• 한국수자원학회논문집
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• 제49권12호
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• pp.1027-1034
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• 2016

다목적댐을 건설하는 중요한 기능 중 하나는 대량의 수자원을 저수하여 건기에 적절하게 활용하는 것이다. 그러나 건설 당시 제한된 수문정보를 이용하여 건설된 다목적댐은 기후변화로 인한 유입량 감소와 같은 문제에 직면할 수 있어 물 부족이 발생할 경우 대처하는데 어려움이 있다. 국토교통부에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 2015년 댐 용수부족 대비 용수공급 조정기준을 제시하였으나 아직 충분한 검토가 진행되지 않아 이에 대한 결과를 논하기엔 어려움이 있다. 또한 국내의 다목적댐은 비상용량을 확보하고 있으나 이를 활용할 수 있는 기준이 없다. 하지만 이를 효과적으로 사용한다면 가뭄에 대비할 수 있는 방안이 될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 댐 용수부족 대비 용수공급 조정기준과 다목적댐의 비상용량을 활용하는 방안을 검토하였다. 이수안전도 지표를 이용하여 대안들을 평가한 결과 대안별 용수공급능력이 다소 증가하지만 한계가 나타났다. 그러나 두 가지 대안을 복합적으로 활용할 경우 기존에 나타나던 문제를 보완하여 더욱 효과적인 용수공급을 할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.2013-2018
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• 2007

최근에 발생하는 홍수특성은 단기간의 국지성 집중호우로 본류 대하천보다는 상류지역 지류하천이 특히 취약하여 이에 대해 하류보다는 상류, 본류보다는 지류위주로 과거와 다른 치수정책 전환이 요구되고 있다. 정부에서도 과거 치수대책이 제방위주의 선적인 개념에서 면적인 개념의 유역치수 중심의 방어형태로 추진하고 있으나, 상류지류 하천에 대한 홍수방어 계획은 부족한 실정이다. 지류하천에 홍수가 발생하면 홍수도달시간이 짧아 첨단홍수예보시스템으로도 대처가 곤란한 문제가 있으며, 이외에도 홍수와 함께 산사태가 빈번히 발생되고 토석류, 유목류가 한꺼번에 동반 유입되어 인명과 재산피해가 크게 발생하는 특징을 가지고 있다. 작년 7월 강원지역 집중호우에서도 인제군, 평창군 등 지류에 인명과 재산피해가 크게 발생한 것도 이와는 무관하지 않을 것이다. 최근 국지성 집중호우가 빈번히 발생하는 것은 기상적 측면이 아니더라도 우리나라는 하천경사가 급하고 산지가 국토의 약 70%로 구성되어 있어 지형적 측면에서 평화의댐(지체댐), 군남홍수조절지, 한탄강 홍수조절댐 등 대규모 홍수방어댐 도입시 홍수조절 효과가 우수하나, 대규모 댐건설에 따른 지역민의 불신, 환경단체 반발, 사회적 미합의 등 현실적인 제약조건이 많으므로 현실적이고 상류지역 지류하천에 효과적인 홍수조절을 위해서는 보호하고자 하는 도시 및 주요시설물시설에 대하여 소규모 홍수저류지(Detention Dam)를 상류 지류하천에 단일 또는 군(群)으로 도입하여 설치하는 방안을 적극적으로 추진하여야 한다고 사료된다. 소규모의 홍수저류지는 평상시에는 자연상태와 같이 전량 방류하고 갑작스런 홍수발생시 첨두홍수량을 지체하거나 감소시켜 하류지역에 홍수피해를 줄이는 시설로 기존의 댐보다는 규모가 적고 평상시에는 자연하천과 같이 물을 담지 않아 환경변화에 의한 영향이 적어 사회적 합의가 유리하고 친환경적이며, 홍수기에는 비어 있는 저류용량을 전량 활용이 가능하여 저수규모에 비해 홍수조절효과는 큰 장점이 있다. 특히 홍수조절의 본래 목적 외에도 초목류, 토석류 및 각종 부유쓰레기를 차단하는 사방댐 역할과 하류하천의 퇴사량 감소 등 다방면으로 효과가 있어 독일, 일본 등 선진국에서는 적극적으로 추진되고 있다. 본 연구에서는 선진 외국에 도입된 홍수저류지 사례를 조사 및 검토하여 국내에 적용 가능한 유역분담형 홍수저류지 규모 및 방식, 홍수저류지 도입방안과 향후 연구방향 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.308-308
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• 2021

다목적댐의 홍수조절운영에 있어서 댐유입량은 직접 관측의 어려움과 오차로 인해 정확한 유량을 산정하는데 한계가 있다. 남강댐 유역의 경우 유역면적대비 과소한 저수용량으로 말미암아 급격한 홍수유입이 발생할 경우 유출률이 비정상적 수치를 보이는 경우가 종종 발생하고 있다. 본 연구에서는 물리기반의 격자형 유출모형을 댐 직상류 잔유역에 적용하여 유출률을 산정 후 남강댐 계측유입량의 타당성을 간접적으로 검증할 수 있는 방법론을 제시하고자 한다. 댐유역에서 잔유역은 직상류 수위표지점 하류의 유역을 일컬으며, 이들 수위표지점에서 홍수시의 배수영향은 최소화될 만큼 이격되어 있고, 댐체 혹은 취수탑에 부착된 수위표와는 달리 기계적 진동의 영향이 최소화되어 있다고 가정한다면, 수위계측지점의 유량을 경계조건으로 활용하여 작은 면적에 대한 정밀한 수문학적 유출모델링을 통하여 비교적 신뢰성있는 유출값을 추정할 수 있다는 장점이 있다. 남강댐 잔유역은 유역 내 산청, 신안, 창촌 수위관측소를 기준으로 상류의 유역을 제외한 부분으로 설정하였다. 본 연구에서는 210m 격자에 대하여 모든 입력자료를 가공하였으며, 입력자료 중 지형자료는 WAMIS에서 제공한 DEM, 토지피복도, 토양도를 활용하였다. 강우자료는 유역 내 위치한 25개 강우관측소의 시단위 강우자료를 활용하였고, 강우사상은 진주 기상관측소의 일우량 100mm 이상을 기준으로 총 8개의 강우사상을 선정하였다. 남강댐 유역의 유출률을 산정하기 위해 산청, 창촌, 신안 등 3개의 수위관측소의 관측유량을 경계조건으로 사용하였고, 모의된 수문곡선의 총유량과 첨두유량을 관측값과 비교하였다. 유출률을 산정하기 위한 기준시간은 강우시작부터 강우종료 후 48시간으로 설정하였다. 유출률은 강우사상별로 편차가 심한 특성을 보이고 있었으며, 전체적으로는 계측유량기준 106~39.1%의 유출률이 보정된 유량을 통해서는 85~33%의 유출률로서 계측유량이 전반적으로 과대추정 되는 경향이 있었음을 확인할 수 있었다. 이들 중 2010년 7월 강우사상은 관측 유입량 기준 95.6%의 유출률을 보여, 추정유량 58.5%대비 상당한 과대추정 경향을 보인 사례로 판단할 수 있었다. 수문학적 유입량 추정방법은 현장계측을 대체할 수 있는 기법으로는 무리가 있으나 현장계측의 신뢰도를 평가하기 위한 목적으로는 유용한 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권7호
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• pp.617-626
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• 2006

본 연구에서는 전국 59개 지점의 3개월 SPI 자료를 가지고 EOF를 유도하고 아울러 그 공간적 특성을 분석하였다. 또한 EOF 해석에 의해 나타난 Coefficient Time Series를 다변량 시계열 모형에 적용하여 SPI 시계열을 자료기간 10,000년으로 확장하였고 전국적인 가뭄심도를 판단하기 위해 전국 평균 지수를 이용하여 재현기간별 최대심도를 결정하였다. 마지막으로 각 대권역의 댐 유효저수량과 농경지 면적을 이용하여 농업가뭄 대비능력을 판단하였는데 재현기간 30년 가뭄에 적절히 대비할 수 있는 이수능력을 갖춘 유역은 한강유역이 유일한 것으로 파악되었다. 특히 영산강 유역은 큰 농경지 면적에 비해 저수용량이 크게 부족한 것으로 파악되었고 강우량의 크기에 민감한 농업가뭄에 가장 취약할 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권1호
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• pp.65-74
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• 2008

국내 농업용수 댐은 약 18,000개로 추산되는데 거의 대부분이 월류에 취약한 필댐이다. 여수로 형식은 자연월류 측수로형 여수로가 99%인 것으로 추산되고 있다. 본 연구에서는 댐의 홍수배제능력을 증대시키기 위한 방법의 하나로 측수로형 여수로의 선형웨어 부분을 래버린스 웨어로 개축할 경우 어느 정도의 방류량 증대효과가 발생하는지를 분석하였다. 분석방법은 저수용량 크기별로 5개의 댐을 임의 선정하여 수리모형실험과 Flow-3D를 이용한 3차원수치해석을 통해 월류수심별 방류량을 산정하였고, 확률홍수량과 가능최대홍수량(PMF)에 대한 저수지홍수추적을 실시하여 개축 전 후의 최고수위를 비교하였다. 분석결과 래버린스 웨어는 홍수유입초기에 방류량 증대효과가 있어서 선형웨어에 비해 홍수시 최고수위를 200년 확률홍수량 유입시 13.8$\sim$43.7%, 500년 확률홍수량 유입시 13.9$\sim$38.3%, PMF 유입시 6.1$\sim$9.6% 정도 저하시킬 수 있는 것으로 분석되었다.

• 물과 미래
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• 제18권3호
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• pp.253-264
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• 1985

근본적으로 저수지의 Storage-Yield 관계를 해석하는 데는 두가지 관점이 있다. 가장 보편적인 관점은 필요한 수요량을 공급하기 위하여 저수지의 필요저수용량을 결정하는 것이다. 이런 형태의 문제는 저수지의 계획이나 초기 설계단계에서 보통 생긴다. 두 번째 관점은 주어진 저수용량에 대한 방류량의 결정이며, 이것은 최종 설계나 더 상세한 분석을 위한 현존 저수지의 재평가에서 자주 생긴다. 본 연구의 목적은 저수지의 설계나 운영을 위한 Storage-Yield 관계를 산정하는 현재의 방법론을 개선하는 것이다. 저수지의 Storage-Yield 관계를 해석하느 s가장 적합한 기법을 찾기 위하여 잔차누가곡선기법(Residual mass curve technique), 개선된 저류량기법(Low flow technique)과 TPM 기법(Transition probability matrix technique)이 검토되었다. 저수지의 Storage-Yield 관계를 해석하는데 있어서 홍천댐 건설예정지점의 1917∼1940년 월유입량 자료와 Thomas-Fiering 모델에 의해 모의 발생된 자료를 가지고 위의 세가지 기법을 상세히 검토하였다. 저수지의 Storage-Yield 관계를 폭넓게 검토한 결과, 잔차누가곡선기법과 저류량기법은 예비 설계에 타당하며, TPM 기법은 월별 혹은 계절별 수요변동을 고려할 수 있기 때문에 최종 설계에 타당한 기법임을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1827-1831
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• 2010

국내의 저수지 비상대처계획수립은 저수용량 100만$m^3$이상의 중 대규모의 댐 및 저수지를 대상으로 수립되고 있다. 반면, 전국 14,208개의 시 군 구 지자체관리 저수지 가운데 80% 이상을 차지하고 있는 30만$m^3$ 미만의 중 소규모 저수지에 대해서는 피해규모의 정량화 방안이 체계적으로 구축되어 있지 못한 실정이다. 이에 본 연구는 중 소규모 농업용 저수지의 붕괴로 인하여 하류부에서 발생하는 피해를 산정하고, 잠재적인 피해액을 예측할 수 있는 홍수피해액 산정방법을 연구하고 인명 및 재산피해를 추정하는 기법을 연구하였다. 홍수피해액 산정에 대한 연구는 1970년대에 치수경제성 분석의 필요성이 대두되면서 원단위법(1993, 건설부, 하천시설기준), 회귀분석법(2001, 건설교통부, 치수사업 경제성분석 개선방안 연구), 다차원법(2004, 건설교통부, 치수사업 경제성분석 연구 방법) 순으로 발전되어 왔다. 원단위법과 회귀분석법의 문제점을 보완하기 위하여 다차원법이 제시되었지만 사용하는 자료가 방대하고 실제 가용성이 제한적인 자료를 포함하고 있어서 적용성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 중 소규모의 농업용 저수지 붕괴로 인한 홍수범람시의 피해액산정을 위하여 기존의 원단위법과 다차원법의 장점을 취하여 침수피해추정곡선법(IDEM : Inundation Damage Estimation Method)을 적용하였다. 인명손실액, 이재민피해손실액, 건물피해액, 건물내용물 피해액, 농작물 피해액, 농경지피해액, 공공시설물 피해액으로 구분하고 현재 제공되는 통계자료와 GIS 기법을 이용하여 대상 저수지인 창리저수지의 붕괴에 따른 소규모 범람구역의 침수심별 홍수피해액을 산정 후 침수심-피해액 곡선을 작성하였다. 창리저수지의 경우 저수지 붕괴시 0.4m의 침수심부터 제내지의 침수피해가 발생함을 알 수 있었으며, 침수심-피해액 곡선을 이용하여 침수심별 피해규모를 예상할 수 있었다. 향후 다양한 저수지에 적용성을 검토하여 국내 중 소규모 농업용 저수지 붕괴에 따른 홍수피해액 산정에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제23권4호
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• pp.287-295
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• 2021

댐 저수지(dam reservoir wetland)나 농업용 저수지 습지(irrigation reservoir wetland) 같은 시설물은 준공되고 시간이 지남에 따라 침식(erosion), 유사이송(sediment transport), 그리고 유사가 침전(sediment deposition)되어 퇴적이 발생하게 된다. 장기간 유사가 퇴적되면 홍수 및 가뭄 조절 기능에 영향을 주기 때문에 퇴적 문제는 저수지 습지의 유지 관리를 위해 매우 중요하다. 그러나 퇴사에 관한 연구는 가용 자료의 부족으로 인해 주로 경험공식에 의해 추정되어 왔다. 본 연구의 목적은 실측자료 및 경험공식과 더불어 다중회귀모형을 개발하여 비퇴사량(sediment deposition rate)을 산정하고 비교하고자 하였다. 또한, 저수지 습지의 퇴사(reservoir wetland sedimentation) 및 노후화로 인해 2020년 긴 장마에 따른 홍수피해가 발생한 64개소의 저수지 습지에 적용하여 잠재적인 붕괴 원인을 파악하고자 하였다. 대상 저수지는 실측 정보가 있는 한국의 경상남도 밀양시(Miryang city, Gyeongsangnam province)에 위치한 가곡(GaGog) 저수지 등 10개소를 선정하였다. 저수지 유효저수용량 실측자료를 이용하여 비퇴사량을 산정하였고 기존에 개발된 총 4가지 경험공식과 물리적/기후적 특성 등을 고려한 다중회귀모형을 개발하여 비퇴사량을 산정하였다. 비퇴사량 산정 결과, 본 연구에서 개발한 다중회귀모형의 오차가 0.21(m³km²/yr)부터 2.13(m³km²/yr)으로 가장 낮았다. 따라서 다중회귀모형에 의해 추정한 비퇴사량을 토대로 저수지 습지의 유효저수용량에 대한 변화를 분석하였는데 유효저수용량이 0.21(%)부터 16.56(%)까지 감소한 것으로 파악되었다. 또한, 월류 피해가 발생한 저수지 습지의 비퇴사량은 파이핑 피해 등이 발생한 저수지의 비퇴사량 보다 상대적으로 높았다. 즉, 저수지 바닥에 비퇴사량이 축적되면 허용할 수 있는 유효저수용량이 부족해지고, 저수지의 홍수 및 가뭄 조절 능력이 감소되어 호우로 인한 저수지 붕괴 피해가 발생할 수 있다는 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.143-143
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• 2023

최근 대청댐('17), 평림댐('19) 등 광역 취수원에서 망간의 먹는 물 수질기준(0.05mg/L 이하) 초과 사례가 발생되어, 다수의 민원이 제기되는 등 취수원의 망간 관리 중요성이 부각되고 있다. 특히, 동절기 전도(Turn-over)시기에 고농도 망간이 발생되는 경우가 많은데, 현재 정수장에서는 망간을 처리하기 위해 유입구간에 필터를 설치하고 주기적으로 교체하는 방식으로 처리하고 있다. 그러나 단기간에 고농도 망간 다량 유입 시 처리용량의 한계 등 정수장에서의 공정관리가 어려워지므로 사전 예측에 의한 대응 체계 고도화가 필요한 실정이다. 본 연구는 광역취수원인 주암댐을 대상으로 망간 예측의 정확도 향상 및 예측기간 확대를 위해 다양한 머신러닝 기법들을 적용하여 비교 분석하였으며, 독립변수 및 초매개변수 최적화를 진행하여 모형의 정확도를 개선하였다. 머신러닝 모형은 수심별 탁도, 저수위, pH, 수온, 전기전도도, DO, 클로로필-a, 기상, 수문 자료 등의 독립변수와 화순정수장에 유입된 망간 농도를 종속변수로 각 변수에 해당하는 실측치를 학습데이터로 사용하였다. 그리고 데이터기반 모형의 정확도를 개선하기 위해서 성층의 수준을 판별하는 지표로서 PEA(Potential Energy Anomaly)를 도입하여 데이터 분석에 활용하고자 하였다. 분석 결과, 망간 유입률은 계절 주기에 따라 농도가 달라지는 것을 확인하였고 동절기 전도시점과 하절기 장마기간 난류생성 시기에 저층의 고농도 망간이 유입이 되는 것을 분석하였다. 또한, 두 시기의 망간 농도의 변화 패턴이 상이하므로 예측 모델은 각 계절별로 구축해 학습을 진행함으로써 예측의 정확도를 향상할 수 있었다. 다양한 머신러닝 모델을 구축하여 성능 비교를 진행한 결과, 동절기에는 Gradient Boosting Machine, 하절기에는 eXtreme Gradient Boosting의 기법이 우수하여 추론 모델로 활용하고자 하였다. 선정 모델을 통한 단기 수질예측 결과, 전도현상 발생 시기에 대한 추종 및 예측력이 기존의 데이터 모형만 적용했을 경우대비 약 15% 이상 예측 효율이 향상된 것으로 나타났다. 본 연구는 머신러닝 모델을 활용한 망간 농도 예측으로 정수장의 신속한 대응 체계 마련을 지원하고, 수처리 공정의 효율성을 높이는 데 기여할 것으로 기대되며, 후속 연구로 과거 시계열 자료 활용 및 물리모형과의 연결 등을 통해 모델의 신뢰성을 제고 할 계획이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.437-446
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• 2022

2020년 4월, 한강수계의 유효저수용량이 비교적 큰 발전용댐인 화천댐을 용수공급에 활용하기 위한 협약이 체결되었고 현재는 시범운영 중이다. 화천댐은 시범운영을 통해 우리나라 발전용댐 중 최초로 하류부 용수공급을 위해 지속적으로 일정한 유량을 공급하고 있다. 본 연구에서는 화천댐의 규모와 유입량 실적자료를 활용하여 화천댐의 용수공급량을 산정하고 용수공급능력을 평가하였다. 월단위 95% 이수안전도와 연단위 95% 이수안전도를 충족하는 용수공급량을 산정하기 위한 모의 모형과 화천댐 용수공급능력을 산정하기 위한 최적화 모형을 개발하였다. 또한, 모형의 입력자료로 사용되는 유입량 자료는 임남댐의 영향을 고려하여 두 가지 방법으로 보정하였다. 두 가지 보정 유입량을 활용하여 화천댐 용수공급량을 산정한 결과는 다음과 같다. 월단위 95% 이수안전도를 만족하는 용수공급량은 26.86 m³/sec, 24.12 m³/sec, 연단위 95% 이수안전도를 만족하는 용수공급량은 23.88 m³/sec, 22.22 m³/sec이다. 용수공급 실패 없이 화천댐에서 연간 최대 공급할 수 있는 용수공급량은 776.8 MCM이며 과거 월별 발전방류패턴을 고려하여 방류하는 경우에는 연간 704.3 MCM을 공급할 수 있다. 화천댐의 용수공급능력을 활용한 체계적인 운영이 수행된다면 한강수계 갈수기 용수공급 안정화에 기여할 것으로 기대된다.