• 물과 미래
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• 제25권3호
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• pp.115-124
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• 1992

상류댐에서의 홍수량에 의한 하류지점에서의 첨두 홍수량과 홍수 도달 시간은 수리학적 홍수추적방법에 의해 계산될 수 있다. 본 연구는 한강 유역의 전구간을 대상으로 시행되었다. 계산된 춤두 홍수량과 댐사이의 홍수도달시간은 상류에서의 방류계속시간과 바류량의 크기에 관련되어 있고 각 댐구간 사이에서 이 관계를 이용하여 다중회기모형을 제안하였다. 댐하류에서의 첨두홍수량은 수위-유량 관계식에 의해서 첨두홍수위로 변환될 수 있다. 그러므로, 제안된 다중회기모형은 상류댐에서의 홍수 방류량과 방류 계속시간에 의한 하류지점에서의 첨두홍수위와 댐구간 사이의 홍수도달시간을 예측하는데 이용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1619-1623
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• 2008

현재 섬진강 수계에서는 댐방류에 따른 하류하천의 하도추적은 수문학적 모형에 의해 운영되고 있으나, 하구의 조위 및 하천내 존재하는 수공구조물의 영향 그리고 지류에 의한 흐름분석을 위해서는 정교한 수리학적 모형이 필요하게 된다. 섬진강으로 유입하는 대표수계는 경천, 요천, 그리고 보성강이 있으며, 보성강의 상류에는 주암댐이 보성강의 유하량을 조절하게 되는 데 이를 반영한 모형구축을 지속적으로 수행할 예정이다. 또한 섬진강 하구유역에서는 조위에 의해 본류의 홍수위가 영향을 받게 되므로 이에 대한 영향도 분석하였다. 섬진강 하구에서는 여수관측소와 광양조위지점이 있는데, 두 지점 모두 일년치의 예측이 가능하게 되며 여수지점에서는 실시간 조위관측이 수행되고 있기 때문에 향후 두 지점의 조위결과값을 이용한 최적의 조위산정방법을 결정하게 된다. 본 모형은 하천에서 발생하는 부정류 수리학적 해석모형에 의해 다양한 수행결과를 제시하게 된다. 각각의 관측수위표지점과 비교한 결과 전체적인 경향에서는 합리적인 결과를 나타냄으로서 모형의 적합성을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 대상구간의 전체하도에 대한 적용절차 및 분석기법 등을 참조하여 다른 수계로의 확장이 가능하게 되었다. 단면변환 및 경계조건 산정방법, 모형의 수행 및 결과 분석 등이 댐방류 또는 지류의 유입을 고려한 합리적인 하천관리를 위한 방향을 제시할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.64-64
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• 2021

댐의 중요 구성요소 중 하나인 여수로 구조물은 관행적으로 단위길이당 100m³/s 정도의 유량이 흐를 수 있도록 설계를 하고, 이를 초과할 때는 여수로 구조물에 피해가 가지 않도록 공기혼입 장치를 설치하거나 콘크리트의 설계강도를 증가시키는 대책을 사용하는 것이 일반적이다(댐설계 기준·해설, 2011) 그러나 건설된 지 오래된 댐의 경우 여수로 콘크리트 구조물의 설계강도가 낮고(최저 16.7MPa) 수문방류 횟수가 많아 최근에 건설된 댐 여수로 보다 상대적으로 많은 손상이 발생되어 있어 잦은 보수보강이 요구되고, 점차 유지관리 비용이 증대되고 있어 노후된 여수로 구조물일수록 기능을 유지하면서도 유지관리 비용을 절감할 수 있는 방안의 수립이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 𐩒𐩒𐩒댐 여수로를 대상으로 2020년 홍수기 전·후의 여수로 바닥슬래브의 손상상태를 3D드론 매핑, 육안조사 및 내구성 조사결과 등을 이용한 정밀분석을 통해 수문방류시 여수로 바닥슬래브에 가장 큰 손상을 일으키는 손상메커니즘으로 유수에 의한 부상(uplift)에 의한 파손 메커니즘(Flow-driven uplift failure mechanism)을 제시하였으며, 여수로 바닥슬래브의 가장 일반적 손상원인으로 간주되고 있는 공동현상(cavitation)이 공동지수(cavitation index)가 0.3이상인 경우에도 발생할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 관찰 및 분석결과는 보다 많은 사례를 통하여 보완될 경우 향후 여수로 구조물의 설계 뿐만 아니라 보수보강 방법이나 유지관리, 더나아가서는 종합적 댐시설물 자산관리 계획을 수립하는데 매우 유용한 자산이 될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.689-694
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• 2008

댐 유입량은 댐 운영의 필수 인자이기 때문에 매우 중요하고, 하천유량에 비해 신뢰도가 높은 것으로 평가되고 있기 때문에 수자원의 운영 뿐 아니라 계획에도 활용되고 있다. 그러나 계산된 유입량은 평갈수기에 진폭이 너무 크게 나타나고 심지어 음 유입량이 발생하는 등 개선이 요구돼 왔다. 본 연구에서는 시간간격을 10분, 30분, 1시간 등으로 하고, 수위와 방류량이 유입량에 직접 영향을 끼치고, 관측수위의 단위가 크고, 그 진폭이 자연현상과 거리가 있어, 수위 이동평균, 수위 보간, 방류량 이동평균 등의 조합에 따라 댐 유입량의 계산을 개선할 수 있는 방법을 제안하였고, 이를 쉽게 분석, 평가할 수 있도록 시스템으로 개발하였으며, 유역면적 $4,134km^2$인 대청댐과 유역면적 $108,335mi^2$인 미국의 Lake Powell의 사례에서 크게 개선된 결과를 보여주었다. 그러나 정확하게 측정된 댐 유입량 자료가 없기 때문에 개선된 계산 유입량이 참 값이다 주장할 수 없는 것이 본 연구의 한계이며, 연구결과의 신뢰를 높이기 위해 현재 정밀하게 측정된 댐 유입량 사례를 조사 중에 있다. 그림 1은 Lake Powell의 처리전의 댐 유입량 계산 예이고 그림 2는 처리후의 개선된 유입량이다. 그림에서 유입량이 크게 개선돼 계산된 것으로 나타나고 있으나 결과가 참값인지 아직 판단할 수 없다. 대청댐의 경우도 이와 비슷한 결과를 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.291-291
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• 2022

북한의 황강댐은 우리나라와 북한이 공유하고 있는 대표적인 하천인 임진강 상류에 존재하는 댐으로서 팔당댐의 약 1.5배의 규모를 가지고 있으며, 하류로의 발전방류와 함께 유역 외 지역인 예성강 지역으로 방류량의 일부를 도수시키며 이를 통해 예성강 1, 2호 발전소에서의 발전을 실시하고, 생활, 공업, 농업용수를 예성강 유역에 공급하는 것으로 파악된다. 2009년 9월 6일 임진강 상류 황강댐에서의 대규모 방류로 인해 경기도 연천군 일대에 홍수가 발생하였으며 이로 인한 인명 및 재산피해가 발생한 바 있다. 이에 우리나라에서는 임진강 하류에 군남홍수조절지를 설치하고 상류의 필승교 수위표를 이용하여 홍수경보체제를 운용하고 레이더 강우와 수문모형을 이용한 감시체계를 유지하고 있으나 황강댐 운영현황이 불확실함에 따라 정확한 예보가 어려운 실정이다. 본 연구에서 미계측 지역의 홍수예보를 위해 산정한 상당상수량이란 저수지의 현재 수위로부터 특정 수위까지 도달하는데 요구되는 강우량을 말하며 강우예보 시점에서 저수지의 최대 수위를 신속하게 파악할 수 있는 홍수예경보 수단이다. 미계측 유역인 임진강 상류 황강댐 유역의 상당강우량을 산정하기 위해 인공위성영상에서 획득한 댐 수위의 시계열 자료를 활용하여 간접적으로 보정된 황강댐 상류의 수문모형을 이용하였으며 현재 댐 수위로부터 주요 수위(방류개시수위, 상시만수위, 계획홍수위)에 도달하게 되는 상당강우량을 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.952-956
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• 2004

최근 이상기후에 의한 홍수의 강도와 빈도가 증가하고 있어 기존 댐의 안전성 확보를 위한 여수로의 방류능력을 신뢰성 있게 평가하는 것이 강조되고 있다. 본 연구에서는 실제 1종 시설물 댐을 대상으로 1차원 및 3차원 수치모형을 이용하여 합리적인 수리학적 방류능력을 검토하고, 홍수방어능력을 증대시키기 위한 대책을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.857-868
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• 2004

갈수기 동안 우리나라 하천의 자정능력은 상류 댐으로부터 공급되는 하천유지유량에 큰 영향을 받으므로, 하천과 저수지시스템의 운영은 수량공급측면뿐만 아니라 하천의 수질과 생태계를 동시에 고려해야 한다. 본 연구에서는 수질사고와 악화에 취약한 갈수기 동안 다양한 댐 방류 대안이 하류 수질에 미치는 영향을 평가하기 위한 비정상상태 하천수질모형인 KORIV1-WIN을 개발하고 금강수계에 위치한 대청댐 하류구간을 대상으로 2002년 9월과 10월에 실측한 유량과 수질자료를 이용하여 보정과 검증을 각각 수행하였다. 그리고 대청댐의 단기간 플러싱 방류가 하류하천의 수질변화에 미치는 영향을 조사하기 위해 2003년 11월22일에 댐 방류량을 30 $m^3$/s에서 200 $m^3$/s로 6시간동안 증가시켜 수리와 수질실험을 실시하였으며, 모형의 성능을 검증하기 위해 플러싱 방류 사상 동안 하천의 수리특성과 수질변화를 모의하고 실측자료와 비교하였다 모형은 댐 방류량의 주요지점 도달시간과 수위상승을 잘 모의하였으며, 암모니아성 질소와 용존 인 등 질소와 인계통의 수질변화도 비교적 잘 예측하였다. 그러나 탄소계 유기물질로 인해 발생하는 산소요구량의 모의에서 실측자료와 큰 편차를 보였으며 이것은 댐 방류량이 하천을 통과할 때 하천 저니층으로부터 재부상한 유기물질의 영향을 모형에서 적절히 반영하지 못한 때문으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1604-1608
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• 2008

최근 기상이변 등에 따라 빈번히 발생하는 이상홍수에 대비하여 댐의 안정성 확보를 위한 댐설계기준이 강화되었고, 이에 따라 가능최대홍수량(PMF) 유입시 댐의 항구적인 안전성 확보를 위하여 치수능력 증대사업이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 안동댐의 치수능력 증대사업의 일환으로 계획된 비상여수로에 대하여 2차원, 3차원 수치모형실험을 통해 비상여수로의 수리학적 안정성과 기능성을 검토하였다. 최적의 설계안을 결정하는데 필요한 자료를 제공하기 위하여 접근수로의 유황, 월류위어의 방류능력, 급경사수로 및 감세공의 유황을 검토하였다. 특히, 월류위어의 교각형상에 따른 수면형상, 조절부의 제원에 따른 방류량 검토, 조절부의 평면형상에 따른 유황, 급경사수로의 종단경사에 따른 유황, 저유량 방류시 플립버킷부에서의 사출궤적 등에 대한 검토 등을 수행하였다. 본 연구결과, 수치모형실험은 설계자에게 실용적인 해석도구로 사용될 수 있음을 보일 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우의 영향으로 홍수 시 댐으로의 유입량이 설계 당시보다 증가하여 댐의 안전성 확보가 필요하다(감사원, 2003). 이에 건설교통부(2003)는 기후변화와 댐 노후화에 대비하여 치수능력증대사업을 추진하여 댐의 홍수배제능력을 확보하였고, 환경부(2020)에서는 40년 이상 경과된 댐을 대상으로 스마트 안전관리체계 구축을 통한 선제적 보수보강, 성능개선 및 자산관리로 댐의 장수명화를 목적으로 댐의 국가안전대진단을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 댐 시설(여수로)의 노후도 평가 시 활용 될 수 있는 여수로 표면손상 원인규명에 대하여 3차원 수치모형(FLOW-3D 및 COMSOL Multiphysics)을 통해 검토하고자 한다. 연구대상 댐은 𐩒𐩒댐으로 지형 및 여수로를 구축하였으며, 계획방류량(200년 빈도) 및 최대방류량(PMF) 조건에서 모의를 수행하였다. 수치모의 계산의 정확도 검토를 위하여 Baffle의 설치를 통하여 시간에 따른 유량의 변화를 설계 값과 비교하였고 오차가 1.0% 이내를 만족하는 것을 확인하였다. 여수로 표면손상의 다양한 원인 중 기존연구(USBR, 2019)를 통하여 공동침식(Cavitation Erosion) 및 수력잭킹(Hydraulic Jacking)에 초점을 두었으며 방류조건 별 공동지수(Cavitation Index)산정을 통하여 공동침식 위험 구간을 확인하였다. 이음부의 균열 및 공동으로 인한 표층부 콘크리트의 탈락현상을 가속화시키는 수력잭킹 검토를 위하여 국부모형을 구축하였고 음압력(Negative Pressure), 정체압력(Stagnation Pressure), 양압력(Uplift Pressure)의 분포를 확인하였다. 최종적으로 COMSOL Multiphysics를 통하여 압력분포에 따른 구조해석을 수행하여 폰 미세스(Von Mises) 등가응력 및 변위를 검토하여 콘크리트의 탈락가능성을 확인하였다. 본 연구는 여수로 공동부 및 균열부에서의 손상메커니즘을 확인할 수 있는 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 지형조건 및 흐름조건에서의 압력분포 분석 및 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행한다면 구조물 노후도 및 잔존수명 평가에 필요한 손상한계함수 도출이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.299-303
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• 2005

일반적으로 소규모 댐은 용수전용 댐으로 홍수조절능력이 없고, 대규모 댐 관리와 같은 운영 기준이 정립되어 있지 않은 현실이다. 따라서 최근 이상기후에 대해 가뭄과 홍수피해가 빈번히 발생하고 있으며 정주권의 변화와 농촌용수의 다양화로 피해 규모도 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 소규모 댐 중 가장 많은 비중을 차지하는 관개용 댐을 대상으로 유역의 용수수급 현황을 분석한 후 저수위의 효율적 운영이 가능하도록 일년을 4개의 기간으로 결정하여 기간별 관리수위와 운영기법을 연구 하였다. 소규모 댐은 대부분 방류능력이 부족하여 예비방류의 적용이 불가능하다. 따라서 기간별 관리수위를 사용하여 홍수조절 공간을 사전에 확보하고, 무효 방류량을 최소화 하고자 하였다. 각 관리기간은 관개기와 홍수기를 기준으로 구분되며 최소유출량 계열과 용수수요량의 빈도분석을 통해 용수확보에 문제가 없으며, 홍수기 대비가 가능한 관리수위로 결정하였다. 관리수위를 기준으로 운영한 결과 실제 관리보다 추가 사용 가능량이 발생하였고, 저수공간의 폭이 넓었다. 따라서 넓은 저수공간의 활용으로 홍수조절능력을 향상시켜 제한수위의 적용이 가능하였다. 홍수영향 분석을 실시하고 제한수위 따른 수문조작 기법을 적용한 결과 홍수조절능력이 향상되는 것으로 나타났다.