• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.403-403
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• 2019

수자원을 효율적으로 관리하고 사용하는 것은 확보한 수자원을 확보한 목표에 맞게 시,공간적으로 적절하게 분배 시키는 것이다. 따라서 저수지 운영의 최종 목표는 댐 건설 목적에 따라 확보된 물을 유입량, 저수량, 용수 수요등을 감안하여 댐 운영 목표에 맞게 최적으로 적절한 양의 물을 적절한 시기에 방류하는 것이다.(손덕환, 2004) 현재 댐군의 운영방법은 확정론적인 방법과 추계학적인 방법이 주로 이용되고 있으나 본 연구에서는 최근 연구가 많이 이루어지고 있는 인공신경망을 적용하여 운영방법으로써의 적용성을 검토하고자한다. 연구대상지로는 수력발전소가 포함된 한강의 충주 다목적댐을 선정하였다. 인공신경망은 입력층에서 출력층사이에 은닉층이 존재하는 다중신경망을 활용하였으며 출력층은 방류량으로 설정하여 발전방류와 수문방류를 구분하여 설정하였다. 방류량 결정을 위한 입력층 구성은 선행 연구들을 참고하여 예측 유입량, 현재 수위, 발전량, 용수 수요량 등을 설정하여 입력층으로 구성하였다. 학습기간의 방류량 자료를 학습하고 검정기간을 통해 실제 이루어진 방류량과 모의된 방류량의 차이를 비교, 분석하여 댐 운영방법으로써의 인공신경망의 적용성을 검토하고자하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.557-561
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• 2016

인도네시아는 수자원을 관리하는 기관이 총 9개 부처이지만 지역 단위로 가면 각각의 에이전시가 존재하는 등 복잡한 이해관계가 얽혀 있어 효율적인 수자원 관리 및 운영 기술에 많은 어려움이 있다. 이에 인도네시아 국립 수자원연구소(PusAir, Puslitbang Sumber Daya Air)와 공동으로 Cisangkuy 유역 내 다양한 시설물의 연계운영 효과를 분석하여, 한정된 수자원을 다양한 수요처에 원활히 공급함으로써, 지역민과 관리기관간의 이해관계를 해소하고 최적의 수자원 활용방안들에 대한 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 Cisangkuy 유역 내 Cisangkuy 강 상류부의 기존 수력 댐 운영과 상수량 증대를 위해 계획 중인 신규댐에서의 추가용수 공급을 고려한 연계운영 효과분석을 수행하여 수자원의 효율적인 활용을 위한 기초자료를 제시하고자 한다. Cisangkuy 유역에 대하여 현재 용수체계에 대한 모형의 적정성 검토를 수행하였으며, 기존 수력댐 저수지 시스템 운영효율에 대하여 물수지분석을 검토한 결과, 현 운영체계보다 최적 운영시 수력발전소 발전용량이 증가되는 것으로 검토되었다. 이와 같은 모형 구축자료는 현재 Cisangkuy 유역에 대하여 체계적인 운영방안이 없는 상태에서 대상유역 내 다양한 시설물 연계운영효과 도출을 위한 자료가 될 수 있으며, 국내 연구진들이 향후 인도네시아 수자원활용 계획 수립 시 기초자료 활용측면에서 유용할 것으로 예상된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.33 no.6
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• pp.733-744
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• 2000

Due to the randomness of reservoir inflow and supply demand it is not easy to establish an optimal reservoir operation rule. However, the operation rule can be derived by the implicit stochastic optimization approach using synthetic inflow data with some demand satisfied. In this study the optimal reservoir operation which was reasonably formulated as Linear Tracking model for maximizing the hydro-energy of seven reservoirs system in the Han river was performed by use of the optimal control theory. Here the operation model made to satisfy the 2001st year demand in the capital area inputted the synthetic inflow data generated by multi-site Markov model. Based on the regressions and statistic analyses of the optimal operation results, monthly reservoir operation rules were developed with the seasonal probabilities of the reservoir stages. The comparatively larger dams which would have more controllability such as Hwacheon, Soyanggang, and Chungju had better regressions between the storages and outflows. The effectiveness of the rules was verified by the simulation during actually operating period.period.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.359-362
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• 2012

수자원시스템의 설계, 계획, 운영에 있어 핵심적인 수문변수의 미래거동에 대한 보다 나은 추정치가 필요하다. 예를 들어, 수력발전, 레크리에이션 이용과 하류지역의 오염희석과 같은 다중 목적 기능을 유지하기 위하여 다목적댐을 운영할 때에, 다가오는 미래시간에 대한 계획된 유량의 예측이 요구된다. 예측의 목적은 미래에 발생할 정확한 예상치를 제공하는 것이다(Keith W. Hipel, 1994). 본 연구의 주요 목적은 금강수계인 대청댐에서 다변량 신경망 모형을 이용한 유입량 예측을 수행해 보는데 있다. 신경망 모형인 MLP, PCA, RBF모형 등을 이용하여 대청댐의 수문자료인 강우량, 유입량, 기온, 습도 등의 자료를 이용하여 최적의 모형을 탐색해 보고자 시도하였으며, 이중 New classification모형과 New Function Approximation Network모형이 타 모형보다 좋은 결과를 보여 주고 있음을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.247-247
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• 2019

수력발전 사업에 있어 Desander 구조물은 주로 고산지대 수력발전댐의 Run-of-river 형식의 발전방식에서 유사로 인한 터빈의 손상을 방지하기 위한 목적으로 설치된다. Desander의 적정 규모는 터빈의 손상을 일으킬 수 있는 유사 입경에 대해 안정적으로 침전을 시킬 수 있는 폭/길이/깊이로 평가할 수 있으며 상대적으로 Desander의 규모가 크게 설계된 경우 초기 공사비 증가하고 반대로 규모가 작게 설계된 경우 터빈의 교체 주기 단축으로 인한 유지관리비가 증가된다. 현재까지 일반적인 Desander 구조물의 설계 방식은 제거 입경의 침전 속도, 유입유량 및 깊이를 변수로 사용하여 경험식(L. Sudry method, Guicciardis method 및 Rouse method)을 통해 규모를 결정해 왔다. 하지만, 3-D 전산유체해석을 통해 유속 흐름 분석으로 직 간접적 Desander 규모의 적정성을 평가할 수 있는 현 시점에서 경험식으로부터 도출된 결과의 신뢰성과 객관성을 검증할 필요가 있다고 판단된다. 본 연구에서는 노르웨이 NSTU에서 개발한 유사의 이송 및 확산해석 기능이 내장된 범용 소프트웨어인 SSIIM을 이용하였다. SSIIM(Simulation of Sediment movements In water Intakes with Multiblock)은 개수로 흐름 상태에서 유사 이동 및 하상 변동을 분석할 수 있도록 개발된 3-D 해석 프로그램이다. SSIIM은 수치해석 방법으로 유한체적법(Finite Volume Method)를 채택하였으며 Navier-Stokes equations을 통해 유체의 흐름을 해석한다. 입력 자료는 유입 유량($m^3/sec$), 유입 유사량(kg/sec), 유출부 수위 및 해당 Desander Structure grid 자료가 사용되며 해석 결과로 Desander 내 grid 별 유속, 수위, 유사 농도 변화 등을 제공한다. 본 연구에서는 SSIIM을 이용하여 제거 목표 유사 입경의 차집 효율(Trap efficiency)로 Desander의 적정 규모를 평가 할 수 있는 설계법을 제안하며 설계 단계에서 결정되는 최소 제거유사 입자와 차집 효율에 의한 Desander의 적정 규모 평가 분석을 파키스탄 A 프로젝트를 대상으로 수행하였다. 연구 성과로 (1)SSIIM을 통해 해석된 차집 효율을 기초로 Desander의 적정 규모를 계획할 경우 경험적 방식에 비해 설계의 객관성과 신뢰성을 제고할 수 있으며 (2)3-D 수치해석을 통해 grid 별 유사농도를 확인 할 수 있어 Desander 형상과 규모에 대한 평가가 가능하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.78-78
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• 2023

기후변화 위기는 유사 이래 인류가 직면한 가장 큰 도전으로 범정부적 글로벌 문제로서 이를 해결하기 위한 다양한 정책들이 범국가 차원 혹은 세계적 기업들에 의해 발표 혹은 시행되고 있다. 이러한 기후변화위기와 탄소배출 저감을 위한 대표적인 대응 방안 중 하나가 바로 재생에너지의 확대·보급 노력이다. 그러나 재생에너지는 날씨와 계절 등 자연환경의 영향을 받는 에너지원으로써 간헐성, 변동성을 가지므로, 시간대별 발전량 예측과 전력공급 안정성에 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 재생에너지 발전은 석탄화력 발전과 달리 전력의 수요와 공급의 균형을 위한 에너지저장장치(Energy Storage System, 이하 ESS)가 있어야 한다. ESS는 전력공급 안정성 향상과 전력 수급의 유연성을 제공하는 장점이 있지만, 초기 설치비용이 높은 단점이 있다. 특히, 배터리 기반 ESS의 경우 높은 구축 비용과 한정적인 충. 방전수명으로 인하여 대용량 ESS로써의 역할 수행에는 분명한 한계가 있다. 하지만 재생에너지와 연계한 ESS로 양수발전댐을 활용할 경우 장주기, 장수명, 대용량 에너지 저장에 매우 합리적인 수단으로 판단되었다. 다만, 양수발전 댐 구축에는 토목공사로 인한 환경 훼손이라는 문제점도 존재한다. 본 고에서는 지역 분산형 소규모 양수발전(Pumped Storage Hydropower, 이하 PSH)댐 구축 및 운영기술 개발을 통해 지역 전력공급과 전력 수급을 조절하면서 변동성 재생에너지를 안정적으로 사용할 수 있는 방안을 소개하고자 한다. 특히, 해당 기술은 지역별 특성에 맞춰 유연하게 설치할 수 있으며, 대규모 토목공사로 의한 환경적 부작용을 최소화할 수 있다. 또한 소규모 PSH는 지역의 저수지 및 수자원을 이용하여 에너지를 저장함으로써 변동성 큰 재생에너지의 유연화 대응과 동시에 안정적인 에너지 공급이 가능하다. 본 고에서는 재생에너지의 확대·보급에 따른 문제점과 대표적 ESS 기술들을 분석·소개한다. 지역분산형 소규모 PSH 기술개발 연구기획 내용 소개를 통하여 전력 생산 및 공급의 탈중앙화를 달성하고, 지역별 변동성 재생에너지의 안정적 활용과 지역 전력공급 특성 및 전력 수급에 대응할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.10
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• pp.1267-1274
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• 2012

A guide vane plays a key role in controlling the flow rate of water supplied to the turbine of a hydropower plant. It has been reported that guide vane bearing bushings are subjected to considerable wear, which requires them to be maintained. An ancillary service such as frequency control and black start causes cyclic low opening operation of the guide vanes. It is empirically well known that such operation increases the wear rate of the guide vane bearing bushing. In this study, the effect of low opening operation on the increasing wear of the guide vane bearing bushing is quantitatively assessed via finite element flow analysis, finite element stress analysis, and relative wear evaluation. As a result of the assessment, it is identified that the pressure applied on the guide vane surface increases and the contact length between the outer surface of the guide vane stem and the inner surface of the bearing bushing decreases with a decrease in the opening of the guide vane. In addition, low opening of the guide vanes results in an increase in the relative wear owing to the generation of high contact pressure on the bearing bushing surfaces.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.394-398
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• 2011

수자원시스템의 설계, 계획, 운영에 있어 핵심적인 수문변수의 미래거동에 대한 보다 나은 추정치가 필요하다. 예를 들어, 수력발전, 레크리에이션 이용과 하류지역의 오염희석과 같은 다중 목적 기능을 유지하기 위하여 다목적댐을 운영할 때에, 다가오는 미래시간에 대한 계획된 유량의 예측이 요구된다. 예측의 목적은 미래에 발생할 정확한 예상치를 제공하는 것이다(Keith W. Hipel, 1994). 본 연구의 주요 목적은 금강수계인 대청댐에서 다변량 추계학적 시스템의 해석을 위한 모형의 추정과 등정을 위한 과정을 개발하는데 있다. 일반적 추계학적 시스템 모형이 표현되며 그것으로부터 수문학적 시스템의 모형을 매우 적절하게 유도하기 위한 다중 입력-단일 출력 TF, TFN, ARMAX모형을 유도하는데 있다. 이 모형은 수문학적 시스템을 위한 경우인 상관된 입력을 설명할 수 있도록 개발된다. 일반적인 모형을 만드는 전략이 사용되며 실제유역시스템에 적용하여 검토해 보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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• 2005.11a
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• pp.305-308
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• 2005

풍력 및 태양에너지는 기존의 화력, 수력, 원자력 발전 등을 대신할 친환경적이고 공해가 없으며 양적으로도 무한한 대체 에너지원이다. 계절적인 기상변화 특성을 이용하여 풍력 발전 시스템과 태양광발전 시스템을 상호 보완시킴으로써 안정적인 전력 공급과 에너지이용 효율의 향상을 꾀할 수 있는 풍력-태양광 복합발전 시스템에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 연구에서는 이러한 복합 발전 시스템을 효율적이고 안정적으로 운용하기 위하여 시스템의 각종 데이터들을 수집, 분석하고 파일로 저장하며 이를 인터넷을 이용하여 원격에서도 모니터링 할 수 있는 시스템을 구축한다. 여러 가지 교류와 직류의 전압, 전류들을 비롯한 풍속, 조도, 온도 등의 물리량을 측정하기 위하여 여러 형태의 변환기를 사용하였고 신호 조절 회로를 구성하였다. 데이터 수집 보드(DAQ)를 이용하여 컴퓨터로 데이터들을 읽어 들였으며, 시스템 운용을 위한 서버 프로그램과 이를 원격지에서 실시간 모니터링 및 저장된 데이터들을 다운로드 할 수 있는 클라이언트 프로그램을 작성하였다. 측정된 데이터를 시간, 기상 등의 여러 조건과 연관하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.779-783
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• 2010

최근 들어 그 심각성을 더하고 있는 이상기후 현상으로 가용 수자원의 변동이 커지고 있으며, 이에 따라 수자원의 효율적인 운영이 요구되고 있다. 그러나 효율적인 운영을 위해서는 미래 유입량의 불확실성의 고려하고, 홍수 조절용량의 확보하면서도, 용수공급을 위한 저수량을 확보하고, 수력 발전을 해야 하는 복잡한 상황을 모두 고려하여야한다. 이러한 복잡한 시스템에서 하나의 최적화 기법으로는 모든 고려사항들을 만족시키는 최적해를 찾는 것은 사실상 불가능에 가깝다. 그러므로 저수지 운영의 최적화를 위한 연구에서 한 가지 이상의 기법을 조합하는 기법을 사용하게 되었다. 이러한 기법은 각 기법의 장점을 취하고 각각의 한계를 극복하기 위해 주로 사용되었다. 본 연구에서는 저수지 운영 최적화를 모의하기 위하여 대청댐에서의 저수위, 유입량, 용수이용량 등을 고려하여 방류량의 예측을 동적 계획법(Dynamic Programming Model)으로부터 동적 신경망(Dynamic Neural Network Model)과 적응 퍼지 제어기법(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System)을 개발하여 실제 방류량과 세 가지 최적화 방법에 의한 결과를 비교 검정하였다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 동적 신경망과 적응 퍼지 제어기법에 의한 최적화 모의가 동적 계획법에 비해 시스템의 구축이 쉽고 유연하다. 둘째, 퍼지추론의 Membership 함수의 구축에 따라 단시간에 많은 양의 강우가 발생하는 국지성 강우에 대해서도 최적 방류량을 예측할 수 있다. 셋째, 저수지 운영 과거자료의 부족과 불확실성을 해결하면, 보다 용이하고 양호한 예측결과를 얻을 수 있을 것이다.