• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.191-191
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• 2022

우리나라 강우는 대부분 여름에 편중되어 수자원 이용의 불확실성이 크기 때문에 댐과 같은 수공구조물을 활용하여 대응하고 있다. 기존 수도권의 용수공급은 한강수계 다목적댐들을 활용하여 충족시켰으나 기후변화에 따른 이상가뭄, 용수 수요 증가 등에 의해 미래 용수부족이 전망된다. 수도권의 안정적인 용수공급을 위해 환경부와 한국수력원자력(주)는 2020년 4월에 우리나라 최초로 기 건설된 발전용댐을 다목적화하는 『한강수계 발전용댐 다목적 활용 협약』을 체결하였다. 협약에 따라 화천댐은 시범운영기간 동안 기본계획 공급량 22.2 m³/sec (연간 7억 톤)를 상시 공급하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 팔당댐에 기여하는 화천댐의 용수공급량을 산정하여 용수공급 효과를 검증하였다. 화천댐 용수공급 기여도를 정량적으로 제시하기 위해 HEC-ResSim을 활용하여 시범운영기간 운영 결과와 유사한 한강수계 댐 운영 모형을 구축하였다. 또한, 시범운영 기간 화천댐과 다목적댐들의 팔당댐 용수공급 기여도를 정량적으로 제시하는 방안을 구축하였다. 시범운영이 수행됨에 따라 발전용댐의 다목적 활용 효과를 정량적으로 평가하는 방안 구축으로발전용댐의 용수공급 효과를 검증할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.52-52
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• 2017

우리나라에서 2014년부터 2016년까지 중부지방을 중심으로 지속된 강우부족은 용수공급에 피해를 발생시키는 주요 원인이 되었다. 2014년부터 2016년까지 보령 기상관측소의 연강수량은 각각 1,010.6 m, 782.5 mm, 792.8 mm였으며 이는 보령 기상관측소 연강수량의 평년값인 1,244.3 mm의 81.2 %, 62.9 %, 63.7 %에 해당하는 양이었다. 이러한 강우부족으로 인하여 충청남도 서북부권에 용수공급을 담당하고 있는 보령댐의 저수율이 20 % 미만으로 감소하는 문제가 발생하였다(2015년 11월 6일 기준). 국토교통부는 보령댐의 저수율 감소가 지속될 경우 보령댐 용수공급 지역에 피해가 발생할 것으로 판단하였고 이러한 피해를 저감시키는 방안으로 금강 백제보 하류의 물을 보령댐 상류로 공급하기 위한 긴급용수공급 시설인 보령댐 도수로를 설치하였다. 보령댐 도수로 운영 시 지형 및 수질 문제를 해결하기 위하여 가압시설, 정수시설과 같은 부대시설이 함께 설치되었다. 이로 인해 도수로 운영 시 부대시설의 운영비용이 소요되므로 보령댐 도수로는 운영일수를 최소화하고 보령댐의 용수공급은 최대화하는 도수로의 운영방안이 필요하다. 본 연구에서는 보령댐 도수로의 효율적인 운영방안을 모색하기 위하여 다양한 보령댐 도수로 운영방안을 설정하고 각 운영방안 따른 저수지 모의운영을 실시하여 보령댐 도수로의 운영효과를 분석하고자 하였다. 도수로의 운영방안은 보령댐 유역의 유역평균강수량을 활용하여 산정한 SPI, 보령댐 실측유입량을 활용하여 산정한 월 평균유입량, 용수공급 조정기준의 단계별 저수량 등을 활용하여 설정하였다. 또한 저수지 모의운영 결과를 평가하기 위한 지표로 용도별 용수공급 신뢰도와 용수공급 조정기준의 각 단계별 도달일수, 도수로 운영일수, 무효방류량 등을 산정하고 그 결과를 비교 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.374-374
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• 2018

프로그래밍 언어로 개발된 프로그램들은 최종 사용자 입장에서 입력과 출력이 불편하다. 또한, 모의 결과를 분석하기 위하여 그래프를 작성하는 소프트웨어를 이용하면 시간이 오래 걸린다. 본 연구에서는 기 개발된 용수 감량공급 기준곡선을 반영한 단일 댐 모의 운영 모형을 최종 사용자가 쉽게 활용할 수 있도록 사용자 편의 환경을 개발한 것에 대해 소개하고자 한다. 용수 감량공급 기준곡선을 반영한 단일 댐 모의 운영의 사용자 편의 환경은 미국의 GoldSim Technology Group에서 개발한 GoldSim을 이용하여 개발하였다. 개발된 사용자 편의 환경에는 단일 댐 모의 운영에 필요한 여러 입력 자료를 쉽게 입력할 수 있도록 하였다. 단일 댐 모의 운영 입력 자료에는 월별 기본계획공급량, 가뭄 단계별 용수 감량공급 비율, 과거 유입량 시계열, 갈수 빈도 유입량 시계열, 가뭄 단계별 감량공급 실행 저수량, 초기 저수량, 저수용량 등이 있다. 개발된 모형의 초기값은 합천댐의 자료가 입력되어 있으나, 입력자료를 변경하여 다른 다목적댐의 모의 운영에 활용이 가능하다. 단일 댐 모의 운영 결과로서 모의 기간 내 발생한 용수별 용수 공급 부족량과 감량공급 일수를 확인가능하다. 또한, 단일 댐 모의 운영 결과를 다양한 그래프로 출력 할 수 있다. 출력 가능한 시계열 그래프는 사용자가 입력한 용수 감량공급 기준곡선, 모의 시 사용한 유입량 시계열, 가뭄 단계, 용수 공급량, 저수량이다. 연구의 사례와 같이 GoldSim을 활용하면 연구개발의 편의 환경을 별도의 편의 환경 개발자를 거치지안고 과학 기술자가 직접 개발할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.83-83
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• 2018

"하천법" 제50조는 하천수의 사용용도를 생활 공업 농업 환경개선 발전, 그리고 주운 등 하천수 사용용도를 다양화하고 있으나, 하천수 사용료의 징수대상은 발전용수, 농업용수, 생공용수, 그 밖의 용수 등 4개 용수를 대상으로 하고 있다. 발전용수는 $100m^3/d$ 에 대하여 연액 231원, 농업용수는 $1,000m^3/d$에 대하여 연액 231원(발전용수의 1/10), 생활 및 공업, 기타용수는 댐용수대를 적용(2018년 현재 52.7원/$m^3$)하고 있다. 댐용수 요금의 산정은 '댐용수를 공급하는데 소요되는 총괄 원가를 보상하는 수준'에서 결정되며, 총괄원가는 '댐용수를 공급하는데 소요되는 적정원가에 댐용수사업에 공여하고 있는 자산에 대한 적정투자보수를 가산한 금액'으로 한다. 우리나라의 생활용수 및 공업용수는 이처럼 "한국수자원공사법" 제16조제2항에 따라 국토부장관이 승인한 댐용수 단가를 적용한다. 댐용수의 산정기준은 댐용수를 공급하는데 소요되는 총괄원가이지만, 하천수로서의 생활용수 및 공업용수가 이러한 댐용수 단가를 적용하는 이유에 대해서는 이론의 여지가 있을 수 있다. 댐용수는 1987년 최초로 전국 동일요금이 적용되었고 그 이후로도 주기적으로 요금이 인상되었으며, 발전 및 농업용수는 2008년 "하천법 시행령" 개정에 의해 사용료가 결정되었다. 농업용수와 발전용수는 각 지자체의 조례에 의해 요금을 부과하였는데 최초의 단가는 농업용수가 톤당 0.00032원, 발전용수는 톤당 0.0032원, 그리고 공업용수는 톤당 0.0076원이 부과되었다. 이후 1981년 조례의 개정에 따라 공업용수는 관경에 따라 차등적인 요금체계가 확립되었는데 대략 톤당 0.01원으로 기존에 단가에 비해 비약적으로 증가하였다. 농업용수 및 발전용수의 단가가 1984년 대비 2배 상승한 것에 비해 공업용수단가는 약 7,000배가 상승하였다. 생활용수의 경우, 기존 조례에서 따로 정하지 않았고 2008년 하천법 개정과 더불어 각 조례에 규정되었다. 즉 2008년 이전까지는 생활용수에 대해 따로 요금기준이 없었던 것으로 파악된다. 이에 비하여 농업용수 및 발전용수는 1984년 2배로 상승한 뒤 현재까지 동일한 요금을 부과하고 있다. 2008년에 개정된 "하천법 시행령" 제57조(하천수 사용료의 징수)의 농업용수 및 발전용수의 단가는 기존 조례의 단가를 그대로 "하천법"이 계승한 것으로 해당 용수의 단가가 특정한 과학적 기준으로 정해진 것으로 보기는 어렵다. 따라서 현재와 같이 용수단가별로 나타나는 커다란 차이는 각 용수의 용도 및 성격, 사회적 영향 등 용수 속성에 관한 사항과 더불어 회귀율과 취배수거리 등 다양한 요인을 적용한 산정기준을 적용하는 것이 바람직할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.2054-2058
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• 2007

지금까지 우리나라 관개용 댐의 용수이용은 논관개 용수 위주의 관개용수가 대부분을 차지하고 있으며, 생공용수, 하천유지용수가 일부 차지하고 있다. 그러나 농촌생활 환경 변화나 인구 증가 같은 사회적 변화, 생활수준 향상 등으로 인하여 관개뿐만 아니라 생활 공업용수, 하천유지용수, 관광용수와 같은 다목적용수의 공급을 요구 받고 있다. 특히 최근 관개용 댐의 용수이용이 농업용수에서 환경용수를 포함한 농촌용수로 그 개념이 변해 가면서 환경용수의 중요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 비교적 용수량이 풍부한 성주저수지를 대상으로 물수지 분석과 용수 이용의 분석 등을 통하여 현재 공급하고 있는 환경용수량을 평가하고, 저수지 운영에 영향을 주지 않는 환경용수량의 공급가능 규모에 대해 연구하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1484-1488
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• 2008

댐은 하천의 물을 조절하기 위해서 인공적으로 만들어진 하천구조물이다. 댐사용권은 공업화와 경제발전으로 통해 증가한 용수수요를 충족시키기 위하여 정부가 다목적댐을 건설함에 따라 추가적으로 확보되는 수량에 대한 소유권을 법적으로 인정하고 사고 팔수 있도록 하고 있다. 이는 최근 여러 가지 소모적인 물분쟁이 물분쟁의 원인이 되고 있다. 낙동강 권역의 댐들은 건설시기가 각기 다르며, 건설시의 댐계획량과 현재의 용수공급량은 기후변화와 수리환경 변화 및 용수수요의 증대로 인하여 차이를 나타내고 있다. 특히 상 하류에 건설된 댐과의 연계운영으로 이전 독립적으로 운영되었던 경우에 비해 용수공급능력이 변화할 수 있다. 그러나 이에 따른 댐의 용수공급능력을 재평가하기 위한 공식적인 방법이나 절차가 정립되어 있지 않아 댐 건설시의 계획량을 적용하고 있는 실정이다. 가용허가수량에 대한 재평가가 없이 수리권에 대한 갱신이 이루어질 경우 사용자 입장에서는 자신의 용수사용을 개선할 원인을 제공하지 못할 것이며, 임의적인 허가가 계속 부여될 경우, 갈수시 물공급의 안정성을 확보할 수 없게 될 것이다. 따라서 안정적인 용수의 공급을 위한 적절한 가용허가수량을 판단하는 것이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 실제 낙동강권역 댐의 여러 가지 여건을 고려하여 21세기 프론티어연구개발사업 "유역통합물수지분석 및 수자원계획기술 개발"에서 활용된 통합수자원평가계획 모형 K-WEAP에 적용하였다. 이를 통하여 낙동강권역 댐의 가용허가수량을 분석하고, 현재 산정되어 있는 댐의 가용허가수량과 비교 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.400-400
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• 2011

영산강 유역은 한강, 낙동강, 금강과 더불어 우리나라 4대강 유역 중의 하나로 전라 남 북도에 걸쳐 위치하고 있어 우리나라 남서부의 수자원 공급 및 용수이용의 큰 비중을 차지하고 있다. 유역 특성상 나주평야와 같이 하천을 따라 평야가 발달되어 곡창지대를 이루고 있으며, 타 유역에 비하여 농경지의 비율이 높기 때문에 용수 이용에 있어 농업용수가 큰 비중을 차지한다. 따라서 영산 본류 및 지천 상류에는 농업용수의 안정적인 공급을 목적으로 제 1단계 영산강수계 대단위 농업종합개발사업에 의하여 4개의 농업전용 댐(장성댐, 나주댐, 담양댐, 광주댐)이 건설되었다. 이들 댐은 농업전용 댐으로 건설되었으나 댐의 규모와 저수 용량을 기준으로 장성댐, 나주댐, 담양댐은 대규모, 광주댐은 중규모의 댐에 속하기 때문에 농업용수의 안정적인 공급뿐만 아니라 시 공간적으로 유역 전체의 유출 변화에 영향을 미칠 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 유역모형인 SWAT-K 모형을 이용하여 영산강 유역의 댐 운영이 유역 유출 변화에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 장기간의 유출 분석을 바탕으로 모형의 댐 모의기작에 의하여 댐 모의를 제한하여 유역 내에 댐이 없는 상태를 가상으로 모의하여 유역의 자연유량을 산정하고, 이에 따른 유역의 전체 유출 변화에 댐이 미치는 영향을 시 공간적으로 분석하여 유역의 효율적인 수자원 관리에 도움이 되고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1576-1579
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• 2008

국민소득증대에 따른 사회 경제적 환경변화로 인해 과거의 댐 건설당시의 물 수요 예측에 고려되지 않았던 하천유지용수 등과 같은 새로운 물 수요가 대두되고 있다. 또한 도시의 수변공간 상실에 따른 물순환기구의 변화, 지하수위의 변동 등 도시의 자연생태적 측면에서 환경용수에 대한 수요가 증가하고 있다. 최근 높아가는 물에 대한 수요를 충족하기 위해 새로운 수자원이 필요한 실정이나 신규 댐 건설로 인한 신규 수자원확보가 어려운 상황에서 농업용 댐의 재개발을 통한 수자원 확보 가능성은 높다고 할 수 있다. 특히 감소하는 농업용수 수요를 환경용수 및 생공용수로 대체할 수 있으며, 농업용댐을 재개발함으로써 농업용수만이 아닌 새로운 용도로 전환함으로써 새로운 수자원의 확보를 가능하게 할 수 있다. 농업용 댐의 재개발을 통한 수자원 확보는 그 가능성이 충분하다고 할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.292-297
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• 2004

본 연구에서는 단일목적 저수지와 다목적 댐의 최적운영을 위하여 전역최적해를 탐색하는 SCE-UA법을 사용하는 비선형계획법을 적용한 최적화 모형을 구성하고 과거 운영자료를 사용하여 모형의 적용성을 검토하고 분석하였다. 또한, 다목적댐의 운영수위 상승으로 인하여 발생하는 추가용수를 댐하류로 추가적으로 공급함에 따른 댐운영상의 문제점과 해결책을 제시했다. 관개용 단일 목적 저수지의 유입량은 하천망 모형인 SSARR 모형을 이용하여 추정하였다. 관개용 단일 목적저수지의 용수배분을 최적화한 결과, 실측치와 최적방류량간의 상대오차가 $-2.6\~10.5\%$ 범위를 나타냈으며, 비교적 실측방류량과 유사한 형태로 용수를 공급하는 길과를 나타냈다. 다목적 저수지의 최적운영을 위해 발전량, 저수량 및 필요수량의 관계를 목적함수로하는 최적화 모형을 구성하여 섬진강댐의 최적운영에 적용하였다. 섬진강댐의 댐하류 방류량 증가에 따른 운영상의 문제점을 해결하기 위하여 댐하류 유지용수량을 0.17, 0.50, 0.70, 1.0, 1.5, $3.0m^3/sec$ 방류하는 경우로 구분하여 최적운영한 길과, 댐하류 유지용수량이 $1.0m^3/sec$ 이하인 경우에 발전량이 실적평균발전량에 근접한 결과를 나타냈으며, 용수공급량도 계획공급량인 377.4 백만 $m^3$ 보다 $28.9\~100.7$ 백만 $m^3$ 만큼 많은 양을 공급하는 결과를 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.21-21
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• 2018

수자원 시스템의 용수공급의 안정도를 평가하는 지표로 국내에서는 이수안전도 혹은 안전채수량(safety degree for water shortage or safe yield)의 개념이 이용된다. 아울러 공급 측면에서는 기준갈수량, 공급신뢰도, 저수용량 등이 분석되고 있으며, 수요 측면에서는 용수공급 보장일수, 최소 부족량, 갈수 조정기간 및 용수부족에 따른 피해정도 등을 고려하고 있다. 전통적으로 수자원 시스템의 평가는 용수공급 실패기간의 통계적 특성을 분석하여 이루어진다. 용수공급 실패기간으로부터 분석되는 통계적 특성은 용수부족 발생빈도, 용수부족 지곡기간 및 용수부족 총 양 등 세 가지로 정량화되는 것이 일반적이다. 수자원 시스템이 수요를 만족시키는 정도인 신뢰도(reliability), 용수부족 발생 후 얼마나 빨리 회복하는지를 나타내는 회복도(resilience) 및 용수부족의 양적 크기를 나타내는 취약도(vulnerability)의 지표는 앞서 언급된 세 가지 통계 특성으로부터 계산된다. 본 연구에서는 Copula 기반 이변량 빈도해석 개념을 적용하여 댐 용수공급 취약성 평가 방법을 개선한 후, 국내 남강 댐 유역의 용수공급 취약성을 평가해보고자 한다. 이를 위해, 국내외에서 이용되고 있는 용수공급 평가지표들의 특성들을 정리하였다. 다음으로는, 취약성 평가 방법에 Copula 기반 이변량 빈도해석 방법을 적용하는 방법을 제안하였다. 본 연구의 분석은 용수공급 실패 사상을 기준으로 수행되었으며, 용수공급 실패 사상의 발생확률은 포아송 분포, 총 부족량은 대수정규분포로 모의되었다. 최종적으로는 남강 댐의 재현기간별 취약성 평가 결과를 도출하여 본 연구에서 제안한 취약성 평가방법의 적용성을 검증하였다.