• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1616-1620
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• 2009

댐이 건설된 이후 운영편익은 여러 가지 이유로 원래의 목적이나 목표를 달성하는데 어려운 상황이 발생하게 된다. 실제 대부분의 다목적댐의 경우 홍수기에 댐 하류 하천의 환경변화로 계획된 홍수량을 적절히 방류하지 못하는 사례가 늘고 있으며 이로 인해 유효 저수용량을 충분히 활용하지 못해 이수측면에서도 계획공급량을 충족시키지 못하는 경우가 발생하고 있다. 이는 하천이 댐에서 조절된 홍수량을 안전하게 하류로 배수시키는데 필요한 통수능을 충분히 확보하지 못하고 있기 때문이다. 이의 주요 원인은 댐 하류하천의 침식이나 제방상태가 부실하여 하천이 설계홍수량을 소통시키는데 많은 장애 요인을 갖고 있기 때문이다. 결국 하천의 통수능은 홍수조절과 관련된 댐 운영의 제약조건으로 작용하게 되어 댐 운영측면에서는 큰 손실을 야기하게 된다. 본 연구에서는 기존 다목적댐의 홍수기 운영제약조건으로 작용했던 하류의 통수능 개선을 통한 유효저수용량의 복원에 따른 기대효과를 분석하였다. 이를 통하여 댐의 유효저수용량 확보에 가장 큰 장애요인이라 할 수 있는 댐 직하류에서 계획홍수량의 일정 유량을 피해없이 방류할 수 있는 통수능 개선을 통해 이수목적의 유효저수용량의 회복이 현재의 운영여건에 비해 용수공급과 수력발전으로 대표되는 이수목적의 추가적 편익이 어떻게 발생하는지를 평가하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권7호
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• pp.481-491
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• 2024

최근 발생한 가뭄으로 인해 수력발전량이 감소하고 있다. 또한, 미래 기후변화로 인해 가뭄의 빈도와 강도는 커질 것으로 예상되며, 이는 다목적댐의 수력발전량에 대한 불확실성이 커지게 할 것이다. 따라서 미래 기후변화 시나리오에 따른 수력발전량을 추정하고, 가뭄이 수력발전량에 미치는 영향을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 SSP2-4.5와 SSP5-8.5 시나리오에 따른 소양강댐과 충주댐의 수력발전량을 분석하였다. My water에서 제공되는 수력발전량, 발전방류량 및 총방류량 자료를 바탕으로 수력발전량에 대한 회귀방정식을 개발하고, SSP 시나리오에 따른 미래 수력발전량을 추정하였다. 또한 환경 빅데이터 플랫폼을 통해 제공되는 4개의 GCM (CanESM5, ACCESS-ESM1-5, INM-CM4-8, IPSL-CM6A) 모델에 대한 강수량 자료를 기반으로 표준강수지수(SPI)를 산정하여 연간 가뭄 심각도를 계산하고, 가뭄에 따른 수력발전량을 비교 분석하였다. 전체적인 분석 결과 기후변화는 수력발전량에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 소양강댐의 경우, SSP2-4.5 및 SSP5-8.5 시나리오에서 수력발전량이 감소하는 추세가 나타났고, SSP2-4.5 시나리오에서 CanESM 모델은 2031년에 65%, SSP5-8.5 시나리오에서 ACCESS-ESM1-5 모델은 2029년에 54% 감소하는 것을 나타냈다. 충주댐의 경우, SSP2-4.5와 SSP5-8.5 시나리오에서 기준 기간 대비 월평균 수력발전량이 INM-CM4 모델을 제외하고 감소 추세를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.216-220
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• 2012

본 연구는 경기도 용인시에 위치한 공공하수처리장을 대상으로 소수력발전 성능특성을 예측하고 경제성을 분석하여 소수력발전소의 건설타당성을 제시하였다. 방류구에서의 수준측량 조사에 따르면 실제 유효 낙차는 4.3m로 나타났다. 최근 5년간 방류량 자료를 살펴보면 일평균 실제 처리량은 약 $30,000m^3/day$로 나타났으며, 우수 유입과 물 사용량이 증가하는 여름 및 가을에 처리량이 증가하였다. 설계유량은 유량변화에 따른 누적 확률밀도와 유량지속곡선에 근거해 산정하였으며, 시간빈도로 보았을 때 17%의 유량이 지속되는 $0.35m^3/sec$가 설계유량으로 나타났다. 예상되는 수차 발전용량은 11kW급이며, 시스템 가동율은 74%, 그리고 계통선에 송출될 수 있는 연 전력생산량은 71.3MWh로 나타났다. 경제성 평가는 신재생에너지 경제성 분석 도구인 RETScreen 프로그램을 사용하여 B/C ratio, IRR, 개발투자비 등의 경제성 평가지표들을 산정하였다. 편익(Benefit) 산정시 전력기준단가는 133.67원/kWh, 할인율 7%를 적용하였으며, 비용(Cost) 산정시 유지관리비는 초기 건설비의 1%, 사용연한 30년을 적용하였다. 경제성 분석결과 기흥레스피아의 소수력발전소 건설시 초기 건설공사비가 $165,000 일 때, B/C 1.0, NPV $3,534, 투자회수기간 15.1년으로 산정되었고 따라서 초기 건설비용이 $165,000 이하일 때 가장 경제적인 것으로 파악되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.106-106
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• 2022

댐 유역의 수문자료는 댐의 효율적인 운영, 중장기 댐 운영 계획, 수자원 관리, 댐 저수량 예보 등을 위해 사용되며, 최근 기후변화로 인해 정밀한 댐 운영에 필요한 유량자료의 필요성은 더욱 커지고 있다. 일반적으로 댐의 주요 수문자료에는 유입량의 요소, 저수량 요소, 유출량의 요소로 구분된다. 현재까지 강수량, 저수위, 방류량 자료는 지속적인 계측 및 품질관리 기술의 발전으로 인해 신뢰도가 점차 향상되고 있으나, 반면 증발량과 침투량 자료는 여전히 정확한 계측에 많은 어려움이 있다. 따라서 우리나라의 댐 유입량은 직접측정의 현실적 제약사항으로 인해, 방류량과 저수위 변화에 따른 저류량의 차를 이용하여 간접적으로 측정하고 있어, 증발량 및 지하수 유출량 등과 같은 복잡한 자연현상을 고려하지 못한 채 저수지 수위의 변화에 따른 민감도가 크게 발생하는 문제로 이어지게 된다. 본 연구에서는 소양강댐 유역의 증발을 고려하는 개선된 물수지 방정식을 제안하였다. 그 결과, 기존의 댐 유입량 자료에서 발생하는 문제점은 증발을 고려한 물수지법 적용을 통해 어느 정도 개선이 가능하다. 즉, 기존의 댐 유입량 산정 시 고려하지 않는 다양한 유출 요인에 대한 과도한 누락은 음유입량 발생문제를 야기하며, 실제 복잡한 자연현상을 설명하기 위해서는 추가적인 유출 요소(증발량)를 물수지 방정식에 포함할 필요가 있다. 이처럼 개선된 물수지법을 적용할 경우, 직접적인 가용수자원을 구성하는 직접 유출량과 간접 유출량이 전체 유입량에 기여하는 정도를 파악할 수 있다. 다만, 여기에서의 증발량은 유역 내 실측자료가 아님과 동시에 수면 증발량을 고려하지 못한 한계가 있으며, 향후 연구에서는 보다 정확도 높은 수문자료의 생산 및 확보를 위한 지속적인 노력이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2217-2221
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• 2008

정도 높은 유량자료는 수자원 분야의 연구와 실무에 있어 대단히 중요하다. 이런 유량자료를 연속적으로 측정하는 것은 현실적으로 어려운 문제이므로 하천에서 직접 측정된 수위-유량자료를 통해 수위-유량관계곡선을 작성하고, 이를 이용하여 연속적으로 관측된 수위에 대한 유량을 산출한다. 산정된 유량자료의 신뢰성을 평가하기 위해서 유출평가의 과정을 거치게 되며, 이를 위해 유출률 검토, 상 하류 유량검토, 누가유출량 평가, 첨두홍수량 및 저 평수기 동시유량 검토 등의 다양한 평가를 하게 된다. 정확한 유출평가를 위해서는 대상유역의 수계망도 및 배수계통도를 조사해야 하며, 하천 취수량, 댐 및 하수 방류량 등의 자료를 수집하여 물수지 분석을 실시해야 한다. 하지만 농업 지역의 경우 농업용수 공급을 위해 관개수로가 많이 설치되어 있어 배수계통이 매우 복잡하고, 관개수로를 통해 공급되는 정확한 용수량을 파악하는데 한계가 있어 정확한 유출평가가 어렵다. 국내 유역 중 농업 지역으로 복잡한 배수계통를 가지는 대표적인 유역은 동진강 유역이다. 동진강 유역은 섬진강 유역에 위치한 섬진강 댐에서 발전 및 농업용수 공급을 위해 유역변경식으로 동진강 유역으로 용수가 공급되고 있으며, 방류량은 동진강 본류 및 동진강 도수로, 김제간선, 정읍간선, 기타 간선 공급되는 복잡한 배수계통을 가지고 있다. 그리고 방류량 및 각 간선으로 공급되는 용수량은 인위적인 수문조작에 의해 운영되고 있어 유량자료의 평가를 위한 유출검토가 매우 어렵다. 본 연구에서는 복잡한 배수계통을 갖는 동진강 유역에서 2007년 유량측정을 통해 개발된 수위-유량관계 곡선 및 유량자료의 평가를 위해 유출평가를 실시하였다. 대상지점은 동진강 본류의 옹동과 태인 지점이며, 정확한 유출평가를 위해 수계망도 및 배수계통도를 조사하였고, 댐 방류량 및 각 간선으로 공급되는 용수량을 파악하여 물수지 분석을 하였다. 그 결과 2007년 전 기간 유출률은 옹동 53.4%, 태인 47.2%로 분석되었고, $6{\sim}$9월 주요 홍수기의 유출률이 옹동 60.1%, 태인 64.8%로 두 지점의 유출률 차가 심하지 않았고, 자연하천의 일반적인 유출률과 비슷한 결과를 보였다. 상 하류 유량검토를 통해서는 하류의 태인 지점이 상류의 옹동 지점보다 큰 정상적인 상 하류 관계를 나타내었다. 이러한 결과로서 동진강 유역의 옹동, 태인 지점의 유량자료는 적절하며, 측정된 유량자료를 토대로 개발된 수위-유량관계곡선식도 신뢰성이 높다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.375-375
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• 2022

수리권(水利權, Water Right)은 특정인이 하천의 물을 계속적, 배타적으로 사용하는 권리로서, 국내에서는 민법 제231조 "공유하천의 연안에서 농, 공업을 경영하는 자는 이에 이용하기 위하여 타인의 용수를 방해하지 아니하는 범위 내에서 필요한 인수를 할 수 있다." 라는 규정을 통해 공유하천 용수권을 인정하면서, 동법 제234조 "전 3조의 규정은 다른 관습이 있으면 그 관습에 의한다." 라는 조항을 통해 관습에 의한 즉, 관행 수리권을 인정하고 있다. 또한, 하천법 제50조 "생활·공업·농업·환경개선·발전·주운(舟運) 등의 용도로 하천수를 사용하려는 자는 대통령령으로 정하는 바에 따라 환경부장관의 허가를 받아야 한다." 라는 규정을 통해 허가 수리권을 규정하고 있다. 이와 같이 국내의 경우 수리권에 대하여 공용하천 용수권, 관행수리권 및 허가수리권이 혼재되어 있어 지역 간의 물 분쟁이 심화되어 가고 있는 상황에서 수리권의 정립 필요성이 절실해지고 있지만, 제도적 연구와 더불어 이를 뒷받침 해줄 수문학적 연구가 상대적으로 부족한 실정이다. 본 연구는 동진강 유역을 대상으로 수정 3단 TANK 모형을 적용하여 자연하천유량 산정하였고, 수리권 분석모형인 WRAP(Water Rights Analysis Package, WRAP)을 이용하여 수리권 분석을 수행하였다. 또한 섬진강댐의 방류조건 및 유역내 물 이용조건에 따른 시나리오를 구성하여 하천유지유량의 변화를 모의하였다. 시나리오 적용에 따른 대표지점의 조절하천유량을 모의한 결과 시나리오3, 시나리오4, 시나리오5(비관개기기간 동안 용수 추가확보를 통한 증가방류)에서 하천유지유량이 상대적으로 많아지는 것으로 모의되었다. 또한, 시나리오1, 시나리오2(유역내 저수지 방류량을 연중 일정량 공급)방안도 관개기와·비관개기 기간에 대표지점의 하천유지유량 증가에 효과가 있는 것으로 평가되었다. 연구 대상기간의 대부분은 수리권 목표량을 만족하였지만, 갈수년에 해당하는 2017년의 경우에는 용수 확보량이 가장 많은 시나리오5를 적용한 경우에도 수리권 전환량 및 하천유지유량의 부족이 발생하는 것으로 모의되었다. 유역내 수리권 우선순위의 변경을 통한 유량의 변화를 모의하기 위하여 2017년을 대상년도로 모의해본 결과 연구대상지역의 하류에 위치하고 있는 농업용보에서의 수리권을 후순위로 두었을 때, 대표지점에서 가장 많은 양의 유량을 확보하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.51-64
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• 2002

위험도 평가기준을 발전함수를 고려하여 단일저수지에 적용한 박명기 등(2001)의 혼합정수계획법 모형을 다중저수지군 운영에 적합하도록 개선하였다. 본 모형중의 축차선형계획기법(SLP)은 목적함수중 수력발전함수의 선형화를 위하여 적용되었으며, 저수지 방류량의 합리적인 월별 방류배분을 위하여 수력발전량에 대한 가중치를 발전시간 수준별로 적용하도록 정식화요소에 반영하였다. 개선된 모형은 한강수계 5개 저수지군에 시험적용 하였으며, 수계내 연계운영을 위한 복합저수지군의 최적연계에 본 위험도 평가기준을 적용할수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.337-337
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• 2022

한반도 기후변화평가보고서에 의하면 집중호우의 빈도와 강도는 1990년대 후반부터 꾸준히 증가하는 경향을 보였고 2020년의 홍수는 예견된 것으로 우려가 현실화 된 사건이라 볼 수 있다. 2020년 홍수에서 알 수 있듯이 강수량과 하천의 유량을 직접 담아내는 국내 댐 시설의 운영은 증가하는 기후변화의 위험에 더욱 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 단일 목적으로 건설된 발전용댐의 경우도 다목적댐, 홍수조절댐 등 다양한 수자원시설과 동일한 수계 내에 배치되어 있기 때문에 기후변화 시나리오에 따라 발전용댐의 운영도 변화되어야 할 것이다. 2020년 발전용댐의 다목적 활용 협약 등의 여건 변화는 수자원 활용 측면에서 발전용댐의 역할이 기대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기후변화 시나리오에 따른 발전용댐의 운영안을 회복탄력성 관점에서 제시하고자 한다. 기후변화는 CMIP6 데이터베이스에서 제공하는 18개의 GCMs의 결과를 고려하여 기후변화를 고려하였으며 3개의 미래구간에 대해 100개의 앙상블을 생성하였다. 해당 자료는 LSTM 모형으로 기반으로 댐 유입량을 예측하기 위해 사용되었다. 유입량 예측 결과 0.77~0.89의 NSE 값을 갖는 것으로 평가되었다. 최종적으로 기후변화 시나리오 따라 증가하는 예측된 유입량에 맞춰 댐 모의운영을 수행하였고 회복탄력성, 발전량, 홍수위험 등을 평가하였다. 그 결과 전력생산 관점의 회복탄력성을 유지하는 운영안을 제시하였고, 이를 통해 전력생산량을 증가시키면서 홍수조절 및 용수공급에 기여함을 확인하였다. 향후 방류량에 따라 하류의 구체적인 치수위험평가가 동시에 이뤄진다면 기후변화 시나리오별 발전용댐의 최적 운영기준을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.296-296
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• 2016

한강유역의 다목적댐인 소양강댐, 충주댐, 횡성댐의 운영이 하류부에 미치는 조절효과를 분석하기 위해 3개의 다목적댐이 모두 운영되고 있는 현재의 유역상황과 소양강댐, 충주댐, 횡성댐이 각각 없을 경우를 가정하여 시나리오별로 팔당댐 지점에서 유황곡선 차이를 검토함으로써, 3개 다목적댐의 조절효과를 정량적으로 분석하였다. 각 시나리오별 유출분석시 소양강댐, 충주댐, 횡성댐의 운영이 이루어질 경우에는 각 댐의 방류량 자료가 모형에 고려되도록 하였으며, 반대로 댐 운영이 이루어지지 않을 경우에는 각 댐의 유입량 자료가 모형에 반영되도록 하였다. 또한, 북한강 본류구간에 위치한 의암댐과 청평댐에 대해서는 발전용댐이기 때문에 유입량이 모두 방류되는 것으로 가정하여 적용하였다. 분석기간은 횡성댐의 자료 기간을 고려하여 2001~2009년을 선정하였으며, 시나리오별 각 댐의 조절효과를 정량화하기 위해 하류부인 팔당댐 지점에서의 유황곡선 차이를 계산하여 비교하는 방법을 이용하였다. 소양강댐 운영에 따른 팔당댐 지점에서의 조절유량은 약 10.3억$m^3$이며 조절기간은 304일로 분석되었고, 충주댐 운영에 따른 조절유량은 약 11.9억$m^3$에 조절기간은 336일, 횡성댐 운영에 따른 조절유량은 약 0.53억$m^3$에 조절기간은 303일로 분석되었다. 3개 다목적댐이 모두 운영될 경우의 유황 조절효과는 약 22.5억$m^3$에 333일로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.281-289
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• 1999

기존 농업용 댐에서의 소수력발전 사업은 기존 저수지로부터의 방류량을 효율적으로 이용함으로써 전력의 추가 확보에 기여할 수 있다. 본 연구에서는 기존 농업용 댐에서의 부존 수력발전량을 추정하기 위하여 관개용수를 근거로 한 관개수량의 유황, 저수지 발전모의운영 및 비선형계획 모형을 적용하여 기존 농업용 저수지에서의 부존 수력발전량을 추정하였다. 비선형계획법은 소요관개용수 제약조건아래 최대발전량을 찾는 것으로 하였다. 유입량과 관개용수량이 주어진 표본 저수지에서, 채택된 방법 중 최적화 모형의 최적해에 의한 발전량이 가장 많았으며 저수지의 유입량에 관한 발전용수도 최적화 모형이 가장 많이 사용하였음을 알 수 있었다. 저수지 관리수위 상승으로 확보되는 저수량에 따른 발전량의 변화를 분석하기 위하여 연평균발전량을 추정한 결과, 관리수위 증가에 의한 발전량의 증가는 미미함을 알 수 있었다. 본 연구에서 제안한 부존발전량 추정 절차와 최적화 모형은 기존 농업용댐의 부존 발전량 추정에 적용할 수 있으며, 소수력발전 사업 경제성분석에 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.