• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.120-120
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• 2022

우리나라 친환경 에너지 생산의 주요 축을 담당하고 있는 양수발전댐의 홍수 시 정교한 수계운영을 위한 방안으로 강우-유량-댐 수위 매트릭스(이하, PDH Matrix)를 개발하고 양수발전소상-하부댐 연계 운영에 따른 홍수 영향을 분석하였다. 연구 대상지역은 강원도 양양군 서면에 위치하고 있는 국내 최대 양수발전소인 양양양수 발전소로 총 저수용량 92만 m³의 콘크리트 중력식댐으로 유역면적은 약 125 km²이다. 양양양수 발전댐의 수계운영을 위한 PDH Matrix는 지속기간별 강수량 규모에 따른 홍수량 및 댐 최고수위 추정치를 판단할 수 있는 조견표로 강우규모 30 - 360 mm (30분 간격, 12개 강우규모) 및 지속기간 1-24시간 (1시간 간격, 24개 지속기간)인 총 288개의 강우조건별 홍수수문곡선을 개발하였다. 개발된 홍수수문곡선을 입력자료로 기존 댐 운영 방식인 AutoROM을 적용하여 저수지 홍수추적을 HEC-ResSim 모형으로 수행하고 최종적으로 개별 강우사상에 대한 강수량-유량-댐 수위 테이블을 작성하였다. 홍수기 댐 운영에 따른 최고수위는 초기 댐 수위조건에 따라 변동되므로 초기 댐 수위 조건(EL. 115 - 117 m, 1 m 간격)별 PDH Matrix를 각 각 개발하였다. 또한, 양수발전소의 특성상 상부댐으로 양수 또는 발전 방류에 따라 홍수 시 댐의 치수안전성에 미치는 영향이 크므로 상, 하부댐 운영에 따른 홍수영향 분석을 수행하였다. 구체적으로 하부댐에서 상부댐으로 양수 시 시간에 따른 하부댐 저수지의 수위변화 양상을 추정하였으며 극한적 홍수상황을 고려하기 위하여 상부 저수지가 만수인 상황에서 불가피하게 하부댐으로 방류가 필요한 상황에 대비한 홍수기 운영방안을 제안하였다. 본 연구는 하부댐-상부댐을 연계하여 운영하는 양수발전댐의 홍수기 수계 운영 방안을 수립한 첫 연구로 향후 연구에서 개발한 강우-유량-댐 수위 매트릭스(PDH Matrix) 작성 기법을 타 양수발전소 수계 운영 시 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.289-293
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• 2005

본 연구에서는 일별 저수지군 최적연계운영 모형(CoMOM 4.0 : Coordinated Multireservoir Operating Model version 4.0)을 낙동강 수계 실시간 일별 운영에 CoMOM을 적용할 경우를 상정하여, 불확실성을 고려한 실시간 모의 운영을 수행하였다. 실시간 일 운영 시 며칠 정도의 유입량 예측은 가능할 것으로 예상하여 유입량 예측일수의 정확도 증가에 따른 연계 운영 효과를 산정해 본 결과, 전반적으로 과거 실적치에 비하여는 좋지만, 예측일 수가 늘어남에 따라 수계 내 연간 평균 저수량은 감소하는 대신 평균 발전량은 증가하여, 연계운영 총체적 효과가 기하급수적으로 증가됨을 알 수 있었다. 미래 유입량을 전혀 예측하지 못할 경우에는 일평균 유입량을 예측 유입량으로 하여 실시간 댐군 연계모의운영을 하였고, 그 경우에도 여수로 방류로 인한 수계 외 유출을 연 평균 약 214백만$m^3$ 정도 감소시키는 반면, 수계 내 전체 댐 군의 평균저수량을 55백만$m^3$ 증가 시키며, 연간 평균 발전량은 25GWh (약 22.5억원/년의 추가 발전수입) 증가 시킬 수 있을 것으로 분석되었다.

• 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 2022년도 학술발표회
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• pp.191-191
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• 2022

우리나라 강우는 대부분 여름에 편중되어 수자원 이용의 불확실성이 크기 때문에 댐과 같은 수공구조물을 활용하여 대응하고 있다. 기존 수도권의 용수공급은 한강수계 다목적댐들을 활용하여 충족시켰으나 기후변화에 따른 이상가뭄, 용수 수요 증가 등에 의해 미래 용수부족이 전망된다. 수도권의 안정적인 용수공급을 위해 환경부와 한국수력원자력(주)는 2020년 4월에 우리나라 최초로 기 건설된 발전용댐을 다목적화하는 『한강수계 발전용댐 다목적 활용 협약』을 체결하였다. 협약에 따라 화천댐은 시범운영기간 동안 기본계획 공급량 22.2 m³/sec (연간 7억 톤)를 상시 공급하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 팔당댐에 기여하는 화천댐의 용수공급량을 산정하여 용수공급 효과를 검증하였다. 화천댐 용수공급 기여도를 정량적으로 제시하기 위해 HEC-ResSim을 활용하여 시범운영기간 운영 결과와 유사한 한강수계 댐 운영 모형을 구축하였다. 또한, 시범운영 기간 화천댐과 다목적댐들의 팔당댐 용수공급 기여도를 정량적으로 제시하는 방안을 구축하였다. 시범운영이 수행됨에 따라 발전용댐의 다목적 활용 효과를 정량적으로 평가하는 방안 구축으로발전용댐의 용수공급 효과를 검증할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.67-79
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• 2010

한국수자원공사는 낙동강 및 금강수계에 대해 실시간 물관리 시스템을 개발하여 수계 내 다목적 댐의 효율적인 운영을 도모하였다. 본 연구에서는 이를 확장하여 최적화 기법인 표본 추계학적 동적계획법을 사용하여 한강수계 다목적댐의 효율적인 월말 목표저수량을 산정하고 이를 통해 실시간 물관리시스템의 효율을 극대화하고자 수행되었다. 수계 내 댐중 저수용량과 용수공급 측면에서 중요도가 높은 소양강댐, 충주댐, 화천댐 등 3개 댐만을 대상으로 모형을 개발하였으며 저수량 상태변수의 민감도 분석 결과를 통해 저수량 상태변수 개수를 설정하였다. 본 연구를 통해 제시된 최적화모형을 통한 운영률과 한국수자원공사의 운영목표수위에 의한 저수지 운영방식과 비교를 실시한 결과 연평균 37.22 MCM의 수계 내 요구용수 부족량 감소효과와 더불어 발전량 측면에서도 연간 171 GWh가 증가하는 것을 확인하였다. 또한 이수기 저수지 운영계획 시스템을 실제 적용한 결과 2007년~2008년 이수기 동안 전력생산, 수질개선 등을 위한 추가적인 용수공급이 가능하다는 것을 확인하였다. 이러한 실제 적용사례를 통해 SSDP 모형과 이수기 저수지운영 시스템의 그 유용성을 타진할 수 있었으며 다른 수계로 확장을 실시한다면 보다 합리적인 저수지 운영계획이 가능할 것으로 기대한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2007년도 춘계학술발표논문집
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• pp.283-286
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• 2007

현재까지 이수관리를 목적으로 저수지 또는 저수지군의 최적(연계)운영모형 개발에 관한 연구들을 다수 수행한 바 있는데 그 예를 들면, 한강, 금강, 낙동강 수계에서 Hydro-scheduling 모형과 CoMOM(Coordinated Multi- reservoir Operating Model for Han River Basin)을 적용하였고 특히 낙동강 수계에 대해서는 저수관리시스템을 개발하여 적용하였다. 그러나 이러한 적용 사례에도 불구하고 이수 물관리의 근간이 되는 수계 저수유출을 모의할 수 있는 모형은 정립되어 있지 못한 실정이다. 본 연구에서는 수계별 한정된 수자원의 효율적 관리를 위한 기존댐의 연계운영과 병행하여 댐 상 ${\cdot}$ 하류 유출을 고려한 종합적인 수자원관리방안 수립의 필요성이 대두됨에 따라, 저수기 램 상 ${\cdot}$ 하류의 수계 주요지점에 대한 하천유출상황을 모의할 수 있는 모형을 개발하였다.

• 물과 미래
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• 제40권10호
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• pp.38-43
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• 2007

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2008년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.784-787
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• 2008

본 연구는 수계별 한정된 수자원의 효율적 관리를 위한 기존댐의 연계운영과 병행하여 댐 상 하류 유출을 고려한 종합적인 수자원관리방안 수립의 필요성이 대두됨에 따라, 고수기 및 저수기 댐 상 하류의 수계주요지점에 대한 하천유출상황을 모의할 수 있는 유출모형을 구성하는데 목적이 있다. 또한 장 단기적으로는 기존 모형을 검토하여 한국수자원공사의 "한강수계 댐 통합운영계획 수립" 업무에 활용될 수 있도록 하는데 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.206-212
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• 2012

2012년 상반기를 기점으로 '4대강 살리기 사업' 1 단계가 완료 되었다. 추후 안동댐과 임하댐의 연결 사업과 낙동강 상류 내성천의 영주 댐과 금호강 상류에 보현 댐 건설이 예정 되어 있지만, 낙동강 수계에는 8개 보 건설이 완료되어 하천의 물리적 환경이 바뀌었다. 따라서 앞으로는 보의 유지 및 운영 관리(주로 수질관리, 어도관리, 토사퇴적 및 세굴관리)가 중요하게 될 것이므로 기존의 상류 댐 운영 목표와 방식도 변해야 한다. 낙동강 수계는 11월부터 다음해 6월 까지가 갈수기에 해당한다. 따라서 갈수기에 수질을 담보할 유량이 실제로 흐를 수 있는지를 낙동강 유역 총체적인 관점에서 분석을 하고, 방류계획을 세울 필요가 있다. 수량이 수질을 항상 보장해 주지는 못하지만, 용수공급 목표를 저해할 환경과 생태계를 위한 무리한 초과 방류를 해야만 할 경우가 발생한다면, 그로 인한 기존의 농업, 공업 및 생활용수 공급에 미칠 영향을 가늠해서 대책을 세워야 한다. 본 연구에서는 좀 더 정교한 수질사고 시뮬레이션 모형, Water Pollution Accident Response Management System (WARMS)과, 하천수질예측시스템(Water Quality Forecasting System)모형 등, 수질을 고려한 3차원 모형과의 연동 및 연계를 염두에 두고, 시스템적 측면에서 수질과 수량을 한꺼번에 고려함으로써 궁극적으로 시간과 비용을 절약한다는 점에서 효율이 높을 것으로 생각되는 댐-보 연계운영을 위한 분석 방법을 제안한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.245-245
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• 2016

지난 해 금강수계 강수량은 835.0mm로 평년('81~'10)의 64.3%, 삽교천수계는 765.1mm로 평년의 61.1% 정도로 매우 적었다. 특히 작년 6월부터 9월까지의 금강수계 강수량은 343.1mm로 평년 894.8mm의 38.3%, 삽교천수계 강수량은 301.1mm로 평년 860.6mm의 35.0% 수준으로 일반적으로 연간 강수량의 2/3가 여름철에 집중되는 현상과는 매우 다른 양상을 보이며 충남 서북부지역 8개 시 군은 최악의 가뭄을 겪었다. 따라서 작년 가을에는 전국적으로 가뭄이 만연한 가운데에서도 충남 서북부 8개 시 군에는 8월말부터 시작된 물 절약 캠페인에 이어서 10월8일부터 물 사용량 20%를 줄이기 위한 급수조정이 시작돼 지역주민들의 일상생활이 제약을 받기 시작하였다. 수도꼭지를 틀어보아도 시원한 물줄기를 볼 수 있은 지가 오래되었고 목욕이나 세차 등으로 충분히 물 쓰는 것이 눈치가 보일뿐더러 마실 물 걱정까지 해야 하는 상황이었다. 그리고, 금강수계 대부분의 생활용수 및 공업용수 공급을 담당하는 대청댐의 상황도 2015년 9월말 기준 누적 강수량은 536.7mm로 전년 강수량 791.6mm 대비 67.8%, 예년 강수량 1,077.5mm의 대비 49.8% 수준으로 강수량이 매우 적은 상황이었다. 9월말 기준으로 대청댐의 '15년 누적 강수량은 1981년 댐 운영 이후 가장 최소이며, 2순위로 9월말 누적 강수량이 적었던 해는 1994년이며 이 때 누적 강수량은 543.8mm, 3순위로 적었던 해는 1982년으로 이 해는 585.8mm였다. 대청댐의 저수위 현황을 살펴보면 6월말에 예년 수준과 비슷한 수위로 운영하였지만 7월말부터 예년보다 수위가 낮아지기 시작하여 8월 이후에는 예년과 격차가 나기 시작하였고 작년 10월 중순에는 1981년 댐 운영 이후 3번째로 낮은 저수율을 보이고 있는 상황이었다. 따라서, 이러한 상황에 대처하기 위해 6월부터 실수요량 수준으로 용수를 공급하기 시작하였고 8월말부터 농업용수 공급량 중 일부를 감량하였고 10월부터는 생공용수만 하루 1,987,200톤으로 계획하여 공급하면서 '16년 우기 전까지 최대한 저수량을 확보하면서 용수공급을 지속할 수 있도록 운영하였다. 본 연구에서는 '15년 강수량 부족으로 상당한 어려움을 겪은 충남지역을 중심으로 가뭄 현황을 분석하고, 충남 서북부지역의 주요 공급원인 보령댐과 기타 충남지역의 주수원인 대청댐의 운영현황과 가뭄상황을 타개하기 위해 추진한 방안 등을 살펴보고자 한다.