• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.143-143
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• 2023

최근 대청댐('17), 평림댐('19) 등 광역 취수원에서 망간의 먹는 물 수질기준(0.05mg/L 이하) 초과 사례가 발생되어, 다수의 민원이 제기되는 등 취수원의 망간 관리 중요성이 부각되고 있다. 특히, 동절기 전도(Turn-over)시기에 고농도 망간이 발생되는 경우가 많은데, 현재 정수장에서는 망간을 처리하기 위해 유입구간에 필터를 설치하고 주기적으로 교체하는 방식으로 처리하고 있다. 그러나 단기간에 고농도 망간 다량 유입 시 처리용량의 한계 등 정수장에서의 공정관리가 어려워지므로 사전 예측에 의한 대응 체계 고도화가 필요한 실정이다. 본 연구는 광역취수원인 주암댐을 대상으로 망간 예측의 정확도 향상 및 예측기간 확대를 위해 다양한 머신러닝 기법들을 적용하여 비교 분석하였으며, 독립변수 및 초매개변수 최적화를 진행하여 모형의 정확도를 개선하였다. 머신러닝 모형은 수심별 탁도, 저수위, pH, 수온, 전기전도도, DO, 클로로필-a, 기상, 수문 자료 등의 독립변수와 화순정수장에 유입된 망간 농도를 종속변수로 각 변수에 해당하는 실측치를 학습데이터로 사용하였다. 그리고 데이터기반 모형의 정확도를 개선하기 위해서 성층의 수준을 판별하는 지표로서 PEA(Potential Energy Anomaly)를 도입하여 데이터 분석에 활용하고자 하였다. 분석 결과, 망간 유입률은 계절 주기에 따라 농도가 달라지는 것을 확인하였고 동절기 전도시점과 하절기 장마기간 난류생성 시기에 저층의 고농도 망간이 유입이 되는 것을 분석하였다. 또한, 두 시기의 망간 농도의 변화 패턴이 상이하므로 예측 모델은 각 계절별로 구축해 학습을 진행함으로써 예측의 정확도를 향상할 수 있었다. 다양한 머신러닝 모델을 구축하여 성능 비교를 진행한 결과, 동절기에는 Gradient Boosting Machine, 하절기에는 eXtreme Gradient Boosting의 기법이 우수하여 추론 모델로 활용하고자 하였다. 선정 모델을 통한 단기 수질예측 결과, 전도현상 발생 시기에 대한 추종 및 예측력이 기존의 데이터 모형만 적용했을 경우대비 약 15% 이상 예측 효율이 향상된 것으로 나타났다. 본 연구는 머신러닝 모델을 활용한 망간 농도 예측으로 정수장의 신속한 대응 체계 마련을 지원하고, 수처리 공정의 효율성을 높이는 데 기여할 것으로 기대되며, 후속 연구로 과거 시계열 자료 활용 및 물리모형과의 연결 등을 통해 모델의 신뢰성을 제고 할 계획이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.78-78
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• 2023

기후변화 위기는 유사 이래 인류가 직면한 가장 큰 도전으로 범정부적 글로벌 문제로서 이를 해결하기 위한 다양한 정책들이 범국가 차원 혹은 세계적 기업들에 의해 발표 혹은 시행되고 있다. 이러한 기후변화위기와 탄소배출 저감을 위한 대표적인 대응 방안 중 하나가 바로 재생에너지의 확대·보급 노력이다. 그러나 재생에너지는 날씨와 계절 등 자연환경의 영향을 받는 에너지원으로써 간헐성, 변동성을 가지므로, 시간대별 발전량 예측과 전력공급 안정성에 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 재생에너지 발전은 석탄화력 발전과 달리 전력의 수요와 공급의 균형을 위한 에너지저장장치(Energy Storage System, 이하 ESS)가 있어야 한다. ESS는 전력공급 안정성 향상과 전력 수급의 유연성을 제공하는 장점이 있지만, 초기 설치비용이 높은 단점이 있다. 특히, 배터리 기반 ESS의 경우 높은 구축 비용과 한정적인 충. 방전수명으로 인하여 대용량 ESS로써의 역할 수행에는 분명한 한계가 있다. 하지만 재생에너지와 연계한 ESS로 양수발전댐을 활용할 경우 장주기, 장수명, 대용량 에너지 저장에 매우 합리적인 수단으로 판단되었다. 다만, 양수발전 댐 구축에는 토목공사로 인한 환경 훼손이라는 문제점도 존재한다. 본 고에서는 지역 분산형 소규모 양수발전(Pumped Storage Hydropower, 이하 PSH)댐 구축 및 운영기술 개발을 통해 지역 전력공급과 전력 수급을 조절하면서 변동성 재생에너지를 안정적으로 사용할 수 있는 방안을 소개하고자 한다. 특히, 해당 기술은 지역별 특성에 맞춰 유연하게 설치할 수 있으며, 대규모 토목공사로 의한 환경적 부작용을 최소화할 수 있다. 또한 소규모 PSH는 지역의 저수지 및 수자원을 이용하여 에너지를 저장함으로써 변동성 큰 재생에너지의 유연화 대응과 동시에 안정적인 에너지 공급이 가능하다. 본 고에서는 재생에너지의 확대·보급에 따른 문제점과 대표적 ESS 기술들을 분석·소개한다. 지역분산형 소규모 PSH 기술개발 연구기획 내용 소개를 통하여 전력 생산 및 공급의 탈중앙화를 달성하고, 지역별 변동성 재생에너지의 안정적 활용과 지역 전력공급 특성 및 전력 수급에 대응할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.271-271
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• 2023

수문학적 기준지점(HRS, Reference Hydrological Station)은 유량의 변동성의 장기적인 추세를 파악하기 위해 고품질의 자료를 생산하는 관측소를 의미한다. 선진외국의 경우 운영목적과 수문학적 기준지점의 정의는 조금씩 다르지만 유사한 개념의 관측소를 운영하고 있다. 호주의 경우 기후변화에 따른 장기간의 수자원 부존량의 변화를 예측하기 위한 모니터링 지점으로 정의하며, 미국의 경우 시간에 따른 수문학적 특성의 자연적인 변화 및 인간의 활동에 따른 수문환경의 변화에 대한 연구를 위한 기준값을 제공하기 위해 참조지점(HBN, Hydrological Benchmark Network)의 자료를 제공하기 위해 운영한다. 영국은 기후변화에 따른 유역의 수문학적 응답을 조사할 목적으로 참조지점(RHN, Reference Hydrological Network)을 운영하고 있으며, 주로 자연유역에 설치하여 운영하고 있다. WMO는 2006년 '기후연구를 위한 적절한 유량관측소'를 선정해 줄 것을 회원국에 요청하고, 관련 자료의 데이터베이스를 독일의 GRDC(Global Runoff Data Centre)에 수집하고 있다. 국외의 경우 '자연에 가까운 유역특성을 갖는 하천 유량관측망 중 양질의 자료를 보유하고 있는 관측소'를 고려하여 수문학적 기준지점을 선정한다. 하지만 우리나라의 경우 장기간의 유량자료를 보유하고 있는 관측소가 상대적으로 부족하고, 장기간의 유량자료를 보유한 지점 또한 홍수예보, 댐 운영 등 물관리 업무에 직접 활용하기 위해 대하천의 본류 중심으로 자료를 생산하고 있다. 따라서 현재를 기준으로 국제적으로 통용되는 기준에 부합하는 기준관측소를 선정하는 것은 곤란한 상황으로 미래에 수문학적 기준지점이 될 수 있는 관측소를 선정하여 장기간 모니터링을 통해 기준관측소를 확대해 나갈 필요가 있다. 본 연구에서는 국외의 수문학적 기준관측소 선정기준을 비교 검토하여 우리나라 실정에 맞는 기준관측소 선정기준을 개발하였다. 선정 기준은 ① 유역의 개발정도, ② 댐·저수지 등 인위적인 조절 정도, ③ 취수량 또는 방류량 등 유역간의 물 이동, ④ 유량자료의 보유기간 및 정확도 등을 고려하여 기준을 설정하였다. 또한 기준지점의 선정을 위한 절차를 ① 수위관측소 사전목록의 작성, ② 관측소 정보 분석(유역특성, 시계열자료 등), ③ 수문학적 기준관측소 후보 선정, ④ 유관기관 및 전문가 검토를 통한 우선순위 선정 등 4단계로 구분하여 제시하였다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.26 no.4
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• pp.59-68
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• 2010

Piping, a common form of internal embankment erosion, is caused by progressive movement of soil particles through an embankment. The phenomenon commonly occurs with precursory signs of development of fractures in dam structures, but also occurs without any noticeable signs in dams that showed satisfactory dam performance for several years, due to dissolution of soluble material in an embankment. While piping accounts for nearly 50% of the causes for dam failure, few studies have been made for systematic evaluation of the phenomenon. In this study, we attempted to monitor the changes in electrical resistivities of fill-dam material while a saddle dam is dismantled for the construction of emergency spillways of Daechung dam. Two artificial subhorizontal boreholes were drilled into the embankment structure to simulate piping along the two artificial flow channels. Monitoring of changes in electrical resistivity showed an increase in resistivity values during piping. Thus, the investigation of resistivity over time could be an effective method for piping prediction.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.6
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• pp.407-418
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• 2017

Due to geographical features of being close to DPRK (Democratic People's Republic of Korea), the Imjin River basin has difficulties in hydrological observation, and is vulnerable to unexpected flood occurrence. As a countermeasure, Gunnam Flood Control Reservoir construction was planned in 2005. Despite such a structural measure, damages by DPRK's illegal release continues to occur. Futhermore the Imjin River's flow has been decreased due to the effect of continuous drought in the Korean Peninsula since 2012 and DPRK's unilateral storage of water. A new operation method is derived for the Gunnam Flood Control Reservoir in order to cope with drought damages on the Imjin River basin and to ensure efficient response time upon flooding. The operation method maintaining Gunnam Flood Control Reservoir's water level by raising from EL.23.0 m to EL.31.0 m during the flood season for securing reservoir capacity enables to secure additional $14,000,000m^3$ water compared to the existing operation methods. The operation method to store inflow by controlling release to $250m^3/s$ in the early stage of flood has increased 2.66% on average in terms of detention effect of reservoir compared to the existing operation methods. The method enables to secure 19 hours to prepare flood compared to the existing methods.

• Explosives and Blasting
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• v.21 no.3
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• pp.23-35
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• 2003

An analytical diffusion model for flood routing with backwater effects and lateral flows is developed. The basic diffusion equation is linearized about an average depth of (H + h), and is solved using the boundary conditons which take into account the effects of backwater and lateral flows. Scouring phenomenon around pier which affects on the support function of pier and the stabilization if river bed is a complex problem depending on flow properties and river bed state as well as pier geometry. therefore, there is no uniting theory at present which would enable the designer to estimate, with confidence, the depth of scour at bridge piers. The various methods used in erosion control are collectively called upstream engineering, HEC-RAS Model, underwater blasting. They consist of reforestation, check-dam construction, planting of burned-over areas, contour plowing and regulation of crop and grazing practices. Also included are measures for proper treatment of high embankments and cuts and stabilization of streambanks by planting or by revetment construction. One phase of reforestation that may be applied near a reservoir is planting of vegetation screens. Such screens, planted on the flats adjacent to the normal stream channel at the head of a reservoir, reduce the velocity of silt-laden storm inflows that inundate these areas. This stilling action causes extensive deposition to occur before the silt reaches the main cavity of the reservoir.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.38 no.1 s.110
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• pp.105-117
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• 2005

During the period of heavy rain from 2002 to 2004, the characteristics of the inflow, temporal and spatial fluctuations of high turbid water according to thermal stratification were studied on the Andong Reservoir which is the largest artificial lake in the Nakdong River basin, Korea. Thermal stratification was formed in June. Its structure determined to the pathway of inflowing turbid water and has affected by the transportation of high turbid water. Regardless of the time and amount of inflow, the high turbid water showed the shape of underflow at the riverine zone, separated from the bottom at the transition zone and moved to the lacustrine zone with the shape of density current. The plunging point depended on the time and amount of inflow. The distributions of thermal stratification and DO concentrations were changed by inflowing discharge. Two thermoclines and minimum DO layers were found out existing at metalimnion in a specific time, respectively. The layer of high turbid water which formed with the thickness of 20 m at the maximum below the depth of 15 m moved toward dam. Not settled to the bottom, the newly formed layer was discharged through the intake-outlet and dispersed into all layers by the circulation in the fall.

• Journal of agriculture & life science
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• v.45 no.6
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• pp.237-249
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• 2011

The purpose of this study was to monitor the streamflow of rural streams for investigating the status of stream depletion located downstream of irrigation reservoir. Bonghyun and Hi reservoirs area, located in Gyeongnam, Gosung-gun, Hi-myeon, were selected for study watersheds and streams. Streamflow monitoring were conducted 6 times during the paddy growing season of 2010 from May to October. Streamflow was measured for 18 stations downstream from two reservoirs with the interval of 300m to 500m, The amount of streamflow were highly dependent on the antecedent precipitation and irrigation amount. In most observation stations, streamflow was depleted when precipitation and irrigation were not provided. Pumping from stream for irrigation and water supply for factory and irrigation return flow were also factors on streamflow. Continuous monitoring for rural streams located in downstream of reservoirs are required to quantify the status of streamflow depletion and determine the amount of environmental flows.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.23 no.6
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• pp.5-17
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• 2022

The performance of the relief wells installed for the purpose of controlling seepage of the dam embankment is affected by various parameters such as diameter, spacing, penetration rate, permeability coefficient of the ground, thickness of the foundation layer. Therefore, when the relief wells are adopted for the purpose of reducing seepage pressure, these parameters should be sufficiently reviewed to determine the installation specifications of the relief wells. This study evaluated the effect of the length of the geosynthetics blanket on the performance of the relief wells installed in the downstream part of the dam embankment with blankets in the upstream and downstream part of the dam embankment as countermeasure methods to control seepage of the dam embankment. In the relationship between the length of the upstream and downstream blanket and the discharge, the discharge of the relief wells decreases as the length of the upstream blanket increases, and on the other hand, the discharge of the relief wells decreases as the length of the downstream blanket increases. In the upper and lower blanket length-spacing relationship, as the length of the upstream blanket increases, the spacing of the relief wells increases and as the length of the downstream blanket increases, the spacing of the relief wells decreases. Therefore, when installing the relief wells in parallel with the blanket, it was found that increasing the length of the upstream blanket is more efficient than increasing the length of the downstream blanket in order to minimize the discharge of seepage discharge and to ensure economic feasibility by wider installation of the relief wells.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.43-43
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• 2021

Sesan강과 Srepok강은 베트남, 캄보디아, 라오스가 공유하는 3S강 유역 (Sesan강, Srepok강, Sekong강)의 일부로 국제 공유하천으로 관리되고 있다. 3S강 유역은 Mekong강의 중요한 지류이며 Mekong강 유역의 상당 부분을 구성한다(Mekong강 유역 면적의 10%, 연간 총 유출량의 20%). 베트남에 속해 있는 Sesan강 유역면적은 11,255km², Srepok강 유역면적은 18,162km²이다. Sesan강과 Srepok강의 상류는 베트남 중부 고원의 긴 산맥에 위치하고 있으며, 하류는 캄보디아에 위치해 있어 상·하류간 긴밀한 협력이 필요하다. Sesan강과 Srepok강 유역은 기후변화에 따른 홍수, 가뭄, 수력발전소 건설로 인한 유출량 변동에 따른 상·하류 분쟁, 사면침식 및 퇴적 등 많은 문제와 도전에 직면할 것으로 예측되고 있다. 본 연구에서는 World Bank의 "Viet Nam Mekong Integrated Water Resources Management (M-IWRM) Project의 일환으로 베트남 정부 차원에서 처음으로 구축한 수자원관리 의사결정지원시스템인 "DSS-2S"를 활용하여, Sesan-Srepok강 유역의 수자원 계획을 수립하였다. DSS-2S는 MIKE Hydro Basin을 기반으로 SWAT모델 등과 연계 하여 구축되었다. DSS-2S는 2S 유역의 모든 주요 하천과 지류를 반영하였으며. 여기에는 17개의 수력발전 댐과 주요 지류에서 용량이 3백만 m³ 이상인 기타 저수지가 포함되었다. 이 보다 작은 용량의 저수지는 대표적인 저수지로 그룹화 되어 반영되었다. 기후변화 및 사회-경제적 발전계획 등을 반영하여, 2030년과 2050년을 목표연도로 생활, 공업, 농업, 관광, 유지용수 등 용수 수요를 추정하였다. 50% 및 85% 빈도의 공급 가능성을 고려하여 물 배분은 물 수요를 충족하고 지하수 개발 최소화를 기준으로 고려되었다. 분석 결과에 의하면 2S강 유역의 총 수자원은 32.2억 m³으로 그중 지표수자원은 29.2억 m³, 안정적으로 이용 가능한 지하수자원은 2.97억 m³으로 분석 되었으며, 지표수와 지하수 연계를 고려하면 전체 2S 강 유역에 물 부족하지는 않으나, 개별 공급 지점을 고려할 때 4월과 5월에 일부 지역에서 물 부족이 나타날 것으로 예측 된다. 장래 물 부족 해결을 위한 대안들을 제시하였으며, 본 성과는 베트남 중앙 정부의 장기수자원 종합계획 수립의 기본 자료로 활용 될 예정이다.