• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.353-353
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• 2020

기후변화에 적응하기 위해 많은 나라들이 수자원 관리 전략을 마련하고 있으며, 대체 수자원 활성화 방안에 관심을 기울이고 있다. 본 연구에서는 대체 수자원 활성화 방안 중 빗물 저류지의 용량 결정 방법을 제시하고자 한다. 빗물 저류지의 용량을 결정하기 위해 메타 휴리스틱 방법 중 하나인 입자 군집 최적화(particle swarm optimization; PSO)를 선정하였다. 이는 기존 실제 설계에 사용되고 있는 시행착오법보다 시간을 단축시킬 수 있다. 최적화 모형은 python의 pyswarm package를 이용해 구성하였다. 모형의 입력자료는 저류지 유입량과 목표 공급량, 목표 보장률이고, 목적함수는 빗물 저류지 용량의 최소화이다. 제약조건은 모의된 보장률이 목표 보장률 이상을 달성하는 것이다. 여기서, 보장률은 전체 모의 기간 중 목표 공급량을 공급한 기간의 비율이다. 제시한 방법론의 적용성을 검토하기 위해 실제 저류지가 설계된 인천의 청라지구 1공구를 선정하여 적용하였다. 최적화 모형의 입력 유입량은 SWMM으로 산정된 1995년부터 2004년까지의 유출량이며, 목표 공급량은 실제 설계에 활용된 용수 목적별 요구 수량이다. 여기서 용수 목적별 요구 수량은 대상지역의 노면 청소수, 화장실 세정수, 호수 유지수 등이다. 산정 결과 계산 시간은 약 30초 소요되며, 목표 보장률을 만족하는 저류지 용량이 결정되었다. 본 연구에 제시한 방법은 제약조건이 추가되어도 기존 시행착오법에 비해 간편함을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.389-389
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• 2019

평화의댐은 발전 기능이나 수문 조작 등 인위적인 기능이 전혀 없기 때문에 단순히 홍수조절용댐으로 분류된다. 평화의댐의 여수로는 일반적인 댐과는 달리 임남댐에 대응하기 위한 단계별 건설계획을 고려하여 댐 우안부에 배수터널 형식으로 건설되었다. 현재 평화의댐은 4련의 배수터널(직경 10 m)을 통해서 상류의 유입량을 하류로 방류하고 있다. 방류 능력을 초과하는 홍수가 발생하는 경우에는 일시적인 저류를 통한 제한적인 홍수조절을 수행하고 있지만, 그 효과는 크지 않다. 향후 남북한 관계 개선으로 임남댐의 안정성을 확보할 수 있다면, 평화의댐을 보통의 다목적댐과 같이 활용할 수 있을 것이다. 이에 본 연구에서는 평화의댐을 일반 다목적댐처럼 활용할 수 있는 상황을 가정하고, 일련의 운영방식을 적용하여 운영 방식 변경 전후의 댐의 홍수저류효과를 살펴보았다. 이를 위해 댐의 설계빈도인 200년 빈도의 강우에 대해 모의하고, 여러 가지 시나리오별 저류량-방류량 관계를 구축하였다. 최종적으로 비선형 저수지 모형에 적용하여 댐 저류효과를 정량화하고, 현재 및 잠재 홍수저류효과에 대해 비교하고 토의하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.318-318
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• 2021

2020년 한강 유역의 홍수기(7월 ~ 9월) 3개월 강수량은 1,110.9mm에 달하며 평년대비 131.7%의 상당히 많은 강수량이 관측되었다. 특히 8월은 평년대비 215.2% 강수량을 보이며 큰 홍수사상이 발생하였다.(출처 한강홍수통제소 월간수자원현황및전망) 본 연구에서는 2020년 홍수기 한강 유역 주요 댐의 유입량과 유출량을 분석하였다. 유출입량 산정은 실측자료와 댐 방류량자료를 이용하였다. 산정 결과 달천 괴산댐의 경우 2020년 7월 ~ 2020년 9월, 3개월 동안 유입량(후영교)은 약 5.15억m³이었으며 이 기간의 유출량(댐 방류량)은 약 5.24억m³으로 조사되었다. 같은 기간의 북한강 유역 화천댐 유입량은 산정이 불가능 하였으며 유출량(댐 방류량)은 약 22.24억m³, 춘천댐 유입량(화천댐 방류량 + 용신교 + 오탄교)은 26.86억m³, 유출량(춘천댐 방류량)은 33.60억m³, 의암댐 유입량(춘천댐 방류량 + 소양강댐 방류량)은 55.39억m³, 유출량(의암댐 방류량)은 64.69m³, 청평댐 유입량(의암댐 방류량 + 한덕교 + 목동교)은 78.29억m³, 유출량(청평댐 방류량)은 75.86억m³으로 나타났다. 같은 기간 댐 저류 변화량은 괴산댐 0.002억m³, 춘천댐 0.07억m³, 의암댐 0.15억m³, 청평댐 0.02억m³으로 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 기본적으로 댐 유출량과 유입량의 차는 저류량(저류변화량)과 같아야 한다. 2020년 홍수기(7월~9월) 주요 댐의 유입량, 유출량, 저류량을 검토한 결과 다소 큰 차이를 보였다. 이는 실측 유량의 오차도 일부 있겠지만 댐 저수지 수위 계측의 불확실성, 여수로 방류량의 정확도, 저수지 증발량, 미계측유역의 유출 미고려 등에서 발생하는 오차도 있는 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.927-935
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• 2013

본 연구에서는 서울대학교 댐 하류 노천강당 유역과 공대폭포 유역에 지속시간 1시간 50년 빈도 강우에 관한 저수지 홍수추적을 실시하고 지하저류조가 설치되는 경우 다음의 사항에 초점을 맞추어 분석을 수행하였다 (1) 저류조의 저류량; (2) 우수유출량 및 첨두수위의 저감정도; (3) 지체시간 변화; (4) 신설 지하저류조의 유출입부 암거 설계. 노천강당 유역에 $25,000m^3$ 저류조가 설치되는 경우 총 유입량 대비 49.43 %의 저류효과가 발생하고 49.64 %의 첨두 유량 감소효과와 28분의 지체시간 증대효과를 얻을 수 있었으며, 첨두 수위는 $15,000m^3$ 저류조에 비해 35 cm 낮게 나타났다. 기존 저류시설과 신설 지하저류조의 공동 운영을 통해, 홍수 발생 시 댐 유역에서 초과되는 유출량을 탄력적으로 관리할 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.222-222
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• 2018

최근 이상기후로 인한 집중호우의 증가로 인해 하천의 홍수방어능력을 초과하는 침수피해가 급증하고 있다. 특히, 제주도는 태풍의 길목에 위치하고 있는 강우량이 약 2,061mm에 달하는 우리나라 최다우 지역으로 평시에는 건천인 상태의 하천이 집중호우 시 급격한 유출 발생으로 하류도심지역에 하천 범람으로 인한 많은 피해가 발생하고 있다. 제주도에서는 이를 방어하기 위해 하도 내 첨두 홍수량을 조절하여 하류지역의 피해를 경감시키기 위한 구조물인 저류지를 상류에 설치하여 운영하고 있다. 하지만 저류지의 건설을 통한 실제 홍수조절효과에 대한 정량적인 분석은 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 태풍 '나리' 때 가장 큰 피해가 발생한 한천의 한천1, 2 저류지를 대상지역으로 선정하여 2차원 수치모형인 Nays2d Flood 모형을 활용한 한천 저류지의 운영에 따른 홍수조절효과를 분석하였다. 지형자료는 드론을 활용하여 측정된 약 7cm 간격의 정밀한 하상 측량자료를 사용하였고, 태풍 '차바' 발생 시 계측된 저류지내의 수심 측정 센서 자료를 활용하여 모형의 검보정을 수행하였다. 보정된 모의결과를 활용하여 태풍 '차바' 때의 저류지가 활용되는 모습을 재현할 수 있었고, 이를 통해서 현재 설치된 저류지의 구조적인 문제점과 운영방법에 따른 홍수조절효과 개선방안을 제시하고자 하였다. 또한 저류지 설계 시 사용된 100년 빈도의 설계 홍수량을 바탕으로 모의를 수행하여, 기존에 제시된 한천저류지의 홍수 저감량과의 비교를 통해서 실제 저류지의 운영에 따른 홍수조절효과를 정량적으로 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1413-1416
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• 2005

본 연구에서는 인접하는 유역과 어떠한 동적인 상호작용없이 유출이 독립적으로 결정되는 자연방류형 단일저류지를 대상으로 기존의 연구에서 임계지속기간 결정에 빈번히 이용되었던 최대첨두유량 발생시간, 최대저류용량 발생시간, 최대 저류비 발생시간을 기준으로 한 임계지속기간을 산정하여 분석하므로써 자연방류형 단일저류지의 임계지속기간의 결정에 있어 합리적인 성과를 도출하고자 하였다. 적용결과, 최대 저류용량을 기준으로 한 경우에는 저류지 규모와 같은 제약조건을 가져오게 되고, 최대 저류비를 기준으로 한 경우에는 강우지속기간에 따라 저류비는 지속적으로 감소하므로 두 기준을 통하여 임계지속기간을 결정하는 것은 적합하지 않은 것으로 판단되었다. 따라서 허용방류량 고정개념을 통하여 최대 저류비, 최대 저류용량을 통하여 임계지속기간을 산정하였다. 그 결과 자연방류형 단일 저류지에서는 최대 저류용량을 통하여 적정 임계지속기간을 검토할 수 없는 것으로 판단되었다. 그러므로 최대 저류비를 이용하여 자연방류형 저류지에서의 최대 저류비를 발생시키는 시간분포를 정리한 결과 전체적으로 Huff 2분위가 최대 저류비를 발생시키는 것으로 나타났다. 그리고 첨두저류비 변화율을 검토한 결과 매우 제한적인 조건이기는 하지만 허용방류량 고정개념을 이용한 경우에 한하여 지속기간별 최대 첨두유량의 임계지속기간과 자연방류형 단일저류지의 임계지속 기간을 동일하게 간주하는 것이 큰 무리는 아닌 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.219-219
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• 2019

모래저장형댐(sand dam)은 계곡이나 하천을 가로질러 보를 설치하고 확보된 공간을 모래와 같은 공극이 큰 투수성 재료로 채운 후 그 채움재 안에 물을 저장하는 구조물로서 증발량이 큰 건조지역에서 수자원 확보 수단으로 널리 이용되고 있다(Hanson and Nilsson, 1986). 국내에서는 차수 및 저류를 위한 제체를 지하 땅속에 설치한 지하수댐을 운영하거나 사방댐을 소규모 수자원공급시설로 개조하여 활용한 일부 사례가 있으나, 전형적인 모래저장형댐의 설계, 시공, 운영 사례가 전무하다. 본 연구에서는 A지역을 대상으로 모래저장형댐의 저류용량을 설계하고 수자원 확보효과를 분석하기 위해서 유역수문모형 SWAT으로 모의한 장기유출량과 방류구, 위어 등을 고려한 저수지 유출추적을 수행하였다. 모래저장형댐의 형태, 규모, 취수량, 지형조건, 수문학적 조건 등에 따른 댐내 수위, 저류량, 방류량 등의 변화를 분석하여 설치 부지에 대한 적정 설계 인자를 도출하였다. 또한 평시 및 가뭄시 물공급 효과와 유황개선 효과를 정량적으로 분석, 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.858-861
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• 2012

2010년 태풍 '뎬무'가 제주지역에 내습했을 때, 한천 상 하류에 위치한 하천유출량 관측소의 자료와 저류지 유입량 자료를 이용하여 한천저류지 운영이 하류지역 홍수저감에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과, 하류지역에서의 실제 하천수위는 3.44m를 기록하였으나, 수위-유출량 관계식, 유출전파속도, 저류지 유입량를 활용하여 저류지가 운영되지 않았을 경우 하류지역 하천수위는 4.16m로 예측되어, 저류지 운영으로 하천유출수의 일부가 저류지로 유입됨으로써 하류지역의 하천수위를 0.72m 하강시킨 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2270-2275
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• 2008

수문학적 하도추적법의 하나인 Muskingum 모형은 미 육군공병단(U.S. Army Corps of Engineers)에 의해서 미국 Ohio 주의 Muskingum 유역에 홍수조절계획으로 처음 사용되었으며 모형의 구조 및 입력자료의 단순성에 비하여 비교적 우수한 결과를 모의할 수 있는 것으로 알려져 있다. 1938년 McCarthy에 의해서 개발되었고 구간내 총저류량은 prism 저류와 wedge 저류로 구분하여 prism 저류는 유출량에 wedge 저류는 유입량과 유출량의 차에 직접 비례한다는 가정하에 추적식을 개발하였다. 이후 지속적인 연구가 이뤄져 1985년 O'Donnel은 측방유입량(lateral inflow)을 상류단의 유입량에 비례하는 형태로 3-매개변수 muskingum 모형을 제안하여 추적계수의 결정을 선형대수(linear algebra)에서 동차(homogeneous)연립방정식 해를 구하는 Cramer 법칙인 matrix 기법을 적용하였다. 본 연구에서는 홍수사상으로부터 측방유입량이 고려되고 추적계수 결정에 있어서 직접 계산이 가능한 O'Donnel(1985)이 제안한 3-매개변수 muskingum 모형을 적용하였다. 추적계수들의 결정은 직접 matrix 기법을 적용하였고 적용대상은 낙동강 유역의 낙동 지점을 상류단으로 구미 지점을 하류단으로 선정하였다. 홍수사상은 낙동강 유량측정 조사사업 2005년${\sim}$2007년 보고서에 수록된 수문자료를 선정하여 관측치와 계산치를 비교하였고 홍수사상에 적용하여 수문곡선을 추정하였으며, 각각의 매개변수가 추적구간에 어떠한 영향을 미치는지 변수간의 관계를 분석하였다. 또한, 관측치와 계산치의 적합도 검증은 평균제곱근오차(root mean squar error; RMSE)와 모형 효율성 계수(model efficiency; ME)를 산정하여 분석하였으며, 하도 구간내 저류량은 대상구간에 대한 유입량과 유출량의 가중합에 비례한다는 선형모형을 적용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.339-339
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• 2018

일반적으로 댐의 홍수분석을 할 경우에 댐의 운영초기수위는 댐의 만수위로 분석하고 있다. 댐 하류지역의 홍수에 대한 안전성을 확보하는 측면에서 댐의 극한 상황인 만수위 상태에서 홍수사상에 의한 댐 유입량이 유입될 때 하류지역의 방류량을 분석하여 결정함으로써 하류지역 하도의 피해를 저감하기 때문이다. 그러나 최근의 지속적인 가뭄으로 인해 태풍이나 장마와 같은 집중호우발생에도 댐의 수위는 만수위에 다다르지 못하고 전량 저류하거나 일부 방류를 통해 댐의 용수확보를 위한 저류용량의 증가효과를 가져오는 경우가 대부분이다. 이러한 이유로 인해 본 연구에서는 댐의 홍수기 운영에서 초기조건을 변화하여 실제 호우사상을 분석하여 방류량과 저류량의 변화를 분석하고 홍수조절 지표를 평가하여 댐 운영에 따른 홍수조절 효과와 댐의 용수확보를 통한 이수기능에 대한 평가를 실시하였다. 본 연구에서 대상 댐은 안동댐으로 안동댐에 발생한 5개의 호우사상에 대해 초시 수위를 만수위인 EL. 160m에서 0.5m씩 감소하여 EL.150m 까지 분석하여 홍수조절과 저류기능을 검토하였다.