• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.78-78
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• 2018

자동수문이란 설정된 관리수위 이하에서는 수문이 개방되지 않고, 유량이 증가하여 관리수위 이상이 되면 수문이 개방되어 관리수위까지 방류하게 되면 다시 수문이 닫히게 되어 자동으로 관리수위를 유지한다는 것을 의미한다. 이러한 연직 자동수문의 방류특성이 수동식 연직수문과 다른 점은 유량에 따라서 수문 개방고의 증감과 수문개폐가 자동으로 이루어진다는 것이다. 따라서 자동수문의 운영 중 수문개방고의 거동과 자동개폐 시점을 예측하는 것은 정밀한 수문설계를 위해 매우 중요하다. 수문 개방 시 흐름이 정지되어있다고 가정하면, 정수압 상태의 부력이론에 의한 부력수문의 개방고는 어렵지 않게 계산할 수 있다. 그러나, 흐름이 정지되어 있다가 수문의 하단으로 방류가 시작되면 수문 선단을 포함한 주변에 압력 차이로 인해 동수압 하중이 발생하게 되어 수문에 진동을 유발하고, 수문개방을 억제하는 힘이 발생하여 수문 운영에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 부력식 수문의 모형실험을 통하여 정수압 상태의 부력이론에 의한 수문 개방율과 측정에 의한 수문 개방율을 비교하였으며, 압력계수를 이용하여 이론과 측정 수문 개방고의 차이는 동적하중에 의한 효과임을 확인하였다. 모형실험에서 측정된 자료와 수치모형 ANSYS - Fluent의 사용성을 검증하였고, 부력식 수문의 형상에 따른 동적하중을 분석하였다. 수문 형상비는 0.24~1.09로 설정하였고, 분석결과 부력식 수문은 수문 개방율이 커짐에 따라 압력계수는 감소하는 경향을 보였으며, 동적하중은 증가하는 경향을 보였다. 또한, 부력식 수문의 형상비에 따라서는 형상비가 증가함에 따라 동적하중이 감소하는 관계를 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.42-42
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• 2019

유량조절을 위한 자동수문은 설정된 관리수위 이하에서는 수문이 개방되지 않으며, 유량이 증가하여 관리수위 이상이 되면 수문이 개방되어 방류를 시작하여 일정 수위를 유지하는 것을 의미한다. 자동수문의 운영 중 수문의 거동과 자동 개폐 시점을 예측하는 것은 정밀한 수문 설계를 위해 매우 중요하다. 수문 하단으로 흐름이 발생하면 수문 선단을 포함한 주변에서의 압력 차이로 인한 동수압 하중이 발생하고 진동을 유발, 수문 개방을 억제하는 하향력 등의 효과로 수문 운영에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 부력식 수문의 모형실험을 통하여 정수압 상태의 부력 이론에 의한 수문 개방률과 측정에 의한 수문 개방률을 비교하였으며, 이론과 측정 수문 개방고의 차이를 하향력에 의한 효과임을 확인하였다. 부력식 수문의 하향력을 검토하기 위해 기존 이론식을 이용한 결과, 이론식은 부력식 수문에 적용하기 어려운 것으로 나타났다. 따라서, 기존 이론식을 이용하여 부력식 수문의 하향계수 산정을 위한 매개변수 관계식을 개방률을 이용하여 제시하였다. 제시된 매개변수 관계식의 결정계수는 0.721, 수정된 결졍계수는 0.690으로 나타났다. 부력식 수문의 형상비에 따른 하향력을 검토하기 위해서 수치모의를 수행하였다. 모형실험에서 측정된 자료와 수치모형 ANSYS-Fluent의 사용성을 검증하였고, 부력식 수문의 형상비를 0.24, 0.49, 0.69, 0.89, 1.09로 총 5가지로 설정하여 하향계수와 하향력을 분석하였다. 부력식 수문의 하향계수와 하향력 검토는 부력체, 스커트로 구분하여 분석을 수행하였다. 하향계수 분석결과, 하향계수는 개방률이 증가함에 따라 감소하였으며 하향계수가 부력체 부분에서는 0.465~1.542, 스커트 부분에서는 0.058~1.148의 범위로 나타났다. 하향력 분석결과, 하향력은 개방률 0.300 이하에서는 개방률이 증가함에 따라 하향력은 증가하였나 개방율 0.300 초과하면서부터 개방률이 증가함에 따라 하향력이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 부력체 부분에서는 형상비가 증가함에 따라 하향력이 감소하였으나, 스커트 부분에서는 형상비가 증가함에 따라 하향력이 증가하였다. 이는 형상비가 증가함에 따라 스커트 부분의 면적이 증가하기 때문이다. 부력식 수문의 전체적인 하향력을 계산한 결과, 부력식 수문의 하향력은 0.002~0.015 kN의 범위를 가지며 형상비가 증가함에 따라 부력식 수문에 발생하는 하향력은 증가하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.447-447
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• 2011

본 연구는 하천법에 근거하여 국가차원에서 홍수 예보, 수자원 공급과 관리계획, 생태 및 환경 등의 목적을 위한 국가수문관측망을 구축하여 그 근간자료가 되는 하천 수문자료를 국가공공기초자료로 제공함으로써 불필요한 수문조사 중복 등을 방지하고 효율적인 수문조사의 기반을 구축하고자 하는 것이다. 국가수문관측망 설계는 기존 수문조사기관(국토해양부, 한국수자원공사, 한국수력원자력, 한국농어촌공사)의 관측망에 대한 현황을 파악하고, 도상조사와 현장조사를 통하여 수리 수문학적, 사회 경제적 중요성 검토 등의 과정을 통해 재설계할 수 있도록 하였다(2010, 장 등). 국가수위관측망의 구축은 결과적으로 우리나라의 총 643개소의 관측소가 필요한 것으로 설계되었으며 이 중 495개소는 기존 관측소를 그대로 활용하고, 129개소는 신설이 필요한 것으로 판단되었다. 또한 국가수위관측망 중 563개소에서는 수위자료와 유량자료를 제공하고 80개소는 수위자료만을 생산하여 제공하게 된다. 또한 유량관측소는 380개소(건설교통부, 2007), 자동유량관측소 97개소, 유사량관측소 138개소, 토양수분량 및 증발산량 관측소 각 25개소를 가지는 국가수문 관측망을 제시하였다. 국가수문관측망은 앞서 언급된 다양한 목적으로 활용되는 수문자료를 객관적이고 공정한 국가기초자료로 제공하여 불필요한 수문조사 중복 등을 방지하고 체계적이고 효율적인 우리나라 수문조사의 기반으로 활용 되어질 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.238-238
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• 2021

토목 구조물에서 수문 (Gate)은 다양한 시설에서 설계되어 적용되고 있다. 이런 수문은 용도나규모, 사용재료, 구동방식에 의해 다양하게 분류되는데, 본 글에서 다룰 Girder 타입의 Sluice Gate 는 가장 많은 분야에서 포괄적으로 적용되는 수문 형식중 하나이다. 일반적으로 2m×2m 미만의 소규모 수문에서는 수문설계에 수리계산이나 응력검토를 요하지 않으나, 높이 5m 가 넘는 대형 수문의 경우 비체의 무게가 수십톤에 달하기 때문에 정수역학이나 동수역학과 같은 수리학적 설계가 반드시 필요하다. 수문설계는 크게 세 가지 해석을 다루는데, 첫 번째는 정수역학 또는 동수역학적 거동에 대한 수문 비체의 구조해석이고 두 번째는 수문의 상승 및 하강을 위한 권양장치 및 수문비체, 구동장치 등의 계산이며 마지막으로는 수문의 형상과 수류형상에 따른 수문의 진동해석 이다. 본 글에서는 두 번째에 해당하는 수문의 상승 및 하강에 영향을 미치는 수리학적 요소들을 통해 가장 합리적인 수문형상설계에 대해 논하고자 한다. 특히 국내에서는 Girder 타입의 수문설계에서 수문하단부 sill 부근의 형상을 쐐기 형태로 일률적으로 적용하고 있는데, 이를 개선하여 유체역학적으로나 경제적으로 보다 유리한 설계안을 본 글을 통해 제안하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.347-353
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• 2009

수문조사기기의 검정은 수문조사에 활용하거나 활용하고자 할 다양한 수문조사기기를 일관되고 표준화된 기준으로 검사하여 수문조사에 적합한 기기를 설치하거나 지속적으로 사용하도록 하고자 하는 것이다. 이러한 검정은 국가수문자료의 신뢰도를 높이고 유지하고자 하는 기본적이고 중요한 업무이다. 국내에서는 2009년 2월 현재 회전식 유속측정기기와 일부 강수량측정기기만을 검정하고 수문조사에 활용하고 있는 실정이다. 따라서 수문자료의 신뢰도에 대해 제시할 수 있는 지표는 유량측정결과의 불확도와 일부 강수량계를 제외하고 사실상 없다고 할 수 있다. 그 밖의 수문조사기기들에 의해 생산된 수문자료는 단지 제조사에서 제공하고 있는 정확도와 정밀도 등의 정보를 통해서 가늠하고 있어 국가수문자료로서의 신뢰성으로 제시하기에는 부족하다고 할 수 있다. 수문조사기기의 검정시행을 위해서는 각 기기에 대하여 검정방법, 허용오차, 검정기관의 조건 및 기타 행정적 체계 등이 필요하다. 본 연구에서는 국내에서 사용되고 있는 수문조사기기의 현황을 파악하고 대상기기를 선별할 수 있도록 하였다. 그리고 각 대상 수문조사기기에 대한 검사방법과 허용오차를 규정하기 위해 공통적으로 필요한 과정과 방법론을 제시하여 객관적으로 신뢰할 수 있으며 효율적으로 적용 가능한 검사방법과 허용오차를 결정할 수 있도록 하였다. 또한 공신력 있는 검정 결과를 보장하기 위해 검정기관에서 갖추어야 할 인력, 설비 및 품질 시스템 등이 국제표준(ISO)에 부합되면서도 수문조사분야에 효율적으로 적용될 수 있는 조건들에 대해 분석 제안하였다. 본 연구결과는 국가차원에서 신뢰할 수 있는 공인검정기관이 수문조사기기 검정을 시행할 수 있게 하는 초석이 될 것이며, 수문조사기기의 검정이 시행되면 이후 생산되는 수문자료는 정해진 검사방법과 허용오차 이내의 품질을 공인검정기관이 인정하는 수문자료로서의 신뢰도를 확보하게 될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.388-392
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• 2007

지구온단화와 이상기후에 의해 시설물 피해가 나날이 증가하고 있으며, 농촌의 인구감소 및 고령화에 의해 이러한 집중강우등에 대한 대처도 어려운 실정이다. 현재 전국에서 농업용수 공급을 위해 사용하고 있는 농업용 저수지는 17,882개소로서 이 중 축조한지가 35년 이상 경과된 저수지가 15,856개소로서 88.7%나 차지하고 있다. 이러한 현상은 저수지를 구성하고 있는 각종 부대시설의 노후화로 귀결되며 농업용수의 낭비 및 효율적인 운영을 위해서는 시설의 현대화가 필수적이라고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 저수지에서 물을 직접 공급하는 시설인 사통수문을 대상으로 현대화를 이룩하고 또한 사용동력도 대체에너지를 이용하기 위한 방안을 제시하였다. 사통수문의 수문비는 수중의 압력을 효율적으로 분산시킬 수 있는 원형수문비와 수중에서도 사용동력을 가장 적게 할 수 있는 밸브형을 기준으로 개발을 하였으며, 수문비와 구동부를 연결하는 작동 롯드의 힘전달을 최소화하기 위하여 유니버셜 쪼인트를 볼밸브형으로 개발하였다. 이에 따라서 작동용 롯드의 길이가 길어져도 수문비에 걸리는 작동모멘트를 최소화하여 태양광을 이용한 동력사용이 가능해졌다. 특히 수중에서 움직이는 특성을 감안하여 원형 수문비의 경우에는 수문비와 수문틀 사이에 마찰력을 감소시키기 위하여 수문틀측을 약간 경사지게 가공을 하고 중간에 볼 베이렁을 부착시켜 수문개폐가 원활토록 지수부의 구조변화를 하였다. 또한 농업용수공급시 수류와 함께 유입되는 저수지 내 오물을 차단하기 위하여 수문의 전면에 스크린을 설치하였으며 토사퇴적으로 인하여 수문작동의 방해가 되지 않도록 하기 위하여 토목구조물을 설치하였다. 그리고 동력전달을 효율적으로 하기 위하여 Solar Unit으로부터 나오는 전기를 중전기에서 밧데리로 축전을 시키고 완전 충전 후에는 나머지 전기는 방전이 되도록 회로를 구성하였다. 사통수문 자원조사 결과에 의하면 현재 저수지에 물공급을 하는 수문은 취수탑 형식이 70% 이상을 차지하고 있으며 나머지 30%의 사통수문 중 원형수문비가 98% 이상을 차지하고 있다. 현재 대체에너지를 사용하는 저수지 사통수문은 없는 것으로 조사되었으며 전력을 사용하는 사통도 조사결과에 의하면 20% 이내로 나타났다. 이러한 결과는 향후 수리시설 개보수시 적은 예산으로 사업을 시행하는 경우 사통수문의 설치방향의 지표가 될 것으로 판단되며 수리시설의 운영관리에 대한 새로운 대안으로 제시할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.633-633
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• 2012

우리나라는 지형학적, 수문학적 특성상 연중 편차가 심한 수문순환 특성을 보이고 있고, 최근에는 지구온난화와 기상 이변 등으로 인해 수문현상의 변동성이 더욱 커지고 있다. 따라서 수자원을 효율적으로 계획, 관리하기 위해 수문현상을 지속적으로 파악하고 정보화하는 일은 국가 차원에서 매우 중요하다. 국토해양부에서는 이러한 사회적 요구에 부응하기 위해 2007년부터 국가 수문자료 품질관리시스템을 구축하여 적극적인 품질관리의 일상화를 지원하고 신뢰성 있는 강수량, 수위 수문자료를 축척할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 기 구축된 국가 수문자료 품질관리시스템에 수위관측소 지점별 현장 및 수문자료 특성을 반영하였고 유량자료 품질관리를 도입하고, 레이더 강수량자료를 활용한 강수량자료의 정성적 분석, 이상치자료의 자동보정 기능 추가 등 개선내용을 제시하였다. 이를 통해 구축된 국가 수문자료 품질관리시스템을 4대강 홍수통제소에서 적극적으로 활용하도록 지원함으로써 국가 수문자료의 전반적인 신뢰도를 향상시키고 수문자료의 손실을 최소화하는데 기여할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.634-634
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• 2012

국가 차원에서 일관된 수문자료 품질관리기준을 제시하고, 현업에서 활용 가능한 시스템을 구축하기 위해 개발된 국가 수문자료 품질관리시스템은 2007년부터 한강, 낙동강, 금강, 영산강홍수통제소에서 적극 활용하여 수문자료 신뢰도 향상에 기여하고 있다. 본 연구에서는 기 구축된 국가 수문자료 품질관리시스템을 한강, 낙동강, 금강, 영산강홍수통제소에서 관할하는 수문관측소 및 수문자료에 적용, 운영 실적을 지속적으로 분석하고 수문자료의 이상률, 결측률 등의 통계분석을 통해 수문자료 품질 및 신뢰도를 정량적, 정성적으로 나타내고 품질관리 업무 실시 후의 개선 효과를 제시하였다. 이를 통해 국가 수자원을 적극적으로 관리하여 신뢰성 있는 수문자료를 확보하고 품질 수준 향상을 위한 개선작업을 꾸준히 수행함으로써 수문자료의 신뢰도 제고와 국가 수문자료 관리업무의 효율성을 증대시키고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.36-36
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• 2022

2010년대 후반에 딥 러닝 관련 기술이 발전하고 복잡한 강우-유출 현상을 모의하는데 적합하다는 점이 알려지면서 많은 수문관련 연구에서 딥러닝 기법을 통하여 수문모델링을 대체 가능함을 제시하여 왔다. 그러나, 이러한 가능성은 단순 모의효율을 통한 분석이므로 실제 수문관리 현장에 대한 적용을 위한 고찰이 필요한 시점이다. 이에 본 연구에서는 딥러닝 기법을 통하여 수문모의의 가능성을 고찰하고 개선점을 고찰하고자 한다. 이를 위하여 수문자료에 많이 적용되는 LSTM 기법과 수문모형인 TANK모형을 이용하여 경상남도의 형산강 유역을 대상으로 2013년부터 2020년까지의 유출량을 모의하고 그 결과를 비교 분석하였다. 형산강 유역에 대한 수문모의를 수행한 결과, LSTM 기법을 이용한 수문모의가 TANK모형에 비하여 높은 모의효율을 보여주었다. 그러나, 높은 모의효율에도 불구하고 유역의 물리적인 강우-유출과정을 모사하는 수문모형과 달리 LSTM 기법은 인간이 이해할 수 없는 과정을 통하여 학습하고 구조화되므로 기존과 다른 경향의 입력자료로 인한 예측오류가 발생할 가능성과 그에 따른 인간의 판단불가에 따른 문제를 내포하고 있음을 고찰하였다. 따라서, 딥러닝을 이용하여 수문모델링 분야에 수문모형을 전면적으로 대체하기에는 어려움이 있을 것이다. 본 연구에서는 현재까지의 딥러닝을 이용하여 수문모형을 대체하기 위해서는 ① 국민의 생활에 직접적으로 영향을 미치는 분야가 아닌 단순 연구목적이나 위험성 분석 등에 적용하거나, ② 딥러닝의 모의결과에 대해 사용자가 검토하거나 판단할 수 있는 의사결정 체계를 구축하거나, ③ 도출된 결과에 대한 윤리적 검토나 책임소재에 대한 사회적 합의 등이 선결되어야 할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1823-1827
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• 2008

신뢰성 있는 수문자료는 홍수와 가뭄의 피해를 경감하기 위한 각종 수공구조물의 설계 및 기준 수립에 필요한 기초적인 자료이다. 또한, 국내 수문특성을 대변할 수 있는 고품질 수문자료의 확보는 경제 산업적으로도 필수적이고 기본적인 사항이다. 이러한 여건들과 사회적인 요구에 부응하기 위해서는 적극적인 품질관리를 통해 신뢰성 있는 수문자료를 제공해야 한다. 수문자료의 중요성과 수문자료 품질관리의 필요성이 대두되고 있는 사회적인 요구를 반영하고자 국가 수문자료 품질관리 기준을 제시하고 현업에 적용 가능한 시스템을 구축하여 수문자료 관리 체계를 확고히 함으로써 수문자료 신뢰성을 확보하는 데 본 연구의 목적이 있다. 한강홍수통제소 관할 수문관측소의 실시간 수문자료(우량, 수위)에 대해 기왕자료 분석을 통해 지점별 이상치 자동점검 기준을 설정하였고 이에 따른 자동 품질관리를 거친 후 이상 및 결측치를 수동으로 수정, 보완할 수 있는 기법을 적용하여 수동 품질관리를 수행할 수 있도록 C/S(Client/Server) 방식의 전산프로그램을 개발하였다. 본 연구에서 구축된 국가 수문자료 품질관리시스템에 의해 수행된 품질관리 과정을 통해 수정, 보완된 자료는 원시자료, 자동품질등급, 수정자료, 수동품질등급의 자료 품질 표지가 이루어지고, 자료의 현황을 자세히 알 수 있도록 구성되었다. 국가 수문자료 품질관리시스템을 통해 수문자료 품질관리업무의 효율성을 증대시키고 수문자료의 신뢰도를 높이는 수단으로 활용될 것이다.