• Title/Summary/Keyword: 수자원시스템의 효율적 운영 및 관리

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Correlation analysis of pollutants using IoT technology in LID facilities (LID 시설 내 IoT 기술을 활용한 오염물질 상관성 분석)

  • Jeon, Minsu;Choi, Hyeseon;kevin, Geronimo Franz;Reyes, N.J.DG.;Kim, Leehyung
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2021.06a
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    • pp.453-453
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    • 2021
  • 도시지역 비점오염원관리, 물순환 회복, 침투 및 증발산량 증가, 열섬현상 저감을 위한 주요한 방안으로 저영향개발(low impact development, LID)과 그린인프라 기법의 적용되고 있다. LID 시설은 소규모 분산형 시설로써 넓은 지역에 많고 다양한 시설들이 적용되어 시설의 개수가 많으며, 수질 및 토양 내 기성제품에 대한 센서들의 가격은 고가로 형성되어 있어 기기의 경제성 및 유지관리 등 적용하는데 제한적이다. 따라서 과거 모니터링 자료를 기반으로 오염물질들과의 상관성 분석을 통하여 계측이 어려운 항목들을 계측가능한 항목들로부터 예측 가능하며, 선정된 항목들에 대한 비용효율적인 센서를 개발하여 실시간 LID 모니터링이 가능한 비용효율적 모니터링을 개발하였다. 공주대학교 천안캠퍼스의 LID 시설들은 2013년에 조성되어 현재까지 시설이 운영되고 있으며, 5년이상의 과거 강우시 모니터링 자료들을 이용하여 오염물질 상관성 분석을 수행가능 하기에 대상지로 선정하였다. 오염물질 상관성 분석은 2013년부터 2017년도에 침투도랑에서 수행된 강우시 모니터링 자료를 활용하여 각 오염물질들의 상관성을 분석을 수행하였다. 침투도랑 내 유입되는 평균 유입수는 TSS 286.1±318.3 mg/L, BOD 22.6±39.5 mg/L, TN 8.96±5.85 mg/L, TP 1.01±1.11 mg/L로 나타났다. 겨울철에 비해 여름철에서의 오염물질의 유입농도가 높은 것으로 분석되었다. 이는 여름철 고온건조로 인한 노면 내 차량의 주행으로 인한 중금속, 폐타이어 등과 장마철 강우 시 유출된 토사로 인하여 유입수의 농도가 높은 것으로 분석되었다. 오염물질 부하량은 TSS와 COD 0.66으로 유의성이 높은 것으로 나왔으며, COD와 TSS, TP, TN 등 유의성이 높은 것으로 분석되었다. Arduino와 Raspberry PI를 활용하여 저비용 센서와 LTE 모뎀통신과 데이터 베이스 연결하여 개발된 프로그램을 통해서 무선으로 LID 시설에 대한 모니터링을 침투화분2와 식생체류지에 조성하였다. 전력공급이 어려운 식생체류지의 경우 태양열(Solar system) 시스템과 보조 전력 배터리를 조성하여 장마철이나 장기적인 악천후로 인한 전력을 생산하지 못할 경우 보조전력배터리에서 전력을 제공하여 지속적인 모니터링이 이루어지도록 설계하였다. 토양함수량, 토양온도와 Conductivity 등 3종류의 센서를 적용하였으며, 프로그램은 현재 2단계를 통한 2차수정을 통하여 프로그램을 구축하였다. 오차, 오작동, 계측값에 대한 검·보정 작업이 필요하다. 또한 대기자료의 구축을 통해 보다 토양과 LID 시설에 대한 영향분석이 필요한 것으로 사료된다.

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Review of Policy Direction and Coupled Model Development between Groundwater Recharge Quantity and Climate Change (기후변화 연동 지하수 함양량 산정 모델 개발 및 정책방향 고찰)

  • Lee, Moung-Jin;Lee, Joung-Ho;Jeon, Seong-Woo;Houng, Hyun-Jung
    • Journal of Environmental Policy
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    • v.9 no.2
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    • pp.157-184
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    • 2010
  • Global climate change is destroying the water circulation balance by changing rates of precipitation, recharge and discharge, and evapotranspiration. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC 2007) makes "changes in rainfall pattern due to climate system changes and consequent shortage of available water resource" a high priority as the weakest part among the effects of human environment caused by future climate changes. Groundwater, which occupies a considerable portion of the world's water resources, is related to climate change via surface water such as rivers, lakes, and marshes, and "direct" interactions, being indirectly affected through recharge. Therefore, in order to quantify the effects of climate change on groundwater resources, it is necessary to not only predict the main variables of climate change but to also accurately predict the underground rainfall recharge quantity. In this paper, the authors selected a relevant climate change scenario, In this context, the authors selected A1B from the Special Report on Emission Scenario (SRES) which is distributed at Korea Meteorological Administration. By using data on temperature, rainfall, soil, and land use, the groundwater recharge rate for the research area was estimated by period and embodied as geographic information system (GIS). In order to calculate the groundwater recharge quantity, Visual HELP3 was used as main model for groundwater recharge, and the physical properties of weather, temperature, and soil layers were used as main input data. General changes to water circulation due to climate change have already been predicted. In order to systematically solve problems associated with how the groundwater resource circulation system should be reflected in future policies pertaining to groundwater resources, it may be urgent to recalculate the groundwater recharge quantity and consequent quantity for using via prediction of climate change in Korea in the future and then reflection of the results. The space-time calculation of changes to the groundwater recharge quantity in the study area may serve as a foundation to present additional measures for the improved management of domestic groundwater resources.

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Introduction of the Best Practices in the Pakistan Gulpur HEPP (파키스탄 Gulpur 수력발전 현장의 Best Practices 소개)

  • JANG, Ock Jae;HONG, Won Pyo;CHAE, Hee Moon
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2022.05a
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    • pp.216-217
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    • 2022
  • Gulpur 수력발전 프로젝트는 전력난을 겪고 있는 파키스탄에 102 MW 규모의 수력발전소를 건설하여 30년 동안 운영 관리한 후 파키스탄 정부로 양도하는 IPP(Independent Power Producing) 형식의 투자사업이다. 남동발전과 DL E&C, 롯데건설이 Sponsor로서 출자한 자본금과, ADB, IFC, K-EXIM 등의 대주단로부터의 차입금을 재원으로 하여 소요 사업비를 조달하고 사업을 개발하였다. DL E&C와 롯데건설이 EPC(Engineering, Procurement, Construction)를 수행하였고, 이산이 Design consultant의 역할을 수행하였다. Gulpur 수력발전 프로젝트의 발전형식은 수로식(run-of-river)으로 201 m3/s의 발전유량과 102 MW의 발전 시설용량을 이용하여 연평균예상발전량은 398 GWh이다. 주요 구조물로는 설계 재현빈도 1년의 유수전환시설(가물막이댐 & 가배수터널)과 콘크리트 중력식댐(H 67 m, L 205 m), 도수터널(D 6.7 m, L 215 m, 2기), 옥외형 발전소 (H 51 m, W 60 m, L 38 m, Kaplan 2기)가 있으며, 2015년 10월 착공하여 2020년 3월 상업발전을 시작하였다. 본 프로젝트는 DL E&C의 첫 번째 EPC 해외수력발전 프로젝트이다. 따라서 프로젝트의 성공적 수행을 위한 경제적 설계, 시공의 효율성 및 안정성 확보 등을 위하여 많은 연구를 수행하는 과정에서 다양한 기술 개선을 이룰 수 있었다. 본고에서는 Gulpur 프로젝트를 통하여 도출된 성공 사례들을 소개 및 공유하고자 한다. 첫 번째로 콘크리트 중력식댐 시공을 위한 유수전환시설의 최적 설계빈도를 산정하였다. 일반적으로 유수전환시설의 규모는 설계기준에 제시된 설계 재현빈도를 이용하는데, 해외 설계기준에서는 10년, 국내 설계기준에서는 1~2년으로 다르게 제시되어 있는 문제점이 있다. 유수전환시설의 규모는 프로젝트의 경제성에 큰 영향을 미치기 때문에 최적 설계빈도의 결정이 필요하며, 위험도분석기법(Risk Analysis)과 기대화폐가치법(Expected Monetary Value)을 이용하여 유수전환시설의 최적 설계 재현빈도와 이에 영향을 미치는 인자를 분석하였다. 위험도는 몬테카를로 시뮬레이션으로 산정된 가물막이댐 파괴확률과 재현빈도를 이용하여 산정된 가물막이댐 월류확률을 고려하였으며, 비용 및 피해액으로는 유수전환시설의 공사비, 가물막이댐 파괴시의 재건설비용과 지체보상금, 가물막이댐 월류시의 복구비용을 고려하였다. 이에 대한 연구결과로, 유수전환시설의 사용기간과 월류시의 복구비용이 유수전환시설의 설계 재현기간 결정에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고, 특히 월류시의 복구비용이 작을수록 낮은 설계 재현빈도를 선택하는 것이 타당한 것으로 나타났다. 예를 들어, 유수전환시설의 사용기간이 3 ~ 5년, 복구비용이 0.5 ~ 1.0 mil USD 이하인 조건에서 가물막이시설의 최적 설계빈도는 1년 ~ 2년인 것으로 나타났다. 또한, 유수전환시설의 사용기간은 본댐의 규모와 시공기간 등을 고려하여 결정되는 사항으로 설계자가 임의 조정할 수 없지만, 복구비용은 시공 관리자에 따라 결정되는 부분으로, 적극적 홍수 피해 저감 및 복구방안을 마련하는 것이 프로젝트의 경제성을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다. 두 번째로 프로젝트의 경제성 향상, 홍수기 댐 시공시의 안전성 확보를 위하여 홍수 조기경보시스템(Early Warning System)을 개발 및 활용하였다. 수로식(Run-of-river) 수력발전댐은 대부분 산악지역에 위치하기 때문에 국지성 강우 및 급한 지형 경사로 인하여 돌발홍수(flash flood)의 발생 가능성이 높다. 따라서 시공 중 홍수(월류) 발생을 미리 감지하고 현장에 전파할 수 있는, 수로식(Run-of-river) 수력발전댐 현장을 위한 홍수 조기경보시스템이 필요하며, 이를 리스크 인식, 모니터링 및 경보, 전파 및 연락, 반응 능력 향상의 4가지 부분으로 나누어 구축하였다. 리스크 인식 부분에서는 가물막이댐 월류 발생 상황에 대한 위험도, 취약성, 리스크를 제시하였으며, 모니터링 및 경보 부분에서는 상류 측정수위에서 유도된 현장 예상수위와 실제 현장 측정 수위를 대상으로 경보홍수위와 위험홍수위로 나누어 관리하였다. 전파 및 연락 부분에서는 현장 시공 조직을 활용하여 홍수시를 대비한 비상연락체계도(Emergency communication flow chart)를 운영하였으며, 반응 능력 향상을 위해 비상연락체계도의 팀별 Action plan을 상세화 하였다. 세 번째로 현장의 지질특성과 50여 차례 발파시험으로 현장 고유의 발파진동감쇄곡선을 도출하였으며, 이를 통해 현장의 시공성과 콘크리트 품질 확보를 동시에 달성할 수 있는 방안을 제시하였다. 콘크리트댐 공사에서는 제한된 공기 내에 공사를 완료하기 위해 사면부 굴착과 콘크리트 타설이 동시에 수행될 수밖에 없는 문제점을 가지고 있다. 그러나 신규 콘크리트 타설면 근처에서 발파를 수행하는 경우 발파로 발생되는 탄성파가 일정 수준을 초과하게 되면, 콘크리트 양생에 영향을 주게 된다. 따라서 다수의 현장 발파시험을 통해 발파거리와 최대진동속도의 상관관계 즉, 발파진동감쇄곡선을 도출함으로써 현장의 발파진동특성을 도출할 수 있었다. 또한, 기존 연구 논문들을 통해 콘크리트 재령기간 별 안전진동속도를 선정하고, 해당 안전진동속도를 초과하지 않는 범위에서 콘크리트 타설면과 발파위치의 거리에 따라 1회 발파 가능한 장약량을 산정하여 적용하였다. 이와 같은 체계적인 접근을 통해 콘크리트 타설과 발파 작업 동시 수행에 대한 논란을 해소할 수 있었다.

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Review of No Net Loss(NLL) of Wetland and Suggestion of Appropriate NLL in Korea (내륙습지 총량관리제도의 고찰 및 도입 방안 제안)

  • Yujin Kang;Junhyeong Lee;Taewoo Lee;Duckgil Kim;Jaeseung Seo;Soojun Kim;Hung Soo Kim
    • Journal of Wetlands Research
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    • v.26 no.3
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    • pp.227-235
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    • 2024
  • Inland wetlands provide important ecosystem services or functions, including biodiversity conservation, water purification, flood control, and carbon sequestration. However, many inland wetlands are being degraded by urbanization and industrialization, raising the need for conservation and restoration. This study proposes the adoption of No Net Loss(NLL) of Wetland for wetland conservation and restoration in Korea by the review of the literatures. To this end,, we analyzed the wetland conservation and management systems of the United States, Canada, Germany, Japan, and Australia, and identified institutional features and success factors of each country, and sought ways to adapt them to domestic conditions of Korea. The case of the United States highlights the importance of legal frameworks and public-private collaboration, Canada demonstrates systematic management approaches, Germany maintains a balance between development and conservation, Japan underscores the need for cooperative conservation efforts, and Australia emphasizes the efficiency of offset markets. The introduction and operation of these schemes are expected to contribute to climate change mitigation, biodiversity conservation, and water quality improvement, but ongoing research and policy efforts are needed to ensure that the schemes are well established.

Coupled Model Development between Groundwater Recharge Quantity and Climate Change Using GIS (GIS를 이용한 기후변화 연동 지하수 함양량 산정 모델 개발 및 검증)

  • Lee, Moung-Jin;Lee, Joung-Ho
    • Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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    • v.14 no.3
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    • pp.36-51
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    • 2011
  • Global climate change is disturbing the water circulation balance by changing rates of precipitation, recharge and discharge, and evapotranspiration. Groundwater, which occupies a considerable portion of the world's water resources, is related to climate change via surface water such as rivers, lakes, and marshes. In this study, the authors selected a relevant climate change scenario, A1B from the Special Report on Emission Scenario (SRES) which is distributed at Korea Meteorological Administration. By using data on temperature, rainfall, soil, and land use, the groundwater recharge rate for the research area was estimated by periodically and embodied as geographic information system (GIS). In order to calculate the groundwater recharge quantity, Visual HELP3 was used as main model, and the physical properties of weather, temperature, and soil layers were used as main input data. General changes to water circulation due to climate change have already been predicted. In order to systematically solve problems of ground circulation system, it may be urgent to recalculate the groundwater recharge quantity and consequent change under future climate change. The space-time calculation of changes of the groundwater recharge quantity in the study area may serve as a foundation to present additional measures to improve domestic groundwater resource management.

Implementation Strategy of Global Framework for Climate Service through Global Initiatives in AgroMeteorology for Agriculture and Food Security Sector (선도적 농림기상 국제협력을 통한 농업과 식량안보분야 전지구기후 서비스체계 구축 전략)

  • Lee, Byong-Lyol;Rossi, Federica;Motha, Raymond;Stefanski, Robert
    • Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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    • v.15 no.2
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    • pp.109-117
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    • 2013
  • The Global Framework on Climate Services (GFCS) will guide the development of climate services that link science-based climate information and predictions with climate-risk management and adaptation to climate change. GFCS structure is made up of 5 pillars; Observations/Monitoring (OBS), Research/ Modeling/ Prediction (RES), Climate Services Information System (CSIS) and User Interface Platform (UIP) which are all supplemented with Capacity Development (CD). Corresponding to each GFCS pillar, the Commission for Agricultural Meteorology (CAgM) has been proposing "Global Initiatives in AgroMeteorology" (GIAM) in order to facilitate GFCS implementation scheme from the perspective of AgroMeteorology - Global AgroMeteorological Outlook System (GAMOS) for OBS, Global AgroMeteorological Pilot Projects (GAMPP) for RES, Global Federation of AgroMeteorological Society (GFAMS) for UIP/RES, WAMIS next phase for CSIS/UIP, and Global Centers of Research and Excellence in AgroMeteorology (GCREAM) for CD, through which next generation experts will be brought up as virtuous cycle for human resource procurements. The World AgroMeteorological Information Service (WAMIS) is a dedicated web server in which agrometeorological bulletins and advisories from members are placed. CAgM is about to extend its service into a Grid portal to share computer resources, information and human resources with user communities as a part of GFCS. To facilitate ICT resources sharing, a specialized or dedicated Data Center or Production Center (DCPC) of WMO Information System for WAMIS is under implementation by Korea Meteorological Administration. CAgM will provide land surface information to support LDAS (Land Data Assimilation System) of next generation Earth System as an information provider. The International Society for Agricultural Meteorology (INSAM) is an Internet market place for agrometeorologists. In an effort to strengthen INSAM as UIP for research community in AgroMeteorology, it was proposed by CAgM to establish Global Federation of AgroMeteorological Society (GFAMS). CAgM will try to encourage the next generation agrometeorological experts through Global Center of Excellence in Research and Education in AgroMeteorology (GCREAM) including graduate programmes under the framework of GENRI as a governing hub of Global Initiatives in AgroMeteorology (GIAM of CAgM). It would be coordinated under the framework of GENRI as a governing hub for all global initiatives such as GFAMS, GAMPP, GAPON including WAMIS II, primarily targeting on GFCS implementations.

A Study on Design Education Re-engineering by Multi-disciplinary Approach (다학제적 접근을 통한 대학디자인 교육혁신 프로그램 연구)

  • Lee, Soon-Jong;Kim, Jong-Won;Chu, Wu-Jin;Chae, Sung-Zin;Yoon, Su-Hyun
    • Archives of design research
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    • v.20 no.3 s.71
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    • pp.299-314
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    • 2007
  • For the past 20 years, the growth and development of university-design-educational institutes contributed to the industrial development of our country. Due to the technological fluctuation and changes in the industrial structure in the latter half of the 20th century, the enterprise is demanding professionally-oriented design manpower. The principle which appears from instances of the advanced nations is to accommodate the demands in social changes and apply them to educational design programs. In order to respond promptly to the industrial demand especially, the advanced nations adopted "multidisciplinary design education programs" to lead innovation in the area of design globally. The objective of the research consequently is to suggest an educational system and a program through which the designer can be educated to obtain complex knowledge and the technique demanded by the industry and enterprise. Nowadays in order to adapt to a new business environment, designers specially should have both the knowledge and techniques in engineering and business administration. We suggest that the IPDI, a multidisciplinary design educational system and program is made up of the coordinated operation of major classes, on-the-job training connection, educational system for research base creation, renovation design development program for the application and the synthesis of alternative proposals about the training facility joint ownership by connecting with the education of design, business administration and engineering.

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