• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.278-278
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• 2019

본 연구의 목적은 수위조건에 따른 댐체의 방류능력을 검토하는 것이 주목적으로 수리모형실험을 통한 수위-유량곡선을 제시하고 이론식으로 도출된 방류량 산정값과의 결과를 검토하는 것이다. 원주천댐은 강원도 원주시 판부면 신촌리 일원에 설치되는 콘크리트 중력식 댐으로 댐길이는 210.0m 이며, 댐높이는 45.5m, 댐마루고는 EL. 239.0m 이다. 홍수시 방류설비로는 21m 길이의 무문식 2열 여수로로 이루어져 있다. 본 연구를 위해 제작된 원주천 댐모형은 수평축척(LH) 1/60, 연직축척(LV) 1/60, 왜곡도 1을 갖는 정상모형으로 제작되었다. 방류능 검토실험은 여수로의 방류량을 검토하는 것으로 수위와 방류량과의 관계를 계측을 통해 곡선으로 제시하는 것이다. 수위는 저수지 상류부 수위(원주천댐으로부터 150 m 상류지점)를 측정하여 수위별 방류량을 계측하였다. 유량의 경우 방류량값의 정확도 향상을 위해 관유량계와 삼각위어를 동시에 사용하여 측정하였다. 수리모형실험 결과 원주천댐의 수위-방류량 곡선은 그림 1과 같이 산출되었다. 이러한 결과를 토대로 원주천댐 설계시 사용되었던 자료를 비교하여 보았다. 원주천댐의 수위별 방류량은 미개척국(USBR)의 'Design of Small Dams'와 "댐 설계기준 해설(2011, 한국수자원학회)"에서 제시한 방법으로 방류량을 산정한 것으로 이들 두 자료를 비교한 자료는 그림 2와 같다. 실험결과 계산식과 수리모형실험을 통해 계측된 방류량은 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 보았을 때 계산식으로 산정된 수위-유량관계식은 충분히 댐운영에 적용할 수 있는 기초자료로 충분할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.332-332
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• 2016

수공구조물 설계시 hardware와 software의 발달로 수리계산과 수치해석의 오차율이 감소함에 따라 수치해석을 이용하는 빈도가 높아지고, 신뢰도가 향상되고 있는 추세에 있다. 그러나 댐 설계에 있어 수위별 방유량 관계 검토시 수치해석값은 각 수위에 해당하는 몇 개의 유량값을 대응시켜 경향만 비교하고 수리계산 결과를 설계에 반영해 왔다. 이러한 방법은 여수로 주변에 인접구조물이 없고, 여수로 각 수문별 균등한 유량이 방류될 경우 문제가 되지 않지만, 여수로 직상류 지형에 만곡부나 지형적 특성이 여수로 방류에 영향을 미치거나, 취수탑 등 여수로에 인접한 수리구조물이 설치되어 접근수로에서 복잡한 유동을 형성하는 경우 각 문비마다 방류량의 분배율은 달라질 수밖에 없고, 수리계산 결과를 일괄 반영하기에는 오차가 증가할 수밖에 없다. 이에 본 연구에서는 댐 운영시 중요한 인자 중 하나인 수위-방류량 관계에 대하여 수치모형을 이용한 정밀한 분석을 통하여 댐 여수로 운영시 오차율을 저감시키고, 적용성을 향상시키는 방안을 검토하였다. 첫째, 수위별 방류량 관계 검토시 여수로 상류에서 일정한 시간에 따라 선형적으로 수위가 증가하도록 경계조건을 설정한 후 3차원 수치해석 모형의 Output data를 단위시간에 따라 수위와 방류량이 산정되도록 하고, 기존 검토 방식대로 각 수위별 모형을 steady 상태로 수행하여 비교분석하였다. 수리계산과 기존 방식, 본 연구에서 제시한 방법에 대한 오차율 검토 결과 오차는 3 % 이내로 검토되었다. 둘째, 수치해석을 이용하여 수위별 방류량 산정시 접근유속에 대한 영향을 받게 되므로 수리계산시 에너지 경사를 이용하여 수위값을 반영하지만, 수치해석을 이용하여 수위별 방류량 산정시 경계조건을 부여한 수위값을 반영하거나, 임의의 지점에서의 수위값을 반영하는 경우 등 일괄적이지 않은 수위값을 반영하여 오차율이 증가하는 경향이 있다. 따라서, 본 연구에서는 여수로 지점별 전수두를 측정하여 방류량 값을 산정하여 비교하였다.

• 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 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 2021년도 학술발표회
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• pp.318-318
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• 2021

2020년 한강 유역의 홍수기(7월 ~ 9월) 3개월 강수량은 1,110.9mm에 달하며 평년대비 131.7%의 상당히 많은 강수량이 관측되었다. 특히 8월은 평년대비 215.2% 강수량을 보이며 큰 홍수사상이 발생하였다.(출처 한강홍수통제소 월간수자원현황및전망) 본 연구에서는 2020년 홍수기 한강 유역 주요 댐의 유입량과 유출량을 분석하였다. 유출입량 산정은 실측자료와 댐 방류량자료를 이용하였다. 산정 결과 달천 괴산댐의 경우 2020년 7월 ~ 2020년 9월, 3개월 동안 유입량(후영교)은 약 5.15억m³이었으며 이 기간의 유출량(댐 방류량)은 약 5.24억m³으로 조사되었다. 같은 기간의 북한강 유역 화천댐 유입량은 산정이 불가능 하였으며 유출량(댐 방류량)은 약 22.24억m³, 춘천댐 유입량(화천댐 방류량 + 용신교 + 오탄교)은 26.86억m³, 유출량(춘천댐 방류량)은 33.60억m³, 의암댐 유입량(춘천댐 방류량 + 소양강댐 방류량)은 55.39억m³, 유출량(의암댐 방류량)은 64.69m³, 청평댐 유입량(의암댐 방류량 + 한덕교 + 목동교)은 78.29억m³, 유출량(청평댐 방류량)은 75.86억m³으로 나타났다. 같은 기간 댐 저류 변화량은 괴산댐 0.002억m³, 춘천댐 0.07억m³, 의암댐 0.15억m³, 청평댐 0.02억m³으로 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 기본적으로 댐 유출량과 유입량의 차는 저류량(저류변화량)과 같아야 한다. 2020년 홍수기(7월~9월) 주요 댐의 유입량, 유출량, 저류량을 검토한 결과 다소 큰 차이를 보였다. 이는 실측 유량의 오차도 일부 있겠지만 댐 저수지 수위 계측의 불확실성, 여수로 방류량의 정확도, 저수지 증발량, 미계측유역의 유출 미고려 등에서 발생하는 오차도 있는 것으로 판단된다.

• 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 2017년도 학술발표회
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• pp.130-130
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• 2017

각 수계의 다기능보는 흐름 통제 단면으로서의 중요한 기능인 정밀한 유량 산정이 가능한 수리구조물이므로 다기능보를 각 유역의 표준유량을 산정할 수 있는 국가 유량기준점으로 활용할 수 있는 방안을 강구하는 것이 바람직하다. 현재 보의 방류량 산정 방법은 보의 설계 당시 수리모형실험과 1차원 수치모의 등의 방법에 의해 산정된 결과를 활용한 것으로 보의 상류 수위만을 고려하여 보의 방류량을 산정하는 방법으로 배수위 영향을 반영할 수 없을 뿐만 아니라 유량 측정시설로서의 보의 수리적 장점을 활용하지 못하는 한계가 존재한다. 이에 본 연구에서는 현행 방류량 산정 방법과 기존 연구의 한계점을 검토하여 보 상하류 수위와 보의 수리적 유량측정 기능을 상호 보완적으로 활용하여 방류량 추정량을 개선시킬 수 있는 수정 경사-면적법을 새롭게 제안하였으며, 금강의 백제보, 영산강의 승촌보, 죽산보를 대상으로 적용하고, 연구 결과의 적정성을 검토하였다. 적용 결과, 기존 방법은 하류 수위에 관계없이 보 상류의 수위가 상승하게 되면 증가하고, 반대로 하강하게 되면 방류량이 감소하는 등 상류 수위의 패턴을 그대로 따라가는 것을 알 수 있었으며, 수정 경사-면적법을 활용하여 추정한 결과, 상시적으로 변하는 상하류 수위차에 따라 방류량이 변동하여 보다 물리적인 현상을 더 잘 반영하는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.524-529
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• 2006

실제유량에 대한 이론유량의 비로 정의되는 유량계수는 수공구조물의 설계에 있어서 중요한 요소 중에 하나이다. 댐 여수로 또한 이러한 유량계수를 통하여 산정되는 방류량에 따라 여수로 월류부의 규모가 결정되며 이러한 수위별 방류량 산정에 있어서 유량계수는 $\ulcorner$댐 설계기준$\lrcorner$에 제시되어 있는 미국 개척국(USBR)의 여러 경험을 통하여 산정한 유량계수 그래프에서 독치하여 결정한다. 본 연구에서는 국내 댐 여수로의 설계 유량계수를 수리모형실험 및 수치해석을 통하여 비교.검토하였으며, 이에 대한 적정 유량계수의 범위를 산정하였다. 이러한 유량계수의 범위를 기 건설 운영 중인 댐의 관측자료를 통하여 그 적정성을 검토하였고, 그 결과 상당수의 자료가 금회 산정한 유량계수 적정 범위 이내에 드는 것으로 나타나 국내 댐 여수로 유량계수는 적정한 것으로 검토되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.419-419
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• 2012

현재 농업용 저수지에 대한 설계홍수량 유입 시 방류량을 산정하는 데 있어, 홍수기시 운영 초기수위는 상시 만수위를 제한수위로 하고 있다. 비록 제한수위를 상시만수위로 하는 시나리오는 저수지 설계시의 안전을 고려하는 측면에서 유효하다고 할 수 있으나, 실제 농업용 저수지의 홍수조절에 따른 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향을 평가하기에는 미흡한 부분이 있다. 결국 설계홍수량의 유입에 따른 저수지 홍수추적 결과 산정된 방류량은 제한수위를 상시만수위보다 낮은 수위에서 조절하여 모의 운영된 저수지의 방류량에 비해 과다 추정되기도 한다. 따라서 저수지 운영방식에 따라 홍수 유입 시 과다 추정되는 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향 부담은 커질 수밖에 없다. 또한 현재 토지이용변화에 따른 농업용수 수요량의 감소로 인해 홍수조절용량을 과거보다 더 확보할 수 있으므로 홍수 유입 시 제한수위를 조절하여 저수지 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향을 줄일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 제한수위 조절에 따른 저수지 홍수추적을 모의하고, 산정된 방류량으로 인한 하류하천에 대한 영향을 검토해 보았다. 저수지 상류 유역의 홍수량 산정은 HEC-HMS 모형을 이용하였으며, 저수지 홍수추적에는 저수지 모의 운영프로그램의 대표적인 모형이라 할 수 있는 HEC-5 모형을 이용하였다. 또한 HEC-RAS 모형을 통해 저수지 방류량으로 인한 하류하천에 대한 수위변화를 모의하였다. 농업용 저수지 제한수위 검토를 위한 용수 수요량에 따른 저수지 수위의 결정을 위해 수리시설물 모의조작시스템(HOMWARS) 모형을 활용하였다. 대상 유역은 황룡강유역으로 선정하였으며, 황룡강유역 내 저수지별 제한수위 설정에 따른 하류하천에 대한 영향 평가를 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.302-302
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• 2022

최근 태풍, 집중호우로 인한 홍수피해가 빈번히 발생함하고 있다. 특히 상류에 저수지가 있을 경우 홍수조절을 통해 하류지역의 홍수피해를 저감하기도 하지만 급작스런 방류량의 증가 등으로 인해 하류지역의 피해가 증가되는 경우도 있다. 따라서 하류지역 홍수피해 저감을 위해 저수지의 홍수관리기능에 대한 관심도가 높아지고 있다. 대규모 다목적댐의 경우 다양한 저수지운영룰을 통해 수문을 운영하고 있어 홍수조절기능을 충분히 수행하고 있지만, 농업용저수지는 홍수관리에 있어 수문조작 전문성의 부족과 운영룰의 미정립 등으로 인해 취약성을 가지고 있는 상황이다. 본 연구에서는 수문이 설치된 1백만m³이상의 저수지 중 성주저수지를 연구대상저수지로 선정하였다. 비상수문을 통한 사전방류방안과, 저수지운영을 연구하여 농업용저수지의 홍수조절용량 확보를 위한 사전방류방안에 대해 연구하였다. 저수지운영은 Auto ROM을 적용하였고 홍수조절용량 확보를 위하여 홍수기 수위관리기법 중 사전방류기법을 채택하였다. 사전방류기법은 모의기법에 의한 사전방류와 최적화기법에 의한 최적사전방류량을 결정하는 방법으로 연구하였다. 홍수기의 제한수위는 유효저수량의 70%인 EL.179.7m, 65%인 EL.178.8m, 60%인 EL.177.8m로 설정하여 분석하였다. 모의기법에 의한 사전방류방법은 초기수위는 만수위에서부터 1.0m씩 감소하였고, 비상수문은 0.5m씩 개방하여 4.0m까지 개방 하였다. 사전방류의 시간은 24hrs, 48hrs를 적용하였다. 최적화기법에 의한 사전방류방법은 초기수위는 모의기법과 동일하고 목표수위를 제한수위(70%, 65%, 60%)가 되는 최적방류량을 산정하고 최적방류량을 방류할 수 있는 수문의 개방높이를 분석하였다. 2012년, 2020년의 호우사상에 대해 사전방류가 없는 경우와 모의기법, 최적화기법에 의한 사전방류결과를 적용한 경우를 비교하여 검토하였다. 그 결과 제한수위 70%를 유지할 경우 2012년은 모의기법이 5.6%, 최적화기법이 5.4%의 방류량 감소효과가 있으며 2020년은 모의기법이 9.0%, 최적화기법이 8.8%의 방류량 감소효과가 있는 것으로 검토되었다.