• 한국수자원학회논문집
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• 제57권6호
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• pp.409-419
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• 2024

기후변화는 이미 지속 가능한 수자원 관리에 영향을 미치고 있다. 기후변화가 댐 저수지의 물 공급에 미치는 영향은 일반적으로 지구 기후 모델 결과 기반으로 생성된 기후변화 시나리오를 사용하여 수행되고 있다. 그러나 기후변화를 추정하기 때문에 시나리오는 미래에 발생할 수도 있는 상황을 가정하는 한계로 인하여 본질적으로 불확실성을 내포하고 있다. 이러한 문제에 대한 대책으로 의사결정 스케일링 접근법을 본 연구에 적용하였다. 연구대상지는 충주, 용담, 합천, 섬진강 댐이다. 강우 유출 모형(IHACRES)과 HEC-ResSim기반 댐 운영 모형을 결합하여 댐 이수 안전도를 분석하였다. 이 수안전도 분석은 안정적인 댐 운영에 목적을 두고 그 결과에 따라 구조적 또는 비구조적 이수공급 계획을 수립하는데 활용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 이수안전도 분석으로 댐이 안전하게 운영될 수 있는지를 평가하고 장래 댐 운영 중 발생할 수 있는 잠재적인 위험을 식별하기 위함이다. 1995년 부터 2014년까지 관측된 강수량과 온도를 기준으로 49개의 기후스트레스 시나리오(분위 수 기준 7개의 강수 시나리오와 0℃부터 6℃도까지 1℃ 간격의 7개의 온도 시나리오)를 적용하였다. 그 결과 홍수기 강우 변동이 비홍수기의 강우 증가보다 수위 상승에 더 큰 변화를 가져왔다. 따라서 이수 안전도는 1분위 강우 의존성이 매우 높은 것으로 평가되었다. 또한 강수 및 온도를 결합한 시나리오에서 댐 용수 공급 신뢰도는 개별 강수 및 온도 시나리오 신뢰도 변화의 합계보다 더 큰 변화가 모의되었다. 이러한 차이는 강수량의 감소와 증가가 각각 물과 에너지가 제한된 증발량의 발생으로 초래하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 수행한 의사결정 스케일링을 통한 이수안전도 평가는 댐 운영의 효율성 향상을 도모할 것으로 평가된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.622-627
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• 2007

최근 하천의 모습은 이수 및 치수를 위해 설치된 수공구조물과 각종 오염원으로 인한 수질악화, 산업화 및 도시화에 따른 물순환시스템의 변화로 하천의 물순환 시스템이 바뀌게 되고 하천을 찾는 시민들의 환경의식 미성숙으로 인한 직간접적인 하천오염 활동이 이루어지고 있다. 하천에 대한 이러한 변화는 수질, 수량 및 하천의 구조적 측면에서 하천 생태계에 많은 영향을 끼치고 있다. 따라서 하천의 정상적인 기능을 회복시켜 하천 생태계 보전과 환경적으로 안정된 하천 조성이 이루어지도록 하기 위해서는 하천을 보다 자연스럽고 지속적으로 관리하기 위한 효율적인 환경유량의 관리가 필요하다. 하천의 전체적인 생태시스템을 고려한 환경유량의 관리를 위해서는 기존 환경유량의 개념, 산정방법 등 현황을 분석하고 하천 생태계에 영향을 미치는 인자들에 대한 관리방안을 마련하는 것이 중요하다. 본 연구의 목표는 하천생태계에 대한 영향인자의 장단점을 분석하고 이들이 어느 정도의 영향을 미치고 있는지를 정량적으로 파악함으로써 사회적으로 요구되는 환경유량을 산정할 때 어류 및 식생 등 하천의 생태계와 하천의 수량 및 수질, 하천의 수리구조물 등 하천의 구조적인 변화를 고려할 수 있는 방안을 마련하는 것이다. 이를 위하여 우선적으로 국외 선진국에서 활용되고 있는 다학제간 전문가 그룹(Multi-disciplinary Expert Team, MET)을 통해 하천 생태시스템을 분석하고 환경유량 산정 모형을 활용하여 저수지 댐과 연계 운영함으로써 어류 및 식생 등 생태서식처와 사회환경 개선에 필요한 유량을 유지할 수 있는 방안을 적용하고자 한다. 본 연구에서는 대상유역인 금강유역에 대해 환경유량을 산정하기 위한 개념모형을 구축하였다. 개념모형은 대청댐 건설 이전, 대청댐 건설이후${\sim}$용담댐 건설 이전, 대청댐과 용담댐 건설 이후 등 3개의 시나리오를 통해 하도 및 수변공간과 유량변화에 따른 유황분석 등을 통해 손실된 생태시스템을 정량화하여 궁극적으로는 복원을 위한 대응방안을 마련하도록 할 수 있도록 구축되었다. 또한 댐으로 인한 하류지역의 영향범위 및 하천생태계에 미친 영향을 감소하기 위하여 적절한 환경유량을 산정하기 위한 것이다. 구축된 개념모형을 바탕으로, 금강유역에 대한 기초적인 수문, 하천특성, 현장조사 등을 실시하였다. 향후에는 본 연구결과를 기초로 하여 환경유량을 산정하기 위한 모형을 개발하고 산정된 환경유량을 확보 및 관리하기 위한 방안과 친환경적인 댐 운영방안을 마련하게 될 것이다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.75-84
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• 2023

대다수의 개발도상국은 물수급 계획을 위한 수문 자료 부재로 장기유출량 산정이 불가능하며, 물 분배 의사결정을 진행하는데 합리적인 물수급 계획을 수립하기가 어려운 상황이다. 연구대상지역인 인도네시아 반둥지역은 급격한 도시화 및 인구집중으로 심각한 상수부족 상황이며 물수지 예측 방안이 구축되어 있지 않아 상수도 보급률이 약 20% 정도 수준이다. 이에 본 연구에서는 개발도상국에서의 물수지 예측접근방안을 제시하기 위해 MODSIM(Modified SIMYLD) 네트워크 모형 활용한 이수안전도 및 용수공급 가능량을 분석하였다. MODSIM 모형의 적정성을 검토하기 위해 비유량법을 적용하여 Pataruman 관측소의 19개년(2002~2020년) 유출량 자료를 기준으로 장기유출량을 산정하고 물수지 분석을 수행하였다. 분석결과 기존 월별 최적운영곡선과 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 발전소의 발전용량을 분석한 결과 0.30~0.50% 정도 차이가 났으며, Pataruman 지점 이수안전도는 Q95% 유량 기준 1.64%, Q355 유량 기준 0.47% 높게 나타났다. 기존 저수지 최적운영곡선과 비교한 운영효율이 1% 내외로 유사하게 계측되어, 이를 통해 MODSIM 네트워크 모형을 이용한 용수공급 평가 가능성과 용수공급시설의 필요성을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.254-254
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• 2023

도시화로 인한 불투수면 증가에 따른 물 순환 왜곡 현상이 발생하고 있으며, 이에 따라 물관리를 위한 저영향개발 기법이 국내외에서 적극 도입되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 강우입력에 따라 LID 해석이 가능한 저영향개발 디지털트윈 분석 시뮬레이터를 개발하였다. LID DT 분석 모듈은 LID 시설 해석에 특화된 모형으로 시나리오 강우 기반 시뮬레이션 및 실시간 강우량 연동을 통한 모의가 가능하며, LID 시뮬레이션을 위해 개별적으로 활용함과 동시에 실시간 강우량 연계 시뮬레이션이 가능하도록 개발하였다. 유역유출 계산은 SWMM 모형의 비선형 저류방정식을 기반으로 유출해석 및 기본 LID 해석은 EPA SWMM 엔진으로 해석하며 저수지 추적이 요구되는 빗물이용시설의 경우 별도의 모듈을 적용하였으며, SWMM LID 해석 결과의 시설별 상세 결과 표출이 가능하도록 개발하였다. 현재 LID DT 모형의 시범 지구 적용은 세종시 6-4 생활권 해밀마을을 대상으로 하였다. 소유역 24개소, 우수관로 27개소, 소유역 24개소 및 유역면적 51ha로, 총 64개의 LID 시설을 시설형식을 구분하여 소유역별로 적용하였다. LID 시설의 강우 발생일에 대한 첨두유량과 관측 결과를 비교하여 정상 상황과 비정상 상황의 유량 오차 발생 시 점검 경보 알림 기준을 설정하였으며, 이를 통해 LID 시설의 유지보수 정보를 제공할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 실시간 강우 모의를 통해 빗물이용시설의 저류조 용량 대비 현재 빗물저류량을 계산하여 빗물이용시설의 빗물저류량에 대한 정보를 제공하여 물부족 발생알림을 제공 가능할 것으로 예상된다. 따라서 LID DT 시뮬레이터에 및 빗물이용시설 운영에 대한 의사결정 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1442-1447
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• 2009

본 연구에서는 네트워크 물수지 모형인 MODSIM을 이용하여 36개년(1967-2002) 동안의 물수지 분석을 수행하여 농업용수 공급능력을 평가하였다. 금강권역을 21개의 중권역으로 분할하고 농업용 수리시설(저수지, 양수장, 보, 집수암거, 관정)을 고려한 물수지 네트워크를 구성하였다(Fig.1). 농업용 수리시설의 공급량 및 운영 자료도 추가로 고려하였다. 물수지 분석 결과, 과거 가뭄발생 기간에 농업용수 부족량이 다른 기간에 비해 많이 발생함을 확인할 수 있었으며, 대표적인 가뭄 년인 1994, 1995, 2001년의 부족량은 745.8$(10^6m^3)$, 661.1$(10^6m^3)$, 696.8$(10^6m^3)$로 분석되었다. 또한 36개년 동안의 소유역 평균 용수공급능력은 생 공용수의 경우 99.1%, 농업용수의 경우 84.4%로 비교적 낮은 공급능력을 보였으며, 1994, 1995, 2001년의 농업용수 공급능력은 74.8%, 79.2%, 77.9%로 소유역 평균보다 낮은 수준으로 분석되었다. 농업용 수리시설물의 기여도 평가를 수행한 결과 양수장과 보의 기여율은 32.5%, 집수암거와 관정의 기여율은 4.0%로 분석되었으며, 집수암거와 관정은 양수장과 보에 비해서 상당히 적은 기여율을 갖지만 농업가뭄 해소에 어느 정도 도움을 주는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.475-479
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• 2008

West Java 지역에 위치한 인도네시아 Citarum 강 유역은 자국의 효율적인 수자원관리를 위하여 매우 중요한 요충지에 해당하며 최근 통합수자원관리 프로젝트(ICWRMP)를 통하여 활발한 투자와 개발이 행해지고 있는 곳이다. West Tarum Canal은 Jatiluhur 댐 하류단에 위치하여 자카르타시의 생공용수를 공급을 담당하고 있으며 저수지 방류수와 더불어 Cibeet 강, 그리고 Cikarang 및 Bekasi 강이 차례로 유입되면서 부족한 용수를 충당하게 된다. 건설초기에는 풍부한 수량과 양호한 수질을 확보하여 효율적인 용수공급이 이루어졌으나 주변지역 산업개발에 따른 인구 및 오염원 증가, 주민들의 무분별한 취수로 말미암아 이 지역의 수질악화가 날로 심각해지는 상황이다. 특히 Bekasi강은 도심부를 포함하고 있어 이 지역으로부터 배출되는 오염물질의 영향이 WTC의 수질에 가장 큰 영향을 미치게 된다. 수질모의는 Qual2E-Plus 모형을 이용하여 수행하였으며 이를 기반으로 시나리오를 구성, 오염정도가 심각한 Cikarang 강과 Bekasi강에 사이폰 시설을 도입 현재 운영중인 Weir 시설을 대체함으로써 얻을 수 있는 수질개선효과를 검토한 결과 Bekasi 강의 경우 10%, Cikarang 및 Bekasi강에 동시에 도입하였을 경우 12%의 수질 개선 효과가 있는 것으로 분석되었다. 한편 오염부하량이 가장 높은 Bekasi강 유역에 환경기초 시설을 도입함으로써 기대할 수 있는 수질개선효과는 처리시설의 효율에 따라 16% 에서 최고 48%에 달하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1359-1363
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• 2008

우리나라에서 장기지속가뭄의 사례는 문헌을 통하여 쉽게 찾아볼 수 있는데 "증보문헌비고"에 따르면 조선시대에는 100건 이상의 가뭄이 발생하였는데 평균 5년에 한번정도 발생한 것으로 나타났다. 이중 2년연속 가뭄이 15회, 3년연속가뭄이 4회, 4년연속가뭄이 1회 및 6년연속가뭄이 2회 기록되어 있다. 그러나 역사적 고증이 어려워 실제 가뭄사례는 더 심했을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 장기지속가뭄에 대한 평가를 통하여 안정적 용수공급의 수준을 평가하고 용수공급부족 심도를 추정하기 위하여 한강수계를 대상으로 장기지속가뭄 수문시나리오를 개발하여 용수공급에 기여하고 있는 저수지 시스템에 적용하였다. 이중 장기지속가뭄수문시나리오는 한강수계를 팔당댐 상류에 대해 5개 소유역으로 구분하여 1,000년의 월 유량자료를 모의하여 30, 60, 90개월의 지속기간에 대해 50, 100 및 200년빈도에 대하여 개발하였다. 개발된 장기지속가뭄 수문시나리오에 대한 수자원평가는 화천, 소양, 충주, 충주조정지 및 팔당댐을 소유역과 수자원 시설물 구성요소로 하는 시스템을 만들어 팔당댐 기준 2011, 2016 및 2020년의 용수수요에 대하여 평가하였다. 평가모형은 동적 계획기법을 이용하였으며, 월 단위 운영을 실시하였다. 평가결과는 지속기간이 짧을수록 재현빈도가 길수록 용수공급측면에서 가뭄강도가 심한 것으로 나타났다.

• 농업과학연구
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• 제38권3호
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• pp.513-524
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• 2011

To evaluate the applicability of inflow runoff model to reservoir operation in Korea, DAWAST model and TPHM model which are conceptual lumped daily runoff model and were developed in Korea, were selected and applied to simulate inflows to Daecheong multipurpose dam with watershed area of 4,134 $km^2$, and water storages in Geryong reservoir with watershed area of 15.1 $km^2$ and total water storage of 3.4 M $m^3$. Evaluating inflows on an yearly, monthly, ten-day, and daily basis, inflows by DAWAST model showed balanced scatters around equal value line. But inflow by TPHM model showed high in high flows. Annual mean water balance by DAWAST model was rainfall of 1,159.9 mm, evapotranspiration of 622.1 mm, and inflow of 644.6 mm, from which rainfall was 104.8 mm less than sum of evapotranspiration and inflow, and showed unbalanced result. Water balance by TPHM model showed satisfactory result. Reservoir water storages were shown to simulate on a considerable level from applying DAWAST and TPHM models to simulate inflows to Geryong reservoir. But it was concluded to be needed to improve DAWAST and TPHM model together from imbalance of water balance and low estimation in high flow.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권8호
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• pp.643-657
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• 2009

홍수기에 집중되는 유출량을 갈수기에 적절히 활용하기 위한 대표적인 구조물이 댐이다. 제한된 용수공급량을 적절히 분배해 용수수요량을 만족시키면서 미래 갈수기시 용수공급을 대비하여 댐 저류량을 조절하는 것이 댐 운영의 중요한 목적 중 하나이다. 본 연구에서는 갈수 시 댐 저류량에 따라 댐 계획방류량을 일정비율 줄여주는 Hedging Rule을 5단계로 적용하여 댐의 상시만수위 저류량에 대한 실제 저류량의 편차, 수요에 대한 용수공급 부족량, 그리고 하천유지용수 부족량을 목적함수로 하여 혼합정수 선형계획법(MILP, Mixed Integer Linear Programming)으로 저수지 연계운영모형을 구성하였다. 한강수계의 다목적댐인 충주, 횡성, 소양강 댐과 용수전용댐인 광동 댐, 그리고 발전용 댐이지만 비교적 큰 저류용량을 가진 화천 댐을 연계 운영 대상으로 하여, 수자원장기종합계획에 사용된 2003년 유출량 및 수요량 자료와 댐 운영 실무편람의 댐 계획방류량 자료를 10일 단위로 입력하여 GAMS/CPLEX를 이용해 최적화하였다. 그 결과 생공용수 수요량 99.99%, 농업용수 수요량 99.91%, 그리고 하천유지용수 수요량 100.00%를 충족시키면서도, 실제 2003년 운영자료에 비교하여 댐 저류효율이 10.04% 개선된 결과를 도출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.1126-1139
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• 2014

도시화 및 산업화에 따른 온실가스의 증가로 전 세계적인 이상기후 현상이 빈번하게 발생하고 있으며, 국내에서도 이러한 현상의 하나로 홍수와 가뭄의 영향이 지속적으로 심화되고 있다. 기후변화는 이수, 치수, 환경 등 다양한 측면에서 물 관리 전반에 걸쳐 복잡성을 가중시키고 불확실성을 확대시키는 등 많은 영향을 초래한다. 또한 과거와는 달리 하천유지수량, 환경용수량 등 다양한 용수수요의 증가에 따라 제한된 가용수자원의 추가적인 확보를 위한 분석과 연구가 필요하다. 본 연구에서는 안동댐과 임하댐 유역을 대상으로 기후변화 시나리오와 토양수분 저류구조 Tank 모형을 이용하여 장기 유출량을 산정하였고, 연결도수로를 통해 병렬 연결된 안동댐과 임하댐의 저수지 연결모의운영을 수행하여 임하댐에서 안동댐으로 전환되는 추가 가용 수자원량을 분석, 비교함으로서 미래 기후변화가 가용수자원 확보에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 대표농도경로 기후변화 시나리오 중 RCP 6.0과 RCP 8.5를 이용하여 대상유역의 상세 수문자료를 생산하여 과거 유역의 관측 강수량 자료와 경향성을 분석한 결과 시나리오별 모두 5%~9%의 범위로 강수량이 증가하는 것으로 분석되었으며, 목적함수를 이용한 민감도 분석을 통해 가장 높은 적합도를 나타낸 개체군의 크기는 1000 이었으며 교차비율은 80% 이었다. 본 연구의 결과를 이용하여 미래 기후변화에 대응한 물 관리 측면에서 저수지 운영의 효과를 극대화하고 장기적으로 안정적이고 풍부한 용수공급 계획을 수립하는데 도움이 될 것으로 기대된다.