• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.424-424
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• 2023

댐, 저수지 등 수자원 시스템분석 시 가장 기초가 되는 유입량 자료는 실측 수위(저수량)와 방류량을 역산하여 산정된다. 이 중 댐 수위는 수표면 진동으로 인해 변동이 크며, 특히, 급격한 수위 변화가 발생하는 홍수기에는 수위-저수량 변환 시 큰 오차가 발생하여 유입량 진동이 더욱 커지게 된다. 하지만 홍수기 저수지 운영 효과 분석 등 관련 연구를 위해서는 시간 간격이 짧은 10분 또는 1시간 단위의 유입량 자료가 필요함에 따라 관련 연구 수행 시 이동평균법(Moving Average) 등을 통해 실측 유입량 자료를 보정하여 사용하는 것이 일반적이다. 데이터 평활화를 위해 이동평균법을 적용하면 데이터의 변동을 효과적으로 줄일 수는 있지만 실측자료와 비교하였을 때 첨두 유입량이 큰 폭으로 감소하거나, 첨두 유입량 발생시간이 지체되는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 저수지 유입량과 같이 변동이 큰 수문자료의 평활화를 위해 가우시안 가중 이동평균법(Gaussian-weighted moving average technique), 사비츠키-골레이 필터링기법(Savitzky-Golay filtering technique) 등 필터링 기법을 댐 유입량 보정에 적용하고, 이에 따른 효과를 분석하고자 하였다. 이를 위해 2020년 8월에 발생한 홍수사상을 대상으로 충주댐, 합천댐 등 다목적댐 유입량 자료를 수집하고, 보정을 수행하였다. 필터링 기법의 적용 효과 분석을 위해서는 실측자료와 이동평균법을 적용하여 보정한 결과와 비교하였고, 추가적으로 비교적 변동이 작은 일 단위 유입량 자료와의 양적 비교를 진행하였다. 그 결과 이동평균법을 적용하였을 때보다 필터링 기법을 적용하였을 때 실측자료와의 양적 차이가 작고, 첨두 유입량 및 첨두 유입 발생시간에서도 차이를 큰 폭으로 감소시킬 수 있는 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.757-768
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• 1998

6개의 수조와 1개의 펌프장을 갖고 있는 대심도 지하관로 배수시스템에서 발생하는 복잡한 서어징 현상을 강체수주이론에 의한 비선형 상태방정식에 의해서 해석하였다. 상태방정식은 각 수조에서의 유량연속방정식과 비선형항을 갖는 지하관로의 운동 방정식으로부터 구성된다. 홍수의 유입량과 펌프의 유출량을 장방형 펄스(pulse)로 하고 유출유량과 전유입유량이 같다고 한다면 비선형 상태방정식에 의한 각 수조수위의 진동은 선형화 방정식에 의한 결과와 잘 일치 하고 있다. 이것은 관로저항의 영향이 적고 이것을 무시한 자유진동해석이 타당하다는 것을 나타내는 것이다. 자유진동 방정식은 6개의 고유모드를 갖는다. 그 중 하나는 강체모드이며 유출유량이 전유입유량과 다를 때에 나타나며 이러한 6개의 고유모드는 유입유출조건에 의해서 여러 가지 서어징 현상을 구성한다. 강체모드가 존재하기 때문에 실제의 홍수 유입량에 대응한 고도의 펌프운전이 요구된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.27-27
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• 2017

신뢰성 있는 수개월 선행시간의 댐 유입량 예측은 가뭄 상황으로 진입하는 시점에서 효율적인 댐 운영을 위해 필수적이다. 최근 기후변화로 인한 강수량의 경년 및 계절 내 변동성이 증가됨에 따라서 기존의 과거 통계치를 이용한 댐 운영 의사결정은 많은 도전을 받고 있다. 최근 엘리뇨-남방진동(ENSO) 등의 전구기후지수와 지역수문기후와의 원격상관성을 활용하여 수개월 이후에 대한 수문조건을 통계적으로 예측하기 위한 연구가 시도되고 있다. 또한 매월 제공되는 역학적 예측모형으로부터 생산된 월단위 예측정보를 유량예측을 위한 유역모형에 활용하기 위하여 편이보정 및 상세화 기법이 개발되어 활용되고 있다. 본 연구에서는 댐 유입량 예측을 위해 SWAT 모형을 선정하였고 최장 6개월 선행 강수량 및 기온의 예측을 위해서 하이브리드 계절예측 시스템을 활용하였다. 이 시스템은 전지구역학적 예측모형의 자료를 편이보정을 거쳐 직접적으로 사용하는 단순 편이보정(Simple Bias Correction, SBC) 방법에 회귀모형을 이용하여 통계적인 방법으로 예측자료를 생산하는 전구기후지수 기반의 Climate Index Regression (CIR), 실시간 재분석자료 기반의 Observation-based Moving Window Regression (MWR-Obs), 역학적 예측모형의 예측자료 기반의 Moving Window Regression (MWR) 방법을 통합하여 사용하고 있다. 충주댐을 대상으로 우선 관측자료를 이용하여 SWAT 모형을 검 보정한 후, 관측기간에 대하여 하이브리드 시스템에 의한 예측 기상자료를 적용하여 모의된 댐 유입량과 관측 유입량과의 비교를 통해 예측성을 평가하였다. 본 연구는 다양한 기후정보를 활용하여 댐 유입량 예측에 있어서 예측성을 높이고자 시도되었으며, 도출된 결과는 향후 충주댐 운영에 유용한 정보를 제공할 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국패류학회지
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• 제19권2호
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• pp.161-169
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• 2003

진동해역의 수질환경은 저수온기에는 수질 2등급에 해당하였으나, 고수온기에는 3등급 기준치를 초과하고 있다 . 특히 여름철 저층 DO는 현저하게 감소하여 0.2-3.2 mg/l의 범위로 현저한 빈산소상태를 이루고 있었다. 만의 서부가 낮고 특히 가장 외해측에 위치한 조사정점 1의 DO가 가장 낮았다. 하계 진동해역의 DO농도에 영향을 주는 요인을 찾고자 해역의 여름철 화학환경특성을 Pearson 상관분석한 결과, DIN (-0.833), DIP (-0.948) 및 염분농도 (-0.984) 가 강한 부상관 관계를 보이고, SS (0.732)는 정상관관계였다 (p = 0.01). 이는 진동만해역의 여름철 영양염류 유입은 주로 강우에 의한 육지로부터 기원하고 이들에 의해 증가된 영양염류의 분해에 산소소모가 증가되는 것으로 생각된다. 일반적으로 빈산소수괴의 발생은 연직수평혼합에 의하여 결정되고 (Takasugi, 1996), 연직확산에 80%정도, 수평이류확산으로 20% 정도가 결정된다 (Isobe et al., 1993). 육지로부터 유입된 영양염은 만내측의 외향 표층류에 의해 만외측으로 이송되었다가 만 외측에 작용하는 하강류에 의해 하강하고, 다시금 내만으로 향하는 저층류의 작용으로 만내로 유입되는 것으로 보인다 (Kim and Kim, 2003). 따라서 표층에서 연직 하강류가 작용하는 비교적 수심이 깊은 조사정점 1부근 해역은 조석 잔차류가 탁월한 수역으로 수평적인 분산계수는 작아서 성층이 강한 하계에는 연직교환이 나빠져 용존산소의 소비속도가 증대된 것으로 생각된다. 해수중 중금속 농도는 일부 시기를 제외하면 다른 해역과 비슷한 수준이었으나, 2002년 8월 조사에서 조사정점 1-6의 중금속 농도가 현저하게 높았다. 이 조사시기는 창조시로 낙조시 인근 마산만에서부터 유출된 해수의 영향을 직접적으로 받은 것으로 판단된다. Kim and Lee (2000) 은 마산만 주변해역의 잔차류의 특성은 마산만에서 외해로 향하고 마산만을 벗어나면 진동만쪽으로 서향하여 진동만 외해측에서 반시계방향으 로 와류가 형성되는 것으로 보고하고 있다. 따라서 마산만의 오염물질은 조석류에 의해 진동만에 영향을 미치며, 주로 만의 외해측에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 우리 조사결과는 Lee and Kwon (1994) 의 결과보다 훨씬 높았다. 해역으로 유입되는 총 오염부하를 조사한 결과, 연간 진동해역으로 유입되는 오염부하량은 부유물질 기준으로 전체 37,316 ton/yr로 추정되었고, 이중 육지기원 부하량이 9,809 ton/yr (26.3%) 였고, 해역의 침강량 23,576 ton/yr (63.2%), 양식생물의 배설량이 3,932 ton/yr (10.5%) 로 대부분이 해역의 침강량에 의한 것으로 조사되었다. 육지오염부하량이 변동이 없다는 전제 조건 아래, 진동만의 피조개 채묘장을 미더덕 양식장으로 품종전환시킬 경우, 전체 부하량은 산술적으로 약 196%가 증가한 72,998 ton/yr 가 되고, 양식생물의 배설량은 10배 정도 증가하게 되어 진동만의 오염부하를 가중하게 된다. 진동만은 여름철 빈산소수괴 및 적조가 빈번하게 발생하고 있으므로 미더덕 양식장을 새로이 시설할 경우 오염부하가 가중될 것으로 판단되어, 앞으로 진동만의 양식장 수용능력을 파악하여 적정량의 양식물량이 시설되어야 할 것이다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2003년도 한국해안해양공학발표논문집
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• pp.303-306
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• 2003

해수교환방파제 설치로 항내의 수질개선 효과를 기대하려면 방파제를 통해 항내로 순유입량이 발생되어야 한다. 순유입량이 발생되기 위해서는 방파제 전면의 최대수위 또는 평균수위가 증대되거나 방파제의 도수로 내에서 항외측으로 발생하는 흐름을 감소시켜야 한다. (중략)

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.953-956
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• 2009

본 연구는 농업용저수지유역을 대상으로 분포형 강우-유출모형을 적용해 봄으로서 차후 본 연구대상유역의 분포형 강우유출모형을 이용한 설계홍수량 산정에 활용해 보기 위한 사전연구이다. 농업용저수지유역을 대상으로 모의하기 위하여 자동수위계를 통하여 저수지 수위자료가 주기적으로 기록되고 있는 계룡저수지 유역($15.4km^2$)을 선정하였으며, 주요 공간매개변수는 30m 격자해상도로 구축하였다. 관측유량자료는 수위-내용적-방류량 관계곡선에 의하여 수위변화에 따른 내용적 변화량을 유입량으로 가정하여 환산토록 하였으며, 곡선의 진동이 다소 작고 상태가 양호한 3개 강우사상을 대상으로 분석하였다. 대상유역의 2개 강우관측소(복룡, 반포)의 강우량을 IDW 방법에 의해 공간분포시켜 적용하였으며, 모형의 분석결과, 결정계수($R^2$)는 평균0.88, 용적보존지수(VCI)는 평균 0.14, 첨두유량의 상대오차 ($EQ_p$)는 평균 $0.11m^3/s$로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.242-242
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• 2016

낙동강 하류구간인 남강합류점에서 낙동강하구둑까지는 하상경사가 약 1/10,000보다 작은 매우 완만한 경사를 이루고 있으므로 홍수기 고수위를 장시간 유지하는 등 홍수소통에 불리한 조건을 가지고 있다. 이처럼 하상경사가 매우 완만한 하천에서는 홍수파의 전파 특성이 하상경사, 수심경사, 그리고 이송가속도와 국부가속도 경사 등 운동량 방정식의 각 항 모두에 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 낙동강 하류구간의 홍수분석 정확도 개선을 위해서는 대상구간에 유입하는 홍수수문량의 크기 및 변화를 정확히 반영하는 것이 무엇보다 중요하다. 하천 본류로 유입하는 지류의 홍수량을 산정하는 보편적인 방법은 지류 하류의 수위관측소에서 구축된 수위-유량관계곡선을 이용하는 것이다. 그러나 본류 수위의 배수영향을 받는 지류 하류 구간에서는 단일 수위-유량관계의 결정이 불가능하므로 지류 유출량 산정을 위한 새로운 방법이 필요하다. 본 연구에서는 낙동강 하류구간(창녕 함안보~낙동강하구둑) 유역면적의 약 45% 이상을 차지하는 밀양강 유역의 홍수기 유출량 산정을 위하여 HPG(Hydraulic Performance Graph)를 이용하였다. HPG는 배수영향을 받아 시시각각 수리특성이 변화하는 구간에서도 유량 및 상하류 수위 등 수리특성 추정에 합리적인 결과를 제공하는 것으로 알려져 있다. 2012년 태풍 산바 사상을 대상으로 HPG를 이용하여 산정한 밀양강 홍수량과 기존 수위-유량관계로 산정한 홍수량을 각각 경계조건으로 사용한 경우로 구분하여, 낙동강 하류구간 주요 지점인 삼랑진과 구포의 홍수위 예측 정확도를 비교하였다. 비교결과, 기존 방법과 HPG를 이용한 방법 모두 예측시점이 첨두발생 시각에 가까워질수록 평균오차가 감소하는 것으로 분석되었다. 그러나 기존 방법은 예측시점에 따라 평균오차의 변화가 단조롭지 않고 진동이 발생한 반면, HPG를 이용한 방법은 기존 방법보다 오차의 감소가 단조롭고 지속적인 것으로 나타났으며 평균오차 또한 작았다. 본 연구결과, 배수영향을 받는 지류 하류구간에서 HPG를 이용한 유입량 산정은 본류 홍수위 예측 정확도 개선을 위한 경제적인 대안이 될 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제37권6호
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• pp.597-601
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• 2013

최근 해양시설물용 파력발전시스템은 본래 기능과 연계한 하이브리드 형태로 많은 연구개발이 이루어지고 있다. 이 중 방파제에 설계된 진동 수주형 파력발전시스템의 경우, 기존의 방파제의 기능에 더불어 터빈을 통해 파랑에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기능을 갖는다. 이러한 형태의 발전 시스템은 해수를 손실 없이 최대한 많이 유입되도록 하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 유입구 형상에 따른 파력발전시스템의 출력 특성에 대해 기술하였다. 또한 일반적인 해양 구조물인 방파제에 부착된 진동수주형 웰즈터빈 모델을 시뮬레이션 하여 유입구 곡면 각도에 따라 변화하는 유입량과 해수속도 그리고 그에 따른 웰즈터빈의 출력을 측정하였다. 마지막으로 시뮬레이션 결과를 바탕으로 하여 에너지 변환 효율을 높이기 위한 유입구 형상을 제안하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권5호
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• pp.361-372
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• 2016

신뢰성 있는 댐유입량의 장기예측은 효율적인 댐운영에 필수적이다. 2000년대 이후 엘리뇨-남방진동(ENSO) 등의 전구기후지수와 지역수문기후와의 원격상관성이 규명되면서, 이를 활용한 미래의 수문조건을 예측하기 위한 연구가 활발히 시도되고 있다. 본 연구에서는 안동댐유역을 대상으로 미국 NOAA에서 제공하는 40개 전구기후지수의 원격상관을 분석하고, 이를 기반으로 1개월 선행 댐유입량의 예측성능 및 활용성을 평가하였다. 본 연구에서는 1) 원격상관을 통해 강수와 기온을 예측하고 SWAT 모델을 이용하여 예측 댐유입량을 산정하는 방법(SWAT-Forecasted), 직접 댐유입량을 예측하는 기법(CIR-Forecasted), 예측시점의 관측값이 과거자료에서 해당하는 순위(rank)에 근거한 방법(Rank-Observed)을 비교하였다. 결과적으로 통계적 방법으로 댐유입량을 직접 예측하는 접근 방식(CIR-Forecasted)이 12월을 제외하고는 다른 방법에 비해 우수한 예측성을 보였다. 이것은 강수량 및 기온 예측정보를 일단위로 상세화하는 가정과 유출모델링과정에서 발생하는 불확실성이 예측결과에 포함되지 않기 때문인 것으로 판단된다. 본 연구결과는 원격상관기반의 1개월 선행 댐유입량 예측이 안동댐 운영에 유용한 정보를 제공할 수 있는 것을 시사하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권6호
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• pp.441-445
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• 2010

진동 수주형 파력 발전 브이는 해상에 설치되는 시스템으로 내부 지름 및 내부 유입 저항에 의하여 출력이 결정된다. 해상에 설치되는 진동 수주의 경우 내부에 패류의 증착에 의하여 내부 지름이 줄어들게 된다. 또한 패류의 증착에 의하여 유입되는 해수의 저항이 증가하게 되어 파력 발전 효율을 급감시킨다. 본 논문에서는 AFS을 이용하여 해양 구조물에 패류의 증착을 억제하는 실험을 수행하였다. Buck converter를 이용하여 전극봉에 흐르는 전류량을 제어하였다. 또한 기존 선박의 AFS와 달리 해양 구조물에 적합한 AFS제어 알고리즘을 개발하였다. 실험 결과 AFS을 통하여 조류 증착을 방지할 수 있음을 확인하였다.