• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.181-181
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• 2022

상수도 관망은 비정상상황에서도 안전한 물을 안정적으로 공급하는 것을 목표로 한다. 따라서 상수도 관망의 최적 설계는 수리학적 제약조건 (i.e., 절점의 압력, 관의 유속)을 만족하는 설계안을 제시한다. 하지만 점차 커지는 도시 규모에 따라 수질적으로 안전한 물을 공급하지 못하는 문제가 발생하고 있다. 또한, 상수도시스템의 형식 (i.e., 수지상식, 혼합식, 순환식)에 따라 용수의 체류 시간, 절점의 압력 등이 상이하다. 따라서, 본 연구에서는 도시 규모 및 형식과 잔류염소 농도를 고려한 상수도시스템 최적 설계를 진행하였다. 절점의 개수에 따라 도시의 규모를 분류하였으며, BI(BI; Branch Index) 지수를 통해 상수도시스템의 형식을 분류하였다. 또한, 수리학적 제약조건(i.e., 절점의 압력)과 수질적 제약조건 (i.e., 잔류염소 농도)을 설정하여 수리-수질을 동시에 만족하는 최적 설계안을 도출하였다. 비상시에도 물을 안정하게 공급하기 위하여 시스템의 탄력성과 설계비용을 목적함수로 설정하여 다목적 최적 설계를 진행하였다. 이러한 연구는 압력만을 고려한 기존 설계단계에서 수질적 측면을 동시에 고려하여 수질 측면의 안전성을 향상할 수 있다. 또한, 시스템의 탄력성을 고려하여 비정상상황에서도 물을 공급하여 사용성을 향상하는 설계안을 도출하여 수리학적 안정성을 만족하며, 경제적 측면도 향상할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.469-469
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• 2017

기후 변화 및 환경오염으로 인하여 물부족 국가가 세계적으로 증가하고 있는 추세이며, 특히 집중형 강우의 형태가 많아짐에 따라 홍수피해 및 상수공급의 문제가 사회적으로 큰 이슈가 되고 있다. 최근 20여 년간의 급속한 경제성장과 도시화 과정에서 인도네시아는 인구와 산업의 과도한 도시집중으로 지난 1960-80년대 한국이 산업화 과정에서 겪었던 것보다 훨씬 심각한 환경문제에 직면하고 있으며, 자카르타와 반둥을 포함하는 광역 수도권 지역의 물 부족과 수질 오염, 환경문제가 이미 매우 위험한 수준에 도달하고 있는 실정이다. 특히, 찌따룸강 중상류에 위치한 인도네시아 3대 도시인 반둥시는 고질적인 용수부족 문제를 겪고 있다. 2010년 현재 약 일평균 15 CMS의 용수가 부족한 상황이며, 2030년에는 지속적인 인구증가로 약 23 CMS의 용수가 추가로 더 필요한 것으로 전망된다. 이러한 용수공급 문제 해결을 위해 반둥시 및 찌따룸강 유역관리청은 댐 및 지하수 개발, 유역 간 물이동 등의 구조적인 대책뿐만 아니라 비구조적인 대책으로써 기존 및 신규 저수지 연계운영을 통한 용수이용의 효율성을 높이는 방안을 모색하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 해당유역의 용수공급 부족 문제를 해소할 수 있는 비구조적인 대책의 일환으로써 다양한 댐 및 보, 소수력 발전, 취수장 등 유역 내 수리 시설물의 운영 최적화를 위한 지능형 물관리 시스템 적용 방안을 제시하고자 한다. 본 연구의 지능형 물관리 시스템은 센서 및 사물 인터넷(Internet of Things, IoT), 네트워크 기술을 바탕으로 시설물 및 운영자, 유관기관 간의 양방향 통신을 통해 유기적인 상호연계 체계를 제공 할 수 있다. 또한 유역의 수문상황과 시설물의 운영현황, 용수공급 및 수요 현황을 실시간으로 확인함으로써 수요에 따른 즉각적인 용수공급량의 조절이 가능하다. 또한, 빅데이터 분석 및 기계학습(Machine Learning)을 통해 개별 물관리 시설물에 대한 최적 운영룰을 업데이트할 수 있으며, 유역의 수문상황과 용수 수요 현황을 고려하여 최적의 용수공급 우선순위를 선정할 수 있다. 지능형 물관리 시스템 개발의 목적은 찌상쿠이 유역의 수문현황을 실시간으로 모니터링하고, 하천시설물의 운영을 분석하여 최적의 용수공급 및 배분을 통해 유역의 수자원 활용 효율성을 향상시키는 데 있다. 이를 위해 수문자료의 수집체계를 구축하고 기관간 정보공유체계를 수립함으로써 분석을 위한 기반 인프라를 구성하며, 이를 기반으로 유역 유출을 비롯한 저수지 운영, 물수지 분석을 수행하고, 분석 및 예측결과, 과거 운영 자료를 토대로 새로운 물관리 시설 운영룰 및 시설물 간 연계운영 방안, 용수공급 우선순위 의사결정 등을 지원하고자 한다. 본 연구의 지능형 물관리 시스템은 통합 DB를 기반으로 수리수문 현상의 모의 분석을 통해 하천 시설물 운영의 합리적 기준을 제시함으로써 다양한 관리주체들의 시설물운영에 대한 이견 및 분쟁을 해소하고, 한정된 수자원과 다양한 수요 간의 효율적이고 합리적인 분배 및 시설물 운영문제를 해결하기 위한 의사결정도구로써 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.320-320
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• 2012

수문학적 의미의 일반적인 물순환은 증발, 응결, 강수 등 태양에너지와 중력에 의해 전지구적으로 반복되는 물의 재생산과정을 의미한다. 최근 들어 토목분야에서 언급되기 시작한 물순환시스템은 수문학적인 물수지(water balance)에 저류, 공급, 처리, 재이용 등 인공적인 요소를 감안하여 대상지역의 적절한 수요, 공급을 유지하는 시스템을 의미한다. 생활에서 물이 차지하는 중요성을 감안할 때, 지역의 수문학적 특성과 문화, 경제적 여건을 고려한 효율적인 물순환시스템의 구축은 지역발전의 정도를 가늠할 수 있는 지표라 할 수 있다. 본 연구는 물산업 선진국인 영국과 미국의 지역 물순환시스템 설계사례를 조사하고 초기단계인 국내사례와 비교하여 향후 설계지침 개발의 기초자료로 활용하기 위하여 수행되었다. 선진사례 조사는 2009년 이후 미국과 영국에서 수행된 세 건의 물순환 현황조사(water cycle study)와 미국에서 개발된 설계최적화 프로그램을 분석하였고, 국내사례로는 파주운정지구와 광교신도시 개발 시 수행된 물순환시스템 구축사례를 조사하였다. 해외 선진국 사례조사 결과, 물순환시스템 구축은 공통적으로 물순환망 현황조사, 물순환 계획수립, 지역현황 조사, 적용가능 기술조사, 설계 등 5단계를 거쳐 수행되었다. 이 중 가장 중요한 단계는 지역의 물수지와 가용 물 수요 및 공급 시스템을 조사하는 물순환망 현황조사로, 지역의 needs를 정확히 파악하고 양적, 질적 공급목표를 적절하게 선정하여 가장 효율적인 물순환망 계획을 수립하는 바탕이 되었다. 지역현황은 지역 법규 및 투자계획, 사회변화 예측 등 사회적 요소를 고려하는 단계로, 물순환 설계 선진사의 설계 최적화 프로그램의 경우 이러한 지역현황과 사회적 변화 예측의 반영에서 차별성을 갖고 있었다. 적용가능 기술조사의 경우 친환경, 저에너지 기술이 부각되던 추세에서 최근에는 지속가능성이 주요 고려사항 이었다. 국내사업 사례의 경우 규모가 작아 직접적인 비교가 불가하였으나, 5단계의 복잡한 최적화단계가 아닌 물순환망 분석결과와 이해당사자(stakeholders)의 needs를 바탕으로 치수안정성, 친수환경 보장 등의 목표를 수립하였다. 국내에서도 향 후 유역규모(watershed scale)의 대형 물순환기반 복합개발사업이나 대규모 해외사업 참여 시 필요한 기술력 축적의 차원에서 단계별 check list를 포함한 한차원 높은 물순환 설계지침 마련이 필요한 시점이라 하겠다.

• Proceedings of the Korean Operations and Management Science Society Conference
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• 1995.04a
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• pp.401-412
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• 1995

1994년 봄부터 남부지역으로 심화되기 시작함 가뭄은 우리에게 물관리의 중요성을 다시금 일깨워주고 있다. 본 논문에서는 가용 수자원의 수요와 공급사이의 불균형을 해소시키고 물이 생산성을 높이기 위한 방안을 수요관리의 측면에서 고찰한다. ASCE의 국가 물 정책위원회에서 제시한 "물 보존을 위한 정책선언(Water Conservation Policy Statement)"의 9가지의 정책분야를 중심으로 가능한 절수 관리 방안들을 외국의 사례를 통하여 구체적으로 재조명해 보고 절수를 새로운 공급원으로 하여 시스템분석 기법을 활용하는 방안과 우리가 하여야 할 과업을 정리해 본다.업을 정리해 본다.

• 한국상하수도협회지
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• s.26
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• pp.4-7
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• 2009

21세기 들어 도시물관리스템의 안전성은 많은 도전에 직면해 있는 게 현실이다. 사회기반시설인 물관리시스템의 안전하고 효율적인 운영은 국민의 안전과 행복을 위해 반드시 필요하지만, 최근 물관리시스템의 안정성은 많은 위험 요인에 노출되고 있다. 이제는 안전한 물공급에 총력을 기울이고, 물부족 해소에 크게 기여할 '빗물 재이용' 시스템 개발에 힘써야 할때다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.336-336
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• 2022

빗물자원의 대부분은 바다로 유입되어 소모되거나, 하수로 유입되어 불필요한 고도처리 공정이 진행되고, 하수처리장 용량에 과부하를 발생시키는 등 막대한 예산이 투입되고 있는 실정이다. 갈수기시 농가에서 용수를 확보하기 위한 용수 운반장치 등 기반구축이 쉽지 않으며, 인력 부족으로 정상적인 용수공급에 어려움을 겪고 있다. 이에 빗물자원을 용수로서 효율적으로 활용하기 위한 시스템의 구축이 필요하다. 본 연구는 빗물저류조에 스마트 관수제어 시스템을 적용한 것으로 지중에 설치된 토양수분 센서와 저류조 내부의 수위 센서에서 관측된 데이터를 토대로 자동으로 지중에 수분을 공급하는 시설이다. 지중에 수분이 부족할 경우 밸브를 열어 자동으로 펌프를 가동시켜 저류조 내부의 물을 지중으로 공급시키며 지중의 수분이 충분하거나 저류조 내부의 물이 부족해질 경우 밸브를 닫아 공급을 중단하도록 한다. 또한 저류조의 수위와 토양의 수분량, 펌프의 작동여부 등은 앱을 이용하여 실시간으로 확인이 가능하며, 스마트폰 앱을 이용한 수동조작 또한 가능하다. 본 기술은 집수, 저류, 공급, 통신, 제어, 센서 총 6종의 모듈로 구성되어 있으며, 사용자의 환경 및 예산의 따라 집수, 저류, 공급 모듈 등 맞춤형 제품 구성이 가능하도록 개발하였다. 저류조의 물공급을 관리, 제어하는 시스템으로 센서로부터 전송받은 데이터를 기준으로 펌프를 작동시켜 수분공급을 제어할 수 있으며 해당 기록을 서버에 저장하여 데이터의 통계를 구할 수 있도록 하였다. 사용자가 앱을 통하여 직접적인 제어 및 가동환경에 대한 설정을 할 수 있어 사용자가 직접 현장에 오지 않아도 토지의 현황과 저류조의 수위, 수분 공급상황 등을 직접 제어할 수 있도록 개발하였다.

• Water for future
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• v.31 no.4
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• pp.42-51
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• 1998

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.215-215
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• 2012

사회는 우리의 예상보다 빠르게 혹은 느리게 발전할 수 있고, 정부의 법령이나 규정은 때때로 수정되며, 대중의 선호도나 정서 등도 시시각각 변화한다. 이러한 불확실하고 변화가 많은 환경하에서 수자원기술자들은 시스템의 구축에 있어서 종종 딜레마에 직면하게 된다. 즉, 언제(when), 얼마만한(how big) 규모의 시스템을 구축해야 불투명한 미래에 충분히 대비할 수 있을까란 의문이 바로 그것이다. 시스템의 계획단계(planning stage)에서 시스템과 관련된 여러 가지 불확실성을 고려할 수 있는 가장 강력하면서 또한 직감적인 방법은 바로 여러 가지 미래에 대한 가상 시나리오(scenario)를 구성하여 그것에 대비하는 방법이다. 최근 들어 시나리오에 기반한 시스템 플래닝 기법이 수자원분야에서 주목을 받고 있다. 미래에 발생 가능한 여러 가지 시나리오를 고려하여 구축된 시스템은 그 자체로 유연성을 발휘하여 미래에 발생할 수 있는 (예측에 어긋난) 다양한 변화에도 큰 사회적인 혼란 없이 최소의 추가비용만으로도 본래의 역할을 수행해 나갈 수 있다. 본 연구에서는 최적화 기법을 시나리오 플래닝 기법 (scenario planning technique)과 접목하여 분산형 용수공급 시스템(decentralized water supply system)의 최적설계에 적용하였다. 대상지역은 미국의 대표적인 준사막지역의 하나인 애리조나주에 위치한 투산시의 통합 물공급시스템으로 향후 20년을 대비한 시스템의 최적화에 본 연구에서 제안된 기법을 적용하여, 그 결과를 정리하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.108-108
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• 2016

스마트워터그리드(Smart Water Grid; 이하 SWG)란 현재 직면에 있는 물 부족, 물 안보, 물 복지 등 물에 대한 문제를 ICT 기술을 활용하여 물관리의 새로운 패러다임을 제시할 수 있는 융합 기술이다. 즉, SWG는 기존의 수자원 관리 시스템의 한계를 극복하기 위해 첨단 정보통신기술을 이용하는 고효율의 차세대 인프라 시스템으로 다양한 수원을 활용하고 물을 효율적으로 배분 관리 운송하여 수자원의 불균형을 해소하고, 첨단센서네트워크를 이용해 용수관리 전분야에 걸쳐 양방향 실시간으로 용수정보를 감시 대응하여 용수관리와 에너지 효율의 최적화된 메가시티(mega-city)에 적합한 지능형 물관리가 가능할 것으로 예상되는 시스템이다. 따라서 국토교통부 과제로 추진중인 SWG 연구단에서 개발한 스마트 워터 기술을 영종도 112 블록에 적용하여 지역주민의 물복지 향상 및 물 사용자에 대한 소비자 만족도를 높이는데 목적을 두고 데모플랜트를 구축 방안을 수립하였다. 영종도 112블록(인천 운서동 및 운북동 일원)은 인천 공촌정수장에서 해저관로를 지나 영종통합 가압장에서 가압 후 공항신도시배수지에서 물을 공급받고 있는 지역으로 면적은 $17.41km^2$, 인구는 약 17,000명, 물사용량 $8,000m^3$/일, 총관로연장 약 55km, 유수율이 겨우 73.2% 지역이다. SWG 적용성 평가를 위해 영종도 112 블록에 유수율 제고 및 운영비용 저감을 목적으로 데모플랜트를 구축하였다. 스마트 계측을 위해 스마트미터 469개(15~20mm), 디지털미터 172개(25~200mm), 누수유무센서 1개소, 다항목 수질측정기 1개소, 유량계 3개소, 수압계 5개소, AMI 시스템 641개 및 물효율 운영프로그램과 물정보 App서비스 기능으로 구성하였다. 물효율 운영프로그램은 실시간 수요량 예측, 배수지 운영에 따른 취수량, 송수량, 펌프 대수조합 및 운전스케줄링이 가능한 경제적 물공급 스케줄링, 관망상태 감시 및 제어(실시간 유량/수압 분석을 통한 누수분석) 기능이 탑재되어 통합운영센터에서 운영할 계획이다. 데모플랜트 운영을 통해 수자원의 효율적인 배분 및 공급, 유지관리 향상, 운영 비용 최소화 등의 결과를 바탕으로 신도시 및 기존도시의 물관리 정책수립에 활용할 수 있을 뿐만아니라 시간적 공간적 불균형 해소 및 물시장 발전에 크게 기여할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.267-267
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• 2020

농업유역은 농업 활동이 이루어지는 농경지와 산림지, 주거지 등으로 구성되어 있으며, 농경지에서 필요한 물을 확보, 공급하기 위한 수원공시설이 위치하고 있다. 수원공은 하천수 및 지하수를 저류, 취수하여 관개 지구에 공급하게 되는데 이로 인하여, 상, 하류 하천유황이 증가하거나 감소하게 된다. 물순환이란 비나 눈이 내려 침투, 유출, 증발산 등의 과정을 통해 공간적, 시간적으로 변화하며 이동하는 자연적인 현상을 말하며, 상하수도 등 배수시설의 영향에 따라 발생하는 인공계 물순환도 광범위한 물순환에 포함된다. 최근 불투수면의 증가, 과도한 지하수 사용 등으로 인해 하천의 건천화, 지표유출량 증가 등 물순환 구조가 왜곡되고 있으며 왜곡된 물순환 회복을 위해 물순환 선도도시 조성, 물순환 회복조례가 신설되는 등의 노력이 있었다. 물순환 선도도시 조성 및 회복조례는 불투수면의 저감, LID 기법 적용 등을 통한 물순환 개선에 초점을 맞추고 있으나, 농업유역의 물순환은 농경지와 농업용수 공급을 위한 수원공에 큰 영향을 받아 이를 통한 물순환 개선에 초점을 맞춰야 한다. 본 연구에서는 농업유역의 농경지 및 수원공 관리방안에 따른 유역 단위 물순환 변화를 평가하고자 하였다. 이를 위해 모듈 기반 농업유역 수문모형을 통해 농업유역 물순환을 모의하였으며, 물순환율 개념을 통해 유역 단위 물순환 변화를 평가하였다. 물순환율은 환경부에서 제시한 (1-직접유출률) (%)의 식과 농업유역 특성을 반영한 농업유역 물순환율 두 가지를 통해 평가하였다. 농업유역 수자원 관리방안은 수원공인 농업용 저수지의 제한 수위운영에 따른 효과와 농경지는 관개 지구에 물꼬 및 담수심 관리방안을 적용하였으며 각 관리방안에 따른 물순환율을 도출하였다. 농업용 저수지는 제한 수위운영을 통한 유역 물순환 개선 효과를 확인하였으나 관개 지구에 적용한 물꼬 및 담수심 관리방안의 효과는 미비한 것으로 나타났다.