• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.507-519
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• 2013

본 연구에서는 SWAT 모형과 MODSIM-DSS 모형을 이용하여 금강유역(9,865 $km^2$)의 농업용수 공급능력을 평가하고자 하였다. 하천유역 네트워크 물수지 모형인 MODSIM-DSS를 이용하여 금강유역을 14개의 소유역으로 구분하고 다목적댐과 농업용 수리시설을 고려한 물수지 네트워크를 소유역별로 구성하여 물수지 분석을 수행하였다. MODSIM-DSS의 유역별 유입량(공급량) 자료는 SWAT 모형의 소유역별 유출결과를 사용하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 금강유역 내 위치하는 2개의 다목적댐(용담, 대청)의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하여 모형의 보정(2005~2007)과 검증(2008~2010)을 실시하였다. 이후 MODSIM-DSS를 이용하여 8개년(2004~2011) 동안의 물수지 분석을 수행한 결과 과거 실제로 가뭄이 발생했던 기간인 2006년, 2008년, 2009년에 농업용수 부족량이 평년에 비해 많이 발생하는 것으로 나타났으며, 부족량은 각각 282 $10^6m^3$, 286 $10^6m^3$, 329 $10^6m^3$로 분석되었다. 유역평균 농업용수 공급능력이 86.4%인데 비해 2006년, 2008년, 2009년에 각각 81.6%, 81.5%, 78.5%로 농업용수 공급능력이 떨어지는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권11호
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• pp.55-63
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• 2013

농업용 저수지의 경우, 인위적인 홍수조절 기능이 없어 홍수 발생 시 급격한 저수지 수위상승에 따른 월류로 인해 제체의 파괴위험이 높고, 예 경보 없이 상류에서 유입되는 홍수량을 그대로 방류하여 하류 지역에 농경지 침수 등 홍수피해가 발생할 위험성이 높다. 본 연구에서는 경상북도 상주시에 위치한 지평저수지를 대상으로 수문분석을 실시하여 설계홍수량(200년 빈도의 1.2배)을 산정하고, 저수지 추적기법을 통해 기존 여수로와 사이펀 여수로 설치에 따른 저수지 홍수조절능력을 비교 분석하여 사이펀 여수로의 홍수조절 효과를 분석하였다. 그 결과, 지평저수지의 설계홍수량은 $284.3m^3/s$, 로 산정되었으며, 사이펀 여수로의 사전방류를 통해 수위가 약 40cm 정도 하강하고 방류량은 $91m^3/s$, 정도 감소하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.435-435
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• 2017

최근 태국 짜오프라야강 유역의 물 부족 문제 해결을 위해 한국 정부와 태국 정부간 G2G사업으로 "태국 짜오프라야강 유역과 인근 유역 연계 수자원개발 마스터플랜 수립"이 추진되고 있다. 본 연구에서는 장기간 가뭄 등으로 물 부족 문제가 심각한 태국 짜오프라야강 유역에 대하여 다각적인 추가용수 공급방안을 검토하고 이를 토대로 수자원 장기 종합계획을 수립하기 위한 태국 짜오프라야강 유역의 물수급 현황 및 향후 전망을 분석하고자 한다. 본 연구에서는 ModSim 8.5 모형을 통해 물수급 현황 및 전망을 분석하였으며 대상유역은 짜오프라야강 유역과 인접한 유역 7개 유역(Ping, Wang, Yom, Nan, Sakae Krang, Pasak, Chao Phraya)을 대상으로 하였으며 총 유역면적은 $195,718km^2$로 우리나라 면적의 2배에 달한다. 또한 물수지 분석을 위한 입력자료 구축은 총 30년간(1986년 1월 1일 ~ 2013년 12월 31일)의 소유역별 자연유입량, 용수수요량(생활, 공업, 농업) 및 환경유량으로 구축하였으며 대상유역의 대규모 시설물인 19개소의 댐에 대한 제원도 태국 현지 기관을 통해 확보하여 물수지 분석에 적용하였다. 물수지 분석시 적용된 용수수요량에 대한 공급우선순위는 환경유량, 생할용수, 공업용수, 농업용수순이며 동일 용수의 경우 상류에 위치한 수요량에 우선순위를 우선적으로 부여하였다. 각 수요량에 대한 회귀율은 태국 물수급 해석 조건에 맞춰 환경유량 100%, 생공용수 0%, 농업용수 50%로 적용하였다. 연구결과, 2015년을 대상으로 분석한 불수급 현황은 생공용수의 경우, Ping과 Wang 유역에서만 수요량 대비 10~30%정도 부족량이 발생한데 반해 농업용수의 경우, 전 유역에서 약 20~40% 정도의 부족량이 발생하고 있으며 2025년 및 2035년을 대상으로 분석한 물수급 전망은 2015년 현황과 유사하나 부족량의 심도를 더욱 커지고 범위도 넓어지는 경향을 나타내고 있으며 농업용수의 경우 전유역에서 약 20~50%정도의 부족량이 발생하였으며 가장 극한 부족이 발생한 소유역은 80%까지도 발생될 것으로 전망되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.485-485
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• 2017

현재까지 국내에서는 미래에 발생할 수 있는 물 부족을 전망하고 이를 해소할 수 있는 여러가지 방안을 제시하는 수자원계획을 수립하고 있다. 대표적인 예로 국가수자원장기종합계획을 들 수 있으며 목표연도에 대한 사회 경제적 요인의 변화를 전망함으로써 용도별 수요량을 산정하고 공급가능량을 함께 고려하여 물 수급 전망을 수행하고 있다. 이 때 주요공급원으로는 하천유출량과 함께 건설되어 운영 중이거나 계획 중인 댐과 광역 및 공업용수도를 고려하고 있으며 산정된 수요량과 공급량을 통해 물수지 분석을 수행한 후 지역공급원으로 지하수 및 농업용저수지를 추가로 고려하고 있는 실정이다. 다시 말해 지하수에 대한 고려는 최근 이용하였던 암반지하수량을 미래에도 동일하게 이용가능하다는 가정 하에 분석을 수행한다는 것이다. 하지만 기후변화, 물이용패턴, 하천수질변화 등으로 인해 지하수량의 변화가 예상되고 있어 현재와 동일하게 이용할 수 있다는 지하수 관련 가정은 현실성이 떨어진다고 할 수 있다. 따라서 미래에 대한 물 수급 전망에 있어 지하수를 중요한 공급원으로 고려하여 분석할 필요가 있으며 이를 평가하고 분석할 모형의 개발이 절실한 상황이다. 본 연구에서는 기존의 수자원평가계획 모형인 K-WEAP모형과 지하수 모의 모형인 MODFLOW를 연계하여 지표수-지하수를 통합적으로 분석할 수 있는 K-WEAPccia ver 2.0을 개발하였다. 이 모형에서는 지표수-지하수 상호작용을 모의하기 위해 4가지 옵션을 개발하였으며 하천 또는 하도구간에 대한 지하수 유입량과 유출량을 직접 입력하는 방법, 모형 자체적으로 직접분석할 수 방법(토양수분방법 또는 하천과 지하수간의 관계 규명 방법) 및 MODFLOW와의 연결을 통해 지하수를 모의할 수 있도록 하였다. 개발된 모형을 통해 향후 물 수급 전망에 있어 주요한 공급원인 지하수를 함께 모의할 수 있도록 함으로써 보다 현실적이고 합리적인 수자원계획을 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.443-452
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• 2021

혼합정수 계획의 최적화 기법으로 유도한 '용수 감량 공급 기준'은 용수를 미리 감량 공급함으로써 가뭄 기간에 상대적으로 많은 물을 확보하여 저수지를 운영하는 기준이다. 우리나라의 다목적 저수지 운영에 적용하고 있는 현행 기준은 모의 운영 기법으로 유도된 '용수공급 조정기준'이다. 2003-2018년 기간의 저수지 유입량을 입력 자료로 하여, 합천 다목적댐 저수지의 모의 운영에 두 방법을 적용한 결과, 두 방법 모두 2015년부터 2018년까지 지속된 가뭄에 장기간 물 공급 부족이 발생하였다. 특히 2017년 하반기에 물을 전혀 공급하지 못하거나 간헐적으로 공급하는 기간이 지속해서 나타났다. 용수공급 조정기준은 '정상 용수공급 환원 기준 저수량'을 둠으로써, 2017년 7월에 용수공급 불가 상태에 이른 다음, 저수량이 정상 용수공급 환원 기준 저수량 보다 커지는 2018년 1월까지 용수공급을 중단하는 결과를 낳았다. 저수지에 물이 유입되어 저수량이 증가하는 상태에도 불구하고 물 공급을 중단하는 결과는 실행 상 개선이 필요하다. 현행 용수공급 조정기준과 용수 감량 공급 기준 모두 가뭄 단계별 용수의 감축 공급 개념을 과학적 수치로 나타낸 저수지 운영 기준으로서 유용하고 현실적이다. 그렇지만 위와 같이 몇 개월간 물을 전혀 공급하지 못하거나 간헐적으로 공급하는 저수지 모의 운영 결과를 개선하기 위하여, 현재 적용 중인 가뭄 단계별 물의 공급 축소량을 증가시킬 필요가 있다.

• 한국습지학회지
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• 제20권4호
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• pp.353-362
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• 2018

본 연구에서는 가뭄 극복을 위하여 댐의 비활용용량 구간에 있는 저수량의 활용을 제고할 수 있는 구조적인 방안을 마련하고자 한다. 댐에서의 비활용용량(inactive storage)은 비상용량(emergency storage)과 사수용량(dead storage)으로 구성되어 있으며, 비상용량은 가뭄과 같은 비상시에 활용가능 하도록 하고 있지만 사수용량은 퇴사가 진행되는 구간으로 가정하여 일반적으로 정상적인 이용이 불가능한 용량으로 정해져 있다. 그러나 본 연구에서는 극심한 가뭄시에 비상용량과 더불어 사수용량 일부를 활용할 수 있는 방안을 모색하였으며, 비상용량과 퇴사위(Sediment Level, SL) 위의 사수용량을 추가적으로 활용할 수 있다고 가정하였고, 이 구간을 '댐의 갈수용량'이라고 새롭게 명명하였다. 갈수용량의 산정을 위해서는 정확한 퇴사위 분석이 선행되어야하므로, 본 연구에서는 SMS의 RMA-2 및 SED-2D 모형을 이용하여 현재와 미래의 댐 저수지의 퇴사위를 산정하였으며, 추가 이용 가능한 용량을 고려한 뒤 최종적으로 갈수용량을 산정하였다. RMA-2 및 SED-2D 모형 구축을 위해 현재는 과거 관측 자료를 이용하였으며, 미래는 대표농도경로(Representative Concentration Pathways, RCP) 8.5 시나리오에 의해 미래 기후 인자를 예측하고 TANK 모형을 이용하여 댐 유입량을 결정한 뒤 미래 기간별 퇴사위를 예측하였다. 현재와 미래의 퇴사위를 바탕으로 갈수용량을 제시한 결과, 활용할 수 있는 갈수용량은 현재에 비해 감소되었으며 특히, 미래 기간이 진행될수록 활용할 수 있는 양이 점진적으로 감소하는 결과를 보였다. 이는, 기후 변화의 변동성이 증가하는 것에 기인하며, 미래에 활용할 수 있는 갈수용량의 증대를 위해 기후 적응 대책 및 퇴사량을 효율적으로 저감할 수 있는 연구가 추가로 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제17권3호
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• pp.160-174
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• 2014

본 연구의 목적은 광역의 일단위 수문순환을 모의할 수 있는 격자기반의 분포형 모델을 구축한 후, 이를 미래 기후변화에 따른 광역적 수문영향을 평가하는데 있다. 격자별로 지표 유출층, 지표하 불포화 및 포화 토양층의 3단으로 구성하여 일별 물수지를 계산하며, 증발산량은 Penman-Monteith방법을 사용하였고, 지표 및 지표하유출은 지체계수(lag coefficient)와 감수곡선 계수(recession curve slope)를 적용하였다. 모델의 검보정을 위하여 한강유역의 충주댐과 소양강댐을 대상으로 9개년(2001-2009)의 댐유입량 자료를 이용하여 모델의 6개 주요매개변수를 보정하였으며, Nash-Sutcliffe 모델효율 (NSE)은 각각 0.57, 0.71의 값을 보였으며, 결정계수($R^2$)는 각각 0.65, 0.72의 값을 보였다. 5개의 IPCC SRES A1B 기후변화 시나리오자료(CSIRO MK3, GFDL CM2_1, CONS ECHO-G, MRI CGCM2_3_2, UKMO HADGEMI)를 적용한 결과, 미래 유출량의 변화는 강수량과 비슷한 경향을 보이면서 전체적으로 7.0%~27.1% 증가하였고, 증발산량도 미래 기온의 증가경향으로 일부 경우를 제외하고 증가하는 경향을 나타내었으며, 이들의 공간적 변화를 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권4호
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• pp.305-314
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• 2011

북한강 수계의 경우 북한이 임남댐을 개발하여 유역변경식으로 물을 이용하고 있어 하류지역에서 여러 가지 문제가 나타나고 있다. 따라서 남 북한이 공유하천을 효과적으로 관리하기 위해서는 수량이나 수질 등 다양한 분야에서의 협력이 절실히 요구되고 있다. 그러나 남 북공유하천에서 상 하류국가간 물이용의 공평성을 실현하기 위한 노력은 매우 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 남북공유하천의 공평한 물이용의 판단기준이 되는 수리권을 검토하기 위해 북한의 임남댐에 의한 영향을 주요 분야별로 심도 있게 분석하였다. 분석결과, 한강유역의 용수공급은 1978년을 이수안전도 평가를 위한 기준갈수년으로 할 경우 임남댐으로 인해 379백만$m^3$/년의 공급부족이 발생하는 것으로 나타났다. 아울러 한강 수계의 발전용댐도 유입량 감소로 인하여 연간발전량이 234GWh/년 감소하게 되었고, 수질은 북한강 삼봉리 지점 기준 BOD 약 0.065 ppm 증가하는 것으로 분석되었다. 결과적으로 남북공유하천에서 북한의 절대영토주권주의에 입각한 불공평한 수자원 이용은 하류국가인 남한에 직 간접적으로 상당한 영향을 미치고 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권10호
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• pp.891-906
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• 2014

본 연구는 수계관리 측면에서 물 공급의 기준이 되는 하류 제어지점에서 발생할 수 있는 물 부족을 최소 허용하면서 저수지군 최적 운영방안을 제공할 수 있도록 위험도 평가기준을 목적함수 및 제약조건에 반영한 hedging rule을 혼합정수계획법(MIP, Mixed Integer Programming)으로 구성하고 이에 대한 이행도를 분석함으로써 기존의 용수공급 신뢰도에 중점을 두었던 저수지군 최적 운영 분석기법을 개선하고자 하였다. 이를 위해 한강수계 5개 저수지(소양강댐, 충주댐, 화천댐, 청평댐, 팔당댐)군을 대상으로 수계관리를 위한 모형을 구축하였으며, 한강수계 내에 총 8개의 가상 제어지점을 구성하여 댐 하류 제어지점에서의 물 부족에 대해 위험도를 평가하였으며, 개발된 hedging rule의 적정성을 검증하기 위하여 2개의 유입량 계열('93. 1월~'97. 12월, '99. 1월~'03. 12월)에 대하여 적용 검토하였다. 팔당댐 하류 제어지점의 월별 최소유량을 비교하면 '93. 1월~'97. 12월의 모의기간에서는 hedging rule 적용 시 $317.5{\times}10^6m^3$으로 단독운영의 $310.6{\times}10^6m^3$, 연계운영의 $56.3{\times}10^6m^3$ 보다 많은 유량을 보였으며, '99. 1월~'03. 12월의모의기간에서도 hedging rule 적용시 $243.7{\times}10^6m^3$ 으로 단독운영의 $204.2{\times}10^6m^3$, 연계운영의 $111.2{\times}10^6m^3$에 비해 최소 유량이 많은 것을 확인하였으며, 이는 제안한 hedging rule에 의해 하류 제어지점에서의 최대 물 부족량이 감소하는 결과를 보여주고 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.35-44
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• 1998

본연구의 목적은 강우시 지표수의 흐름을 통해 유출되는 오염부하 산정 시스템을 개발하고 정상류 흐름의 성격을 띠는 점원오염의 월별, 수기별 오염부하를 산정하기 위한 각종 수질 인자별 발생부하와 배출부하 사이의 관계를 규명하여 각 지천 소유역의 울별 및 수기별 오염부하를 산정하는 모형 시스템을 개발하는 것이다. 또한 댐 상류 하천 구간에 대한 수질 모델링을 통하여 댐유입부의 오염부하를 산정하는데 있다. 대상유역의 토지 이용분포와 지표수 유출거동에 관련된 지상인자들의 파악을 위해 인공위성 원격탐사 이미지를 분석하여 토지이용분포 규명하고, 기타 지형공간정보를 구축하여, 이들로부터 모형의 운영에 필수적인 지상인자들을 합성하여, 모형의 입력자료로 사용될 수 있도록 하는 일련의 과정을 체계화하였다. 또한 개발된 개개의 모형을 체계적으로 결합하여 사용을 쉽게하기 위하여, GIS-모형간의 인터페이스 모듈과 그래픽 출력시스템 등 응용소프트웨어를 개발하여, 운격탐사 기법에 의한 저수지 오염 부하량 산정 모형과 전체시스템의 통합을 완료하였다. 개발된 모형시스템을 이용하여 1991년에서 1993년 사이에 관측된 4개 호우사상에 대한 비점오염원의 부하를 시험적으로 산정하였으며, 충추댐의 월별 및 수기에 따른 오염부하도 아울러 산정하였다.