• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1401-1411
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• 2013

호소형 하천으로 정체수역 특성을 갖는 서낙동강에서의 대저수문 유입량과 녹산수문 방류량은 오염총량관리 시행계획 대상유역인 낙본N 단위유역의 수질관리에 있어서 매우 중요한 영향을 미친다. 하지만 기준유량을 산정하기 위한 실측자료는 매우 부족하고, 대저수문과 녹산수문의 운영자료는 수문개도시 최대가능방류량만을 사용하고 있으므로 실측 방류량과는 많은 차이를 보이고 있다. 본 연구에서는 대저수문과 녹산수문의 운영자료를 수집하고, 이를 환경부 수질측정망 월별 수질변화와의 비교를 통해 분석하였다. 또한 대저수문과 녹산수문의 운영에 따른 서낙동강 본류의 비정상상태의 유량변화와 이에 따른 수질변화를 실측하였다. 낙동강 본류 수위, 서낙동강 수위, 조위 등의 영향을 받는 대저수문 유입과 녹산수문 방류에 의한 서낙동강 유량변화를 실측하였으며, 이는 대저수문과 녹산수문의 최적 운영을 통한 서낙동강의 수질 개선 대책 수립의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.64-64
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• 2021

댐의 중요 구성요소 중 하나인 여수로 구조물은 관행적으로 단위길이당 100m³/s 정도의 유량이 흐를 수 있도록 설계를 하고, 이를 초과할 때는 여수로 구조물에 피해가 가지 않도록 공기혼입 장치를 설치하거나 콘크리트의 설계강도를 증가시키는 대책을 사용하는 것이 일반적이다(댐설계 기준·해설, 2011) 그러나 건설된 지 오래된 댐의 경우 여수로 콘크리트 구조물의 설계강도가 낮고(최저 16.7MPa) 수문방류 횟수가 많아 최근에 건설된 댐 여수로 보다 상대적으로 많은 손상이 발생되어 있어 잦은 보수보강이 요구되고, 점차 유지관리 비용이 증대되고 있어 노후된 여수로 구조물일수록 기능을 유지하면서도 유지관리 비용을 절감할 수 있는 방안의 수립이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 𐩒𐩒𐩒댐 여수로를 대상으로 2020년 홍수기 전·후의 여수로 바닥슬래브의 손상상태를 3D드론 매핑, 육안조사 및 내구성 조사결과 등을 이용한 정밀분석을 통해 수문방류시 여수로 바닥슬래브에 가장 큰 손상을 일으키는 손상메커니즘으로 유수에 의한 부상(uplift)에 의한 파손 메커니즘(Flow-driven uplift failure mechanism)을 제시하였으며, 여수로 바닥슬래브의 가장 일반적 손상원인으로 간주되고 있는 공동현상(cavitation)이 공동지수(cavitation index)가 0.3이상인 경우에도 발생할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 관찰 및 분석결과는 보다 많은 사례를 통하여 보완될 경우 향후 여수로 구조물의 설계 뿐만 아니라 보수보강 방법이나 유지관리, 더나아가서는 종합적 댐시설물 자산관리 계획을 수립하는데 매우 유용한 자산이 될 수 있다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.75-82
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• 2008

댐의 수문 제어는 유입량이 변하는 동안 이루어지는 복잡하고 비선형적인 제어이다. 이 논문에서는 퍼지 추론 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, 하류 지역을 범람을 예방하기 위하여 방류량을 제어할 수 있도록 하는 기능을 보완하였다. 이를 위하여 일반적으로 사용되는 정적인 퍼지 함수를 이용하지 않고 상황에 따라 함수 값이 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 2023년도 학술발표회
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• pp.106-106
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• 2023

저수지 수문자료는 강우량, 유입량, 저수량, 방류량이다. 이 중에서 관측되고 있는 것은 저수량과 일부 수로방류량에 불과하다. 그럼에도 모의에 의해 유입량을 고정시키면, 물수지에 의해 방류량을 계산할 수 있다. 그러나 저수량 오차로 모의 유입량과 계산 방류량의 신뢰도는 반드시 확인돼야 한다. 신뢰도가 낮으면 모의 유출량과 계산 방류량을 조정하며 신뢰도를 높여야 한다. 신뢰도는 평가주기가 짧을수록 보장된다. 여기서는 유역면적 218.80km², 유효저수량 3,494만m³, 수혜면적 5,117ha인 탑정지에 대해 2020년 1월1일부터 12월31일까지 1시간 단위로 1달, 10일, 3일, 2일 간격의 주기로 저수지 운영자료를 생산하고, 그 신뢰도를 평가하여 평가주기가 짧을수록 오차가 감소되는 것을 관찰코자 했다. 1시간 간격의 유입량은 ONE 모형으로 모의했고, 저수지 물수지 모형을 구축하여 모의 유입량에 저수량 변화를 더해 방류량을 계산했다. 또한 저수지 물수지에 의해 저수위를 모의했으며, 관측 저수위와의 오차제곱근(RMSE)으로 신뢰도를 평가한 결과는 다음과 같다. 1달 간격으로 신뢰도를 평가한 경우 RMSE는 132.466m, 10일 간격은 46.922m, 3일 간격은 0.520m, 2일 간격은 0.349m로 나타났다. 위의 결과로부터 저수지 수문자료의 평가주기를 짧게 할수록 신뢰도는 개선된다고 말할 수 있다. 이상의 결과는 과거 자료에 대해 1년 동안 1시간 간격으로 유입량을 모의하고 방류량을 계산한 결과를 고정시키고, 평가주기를 달리하며 수위오차를 분석한 결과이다. 만약 평가주기별로 유입량과 방류량을 실제 상황에 적합하게 조정하면, 그 신뢰도는 훨씬 더 개선될 것이다. 현재 저수지 수위만을 관리하고 있는 현장의 상황에서 이 연구결과가 시사하는 바는 매우 크다. 첨언하면 AI 시대의 핵심은 자료다. AI의 먹이는 자료다. 다시 말해 자료 없는 AI는 시체와 같다. 자료는 기본이고 진실이다. 자료 없는 결과는 가짜다. 또한 위의 결과는 자료는 상시 관찰돼야 한다는 것을 말한다. 1년에 한 번 수문자료를 평가하는 제도로는 고품질의 자료를 생산할 수 없다. 무엇보다 자료는 상시 관찰하는 제도가 정착돼야 하며, 그 때 비로소 AI와 공존과 협력으로 물관리 기술의 혁신을 이룰 것이라 확신한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.105-105
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• 2022

섬진강댐은 100년빈도 홍수에 대응토록 설계되어 홍수조절 능력이 타 다목적댐 대비 상대적으로 취약함에 따라 댐운영 체계 개선이 필요하다. 이에따라 K-water는 홍수시 피해를 최소화 할 수 있도록 댐운영과 관련한 홍수대응 체계를 개선하였다. 주요 개선대책은 섬진강 홍수조절용량 추가확보, 홍수기 강우특성을 고려한 홍수조절, 하류주민 및 기관과 소통에 기반한 정보 공유체계 확립, 디지털 트윈 기반 댐 운영 의사결정시스템 구축이다. 섬진강댐의 건설홍수조절용량은 3천만m³으로, 타 다목적댐 설계빈도인 200년 대비 홍수대응 능력이 미흡하다. 이에따라, 섬진강댐은 '21.1월부터 '22.12월까지 홍수기 제한수위를 기존 197.7m에서 2.5m 낮춘 194.0m로 시범운영하고 있다. 이를통해 기존 3천만m³에서 9천만m³까지 6천만m³의 홍수조절용량을 추가 확보하였다. 이와 연계하여 홍수기 동안 섬진강댐 운영수위 기준을 별도 수립하여 홍수기 전·후반으로 나누었으며, 전반기(~7/31)는 '20년 홍수상황에서 발생한 더블피크 집중호우(360mm)에 대응가능한 홍수조절능력을 확보하고, 후반기(8/1~)는 홍수조절능력을 최대한 확보함과 동시에 차년도 용수공급을 대비할 수 있도록 운영수위를 개선하였다. 그간 수문방류 정보는 '댐 관리규정'에 따라 방류개시 3시간 전까지 방류계획을 하류지역의 지자체 및 주민에게 통보하였으나, 하류주민들이 충분히 사전준비하기에 시간적으로 부족하다는 의견을 제시함에 따라 수문방류 24시간전 사전 안내토록 '수문방류 예고제'를 도입, 시행하였다. '댐 홍수관리 소통회의'를 통해 댐 운영기관-정부기관-주민이 댐 운영에 대한 전반에 대해 함께 공유하고 운영 제약사항 및 개선사항을 공동 발굴하여 대책을 마련하는 체계를 구축하였다. 댐 운영 개선사항과 더불어 댐방류 의사결정시, 실시간 하류하천 상황에 대한 확인이 어려움에 따라, 3D기반 의사결정 지원시스템인 Digita Twin Platform을 개발 및 구축하여 '22년부터 섬진강댐 운영에 시범적용을 추진하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.92-92
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• 2019

최근 기존의 격자방식의 해석 방법을 벗어나 해석 영역에 대한 분할을 별도로 고려치 않는 수치기법의 실무적 적용사례가 증가 하고 있으며, 이러한 방식중 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 방식이 근자에 수자원 분야에서도 도입되어 관수로 및 개수로 해석 또는 복합해석 등에 활용된 바 있다. 최초 도입된 무격자방식의 모형들은 주로 복잡한 형상을 지니는 유체기계 등에 활용성이 높았던 바, 큰 규모의 해석 도메인을 가지는 수자원 분야에서의 SPH의 실무적용 평가와 효율성의 확보를 위해서, 본 연구는 국내 댐을 시범 대상으로 하여 SPH 수치해석 툴을 적용하고자 하였다. 분석 대상댐은 국내 P댐으로서 관리수위의 변동은 크지 않으나, 댐 직상류의 만곡이 심하고 다수의 대규모 취수구를 가진 곳으로 상시 발전방류 및 수시 댐 수문방류에 의해 유체의 흐름이 2,3차원의 복잡성을 띄고있기 때문에, 3차원 전산유체역학 Tool의 적용이 적절한 것으로 판단하였다. 해석을 위해 하류경계조건을 댐축과 문비로 설정하였고 상류 1km까지를 해석의 도메인으로 설정하였다. 소요시간을 줄이기 위해 여러 번의 모의를 거쳐 입자의 평균 입경은 0.6m로 제안하고 시격은 1초 미만(평균 0.5초)로 설정하였다. 수문 및 발전방류는 해당댐의 1~2년 빈도 수준에 해당하는 $5,000m^3/s$ 이하의 유량을 기준으로 하여 모의를 수행하였다. 모의의 안정성을 확보한 이후에는 해당 댐지역의 하류영향을 고려한 문비제어를 반영한 다양한 방식의 수문운영 및 취수지점의 순간 수위 영향을 검토하였다. 그 결과로 본 모의에서는 특정한 수문의 운영 조건에서는 댐수위 계측지점과 인근 취수지점 간에도 0.2m 수준의 순간 수위차가 발생할 수 있음을 보였으며, 이는 경우에 따라 취수시설의 일시적 장애요소로 발생할 수 있음을 의미한다. 따라서, 현재의 취수구조물과 문비운영 특성에 따라 발생가능한 취수장애를 줄일 수 있는 운영조건의 탐색을 위해서 수치모의를 추가로 하였으며, 이 때 댐축 상류의 유속분포에 대한 추가 검토도 수행하였다. 다만, 댐에서 방류시 하류조건에 대한 검토는 추후 보강되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권5호
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• pp.405-415
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• 2018

연직수문의 방류량 계산에 필요한 수리학적 변수는 유량계수, 수문개방고, 상류수심이다. 자동수문의 수문개방고는 나머지 변수에도 영향을 미치기 때문에, 운영 중 수문개방고의 거동을 예측하는 것은 정밀한 수문설계를 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 부력식 연직수문 모형을 대상으로 부력이론으로 계산한 수문개방고와 실험에서 방류 중에 측정한 값과의 관계로 부터, 임의의 상류수심에서 수문개방고를 예측할 수 있는 무차원 관계식을 도출하였다. 측정값이 계산 값과 차이가 나는 것은 동수압 하중에 의한 영향임을 압력계수를 이용하여 검증하였다. 유량계수는 수문개방율과의 무차원 관계식을 도출하였다. 도출된 관계식들을 홍수추적에 적용한 결과, 수문설계 시에는 동수압 하중으로 인한 수문개방 억제 효과를 충분히 고려하여야 하는 것으로 판단되었다.

• 물과 미래
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• 제29권2호
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• pp.209-219
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• 1996

1973년 팔당 수력발전소 준공 이래로 사용하여 온 수문조작기준은, 1985년 충주 다목적댐 건설에 따른 한강홍수예경보 프로그램 개선에 따라 일부 수정을 거쳐 사용하고 있다. 그 동안 한강 종합개발 사업의 하도정비사업결과로 팔당댐 하류지역의 수면저하가 가시적으로 발생하게 되었다. 이로 인해 댐 건설당시의 낙차에 변화가 생겼고 댐하류부의 수위가 평균 3m 정도 저하되어 잠수 오리피스식 여수로인 팔당댐의 방류량 산정식에 문제점이 발생하면서 수문개방방식별 방류량의 재산정이 불가피해졌다. 본 연구에서는, 이러한 문제점을 해결하고 수문조작기준을 결정하기 위하여 수리모형실험을 통해 세가지 수문조작 방식을 비교, 검토하였다. 댐우안에 위치한 발전소 설비 및 운영에 영향을 미치지 않는 안전범위를 최우선으로 하여 방류량별, 개도형태별로 하류부에서의 유황을 관찰하였으며, 또한 수치모형으로도 하류부유황을 모의하여 검토한 결과, 좌측 수문 5개씩을 순차적으로 개방하는 방식을 가장 적절한 수문조작기준으로 결정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.522-526
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• 2007

항공사진을 이용하여 하천의 경년변화를 조사하다 보면, 사주 변동에 따라 하천의 주 흐름이 다양하게 변화되고 있음을 알 수 있다. 이처럼 특정 하천의 지정된 구간에서의 흐름변동은 많은 시간에 걸쳐 이루어진다. 바꾸어 말하면, 짧은 시간 동안 자연하천에서의 주 흐름 변화를 관찰 하기는 일반적으로 매우 어렵다. 본 연구에서는 이틀이라는 짧은 시간 동안에, 하천에서의 주 흐름 변동에 따른 특성변화를 조사하였다. 이러한 조사는 "조정지 댐에서의 수문 조작"이라는 인위적인 방법을 동원함으로서 가능하였다. 모든 조정지 댐에서는 하천 유지를 위한 일정양의 물을 수문을 통하여 방류한다. 대청댐 하류에 있는 조정지 댐에는 폭이 약 10m에 이르는 10개의 수문이 있다. 평상시에는 우안으로부터 5번째에 있는 중앙의 수문을 개방하여 초당 약 18톤의 물을 방류한다. 그러므로 본 연구에서는 방류하고자 하는 지점의 수문높이를 조정하여 일정량을 유지한 채, 수문의 위치를 중앙에서 좌안 그리고 우안의 순으로 변경 하였다. 방류 수문 위치를 변경함에 따라 하천에서의 수리특성을 조사하기 위하여, 흐름이 안정 될 때까지 충분히 기다린 후, 각각의 경우에서의 하류지역을 대상으로 현지관측 및 수치실험을 실시하였다. 조사는, 첫째 지형측량, 유량측정 및 수위변동 등을 포함한 정밀현장조사, 둘째 일반적인 모델에 정밀조사 결과를 적용시킴으로서 얻을 수 있는 가시화 기법 개발 등의 순으로 진행하였다. 수치실험에 사용한 모델은 하천에서의 흐름거동을 2차원적으로 해석하는데 많이 사용되고 있는 상용프로그램인 SMS (Surface-Water Modeling System)의 RMA2 모형이다. 이모형은 RMA (Resource Management Associates, Inc.)에 의해 처음 개발된 2차원 유한요소 모델이며 지배방정식은 z방향을 수심 적분한 2차원 천수방정식으로, x와 y방향에 대한 Navier-Stokes 방정식과 연속 방정식으로 구성된다. 본 연구에서는 현장 조사 시 지배인자 파악의 중요성 및 수치계산을 위한 검증자료의 필요성을 강조하기 위하여, 일반적인 방법으로 수행한 계산 결과 및 다양한 현장 특성을 고려한 계산 결과를 비교 하였다. 그 결과 본 연구는 (1)최신 장비들의 도입 및 검증과 기존 장비의 활용 범위 확대, (2)기존의 상용 프로그램을 이용한 하천 흐름특성의 가시화 실현 등에 의의가 있다고 사료된다.