• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.366-366
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• 2023

우리나라 농촌 지역의 농업용저수지는 유역면적이 작고 홍수 도달시간이 짧아 홍수 대응에 어려움이 있으며, 대부분의 농업용저수지는 용수공급 목적으로 건설되어 홍수 대응능력이 부족한 실정이다. 한국농어촌공사는 수자원, 재난재해 등 농촌용수 관련된 다양한 정보의 통합관리를 위한RAWRIS(Rural Agricultural Water Resource Information System)을 운영하고 있으나, 소하천 및 농촌 지역의 홍수 피해 저감에 대한 관리와 노력은 도시 지역의 대하천 유역과 비교하여 여전히 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 농촌지역의 과학적 재해관리를 위해 RAWRIS의 홍수량 산정기술을 개선하고, 저수지 홍수예경보에 필요한 기상청 초단기 강우예측자료의 활용성을 검토하고자 하였다. 이를 위해 농어촌공사에서 관리하는 농업용저수지 중 홍수배제시설인 레디얼게이트가 설치된 농업용저수지 30개소를 대상으로 해당 저수지의 수위계측 정보, 수문 방류 정보 등 저수지 홍수관리 현황을 조사하였다. 다음으로 농어촌공사가 운영 중인 RAWRIS의 홍수량 산정과정을 검토하여, 기존 RAWRIS에 CN값이 미설정된 저수지 유역의 CN값을 설정하였으며, 유역의 강우량 및 유효우량 산정 알고리즘 개선하고 저수지 유역별 강우-유출모형의 대표 매개변수를 제시하였다. 마지막으로 기상청에서 제공하고 있는 초단기 강우예측자료의 활용성 평가를 위해 기상청 강우예측자료와 저수지 유역의 면적평균강우를 비교하였으며, 예측 및 관측강우에 의한 홍수유입량을 산정하여 그 결과를 비교하였다. RAWRIS 홍수량 산정기술의 개선 효과를 검토한 결과, 예당저수지의 경우에는 첨두유량백분율 오차가 최대 50 % 이상, 결정계수(R2)가 최대 0.6 이상 개선된 것으로 나타났다. 다음으로 초단기 강우예측자료의 활용성을 평가하기 위해 RAWRIS에 제공되는 기상청 강우예측자료와 관측강우자료을 비교한 결과, 초단기 예측강우자료는 정량적, 정성적 신뢰도의 문제가 있어, 농업용저수지 홍수예측시스템에 그대로 적용하는데에는 무리가 있는 것으로 나타났다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.12
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• pp.1021-1030
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• 2022

Currently, South Korea implements water resources management policies focusing on integrated water quantity, quality and hydro-ecology management. In particular, rehabilitation of natural rivers has become a major issue. As for reservoir operation during non-flood season, efforts have been made continuously to apply the Deficit Supply Method that can maximize water supply to address droughts and increase in water demand. When Deficit Supply Method is applied, the water supply capacity of reservoir can be maximized. However, downstream water flow would remain constant. In consideration that a natural stream, a long-time-created hydro-ecology, can be significantly influenced by flow variability, the Deficit Supply Method-based reservoir operation can generate effective water supply. Still, it may trigger adverse effects from the aspects of natural rehabilitation and hydro-ecology recovery. The main objective of this study is to analyze impacts on downstream flow duration through reservoir simulation by comparing the Firm Supply Method, the Deficit Supply Method and the Selective Deficit Supply Method, and examining each method's effects on reservoir operation. This study found that the Firm Supply Method could maintain water flow variability, but could not maximize water supply capacity. When the Deficit Supply Method was applied, water supply capacity could be increased while remaining vulnerable regarding water flow variability, as a difference between average flow and low flow was negligible at downstream. In comparison, the Selective Deficit Supply Method was found to sustain time-based reliability at 95% or higher, whereas downstream flow duration could be maintained at a level similar to the level generated by the Firm Supply Method.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.365-369
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• 2006

MODSIM 모형은 하천유역 네트워크 모형으로 최신의 네트워크 최적화 알고리즘을 적용함으로써 유역내에서 물리적 수문학적으로 그리고 수리권과 같은 제도적인 면을 동시에 고려한 물 배분이 가능하며, 네트워크 흐름 최적화 기법은 복잡한 유역 시스템의 모의 능력을 증대시켜 준다. 모형을 이용하여 링크와 노드 및 우선순위를 토대로 금강유역을 대상으로 3개의 저류노드, 57개의 비저류노드, 72개의 수요노드 및 127개의 링크로 구성된 네트워크를 구축하였다. 개발된 네트워크 모형의 적용성 평가를 위해 충청지역의 행정중심복합도시 건설전 후의 용수수급에 대해서 분석하였으며, 네트워크 설계, 우선순위의 설정, 모의운영의 시나리오 분석 등에 있어서 만족할만한 성과를 도출하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.354-359
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• 2006

The analysis of large-scale water resources systems is often complicated by the presence of multiple reservoirs and diversions, the uncertainty of unregulated inflows and demands, and conflicting objectives. Reinforcement learning is presented herein as a new approach to solving the challenging problem of stochastic optimization of multi-reservoir systems. The Q-Learning method, one of the reinforcement learning algorithms, is used for generating integrated monthly operation rules for the Keum River basin in Korea. The Q-Learning model is evaluated by comparing with implicit stochastic dynamic programming and sampling stochastic dynamic programming approaches. Evaluation of the stochastic basin-wide operational models considered several options relating to the choice of hydrologic state and discount factors as well as various stochastic dynamic programming models. The performance of Q-Learning model outperforms the other models in handling of uncertainty of inflows.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.365-365
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• 2021

기후변화로 인하여 발생하는 자연재해는 수많은 인명 및 재산 피해를 일으키며, 그 중에서도 가뭄은 물과 식량의 안보를 위협하고 있다. 이에 OECD(2015)는 미래의 세계 인구 40%가 2050년까지 물이 부족한 강 유역에서 살 것이라 예측하고 있으며, 물의 다층적 거버넌스를 개발하여 물을 효과적으로 사용하기 위한 상향식 의사결정, 통합물관리 체제의 개념을 제시하기도 하였다. 우리나라 역시 가뭄으로 인한 피해발생이 빈번하고, 그 강도나 범위가 점차 증가하는 추세이다. 하지만 2000년부터 한국농어촌공사(출범은 '농업기반공사')가 농업용수를 관리해오고 있으며, 농업용 수리시설의 증축, 관리 등이 공적인 관리쳬계로 변화해오면서 자연스럽게 농업인의 물관리는 배제되었다. 또한, 농업용수는 무상·무제한 공공재라는 인식과 농업인 평균 연령이 높아짐에 따라 농업인의 물꼬관리 및 수로 훼손, 무단취수 행위 등에 대한 제제가 불가능한 실정이다. 본 연구에서 최근 농식품부의 「2019년 정부가뭄종합대책」에 포함되어 있는 물절약 거버넌스 구축 및 운영 내용을 바탕으로 농업용수 관리 및 사용구조를 고려하여 두 개 지역의 농어촌공사(여주이천지사, 경주지사) 주도 하에 거버넌스를 간담회 형식으로 운영하였다. 농업용수 물절약 거번넌스 이해관계자들은 각 지역별 공기업, 공무원, 농업인, 언론인, 학계 전문가 등이 참가하였으며, 거버넌스 운영 2회 및 설문조사를 실시하였다. 그 결과 각 이해관계자들은 농업용수 절약을 위한 현재 문제점 및 해결방안 등에 대한 의견을 제시하였으며, 설문조사를 통하여 농어촌공사의 신뢰도 및 중요도가 가장 높고, 높은 중요도에 비하여 농업인 및 지자체 등은 신뢰도가 낮은 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는 농업인이 농업용수에 대한 주인의식을 가지고, 적극적이고 자발적인 참여가 필요하다는 것을 보여주고 있으며, 본 연구를 통하여 이루어진 간담회 형식의 거버넌스보다 운영효과 및 지속성을 유지할 수 있는 형태의 거버넌스가 연구되어야한다. 향후 농촌형물 거버넌스 모형이 개발되기 위하여 본 연구는 기초자료로 활용할 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.11
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• pp.841-849
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• 2007

This study evaluated the effect of combined rainfall observation of using rain gauge and rain radar. The effect of combined observations is to be evaluated by considering the decrease of measurement error due to combined use of design orthogonal observation methods. As an example, this study evaluated the rain gauge network of the Keum river basin, and showed how the density of rain gauges could be decreased by combining the radar observation. This study applied the researches on sampling error by North and Nakamoto(1989), Yoo et al. (1996) and Yoo (1997), also the simple NFD model for representing the rainfall field. The model parameters were decided using the rainfall characteristics (correlation time and length) estimated using the data collected in the Keum River Basin by 28 rain gauges and the operation rule of radar was assumed arbitrarily. This study considered the rain gauge density criteria provided by WMO(1994) and the rain gauge density installed in the Keum river basin to decrease the rain gauge density under the condition of introducing the radar.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.405-405
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• 2020

최근 선제적인 가뭄대응을 위하여 관계부처가 상시 가뭄 관리체계를 지속하고, 범정부적 가뭄예방 대처를 위한 가뭄종합대책이 수립되었다. 가뭄종합대책에는 통합적 가뭄 위기대응체계를 마련해 단계별로 가뭄에 체계적으로 대응하고, 극한가뭄에 대비해 선제적 용수확보와 가뭄 전문가 지역 협의체 운영 등을 통해 대응 역량을 강화하는 계획이 포함되어있다. 또한 국가재난관리체계에 따라 지자체는 지역별 재난안전대책본부를 수립하고, 현장조치 행동메뉴얼에 따라 단계별 제한급수대책 수립, 재난대응 단계별 행동요령 (징후 감지, 초기 대응, 비상 대응) 등을 수행한다. 이처럼 가뭄은 발생 후 해갈까지 많은 시간과 지속적인 관리가 필요하며, 사회전반에 걸처 영향을 주는 대형복합재난으로 국가적 차원의 통합적 관리가 필요한 재난으로 국가가뭄대응체계 및 비상대처계획 (Emergency Action Plan, EAP) 수립이 필요하다. 미국은 1998년 국가가뭄정책법(National Drought Policy Act)을 제정해 가뭄관리에 대한 법제도적 기반을 마련하였으며, 2006년 국가통합가뭄정보시스템법 (National Integrated Drought Information System Act)을 제정해(Public Law 109-430) 현재의 국가통합가뭄정보시스템 (NIDIS)이 설립되었다. 이후 국가가뭄회복력파트너십 (National Drought Resilience Partnership, NDRP)을 발족하여 2016년 장기가뭄 회복력을 위한 국가재해대응정책을 수립하였다 (Federal Action Plan for Long-Term Drought Resilience). 미국의 경우 1982년 콜로라도 주, 사우스다코타 주, 뉴욕 주를 시작으로 2020년 현재 48개 주에서 연방정부단위의 가뭄대응계획을 수립하였다. 본 연구에서는 미국에서 실행되고 있는 가뭄 적응 대책 및 비상대처계획을 조사, 분석하고, 향후 메가 가뭄 발생시 국가단위의 가뭄 재난위기관리 매뉴얼, 정부 및 지자체의 가뭄 대응 체계 및 대응 방안을 보완할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.14-14
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• 2020

일반적으로 수문빈도해석은 치수계획 수립에 이용되는 설계강수량, 계획홍수량 등을 산정하기 위해 연최대치계열 또는 연초과치계열 자료를 이용한 극치빈도해석을 수행하고, 확률분포의 우측꼬리(right tail) 부분을 이용하여 확장된 재현기간에 해당하는 확률수문량을 추정한다. 하지만 가뭄 관련 분석에서는 확률분포의 좌측꼬리(left tail) 부분은 이용해 확장된 재현기간별 확률수문량을 추정해야할 경우가 발생한다. 또한 물관리 실무에서 장 단기 운영계획 수립을 위해 이용하는 갈수빈도 유입량 산정 등에서도 평년보다 작은 수문량에 대한 빈도해석이 필요한 경우가 있다. 국가 가뭄정보분석센터에서는 기존에 K-water연구원에서 개발한 빈도해석 프로그램인 K-FAT의 분석모듈을 이용해 극소치계열 또는 갈수빈도 유입량 분석에 특화된 가뭄빈도해석 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 GEV, Gumbel, Weibull 등 14개의 확률분포형을 포함하며, 모멘트법, 최우도법 및 L-모멘트법을 사용하여 매개변수를 추정한다. 적합도 검정의 경우 χ², K-S, CVM, PPCC 및 수정 Anderson-Darling test를 이용하여 다각적인 검정을 할 수 있도록 하였다. 분석을 위한 입력 자료의 경우 사용자가 전처리를 통해 준비한 연최소치계열 등 연도별 시계열자료를 이용할 수 있으며, 일단위 및 월단위의 강수량 또는 댐 유입량 자료를 이용해 사용자가 원하는 기간의 누적강수량, 평균 유입량으로 변환할 수 있는 자료변환 기능을 추가하여 실무 활용성을 높였다. 또한 최적 확률분포 선정을 위해 참고할 수 있도록 AIC(Akaike information criteria)와 BIC(Bayesian information criteria) 분석이 포함되어 있으며, Bootstrap 기법 등을 이용한 불확실성 산정을 통해 추정 값의 신뢰구간을 표시하도록 하였다. 개발된 프로그램은 베타버전 시험배포를 거쳐 가뭄정보포털을 통해 배포할 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1342-1347
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• 2007

최근 수자원 분야에서 GIS의 활용은 유역의 수리, 수문분석을 위한 모형의 입력자료 생성 및 모의 결과를 가시화, 이에 따른 유역관리 시스템의 구축 등 폭넓게 활용되고 있다. 또한 국가지리정보시스템에 조사를 통해서 수치지형도 및 주제도를 구축, 구축된 자료의 표준화를 실시하고 있는 실정이다. 그러나 수자원 분야에서 GIS를 활용하기 위한 기술은 주로 선진국을 중심으로 발전하여 왔기 때문에 우리의 실정에 맞지 않아 활용측면에 있어 신뢰할 만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다. 따라서 국내 상황을 고려하면서 수자원이라는 전문분야 적용에 적합한 GIS(HyGIS)를 개발하고 여기에 수리, 수문분석모형을 연계하여 국내 실무분야에 적용함에 있어 편의성과 실용성을 구비한 모형개발이 이루어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 국내 소프트웨어 GeoMania(HyGIS)에 의한 GIS 정보처리의 자동화를 기반으로 하여 실무에서 활용도가 높은 수문모형인 HEC-HMS 및 HEC-1과 수리모형인 HEC-RAS를 연계 및 통합하기 위해서 HyGIS에서 DLL형태로 제공되도록 하였다. HyGIS에서는 수문학적 DEM 분석 및 공간정보 생성, 선형참조가 가능한 하천 네트워크 생성, 유역 시설물 관리 등의 기능을 제공하며 COM(Component Object Model)을 기반으로 개발된 시스템으로 다른 소스로부터 개발된 컴포넌트를 연계하여 시스템의 기능 확장을 손쉽게 수행할 수 있도록 하였을 뿐만 아니라 공간 DB는 GeoMania의 고유 DB인 GSS를 이용한다. HyGIS-HMS는 HyGIS를 통한 국내 유역의 지리정보를 활용하여 HEC-HMS 뿐만 아니라 HEC-1을 추가하여 사용자의 기호와 편의에 따라 모형을 선택할 수 있도록 하였으며 HEC-1의 결과를 가시화하기 위해서 챠트 기능을 추가하였으며 매개변수를 자동으로 산정할 수 있도록 시스템을 구축하였다. HyGIS-RAS는 국내 하천유역에 대해서 기구축 되어있는 하천관리지리정보시스템(RIMGIS)자료를 직접 활용하도록 구성되어있고 자료를 활용하여 제내지와 제외지를 통합하여 TIN분석을 실시하여 범람 홍수해석에 활용할 수 있도록 하였다. 하천수리해석의 기능을 보강하기 위해 역산조도계수 산정모형, 상류-사류 천이류 구간에 대한 부등류 해석모형, 범람 홍수류에 대한 홍수위 산정모형, 하천수리계산시의 불확실도 해석모형 등의 새로운 기능을 추가하여 제시하였다. 모든 입출력자료는 프로젝트 단위별로 운영되어 data의 관리가 손쉽도록 하였으며 결과를 DB에 저장하여 다른 모형에서도 적용할 수 있도록 하였다. 그리고 HyGIS-HMS 및 HyGIS-RAS 모형에서 강우-유출-하도 수리해석-범람해석 등이 일괄되게 하나의 시스템 내에서 구현될 수 있도록 하였다. 따라서 HyGIS와 통합된 수리, 수문모형은 국내 하천 및 유역에 적합한 시스템으로서 향후 HydroInformatics 구현을 염두에 둔 특화된 국내 수자원 분야 소프트웨어의 개발에 기본 토대를 제공할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.381-381
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• 2019

동남아시아의 급격한 도시인구 증가는 도시화로 파생되는 제반문제를 유발하고 있으며 특히 집중호우와 홍수배제 시설의 부족 및 유관시설의 정보관리체계 부재는 홍수 피해규모를 가중시키고 있다. 인도네시아의 경우 물 재해 관리기관 간의 정보공유체계 부재로, 홍수로 인한 문제해결에 대하여 효과적인 대응이 어려운 실정이다. 주요 물 관리 기관인 유역관리청(BBWS)의 경우 조기홍수경보시스템을 보유하고 있으나 단순 수문현황 모니터링에 국한되어 운영되고 있다. 이에 본 연구에서는 홍수피해를 최소화 할 수 있는 동남아시아 맞춤형 물 재해 관리 클라우드 플랫폼을 개발하여 비구조적 홍수 문제해결의 매개체로 활용하고자 한다. 기본적인 유역 수문현황 모니터링과 함께 댐, 보, 배수문 및 펌프장 등 홍수방어시설물의 운영현황 정보, 홍수상황분석, 홍수위험지도 등 종합적인 물 재해 정보를 제공하고 사전에 홍수위험 지역을 분석하여 유관기관과 공유할 수 있는 물 재해 관리 의사결정지원시스템을 개발하고자 한다. 기본적인 정보관리 체계화를 위하여 인도네시아의 다양한 물 재해 관련기관에서 보유하고 있는 자료들의 통합 클라우드 DB관리 시스템을 구축하였다. 연구대상지역은 인도네시아 수도인 자카르타의 Pesanggrahan유역과 인근 Batam섬 Baloi유역을 선정하였으며 대상 유역의 수문, 기상자료 및 GIS 정보수집은 공동연구기관인 인도네시아 공공사업부 수자원청(MPWH)과 주요 물 관리기관인 유역관리청(BBWS)의 협조를 통하여 진행하였다. 수집된 자료들은 관계형 데이터베이스 관리시스템인 MySQL을 사용하여 통합 물 재해 정보 데이터베이스를 구축하였으며 완성된 데이터베이스의 정보제공 및 공유시스템은 웹기반 인터페이스를 통해 관리되도록 설계하였다. 홍수유출 해석을 위한 분석 엔진은 K-water의 홍수분석 시스템인 FAS를 이용하였다. FAS의 홍수분석모형인 COSFIM과 수리모형인 Fldwav를 연계하는 데이터 분석 플랫폼을 완성하였으며 인도네시아 현지 조건에 부합하는 홍수분석 시스템으로 Customizing과정을 수행하였다. 또한 FAS의 PC기반 시뮬레이션 형식을 DB 연계형 웹서비스 방식으로 연동되도록 개량하였으며 추후 SaaS형 물 재해 분석시스템으로 전환할 수 있는 개발환경을 확보하였다. 개발된 물 재해 분석 플랫폼(WRMP)을 활용하여 인도네시아 공동연구기관과의 협의를 통해 물 재해 관리 시나리오를 수립하고 그 대안을 제시하였으며, 적용 시나리오별 홍수피해 저감 효과를 분석하였다. 또한 향후 방재시설물까지 연계하여 운영효과를 분석할 수 있도록 구조화하였다. 개발된 물 재해 관리 시스템은 개선된 정보처리 및 분석시스템을 활용하여 종합적인 물 재해정보를 제공하고, 사전에 홍수위험 지역을 분석하여 유관기관과 공유할 수 있는 물 재해 관리 의사결정 지원시스템으로써 유용하게 활용될 수 있을 것이다.