 장치를 설치하거나 콘크리트의 설계강도를 증가시키는 대책을 사용하는 것이 일반적이다(댐설계 기준·해설, 2011) 그러나 건설된 지 오래된 댐의 경우 여수로 콘크리트 구조물의 설계강도가 낮고(최저 16.7MPa) 수문방류 횟수가 많아 최근에 건설된 댐 여수로 보다 상대적으로 많은 손상이 발생되어 있어 잦은 보수보강이 요구되고, 점차 유지관리 비용이 증대되고 있어 노후된 여수로 구조물일수록 기능을 유지하면서도 유지관리 비용을 절감할 수 있는 방안의 수립이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 𐩒𐩒𐩒댐 여수로를 대상으로 2020년 홍수기 전·후의 여수로 바닥슬래브의 손상상태를 3D드론 매핑, 육안조사 및 내구성 조사결과 등을 이용한 정밀분석을 통해 수문방류시 여수로 바닥슬래브에 가장 큰 손상을 일으키는 손상메커니즘으로 유수에 의한 부상(uplift)에 의한 파손 메커니즘(Flow-driven uplift failure mechanism)을 제시하였으며, 여수로 바닥슬래브의 가장 일반적 손상원인으로 간주되고 있는 공동현상(cavitation)이 공동지수(cavitation index)가 0.3이상인 경우에도 발생할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 관찰 및 분석결과는 보다 많은 사례를 통하여 보완될 경우 향후 여수로 구조물의 설계 뿐만 아니라 보수보강 방법이나 유지관리, 더나아가서는 종합적 댐시설물 자산관리 계획을 수립하는데 매우 유용한 자산이 될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우의 영향으로 홍수 시 댐으로의 유입량이 설계 당시보다 증가하여 댐의 안전성 확보가 필요하다(감사원, 2003). 이에 건설교통부(2003)는 기후변화와 댐 노후화에 대비하여 치수능력증대사업을 추진하여 댐의 홍수배제능력을 확보하였고, 환경부(2020)에서는 40년 이상 경과된 댐을 대상으로 스마트 안전관리체계 구축을 통한 선제적 보수보강, 성능개선 및 자산관리로 댐의 장수명화를 목적으로 댐의 국가안전대진단을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 댐 시설(여수로)의 노후도 평가 시 활용 될 수 있는 여수로 표면손상 원인규명에 대하여 3차원 수치모형(FLOW-3D 및 COMSOL Multiphysics)을 통해 검토하고자 한다. 연구대상 댐은 𐩒𐩒댐으로 지형 및 여수로를 구축하였으며, 계획방류량(200년 빈도) 및 최대방류량(PMF) 조건에서 모의를 수행하였다. 수치모의 계산의 정확도 검토를 위하여 Baffle의 설치를 통하여 시간에 따른 유량의 변화를 설계 값과 비교하였고 오차가 1.0% 이내를 만족하는 것을 확인하였다. 여수로 표면손상의 다양한 원인 중 기존연구(USBR, 2019)를 통하여 공동침식(Cavitation Erosion) 및 수력잭킹(Hydraulic Jacking)에 초점을 두었으며 방류조건 별 공동지수(Cavitation Index)산정을 통하여 공동침식 위험 구간을 확인하였다. 이음부의 균열 및 공동으로 인한 표층부 콘크리트의 탈락현상을 가속화시키는 수력잭킹 검토를 위하여 국부모형을 구축하였고 음압력(Negative Pressure), 정체압력(Stagnation Pressure), 양압력(Uplift Pressure)의 분포를 확인하였다. 최종적으로 COMSOL Multiphysics를 통하여 압력분포에 따른 구조해석을 수행하여 폰 미세스(Von Mises) 등가응력 및 변위를 검토하여 콘크리트의 탈락가능성을 확인하였다. 본 연구는 여수로 공동부 및 균열부에서의 손상메커니즘을 확인할 수 있는 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 지형조건 및 흐름조건에서의 압력분포 분석 및 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행한다면 구조물 노후도 및 잔존수명 평가에 필요한 손상한계함수 도출이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.240-244
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• 2009

다목적댐 하류하천은 댐 건설당시 정비가 필요한 지역으로 댐 방류의 영향을 받는 일정구간에 대해서는 댐설계방류량에 대응하도록 하천정비가 시행되어야 하나, 지금까지의 댐 하류하천은 댐과 별개로 하천정비가 시행되어 왔으며, 관리 또한 댐과 이원화되어 이루어져 왔다. 이로 인해 댐하류하천은 제방월류, 하천구역내 사유지 및 불법시설물 등의 댐운영 제약사항으로 댐 본래의 치수기능이 저하되어 한국수자원공사에서 관리중인 15개 다목적댐 여수로 방류가 설계방류량의 16%(15개 다목적댐 전체 여수로 설계방류량 $57,004m^3/s$ ${\rightarrow}$ 무피해방류량 $9,300m^3/s$)에 불과하고, 대규모 홍수 발생시 댐하류지역에서 막대한 피해와 민원을 발생시키고 있다. 이러한 댐운영 제약사항해소를 위해 한국수자원공사에서는 '07년부터 연차별로 소양강댐을 포함한 22개댐 하류하천의 정비를 시행하고 있다. 현재 시행중인 용담댐 하류하천정비를 시행사례를 통해 댐운영 제약사항해소와 이에 따른 댐의 치수기능 회복효과를 분석해보면 다음과 같다. 댐방류시 현장조사를 통해 확인된 댐운영 제약사항은 하천구역내 사유지를 포함해하여 총 8건이며, 구조적 대책인 제방 축조와 비구조적 대책인 사유지 보상 등을 통해 댐 무피해방류량을 현재 $700m^3/s$ (여수로 설계방류량 대비 22%)에서 $2,730m^3/s$(여수로 설계방류량 대비 85%)로 증가 방류 할 수있는 것으로 분석되었다. 그러나, 구조적 비구조적 대책으로 불가능한 하천구역내 불법 경작지 및 시설물 등이 일부 잔존하여 댐운영 제약사항으로 여전히 남아 있는 실정이다. 이러한 문제를 해소하기 위해서는 불법행위에 대한 관리감독 강화 등의 조치가 필요하나, 이원화된 현행 관리체계에서는 한계가 있으며, 이와 같은 문제를 해소하기 위해서는 댐 방류의 영향을 받는 하류하천 일정구간에 대해서는 댐관리자의 역할 강화가 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1737-1740
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• 2006

본 연구에서는 1차원 수치모형을 이용하여 댐 여수로에서 발생하는 흐름을 해석하였다. 본 연구에서 사용한 1차원 수치모형은 매우 복잡한 지형에 적용이 가능하며, 상류가 사류가 동시에 발생하거나 도수가 발생하는 흐름도 해석할 수 있는 모형이다. 이 모형은 해석해를 가지는 도수의 경우에 적용하여 검증된 바 있으며, 자연하천의 보에서 발생하는 불연속 흐름에 대해서도 적용된 바 있다. 또한 매우 불규칙한 자연하천에서 발생하는 흐름도 효과적으로 모의할 수 있다. 본 연구에서는 댐 여수로 흐름 해석을 평가하기 위해 단순화된 하도에서 발생하는 불연속 흐름에 대해 이론적인 해와 비교하였다. 또한 댐 수리모형 결과에 수치모형을 적용하여 빈도별로 발생하는 흐름을 해석하였다. 해석결과 여수로에서 발생하는 매우 작은 수심을 정확하게 모의하였으며, 여수로 직하류부에서 발생하는 도수의 발생위치, 발생 전후의 수위도 잘 모의하는 것으로 나타났다. 또한 여수로 및 도수 전후에 발생하는 유속도 정확하게 모의하는 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 1차원 수치모형을 여수로 뿐만아니라 댐 상류 하천, 저수부, 여수로 접근수로, 여수로, 도수, 하류하천등으로 구성되는 전 구간의 흐름을 동시에 모의하기 적용하였다. 적용 결과 댐 저수지 상류 하천과 저수지, 저수지와 접근수로, 접근 수로와 여수로, 여수로와 도수, 도수 발생 후와 하류하천 등에서 복잡하게 형성되는 흐름을 동시에 잘 모의하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 사용한 1차원 수치모형을 이용하면 댐 여수로나 저수지, 연계되어 있는 상하류 하천에서의 흐름을 동시에 해석할 수 있기 때문에 향후 수리모형실험과 연계하여 댐 설계에 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 전망된다.지는 것으로 평가되었다. 그러나 본 연구결과를 통하여 투수성 포장과 지하수에 관련된 매개변수의 집적과 분석결과는 현장기술 적용 시 매개변수의 유용한 선택과 도시유역의 물 순환 건전화 대안기술 적용에 효과적인 방법론을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.첨두홍수량을 저류하기 위해서 상대적으로 넓은 저류면적이 필요한 것으로 나타난다. 대등한 수위감소값의 홍수저감효과를 발휘하기 위해서 본 연구에서는 On-Line 저류지 면적은 Off-Line 저류지에 비 두배 이상이 필요한 것으로 보여졌다.들에 관한 정보는 종종 현장관측에서 조차 무시되는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 수질모형의 매개변수 중 특히 수리특성에 관련된 매개변수들이 수질에 미치는 영향을 파악하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 적용된 수질모형은 QualKo를 사용하였으며, 대상 하천은 낙동강 본류 경남구간 시점 부근인 회천 합류 전부터 낙동강 본류 경남구간 종점 부근인 밀양강 합류 전까지의 경남 오염총량관리 기본계획 시 구축된 모형 매개변수를 바탕으로 분석을 수행하였다. 일차오차분석을 이용하여 수리매개변수와 수질매개변수의 수질항목별 상대적 기여도를 파악해 본 결과, 수리매개변수는 DO, BOD, 유기질소, 유기인 모든 항목에 일정 정도의 상대적 기여도를 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 이로부터 수질 모형의 적용 시 수리 매개변수 또한 수질 매개변수의 추정 시와 같이 보다 세심한 주의를 기울여 추정할 필요가 있을 것으로 판단된다.변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.는 초과수익률이 상승하지만, 이후로는 감소하므로, 반전거래전략을 활용하는 경우 주식투자기간

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.761-776
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• 2003

본 연구에서는 사류 및 부압이 발생하는 자유수면을 가진 댐 상류 및 여수로에서 물의 흐름의 동수역학적인 거동을 파악하기 위하여 수치모형을 적용하였다. 댐 건설시, 댐 상류에서의 유동을 알아보기 위하여 2차원 수치모형인 RMA2를 이용하였고, 접근부에서의 3차원적 흐름과 여수로, 방류관 등에서의 흐름분포를 평가하기 위하여 3차원 CFD 프로그램인 FLUENT를 사용하였다. 수치모의에서는 지형 및 구조물에 관한 세부인자들이 수치모형을 구성하는 데 사용되었다. 한탄강 댐에 적용한 2차원 수치모의 결과, 댐 상류부 여러 지점에서 최대 유속이 1 m/s에 이르는 와류가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 2차원 수치모형이 댐 건설 후 상류하천의 2차원적 유황을 규명하는 데 유용하게 활용될 수 있음을 의미한다. 3차원 수치모의 결과, 수위와 방류조건에 따라서 댐 직상류의 3차원 접근 흐름의 변화가 발생하고 있으며, 여수로, 방류관, 배사관으로 배출되는 유속이 상이하게 나타나고 있음이 밝혀졌다. 댐 상류 100 m지점에서 댐 여수로 중심선에 대한 유속 분포 모의치를 수리모형실험에서의 측정치와 비교한 결과, 두 값이 비슷하게 나타났다. 본 연구 결과, 2, 3 차원 수치모형이 댐 상류부 및 여수로의 흐름을 해석하는 데 있어서 수리모형실험에서 쉽게 수행하기 어려운 다양한 조건을 모의함으로써 댐 설계 최적화에 기여할 수 있으리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.538-538
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• 2012

최근 기후변화에 따른 이상홍수의 발생으로 인하여 댐의 수문학적 안정성 확보가 필요하다. 이에 따라 댐의 비상여수로를 건설하여 이상홍수에 대비한 대책을 마련하고 있다. 여수로의 운영상 고유속의 흐름이 방류되는데 이때 공동현상이 발생하며, 공동현상으로 인해 발생된 공동이 파괴되면서 구조물에 큰 피해를 주고 있다. 이러한 피해예방을 위해 현재까지 개발된 가장 경제적이고 효과적인 대책은 공기혼입장치이며, 국내에는 최근에 적용되고 있으나, 세부적인 설계기준과 설계기법, 절차등이 부족한 현실이다. 본 연구에서는 여수로 구조물을 대상으로 발생하는 공동현상에 대해서 이론적, 실험적인 분석을 실시하고자 한다. 공동현상에 대한 이론적인 배경과 최근의 연구동향을 분석하고, 국내 기존댐에 적용한 공기혼입장치 설치에 대해서 사례연구를 실시하여 적정성을 검토하였다. 또한 여수로의 대표단면인 개착식 여수로의 구형단면에 대해서는 주암조절지댐을 선정하고 터널식 여수로의 원형단면에 대해서는 임하댐 비상여수로를 대상구조물로 선정하여 각각 1차원 수치해석을 실시한 결과를 토대로 공기혼입장치의 위치 및 최적규모를 산정하고자 한다. 1차원 수치해석을 통해 분석된 공동현상 및 공기혼입장치에 대해서 3차원 수치해석을 실시하여 압력변화 및 공기혼입량등 공기혼입장치의 설치전과 설치후에 대한 효과를 검증하고 마지막으로 수리모형실험을 실시하여 1차원, 3차원 수치해석 결과에 대한 검증과 구조물의 안정성 증대를 확인하고, 추후 기타 여수로 구조물의 설계시 참고할 수 있는 기초자료가 될 수 있도록 하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.83-83
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• 2019

본 연구는 기후변화에 따른 돌발홍수 및 집중호우 대비 댐 및 저수지의 보조 여수로로서 국내 최초로 적용되는 Piano key weir에 대한 수리모형실험 연구이다. 최근 기후변화에 따른 이상기후로 국지성 집중호우 및 돌발홍수가 빈번히 발생하고, 댐 설계홍수량의 설계기준 200년 빈도 홍수량에서 가능최대홍수량(Probably Maximum Flood)으로 변경됨에 따라 과거 건설된 대부분의 댐 및 저수지들이 현재의 설계기준을 만족하지 못하고 있는 실정이다. 상기 이유로 규모가 작은 저수용량 100만톤 이상의 댐들에 대해서도 비상대처계획(EAP) 수립을 의무화하고 있으나 홍수예방을 위한 적극적인 대책 수립 및 예산지원은 미미한 수준이다. 치수능력증대를 위한 구조적인 보강대책으로 댐 증고, 보조여수로 신설, 여수로 확장, 상류에 홍수조절용 댐 신설 등의 방안이 적용되고 있다. 본 연구의 대상지인 불갑저수지에서는 치수능력확대사업의 일환으로 Piano key weir와 수문 2련을 복합적으로 운영하는 보조여수로를 건설하는 것을 계획하였다. Piano key weir는 국내에서는 프랑스, 벨기에, 베트남 등에서는 실제 많은 적용사례를 확인할 수 있지만, 국내에서는 처음으로 도입되는 여수로 형식으로 레버런스 웨어와 같이 월류언의 길이를 길게 연장함으로서 월류 수심이 낮은 경우에 일반적인 웨어 형식에 비해 많은 유량을 통수할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 불갑저수지에 신설되는 Piano key weir 형식의 보조여수로에 대한 수리모형실험을 수행하여 Piano key weir의 수위별 방류량, 접근흐름, 월류 유황 등에 대해 검토하였다. 검토결과, PMF홍수량에 대해 충분한 방류가 가능함을 확인하였으며, 접근흐름, 월류 유황이 매우 안정적인 것으로 평가되었다.