• 한국수자원학회논문집
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• 제54권8호
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• pp.567-576
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• 2021

최근 국내에서는 기후변화로 인해 수자원의 안정적인 확보가 위협받고 있으며, 그 대안으로 기존 수공시설물을 활용한 추가 수자원 확보를 추진하고 있다. 그러나, 이를 위한 댐 시설물의 재평가 및 연계운영을 통한 용수공급능력 확보는 대부분 다목적댐 및 용수공급댐을 중심으로 검토되어 발전용댐을 대상으로 한 분석 연구는 상대적으로 미흡하다. 특히 발전용댐의 특성을 고려한 정확한 용수공급능력 산정 기법이 요구되고 있으나, 그에 앞서 수력발전에 목적을 둔 발전용댐의 저류특성을 먼저 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 발전용댐의 저류용량, 저류활동빈도, 용수공급기여도 등의 저류특성을 고려하여 발전용댐의 유형을 구분하는 방안과 판단 기준을 제안하고, 북한강수계 발전용댐을 대상으로 그 적용 결과를 도출하였다. 본 연구 결과는 발전용댐의 정확한 저류특성 파악과 함께, 향후 발전용댐 특성에 적합한 용수공급능력 평가 체계 및 운영방안 마련에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.779-793
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• 1998

본 연구에서는 용수공급을 위한 이수관점에서 수력발전의 경제적 운영과 더불어 용수수요에 효과적으로 대처할 수 있는 댐군의 경제적 연계운영 최적화 모형을 제안한다. 제안된 모형은 댐군의 연계운영을 통한 발전방류의 최대화, 용수 수요량에 대한 물부족량(shortfall)의 최소화, 불필요한 여수로 방류량의 최소화, 홍수기를 대비한 저수지의 여유공간 확보, 그리고 발전효율을 높일 수 있는 저수위의 확보 등을 고려하였다. 제안된 최적화 모형은 구조적으로는 최적화 모형이지만, 실질적으로는 댐군의 연계운영의 행태를 표현한 시뮬레이션 모형이라 할 수 있으며, 용수공급계획 수립시 최대 용수공급 가용량 산정에 활용하기 위해서 개발된 모형이다. 최적화모형은 약 3,920개의 혼합정수변수와 약 7만$\times$13만 Node-Arc Incidence Matrix로 표현되는 네트워크 모형을 포함하는 여러 기간에 걸친 혼합정수계획 문제 (multi-period mixed integer programming)로 설계되었으며, 대형문제로부터 야기되는 수많은 자료를 효과적으로 처리하기 위하여 DBMS를 활용하였다. 본 모형의 효과를 검토하기 위하여 한강수계에 위치한 댐들 중에서 2개의 다목적 댐과 3개의 발전용 댐들의 연계운영에 실험하여 보았다. 실험결과, 본 연구에서 수립된 모형의 현실적인 이용을 위한 수정 보완과, 효과적인 댐 유역별 중장기 유입량 예측시스템이 개발되어 실시간으로 운영될 수 있도록 수정, 보완된다면 현재의 운영방법보다 더 좋은 운영방안을 제시하므로써, 환경보존에 따른 이득은 물론 용수공급 능력을 증대시킬 수 있는 대안이 될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.95-103
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• 1998

댐 퇴사량 예측방법은 수리학적 메커니즘을 이용하는 방법과 실측자료를 설계치로 적용하는 경험적 방법으로 구분할 수 있다. 전자는 물리적 해석방법으로 단기간에 이루어지는 현상을 규명하는데 적용할 수 있으며, 후자는 댐사수량 결정등 장기적인 설계변수 추정에 용이하게 이용할 수 있다. 이중 경험적 자료인 배사비 곡선식을 이용하면 월단위의 저수지 운영이 가능하며, 저류량에 대응하는 퇴사량을 정보변수로 추적하면 퇴사관리의 최적운영이 가능하다. 이와 같은 접근방법은 퇴사량에 의하여 시간적으로 변하는 댐 유효저수용량을 최적으로 관리할 수 있는 운영방안을 제공할 수 있다. 본 연구는 배사비 곡선을 이용한 장기 댐 퇴사량 예측방법을 제시하고 잇다. 개발된 방법을 중국 황하유역에 위치한 분하댐을 대상으로 장기간의 댐 운영을 모의하여 예상되는 퇴사량과 용수공급능력 분석에 적용하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권7호
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• pp.531-543
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• 2022

최근 국내에서는 수량, 수질 등 기후변화로 인한 다양한 수자원 문제에 효율적으로 대응하기 위한 통합물관리 체계가 점차 고도화되고 있으며, 특히 친환경적인 관점에서 이미 개발된 수자원시설물의 탄력적인 활용 방안이 주목받고 있다. 이처럼 용수를 사전에 확보하고, 적시에 공급하기 위한 대표적인 수자원 관리 시설로 다목적댐, 용수전용댐 등이 가장 잘 알려져 있으나, 지난 2021년 '한강수계 발전용댐 다목적 활용 협약'을 기점으로 발전용댐 또한 기존의 수력발전 용도를 넘어 수자원 관리 기여도가 한층 높아지게 되었다. 댐에서는 가뭄 발생시 구체적인 가뭄단계 파악 및 용수공급량 조절을 통해 용수공급을 조절해야 한다. 이미 다목적댐 및 용수전용댐의 경우 가뭄대응을 위한 용수공급 운영기준이 마련되어 적용 중에 있으나, 최근에 다목적 활용이 추진된 발전용댐의 경우 구체적인 관련 기준이 마련되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 기존 다목적댐 및 용수전용댐 운영기준을 참고하여, 발전용댐의 가뭄단계별 기준저수량 산정 방안 및 용수공급 조정 방안 등을 제시하였다. 제시된 방법은 국내 대부분의 발전용댐이 위치한 한강수계 발전용댐을 대상으로 적용하였으며, 지난 2014~2017년 발생한 가뭄사례를 바탕으로 그 적용 효과를 분석한 결과, 대상 발전용댐의 용수공급 안정성이 개선되는 효과를 확인하였다. 수자원의 효율적인 이용을 위한 발전용댐의 역할은 점차 중요해질 것으로 예상되며, 본 연구 결과는 발전용댐을 활용한 용수공급 관련 연구에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.107-116
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• 2019

다목적댐은 생·공용수를 공급하고, 하천유지유량을 방류하는 등 하천관리에 있어 매우 중요한 역할을 한다. 하지만, 최근 발생하고 있는 기상이변은 댐 공급량의 시공간적 변화를 야기하여 댐 용수공급의 취약성이 증대되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 국내 6개 다목적댐들의 미래 유입량의 변화를 평가하였다. 평가를 위해, 고해상도 앙상블 기후변화 시나리오를 이용하였으며, 준분포형 강우-유출모형을 통해 댐 유입량을 산정하였다. 평가 결과, 모든 댐과 모든 시나리오에서 홍수량이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 하지만, 갈수량의 경우 태백산맥에서 발원되는 소양강댐, 충주댐, 안동댐은 크게 감소하는 것으로 나타났으나, 합천댐은 증가하는 것으로 나타났으며, 대청댐과 섬진강댐은 변화가 거의 없었다. 하지만 합천댐을 제외한 나머지 댐들 모두 갈수량의 범위가 더욱 넓어지고, 갈수량의 최소값은 감소하는 등 기후변화는 댐의 공급능력에 부정적인 영향을 미칠 것으로 분석되었다. 따라서 기후변화를 고려한 극한 물부족 발생 시 대응할 수 있는 물관리 정책수립이 요구된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권8호
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• pp.653-662
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• 2004

본 연구에서는 평화의댐을 화천댐과 연계운영하여 치수측면에서 뿐만 아니라 이수측면에서의 효과를 증대시키는 방안을 모색하였다. 평화의댐은 2003년 2단계 축조공사 완료후 현재 댐 마루표고가 EL.225m에서 증축될 계획이어서 담수능력이 증가될 것이다. 만일 평화의댐 저수용량이 증대되고 수문이 설치된다면 치수뿐만 아니라 이수 측면에서도 한강수계에 도움이 될 것이다. 본 연구에서는 모의운영 기법을 사용하여 평화의댐 상시만수위 변화, 화천댐 하절기 제한수위의 변화, 그리고 평화의댐으로 유입되는 유입량의 변화를 다양하게 고려한 저수지 운영을 실시하여, 신뢰도 95%시 화천댐 연평균발전량, 상시발전량, 용수공급량을 산정하였다. 그 결과 평화의댐 상시만수위와 화천댐 제한수위 증대시 발전량은 증가하나 유입량 감소시에는 발전량에 크게 변화를 미치지 않았다. 용수공급능력은 동일한 조건하에서 유입량 감소시 약 35∼40%가량 감소하므로 일정수준을 유지하려면 평화의댐을 증고하여 상시만수위를 높여야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1296-1300
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• 2009

삽교호는 금강 하류부에서 해수의 역류에 의한 염수 침입에 따른 염해방지와 유역에 필요한 담수를 확보하기 위하여 만들어졌다. 방조제는 조위 상승에 따른 해수의 침임을 방 할 뿐만 아니라 홍수 시에는 배수갑문의 인위적인 조작을 통해서 과다한 홍수량을 바다로 배제하여 상류유역의 홍수피해를 방지하고 있다. 방조제로 인하여 기존에 염해로 인하여 취수할 수 없던 하천구간에서의 취수가 가능하게 되었으며, 일정한 수위로 관리되도록 함으로써 상당량의 농업용수를 확보하게 되었으나, 댐과는 달리 허가를 위해 가용한 유량이 얼마인지 판단을 해본 적이 없다. 그것은 방조제의 방류량이 댐의 방류량과는 달라서 조석의 영향을 매우 크게 받기 때문에 단순한 물수지 분석 등으로 이를 모의하기가 힘들기 때문이다. 게다가 1일 2회의 조석이 발생하므로 1일단위의 물수지 분석은 어려운 현실이다. 방조제의 공급능력을 고려하지 않고 물수지 분석을 하게 되면, 취수하고 있는 용수는 추가적으로 확보되는 물을 사용하는 것이 아니라 자연하천에서의 물을 사용하는 것으로 분석된다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 방조제가 공급 가능한 가용허가수량이 얼마인지 분석하고 이를 물수지 분석에 반영해 줄 수 있도록 해야 할것이다. 이에 본 연구에서는 조위예측방법 및 수문조작 방법등 주요 모의 알고리즘을 이용하여 물수지 분석 모형을 개발하고 수자원장기종합계획의 일별자연유출량 자료에 대해 물수지 분석을 수행함으로써 삽교천방조제의 수리권 가용수량에 대해 추정하여 보았다. 적용 결과 삽교천방조제에 의해 기존의 갈수량인 $4.9m^3$/초 외에 안정성이 요구되는 생 공용수로 약 $4.2m^3$/초의 유량과, 제한적인 시기만 사용하는 농업전용으로 약 $10.3m^3$/초의 유량이 공급 가능할 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.76-76
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• 2021

물정보 중 가뭄 정보가 상대적으로 부족한 원인은 무엇을 가뭄으로 볼 것인지 정의하기 어렵기 때문이다. 특히 우리나라와 같이 댐 및 저수지, 광역상수도 등 수자원시스템 네트워크를 기반으로 물공급이 이루어지는 경우, 개별 요소만을 고려한 기존 가뭄모니터링 및 전망은 현실적이지 못하며, 가뭄 위험도 관리 측면에서도 부족한 부분이 있다. 가뭄 현상의 경우 기상학적 영향인 강수의 부족이 가장 큰 요소로 기여하지만 실질적으로 국민에 필요한 양보다 적은 양의 물이 공급될 때 국민들은 가뭄을 체감한다. 이러한 점을 보완하기 위하여 지역별로 사용하는 수원 및 물수급 시설 등을 세분화하고, 실적기반 분석을 통해 분석대상 지역의 가뭄을 정확히 판단하기 위한 합리적인 물수급 분석 모형 개발이 필요하다. 즉, 공간분석단위를 표준유역 단위 이하의 취방류 시설물을 기준으로 구성하고, 이들 시설물의 운영정보와 수문기상 빅데이터를 연계한 물순환 모형을 구현함으로써 댐, 저수지, 하천 등 다양한 수원을 가지는 유역 내 가용 수자원량을 준실시간 개념으로 평가하는 시스템의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 하천을 중심으로 물수급 관련 수요·공급 시설의 위치를 절점으로 부여하고 연결하는 물수급 네트워크 알고리즘을 통해 빅데이터 기반 물수급 분석 모형을 개발하였다. 주요 모니터링 지점 및 모든 이수 시설의 위치를 유역분석 기법을 통하여 점(point), 선(line), 면(shape)으로 구성된 지형공간정보의 위상(topology) 관계를 설정하여 물수급 분석의 계산순서를 선정하고, 시계열 DB를 입력하여 지점별 물수급 분석 결과를 도출하였다. 권역별 주요 수위-유량관측소 1:1 Nash 계수를 검증한 결과 저유량에서 0.8 이상의 높은 재현 성능을 보이는 것으로 나타났다. 이에 따라 본 연구에서 개발된 물수급 분석 모형은 향후 물관련 이슈 지역의 용수공급능력 평가 및 수자원장기종합계획 등 다양한 수자원 정책평가에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권4호
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• pp.331-342
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• 2014

수자원 계획에 있어 적정 용수공급량(계획공급량)을 결정하는 것은 매우 중요한 문제이다. 댐과 같은 중요 수자원시설물의 경우 한번 계획이 결정되면 이후 수십년간 국가 수자원 환경 전반에 영향을 미치게 된다. 실제 1980년대 이후, 보다 체계화된 수자원 계획이 시행되었음에도 여러 가지 문제점들이 내포되어 있는 것으로 지적되고 있다. 특히 대부분의 댐에 적용되어온 신뢰도 지표의 분석방법이나 기준에 대한 문제점이 지속적으로 제기되고 있다. 본 연구는 수자원시스템의 용수공급량 결정방법의 신뢰도 지표 문제점을 진단하고 적정 적용방안을 제시하고자 하였다. 분석결과, 기간신뢰도의 경우 분석시간단위에 따른 차이는 크지 않았으며, 분석시간단위와 평가단위시간을 달리할 경우 큰 차이를 보였다. 양적신뢰도는 기간신뢰도보다 2~3% 큰 값을 보이며, 회복도와 취약도 역시 분석시간단위에 따라 차이를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.39-39
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• 2017

한반도 기후변화 경향은 이미 기상 생태 환경 수자원 등 광범위한 부분에서 감지되고 있다(기상청, 2011a, 2011b). 현재까지의 연구에 따르면 한반도 기후변화에 따른 영향으로 강우패턴은 첨두강우가 7월에서 점차 8월로 이동 변화하는 것으로 전망되고, 양적으로 연강수량은 점차 감소가 전망되면서도 극한 값은 발생빈도와 크기가 점증할 것으로 전망되고 있다. 그래서 그간 기존댐에 대한 재평가(1998, 2010, 2012)와 발생 가능한 최대강우량 설계기준으로 기존 댐의 여수로 배제 능력을 증대시키는 비상여수로 설치 등 기존 댐 시설위주의 효율적인 기후변화 대응 또는 적응 방안을 시행해 왔다. 그러나, 기후변화로 인한 기상 상황은 전에 발생한 적이 없었던 새로운 기상이변과 재난을 가져오고 있다. 이에 기상 변화에 하나의 시설로서 대응 하던 방식에서 한 번의 기상이변이 유역 전반에 걸쳐 재난을 발생하는 최근의 상황에 맞추어 수자원 시설을 계획하는 방식에 대한 변화의 필요성 있다고 생각하였다. 이에 장래 전망되는 기후변화를 감안하여 이수와 치수 시설의 가뭄과 홍수에 대한 대처 능력을 유역 차원에서 평가하는 방법을 찾아보고자 한다. Robust 하다는 것은 어떤 상황에서도 작동이 되는 것을 말하는 강건한 계획으로, 이와 같은 시설 계획을 위해서는 먼저 현재의 시설물에 대한 회복력을 판단하는 평가가 있어야 할 것이다. 따라서, 용수공급이든 홍수 재난이든 회복력(복원력)에 대한 평가를 하고, 대안에 대한 로버스트 의사 결정 방법(RDM: Robust Decision Making)을 적용하여 우수한 대안을 찾으면 강건한 시설계획 수립이라는 절차가 될 수 있다고 판단하였다. 본 연구는 회복력(복원력)을 갖는 로버스트 의사결정방법에 대한 과거 연구 조사를 기초로 하여 연구 수행 절차를 마련한 후에 장래 한반도 기후변화 시나리오를 시범 유역에 적용하여 수자원 시설의 복원 또는 회복력을 분석하고, robust 의사결정방법을 적용함으로써, 향후 로버스트 수자원 시설 계획이 어떻게 이루어져야 하는지와 함께 이수와 치수 시설의 종합적인 계획 등에 대한 개념적인 절차와 방법의 제시를 도모하였다.