• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권11호
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• pp.33-46
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• 2013

본 연구는 최근 기상이변의 영향으로 활발히 진행 중인 댐 치수능력사업의 일환으로, 운영 중인 콘크리트 표면차수벽형석괴댐(Concrete Face Rockfill Dam, CFRD)에서 측정된 계측결과와 시간 의존적 점탄성모델인 Kelvin 모델을 회귀분석하여 댐완공 이후 추가적인 하중증가 없이도 발생되고 있는 크리프(Creep)와 같은 댐의 장기 변형특성을 예측하고, 이와 같은 댐의 변형특성이 댐 제체를 구성하는 재료의 물리적 특성치(E, G, K) 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 댐의 장기적인 변형거동에 따른 물리적 특성치 변화가 댐 안정성에 미치는 영향과 댐 증고 시 댐의 장기적인 안정성 확보를 위한 합리적인 댐 안정성 평가방법을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.125-125
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• 2012

최근 심화되고 있는 강우의 시간적 지역적 불균형이 기후변화와 높은 연관성이 있다는 연구결과가 발표되고 있다. 강우에 직접적인 영향을 받는 수자원분야에서는 강우의 변동성을 예측한 결과를 바탕으로 기후변화 영향에 대한 연구가 활발히 진행 하고 있다. 우리나라의 연중 강수량의 대부분이 홍수기에 집중되어 수자원의 총량의 27%만 사용하고 있다. 전체 수자원이용량 중 절반 이상을 댐을 통해 이용하고 있기 때문에 댐 운영방법에 지속적인 연구가 필요하다. 기후변화영향으로 댐 유입량에 대한 불확실성이 커지므로 장기적인 수자원을 관리를 위하여 효율적인 댐 운영을 하기 위한 해결책이 필요하다. 물리적 강우-유출 모형으로 기후변화 영향을 받는 장기간 모의를 하게 되면 입력 자료와 매개변수, 모형구조의 불확실성 갖게 된다. 그에 반해 데이터를 통해 모형의 매개변수 값을 추정하여, 향후의 의사결정에 활용할 수 있는 모형을 구축하는 추계학적 모형과 인공신경망모형은, 물리적인 강우-유출 모형과 비교하여 모의에 드는 시간이 적고 모형 불확실성 파악이 가능하며, 장기간 모의 시 불확실성을 줄이는 효율적인 대안이 될 수 있다. 일반적인 추계학적 모형은 과거의 유입량 자료만 사용하지만 본 연구에서는 기후변화 시나리오 강우량의 영향을 함께 고려한 Transfer Function Noise(TFN)모형을 통하여 장기간 모의를 하였다. 본 연구의 대상 댐으로는 한강유역 중 댐 상류유역면적이 제일 넓은 충주댐으로 선정하였다. 과거의 유입량과 강우량 자료를 사용하여 통계적 방법을 통하여 TFN모형을 구축하고, TFN과 같은 변수를 사용하여 인공신경망모형을 구축하였다. 5개의 시나리오별로 어떠한 차이를 갖는지를 비교하였고, TFN모형과 인공신경망에 따라서 어떠한 양상을 갖는지 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.359-359
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• 2016

본 연구에서는 최근 기후변화에 따른 가뭄으로 어려움을 겪고 있는 충청남도 서부권의 물 부족을 해결하기 위하여 금강 본류로부터 보령댐으로 일정 유량을 도수(diversion)하는 계획이 금강 본류에 미치는 수리적 영향을 검토하였으며 특히 금강 본류의 농공용수 취수에 제한을 초래할 수 도 있는 수위에 미치는 영향을 중심으로 분석하였다. 본 연구의 공간적 범위는 금강 하굿둑으로부터 하류 외해 방향으로 약 9km 지점에 위치한 금강 하구로부터 상류 방향으로는 금강 하굿둑으로부터 약 76km 지점에 위치한 공주시 반포면 검상동의 검상천 합류지점까지 총 85km에 이르는 구간에 대한 1차원 수리 모형을 구축하였으며, 시간적 범위는 보령댐으로의 도수가 갈수기에 이루어지는 것으로 가정하여 2015년 2월 1일부터 5월 31일까지 진두수위표의 시간별 유량과 8개 지천의 유입 유량, 장항검조소의 시간별 조위, 농공용수 취수시설 취수량 및 회귀수, 금강 배수갑문 운영 등을 고려하여 모형의 보정을 실시하였고, 유황분석에 따른 2016년 갈수기 예측 유량을 추정하여 보령댐으로의 도수에 따라 금강 본류 내 주요 구간의 수위에 미치는 영향을 분석하고자 하였으며, 서해안 조위에 따른 금강하굿둑 배수갑문의 운영에 직접적인 영향을 받는 배수위 구간임을 감안하여 비정상류 해석(unsteady flow analysis)을 수행하였다. 갈수기 예측 유량 추정 결과 2015년과 같은 가뭄이 지속될 경우, 2016년의 유황은 2015년 대비 21%로 분석되었으며 이는 보령댐 도수 여부에 관계없이 물 부족이 발생할 수 있는 상태인 것으로 분석되었고, 하천유지유량 정도의 유황이 유지되는 상태에서 보령댐으로 도수를 실시할 경우, 도수시 금강호 최저 수위는 각각 EL(+)0.94m와 EL(+)0.72m로 모의되어 농업용수를 비롯한 기존 취수시설 뿐만 아니라 보령댐 도수시설의 운영에도 어려움이 생길 것으로 예상되었다. 2016년 갈수기 동안 과업 대상 구간인 금강 하류부의 유황은 농업용수 취수가 본격화되기 이전인 2월에는 하천유지유량 정도의 유황을 유지하는데 별 어려움이 없지만 3월 이후농업용수 취수가 본격화되면 농업용수 취수시설이 집중된 입포수위표 ~ 금강 하굿둑 사이 구간은 하천유지유량 이하로 유량이 크게 감소할 것으로 예상되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권9호
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• pp.703-713
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• 2009

유역에서의 댐은 이수와 치수 측면에서 매우 큰 역할을 담당하고 있으며, 특히 집중호우 기간 동안의 댐 방류는 강우에 의해서 발생되는 유출과 더불어 댐 하류의 홍수조절에 직접적인 영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 댐 방류와 강우에 의한 유출의 영향을 동시에 받는 댐 하류 지점에 대한 유출모의를 위해서 HyGIS (Hydro Geographic Information System) 환경에서 운영되는 분포형 강우-유출 모형인 GRM (Grid based Rainfall-runoff Model)을 적용하고 이에 대한 적용성을 평가하고자 한다. 대상 유역은 한강 수계의 여주 수위관측소 상류로 선정하였으며, 충주 조정지댐과 횡성댐의 방류량 및 강우의 영향을 반영하여 유출모의를 수행하고, 이를 여주 수위관측소에 대해서 검증 하였다. 모형의 적용결과 모의된 유출 수문곡선은 관측 수문곡선을 잘 재현하였으며, 이를 통해서 GRM 모형은 댐방류와 강우가 유역유출에 미치는 영향을 적절히 모의할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2021년도 춘계학술발표대회
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• pp.293-296
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• 2021

K-water에서는 다목적댐의 관리를 위해 실시간으로 댐수위, 하천 수위 및 강우량 등을 계측하고 있으며, 계측된 값들은 댐을 효과적으로 운영하는데 필요한 데이터로 활용되고 있다. 특히 댐수위 이상 데이터를 탐지하지 못한 채 그대로 사용할 경우 댐의 방류 시기와 방류량 등을 결정하는 중요한 의사결정을 그르칠 수 있으므로 이를 신속히 탐지하는 것이 매우 중요하다. 현재의 자동화된 이상 데이터 탐지방법 중 하나는 현재 데이터가 최댓값과 최솟값을 초과할 때, 다른 하나는 현재 데이터와 일정 시간 동안의 평균값 간의 차이가 관리자가 정한 특정 값을 벗어났을 때를 기준으로 삼고 있다. 전자는 상한과 하한의 초과 여부만 판단하므로 탐지가 쉬우나 정상범위 내에서 발생한 이상 데이터는 탐지가 불가하다. 후자는 관리자의 경험을 통해 판단 조건을 정하기 때문에 객관성이 결여되는 문제가 있다. 특히 방류와 강우가 복합적으로 댐수위에 영향을 미치는 홍수기에 관리자의 경험에 기초한 이상 데이터 판별은 신뢰성의 문제가 있을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 기계학습을 최초로 적용하여 이상 데이터를 탐지하고자 하였다. 댐수위, 누적강우량 및 누적방류량 데이터와 댐수위데이터를 가공하여 생성한 댐수위차, 댐수위차평균, 댐수위평균 등 자질들의 다양한 조합을 만든 후 이를 Random Forest, SVM, AdaptiveBoost 및 다층퍼셉트론(MLP) 등과 같은 여러 가지 기계학습모델 등을 통해 이상 데이터를 판별하는 실험(분류)을 하였다. 실험결과 댐수위, 댐수위차, 댐수위-댐수위평균, 누적강우량, 누적방류량 및 댐수위차평균을 사용하였을 때 MLP에서 가장 우수한 성능을 보였다. 이 연구를 통해서 댐수위 이상 데이터를 기계학습의 분류기능을 통해 효과적으로 탐지할 수 있다는 것과 모델의 성능은 실험에 사용한 자질의 수뿐 아니라 자질의 종류에도 큰 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권4B호
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• pp.379-388
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• 2010

본 연구에서는 안동댐 하류 하천을 대상으로 댐 건설에 의해 하천의 변화에 미치는 영향을 파악하고, 모래사주의 복원 및 재현 방안을 검토 하였다. 안동댐과 임하댐의 영향으로 댐 하류 하천에서 하상이 저하되고 하상토의 평균 입경이 굵어지는 특성을 보여주고 있으며, 저수로의 수가 증가하였다. 안동댐 건설 후에는 식생의 면적이 약간 증가하고 있으나, 임하댐이 건설되면서부터 식생의 면적이 급격하게 증가되고 있다. 댐 건설에 의해 치수안전도는 재현기간을 비교하여 5에서 10배정도 증가되고, 댐 건설 전과 후의 강턱유량은 2,857 $m^3/s$에서 580 $m^3/s$로 감소되었다. 또한 평균 하도 폭 및 경사를 이용한 등류조건에서는 댐 건설 전과 후의 강턱유량에 대한 중규모 하상형태의 영역구분은 단열사주와 복렬사주의 중간 영역으로부터 완전한 복렬사주 영역으로 변화하였다. 하상변동 계산에서는 댐 건설 전에 명확한 사주 및 유로가 형성되었고, 댐 건설 후에는 망상유로가 형성되었으며, 댐 건설로 인한 유량의 변화에 의해 사주형상이 변화되는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.302-302
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• 2015

본 연구에서는 PMP 조건하에서 농업용 목적의 시례저수지의 가상붕괴에 따른 홍수파 해석을 통해서 하류부에 대한 수리학적 분석을 실시하였다. 그리고, 사력댐으로 구성된 댐 제체의 붕괴로 인한 유사 이송을 모의하고 이로 인한 하류부에서의 영향을 분석하였다. 이를 위하여 경상남도 김해에 위치한 시례저수지 유역을 대상으로 수리 수문자료 및 하천현황을 상세히 조사하고 댐의 가상 붕괴로 인한 하류부 홍수파 해석 및 댐 본체의 유실에 따른 유사의 이송으로 인해 발생 가능한 하류부에서의 영향을 분석하였다. 시례저수지의 댐 형식은 흙댐으로써, 구성방식은 침하량이 적은 중심코아형이며 댐 높이는 34.3 m, 유역면적은 3.13 km이다. 본 연구에서는 하천에서의 흐름과 유사이송 계산이 가능한 1차원 수치 모형인 CCHE1D를 이용하였다. 적용 모형은 확산파 및 동역학적 방정식을 모두 고려한다. 또한, 비평형 이송 모형을 사용하여 유사의 발생과 퇴적을 산정하고 비균질 상태의 유사 이송을 계산 하는데 있어서 하천 단면형의 변화와 하상물질의 구성 상태, 제방침식, 수로 확폭의 과정과 함께 산정된다. CCHE1D는 하상물질의 공극률과 non-equilibrium adaptation length, mixing layer thickness 등의 여러 변수들을 현재까지 개발된 식들을 제공하며, 토사이동해석을 위한 공식은 SEDTRA 모듈, Wu et al(2000) 공식, 수정 Ackers and White(1973) 공식, 수정 Engelund and Hansen(1967)이 사용된다. 비균질 유사이송과 bed deformation, bed-material sorting은 완전연계과정(coupling)로, 유사와 흐름방정식의 계산은 반연계과정(semi coupling)을 적용하여 계산하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.276-276
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• 2020

공유하천유역에서의 수자원 관리는 두 국가의 제도적 및 기술적 차이로 인하여 다른 유역에서의 수자원 관리보다 복잡하고 어렵다. 특히 두 국가 사이의 공유하천에서의 유량의 변화는 실질적인 측정을 이용하여 면밀하게 측정됨으로써 신뢰도 높은 자료를 통해 지속적으로 분석되어야 궁극적으로 공유하천에 대한 두 국가 간의 이해관계를 바탕으로 한 대책을 수립할 수 있다. 북한강 유역의 상류유역은 북한에 속해 있고, 특히 임남댐 건설 이후 화천댐 유입량은 지속적으로 감소하고 있어 이에 대한 물순환 영향을 면밀히 분석하고 대책을 수립할 필요가 있다. 물순환에 영향을 미치는 원인과 결과를 분석하는 기존의 연구들은 대부분 강우-유출모형을 사용하고 있어 모형의 구축 및 매개변수의 보정과 검증에 많은 노력이 필요하다. 본 연구에서는 수문기상자료만을 이용하여 유량의 변동성분을 정량화할 수 있는 수문학적 민감도 분석기법을 화천댐 상류유역에 적용하고 화천댐 유입량에 대한 1967년~017년 동안의 변동량을 자연적 요인과 인위적 요인으로 분리하여 제시하였다. 다양한 변동점 탐색기법을 사용한 결과 1999년이 통계적으로 유의한 변동점으로 탐색되었으며, 이를 활용하여 수문학적 민감도 분석을 5가지의 Budyko 함수를 이용하여 산정한 결과 평균적으로 18.99 억 ㎥/y의 유입량 감소가 임남댐 건설로 인하여 발생된 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 기존 연구자들의 화천댐 유입량 감소량에 비해 다소 크게 산정된 결과이며, 이는 2000년대 이후 증가된 강우량 및 화천댐유입량의 감소가 주된 영향을 미친 결과로 추정된다. 향후 월별, 계절별 단위의 분석이 추가로 연구될 필요가 있으며, 미래의 기후변화 상황을 고려한 예측을 통한 실효성 있는 계획이 수립될 필요가 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.361-361
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• 2023

본 연구에서는 기후변화가 다목적 댐의 수자원 관리에 미치는 영향을 분석하기 위해, 기후변화 시나리오를 기반으로 강우-유출과 저수지 운영 모형을 연계 모의하고, 갈수 시 물 공급과 홍수라는 두가지 상반된 위험 요소를 동시에 분석하는 방법론을 제안하고, 국내 댐 유역에 대해 적용성을 평가한다. 기후변화 시나리오로는 공통사회경제경로(Shared Socio-economic Pathway; SSP) 중 SSP2-4.5와 SSP5-8.5를 선택하고, 편이보정 후 2015-2100년의 미래 기후 자료를 구축한다. 수문과정의 불확실성을 고려하기 위해, GR4J, IHACRES, TAU 등 세가지 집중형 수문 모형으로 댐 유입량을 모의하고, 저수지의 물 공급 및 홍수 조절을 고려한 저수지 운영 모의를 수행하고, 기간별 이수안전도와 홍수위험도를 산정한다. 적용 유역으로는 다목적 댐인 합천댐과 섬진강댐의 상류유역을 선택하여, 제안된 방법론의 적정성을 평가한다. 초기 분석 결과, 먼 미래(2081-2100년) 기간에 대해 이수안전도 보다 홍수위험도의 변화가 컸으며, 근 미래의 변화는 먼 미래 보다 상대적으로 적고 뚜렷한 경향을 찾기 어려웠다. 본 연구에서는 다중 수문모형을 활용한 댐 유입량 모의불확실성 개선 방안과 미래 기후에 대한 이수안전도 및 홍수위험도 분석 결과의 함의에 대해 중점적으로 토의한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1729-1733
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• 2009

유역에서의 수자원관리에 큰 과제로 대두되고 있는 댐의 탁수문제에 대한 종합적인 대책 마련을 위해서 국내 댐 유역의 탁수발생의 가능성과 탁수 발생시 피해 가능성에 대한 체계적인 검토가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 댐의 탁수문제에 대한 종합적인 대책을 마련하기 위해 댐 유역의 탁수 위험도를 평가할 수 있는 방법을 개발하였다. 종합적인 탁수 위험성을 평가하기 위해서 탁수 평가지표를 개발하였고, 이를 통해서 5개 댐 유역에 대한 시범평가를 실시하였다. 탁수 위험도 평가를 위해서 평가 분야를 탁수 취약성과 탁수 피해성, 탁수 영향의 3가지 분야로 구분하여 계층화된 형태로 종합지표화하였고, AHP기법을 적용하여 평가분야와 세부평가지표에 대한 가중치를 결정하였다. 시범평가 결과 5개댐 중 실제 탁수발생 현상은 일부 댐에서만 높게 나타나고 있으나, 대부분의 댐들이 탁수발생 잠재성이 높은 것으로 확인되었다. 평가 대상 댐 중에서는 임하댐과 소양댐 순으로 종합적인 탁수위험도가 높은 것으로 나타났다. 탁수 평가 지표를 개발하기 위하여, 기존의 국내외의 조사결과 등을 토대로 90여개의 탁수관련 인자들을 탁수발생 잠재성, 과거 탁수 발생 여부, 탁수 영향 등의 3가지 분야로 분류하여 최종적으로 7가지의 세부평가항목(강우지표, 유역지질, 토사유출량, 최고탁도, 고탁도 지속기간, 용수이용량, 호소생태기능)을 결정하였다. 7가지의 지표들은 탁수와의 상관성을 고려하여 표준화시켰고, 세부 평가항목들의 가중합이 종합적인 평가지표가 되도록 하였다. 댐의 탁수 위험성에 대한 평가는 댐유역의 종합적인 탁수 위험도 평가와 분야별 평가, 댐별 세부항목 평가로 구분하여 이루어졌다. 시범평가는 국내의 주요 5개 수계별로 1개의 댐을 선정하여 이루어졌다. 추가적으로 AHP의 적용시 생길 수 있는 지표의 중복성과 상호연계성, 평가자의 편향 등으로 인한 문제들을 어떻게 해결하여야 하는지에 대해서도 검토하였다.