• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.118-122
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• 2016

하천은 하천에 서식하는 동 식물뿐만 아니라 인간에게 매우 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 인간의 활동과 산업화에 의해 많은 인위적인 교란을 받고 있으며, 대표적으로 수자원의 이용/발전에 의해 건설된 댐과 저수지를 예로 들 수 있다. 이러한 댐과 저수지는 하천 상 하류간의 생태학적 단절을 초래하여 생물 서식처에 직접적인 영향을 미치고 있으며, 하류하천에 서식하는 생물들에 대한 영향을 고려하지 않고 건설되는 실정이다. 특히, 발전방류로 인한 급격한 유량의 변화와 온도의 변화는 댐 하류하천의 수생태계에 심각한 영향을 미친다고 알려져 있다. 특히, 댐에서의 온도 차이를 가지는 방류로 인해 국내에서의 운문댐, 보령댐 등 일부 댐에서는 벼 수확량 감소사례가 발생하고 있다. 본 연구에서는 댐 발전방류로 인한 수온의 변동이 하류하천에 미치는 영향을 파악하였다. 발전방류로 인한 하류하천의 수리분석과 수온 변화를 모의하기 위하여 CMS-Flow 모형을 사용하였다. 괴산댐 하류에 위치한 달천의 2.3 km구간을 대상구간으로 하였으며, 달천 상류에 위치한 괴산댐은 빈번하게 발전방류를 발생시키고 있다. 발전방류로 인한 수온의 변동이 하류하천에 미치는 영향을 분석하기 위하여 1년 동안의 발전방류 조건에 대하여 모의를 수행하였다. 봄, 여름, 가을, 겨울 총 4계절로 구분하여 발전방류로 인한 수온의 변동이 미치는 범위를 거리에 따라 분석하였을 때, 봄은 1.73 km, 여름은 1.92 km, 가을은 1.74 km, 겨울은 2.01 km까지 영향을 미치는 것으로 나타났다. 방류되는 수온과 하류하천의 수온 차이가 크게 발생하는 여름과 겨울의 경우가 봄과 가을에 비해 영향을 미치는 범위가 큰 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 댐 발전방류로 인한 하류하천의 수온 변화를 분석함으로써, 댐 하류하천에서 서식하는 생물들을 고려한 댐 운용 계획을 수립하는데 중요한 기초자료가 될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1021-1025
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• 2010

댐과 저수지는 수자원의 이용, 발전, 홍수제어, 그리고 다양한 산업활동을 지원하기 위하여 건설되었다. 그러나 대부분의 댐의 운용에 있어 하류 하천에서 생활하는 생물에 대한 영향은 거의 고려되지 않고 있다. 특히 댐 발전방류와 같이 급격한 유량의 증대와 감소는 하류 하천에서 생활하는 생물의 서식처에 직접적인 영향을 미치고 있으며, 이러한 영향은 생물이 활용할 수 있는 서식처의 제한 요소로 작용한다. 본 연구에서는 2차원 수리모형을 활용하여 댐 방류에 따른 피라미의 물리서식처 변화 양상을 모의 하였다. 대상구간은 발전 방류가 빈번히 발생하는 달천의 괴산댐 하류하천으로 선정하였으며, 목표종은 대상구간에서 우점하는 피라미로 설정하였다. 모의 결과 대상구간의 최적 생태유량은 $9m^3/sec$ 정도로 산정되었으며, 발전 방류로 인하여 댐 하류하천의 물리서식처 규모는 감소하는 것으로 분석되었다. 본 연구는 댐 발전방류에 의한 물리서식처를 분석함으로써, 댐 하류 하천에서 생활하는 생물을 고려하여 댐 운용 계획을 수립하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.109-109
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• 2015

댐의 건설은 하천의 흐름 및 지형학적인 부분에 큰 영향을 초래한다. 댐은 홍수조절효과로 인하여 큰 유량의 발생을 줄이지만 발전방류로 인하여 풍수량이상의 유량이 빈번하게 발생하게 되며, 또한 유사의 흐름이 단절되어 하류의 침식 및 장갑화를 초래한다. 이는 하천의 생태적인 측면에서 큰 영향을 끼치게 되므로 영향을 분석하고 피해를 줄이기 위한 연구가 필요하다. 기존의 연구는 발전방류로 인한 유량의 변동에 따른 물리서식처 변화를 중심으로 이루어져 왔으며 장기적인 하천의 지형의 변화로 인한 물리서식처 변화에 대한 평가는 미미한 상황이다. 본 연구는 댐의 발전 방류 시나리오를 수립하여 장기적으로 댐 하류에 미치는 영향을 알아보았다. 연구 대상지역은 낙동강의 지류인 내성천이며 상류에 영주댐이 완공될 예정이다. 대상 어종은 피라미로 선정하였다. 이를 위해 흐름 모형은 1D 부정류 모형을 사용하고 유사량 산정공식은 Wu et al.의 공식을 사용하였다. 서식처 분석은 HSI모형을 사용하였으며 대상 어종은 피라미로 선정하였다. 발전방류 시나리오를 수립하여 댐 건설이 하천의 하류에 미치는 영향을 분석 하고 발전방류 형태에 따른 물리서식처 모의를 실시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.47-51
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• 2015

하천은 인간의 활동과 산업화에 의해 많은 인위적인 교란을 받고 있다. 대표적으로 댐과 저수지는 수자원의 이용, 발전, 그리고 다양한 산업화를 위하여 건설되었다. 이는 경제발전과 함께 인간의 생명과 용수 공급 및 홍수 예방의 차원에서 많은 역할을 해오고 있다. 그러나 대부분의 댐과 저수지는 하류 하천에 서식하는 생물들에 대한 영향을 거의 고려하지 않고 건설되는 실정이다. 특히 발전방류와 같은 급격한 유량의 변화는 하류 하천에 서식하는 생물들의 서식처에 직접적으로 영향을 미치고 있다. 하류 하천에 서식하는 생물들은 인간의 인위적 교란에도 영향뿐만 아니라 유속, 수심, 기층, 영양물질, 수질, 온도 등과 같은 서식처 요소에도 영향을 받는다. 따라서 서식처 요소들에 대한 연구는 하천 생태계의 변화 또는 영향을 주는 인자에 대해 평가하고 분석하는데 유용하게 사용된다. 본 연구에서는 댐 발전방류로 인한 수온 차이가 하류 하천에 미치는 영향을 파악하였다. 발전방류로 인한 하류 하천의 수온 변화를 모의하기 위하여 미공병단에서 개발된 CE-QUAL-W2 모형을 사용하였다. 대상구간은 괴산댐 하류에 위치한 달천이며 2.5 km구간을 선정하였고, 달천 상류에 위치한 괴산댐은 빈번하게 발전방류를 발생시키고 있다. 발전방류로 인한 하류하천의 수온 변화를 살펴보기 위하여, 여름과 겨울 두 계절의 상반된 경우에 대하여 모의를 수행하였다. 괴산댐의 경우, 중층 및 하층방류를 실시하므로 상대적으로 온도 차이가 심한 발전방류가 하류 하천으로 유입이 된다. 실측된 자료를 살펴보면, 괴산댐에서 발전방류는 하류 하천과의 온도 차이가 약 $10^{\circ}C{\sim}19^{\circ}C$ 발생하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 댐 발전방류로 인한 하류 하천의 수온 변화를 분석함으로써, 댐 하류 하천에서 서식하는 생물들을 고려한 댐 운용 계획을 수립하는데 중요한 기초자료가 될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.24-28
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• 2016

댐의 발전방류는 댐 하류의 하천에 비정상성이 큰 흐름을 발생시킨다. 이와 같은 흐름은 하류 하천의 수심 및 유속 조건을 급격하게 변화시키게 되어 어류 물리서식처에 큰 영향을 끼치게 된다. 또한 갑작스런 유량의 상승은 어류를 하류로 강제로 이동시키며, 빠른 수위의 하강은 어류를 하안에 고립되게 하여 죽음을 초래하게 된다. 발전방류가 어류 물리서식처에 미치는 영향을 평가한 기존의 연구는 대부분 흐름계산을 위하여 준정류 모형을 사용하였다. 하지만 준정류 모형은 발전방류와 같은 비정상성이 큰 흐름에 대하여 적절히 모의하지 못하는 한계가 있다. 본 연구의 목적은 2차원 부정류 모의가 가능한 River2D 모형을 이용하여 댐 하류 하천에서의 발전방류가 어류 물리서식처에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 연구 대상지역은 괴산댐 하류 지점인 수전교부터 대수보까지 2.3 km 구간이다. 서식처모형은 피라미에 대한 HSI 모형을 사용하였다. 복합서식처 적합도 지수, 하상전단응력을 모의하였으며 소와 여울의 지형조건에서 발전방류가 위의 인자들에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 또한 발전방류량이 발생하였을 때 기저유량의 조건에 따라 어류 물리서식처에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.192.2-192.2
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• 2010

일반적 의미의 소수력발전은 계곡이나 저낙차의 하천에서 시도되었으나, 한국의 지형과 강수패턴등은 소수력발전을 활성화하기에 어려운 점들이 있었다. 이에 최근에는 정수장, 하수처리장등과 같은 인공구조물에 소수력발전을 설치 운영하는 방향으로 가고 있으며, 특히 화력발전소 냉각공정에 사용되는 해수를 이용한 소수력발전이 크게 성공하였고 확대설치 되어가고 있다. 해안에 위치하는 LNG인수기지에서는 LNG의 기화에 해수를 열원으로 사용하며, 기화공정에서 열교환 후 바다에 배출된다. 이 때 기화해수와 공기와의 접촉으로 생성된 거품은 해양미생물과의 복합작용으로 쉽게 깨어지지 않고 바다로 떠내려가게 된다. 이러한 거품은 시각적 거부감으로 인하여 인근어민들의 불편함을 야기하고 있으며, 또한 배출해수와 일반해수와의 온도차로 인한 인근 어장이나 양식장의 어획고에 미칠 수 있는 부작용의 가능성에 대한 우려는 더욱 방류해수의 적절한 처리를 필요로 하고 있다. 이러한 방류해수의 거품생성을 해결하는 데 있어 근본적인 해결방법은 심층배수법인데, 심층배수 구조물에 발전수차를 추가 설치만 하면 수력발전이 가능하다. 방류해수의 거품관련 환경문제를 해결하면서 동시에 청정전력을 생산할 수 있는 해양소수력발전에 대하여 KOGAS에서는 LNG 인수기지에의 적용가능성을 분석하고 있으며, 방류해수의 낙차와 조수간만의 차를 이용하는 해양소수력발전을 LNG 인수기지에의 적용하는 것으로는 세계최초의 시도이다. 주변지형에 따른 입지여건을 분석하고, 해수계통분석, 소수력발전방법, 수차종류, 수차용량, 수차개수, pond의 크기등을 결정하고, 수리해석 및 경제성분석을 수행할 것이며 소수력발전의 타당성여부에 대한 가늠을 잡고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1479-1483
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• 2007

낙동강상류에 위치한 제1지류인 반변천 유역에는 대규모 홍수조절을 위한 임하다목적댐이 위치해있다. 임하댐의 발전 또는 수문방류시 방류수의 원활한 흐름을 위해서 본댐하류에 조정지댐이 존재하게 되는 데 본댐 및 조정지댐에서는 운영자의 원활한 운영을 위해서 수위에 대한 조견표가 작성되어 있다. 대규모 홍수가 발생하는 경우 조정지댐에서는 수문을 완전개도하기 때문에 본댐의 방류량과 조정지댐의 방류량은 실시간으로 유사한 값을 나타내지만, 평수기의 경우는 발전방류가 특정시간에 이루어지는 관계로 이를 조절하면서 발생하는 조정지댐의 방류량은 본댐의 방류량과 다른 형태를 나타내게 된다. 따라서 조정지댐의 시간대별 방류량의 정확한 산정법은 하류 하천의 흐름분석에 중요한 인자가 될 수 있다. 본댐의 경우는 여수로를 통한 흐름이 대부분 자유흐름의 형태로 유하하기 때문에 상류수위의 영향에 따른 문비개도별 조견표가 작성되어 있지만, 조정지댐의 흐름은 특성에 따라서 자유흐름 또는 잠수흐름 그리고 완전개도의 흐름이 존재하게 된다. 따라서 잠수된 흐름이 발생하는 경우 합리적인 조정지댐의 방류량산정을 위해서 하류의 수위를 고려한 산정법을 고려할 필요가 있다. 임하조정지댐에서는 2004년 11월부터 댐하류 방수로의 계측이 시스템에 입력되고 있어서 현재 방수로의 수위를 실시간으로 취득할 수 있는 바, 이를 이용한 방류량의 산정방법을 검토하게 되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.403-403
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• 2019

수자원을 효율적으로 관리하고 사용하는 것은 확보한 수자원을 확보한 목표에 맞게 시,공간적으로 적절하게 분배 시키는 것이다. 따라서 저수지 운영의 최종 목표는 댐 건설 목적에 따라 확보된 물을 유입량, 저수량, 용수 수요등을 감안하여 댐 운영 목표에 맞게 최적으로 적절한 양의 물을 적절한 시기에 방류하는 것이다.(손덕환, 2004) 현재 댐군의 운영방법은 확정론적인 방법과 추계학적인 방법이 주로 이용되고 있으나 본 연구에서는 최근 연구가 많이 이루어지고 있는 인공신경망을 적용하여 운영방법으로써의 적용성을 검토하고자한다. 연구대상지로는 수력발전소가 포함된 한강의 충주 다목적댐을 선정하였다. 인공신경망은 입력층에서 출력층사이에 은닉층이 존재하는 다중신경망을 활용하였으며 출력층은 방류량으로 설정하여 발전방류와 수문방류를 구분하여 설정하였다. 방류량 결정을 위한 입력층 구성은 선행 연구들을 참고하여 예측 유입량, 현재 수위, 발전량, 용수 수요량 등을 설정하여 입력층으로 구성하였다. 학습기간의 방류량 자료를 학습하고 검정기간을 통해 실제 이루어진 방류량과 모의된 방류량의 차이를 비교, 분석하여 댐 운영방법으로써의 인공신경망의 적용성을 검토하고자하였다.

• 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.