• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.358-358
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• 2018

대청댐은 준공이후 현재까지 37년의 수문자료가 축적되었으며 총 43회의 수문방류를 하여 연간 1.16회의 수문방류를 시행하였다. 본 연구에서는 그동안 수문방류와 지속적으로 최신화한 K-water 저류함수법을 이용하여 수문방류기간중 총강우량 현황과 강우량에 따른 11개의 강우분포형(증가, 감소, 증가감소, 균일, 감소증가, 증가계단, 감소계단, Huff1, Huff2, Huff3, Huff4)의 현황분석, 강우량별 분포형별 유출율을 분석하여 금년도 및 향후 발생이 예상되는 홍수시 수문방류결정에 활용하기 위함이다. 홍수발생 원인을 살펴보면 홍수기 초반에는 장마전선으로 인한 강우가 원인이며, 장마가 끝난 7월말~8월경에는 태풍의 영향을 받는다. 또한, 최근 엘리뇨 및 라니냐 현상의 출현에 따른 기후변화 및 이상기후의 영향으로 예측이 어려운 국지성 돌발호우의 증가로 홍수관리에 어려움을 겪기도 한다. 그러나 최근 가뭄발생이 잦아 우리나라 전역에 가뭄피해가 발생하고 있으며 또한, 홍수기에도 많은 강우가 내리지 않아 2013년 이후에는 수문방류 실적이 전무한 편이다. 홍수로 인한 재해는 인명피해 및 재산피해를 동반하는 우리나라에서 가장 심각한 재해중의 하나이며, 재해예방을 위한 홍수예보는 강우예측과 유출해석으로 나뉠 수 있다. 강우예측은 정교한 강우모형과 기상전문가의 몫이며, 정확한 유출해석은 수문학자들에 의한 연구과제였다. 우리나라 홍수유출해석에 주로 사용되는 모형은 저류함수법이며, 1961년 일본의 Kimura에 의해 창안된 이래 여러 학자들에 의한 다각도의 모형개선을 통해 수차례 모형 성능 향상이 되었다. 그동안 축적된 홍수수문자료를 바탕으로 대청댐 준공이후 수문방류기간중 강우량-강우분포-유출율 관계를 통해 강우량별, 강우분포별, 매개변수별, 유출율, 홍수조절율에 대한 통계분석 및 상관분석을 시행하여 향후 발생가능한 홍수관련 업무에 활용하고자 한다. 또한, 수문방류기간중 호우원인(장마전선, 태풍, 국지성홍수 등)에 대한 분석을 시행하고 호우사상별 매개변수를 산정하여 해당 호우에 대한 특성을 파악하고자 한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 지능정보 및 응용 학술대회
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• pp.62-66
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• 2008

댐의 수문 제어는 유입량이 변하는 동안 이루어지는 복잡하고 비선형적인 제어이다. 이 논문에서는 퍼지 기법을 이용하여 유입량이 변하는 동안의 수문을 효과적으로 제어하기 위한 방법을 제안하였다. 특히 단순히 수문 제어에만 머물지 않고 가뭄 때를 대비하여 적정 수위를 유지할 수 있도록 하는 기능과 방류량을 제어할 수 있도록 하는 기능을 보완하였다. 이를 위하여 일반적으로 사용되는 정적인 퍼지 함수를 이용하지 않고 상황에 따라 함수값이 변하는 동적 퍼지 추론 기법과 방류량 제어를 위한 퍼지 규칙을 함께 적용함으로써 방류량을 제한할 수 있도록 하는 기법을 제안하였다. 제안한 기법을 이용하여 시뮬레이션 실험을 실시한 결과 수문 제어 기능뿐만 아니라 사용자가 지정한 적정 수위를 유지하고 정해진 방류량을 넘지 않도록 하는 방식으로 댐 수문 제어가 이루어짐을 확인할 수 있었다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1249-1253
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• 2008

본 연구의 목적은 대청댐 수문방류에 의한 하류 주요지점까지의 방류수 도달시간을 검토하여 수문방류에 따른 홍수피해 예방 및 방류 증가 등 홍수조절업무에 만전을 기하고자 함이며, '06년 홍수기 대청댐 수문방류량에 의한 하류 주요 수위국 지점별 수위상승과의 연관성을 가지고 하류 홍수도달시간을 실측, 산정하고 기존 도달시간 산정 자료의 신뢰성을 검토하고자 한다. 도달시간 산정방법은 평균유속 상승에 따른 검토, 하류 수위상승 기점에 따른 검토, 수리학적 홍수추적에 따른 검토(FLDWAV, LOOPNET, HEC-RAS, Muskingum), 수문학적 홍수추적에 따른 검토(Progressive lag method)을 시행하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.443-443
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• 2018

새만금유역의 동진강유역에 위치한 동진강제수문은 서해 바닷물 역류에 따른 농경지의 염분피해를 예방하고 고부천과 연계된 부안지역의 농업용수 공급을 위해 설치되었다. 동진제수문은 그간 정읍시 신태인읍, 김제시 부량면, 부안군 백산면의 약 770 ha 농경지에 대해 염분피해를 예방하였고 영농과 한발 시에는 부안군 일대 농경지에 농업용수를 공급할 수 있었다. 하지만 새만금 간척사업등 대규모 국토개발로 주변 자연환경이 크게 변화하여 제수문은 염해방지기능을 상실하게 되었고 현재는 농업용수 공급원으로써의 기능만 남아 있다. 현재 동진강제수문은 관개기에 농업용수 취수를 위해 수문을 닫아 본류의 유량을 저류시키고 있으며, 비관개기에도 대부분 제수문을 닫아놓는 형태로 운영되고 있다. 이러한 갑문폐쇄로 인해 하류의 유입유량이 차단되고 상류 체류시간이 증가되어 수질에 영향을 미칠 것으로 사료된다. 농업용수사용을 위해 저류되어있는 유량을 효율적으로 방류한다면, 외부수자원에 의존하지 않고 유역 내에서 자체적으로 새만금호의 유입량을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 동진강 하류의 수질개선에도 기여할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 동진강제수문의 내용적을 산정하여 용수공급능력을 파악하였고, 새만금유역과 호 내의 복잡한 수체 형상, 유입 및 유출 구조를 반영하는데 적합한 모델을 적용하였다. 재현성이 검토된 모델 결과를 이용하여 새만금호의 유입부인 동진강 하류의 수질을 모의하였으며, 구성한 모형의 결과와 용수공급능력을 바탕으로 동진강제수문에서의 방류조건을 가정하여 모의를 수행하였다. 방류조건별 수질개선효과를 살펴보면, Scenario 3 > Scenario 2 > Scenario 1의 순서로 수질개선율이 크게 나타났다. 동진강제수문에서의 방류량이 증가할수록 하류의 농도가 점차 감소하는 것으로 나타났으며, 이러한 결과는 동진강제수문의 방류량으로 인해 유황이 개선되고 호 내 오염부하농도가 감소하는 것으로 판단된다. 따라서 농업용수 필요량을 제외한 유량을 하류의 환경유지용수로 확보하고 이를 수질관리취약 시기에 탄력적으로 방류하여 정체수역의 수질오염을 감소시키고 목표수질을 만족하도록 운영되어야 할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4B호
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• pp.309-314
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• 2011

하류수위의 영향을 받는 하도 내 조절수문의 경우 조절수문의 기하학적 형상은 물론 상 하류 수위에 따라 방류특성이 변화하므로 효율적 수위조절 및 수자원 관리를 위해서는 정확한 개도별 방류능 산정이 요구된다. 최근 4대강 살리기 사업으로 인하여 보의 건설과 함께 조절수문이 많이 설치되고 있으나 국내에서는 조절수문 개도에 따른 방류형태 분류기준 및 방류능 산정에 대한 연구를 찾아보기 힘든 실정이다. 따라서 본 연구에서는 특정 조절수문에 대한 수리모형실험을 통하여 방류형태(자유위어, 수중위어, 자유오리피스, 수중오리피스)를 판단할 수 있는 주요 인자를 찾고 분류기준을 검토하여 조절수문 운영을 위한 기초자료를 제시하였다. 게이트 개도높이와 상류수심의 비($h_g/h_1$), 하류수심과 게이트 개도높이의 비($h_3/h_g$)와 하류수심과 상류수심의 비($h_3/h_1$)를 하도 내 조절수문의 개도 및 상 하류 수위에 따른 방류형태를 판단할 수 있는 주요 인자로 선정하고 방류형태 분류기준 값을 제안하였다. 또한 본 연구에서 유도된 각 방류형태별 유출계수 및 방류능 산정공식으로 예측된 유량과 모형에서의 실측유량을 비교하여 연구결과의 적용성을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1317-1321
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• 2007

대표적인 하천수질모형으로는 정상상태 모형인 QUAL2E와 비정상상태 모형인 CE-QUAL-RIV1이 있다. 정상 및 비정상상태 수질모형의 용도는 QUAL2E가 월별 및 순별 장기수질예측에 매우 활용도가 높다고 하면 CE-QUAL-RIV1는 갑작스런 수질사고와 같은 단기수질모의 즉, 댐방류 플러싱효과를 분석하는 효과에 매우 최적화된 모형이라 할 수 있다. 대부분의 하천 수질 예측모델이 비정상상태 흐름이 아닌 정상상태 흐름만을 고려하여 개발되었기 때문에 댐이나 수문에 의해 차단된 조절하천에서 부정류 흐름상태를 고려한 수질예측 모델이 필요하다. 본 연구의 대상 유역인 서낙동강은 상류에는 대저수문, 하류에는 녹산수문이 위치하고 있으며, 이와 같은 수문들에 의하여 하천의 유량이 조절되는 호소형 하천으로 자연적인 하천흐름이 원활하지 않은 정체수역이다. 따라서 장기간 오염물질이 퇴적되고 있으며, 이로 말미암아 수질오염이 매우 심한 곳이기도 하다. 서낙동강은 대저수문 유입량과 녹산수문 방류량에 따른 하천수질의 영향이 크며, 개발욕구가 강한 경상남도 김해시와 부산광역시 강서구가 위치한 수계로서 현재 발생부하량 뿐만 아니라 장래에 예상되는 발생부하량도 매우 큰 하천이다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 가장 근원적인 방안은 적절한 수문운영을 통하여 수역 내의 유속을 적절히 조절하고, 이를 통하여 수질개선 효과를 확보하는 것이다. 본 연구에서는 정체수역인 서낙동강의 대저수문 유입량과 녹산수문 방류량을 수문운영에 따라 하천유량을 통하여 실측하고, 이로 인한 수질 변화를 체계적으로 조사함으로써 다수의 수문운영 조건에 따른 비정상상태에서의 서낙동강 본류의 수질을 실측하여, 수질이 좋은 낙동강 본류 원수의 유입에 따른 수질개선 효과와 녹산수문 방류에 의한 플러싱 효과를 정량적으로 평가해보고자 하였다. 본 연구에서 실측된 수문 유입량 및 방류량 증가에 따른 하천수질변화 결과를 비정상 하천수질모형을 통해 검증하고, 이를 활용하여 서낙동강의 수질 개선을 위한 적절한 유량 및 운영방안을 구축할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.78-78
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• 2018

자동수문이란 설정된 관리수위 이하에서는 수문이 개방되지 않고, 유량이 증가하여 관리수위 이상이 되면 수문이 개방되어 관리수위까지 방류하게 되면 다시 수문이 닫히게 되어 자동으로 관리수위를 유지한다는 것을 의미한다. 이러한 연직 자동수문의 방류특성이 수동식 연직수문과 다른 점은 유량에 따라서 수문 개방고의 증감과 수문개폐가 자동으로 이루어진다는 것이다. 따라서 자동수문의 운영 중 수문개방고의 거동과 자동개폐 시점을 예측하는 것은 정밀한 수문설계를 위해 매우 중요하다. 수문 개방 시 흐름이 정지되어있다고 가정하면, 정수압 상태의 부력이론에 의한 부력수문의 개방고는 어렵지 않게 계산할 수 있다. 그러나, 흐름이 정지되어 있다가 수문의 하단으로 방류가 시작되면 수문 선단을 포함한 주변에 압력 차이로 인해 동수압 하중이 발생하게 되어 수문에 진동을 유발하고, 수문개방을 억제하는 힘이 발생하여 수문 운영에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 부력식 수문의 모형실험을 통하여 정수압 상태의 부력이론에 의한 수문 개방율과 측정에 의한 수문 개방율을 비교하였으며, 압력계수를 이용하여 이론과 측정 수문 개방고의 차이는 동적하중에 의한 효과임을 확인하였다. 모형실험에서 측정된 자료와 수치모형 ANSYS - Fluent의 사용성을 검증하였고, 부력식 수문의 형상에 따른 동적하중을 분석하였다. 수문 형상비는 0.24~1.09로 설정하였고, 분석결과 부력식 수문은 수문 개방율이 커짐에 따라 압력계수는 감소하는 경향을 보였으며, 동적하중은 증가하는 경향을 보였다. 또한, 부력식 수문의 형상비에 따라서는 형상비가 증가함에 따라 동적하중이 감소하는 관계를 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1460-1465
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• 2005

본 연구에서는 장수형 등(2005)이 제시한 실시간 저수지 유입량 예측모형과 통합하여 하나의 시스템을 구축한 후 하류 하도의 홍수통수능력과 현재 저수지 수위에서 방류 가능량을 고려하여 수문에서의 조절 방류 방안을 제시하였다. 또한, 현재시간 이후로 유입되는 홍수량을 감안하여 강우가 종료되어서도 이수용량이 확보되도록 하였다. 연구는 예당저수지에 적용하였으며, 방류량 계산시 최대 방류가능량은 저수위와 수문의 개도고에 따라 오리피스와 완전월류 흐름을 구분하여 계산하였으며 방류기준은 하류 하도의 통수능력, 강우종료 후 이수용량 확보 등을 감안하여 결정하였다. 연구의 적용결과, 본 연구에서 개발된 저수지 운영시스템을 적용한 결과 강우종료 후에도 이수용량 확보가 가능하였으며, 하류하도의 피해을 최대한 주지 않는 범위 내에서 저수지의 수문조작이 가능하여 예당지의 홍수조절능력을 극대화할 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.367-367
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• 2016

우리나라는 하상계수가 큰 하천의 특성 때문에 콘크리트 구조의 고정보를 설치하여 하천수위를 유지하고, 취수용으로 사용하여 왔다. 그러나 고정보는 유수방해, 토사퇴적으로 인한 홍수위 상승 등의 다양한 문제를 야기시키고 있다. 이에 따라 4대강에는 다양한 형상과 운영방식이 적용된 가동보가 설치되었으며, 소하천과 중규모 하천 역시 하천기능의 복원을 위한 정비사업이 진행되고 있다. 하천관리의 목표는 하천의 이수, 치수 및 생태환경 기능의 종합적이며, 유기적인 관계를 조화롭게 유지하면서 각 기능을 극대화시키는 것이다. 우선, 토사의 퇴적을 사전에 예방하고, 퇴적된 토사는 유수에 따라 배출될 수 있도록 하단방류 형식으로 개선되어야 한다. 또한 홍수기에는 통수가 원활하도록 보의 기능을 해제할 수 있어야 하는 한편, 하류구간이 범람하지 않도록 상류구간에서의 완충기능을 가져야 한다. 이러한 요구조건을 충족하기 위해서 다단형태의 하단방류형 가동보 수문 시스템을 고려할 수 있다. 다단형태의 하단방류형 가동보 수문시스템은 경사 하천에 가동보에 의해 물을 저수하고, 저수된 물을 보 상류에서 유입되는 유입수량 만큼만을 수문 하단 개도부를 통하여 방류하도록 하여, 일정량이 항상 저류되면서 퇴적토사가 배출되도록 하여 수질을 개선하는 방식이다. 본 연구에서는 금강의 지류인 치성천 9Km 구간을 대상으로 HEC-RAS 4.1 모형을 적용하여 하단방류형 가동보를 하류부터 상류구간까지 다단형태로 설치하였을 경우, 하천의 저류와 분배기능 회복에 따른 홍수위 저감 효과를 고정보 설치의 경우와 비교 분석하였다. 홍수소통 능력을 검토하기 위해서 연구대상 구간을 200년 빈도의 확률홍수량 별로 10개 구간으로 나누어 검토한 결과, 고정보 설치의 경우에는 여유고 기준을 초과하는 부분이 나타났으나, 다단식 하단방류형 가동보를 설치하고, 수문개도를 조작하여 운영할 경우에는 여유고 기준을 초과하는 부분이 없어, 홍수위 저감 효과를 기대할 수 있는 것으로 나타났을 뿐만 아니라, 홍수기이후에도 하천유지용수 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 또한 설치 및 유지관리의 비용측면과 용수확보 및 홍수피해 절감의 편익측면에서도 50년 운영주기의 비용편익성은 양호한 것으로 나타났으며, 생태환경보전과 친수공간 확보측면의 편익성을 추가로 고려할 경우, 경제성은 충분히 확보될 것으로 판단되었다.