• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.106-106
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• 2011

소수력은 온실가스 배출량이 적은 친환경 청정에너지원이면서 지역의 분산전원에 기여할 수 있는 유용한 자원으로 평가되고 있다. 이러한 여건은 소수력발전 사업이 전력의 smart grid 구축 효과로 인해 가장 큰 효율성을 달성할 수 있을 것으로 기대된다. 국내 소수력발전은 1500Mw의 부존량을 가진 것으로 평가되고 있으나 계절적 편중으로 인한 가동률 부족, 경제성 부족 등으로 활발한 보급이 이루어지지 않고 있다. 특히 신재생에너지 확대 전략에도 불구하고 지원금 등 경제적 인센티브 부족으로 인해 민간부문의 참여는 상당히 저조하다. 그럼에도 불구하고 수력에너지는 환경친화적이고 잠재성이 큰 신재생에너지로 온실가스 저감과 에너지 확보에 기여할 수 있다. 특히 수력에너지는 민간투자의 어려움이 존재하므로 정부의 장기적인 기술개발투자 및 효율성 확대 정책이 중요하다. 본 연구에서는 소수력 확대의 경제 환경적 효과를 평가해보기 위해 연산일반균형모형 (CGE :Computable General Equilibrium Model)을 구축한다. 본 연구는 다음과 같이 수행되었다. 첫째, 수력발전부문과 수도사업을 구분하고 사회회계행렬을 작성하였으며, 전력부문에서 수력발전을 포함한 다단계 생산구조를 가정하였다. 둘째, 일반균형모형 방정식 체계를 작성하고 모형의 파라미터 추정 등 보정(Calibration) 작업을 수행하였다. 셋째, 국가 중기 온실가스저감 시나리오를 적용한 전망을 수행하고 소수력 확대(투자지원) 시나리오를 구축한다. 본 연구는 저감수단으로 탄소세를 부과하였다. 끝으로, 소수력 발전 보급 확대의 경제적, 환경적 파급효과를 계산하였다. 분석결과, 소수력 발전 잠재 성장을 반영한 수력에너지 비중은 약 2020년에 약 4.5% 까지 증가하는 것으로 나타났다. 이로 인한 온실가스 저감 기여분은 약 3%에 이르는 것으로 계산 되었다. 또한 수도사업과 비에너지 제조업의 산업비중은 증가하였다. 이러한 결과는 소수력 발전 확대가 화석연료 대체를 통한 지속가능한 에너지 수요에 기여하고 지역개발과 물산업 발전 등 경제적 파급효과 등을 유발할 수 있음을 시사한다. 또한 본 연구에서 고려하지 못한 소수력 기술 개발은 에너지 대체 촉진으로 인한 온실가스 저감과 녹색성장에 기여할 것이다.

• 물과 미래
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• 제24권3호
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• pp.71-82
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• 1991

수질원 부존량의 평가를 위한 월유출량의 추정방법은 통상 경험식에 의한 방법, 물수지분석에 의한 방법 그리고 회귀분석에 의한 방법등이 있다. 본 연구는 수위계측지점의 유출자료를 사용하여 다중회귀분석으로 회귀모형을 수립함으로서, 장기 수자원 개발계획의 수립에 필요한 월유출량의 추정을 가능토록하였다. 사용한 자료는 총 48개 수위관측소의 월유출량 및 기상,지상 인자 이며 이중 43개 지점은 모형의 개발에, 나머지 5개 지점은 모형의 검증에 이용하였다. 또한 모형을 유역별모형과 전체모형, 평균치모형과 개별자료모형으로 구분하여 모형-1, 모형-2, 모형-3 그리고 모형-4의 4개 모형을 수립하였으며, 검증결과 모형-2가 가장 적절한 모형으로 판단되었다. 선정된 회귀모형과 기존의 가지야마공식의 적용성을 통계적 방법에 의해 비교한 결과 본 다중회귀모형이 연유출량 뿐아니라 월별유출량의 변화성향을 매우 잘 나타내고 있으며, 적용 또한 용이함이 입증되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권4호
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• pp.285-293
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• 2011

본 연구에서는 제한된 수자원 부존량을 효율적으로 사용하고 각 댐의 저류량, 수요에 대한 용수공급량 및 하천유지용수를 최대화하기 위해 댐 상 하류간의 연계운영 모형을 이용하여 연계운영 효과를 분석하고 댐과 보의 최적 연계운영을 통한 하류단의 수문학적 거동 특성 변화를 검토하여 댐운영 개선방안 도출 등 다양한 하천관리 개선 방안에 대해 연구하였다. 대상유역은 신뢰성 높은 수문자료를 획득 가능한 금강 수계 유역으로 하였으며 수문자료는 순물소모량을 감안한 '67~'06년(40개년) 유입량(수자원장기종합계획, 2006)을 유역의 일유입량으로 변경하여 적용하였다. 연계운영 시 네트워크상에서 용수공급 가능한 범위는 연평가시 95%를 만족하는 신뢰도를 적용하였으며 기존에 건설된 용담, 대청댐에 의해 구해진 저수지수는 0.292로 산정되었고 향후 추가될 금남, 금강, 부여보에 의해 재산출된 저수지수는 0.297로 나타났다. 결과적으로 29.2%를 저류할 수 있는 상태에서 보가 추가되면서 29.7%로 저류량이 증가됨을 나타낸다. 규암지점의 유황변동특성을 분석한 결과, 각 단계가 증가할수록 저수량 $Q_{275}$과 갈수량 $Q_{355}$은 증가하고 풍수량 $Q_{95}$과 평수량 $Q_{185}$은 감소하여 대상지점의 유황이 전반적으로 개선되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 갈수량의 경우 댐과 보에 의해 통제가 되지 않은 수치 보다 댐-보연계 시 $16.3m^3/s$ 증가하였다. 본 연구를 통해 자연상태의 유황보다 댐연계 및 댐-보 연계운영에 의해서 유황이 안정되고 이로 인해 안정적으로 이용할 수 있는 용수가 증가되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.48-48
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• 2011

본 연구에서는 미래 기후변화가 하천 및 호소수질에 미치는 영향을 평가하고자 유역 수문-수질 모의가 가능한 SWAT(Soil and water assessment tool) 모형과 호소수질 모의가 가능한 WASP(Water Quality Simulation Program) 모형을 연계운영하여 충주호를 포함하는 충주댐 유역($6,642.0km^2$)에 적용하였다. 이를 위해 IPCC(Intergovernmental panel on climate change)에서 제공하는 A1B 배출시나리오를 포함하는 MIROC3.2 hires 모형의 결과로부터 충주댐 유역의 총 6개 기상관측소에 대한 과거 30년(1997~2006) 실측자료를 바탕으로 미래 온도와 강수에 대한 편이보정(Bias correction) 및 Change Factor Method로 상세화(Downscaling)하여 미래 기후자료(2020s, 2050s, 2080s)를 생산하였다. 미래 연평균 온도는 기준년도인 2000년에 비해 최대 $+4.8^{\circ}C$(2080s)의 온도증가를 보였으며, 강수량의 경우 여름과 가을 강수량이 다소 감소하였으나 연평균 강수량은 최대 +34.4%(2080s) 증가하는 것으로 전망되었다. 먼저, SWAT 모형을 이용한 기후변화에 따른 댐 유입량은 39.8%(2080s) 증가는 것으로 분석되었으며 유역의 유출특성 변화로 인한 유사량은 지표유출변화에 기인하여 봄과 겨울에 증가하는 경향과 함께 -14.5%(2020s) ~ +27.3%(2080s)의 변화를 보이는 것으로 분석되었다. 영양물질에 대한 오염부하량은 2080s에서 T-N이 증가추세를 보이며 최대 87.3% 까지 증가하는 반면, T-P는 유사량과 유사한 변화패턴을 보이며 최대 48.4%까지 감소하는 것으로 분석되었다. 호소수질 모델링을 위한 충주호의 Segment 구성은 충주댐1 지점에서부터 충주댐4 지점까지 전체 수표면적 $65.7km^2$에 대하여 상층과 하층 총 760개로 구성하였으며, SWAT 모형에 의한 충주호 유입하천 소유역에서의 미래 유출 및 영양물질 자료를 WASP 모형의 초기값으로 입력하여 수체 내의 BOD, Chl-a, T-N, T-P 변화 분석을 실시하였다. 이와 같이 지구 온난화에 의한 기후변화는 강우특성 변화에 따른 가뭄과 홍수 등 극한 기상현상의 발생, 유역 물순환 체계 변화를 야기 시키므로서 수자원 부존량 변화에 영향을 미칠 뿐만 아니라 기온상승에 따른 수온변화, 비점오염물질의 거동에도 변화를 초래하여 하천 및 호소 수질에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권12호
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• pp.1029-1038
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• 2009

향후 소수력 자원은 풍부한 부존량과 더불어 사회적 온실가스 감축 노력을 바탕으로 대체에너지로서 성장잠재력이 클 것으로 전망된다. 과거에 소수력 개발을 위한 자원조사는 많은 시간과 비용이 드는 현장조사나 종이지도에 의존해 왔다. 그리고 타당성평가, 개발 우선순위 결정과 같은 의사결정시 발전 성능특성과 경제성에만 치중해 왔다. 그러나 최근 들어 경제적인 부문 뿐만 아니라 인문-사회, 환경, 생태적으로 지속가능한 개발이 더욱 강조되면서 이러한 다기준의 고려는 지속가능한 소수력 개발을 위하여 필수적인 것이 되었다. 따라서 본 연구에서는 계층화분석 과정과 GIS를 이용하여 소수력 개발의 계획단계에서 다수의 소수력 입지들 간의 우선순위를 결정하는 공간 다기준의사결정 방법론을 제시하였다. 제시된 방법론은 초강유역 소수력 입지들 간의 개발 우선순위 결정에 적용하였으며, 분석에 사용된 공간정보 자료와 개발 우선순위 결과를 논문에 수록하였다. 본 연구는 향후 소수력 개발 활성화에 대비한 기초연구로서 의의가 있으며, 소수력 개발의 타당성을 평가하는 의사결정에서 활용도가 높을 것으로 기대된다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제1권1호
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• pp.33-50
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• 1994

제주도 지하수자원의 산출특성을 규명키 위하여 총 455개 기존관정의 자료를 전산처리하여 지역별 대수성 수리특성을 규명하였다. 제주도는 주로 현무암내에 협재된 화산쇄설층, crinker층과 현무암의 1 및 2차 유효공극이 주 대수대의 역할을 하며 이들은 기저, 준기저 및 상위대수층으로 구성되어 있다. 본도 대수층의 평균 투수량계수는 29,300 $m^2$/일이며 평 균 저유계수는 0.12로써 자유면 대수층을 이루고 있다. 종합적인 물수지 분석을 실시한 바 본도에 부존된 지하수 부존량은 약 440억 ㎥이고, 년평균 강수량은 33.9억 ㎥으로써 이 중 하천유출량은 6.38억㎥/년이며, 증발산량은 12.56억 ㎥/년(37%)이고 지하수함양량은 년평균 강수량의 44.1%에 해당하는 14.94억㎥이다. 본도에 부존된 지하수의 최적 개발가능량(sustainable yield) 을 각 지역별로 정량적으로 계산한 결과 그 양은 함양량의 41%에 해당하는 6.2억㎥/년(1,689,000 ㎥/일) 정도였으며 잔여 8.74억㎥/년(2,404,000㎥/일)은 해안이나 해저용천의 형태로 유출된다. 특히 최근에 실시한 심부 시추조사 자료에 의하면 EL-120$\pm$68m 부근에 저투수성 해성 퇴적층(일명 세화리층)이 분포되어 있는 것으로 판명되었으며 과거 서귀포층군으로 알려진 저투수성 퇴적층이 북서부와 서부 일원에서 EL-70m 부근에 널리 분포되어 있어 서귀포층군과 세화리층의 명확한 구분이 필요하다. 만일 이러한 저투수성 퇴적층이 제주도의 기저층을 이루는 경우 제주도 내에 부존된 지하수는 주로 준기저 지하수일 것이며 이는 제주도 지하수의 산출특성에 결정적인 영향을 미칠 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권12호
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• pp.985-994
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• 2007

소수력은 신재생에너지 중에서도 온실가스 배출량이 가장 적은 청정에너지중의 하나이며, 국내 부존량이 매우 풍부하기 때문에 최근 개발에 대한 필요성이 부각되고 있다. 그러나 국내에서 소수력 개발을 위한 자원조사나 연구는 1990년대 이후 매우 미흡한 상황이어서 체계적인 연구가 뒷받침 되어야 할 것이다. 본 연구의 목적은 소수력 개발의 계획단계에서 입지분석을 위한 방법론을 제시하는 것이다. 이를 위해서 제약기준과 입지기준을 설정하고 가중치를 부여하였으며, 각 요인들의 정량화 방법을 제시하였다. 특히, 최근 시설물 입지분석에 광범위하게 사용되고 있는 지형공간정보체계를 활용하는 분석절차를 수립하고 자동탐색이 가능한 시스템모형을 개발하여 분석의 객관성과 정밀성을 제고하는데 중점을 두었다. 개발된 방법론은 금강수계의 보청천에 적용하였으며 분석결과, 댐식 4개소, 수로식 2개소를 입지로 선정하였다. 본 연구는 향후 소수력 개발 활성화에 대비한 기초연구로서 의의가 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권12호
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• pp.995-1005
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• 2007

본 연구에서는 하천유역에서 소수력 개발 대상지점에서의 최적규모를 결정하는 방안을 제시하였다. 제시된 방안은 지형 및 수문자료의 구축, 발전소 모의운영, 경제성분석, 최적규모 결정과 같은 일련의 절차로 이루어진다. 최적규모 결정을 위해 경제성 평가지표 가운데 하나인 순현가를 이용하였고, 이를 통해 최적 설계유량과 시설물의 최적규모를 도출하였다. 초기비용의 산출을 위하여 기존 소수력발전소의 비용 자료를 검토하여 함수식을 개발하였고, 편익 산정시 현재 공시된 전력 기준단가를 이용하였다. 이러한 일련의 절차를 기존에 조사된 금강수계의 초강유역에 위치한 댐식, 수로식 소수력 지점 2개소에 적용하였으며, 최종적으로 설계유량과 시설물의 규모 변화에 따른 NPV 민감도를 확인하여 최적규모를 결정하였다. 본 연구에서 제시한 방법은 소수력 개발지점에서의 최적규모 및 경제성 여부를 사업추진 이전에 개략 추정하여 잠재수력 부존량을 확인함으로써 사업시행주체의 의사결정 지원 측면에서 활용도가 높을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.303-310
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• 2017

증발산량은 수자원 부존량 평가, 물수지 분석, 지구의 물 순환 및 에너지 순환을 이해하기 위해서 알아야 할 중요한 수문량이다. 실제 증발산량이 습윤조건의 증발산량의 2배에서 잠재 증발산량을 제한 것과 같다는 보완관계(Complimentary relationship)를 기반으로 기상관측망 지점에서 일반적으로 관측되는 기상 자료를 이용해 증발산량을 산정하는 방법이 다양하게 개발되어 왔다. 이 중 Granger and Gary (GG)방법은 보완관계를 기반으로 경험적인 매개변수를 도입하여, 지역의 기온 등의 자료만 활용하여 증발산량을 산정할 수 있도록 하는 경험식이다. 본 연구에서는 FLUXNET2015 자료 중 아시아 지역 내의 10개 지점에서 에디공분산법을 활용해서 관측된 증발산량 자료를 GG방법을 활용하여 산정한 증발산량과 비교하였다. 내륙지역의 경우 해안지역에 비해 상대적으로 정확하게 증발산량이 추정되었고, 이에 해안지역의 경우에만 담금질 기법(Simulated Annealing, SA)을 활용하여 GG방법의 매개변수를 수정하였다. 수정된 GG방법을 활용하여 증발산량 추정 결과의 Root mean square error, Coefficient of determination($R^2$), Mean absolute BIAS를 개선할 수 있었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.47-47
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• 2011

에너지자원이 부족하여 에너지 해외의존도가 약 80% 이상인 우리나라의 특성상 에너지 해외의존도를 경감시키고 에너지부족 상황을 안정시키기 위하여 국내의 부존에너지를 최대한 활용하는 것이 필요하다. 또한 지구온난화에 대처하는 범세계적인 규제에 대비하기 위하여, 청정에너지를 적극 개발하여 에너지자립도를 향상시켜야 한다. 신재생에너지 중 하나인 소수력은 친환경적인 청정에너지 중 하나로 다른 대체 에너지원에 비해 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 개발 가치가 큰 부존자원으로 평가되고 있다. 그리고 소수력은 여러측면의 사회적 환경적 이점으로 최근에는 선진국에서도 매우 큰 관심을 끌고 있으며, 에너지 자원이 빈약하여 대부분 석유수입에 의존하는 우리나라는 지역에너지로 소수력을 적극 개발하여야 한다. 소수력 부존량이 풍부한 우리나라는 1982년에 소수력 개발 활성화 방안이 공표되면서부터 정부주도 하에 소수력 발전소 건설에 관한 연구를 적극적으로 지원하게 되었다. 대수력과 비교하여 소수력의 장점으로는 비교적 짧은 계획 및 시공기간, 낮은 투자비용, 개인이나 기업을 통한 투자참여, 주위 인력이나 자재를 이용한 쉬운 설치, 적은 환경적인 피해 등이 있다. 이와 같이 청정에너지 중 하나인 소수력의 개발과 활용을 위하여 IT 기술을 접목한 다양한 응용시스템 구축이 진행되고 있다. 특히, 한국에너지기술연구원에서는 신재생에너지 개발 및 보급 확대를 목표로 2006년에 신재생에너지 자원지도시스템을 구축하였으며, 이를 웹상에서 제공하고 있다. 소수력 발전시설의 적극적인 활용을 위해서는 초기설계시 장기유출 특성분석을 통해 해당유역의 수자원을 최대로 활용하고, 지형적인 요소를 이용하여 전기의 생산이 최대가 되도록 하는 최적설계가 이루어 져야 한다. 따라서 본 연구에서는 소수력 발전시설의 최적설계를 위해 한강수계 258개 표준유역 중 섬강합류점에 대하여 자원지도를 활용하여 연평균유량을 추정한 후 소수력 자원량을 산정하였고, 그 결과로 시설용량과 연간전기생산량은 각각 1,633kW, 6,224MWh로 산정되었다. 또한 유출량의 미계측 유역에서의 소수력 발전성능을 예측하기 위한 방법으로 Weibull 분포의 특성화 방법을 선택하여 그 적용성을 검토하였다. 섬강합류점 표준유역 내에 위치하고 있는 목계관측소, 앙성관측소에서의 10개년(1999~2008) 강우자료를 바탕으로 유황곡선을 작성하여 상관관계분석을 실시한 결과 목계관측소에서 0.994701, 앙성관측소에서 0.992616으로 관측치와 계산값이 상당히 유사한 것으로 나타났다.