• 한국수자원학회논문집
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• 제53권12호
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• pp.1131-1142
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• 2020

본 연구에서는 농업용수 공급계획 및 수리시설설계에 적용하기 위한 논벼 수요량 추정에 있어서 증발산량 산정 방법을 농업용수 공급량을 기반으로 평가해 보았다. 증발산량 산정 방법은 기존의 논벼 수요량에 적용 되어온 Modifeid-Penman (MP) 방법과 최근에 농촌진흥청에서 작물계수 개발에 적용한 Penman-Monteith (PM) 방법이 고려되었다. 호남지역 한국농어촌공사 관할지구를 선정하여 기상특성을 분석하고, MP 방법과 PM 방법에 의한 논벼 수요량을 산정하여 현장의 용수 공급량과 비교분석하여 증발산량의 적용성을 평가해 보았다. 대상지구의 기상특성은 30년 기간 연평균 및 논벼 생육기간 평균기온은 증가하고 연평균 강우량과 논벼 생육기간 강우량은 감소하는 경향을 보였다. 이러한 기상특성은 증발산량 산정과 논벼 수요량 결과에 직접적인 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 두 증발산량 산정방법 적용에 의한 수요량 결과 비교분석에서 MP 방법에 의한 논벼 수요량이 PM 방법 보다 더 높게 산정되는 경향을 보였으며, 농업용수 공급량과의 비교분석에서 MP 방법이 PM 방법 보다 더 적은 격차를 나타내었다. 따라서 현장여건이 반영된 농업용수 공급량 기반 평가에서 논벼 수요량 산정에 MP 방법을 적용하는 것이 농업용수 관리계획 및 용수공급 안정성 확보에 유리할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1078-1082
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• 2006

본 연구에서는 현재 날로 심각해지는 흥부지역 농업용수의 수질을 개선하기 위한 기본계획을 수립하는데 있어, 기초데이터의 확충 및 현황 파악을 위하여 흥부지구 강우시 저수지내의 퇴적물 상태를 조사 하고자 하였다. 또한 조사된 자료를 바탕으로 저수지 퇴적물에 의한 내부오염 발생여부 및 저수지의 수질에 미치는 영향을 예측하고, 퇴적물에 의한 오염 방지 및 필요수량을 안정적으로 유지하기 위하여 준설여부를 검토함으로 써 흥부지역 농업용수의 수질개선방안을 제시하는 것이 목적이다. 본 조사연구는 1) 저수지 내 퇴적물 추정량, 2) 퇴적물의 입도분포 및 유기물질 무기물질 분석으로 이루어졌다. 본 조사연구 결과는 퇴적물의 준설을 결정하는데 있어서 중요한 인자로 인식되는 저수지의 퇴적속도, 저수지 내 퇴적물의 용적량, 잠재적 오염물질의 함유량에 대한 연구 자료로서, 앞으로 흥부저수지를 효율적으로 관리함에 있어 중요한 근거자료가 될 수 있을 것으로 판단되며, 수질개선 사업의 수행 시 설계 인자로 반영 하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1420-1424
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• 2006

제주도는 연 평균 강우량이 전국 평균의 1.5배에 해당하는 다우지역이다. 그러나 화산섬으로서의 특수한 지형 및 지질구조 때문에 지표수가 거의 발달하지 않았으며, 이러한 수문지질여건으로 인하여 수자원의 대부분을 지하수 개발에 의존할 수 밖에 없어 용수 수요량의 증가를 충족시키기 위한 지하수 개발이 가속화되어 왔다. 그러나 지하수의 과다개발 등으로 지하수의 부존량은 점차 감소할 수 밖에 없는 실정이며, 제주도의 투수성이 높은 지질과 토양으로 지하수 오염에 취약해 최근 수질기준을 초과하는 지역이 늘어나고 있는 실정이다. 이에 제주 당국은 국제자유도시특별법 규정에 권장대상 빗물이용시설에 대한 시설비 보조에 관한 사항 등을 정하여 우수이용을 권장하고 있다. 본 연구에서는 제주도지역의 강우패턴과 세대별 생활용수량 자료를 조사 분석하여 효율적인 가정용 우수 이용 시스템으로서 갈수기에도 안정적으로 용수를 공급받을 수 있는 저류탱크의 크기 및 우수배관의 관경결정 기법을 개발하고 수질의 안정화를 위한 우수수질 안정화 기법을 제시하였다. 우수이용 시스템의 설계를 위하여 개발한 모형인 DDP, DOS 모형을 이용하여 강우 및 용수의 기초자료가 비교적 풍부한 제주도 지역에 적용함으로써 국내의 다른 산간지역과 도서지역에서도 본 시스템의 적용이 용이하게 될 수 있을 것으로 판단되며, 본 시스템 및 시스템 모형화에 대한 지속적인 연구를 통하여 보다 경제적이고 안정적인 시스템 설계가 가능한 범용적인 모형의 개발을 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.382-382
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• 2019

홍수시 홍수관리체계는 기상청 등 관련기관으로부터 수위, 강우 등 수문자료를 취득하고, 저수지의 실시간 저수지 수위자료와 강우예측정보를 이용하여 홍수 유입량 및 방류량을 계산하고 홍수 단계별로 홍수분석을 실시한 후 조기에 상황을 전파하고 선제적으로 대응할 수 있는 운영체계가 필요하다. 본 연구에서는 기상청 레이다 및 위성자료 기반의 실시간 강우예측 자료를 적용한 저수지 홍수예측 및 하류부 침수 안전성 분석에 활용하기 위한 저수지 홍수분석 모듈을 개발하였다. 홍수량 산정은 Clark 방법과 NRCS 단위도법을 적용하고, 하류하천 수리해석을 위해 미환경청의 SWMM EXTRAN 블록을 수리해석 모형을 적용하였다. 홍수 실시간분석은 기상청 발표 예측 강우량을 이용하여 유역의 유출량을 분석하고 저수지 유입량을 산정할 수 있도록 하였으며, 이때 유입량에 의하여 저수지 홍수관리 수위를 상회하게 되면 여수토를 통하여 하류 하천으로 방류하도록 설계하였다. 방류된 홍수량은 하천을 따라 홍수추적을 수행하고 하천의 주요 지점에서 하천기본계획에서 수립된 홍수위의 상회 여부를 판단하여 관리자가 침수여부를 판단할 수 있도록 모듈을 개발하였다. 개발모듈의 검증을 위해 ${{\bigcirc}{\bigcirc}}$용수구역에 적용하여 백곡지구 농업용저수지 둑 높이기사업 기본계획(2011)에서 산정한 가능최대강수량에 대한 6시간, 12시간, 18시간, 24시간 홍수량을 HEC-HMS, HEC-1 모형으로 산정한 결과 비교하였다. 본 모듈은 농촌지역 홍수관리체계를 구축하는데 활용될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.469-469
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• 2012

제주 지역은 대부분 지하수를 이용하고 있으며, 제주 서부지역의 경우, 지하수의 과다한 취수로 인해 지하수 하강은 물론 해수침투현상도 나타나고 있다.(제주미디어 2009.10) 제주지역의 지하수 적정 개발량은 약 97%에 이르고 있어 국지적으로는 지하수 개발이 한계에 이른 것으로 평가된다. 따라서, 농촌용수 공급을 위한 사업이 필요하며, 농업 환경 피해를 최소화할 수 있는 방안이 필요하다. 또한 농촌지역의 도시화에 따라 하수처리장의 농촌지역에도 늘어가고 있으며 이제는 농촌지역과 도시지역이 구분되지 않고 혼합되어 있는 형태로 발전하고 있기 때문에 과거의 농업활동도 변화되고 있으며, 하천에서 취수하는 용수중에서 농업용수로의 사용이 부적합한 용수가 취수되고 있다. 따라서 하수처리수의 농업용수 재이용시스템과 같이 수처리를 이용한 농업용수의 공급방안이 확대될 것으로 판단된다. 한국농어촌공사 농어촌연구원에서는 (주)필로스, (주)블루인바이로먼트엔텍과 함께 글로벌탑 환경기술개발사업의 과제를 수행하고 있으며, 본 연구를 통하여, 고내구성 고기능성의 복합막 기능이 부여된 UF/NF 분리막 소재 및 모듈을 개발하고 전기분해/오존조합에 의한 에너지 절약형 재이용수 공정기술을 개발하여, 판포하수처리장을 Test-bed로 선정하여 개발 기술을 적용하고자 한다. 제주도 한경면 판포리에 위치한 판포하수처리장은 하수재이용 사업을 통해 수처리 및 용수 공급 관로가 설치되어 있으며, 개발한 재이용수를 현지에서 공급 활용할 수 있어, 연구개발에 국한되지 않고 실증 플랜트에서 용수 사용자까지 연결이 가능하여 최적의 입지 연건을 가지고 있다. 개발될 시스템은, 유입조, ECR 반응조, AOPs, 나노버블을 이용한 막세정 시스템, UF/NF 시스템으로 공정이 설계되며, 제염처리는 물론 제주지역의 농업용수로써 안정적인 용수를 확보할 수 있는 시스템을 구축하고 있다. 본 연구개발을 통한 최종 목표는 하수처리장의 방류수 고도처리를 통해 도시, 농촌지역에 필요한 고품질 맞춤형 재이용수로 공급하고, 국내 외 하수 재이용시장으로 진출하는데 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권2호
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• pp.369-375
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• 2008

생태산업단지의 주요 목표인 무배출(zero-emission)을 달성하기 위해서는, 기업간의 효과적인 용수 재이용망의 구축이 요구된다. 다양한 서브시스템과 의사결정과정을 포함한 복잡한 망 구조를 이루기 때문에 생기는 모델링 부분에서의 문제점을 해결하기 위하여, 본 연구에서는 새로운 모델링 기법인 에이전트기반 모델링(agent based modeling, ABM)을 도입하였다. 에이전트기반 모델링 기법을 이용해 물질교환망 내의 기업을 에이전트화 하고 이를 토대로 전체 시스템을 모사하는 방법론을 제시하였으며, 이를 이용해 실제 산업단지 내 기업에 대한 간단한 용수교환망 설계 모델을 구축하였다. 에이전트기반 모델에 기초한 용수재이용망은 용수공급에서 35% 감소를 보이며 폐수 배출량은 약 50%가 감소하였다. 실제 산업단지 모델링 결과 에이전트기반 모델은 시스템 변동시에도 전체 시스템을 수정할 필요가 없으며, 시스템이 확장하는 경우에도 그 적용이 용이하기 때문에 생태산업단지와 같은 복잡한 시스템의 모델링과 설계시 유용한 기술로 사용될 수 있음을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.390-394
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• 2009

우리나라의 강우특성 및 지형여건상 최근 농촌지역 하천의 건천화가 급속히 진행되어 전통적인 농촌지역 하천의 기능이 줄어들고 있다. 하지만 건천화 원인에 대한 과학적인 분석은 극히 저조하다. 농촌지역 소하천의 건천화 원인은 다양하게 존재하고, 각각의 원인에 따라 방지 대책이 달라야 할 것이다. 그러나 현실은 일률적인 방지책을 시행하고 있어 그 효율성이 불확실한 상태이다. 농촌지역 소하천 건천화 원인으로 추정되고 있는 기존 저수지 유지수량 미확보, 유휴지 난개발, 지하수 과다사용, 무분별한 하천개수, 하천 퇴사 등이 있음에도 불구하고 정확한 원인분석 없기 때문에 개략적인 방지 대책이 시행되고 있는 실정이다. 국내 중소하천의 생태환경 건전성을 위해서 농업저수지를 비롯한 농업용수의 하천유지용수 공급에 대한 요구가 증대되고 있으므로 이에 대한 적정한 농업용수의 하천유지유량 공급방안 정립이 필요하다. 또한 농촌 소하천 유역에서 상류에 위치한 농업용 저수지는 우선적으로 농업용수를 공급함에 따라 소하천들은 수문순환 과정이 인위적으로 단절되어 심각하게 건천화되어 가고 있으며, 이러한 이유로 안정적인 하천유지용수 확보에 어려움을 겪고 있다. 농촌 소하천의 건천화에 따른 하천수의 부족은 용수확보의 불가능, 수질오염의 심화 등의 문제를 초래함으로써 경제적인 측면에서 많은 손실을 가져오고 있으며 하천이 갖추어야할 친수공간으로서의 기능도 수행하지 못하기 때문에 많은 주민들이 여가 활용과 휴식공간으로 활용하지 못하고 있다. 따라서 현재 농업용저수지의 시설규모를 확장하여 추가적으로 하천유지용수를 확보함으로써 하천의 건천화를 예방하고 향후 확장 가능한 농업용수 전용저수지의 설계방향을 제시코자 한다. 기존저수지의 지역적 요소 및 환경적 요소를 감안하여 저수지 증고에 의한 재개발 방향을 검토 분석하여 물부족에 의한 하천 건천화를 예방하고 추가 용수량의 확보를 할 수 있도록 노력을 해야겠다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.490-490
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• 2021

상수도 관망은 대표적인 사회기반시설로 수원으로부터 수용가에게 수질적으로 안전한 물을 안정하게 공급하는 것을 목표로 한다. 초기의 상수도 관망의 최적 설계는 비용만을 고려함으로써 미래의 불확실한 상황에 대한 대처가 매우 취약하고, 사용자의 다양한 요구를 충족시키지 못하였다. 또한, 유량과 안정적인 수질 공급을 고려하는 설계는 몇몇 비선형적 요소를 포함하고 있으며, 특히 사용자의 수요 패턴에 따른 잔류 염소 농도가 설계 기준에 부합하지 못하는 문제가 되는 경우 사용자의 심미적, 심리적 불편을 초래할 수 있다. 이는, 수질의 안전성과 직결되는 문제이다. 따라서 본 연구에서는 상수도 관망의 설계에 대하여 수질과 수리학적 특성을 고려한 상수도 관망 다목적 최적 설계를 수행하였다. 상수도 관망은 수질적인 측면을 고려하기 위해 수원에서 수용가까지 용수를 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위하여 염소를 주입한다. 또한, 유리 잔류 염소의 평상시 기준을 (1.0-4.0mg/L) 유지하도록 규정하였다 (수도법 시행규칙 제22조의2). 하지만 사용자의 사용패턴, 체류 시간에 따라 잔류염소량이 달라진다. 따라서, 본 연구에서는 상수도 관망의 설계 비용과 염소 주입량을 동시에 설계 인자로서 고려하기 위해 Multi-objective Harmony Search를 적용하고, 그 결과를 분석하였다. 이러한 상수도 관망의 수질 인자와 설계 비용을 고려한 최적 설계안은 경제적 측면 뿐만 아니라 사용자의 수질 측면의 안전성을 충족하는 방안을 제시할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권2호
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• pp.131-138
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• 2010

다양화되는 물 수요와 기상 이변 등의 영향으로 극심해지는 가뭄에 대비하여 대체 수자원의 확보는 수자원 연구의 매우 중요한 부분이 되었다. 다양한 대체 수자원 중 하수처리장의 방류수는 양호한 수질과 비교적 예측이 가능한 방류량으로 인해 농업용수나 공업용수 혹은 공공용수를 대체할 안정적인 수원으로 관심의 대상이 되고 있다. 본 연구에서는 하수처리수 재이용을 위해 미래의 불확실한 용수 수요량을 고려한 최소의 공사비를 최적화하는 방법을 이진변수를 가지는 2단계 추계학적 선형계획법을 이용하여 제시하였다. 현재 설계하는 하수처리수 재이용 모형은 미래의 용수 수요량까지 고려하여 설계하여야 한다는 점을 고려하여, 미래에 용수수요가 증가할 경우, 기존의 관에 평행한 다른 관을 추가로 건설할 수 있다고 가정하여 2단계에 걸쳐 공사가 가능한 모형을 구축하였다. 그 결과 미래의 물 사용량까지를 모두 고려하여 현재 큰 직경의 관로를 건설하는 경우와 작은 직경의 관로를 두 번에 걸쳐 건설하는 대안 사이의 비용차이를 고려한 모형이 제안되었으며, 가상의 네트워크에 적용되어 그 적용성을 입증하였다. 제안된 모형은 하수 처리수 재이용 네트워크 계획 시 경제적인 관로 설계를 위한 기본 자료로 활용될 수 있으며, 장기적인 물 공급 계획을 수립할 시 여러 가지 설계 대안들에 대한 비교를 위해도 사용이 가능하다.