• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.8-8
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• 2021

2020년 6월 발전용댐의 다목적활용 선포로 국내 발전용댐은 발전에 제한되었던 기능이 홍수조절, 용수공급, 환경개선 등으로 확장되었다. 특히 북한강 수계에는 화천댐부터 팔당댐까지 5개의 발전용댐이 직렬로 배치되어 있기 때문에 기능에 따른 통합연계운영은 해당 수계 내 수자원 활용의 효율성을 높여줄 것으로 기대되고 있다. 그러나, 발전용댐의 주요 목적인 발전과 부가 목적인 홍수조절 및 용수공급은 수자원 활용 측면에서 상반된 운영을 수행해야 하므로 효율성 측면에서 세심한 운영이 필요하다. 국내에는 과거 발전용댐의 운영과 관련한 많은 연구가 진행되어 왔고 최근에는 회복탄력성 개념을 도입하여 단일 발전용댐에 대한 운영방안을 제시하였다(Kim et al., 2020). 그러나 발전가능수위의 회복력으로 정의된 발전용댐의 회복탄력성은 직렬 배치되어 있을 경우 상·하류 상황에 따라 달라질 수 있다. 즉, 상·하류의 방류상황에 따라 단일 댐 혹은 수계 내 존재하는 발전용댐의 발전기능, 이수기능, 치수기능은 상호간섭 영향을 받게 된다. 따라서, 본 연구에서는 회복탄력성 개념을 직렬배치된 발전용댐에 적용하여 댐 연계운영방안을 제시하고자 한다. 과거 유입량 자료를 활용하여 발전용댐 연계 모의운영을 수행하였고, 그 결과로 수계 내 발전용댐 전체의 회복탄력성, 발전량, 홍수위험일수, 무효방류량 등을 평가하였다. 또한 단일 댐 운영과 비교하여 연계운영 효과에 대해 분석하였다. 향후 병렬배치의 댐 운영과 경제성 평가분석이 이뤄진다면 국내 한강수계 실정에 맞는 발전용댐 최적 운영기준을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.108-108
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• 2021

최근 국내에서는 기후변화로 인해 지역별·계절별 강수편차가 커지고 있으며, 이로 인해 상습가뭄지역(충남 서부, 경기 남부, 전라 등)의 가뭄 피해가 확대되는 등 수자원의 안정적인 공급을 위협하고 있다. 실제로 지난 2014-2015년 발생한 가뭄으로 인해 충남·경기지역 일부에서 수 개월간 생·공용수 공급이 제한된 바 있다. 기후변화에 대비한 국내 수자원의 추가 확보 및 효율적인 활용 방안의 필요성이 증가하고 있으나, 신규 수공시설물(댐, 저수지 등)을 건설하기 힘든 국내 개발 여건상 기존 수공시설물을 최대한 활용하기 위한 다양한 방안이 추진되고 있다. 기존 댐의 용수공급 능력을 재평가하거나, 댐·보 시설물의 연계운영을 통한 용수공급능력의 분석은 대부분 다목적댐 및 용수공급댐을 대상으로 수행되어 왔으며, 발전용댐을 활용한 용수공급능력 평가는 상대적으로 미흡한 실정이다. 따라서 최신화된 데이터 및 발전용댐 특성을 고려한 객관적인 평가방법을 통해 발전용댐의 용수공급능력을 새롭게 평가할 필요가 있다. 당초 수력발전이라는 단일목적으로 건설된 발전용댐은 다목적댐 대비 구조적 특성과 운영 측면에서 상이한 부분이 많아, 용수공급능력 평가 시 발전용댐의 특성을 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구에는 발전용댐의 구조 및 운영특성을 고려하여 발전용댐 별 유형(저류형 및 비저류형)을 구분하는 방안을 제안하고, 발전용댐 유형별 용수공급능력 산정 방안을 제시하였다. 제안한 기법은 북한강수계에 위치한 발전용댐에 적용하여 정량적인 용수공급능력을 평가하였다. 본 연구는 국내에서 연구가 미흡하였던 발전용댐을 대상으로 댐 이수능력을 검토하였으며, 향후 국가 수자원 계획 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권7호
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• pp.531-543
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• 2022

최근 국내에서는 수량, 수질 등 기후변화로 인한 다양한 수자원 문제에 효율적으로 대응하기 위한 통합물관리 체계가 점차 고도화되고 있으며, 특히 친환경적인 관점에서 이미 개발된 수자원시설물의 탄력적인 활용 방안이 주목받고 있다. 이처럼 용수를 사전에 확보하고, 적시에 공급하기 위한 대표적인 수자원 관리 시설로 다목적댐, 용수전용댐 등이 가장 잘 알려져 있으나, 지난 2021년 '한강수계 발전용댐 다목적 활용 협약'을 기점으로 발전용댐 또한 기존의 수력발전 용도를 넘어 수자원 관리 기여도가 한층 높아지게 되었다. 댐에서는 가뭄 발생시 구체적인 가뭄단계 파악 및 용수공급량 조절을 통해 용수공급을 조절해야 한다. 이미 다목적댐 및 용수전용댐의 경우 가뭄대응을 위한 용수공급 운영기준이 마련되어 적용 중에 있으나, 최근에 다목적 활용이 추진된 발전용댐의 경우 구체적인 관련 기준이 마련되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 기존 다목적댐 및 용수전용댐 운영기준을 참고하여, 발전용댐의 가뭄단계별 기준저수량 산정 방안 및 용수공급 조정 방안 등을 제시하였다. 제시된 방법은 국내 대부분의 발전용댐이 위치한 한강수계 발전용댐을 대상으로 적용하였으며, 지난 2014~2017년 발생한 가뭄사례를 바탕으로 그 적용 효과를 분석한 결과, 대상 발전용댐의 용수공급 안정성이 개선되는 효과를 확인하였다. 수자원의 효율적인 이용을 위한 발전용댐의 역할은 점차 중요해질 것으로 예상되며, 본 연구 결과는 발전용댐을 활용한 용수공급 관련 연구에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.68-68
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• 2020

국내 발전용댐은 건설 당시 발전목적으로 지어졌으나, 최근 기후 변화로 인해 홍수 및 가뭄의 빈도와 강도가 증가함에 따라 일부분 홍수조절, 환경개선 등의 목적으로 운영되고 있다. 다목적댐과 같이 홍수기에 제한수위를 두어 운영하거나 댐과 보 연계운영 규정에 의해 방류를 수행하기도 한다. 홍수기 제한수위로 인한 수위의 하강은 발전이 목적인 발전량에 손실을 가져오고, 수자원의 이용률 측면에서도 악영향을 끼친다. 현재의 운영 방식이 발전성능 측면에서 재평가 되어야 하며 이를 평가하기 위한 객관적 평가지표나 평가방법이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 객관적 평가 지표로 회복탄력성 개념을 도입하여 발전성능에 대한 발전용댐 운영을 평가하고자 한다. 댐의 발전 최적수위를 시스템의 평형상태로 보고 저수위 하강으로 인한 손실, 유입량 및 운영방식에 따른 댐의 수위 회복력을 발전용댐의 회복탄력성으로 정의하였다. 과거 유입량 자료를 활용하여 단일 발전용댐을 모의운영 하였고, 그 결과로 발전수량 시나리오에 따른 회복탄력성을 평가하였다. 회복탄력성과 발전수량, 발전량, 무효방류량, 재난위험일수 등으로 최적 발전방류량을 산정하였다. 향후 발전, 환경개선, 홍수조절에 대한 경제성 평가가 병행된다면 발전수량 운영 기준을 수립하는데 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권8호
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• pp.567-576
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• 2021

최근 국내에서는 기후변화로 인해 수자원의 안정적인 확보가 위협받고 있으며, 그 대안으로 기존 수공시설물을 활용한 추가 수자원 확보를 추진하고 있다. 그러나, 이를 위한 댐 시설물의 재평가 및 연계운영을 통한 용수공급능력 확보는 대부분 다목적댐 및 용수공급댐을 중심으로 검토되어 발전용댐을 대상으로 한 분석 연구는 상대적으로 미흡하다. 특히 발전용댐의 특성을 고려한 정확한 용수공급능력 산정 기법이 요구되고 있으나, 그에 앞서 수력발전에 목적을 둔 발전용댐의 저류특성을 먼저 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 발전용댐의 저류용량, 저류활동빈도, 용수공급기여도 등의 저류특성을 고려하여 발전용댐의 유형을 구분하는 방안과 판단 기준을 제안하고, 북한강수계 발전용댐을 대상으로 그 적용 결과를 도출하였다. 본 연구 결과는 발전용댐의 정확한 저류특성 파악과 함께, 향후 발전용댐 특성에 적합한 용수공급능력 평가 체계 및 운영방안 마련에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.398-398
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• 2023

하천시설의 관리규정(하천법 제 14조)에서는 댐, 보 등의 하천시설물은 하천시설의 관리규정을 정하고 있으며 홍수 재해 방지와 수자원의 효율적인 운영을 위하여 필요시 둘 이상의 하천시설 간 유기적인 연계운영에 관한 관리규정을 정할 수 있다고 명시하고 있다. 또한, 댐과 보등의 연계운영규정(환경부 훈령 제1348호)에서는 댐, 보, 둑높임농업용저수지 등 하천시설에 준하여 시설의 연계운영을 실시할 수 있으며, 갈수 및 홍수로 인한 재해 방지 및 수자원의 효율적인 운영을 위한 방안 마련이 시도되고 있다. 이에, 환경부와 한국수력원자력(주)에서는 한강수계 발전용댐 다목적 활용에 관한 협약을 체결하여 발전용댐의 운영계획 및 발전용댐과 다목적댐간 연계 운영계획을 수립하고 있다. 이에, 발전용댐과 다목적댐간 연계 운영을 통해 최적의 용수공급능력을 파악하고자 한다. 본 연구에서는 팔당댐 상류유역에 위치한 댐의 용수공급능력을 분석하기 위해 댐 모의운영과 물수지 모형을 구축하였다. 해당 분석체계를 활용하여 화천댐, 소양강댐, 충주댐을 연계한 운영체계를 구축하여 용수공급능력을 평가하였다. 본 연구결과를 활용하여 용수공급능력 증대를 위한 연계운영 최적화 방안을 마련하고, 가뭄 등 비상상황 발생 시 용수공급조정 및 댐간 연계운영 수립 계획에 반영될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.31-31
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• 2017

북한강은 한강의 제 1 지류로 지리적 이점과 풍부한 유량으로 많은 댐들이 건설 되었다. 북한강 본류에는 6개의 크고 작은 댐이 있는데 이들 중 4개가 홍수조절 능력이 없는 발전용댐이다. 이 댐들은 발전효율 향상과 범람으로 인한 저수지 붕괴에 대비하기 위하여 수위를 일정하게 유지하는 방식으로 운영되고 있다. 그러나 최근에 발생하는 집중호우와 게릴라성 폭우는 이러한 목표를 달성하기 힘들게 하고 있다. 지금까지 댐 운영을 위한 유입량 예측에 관련된 연구는 많이 있었지만 대부분 예측 단위가 1시간 이상이었다. 본 연구의 대상이 된 북한강 발전용댐은 저수용량이 작아 적은 양의 유입에도 수위가 급변하는 특징이 있기 때문에 1시간 단위로 유입량을 예측하는 모형은 실제 운영에 적용하기 어렵다. 본 연구에서는 댐의 운영자가 수문 개도 의사결정에 참고할 수 있는 유입량 자료를 생성하기 위하여 10분 단위 유입량을 예측하였다. 또한 댐들이 직렬로 배치된 유역의 특징을 고려하여 상류에 댐이 있는 경우에는 상류 댐의 방류량을 고려하였다. 본 연구는 뉴로 퍼지 기법을 사용하였으며 2004~2016년까지 발생한 호우 사상을 이용하여 모형을 구성하고 검증하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권7호
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• pp.505-513
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• 2022

최근 기후변화 및 기상이변 등으로 인해 가용 수자원 예측의 불확실성이 점차 커져가고 있다. 홍수 및 가뭄 예방 등 물관리에 대한 사회적 관심 또한 증가하고 있으며, 2018년 시행된 물관리일원화와 더불어 국내 물관리는 큰 전환점을 맞이하고 있다. 이러한 물관리 역량 강화의 일환으로, 과거 수력발전을 중심으로 운영되었던 발전용댐을 이·치수 목적으로 활용하기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있다. 그러나, 주로 다목적댐을 대상으로 개발된 댐 평가 기법들이 발전용댐에 그대로 적용되고 있어, 발전용댐의 특성을 고려할 수 있는 추가적인 평가기법이 요구된다. 본 연구에서는 저수지 운영모의 방법을 활용하여 이수 측면에서 발전용댐의 운영 특성을 고려한 댐별 용수공급능력 산정 방법을 새롭게 제시하였으며, 여러댐이 상하류에 걸쳐 운영되고 있는 조건에서 연계 댐군의 종합적인 용수공급능력을 평가할 수 있는 저수지 연결모의 방법을 제시하였다. 제시된 방법은 북한강수계 발전용 댐을 대상으로 적용되었으며, 개별 댐의 용수공급능력 산정 결과와 댐군 연결모의를 통한 용수공급능력을 비교 분석하였다. 향후 발전용댐의 가뭄시 물 공급 역할은 더욱 중요해질 것으로 예상되며, 본 연구 결과는 발전용댐을 활용한 지속가능한 국내 물 관리 연구에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.266-266
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• 2023

우리나라 대부분의 대형 댐은 하천 상류에 위치하고 있어 하류의 유출량에 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 하천의 유출특성을 파악하고 하천용수를 효율적으로 이용하기 위해서는 정확한 댐 방류량 자료는 필수라고 할 수 있다. 우리나라 댐의 방류량은 크게 발전방류량, 여수로 방류량으로 구분할 수 있다. 발전방류량은 발전기 제원에 따라 발전량에 의해 산정되며, 여수로 방류량은 여수로 수위를 유량으로 환산하여 산정되고 있다. 이렇게 댐운영에 필요한 발전용댐의 방류량은 대부분 공식으로 산정되며 직접 실측하여 검증이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 화천댐과 청평댐을 대상으로 방류량을 실측하였으며 화천댐은 발전방류량, 청평댐은 발전방류량 및 여수로 방류량을 실측하여 비교 검토하였다. 청평댐의 경우 방류량이 클수록 실측유량과 차이를 보였으며, 화천댐의 경우 대부분 정확하게 나타났지만 일부 차이가 확인되었다. 그럼에도 불구하고 화천댐의 경우 발전방류량과 실측유량의 결정계수가 0.980으로 나타나고, 청평댐의 경우 발전방류량과 여수로 방류량의 결정계수는 각각 0.987과 0.996으로 나타나 상당히 정확한 것으로 판단된다. 차이를 보이는 것은 실측자료의 오류도 일부 있겠지만 발전 기기의 노후에 따른 성능저하, 여수로 주변의 수리특성변화 등이 주 원인으로 판단되며 이에 대한 추가적인 조사 및 연구가 필요하다. 본 연구 결과 실측자료를 기반으로 보정된 발전용댐 방류량을 사용하게 된다면 향후 발전용댐 특성에 적합한 용수공급능력 평가 체계 및 운영방안 마련에 기여하며 발전용댐 운영 효과를 극대화할 수 있을 것이라 판단된다.