• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.231-231
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• 2016

산업혁명 이후 인간사회의 산업화 및 도시화의 가속으로 지구온난화는 기후변화를 야기해 왔으며, 이로 인한 각종 부정적인 영향과 심각성은 날로 커져가고 있는 현실이다. IPCC(Intergoverment Panel on Climate Change)는 기후변화의 주범인 온실가스를 감축할 지라도 기후의 탄성 때문에 앞으로 수세기 이상 계속 진행될 것으로 전망하였으며, 기후변화 영향의 근원적 방지는 불가능하기 때문에 결국 수자원 관리 측면에서도 기후변화에 적응하기 위한 각종 적응전략 개발의 필요성을 강조하였다(IPCC, 2007). 또한, 극한강수의 발현비율이 도시 및 비도시 지역의 구분 없이 과거 30년에 비해 크게 증가하고 있으며 이러한 추세는 수공구조물의 치수안전도 저하에 큰 영향을 준다. 우리나라는 그동안 하천, 유역 홍수저감 시설물과 댐 등 대형 수공구조물에 대한 안전성 평가를 주기적으로 수행해 왔으나 단순히 모니터링을 통하여 현재의 안전기준의 부합 여부만을 판단하는 수준에 그치고 있다. 장래 증가하는 홍수피해에 대처하기 위해서는 다양한 극한강우 및 극한홍수시나리오를 기반으로 시설물 설계기준별 홍수 위험도와 취약성을 평가하고, 극한홍수 방어기준을 재설정하여 현재 설계기준을 제고할 필요가 있으며, 시설물별 안전도 평가와 위험도 저감계획 및 경제성 평가를 종합적으로 고려한 실행프레임워크 개발이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 SEEP/W 모형을 이용하여 일반적인 하천 제방을 바탕으로 침투해석을 실시하여 그 결과를 이용하여 안정성 평가에 대하여 검토하였다. 또한 기후변화에 따른 도시하천의 수문특성 변화분석 결과를 바탕으로 향후 발생할 수 있는 극치 수문사상의 값을 반영한 설계기준 강화 수방시설 계획 등의 연구에 활용하며, 여러 가지 수문학적 불확실성에 의하여 가변 가능한 도시하천 유역의 취약성 평가 및 위험도 분석을 통한 기후변화 대응과 수공구조물 설계 및 수방전략 수립에 활용하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.501-501
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• 2015

댐과 같은 수공구조물의 치수능력부족은 구조물의 파손이나 붕괴로 직결되며, 대규모 재산피해와 인명피해가 불가피하다. 또한 최근 기후변화 현상에 의해 발생되고 있는 예상치 못한 큰 강우와 홍수는 댐 안전을 저하하는 요소로 간주되며, 복합적으로 발생시 댐의 치수능력이 크게 저하되어 댐 파괴에 영향을 미칠 가능성이 크다. 또한 ICOLD, 세계대댐회 등의 조사 결과 댐 파괴에 큰 영향을 미치고 있는 수문학적 요소로서 예상치 못한 강우, 홍수 및 월류로 조사되었다. 이러한 이유로 수문학적 위험인자를 효과적으로 고려하기 위해 2000년도 이후 선진국에서는 위험도 해석 기법을 기반으로 파괴모드, 다양한 하중조건 등을 조합하여 위험도 해석을 통해 댐의 안전도 검토를 실시하고 있다. 따라서 최근 증가하는 기상변동성을 능동적으로 고려하기 위해서는 위험도 해석기반의 수공구조물 안정성 평가기법을 기반으로 하는 종합적인 위험도 해석 방안수립이 요구된다. 이러한 이유로 본 연구에서는 BN 모형 기반의 댐 위험도 적용에 앞서 실증댐을 대상으로 분석을 수행하였으며, 분석 절차는 다음과 같다. 첫째, ICOLD 및 세계대댐회 등 다양한 논문, 보고서 등을 조사하여 댐 붕괴에 가장 큰 영향을 미치는 수문학적 파괴인자를 도출하였다. 둘째, BN 모형 구축시 각 노드는 앞서 도출된 수문학적 파괴인자를 이용하였으며, 각 파괴인자에 적합한 확률분포형을 부여하였다. 마지막으로, 노드별 임계값을 부여하여 상황별 파괴인자의 변화 양상을 도출하였다. 본 연구의 결과로 인해 연구대상댐의 가장 취약한 수문학적 파괴인자 도출이 가능하며, 댐의 보수 보강시 우선순위 의사결정의 지원이 가능 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권4호
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• pp.371-381
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• 2018

국내 농업용 저수지 댐 시설물은 노후화 및 기후변화로 인한 여름철 강우량 증가로 인해 수자원관리에 대한 어려움뿐만 아니라 댐 월류에 따른 피해위험이 높을 것으로 전망된다. 따라서 본 연구에서는 기후변화를 고려한 농업용 저수지 수문학적 안전성을 평가하기 위해 농업용 저수지 1종 댐 시설물을 대상유역으로 선정하였으며, 유역별 확률강우량, 기존에 제시된 Present PMP, 기상청 기후변화시나리오에 따른 Future PMP를 산정하였다. 또한, 기후변화에 따라 증가하는 강우량을 정량적으로 분석하고, 홍수량산정 및 저수지홍수추적을 실시하여 강우시나리오에 따른 농업용 저수지의 여유고를 분석하였다. 기후변화를 고려한 Future PMP를 이용하여 농업용 저수지 댐 시설물의 수문학적 안전성을 평가한 결과, 고삼, 금광, 미호, 청천저수지는 설계홍수위 이상의 최고수위가 발생함에 따라 월류위험에 취약할 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권6호
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• pp.429-440
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• 2019

기후변화로 인한 다년 가뭄은 전세계적으로 증가하는 추세이며, 충청남도에 위치한 보령댐 또한 2014년부터 2017년까지 지속된 다년 가뭄으로 인해 큰 피해를 받았다. 다양한 가뭄 피해 저감 정책 설립 과정에 있어 일방적인 하향식 의사결정 과정을 바탕으로 진행된 정책은 이해당사자간의 갈등을 야기했기에, 이를 방지하기 위해서는 이해당사자와 정책결정자들간의 참여형 의사결정 과정이 필수적이다. 본 연구에서는 다양한 그룹으로 구성된 이해당사자의 참여를 독려하는 참여형 의사결정 방식 중 하나인 비전공유계획을 충청남도 기후변화 적응 물관리정책 협의회를 통해 체계적으로 적용하였다. 또한, 비전공유계획의 핵심 요소인 비전공유모형을 시스템 다이내믹스 모형으로 개발하였고, 총 3회의 소위원회를 거쳐 이해당사자의 요청사항에 맞추어 모형을 보완하였다. 구축한 모형을 활용하여 미래에 발생 가능한 가뭄의 위험을 포함하고 있는 기후변화 시나리오로 모의하였고, 보령댐과 보령댐 계통 지자체의 가뭄으로 인한 취약성을 빈도, 지속기간, 크기 개념의 평가지표로 표현하였다. 모의 결과, 용수 공급원인 보령댐은 용수 수급처인 지자체보다 가뭄에 상대적으로 더 취약하며, 8개 지자체 중 가뭄 대응 대책이 주로 계획되어 있는 지역과 모의에서 추정한 가뭄 발생 지역이 일치하지 않음을 확인하였다. 모의 결과를 향후 협의회 회의에서 이해당사자와 공유하고, 댐과 지자체의 입장에서 용수 부족을 해소할 방안을 모형에 적용함으로써 미래 정책 결정 및 갈등 해소를 위해 개발한 비전공유모형을 이용할 수 있음을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.368-368
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• 2017

근대적 기상관측이 시작된 1905년 이후 우리나라의 연평균 강수량은 증가하고 있으나 강수량 변동폭 또한 커지면서 최갈수 기간의 영향을 받는 댐 등 대규모 수공구조물의 용수공급능력은 감소되고 있다. 또한 지역별 강수량과 인구 편차로 공간적으로 이용 가능한 수자원의 불균형이 발생하고 있어 지역적인 물 공급의 안정성과 형평성은 여전히 취약한 상황이다. 하지만 사회적 공감대 형성이 쉽지 않은 대규모 수자원개발 추진은 어려운 여건이며 국민들의 안전하고 맑은 물에 대한 수요 또한 지속적으로 증대되고 있어 이를 해소하기 위한 다각적인 대책 마련이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 기 확보된 수자원의 효율적이고 공평한 활용을 위해 국내 용수공급의 중추적인 역할을 담당하고 있는 댐을 대상으로 댐간 연결을 통한 용수공급 방안을 제시하였다. 이를 위하여 소양강댐, 충주댐 등 다목적댐 16개 및 광동댐, 영천댐 등 용수댐 12개 총 28개댐의 용수공급능력 평가와 장래 용수수요량 조사를 실시하였으며 장래 용수부족 지역 해소를 위한 상시공급과 극한가뭄 등 재난 대처를 위한 비상시공급 방안을 검토하였다. 상시공급은 댐 용수공급능력 평가를 통하여 기본계획공급량 대비 여유수량을 갖는 댐에서 장래 용수수요 증가, 용수공급능력 감소 등으로 공급 용수가 부족한 인근 댐으로 공급하는 방식이며 용수 공급량은 저수지 모의운영을 통하여 양댐의 이수안전도(분석 기간중 1회에 한하여 물 부족 허용)를 충족시키는 수량을 산정하였다. 비상시공급은 타수계 및 근거리간 연결, 가뭄 예상지역을 기준으로 대상 댐을 검토하였으며 용수 공급량은 공급댐의 유지용수와 관개용수를 이용하여 공급받는 댐의 생 공용수 20% 공급가능시 공급량으로 산정하였다. 검토 결과 상시공급은 소양강댐에서 횡성댐으로 86천$m^3$/일, 장흥댐에서 주암본댐으로 127천$m^3$/일, 남강댐에서 수어댐으로 $140m^3$/일, 비상시 공급은 충주댐과 대청댐, 충주댐과 안동댐간 각각 500천$m^3$/일 공급을 통하여 장래 용수부족 지역의 물 부족 해소와 극한가뭄 등 비상상황의 대처가 가능한 것으로 분석되었다. 본 연구는 기후변화와 사회가치적으로 변화하고 있는 수자원 환경에 능동적으로 대처하기 위한 대책의 일환으로 고안된 것이며, 향후 유역간 물 이동에 따른 현행 수리권제도 및 어류, 수질변화에 따른 환경영향 등에 대하여 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제14권1호
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• pp.94-106
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• 2011

본 연구에서는 GIS 기반 토사유실모델과 유사전달률 그리고 유효저수용량을 고려하여 댐 저수지별 흙탕물 발생 가능성을 분석하였다. 이를 위해 DEM, 토양도, 토지피복도 등의 공간자료를 기반으로 RUSLE 모델의 입력인자를 평가하여 유역대책 수립시 필요한 각 유역별 취약인자를 분석하였으며, 고랭지밭 특성을 고려한 토사유실량 평가를 통해 강우시 유역내 토사발생 잠재성을 분석하였다. 또한 유역면적을 고려한 유사전달률을 통해 유역별 토사유출량을 계산한 결과 충주댐과 소양강댐이 가장 높은 값을 나타내었으며, 유효저수용량을 고려한 유사농도 분석결과에서는 임하댐과 충주댐이 각각 0.791 $kg/m^3/yr$와 0.526 $kg/m^3/yr$로 가장 높게 나타났다. 특히 임하댐의 토사유출량은 소양강댐유역에 비해 약 2.36배 낮게 나타났으나 임하댐 저수지의 유효저수용량이 소양강댐에 비해 약 4.48배 작아 유사농도는 오히려 임하댐 저수지가 1.90배 높게 분석되었다. 본 연구에서는 10년 평균 강우사상을 이용하여 유사농도를 계산하였으며, 이를 통해 각 유역별 토양, 지형, 식생, 경작상태 그리고 유효저수용량 측면을 검토할 수 있었다. 따라서 이러한 정량화된 유사농도 자료들은 저수지의 고탁수 발생 잠재성을 평가할 수 있고 저수지 관리를 위한 효과적인 도구로도 활용될 수 있으리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.258-258
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• 2017

기후변화에 따른 미래 물 공급의 불확실성으로 인해 기존의 수자원 전략들로 증가하는 물 수요를 안정적으로 충족시키는데 한계가 있다. 국내에서 기후변화 연구에 사용되는 미래 기후시나리오의 불확실성에 대한 전망과 이에 따른 수자원 취약성 평가에만 연구가 집중되고 있다. 하지만 해외의 연구들을 확인해보면 기후변화로 인한 피해를 줄이고자 수자원 정책과 관련한 연구가 활발히 진행되고 있고, 다양한 전략과 방향성을 제시하고 있다. 그렇기 때문에 대한민국에서도 기후변화에 적절한 적응 정책의 개발이 필수적이다. 2015, 2016년에 연속하여 충청남도는 극심한 가뭄을 기록하였다. 2015년의 강우량의 경우 평년의 50%를 기록하였고, 보령댐의 경우 18년 중 최저수위를 기록하였다. 그리하여 충청남도는 용수공급지역인 8개의 지자체에 제한급수를 감행하였다. 이에 대응하기 위해 긴급대책인 도수로 공사와 누수 컨설팅 사업이 대두되었고 그 중 하나인 도수로 공사는 실제로 진행되었다. 본 연구에서는 전통적인 경제성 분석방법인 현금흐름할인법과 의사결정기술 중 하나인 실물 옵션 방법을 통하여 두 사업의 적절성을 평가하였다. 실물옵션 방법을 통해 기후변화의 불확실성과 시간에 따른 역동적인 대안을 제시할 수 있었고 기존 현금흐름할인법의 단점을 보안할 수 있는 실물 옵션의 가치를 파악할 수 있었다. 또한 수자원분야의 의사결정 방법으로 실물 옵션 방법이 이용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.41-54
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• 2021

본 연구에서는 침투조절을 위하여 댐이나 보와 같은 수리구조물의 기초지반에 설치되는 차수벽체 형태에 따른 포화 침투거동의 확률론적 거동을 연구하였다. 이를 위해 투수계수의 불확실성과 공간적 변동성을 고려한 정상상태 흐름의 유한요소해석에 기반을 둔 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하였다. Monte Carlo 시뮬레이션의 결과로부터 평가된 지반의 침투거동에 대한 확률분포로부터 수위 변동에 따른 파괴확률을 구함으로써 취약도 곡선을 작성하였다. 취약도 곡선은 침투로 인한 수리구조물과 기초지반의 안정성을 검토하기 위하여 기초지반을 통한 침투유량, 구조물에 작용하는 양압력, 하류 유출면에서의 유출동수경사에 대하여 작성하였다. 생성된 취약도 곡선들로부터 차수벽체 설치 형태가 수위 상승 시 수리구조물과 기초지반의 안정에 대한 신뢰성에 미치는 영향을 연구하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.94-94
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• 2012

기후변화 대응은 온실가스 배출의 감축 및 흡수원을 확대하는 완화(mitigation)와 기후변화로 인한 영향과 취약성을 평가하여 피해를 최소화하는 적응(adaptation)이 상호 균형을 이루어야 한다. 지금까지 우리나라를 포함한 국제사회는 대부분 완화를 위해 노력해 왔지만 최근에 들어 완화만으로는 기후변화의 영향을 회피하기 어렵다는 사실이 인식되면서 적응 연구가 다양하게 이루어지고 있다. 이러한 상황 가운데 적응 계획의 실현화를 위해서 기후변화의 불확실성을 고려한 의사 결정에 관한 연구가 반드시 뒷받침 되어야 한다. 기존의 일반적인 의사결정은 다양한 미래 시나리오들 하에 가장 높은 효용을 가져오는 최적(Optimal)의 대안을 채택하는 고전적 결정분석(Classical Decision Analysis)의 프레임을 사용하였다. 그러나 기후변화로 인해 미래 기후 예측 시나리오의 불확실성이 증대되면서 최근에는 최적의 대안을 선정하는 것에 대한 의문이 제기되며 새로운 기법에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 기후변화의 불확실성을 고려하기 위한 새로운 의사결정 기법인 로버스트 의사결정(Robust Decision Making, RDM)을 실제유역의 적용을 통해 제안하고자 한다. 로버스트 의사결정은 RAND에서 개발한 것으로 최적의 대안을 채택하는 것 대신 모든 가능한 시나리오 가운데 가장 안정적인 전략을 채택한다는 것에서 기존의 의사결정 체계와 차이가 있다. 연구의 적용은 안동-임하댐 유역을 대상으로 온실 가스 배출 시나리오 A1B, A2, B1시나리오에 대해 15개의 GCMs에서 산출된 기후자료를 기반으로 기후변화의 시나리오를 작성하였으며, 다양한 측면의 대안을 설정하여 용수공급량을 평가하였다. 연구의 결과로 산정될 각 대안 별 안정적인 정도와 취약한 시나리오에 대한 정보는 기후변화의 불확실성을 전제한 의사결정을 할 때 로버스트 의사결정이 갖는 장점이 될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.453-453
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• 2011

21세기에 들어 홍수의 규모가 대형화 되었고, 그 발생빈도 및 강도도 증가하고 있다. 최근에는 지구온난화가 지속화되면서 전 세계적으로 높은 강도의 기상이변들이 속출하고 있고, 이러한 이상기후에 따른 태풍, 집중호우 등의 대규모 호우로 인해 댐 및 제방 등의 수공구조물 붕괴와 같은 비상상황이 초래 될 수 있다. 이와 같은 피해들을 통해 홍수 침수 범위의 예측, 분석을 통한 홍수위험 및 다양한 홍수위험지도 작성의 필요성이 대두되었고, 실제로 국가 차원의 홍수위 험지도가 제작되고 있다. 특히, 홍수 위험도 분석에 있어서 홍수에 노출된 지역의 인구수, 홍수에 노출된 지역에서의 경제적 활동의 형태, 홍수가 발생했을 때 2차적 피해를 불러올 수 있는 설비 등을 나타내는 홍수 취약도(Flood Vulnerability)에 대한 정량적 평가는 홍수위험지표 및 홍수위험강도 등에 의한 Flood Risk 개념을 기반으로 한 홍수위험지도 제작을 위해 매우 중요한 사항이라 할 수 있다. 그러나 현재까지의 홍수취약도 산정방법은 방법론적인 면에 있어 다소 단순하고, 직관에 의한 위험도의 분류가 이루어지고 있는 실정이다. 또한 취약도 지표의 산정과정이 전문가의 의견에 의존하는 경우가 많아 홍수 취약도 선정과정과 가중치 결정과정에 전문가들의 주관이 개입되는 등 홍수위험지표의 정량화에 어려움을 겪는 경우가 많다. 본 연구에서는 위와 같은 문제를 극복하기 위해 Flood Risk Mapping 기술의 적용에 있어 중요한 요소인 홍수취약도를 다기준의사결정법에 의해 산정하고, 국내 낙동강 유역에 대해 행정구역별로 세분화된 홍수위험지도 제작을 위한 취약도 지표를 산정하고자 하였다. 이를 위해 다기준의사결정법중의 하나 인 PROMEETEE와 ELECTRE를 이용하여 민감도, 노출도, 저감성 지표를 낙동강 유역에 대해 정량화하여 도시하였다. 본 연구결과를 통해 홍수위험지표 및 지수들의 결합에 대한새로운 방법론을 제시하고, 그에 따른 지도화 기법을 확립할 수 있을 것으로 기대된다.