• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.510-510
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• 2015

우리나라는 1960년대 경제개발에 의한 산업화 이후, 토지이용이 꾸준히 확대되어 왔으며, 이로 인해 불투수면적 증가하였고, 배수시설의 확장은 표면조도계수 및 침투율을 급격히 감소시키는 요인으로 작용하여 우수 및 오수의 유출속도가 증가하여 홍수방어능력이 감소하였다. 또한 기후변화로 인한 국지성 집중호우의 발생빈도가 증가함에 따라 이로 인한 피해가 더욱 가중되고 있다. 현재 이에 대한 대응능력을 갖추기 위한 치수대책을 꾸준히 실시하고 있으나 주로 홍수량을 줄이기 보다는 증가하는 홍수량을 처리하기 위한 하천정비, 하수관, 유수지 및 펌프장 증설을 중심으로 이루어지고 있다. 이는 하천 하류의 홍수량을 증가시켜 하천주변에 침수피해를 일으키고 있어 보다 항구적인 대책이 요구되고 있다. 본 연구에서는 특정유역에 침수가 발생할 시 횡월류위어 가동방식(고정보-가동보)에 따라 미치는 침수영향에 대해 저류조 유입특성(총 유입량, 유입유량 첨두치), 침수지역 침수특성(첨두유량, 첨두수위, 첨두유속, 침수면적, 월류시간)을 정량적으로 분석하여 향후 저류지 설치에 따른 횡월류위어 가동방식 선정에 기여하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.463-463
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• 2015

최근 들어 빈번히 발생하는 이상기후에 의한 국지성 집중호우로 내수배제 불량에 따른 도시지역의 내수침수 피해가 잇따르고 있으며, 이로 인한 대책으로 도시지역의 노후화된 우수관거 교체 및 저류시설의 설치 계획이 이루어지고 있다. 그러나 국내 대도시의 경우 저류시설 설치를 위한 부지 확보가 어렵고 우수관거 교체를 위한 예산확보가 어려운 실정이므로 도시지역에서의 홍수피해를 저감하기 위한 우수관거 및 저류시설의 합리적이고 효율적인 설계 기준이 필요하다. 따라서 도심지의 치수능력 향상과 예산 절감을 시킬 수 있는 기존의 우수관거를 연계한 저류지 설계가 필요하다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 기존 우수관거를 연계한 저류지인 간선저류지(가칭)를 설치한 것을 가정하여 연구를 진행하였다. 간선저류지란 도시에 설계빈도 이상의 강우 발생으로 관거의 허용용량을 초과하는 유량에 대해 기존 관거와 연결된 지하저류지에 임시로 저류시켜 내수침수를 방지하기 위한 구조물로 간선저류지에서 저류된 우수는 흐름이 원활한 하류의 맨홀이나 수위가 안정적인 하천으로 자연방류시킨다. 또한 간선저류지는 관거의 허용용량을 초과하는 구간에서 초과용량에 맞게 소규모로 설계되며 기존의 지하구조물에 간섭이 없도록 설계하여 설치하는게 기본 개념이다. 본 연구에서는 최근 내수침수피해가 발생한 강남역을 대상유역으로 선정하여 유출분석을 진행하고 집중호우시 유역내 기존 우수관거의 통수능 검토 및 침수피해 지역을 검토하였다. 또한 관거의 과부하가 심한 구간을 중심으로 저류지의 용량 및 개수 등을 고려한 분석을 통하여 간선저류지 설치로 인한 관거의 여유용량 및 간선저류지의 저류효과를 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.368-368
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• 2020

최근 초대형화 되어 나타나고 있는 이상홍수와 지진 등에 의한 저수지 붕괴와 같은 대규모 비상상황 발생으로 하류지역 주민의 생명과 재산의 피해가 발생하고 있다. 국내의 경우 1996년 이후로 지속적으로 발생하고 있는 이상홍수로 인해 1998년에는 40개,1999년에는 5개의 소규모 저수지가 붕괴되었으며 최근 2013년과 2014년에도 저수지가 붕괴되는 상황이 발생했다. 댐붕괴의 원인은 구조물의 자연적 노화, 극심한 강우나 홍수, 지진, 제체전도, 파이핑, 침윤발생, 월류 및 파랑 등에 의한 자연적 상황 등이 요인이 될 수 있으며, 시공결함, 사고 또는 전쟁과 같은 인위적인 요인으로 발생할 수도 있다. 과거에 설계 및 시공기술이 부족하였거나 경제적인 이유로 부실하게 건설되어 있는 댐이 세계적으로 산재되어 있어 잠재적인 위험을 상당수 내재하고 있는 실정이다. 본연구는 댐의 점진적인 파괴에 의해 발생하는 유출수문곡선을 구하고 파괴의 성질을 예측 및 홍수파를 수리학적으로 추적하기위해 BREACH 모형과 DAMBRK 모형을 사용했으며 극한홍수(PMF)조건과와 최대지진발생(MCE)조건을 적용하여 원주시 관내 저수지 붕괴 모의 시나리오를 구축했다. 저수지 붕괴에 따른 유출수문곡선을 유도하기 위해서 본 연구에서는 기존의 EAP보고서 자료를 참고하여 붕괴지속시간, 붕괴부 평균폭, 붕괴부 측벽면 경사의 변화에 따라 다양한 모의를 수행함으로써 발생되는 붕괴부 유량 수문곡선을 도출하여 각각의 조건들이 붕괴파 형성에 미치는 영향에 대한 분석을 실시하였다. 그 결과 저수지의 붕괴시 첨두유출량에 민감한 영향을 주는 인자는 붕괴지속시간과, 붕괴부 평균폭으로서 이들 값이 붕괴유출량 변화에 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 최대지진발생(MCE)조건 해석결과 홍수류의 범람으로 인해 홍수파가 하류측으로 진행할수록 완만히 감소하며, 하천 중·상류부 인근 제내지로 홍수류의 범람이 발생하는 것으로 검토되었으며, 극한홍수(PMF)조건 해석결과 최대지진발생(MCE)조건과 같이 홍수파가 하류측으로 진행할수록 완만히 감소하는 특성을 보이며, 하천 전체 구간에서 인근제내지로 홍수류의 범람이 발생하는 것으로 검토되었다. 본 연구는 침수구역 피해규모 산정 및 비상대처계획도를 작성시 기초데이터가 되어 상황별 피해예상지역에 대해 응급행동요령, 주민대피계획비상대처계획을 수립하여 지역 주민생활에 안정을 기여하고자 한다.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.14 no.1
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• pp.51-59
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• 2021

In Korea, where 64% of the soil is mountainous, typhoons and local rains concentrated in the summer season are frequent in mountainous disasters such as landslides and debris flow. The area of study was the area where the damage to the debris flow was caused by typhoon Mitag in October 2019, and all the houses located in the downstream area were damaged. In this study, numerical simulations were conducted on the area where the damage of earth and stone flow occurred using Hyper KANAKO model that can consider erosion and sedimentation, and the applicability of the model was examined by comparing the actual damage area and the analysis results of the model. As a result of the numerical simulation, the damage area of the debris flow in the target area was 53,875 m², the maximum flow depth was 2.4 m, and the average flow depth was 1.7 m.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.6
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• pp.727-739
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• 1998

The main objectives o reservoir optimal operation can be described as follows : maximization of the benefits through optimal allocation of the limited water resources for various purpose; minimization of t도 costs by the flood damage in potential damaging regions and risk of dam failure, etc. through safe drainage of a bulky volume of excessive water by a proper reservoir operation. Reviewing the past research works related to reservoir operation, we can find that the study on the matter of the former has been extensively carried out in last decades rather than the matter of the latter. This study is focused on developing a methodology of optimal reservoir operation for flood control, and a case study is performed on the Chungju multipurpose reservoir in Korea. The final goal of the study is to establish a reservoir optimal operation system which can search optimal policy to compromise two conflicting objectives: downstream flood damage and dam safety-upstream flood damage. In order to reach the final goal of the study, the following items were studied : (1)validation of hydrological data using HYMOS: (2)establishment of a downstream flood routing model coupling a rainfall-runoff model and SOBEK system for 1-D hydrodynamic flood routing; (3)replication of a flood damage estimation model by a neural network; (4)development of an integrated reservoir optimization module for an optimal operation policy.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1528-1532
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• 2009

최근의 기상변화에 의한 이상 홍수와 유역의 도시화로 인한 불투수면적의 증가로 홍수시 유출량을 증가시켜 기존 하도의 적정소통량을 초과하는 홍수를 발생시키고 있다. 토지의 고도이용으로 하도의 하폭이 제한된 도시유역 초과 홍수에 대비할 수 있는 구조적 홍수관리방안은 제방 증고, 하천준설 등의 하천개수나 저류지 설치, 방수로 설치 등이 대표적이다. 주요 재해저감시설인 저류지는 개발사업에 의해 발생하는 증가된 유출량을 조절하는 개념으로서 도시홍수 재해경감의 목적으로 활용하기에는 설계기준 및 기술상의 이견이 최근 많이 제시되고 있다. 개발사업으로 인한 하류부의 영향에 대해 해당 사업지구에 국한하여 개발전의 유출량이하로 유지함을 목표로 하고 있으나 전체 유역차원의 검토는 이루어지지 않고 있어 저감효과가 의문시 되고 있다. 또한, 하류부 인근의 개발사업시행으로 저류지를 설치할 경우 사업대상지구의 홍수도달시간 변화가 발생하며, 전체 유역 첨두유량 발생시간과의 중첩현상으로 오히려 저류지 설치로 인해 본류 하천의 피해를 초래할 여지가 있다. 저류지 설치 위치에 따라 경제적, 치수적 효과가 달라진다는 점은 많은 연구의 결과로 알려져 왔다. 본 연구에서는 실제사업지구의 기존 재해영향 평가에서 저류지 설치에 의한 하류부 홍수량 증감에 대한 분석을 수행하고 저류지 면적 대비 전체유역면적 비율에 대하여 저류지 설치로 인한 홍수량 증감분석을 수행하였다. 홍수량 증감율은 저류지 설치에 따른 저감후 대비 저류지 설치전 본류하천 유역면적비가 31.17 이상인 경우, 저류지 설치에 따른 홍수량 저감후 대비 개발전 본류 하천 유역면적비가 27.05 이상인 경우에 홍수량이 증가하였다. 본 연구결과를 바탕으로 사업지구내 일률적인 저류지 설치계획보다는 추후 체계적인 저류지 계획을 위한 가이드라인 제시를 통해 합리적인 계획을 수립하여야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.334-349
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• 2008

댐에는 하류 홍수피해 경감을 위한 방류설비와 댐에 저장된 물을 생활 농업 공업용수로 활용하기 위한 취수설비가 구축되어 있다. 취수설비는 고객의 요구에 부응하기 위해 여러 종류의 개선사례와 형식변경을 통해 날로 발전을 거듭하고 있다. 1970년대 소양강댐이 건설된 후 1990년대 중반까지는 수력발전을 목적으로 수차발전기 분해점검을 위한 수리용 게이트가 채택되어 저수지 중층부에 설치한 사례가 많다. 경제부흥 초창기 우리나라가 해외차관으로 건설한 소양강댐, 안동댐, 대청댐 등의 취수설비가 이에 해당한다. 이후 1990년대 말까지 하류 농작물 냉해방지를 위해 상온수의 물을 취수하는 표면취수설비가 임하댐, 주암댐, 용담댐 등에서 채택 운영되고 있다. 그러다가 횡성댐, 장흥댐 등이 건설되는 2000년대 초부터 기존의 냉해방지와 조류 등 환경변화에 대처가 가능하도록 저수지 전 구간을 수심별로 구분 선택하여 취수하는 다공식 취수설비와 표면취수설비가 동시에 설치되는 복식형 취수설비가 채택 운영됨에 따라 단순 수리용 게이트에서 복합적인 기능을 갖춘 취수설비로 발전을 하였다. 2002년 태풍 '루사'와 2003년 태풍 '매미'로 인해 유입된 고탁도수가 장기간 댐 내에 체류하여 하류용수공급에 심각한 문제점이 발생되고, 부영양화로 인한 적조현상 등이 사회적으로 크게 이슈화됨에 따라 임하댐과 용담댐에서는 표면취수설비를 중간구간 취수가 가능한 분리형 선택취수설비로 개선한 결과(임하댐(2006), 용담댐(2008)) 댐 본래의 순기능인 청정수 담수가 가능해졌을 뿐만 아니라, 하류생태계 보존에도 크게 이바지하였다. 또한, 최근에는 전 구간 선택취수가 가능하도록 화북댐에는 정류판형 선택취수설비, 부항댐 및 성덕댐에는 실린더 게이트가 국내 최초로 도입되는 전환기를 맞이하게 되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.575-582
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• 2008

다목적댐의 레크레이션 편익은 수자원 관리 측면에서 매우 중요한 요소이다. 그러나, 레크레이션 편익의 중요성에도 불구하고 이에 대한 충분한 고려없이 댐의 관리와 다목적댐에 대한 평가가 이루어진 결과 경쟁적인 물의 용도간 부적정한 유량배분의 결과를 초래하고 있었다. 최근 비록 시범적이지만 하천의 환경개선을 위해 다목적댐의 flusing 방류가 이루어지고 잇는 점도 댐의 기능이 점차 확장되어 가고 있음을 보여주고 있다. 다목적댐의 레크레이션 편익에 대한 인식은 효율적인 수자원 관리뿐만 아니라 레크레이션 이외의 다목적댐의 다른 용도의 진실된 가치 및 효율성을 확보하기 위해 어떻게 효율적으로 시간의 흐름에 따라 다목적댐의 저수(貯水)가 방류되어야 하는지에 대한 이해로 연결된다. 다목적댐의 레크레이션 편익 측정은 댐의 역할에 대한 진정한 평가가 될 수 있으며 그동안 간과되어 왔던 댐 건설로 인해 가능하게 된 레크레이션 기회를 가치화하는 시도가 될 수 있다. 본 연구는 조건부가치측정법(Contingent Valuation Method, CVM)을 이용하여 서울과 춘천지역을 대상으로 표본에 대한 설문조사와 함께 집중그룹인터뷰(Focus Group Interview, FGI)를 통해 소양강댐의 레크레이션 편익을 측정하였다. 서울은 소양강댐의 하류지역에 위치하면서 일반적으로 소양강댐의 건설로 인해 가장 큰 혜택을 누리는 지역이며 춘천지역은 소양강댐의 주변지역으로 소양강댐의 건설로 인해 가장 많은 피해를 입는 지역으로 여겨지고 있어 양 지역에서 느끼는 소양강댐에 대한 인식은 매우 독특할 것이라는 기대와 함께 댐으로 인한 레크레이션은 댐 저수지뿐만 아니라 댐 하류 하천 전체에 걸쳐 이루어지기 때문에 댐 저수지 지역인 춘천과 댐 하류지역인 서울을 대상지역으로 삼았다. 4개의 시나리오를 적용한 결과 소양강댐의 연간 레크레이션 편익은 235억원$\sim$913억원으로 추정되어 소양강댐의 주요 기능인 용수공급이나 발전에 따른 편익과 비교할 때도 결코 작지 않은 편익을 보여주고 있다. 아울러, 일반적으로 댐 건설로 인한 피해자로 인식되고 있는 하천의 상류지역인 댐 주변지역에 거주하는 사람들의 지불의사액(Willingness to Pay, WTP)이 댐의 수혜자로 인식되는 하류지역에 거주하는 사람들의 WTP보다 크다는 것과 댐 주변지역에 거주하는 사람들은 댐에 대하여 양 극단적인 태도, 즉 강한 애착과 강한 반감을 함께 보이는 것으로 나타났다. 본 연구는 레크레이션 기능이 댐의 주요 기능으로 고려되어야 하는 가에 대한 해답을 줄 수 있는데, 그동안 댐의 레크레이션 편익 측정을 어렵게 하였던 댐의 레크레이션 편익의 개념화를 통해 편익이 측정 가능하며 소양강댐의 경우 다른 목적의 물 사용 용도보다 편익이 클 수 있기 때문에 향후 다목적댐의 주요 기능을 확장할 필요성을 보여준다. 또한, 레크레이션 편익을 어떻게 내재화(內在化)하여야 하는지에 대한 향후 연구의 필요성도 제기한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.178-178
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• 2022

일반적으로 하천은 상류에서 하류로 흐르지만, 하구에서 일어나는 해안으로부터의 염수의 역류 혹은 상류에서 홍수 발생 시 순간적으로 나타나는 역류 등 주 흐름을 거스르는 흐름이 종종 발생하는데 이는 예상치 못한 피해를 가져올 수 있으므로 최대한 방지해야 한다. 즉, 양방향 흐름이 일어나는 지역을 단방향 흐름으로 바꿔줄 수 있는 수리 구조물의 설치가 필요하다. 역방향 흐름을 제어하는 대표적인 예로는 보가 있는데, 보는 충분한 수위 확보뿐만 아니라 하구에서 역류하는 해수를 방지하는 역할도 한다. 다만, 상류와 하류를 수직적으로 분리함에 따라 물고기의 자유로운 이동을 제한하는 등 생태계를 단절시키는 부작용이 나타날 뿐만 아니라, 최근 정부의 정책에 따라 세종보, 죽산보 등의 보 해체 결정이 이루어지면서 이를 대체할 방안이 필요하다. 따라서 이번 연구에서는 수직적인 구조물이 아닌 수평적인 수리 구조물을 고안함으로써 생태계에 큰 영향을 주지 않으면서 가장 효과적으로 양방향 흐름을 제어할 수 있는 구조물 설계 모형을 탐구해보았다. 구조물 설계 아이디어는 심장의 판막에서 고안하였다. 판막은 특정한 방향성을 갖는 구조로 이루어져 있으면서 혈액의 역류를 방지하는 기관으로, 비슷한 방식으로 하천에도 특정 각도를 갖는 구조물의 설치를 통해 단방향 흐름을 유도할 수 있다고 판단하였다. 실제 하천 규모에서의 실험은 불가능하다고 판단, 전산 유체 프로그램 OpenFOAM을 이용하여 가상 수로의 모델링을 진행하였다. 얇은 판 형태의 흐름 제어 구조물을 수로 측면에 각각 설치 후, 같은 조건에서 정방향 흐름과 역방향 흐름에 대해 각각 시뮬레이션을 진행하였다. 이때, 두 흐름의 하류 유량 크기의 차이를 단방향 흐름을 정량화하는 수치로 산정한다. 시뮬레이션은 구조물과 흐름 방향이 이루는 각도, 구조물의 개수 및 간격, 구조물의 비대칭성 등 여러 가지 조건을 바꿔가면서 진행하고, 유속 분포 및 후류의 크기 등의 수리학적 현상을 파악하여 계산 결과를 분석한다. 분석 결과를 바탕으로 하류의 유량 차이가 가장 크게 나타나는 수리 구조물의 조건을 결정하고, 해당 구조물의 실제 적용 가능 여부를 판단한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.105-105
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• 2022

섬진강댐은 100년빈도 홍수에 대응토록 설계되어 홍수조절 능력이 타 다목적댐 대비 상대적으로 취약함에 따라 댐운영 체계 개선이 필요하다. 이에따라 K-water는 홍수시 피해를 최소화 할 수 있도록 댐운영과 관련한 홍수대응 체계를 개선하였다. 주요 개선대책은 섬진강 홍수조절용량 추가확보, 홍수기 강우특성을 고려한 홍수조절, 하류주민 및 기관과 소통에 기반한 정보 공유체계 확립, 디지털 트윈 기반 댐 운영 의사결정시스템 구축이다. 섬진강댐의 건설홍수조절용량은 3천만m³으로, 타 다목적댐 설계빈도인 200년 대비 홍수대응 능력이 미흡하다. 이에따라, 섬진강댐은 '21.1월부터 '22.12월까지 홍수기 제한수위를 기존 197.7m에서 2.5m 낮춘 194.0m로 시범운영하고 있다. 이를통해 기존 3천만m³에서 9천만m³까지 6천만m³의 홍수조절용량을 추가 확보하였다. 이와 연계하여 홍수기 동안 섬진강댐 운영수위 기준을 별도 수립하여 홍수기 전·후반으로 나누었으며, 전반기(~7/31)는 '20년 홍수상황에서 발생한 더블피크 집중호우(360mm)에 대응가능한 홍수조절능력을 확보하고, 후반기(8/1~)는 홍수조절능력을 최대한 확보함과 동시에 차년도 용수공급을 대비할 수 있도록 운영수위를 개선하였다. 그간 수문방류 정보는 '댐 관리규정'에 따라 방류개시 3시간 전까지 방류계획을 하류지역의 지자체 및 주민에게 통보하였으나, 하류주민들이 충분히 사전준비하기에 시간적으로 부족하다는 의견을 제시함에 따라 수문방류 24시간전 사전 안내토록 '수문방류 예고제'를 도입, 시행하였다. '댐 홍수관리 소통회의'를 통해 댐 운영기관-정부기관-주민이 댐 운영에 대한 전반에 대해 함께 공유하고 운영 제약사항 및 개선사항을 공동 발굴하여 대책을 마련하는 체계를 구축하였다. 댐 운영 개선사항과 더불어 댐방류 의사결정시, 실시간 하류하천 상황에 대한 확인이 어려움에 따라, 3D기반 의사결정 지원시스템인 Digita Twin Platform을 개발 및 구축하여 '22년부터 섬진강댐 운영에 시범적용을 추진하고자 한다.