• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.2059-2063
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• 2007

장기 수자원계획시 댐군의 연계운영을 위한 물수지분석 모형으로 HEC-5 모형과 K-ModSim 모형을 선정하고, 이에 대한 댐군의 연계운영 효과를 비교 평가를 수행하였다. K-ModSim 모형은 범용 우선순위 목적 선형최적화 모형으로, 조절점 및 저수지조작에 대한 우선순위를 지정할 수 있는 반면, HEC-5 모형은 목적별 저수지 조작의 우선순위가 지정되며, 등가저수지 개념을 사용하여 방류 우선순위를 결정하도록 되어있다. 이와 같은 연계운영 방식의 차이는 적정한 시기에 조절점에서의 물부족이 발생하는지 여부를 결정짓는 매우 중요한 요소이다. 따라서 본 연구에서는 가뭄발생 상황에 대한 각 모형의 연계운영효과를 비교 분석함으로써 급속히 변화하고 있는 수자원 이용환경에서 보다 합리적인 댐군의 연계운영 방안을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.318-322
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• 2006

댐군 운영 문제는 여러 상충되는 목적 및 구성 요소들 간의 타협, 조정을 위한 다목적 특성을 갖고 있다. 본 연구의 목적은 댐군 연계 운영 문제에 대해 다기준 의사결정 기법을 적용하여 최선의 운영 계획을 수립하는 것이다. 이를 위해 순위선호(outranking) 관계와 유사기준(pseudo-criteria)을 기반으로 해서 여러 선호 대안을 선정하는 데 유용한 ELECTRE (ELimination Et Choice Translating REality)를 적용하고자 한다. ELECTRE IS는 주어진 후보 대안들 중에서 원하는 수의 대안을 선정하는 데 유용하다. 그러나 기존의 ELECTRE IS는 대안선정 과정에서 의사결정자에게 기준들의 가중치(weight), 유사기준판정 경계치(pseudo-criteria thresholds), 그리고 일치판정 기준비율(concordance level)의 매개변수에 대한 설정을 요구하고 이들의 설정 상태에 따라 도출되는 대안의 수가 달라질 수 있는 성질을 갖고 있다. 특히 일치판정 기준비율은 ELECTRE IS의 최종적인 순위선호 관계의 형성여부에 결정적 영향을 주어 매개변수의 아주 작은 변화에도 선정되는 대안의 수가 달라질 수 있다. 따라서 실제 ELECTRE IS를 적용하여 원하는 수의 대안을 선정하기 위해서는 일치판정 기준비율에 대한 반복적용이 불가피하다. 이에 본 연구에서는 CoMOM (Coordinated Multireservoir Operating Model)을 활용한 댐군 연계운영 시 제시되는 파레토 최적해 집합(Pareto set)중에서 최선의 파레토 최적해를 선정할 때 ELECTRE IS의 수학적 구현 모형을 활용할 것을 제안하고 그 방법론을 제시한다. 제안된 모형은 혼합정수계획모형으로서 ELECTRE IS를 적용하는 과정에서 일치판정 기준비율을 자동으로 도출하고, 궁극적으로 많은 반복 없이 원하는 수나 그에 근사한 수의 선호대안(핵심대안)을 도출할 수 있는 특징을 갖고 있다. 이 모형을 낙동강 수계의 댐군 연계운영 문제에 적용해 보고, 핵심대안을 효율적으로 도출할 수 있음을 보인다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1621-1626
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• 2009

유역 내 수문학적 조건은 변화하게 되고 이러한 변화에 대처해야만 하는 유역관리자는 적절한 수자원의 운용에 어려움을 느끼게 된다. 이러한 수문학적 조건 변화는 갑작스런 인구증가, 산업발전 등에 의해서도 발생될 수 있으며, 이 경우 용수공급, 수력발전, 그리고 환경용수 등 서로 상충되는 이해관계를 조정하여 물이용의 효율성 극대화하는 범 유역 단위의 수자원 평가 및 배분이 고려되어야 한다. 더불어 정치적, 경제적, 그리고 환경목적에 부합된 새로운 수자원 개발을 위해서도 지속적인 수자원 통합관리를 위한 의사결정지원시스템은 매우 중요하다. 복잡하고 다양한 요구를 만족하기 위해서는 유역관리 대상을 통합 관리할 수 있는 효과적인 운영 도구가 필요하다. 본 연구에서는 장기 수자원계획시 댐군의 연계운영을 위한 물수지분석 모형으로 KModSim 모형을 선정하고, 이에 대한 댐군의 연계운영 효과를 비교 및 평가를 수행하고자 한다. KModSim 모형은 수자원배분에 관련된 물리적, 수문학적, 제도적, 그리고 행정적인 요구들을 동시에 만족하도록 디자인된 범용 우선순위 목적 선형최적화 모형으로, 조절점 및 저수지조작에 대한 우선순위를 지정할 수 있을 뿐만 아니라 reservoir balancing 방법을 통하여 저수지별로 용수공급 분담률을 지정할 수 있어 보다 현실에 가까운 연계운영이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 의사결정 지원 모형들 중 네트워크 알고리즘을 이용하는 KModSim 모형을 이용하여 낙동강권역에 대한 수자원평가시 댐간 연계운영을 하였을 경우와 하지 않았을 경우를 모두 수행하여 비교 분석함으로써 급속히 변화하고 있는 수자원 이용환경에서 보다 합리적인 댐군의 연계운영 방안을 제시하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.6
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• pp.779-793
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• 1998

In this study, for the purpose of water supply planning, we propose a sophisticated multi-period mixed integer programming model that can coordinate the behavior of multi-reservoir operation, minimizing unnecessary spill. It can simulate the system with operating rules which are self- generated by the optimization engine in the algorithm. It is an optimization model in structure, but it indeed simulates the coordinating behavior of multi-reservoir operation. It minimizes the water shortfalls in demand requirements, maintaining flood reserve volume, minimizing unnecessary spill, maximizing hydropower generation release, keeping water storage levels high for efficient hydroelectric turbine operation. This optimization model is a large scale mixed integer programming problem that consists of 3.920 integer variables and 68.658 by 132.384 node-arc incidence matrix for 28 years of data. In order to handle the enormous amount of data generated by a big mathematical model, the utilization of DBMS (data base management system)seems to be inevitable. It has been tested with the Han River multi-reservoir system in Korea, which consists of 2 large multipurpose dams and 3 hydroelectric dams. We demonstrated successfully that there is a good chance of saving substantial amount of water should it be put to use in real time with a good inflow forecasting system.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.12
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• pp.1141-1155
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• 2013

A number of studies have been performed to analyze climate change impacts of water resources system. In this study, a coordinated dam operation is compared with an existing operation strategy for coping with projected future runoff scenarios. GCMs (Global Circulation Models) and the LARS-WG downscaling method was used to project future climate scenarios. The water balance model called abcd was employed to estimate future runoff scenarios. The existing dam operation comes from the national dam construction guideline, which is called the "level-operation method." The alternative coordinated dam operation are constructed as a linear programming using New York City rule for refill and drawdown seasons. The results of annual total inflow in future is projected to decrease to 72.81% for Andong dam basin and 65.65% for Imha dam basin. As a result of applying future runoff scenarios into the dam operation model, the reliability of coordinated dam operation, 62.22%, is higher than the reliability of single dam operation, 46.55%. Especially, the difference gets larger as the reliability is low because of lack of water. Therefore, the coordinated operation in the Andong & Imha dams are identified as more appropriate alternative than the existing single operation to respond to water-level change caused by climate change.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.4 no.3 s.14
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• pp.61-72
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• 2004

In this research, multi reservoir operation methods for reservoirs in Han River are proposed based on the single dam operation models using fuzzy control techniques. The result of fuzzy controled single dam operation has shown that it can improve flood controllability at the downstream of dams. Among the many control rules of fuzzy operation, a rule that shows the most effective flood control rate at the downstream has been selected as Ike operation rule. The simulated results for 1990 and 1995 flood events are compared with historical ones. As the results, it is founded that suggested models can reduce the inundation of upstream and keep the water elevation lower at downstream, which make the proposed models as the effective methods in multi reservoir operation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.289-293
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• 2005

본 연구에서는 일별 저수지군 최적연계운영 모형(CoMOM 4.0 : Coordinated Multireservoir Operating Model version 4.0)을 낙동강 수계 실시간 일별 운영에 CoMOM을 적용할 경우를 상정하여, 불확실성을 고려한 실시간 모의 운영을 수행하였다. 실시간 일 운영 시 며칠 정도의 유입량 예측은 가능할 것으로 예상하여 유입량 예측일수의 정확도 증가에 따른 연계 운영 효과를 산정해 본 결과, 전반적으로 과거 실적치에 비하여는 좋지만, 예측일 수가 늘어남에 따라 수계 내 연간 평균 저수량은 감소하는 대신 평균 발전량은 증가하여, 연계운영 총체적 효과가 기하급수적으로 증가됨을 알 수 있었다. 미래 유입량을 전혀 예측하지 못할 경우에는 일평균 유입량을 예측 유입량으로 하여 실시간 댐군 연계모의운영을 하였고, 그 경우에도 여수로 방류로 인한 수계 외 유출을 연 평균 약 214백만$m^3$ 정도 감소시키는 반면, 수계 내 전체 댐 군의 평균저수량을 55백만$m^3$ 증가 시키며, 연간 평균 발전량은 25GWh (약 22.5억원/년의 추가 발전수입) 증가 시킬 수 있을 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2002.05b
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• pp.673-678
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• 2002

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.2 s.175
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• pp.101-112
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• 2007

In this study, a methodology was developed to evaluate the effects produced in the event of joint-operation of dams from the viewpoint of water use. It was applied to evaluating the actual results of dam operation in the Han River basin. In order to evaluate the effects of real joint-operation in terms of water supply and flow conditions, the methodology used the satisfaction rate of water requirement and the stability of flow conditions at the evaluation site as indicator. In order to evaluate the effects of joint-operation in terms of power generation, the total power generation produced by dams was used as evaluation indicator. Actual operation results were evaluated by comparison of evaluation indicators relating to single dam operation by which the notified mont of water was supplied, as well as to optimization models. Results of actual joint-operation of the Han River basin, from 2001 to 2004, were compared yearly with results from single operation and optimization model; in terms of water supply, the satisfaction ratio of water requirement stood at $94.36{\sim}99.68%$ for single operation, $97.16{\sim}99.90%$ for actual joint-operation, and 100.0 % for optimization model for all four years. The stability of flow condition was evaluated by the coefficient of river regime and coefficient of flow conditions definitely, indicating that flow conditions were more stable in case of actual operation and optimization models than in case of single operation. The actual total power generation was compared with that generated by other operation rules, indicating that the optimization model increased the power generation by $-3.47{\sim}6.54%$ compared with the actual total power generation, and that the single operation decreased the power generation amount by $12.68{\sim}38.94%$ compared with the actual total power generation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.118-118
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• 2012

수자원의 효율적 이용 및 관리는 심화되고 있는 기후변화에 선제적으로 대응하고 발생가능한 물위기에 대비하기 위한 필수조건이다. 그 중 가장 핵심이 되는 요소는 댐에 저수된 물을 효과적으로 이용하는 것, 즉 댐 건설목적에 따라 시간 및 공간별로 적절하게 할당시키는 것이라고 할 수 있다(Kim, 1998). 그러나 단일 댐의 운영과는 달리 수계내 댐군의 연계 운영은 매우 복잡하고 어려운 문제이다. 연계된 댐들간 저수 상황을 고려하여 유역내 시 공간적인 용수 수요의 지속적인 충족을 위하여 유입량 예측의 정확성을 높이도록 하고, 상류 댐에 최대한 저류하도록 하며, 여수로 방류 같은 불필요한 방류를 최소화 하고, 서로 상충되는 목표를 갖고 있지만, 홍수용량 및 발전수위를 최대로 확보하도록 하여야 한다. 이처럼 댐 운영을 위한 실제 상황은 단일 목적에 의한 최적화와는 달리 여러 상충되는 목적 및 구성 요소들간의 타협, 조정을 필요로 한다. 댐군의 연계운영 문제는 1960년대 초부터 현재까지 활발히 연구가 진행되어 온 분야 중 하나이나 문제의 복잡성과 어려움으로 인해 아직까지도 최선의 방안을 제시하기 어려운 문제이다(ReVelle, 2000). 이를 위한 방법은 시뮬레이션 모형 활용기법과 최적화 모형 활용기법으로 대별할 수 있으며 각 방법의 서로 다른 구조적 특성과 장단점으로 인하여 이원화된 체계로 사용되는 것이 현재의 국내 실정이다. 대부분의 실무에서는 이해도도 쉽고, 비교적 결과를 빨리 도출할 수 있는 시뮬레이션 기반의 모형을 활용하며 대표적으로 HEC-5, K-ModSim, HEC-ResSim 등이 활용되어왔다. 반면, 학계에서는 DP, MIP, SLP, SDP 등 최적화기법을 댐운영에 활용 할 것을 제안하고 있지만, 활용에 대한 거부감이 남아있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 시뮬레이션과 최적화기법의 원론적 비교를 통해 각 방법의 장단점과 한계점을 분석하고, 왜 이원화된 사용체계로 되었는지에 대한 고찰과 이에 대한 해결책으로 시뮬레이션모형의 장점과 최적화기법의 장점을 결합한 모형을 제안한다. 국내에는 Kim and Park(1998)이 시뮬레이션 기반의 최적화 모형 CoMOM(Coordinated Multi-Reservoir Operating Model)을 개발하였으며, 이후 21C프론티어 연구사업(2001-2011)에서 모형의 보완수정 검증을 통해 실무 활용도를 높여 왔다. 본 연구를 통하여 거부감의 원천을 추적해 보고, 타당한 이유가 있는지 대한 것을 심층 분석해보고, CoMOM모형과 시뮬레이션 모형, 다른 최적화 기법들과의 원론적 비교를 통해 각 방법들의 효율적인 활용방안과 최적화모형의 구체적인 활용방안을 제시하고자 한다.