• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.389-389
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• 2011

과거의 무분별한 수자원 개발에 따른 자연환경파괴로 인해 점차 대규모 다목적댐의 건설과 같은 신규 수자원 개발이 쉽지 않은 상황이지만, 여전히 댐은 유한의 수자원을 적극적으로 확보하기 위한 가장 대표적인 방법으로서, 안정적인 용수 확보를 통한 물부족의 해소와 효율적인 운영을 통한 홍수와 가뭄 피해 예방을 위해 중요한 역할을 해오고 있다. 댐의 건설로 인해 하류측 본류에서는 과거와 같은 유량의 극심한 계절적인 편차는 감소되었으며, 가뭄이나 홍수에 대한 피해 규모도 저감되었다고 볼 수 있다. 댐 건설에 따른 수문학적 변화에 대한 분석은 실제 댐 건설 전후의 장기적인 관측자료를 비교하는 것이 가장 정확한 방법이나, 대부분 관측자료가 전무하거나 충분하지 못하기 때문에 일반적으로 모델링을 통해 장기간의 유출자료를 추정한 후 이를 기반으로 그 영향을 평가하고 있다. 모델링 방법으로는 과거부터 오랫동안 국내 수자원 해석 및 계획에 폭넓게 활용되고 있는 TANK 모형을 비롯하여, SSARR, NWS-PC, TOPMODEL, HSPF, PRMS, SLURP, SWAT, MIKE-SHE 등 다양한 모형들이 적용되고 있다. 이 중에서 SWAT은 유역의 수문 수질의 시공간적인 해석 및 관리, 그리고 미래 유역환경변화에 따른 영향 평가 등을 위해 국내는 물론 국제적으로도 많이 적용되고 있는 모형이다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 국내 유역 특성에 적합하도록 개선한 SWAT-K 모형을 이용하여, 금강유역에서의 대청댐 및 용담댐의 운영과 인위적인 용수 이용에 따른 유출량, 증발산량 및 지하수 함양량 등의 수문성분의 변화를 분석하였다. 대청댐의 건설과 유역내 용수 이용으로 인해 하류측 공주지점에서의 유출량은 자연상태에 비해 증가하는 것으로 나타났으며, 지하수 함양량과 증발산량은 감소하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1471-1475
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• 2005

현재 우리나라 관개용 댐의 농업용수는 논관개 용수를 위주로 하여 하천유지용수, 생활용수, 축산용수를 주 공급량으로 산정하고 있다. 그러나 극히 일부를 제외하고 밭에 대한 관개용수를 산정하여 공급하는 경우가 거의 없으며, 실제 현장에서도 수원공으로부터 체계적인 용수공급이 아닌 필요한 곳에 관정 등을 설치하여 지하수를 사용하고 있다. 본 연구에서는 밭관개 용수의 확보를 위하여 관개용 댐의 저수를 기간별로 관리모의 하였다. 이를 통해 용수의 신규 개발이 아닌 기존 용수의 저수 관리를 통하여 용수의 이용효율을 높일 수 있도록 하였다. 우리나라의 대표적 관개용 댐인 성주댐과 동화댐을 대상지구로 하여 논관개 용수와 같은 정상적 용수 공급에 영향을 주지 않으며, 추가적인 용수를 확보할 수 있도록 하였다. 이상의 결과론 성주지역 주요 밭작물 필요수량은 충분히 확보할 수 있었으며, 동화지역의 경우도 1998년과 2001년 같은 극심한 가뭄년을 제외하고 추가공급 가능량이 발생하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.377-377
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• 2023

기후변화로 인한 국내 수문기상 환경의 변화는 기존의 강수 패턴의 변화를 야기하고, 이는 수문학적 측면에서 유역 내 지하수 함양량의 변화를 야기할 수 있다. 상시 취수가 가능한 대규모 하천 인근 지역 외의 지역은 가용 수량의 확보를 위하여 생·농·공 용수 확보를 위하여 지하수를 적극적으로 이용하고 있다. 유역의 수자원 관리를 위하여 하천, 저수지, 댐 등으로 대표되는 지표수자원의 관리와 함께 지하수자원 관리의 중요성이 대두되고 있다. 지하수자원의 관리를 위해서는 기존 지하수 이용시설의 지하수 이용량에 대한 정확한 정보를 수집하는 것이 중요하지만 지하수 함양량을 정량적으로 평가하는 것 또한 매우 중요하다. 지하수 함양량을 산정하기 위한 방법으로는 물수지 분석, MIKE, SWAT 등 모형을 이용한 분석 등 다양한 평가 방법이 있으나 유역의 지하수 함양에 영향을 줄수 있는 수문환경에 대한 정확한 정보가 있어야 하기 때문에 권역 내 표준유역 전반에 대한 지하수 함양량을 산정하기 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 지하수위 관측자료와 강수량 관측자료를 이용한 지하수위 변동법을 적용하여 표준유역 별 지하수 함양량을 산정하였다. 최근 5년간의 자료를 이용하여 표준유역 별 지하수 함양량 산정 결과를 제안함으로써 표준유역 단위 수자원 관리에 기여하고자 하였다. 본 연구 결과는 표준 유역 별 가뭄 대응 방안을 도출하는데 기초 자료로써 활용 될 수 있을 것으로 기대된다

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.182-182
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• 2015

우리나라에서는 강우관측시스템의 지역적 불균형으로 상대적으로 소규모 저수지의 경우 미계측유역의 특성을 가지며, 신뢰성 있는 강우량, 유출량, 증발량 자료가 매우 부족한 실정이다. 다목적댐 유역과 같은 계측유역의 경우 상류유역의 유입량 자료의 확보가 용이하지만 대부분의 유역의 경우 계측장비가 부족하여 신뢰성이 확보된 유입량 자료를 얻는데 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 미계측유역의 유입량 산정을 위하여 계측유역을 대상으로 강우-유출 모형의 매개변수를 산정하였으며, 산정된 매개변수를 유역특성인자와의 상관성을 토대로 다중선형회귀분석기법(multiple linear regression, MLR)을 적용하여 지역화(regionalization)를 위한 회귀식을 도출하였다. 이를 위해 양질의 유량자료가 확보된 K-water 17개 댐 유역을 대상으로 매개변수를 산정하였으며 이 중 2개의 댐 유역을 미계측유역으로 간주하여 개발된 모형을 검증하였다. 대부분의 통계 지표에서 우수한 모의능력을 확인하였으며, 본 연구를 통하여 개발된 지역화 기법을 미계측유역에 활용한다면 보다 정량적이고 효율적인 수자원 계획이 가능할 것으로 판단된다. 향후 연구로는 불확실성을 고려한 Bayesian GLM 모형을 이용한 지역화기법을 개발하여 매개변수의 불확실성까지 고려할 수 있는 방안을 모색하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.371-371
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• 2023

담양 및 화순 홍수조절지는 홍수 시 본류에 계획방류량만 흘러가도록 제수문을 운영하고, 계획방류량을 초과하는 홍수량은 하도 및 조절지 내에 저류하여 홍수를 지체시킨 후 저류된 홍수량은 첨두홍수가 지나간 이후 방류하는 방법으로 영산강 유역의 홍수를 방어하기 위해 '12년 건설되었다. 그러나 홍수조절지는 200년 빈도의 홍수량을 저감 시키도록 설계됨에 따라 준공 이후 10년간 '20년 8월 홍수 등 3회만 홍수방어용으로 활용되었다. 영산강은 오염부하량 대비 유출량 부족 등으로 수질관리에 취약하고 하천유지용수를 공급하는 다목적댐이 없는 등 수자원 확보가 어려우므로, 비홍수기 홍수조절지에 환경대응용수를 담수 및 방류하여 영산강의 유량확보 및 수질개선 등 활용 다변화 방안을 모색하고자 한다. 이와 관련하여 '16년 및 '19년에 시범담수를 실시하였으나, 담수 수질 관리의 어려움, 방류 전후 강우 등 제한적 여건으로 인해 하류 유량증가 및 수질 개선 효과의 확인은 어려웠으며, 제방 물비침 등을 발견하여 시설 안정성 확보가 필요한 것으로 확인되었다. '21년 안정성 확보를 위한 보강 그라우팅을 시행했으며, '19년부터 '21년 2월까지 「홍수조절지를 활용한 영산강 수질개선 방안」연구용역을 실시하여, 비홍수기 활용방안을 수립하였다. '21년 4/4분기 댐과 보 등의 연계운영협의회에 '시범담수 계획' 안건 상정 및 의결을 거쳤고, '22년 3월 25~26일까지 담양 74mm, 화순 61mm 비가 내려 담양 63만m³, 화순 151만m³를 담수하고 18~19일간 저류 후 담양은 평균 3.0m³/초로 25시간 동안, 화순은 평균 5.0m³/초로 32시간 동안 하류로 방류하였다. 방류 후 담양·화순 모두 가까운 하류 수위국 수위 상승을 확인했으며, 화순의 경우 하류 수질에 일부 영향이 있음을 확인하였다. 다만, 초기유출수 배제 등을 고려하지 않아 담수의 수질이 본류보다 좋지 않았으며, 이에 따라 수질 영향의 인과관계 확인이 어려웠다. 기존 연구용역에서 제시한 비홍수기 활용방안의 검증·보완을 위한 연구용역이 '22.5월부터 '23.12월까지 진행될 예정이며, 초기유출수 배제를 위한 조건 재수립, 수질 모니터링지점 확대 등 보완된 '시범담수 계획'을 '23.3월 댐과 보 등의 연계운영협의회에 보고하였다. 연말까지 연구용역과 연계한 시범담수·방류 시행 및 모니터링·효과분석을 통해 비홍수기 홍수조절지 최적운영방안을 마련할 계획이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.388-388
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• 2017

낙동강 하류 일대에는 수질과 수량 두 가지 요건을 모두 충족하는 강변여과수를 새로운 수자원 확보 대안으로 활용하고 있다. 일부 지역의 경우 과도한 취수량으로 인한 지하수 고갈을 우려하여 개발을 반대하거나 이로 인한 피해보상 범위가 명확치 않아 간접편입부지의 주민들이 피해를 우려하고 있는 실정이다. 따라서 해당 지역에서의 취수량은 인근 주민들에게 피해가 가지 않는 한도 내에서 이루어 져야한다. 하지만 타 지역으로 원수를 공급하게 되어 필요이상의 지하수를 개발하게 되거나 목표취수량에 부합하지 않아 추가 양수정을 시공하는 경우와 같이 수요량과 적정 취수량사이에 문제가 발생하는 경우가 있다. 이러한 배후 지하수위 감소영향과 추가취수량 확보를 위해 주입정을 활용한 인공함양 방법이 적용될 수 있다. 본 연구에서는 강변여과 취수 시 배후 지역의 지하수가 유입되어 인근 지역의 지하수위 강하량을 감소시키기 위한 최적 주입 위치 및 주입량을 산정하는 프로그램을 개발하였다. 고려된 최적화 결정변수는 주입정 개수와 위치, 그리고 주입량이며 제약 조건으로는 기 설치된 양수정 위치, 초기 자연 평형상태의 배후 지하수위에 근사하는 주입정 위치에 따른 최소 주입량 그리고 추가 생산 가능량 이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.789-798
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• 2004

가뭄이나 장래 물 부족을 해결하기 위한 방안으로 지표수-지하수 연계이용 방안이 대두되고 있다. 하나의 수원에 지나치게 높게 의존하고 있는 지역은 물 부족사태가 발생할 개연성이 높기 때문에 연계이용을 검토할 수 있으며, 추가 및 신규 수자원 확보 차원에서도 연계이용은 매우 현실적이고 효율적인 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 가뭄과 같은 비상시 안정적인 물 공급을 위해 지표수와 지하수를 효율적으로 연계하여 추가적인 수자원을 확보하는데 적용할 수 있는 방법론을 개발ㆍ제시하였다. 개발된 방법론은 지표수-지하수 연계이용 적지선정을 위한 분석, 가뭄해석을 기초로 한 물 공급 시나리오 도출, 유형별 추가 수자원 확보량 산정 등의 절차로 구성되며, 체계적이고 정량적인 방법에 의해 지표수-지하수 연계이용을 계획할 수 있어 공공기관 등에서 물 관리 방안 수립시 유용한 도구가 될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.164-168
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• 2006

본 연구는 SWAT 모형을 이용하여 기상, 지하수 취수, 토지이용 변화에 대한 건기 총유출량의 민감도를 제시하였으며 더 나아가 보다 일반적인 건기의 총 유출량을 추정하기 위해 건기 총강우량, 전 우기 총강우량, 평균 일 최대온도, 일평균 태양복사량과 같은 기상 변수들과 지하수 취수량 및 도시면적 비율을 이용하여 회귀식을 도출하였다. 도출된 식을 이용하여 기후변화에 대한 변화를 살펴보기 위하여 온도와 강우량의 변화에 대한 건기 총유출량의 변화율을 제시하였는데 기후변화로 인해 온도가 $1^{\circ}C$ 상승할 경우 7.7%, $2^{\circ}C$ 상승시 17.1%, $3^{\circ}C$ 상승할 경우 27.9%의 건기의 총 유출량은 감소하는 것으로 나타났다. 또 건기 총 강우량이 5% 감소할 경우 유출량은 5.63%, 10% 감소할 경우에는 10.41%, 15% 감소할 경우는 14.25% 감소하는 것으로 나타났다. 지하수 취수량은 총 유출량과 관계가 높은데 반해 토지이용 변화는 산간유역인 대상유역의 경우 크게 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 본 연구에서 제안된 식은 기저유출에 영향을 크게 미치는 강우와 기온 및 태양복사량을 포함하는 기상상태, 지하수 취수량, 도시면적 비율을 변수로 갖는 식이므로 대상유역에 대해 미래 건기의 수자원 확보량을 예측하는데 유용하게 사용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.213-213
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• 2017

저수지 유입량은 효율적 저수지 운영을 위해 중요한 요소로, 이는 하류 하천 등과 복합적으로 연계되기에 통합적 수자원 관리를 위해서 정확한 추정이 중요하다. 국내의 일부 저수지에서는 상류에서 유입되는 유량을 측정하고 있으나, 모든 저수지에 대해 측정하기에는 현실적 한계가 있다. 한편, 한국농어촌공사에서는 유효저수량 10만톤 이상 저수지에 대해 수위 계측기를 설치하여 수위자료를 관측하고 있으며, 이는 수위-내용적 곡선을 통해 저수량으로 변환이 가능하다. 저수량 자료가 확보되면 물수지식 기반으로 간접적으로 유입량의 추정이 가능하나, 수위가 상승하는 구간에 대해서만 적용이 가능하기에 연속적인 자료의 확보에 한계가 있다. 이 경우 불연속 유량자료를 대상으로 수문모형의 매개변수를 최적화하여 장기간 연속자료로 변환하는 것이 한 방안이 될 수 있다. 본 연구에서는 저수지 수위 기반으로 추정된 간헐적 유입량 자료를 기반으로 수문모형의 매개 변수를 최적화하여 장기유량으로 변환하고자 한다. 수문 모형과 매개변수 최적화 기법은 각각 Tank 모형과 SCE (Shuffled Complex Evolution) 기법을 이용하였다. 매개변수 최적화를 위한 목적함수는 고유량 저유량 총량 분산 관련 지표에 가중치를 부여한 다중 목적함수로 설정하였으며, 이를 통해 도출된 다양한 매개변수 후보군 중 고유량 저유량 총량 유황곡선의 유사정도가 전반적으로 일치하는 매개변수 군을 선택하였다. 본 연구 결과는 미계측 저수지 유입량을 추정할 수 있음으로써 저수지의 효율적인 물관리와 용수관리 의사결정에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.