• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1435-1439
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• 2005

국내의 효율적인 수자원 관리를 위해서는 수량과 수질을 고려하여 한정된 수자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 수자원 계획과 운영상의 문제점을 피드백할 수 있는 유역 단위의 통합 수자원 관리 시스템이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 수자원의 효율적인 공급 및 배분을 위해 기상, 유출, 저수지 운영, 수질 모형과 수자원 정보가 통합된 실시간 물관리 운영 시스템을 구축하기 위한 방안을 제시하고자 한다. 본 연구에서 제안하고자하는 통합 실시간 물관리 운영 시스템(IRWMS)은 한국수자원공사의 물관리 운영자를 위한 시스템으로써 이를 이용하는 사용자와 운영 환경, 모의방식 등에 따라 DB & server 시스템, wrapper engine, on-line 시스템, off-line 시스템, 매크로 시스템의 5부분으로 구성된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1403-1408
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• 2008

국내의 효율적인 수자원 관리를 위해서는 하천의 실시간 수량과 수질 정보에 바탕을 둔 수자원 공급 시스템에 대한 과학적이고 표준화된 물 공급 운영 방식과 국제적으로 경쟁력 있는 물관리 운영 시스템의 개발의 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 수자원의 효율적인 공급 및 배분을 위해 기상, 유출, 저수지 운영, 수질 모형과 수자원 정보가 통합되고, 국내외 임의의 수계에 모두 적용가능한 범용성 있는 유역통합 물관리 의사결정지원 시스템을 구축하기 위한 방안을 제시하고자 한다. 본 연구에서의 유역통합 물관리 의사결정지원 시스템은 범용성 확보를 위해 3-tier기반의 서버-클라이언트(C/S) 구조로 설계하였으며, 실시간 자료와 해석결과 등이 저장되는 데이터베이스 서버와 해석모형 수행을 위한 사용자 프로그램, 데이터베이스 서버와 사용자 프로그램 연결을 위한 미들웨어 서버 프로그램으로 구성된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1678-1682
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• 2009

IRWMS(Integrated Real time Water Management System)은 우리나라의 수자원 운영환경에 부합하도록 하천유역에 수자원 통합관리 개념을 도입한 실시간 물관리 의사결정지원 시스템이다. 국내 기술로 개발하여 실무에 적용함으로써 수자원 이용 효율을 극대화하고 선진국 수준의 수자원 관리기술을 확보하기 위한 방안으로 개발되어졌다. 이러한 물관리 시스템 구축을 위해서는 통합 유역에 적합한 모형의 선택과 이수, 치수, 수질 관리 모델의 통합 방안, 해당 유역특성을 반영한 시스템 구성 방법, 각각의 모형의 입,출력 자료의 관리 및 실무에 적용하기 용이한 GUI 구성 등을 고려하여야 한다. 물관리 시스템은 GIS 기반의 해석모형과 웹기반의 정보, 지식 전달 시스템, 수문자료 관리를 위한 DB시스템 등으로 구성되어져 있으며 SOBEK, RIBASIM, MIKE BASIN, WEAP 등 다양한 물관리 시스템들은 각각의 개발 시기나 쓰임에 따라 해석모형과 DB의 사용유무 등 여러 기능들을 차별화하여 구성하고 있다. RIBASIM(RIver BAsin SIMulation)의 경우 다양한 해석모형 들을 각각의 과정에 따라 사용하고 있으며 CMT(Case Management tool), CAT(Case Analysis Tool)라 불리는 기능들을 통하여 각각의 과정을 순차적으로 진행하고 분석하고 있으며 자사의 수문DB관리 프로그램, 수질, GIS도구 등과 연동하여 사용되고 있다. MIKE BASIN의 경우 ArcGIS의 EXTENSION으로 강력한 GIS기능과 비쥬얼한 화면 구성을 그 특징으로 가지고 있다. IRWMS는 강우유출모형과 댐군 저수지 연계 운영모형, 수질모형으로 구성되어져 있으며 DB와의 연동을 통하여 실시간으로 의사결정자들이 의사결정을 지원하며 실무진 중심의 GUI구성을 통하여 실용성을 중심에 두었다. IRWMS는 금강, 낙동강의 구축사례에서 보듯이 실시간 운영으로 수자원 관리 실무진의 사용에 그 주안점을 두었지만 차후 범용화와 상기에서 언급한 여러 국내외 시스템들의 장점을 받아들인다면 각각의 유역특성에 맞는 다양한 활용으로 수자원기술의 선진화에 크게 기여를 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.637-637
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• 2015

2009년 미국에서 처음으로 스마트워터그리드의 개념이 도입된 이후로 국내외 국가 기관뿐만 아니라 민간 기업에서도 스마트워터그리드에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재 스마트워터그리드는 IBM의 진출을 시작으로 Veolia, Suez 등 다국적 물관리 기업들이 사업을 추진 중이다. 국내의 ICT기술과 수자원시스템의 융합을 통하여 용수 수요 공급량을 실시간으로 파악하고 관리하여 수자원의 지역적 시간적 격차를 해소하는 스마트워터그리드 연구가 국내에서도 진행 중이다. 물관리 시장 주도권을 확보하기 위해 글로벌 물기업간 경쟁이 심화되고 있으며, 개별플랫폼을 구축 활용하여 신규기업의 물산업 진출을 가로막고 있는 실정이다. 이러한 상황에서 국외 물산업 시장 진출을 위하여 통합플랫폼 개발 및 체계적인 데이터 구조 설계가 필요하며, 본 연구는 스마트워터그리드를 운영하기 위해 여러 곳에 분산되어 관리 운영되어지고 있는 수자원 및 물관리 데이터의 통합을 위한 체계적인 데이터베이스 구조설계에 대한 연구를 수행하였다. 이에 본 연구에서는 스마트워터그리드 도메인 내에 주력하고 있는 통합데이터베이스 구조를 외부 데이터 마이닝과 연계하여 확장하는 구조로 현실적이고 단기적인 데이터 통합효과를 위해 ETL/데이터웨어하우스방식을 적용하여 데이터 통합을 추진하였다. 지자체간 분산되어 있는 데이터베이스간의 연동은 관련 법제도 및 지자체간 협의 등 다양한 문제가 연루되어 있어 단기적으로는 B2B 데이터 연동방식을 응용하여 구성하였다. 광역 중앙 제어를 위한 통합데이터베이스는 가상DB 방식을 고려하였으며, 이는 지자체별로 구성된 통합DB에 대한 인터페이스 및 Wrapper 플랫폼을 적용하였다. 이 플랫폼간의 연동은 WaterML2.0을 적용함으로써 단기간내 구현이 가능하도록 하고 상호운용성에 문제를 해결하며, 실시간 데이터 연계를 추구하였다. 본 연구를 통해서 궁극적으로는 수자원 및 물관리 데이터의 통합을 위해 해당플랫폼에서 스키마 맵핑, 프로토콜 변환 정합 등을 실시하며, 실시간 데이터 마이닝 및 통합이 가능하도록 구성함으로써 향후 스마트워터그리드의 빅데이터 플랫폼 개발까지 확장해나갈 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.445-445
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• 2012

농업 수자원 시스템은 유역의 유출량으로부터 용수를 생산하고 농작물 재배를 위하여 용수를 공급하는 일련의 체계로서, 여름철 집중되는 강우를 저류하여 가용 용수를 확보하고 적절한 시기에 필요한 용수량의 공급을 목적으로 한다. 농업용 저수지, 용 배수로 및 평야부 수리시설물과 같은 구성 요소들은 오랜 기간에 걸쳐서 축조되어 지속 가능하고 안정적인 농업용수 공급을 수행하고 있다. 농업 수자원 시스템을 운영하는 과정에서 물 수요량에 대한 실시간 관리가 불가능하여, 수요와 공급의 불균형으로 인한 용수 공급 효율 저하 및 수리시설물의 노후화 및 누수 등으로 인한 관리 손실량 발생과 같은 문제점이 제기되었다. 스마트 물관리는 농업 수자원 환경의 급격한 변화에 대응하기 위하여 첨단 정보통신 기술을 도입하는 차세대 물관리 시스템으로 실시간 모니터링, 수자원의 분석/모의/운영 및 정보 관리 등 전 분야에서 정보화와 지능화를 구현하기 위한 기술 총화로 정의된다. 본 연구에서는 스마트 물관리를 구현하기 위한 구체적 방안으로써, 통합적인 농업용수의 실시간 운영 및 정보 관리를 위하여 첨단 정보통신기술을 이용한 모니터링 기술, 수집된 정보 분석 및 제공을 위한 웹 기반의 정보관리 기술, 정보교환을 위한 네트워크 기술 등을 통합 운영할 수 있는 체계를 구성하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2022

물관리 일원화로 인해 높아지는 국민의 관심과 기대에 따라 통합 물관리 기술의 제고가 필요하다. 환경부의 수문조사기본계획에서는 수량·수질·수생태 통합관리를 위한 기초정보 생산, 자동화를 확보하는 방향으로 측정·조사망 개선 및 통합 관리 등이 명시되어 있는데, 현재의 수량과 수질분야 계측은 기존의 관측망과 각 분야별 계측특성으로 인해 별도의 관측망과 관측 체계로 운영되고 있다. 이에 첨단 계측시스템의 구축을 통해 실시간 유량자료를 생산하고 있는 환경부의 자동유량측정시설 인프라를 이용하여 추가적인 수질 계측기의 설치와 자료전송시스템의 개선을 통해 유량·유사량·수질을 통합 계측할 수 있는 다목적 관측소 구축 연구를 수행하였다. 자동유량측정망과 수질측정망을 검토하여 중복측정이 되지 않도록 낙동강 본류의 구미시(구미대교) 지점을 선정하였고, 대상지점의 현장조사 및 하상단면 측량, 수질측정 등을 검토하여 기존의 자동유량측정시설에 다목적 측정이 가능하도록 인프라를 구축하였다. 유사량은 기존에 설치된 자동유량측정시설의 초음파 유속계에서 계측되는 초음파산란도와 부유사농도의 관계식 개발을 통해 실시간 유사량 자료를 생산할 수 있고, 수질자료는 자동수질측정망에서 활용하고 있는 다항목 수질측정기를 설치하여 수온, 전기전도도, 용존산소, 탁도, 수소이온농도 등의 자료를 생산할 수 있다. 다목적 관측소의 구축은 기존 인프라를 활용할 수 있어 항목별 개별적인 관측소 구축에 비해 저비용 설치가 가능하고, 자료의 통합 관리에 있어 효율적일 수 있다. 금년도 홍수기 이전 시스템의 구축이 완료될 예정이고, 추후 다목적 관측소의 운영을 통해 유량, 유사량, 수질자료의 통합 생산 및 처리과정의 개선을 수행하여 통합 물관리에 일조할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.256-256
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• 2017

최근 기후변화가 가속화되면서 집중호우가 급증하고 계획홍수량을 초과하는 홍수재해가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 주요 선진국들은 홍수대응을 위한 새로운 패러다임을 도입하고 있다. 구조적 측면에서는 기존 제방 위주의 홍수방어에서 벗어나 유역에서 홍수 방어구획 설정, 대심도 터널 등 다원적 홍수방어체계로 전환하고 있다. 또한 ICT를 활용하여 다양한 수문정보를 실시간으로 관측하고 홍수상황을 신속하게 전파 대응할 수 있는 비구조적 대책도 적극적으로 개발하고 있다. 미국의 경우, 홍수량과 발생 확률을 예측한 정보를 시민들에게 조기에 제공함으로써 선제적으로 대응할 수 있도록 지원하고 있다. 그러나 우리나라의 홍수대응은 여전히 구조적 대책과 사후복구에 집중되어 있는 안타까운 상황이다. 세계 최고수준인 우리나라의 ICT 인프라를 이용하여 실시간 수문자료를 공유하고 이를 홍수대응에 활용하면 재난을 미연에 방지하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 홍수관련 유관기관 자료를 연계한 실시간 수문상황 모니터링 시스템을 구축하는 것만으로는 지자체 홍수피해 저감에 한계가 있을 수 있다. 이를 보완하기 위해 수집된 실시간 수문정보를 활용한 홍수분석 및 하천수위별 대응기준 수립을 통한 예방적 재난대응 체계를 마련해야 한다. 이에 본 연구에서는 A지자체를 대상으로 홍수분석 모형을 구축하고, 구축된 모형의 계산결과를 활용하여 예상강우별 도달시간, 수위상승 등을 예측하고, 하천수위별 대응기준을 수립하는 연구를 진행하였다. 수위별 대응기준은 현장에서 계측되는 수위값을 기준으로 홍수예보기준, 하천기본계획의 제방고 및 주변 제약 사항을 고려하여 직접알람 기준으로 활용하였다. 또한 대상 수위국에 대하여는 2~3년간의 관측자료 확보 및 유량측정을 통해 대응기준의 보완을 진행할 예정이다. 재난관련 골든타임을 확보하고 홍수피해 최소화를 위한 홍수재해 통합관리 체계 구축은 이제 선택이 아닌 필수라 할 수 있다. 특히 본 연구로 산정된 홍수대응기준과 함께 물관리 유관기관의 실시간 수문자료 공유체계 구축, 홍수통제기관 또는 기술력을 보유한 재해대책 책임기관과의 유기적인 기술교류 등을 통해 지자체 홍수피해 저감을 위한 능동적인 홍수대응 체계 구축이 수행되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.108-108
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• 2016

스마트워터그리드(Smart Water Grid; 이하 SWG)란 현재 직면에 있는 물 부족, 물 안보, 물 복지 등 물에 대한 문제를 ICT 기술을 활용하여 물관리의 새로운 패러다임을 제시할 수 있는 융합 기술이다. 즉, SWG는 기존의 수자원 관리 시스템의 한계를 극복하기 위해 첨단 정보통신기술을 이용하는 고효율의 차세대 인프라 시스템으로 다양한 수원을 활용하고 물을 효율적으로 배분 관리 운송하여 수자원의 불균형을 해소하고, 첨단센서네트워크를 이용해 용수관리 전분야에 걸쳐 양방향 실시간으로 용수정보를 감시 대응하여 용수관리와 에너지 효율의 최적화된 메가시티(mega-city)에 적합한 지능형 물관리가 가능할 것으로 예상되는 시스템이다. 따라서 국토교통부 과제로 추진중인 SWG 연구단에서 개발한 스마트 워터 기술을 영종도 112 블록에 적용하여 지역주민의 물복지 향상 및 물 사용자에 대한 소비자 만족도를 높이는데 목적을 두고 데모플랜트를 구축 방안을 수립하였다. 영종도 112블록(인천 운서동 및 운북동 일원)은 인천 공촌정수장에서 해저관로를 지나 영종통합 가압장에서 가압 후 공항신도시배수지에서 물을 공급받고 있는 지역으로 면적은 $17.41km^2$, 인구는 약 17,000명, 물사용량 $8,000m^3$/일, 총관로연장 약 55km, 유수율이 겨우 73.2% 지역이다. SWG 적용성 평가를 위해 영종도 112 블록에 유수율 제고 및 운영비용 저감을 목적으로 데모플랜트를 구축하였다. 스마트 계측을 위해 스마트미터 469개(15~20mm), 디지털미터 172개(25~200mm), 누수유무센서 1개소, 다항목 수질측정기 1개소, 유량계 3개소, 수압계 5개소, AMI 시스템 641개 및 물효율 운영프로그램과 물정보 App서비스 기능으로 구성하였다. 물효율 운영프로그램은 실시간 수요량 예측, 배수지 운영에 따른 취수량, 송수량, 펌프 대수조합 및 운전스케줄링이 가능한 경제적 물공급 스케줄링, 관망상태 감시 및 제어(실시간 유량/수압 분석을 통한 누수분석) 기능이 탑재되어 통합운영센터에서 운영할 계획이다. 데모플랜트 운영을 통해 수자원의 효율적인 배분 및 공급, 유지관리 향상, 운영 비용 최소화 등의 결과를 바탕으로 신도시 및 기존도시의 물관리 정책수립에 활용할 수 있을 뿐만아니라 시간적 공간적 불균형 해소 및 물시장 발전에 크게 기여할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1383-1387
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• 2008

우리나라는 계절적으로 편중된 강우특성 때문에 이수관리와 치수관리가 분리될 수 없고, 하천유역 상 하류의 수량과 수질은 유기적으로 연관되어 있으므로 수자원관리는 하천유역단위로 통합적으로 이루어져야 한다. 특히 한정된 수자원으로 하천의 수량과 수질 목표를 동시에 달성하기 위해서는 물의 수요와 공급을 실시간 정보로 획득하면서 기상과 유출 분석기술을 활용하여 운영기간 동안의 용수수요와 공급을 예측하고, 이를 바탕으로 하천과 저수지의 수량과 수질을 고려한 유역 저수지군 시스템의 최적 물공급계획을 수립 시행할 수 있도록 지원하는 통합 물관리 Toolkit과 운영 기술이 필요하다. '유역통합 물관리시스템(IRWMS)'은 유역의 유출량 산정과 예측을 담당하는 유역유출 예측시스템(RRFS)과 연동하여 장 단기 저수지군 시스템의 최적운영 의사결정을 지원하기 위한 월단위 최적운영모형(SSDP), 일단위 최적운영모형(CoMOM), 그리고 유역물배분 모의운영모형(KModSim)이 포함되어 있다. RRFS로부터 예측된 수계내 소유역별 유입량 및 수요량(농업, 공업, 생활용수) 정보를 토대로, SSDP 또는 SSDP-CoMOM 연계모형으로부터 구한 월 또는 일 단위 최적저류량 및 방류량을 산정, 이를 KModSim 모형에 입력하여 장 단기 모의를 통하여 유역 물관리 의사결정의 최종단계에 해당하는 저수지군 최적방류량 결정에 필요한 정보 및 시나리오를 제공하게 된다. 본 연구에서는 개발된 저수지운영 요소모형들을 이용하여 금강수계 저수지군의 연계운영에 적용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.110-110
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• 2011

최근 국제적으로 물관리의 차세대 개념으로서 지능형 물관리(Smart Water Grid)가 활발하게 논의되고 있다. 우리나라에서도 일부 학자들을 중심으로 이에 대한 개념이 도입되고 있다. 현재까지 정리된 지능형 물관리의 개념은 최근 급성장한 정보통신기술을 활용하여 기존에 비효율적으로 운영되는 물관리의 시스템을 획기적으로 개선하자는 것이다. 따라서 이론적으로는 물의 생산, 정수, 배송 그리고 이용과 처리에 이르는 전 과정을 실시간으로 통합하여 관리하는 것이 가능하다. 국제적으로는 IBM과 Siemens 등과 같이 정보통신과 물산업을 선도하는 기업 주도의 기술개발이 진행되는 단계이다. 2000년대 초반에는 용수수급의 효율화를 위한 장치개발에 주력하였으나, 현재에는 용수수급과 관련된 제반사항에 대한 기술적 통합시스템 구축으로 적용범위를 넓히고 있다. 우리나라에서도 도시인프라 자료의 통합관리와 수질 모니터링 시스템 구축이 추진되었으며, 2010년 12월 발표된 새만금종합개발계획에서는 본격적으로 활용을 검토하고 있다. 그러나 지능형 물관리의 기술적 통합시스템 전략은 곧 심각한 제도적 장벽에 직면할 것이다. 아무리 우수한 기술적 시스템이 개발된다고 하여도 제도적 기반의 구축이 없으면 국민경제에 도움이 되는 현실적용에는 한계가 있다. 기존에 확립된 물관리의 제도적 기반으로는 한정된 지역의 좁은 영역에서 활용될 수밖에 없다. 이것은 우리나라의 물관리가 기본적으로 법적, 제도적, 행정적 차원에서 분리되어 운영되고 있기 때문이다. 본 연구는 지능형 물관리가 지향하는 기술적인 통합시스템 구축이 당면할 제도적 한계를 도출하고 이를 극복하기 위한 정책적 방향을 제시하고자 한다. 또한 2009년 국회에 제출된 물관리기본법(안)에 지능형 물관리의 개념을 도입하는 방안을 모색하고자 한다.