• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.298-298
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• 2022

최근 우리나라는 과거에 비해 기후변화 등의 사유로 가뭄과 홍수가 증가하는 추세에 있으며, '90년대에 들어서는 대규모의 홍수와 극심한 가뭄이 거의 매년 되풀이 되고 있어 지역간 물수급·공급의 불균형이 심각하여 국민이 활용가능한 수자원확보량과 공급가능량이 많은 차이를 보이고 있다. 기후패턴 변화 및 지속적인 용수수요 증가로 인해 가뭄 발생 위험이 커지고 있으나, 신규 수자원개발은 지역갈등 유발 등 사회적 여건에 따라 불가하므로, 기존댐을 평가하고 효율적으로 활용한다는 것은 기존 수자원을 최대한 활용하여 그 가치를 재조명하고 감춰져 있는 수자원을 다시 찾아내어 활용한다는 점에서 큰 의미가 있다. 허나, 댐 용수공급 안정성을 재평가하기 위한 그간 수많은 노력이 이루어지고 있으나, 용수공급 안정성(이수안전도) 기준은 댐 건설 당시 시대적 여건 등에 따라 다르게 적용되어 표준화된 기준이 전무한 실정이다. 이에 따라 국민의 물이용 보장 등 수요자 입장을 고려한 댐별 표준화된 이수안전도 기준 마련이 시급하다고 판단되며, 본 과업을 통해 댐마다 달리 적용된 이수 안전도를 개선하여 형평성을 고려한 국민 물이용 보장 등을 구현할 수 있는 댐 이수안전도 표준화 및 개선방안을 도출하고자 한다. 표준화된 기준을 통하여 신규댐 설계, 기존댐 평가, 갈수 대책용량 결정 등과 관련하여 용수공급 능력 평가 시 혼란을 사전에 예방하고, 본 연구에서는 수자원 시스템의 용수공급 안정성(이수안전도)을 평가하고 표준화 방안을 마련하기 위한 정량적이고 객관적인 지표를 개발하였고 이를 댐설계 기준 등 국가계획에 반영하여 지침 화할 수 있는 방안을 연구하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.255-255
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• 2017

오래전부터 물은 누구나 사용할 수 있는 자유재로 인식되었지만, 산업혁명 이후 폭발적으로 증가하는 인구와 환경오염 문제로 인해 인류가 사용할 수 있는 수자원이 그 수요에 비해 공급이 줄어들었으며, 이로 인해 자유재로 인식되어 왔던 수자원은 점차 그 가치를 매기는 경제재로 인식이 바뀌고 있다. 하지만 다른 경제재와 다르게 자연자원인 수자원은 환경재, 공공재라는 인식이 강하고, 더불어 공급의 불확실성으로 인해 일반적인 시장경제가 적용되기 어렵고 경제적 가치를 산정하기가 쉽지 않다. 이에 최근 수자원 전문가들은 공급이 한정된 수자원을 효율적이고 합리적으로 배분하기 위해 수자원의 경제적 가치를 산정하는 연구를 진행하고 있다. 예를 들어, 미국 캘리포니아주의 경우 수자원의 용도별, 지역별 경제적 가치를 산정하여 이를 용수배분에 적용한 CALVIN모형(CALifornia Value Integrated Network)을 개발하여 실제 주정부의 수자원 활용계획에 적용한 사례가 있다. 우리나라의 경우 구체적으로 수자원의 용도별, 지역별 경제적 가치를 산정하고, 이를 실제 물 배분 계획에 적용한 사례는 드문 상황이다. 본 연구에서는 국내 실정에 맞는 수자원의 용도별 경제적 가치를 추정하고 편익함수를 산정하는 방안을 연구하였다. 수자원의 용도를 생활, 공업, 농업, 하천유지 용수 등 네 가지로 구분하여 각 용도별로 용수의 경제적 편익을 분석하고 이를 토대로 용수별 편익함수와 경제적 가치를 산정하는 방안을 제시하였다. 본 연구를 통해 제시될 수자원의 용도별 편익함수는 향후 개발예정인 수자원-경제통합 물 배분 모형에 적용될 것이며, 나아가 수자원의 효율적인 배분 계획 및 정책 마련에 기여할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.6-6
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• 2019

상수관망시스템은 공급원으로부터 수요처까지의 용수공급을 위해 구축된 관수로 기반의 사회기반시설물로서, 주로 생활 및 산업 용수를 공급하므로 대규모 사회 경제적 피해를 방지하기 위해서는 안정적인 용수공급 능력이 요구된다. 네트워크의 다양한 특성에 의해 표현되는 상수관망시스템의 신뢰도(reliability)는 크게 시스템 내 구성요소의 안정성(mechanical reliability)과 용수공급의 기능적 안정성(hydraulic reliability)으로 구분할 수 있다. 특히, 시스템의 용수공급 안정성에 주목한 수리학적 신뢰도 연구는 많은 연구자들에 의해 지속적으로 수행된 바 있으며, 다양한 평가방법 및 지표들이 제시되어 활용 중에 있다. 기존의 수리학적 신뢰도 지표들은 주로 수요절점(demand node)에서의 공급가능 수량 및 수압을 바탕으로 산정되었다. 그러나, 절점(node)에서의 공급 상태는 결과에 해당하며, 원인 분석을 위해서는 관로(pipe)의 배치 및 규격을 분석해야 하는 번거로움이 존재한다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 본 연구에서는 직접 관로(pipe)의 공급 특성을 분석하여 네트워크의 신뢰도를 평가함으로써, 신뢰도 저하의 원인 분석 및 시스템 개선에 효율적으로 활용할 수 있는 신뢰도 지표를 산정하고자 하였다. 본 연구에서는 상수관로 내 수리학적 기울기가 전반적으로 균등할수록 설계 비용대비 공급 신뢰도, 즉 용수공급 효율이 개선되는 특징을 바탕으로, 네트워크 내 총 에너지 손실로부터 각 관로의 길이, 유량 등의 특성을 고려한 등가 수리경사(Equivalent hydraulic gradient)를 유도하여 모든 관로의 적정 수리경사로 제안하였다. 따라서 각 관로의 실제 수리경사를 대상으로 관로별 수리학적 균등성 지수(pipe hydraulic uniformity index)를 산정하였으며, 더 나아가 전체 시스템의 균등성 지수(system hydraulic uniformity index)를 산정하였다. 제안된 신뢰도 지표는 가상의 네트워크에서 지역 내 용수 사용량이 증가하는 등 용수공급 안정성을 저해하는 몇 가지 시나리오를 바탕으로 검증하였으며, 또한 기존 지표들의 신뢰도 평가 결과와 비교, 분석하였다. 본 연구는 향후 네트워크 최적 설계의 목적함수로 활용하거나, 네트워크의 보강계획 수립에 기여할 것으로 기대된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.6
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• pp.779-793
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• 1998

In this study, for the purpose of water supply planning, we propose a sophisticated multi-period mixed integer programming model that can coordinate the behavior of multi-reservoir operation, minimizing unnecessary spill. It can simulate the system with operating rules which are self- generated by the optimization engine in the algorithm. It is an optimization model in structure, but it indeed simulates the coordinating behavior of multi-reservoir operation. It minimizes the water shortfalls in demand requirements, maintaining flood reserve volume, minimizing unnecessary spill, maximizing hydropower generation release, keeping water storage levels high for efficient hydroelectric turbine operation. This optimization model is a large scale mixed integer programming problem that consists of 3.920 integer variables and 68.658 by 132.384 node-arc incidence matrix for 28 years of data. In order to handle the enormous amount of data generated by a big mathematical model, the utilization of DBMS (data base management system)seems to be inevitable. It has been tested with the Han River multi-reservoir system in Korea, which consists of 2 large multipurpose dams and 3 hydroelectric dams. We demonstrated successfully that there is a good chance of saving substantial amount of water should it be put to use in real time with a good inflow forecasting system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.212-212
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• 2020

도시하천의 경우 비 강우시 하천의 유지용수가 부족하고, 도시지역에서 유입되는 오염물질로 인하여 수질악화, 악취 등의 문제가 발생하고 있다. 최근 생태하천 및 친수 공간에 대한 관심이 증가하고 있고, 이에 정부는 도시하천 복원사업을 적극적으로 추진하여 수환경개선을 위한 많은 노력을 기울이고 있다. 굴포천은 인천 부평구에서 경기도 김포시로 이어져 있는 국가하천으로서 수질 향상 및 유지용수 확대를 위한 굴포 하수처리수의 재이용수 활용 계획이 수립되었다. 이에 2019년 3월 자연생태하천 조성사업이 준공되었고, 굴포하수처리수에 오존처리과정을 거친 유지용수가 굴포천 상류부에 공급되고 있다. 본 연구에서는 굴포천 내 오존처리 재이용수 공급 전·후의 수질 개선 효과를 분석하기 위하여 하천수 수질기준을 활용하여 계절 별 주요 수질인자의 농도를 정량적으로 비교하였다. 유지용수 방류지점과 굴포하수처리수 방류 위치를 기준으로 굴포천 내 해석구간을 나누고, 재이용수 공급전·후 각 1년에 대하여 주요 수질을 분석하였다. 하천수 수질환경기준에 사용되는 DO, BOD, COD, TOC, SS, T-P를 중심으로 분기별 수질 분석을 한 결과, 굴포천 모든 지점에서 DO 농도는 평균적으로 증가하였고, 다른 주요 수질 인자의 농도는 감소되어 수질 개선 효과가 높은 것으로 나타났다. 분기별 하천수 수질등급 비교 결과 재이용수 공급 전 '매우 좋음(1a)'였던 수질인자는 재이용수 공급 후에도 동일 등급을 유지하였고, 모든 수질 항목에서 계절에 따른 편차가 있었지만 재이용수 공급 이후 모든 수질등급이 향상된 것으로 나타났다.

• Water for future
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• v.14 no.2
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• pp.63-69
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• 1981

This Study is aimed at optimal sequencing of water supply projects for water demand from the application in water resources field of dynamic programming because a minimum present cost strategy for investment in water supply projects plays an important part of installation of some projects. In analysis, the relationships of the future water demand and numerous possible independent projects that are expected to meet water requirements up to some future data in Daegu city were used and future water demand were estimated from the exponential function method, the method used by the Water Works Bureau of Daegu City government which is a kind of geometric progression method and the mean value of these two methods. The results showed that the optimal sequencing of water supply projects using Dynamic Programming was reasonable and the changing of the estimation method of future water demand made a difference among optimal sequence of projects while the changing of annual rate of interest had influenced on present value cost only. In general, the best sequence for constructing the seven projects was the order of D-E-G-F-C-B-A, with the corresponding period for 33-38 years.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.71-71
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• 2023

국가물관리기본법에 의거하여 통합물관리 정책에 부합하는 농어촌용수 계획 및 관리를 위해 유역 및 용수구역 단위의 농업용수 공급 및 수요 분석이 요구되고 있다. 현재 농업용수는 개수로 방식 용수공급체계 및 수문 직접조작에 의한 용수배분체계로 공급량 대비 사용량의 비율이 48%에 불과하다. 또한, 농경지 상류와 하류의 공급량 차이가 크게 발생하며, 경지면적 감소가 공급 필요량 감소로 연결되지 않는다. 농업용수의 경우 기존 국가유역수자원 모델 (K-WEAP, MODISM)을 통한 물수지 분석시 순물소모량 개념의 회귀수량 산정으로 공급량과 회귀량의 왜곡이 발생하고 있으며, 이에 따른 공급량 왜곡, 유역내 복잡하고 다양한 농업용수 공급체계를 하나의 가상저수지로 단순화함으로서 유역내 들녘별 농업용수 과부족 분석 불가능, 하천과 저수지 공급 우선순위 현장과 불일치 등 농어촌용수구역의 특성 및 실제 현장을 반영하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 기존 물수지 분석 모델을 개선하기 위한 농업용수 유역 물수지 분석 모델의 방법론을 제시하고 시범지역 적용을 통한 검증 및 적용성을 평가하고자 한다. 경기 안서 농촌용수구역을 대상으로 농어촌공사 및 지자체 관리 저수지, 양수장, 취입보, 관정 등 총 106개 개별 시설물 자료를 구축하였으며, 39개 지구로 세분화하였다. 한국농어촌공사의 계측 공급량 기반 수요량 및 개별 시설물에 대한 물수지 분석 후 지구 단위, 소유역 단위, 표준유역 단위의 상하류 및 시설물을 연계한 유역 물수지 모델을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.222-222
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• 2022

최근 기후변화로 인해 지역 및 시기별로 강수량이 편중되면서 가뭄(0.72회/년) 등 물 관련 재해가 빈번하게 발생하고 있으며, 가뭄의 강도 또한 심화되는 추세이다. 본 연구대상 지역인 태안군과 괴산군의 경우 기후변화 시나리오(RCP 4.5)를 적용, 미래(~2100년) 기상조건에 대하여 기존 농업용 저수지의 용수공급능력을 평가한 결과, 가뭄대응(내한) 능력이 감소하는 것으로 분석되었다. 한편, 농업가뭄의 경우 주로 영농기에 발생하여 장마가 시작되면서 해소되었으나, 최근 기후변화로 인해 지속기간이 점차 증가하여 가뭄피해가 매년 반복되고 있다. 그러나, 현재까지 추진된 가뭄대책의 경우 관정개발, 저수지 준설 등 단기·사후처방 중심의 대책이 마련되어 지속적인 재해관리와 예방에 많은 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구에서는 지역 맞춤형 가뭄대응 종합대책을 마련하여 기후 변화대비 안정적인 영농기반을 구축하고자 하였다. 기존시설 개선, 수요관리 등 최근 정부정책 방향과 재원조달 방안을 고려, 법적근거(농어촌정비법 등)에 의한 실현 가능한 사업계획을 수립하는 한편, 다목적 농촌용수 개발, 용수이용체계 재편 등 사업유형을 구분한 후 단계별(장·단기) 가뭄대책을 마련하였다. 가뭄대책 수립 시 한국농어촌공사에서 개발한 '수리수문 설계 시스템(K-HAS)'을 이용하여 용수 수요량을 산정하였고, 기존 수리시설물별 물 수지 분석을 통해 여유수량이 확보된 수원을 최대한 활용코자 하였다. 저수지 개발 등 신규 수자원 확보가 용이한 내륙·산간지역의 경우 중·대규모 저수지(유효저수량 1백만m³, 유역면적 200ha이상) 개발계획을 수립하는 한편 지역특성(형상, 표고차 등), 개발여건 및 경제성 등을 고려하여, 적정 개발범위(수혜면적 20ha이상)을 설정하였다. 한편, 신규 수자원개발이 어려운 도서·해안지역의 경우 용수 재이용(회귀수 활용) 및 담수호 내 염해방지시설을 도입하는 등 지역 맞춤형 가뭄대책을 수립하였다. 본 연구에서 제시한 단계별(장·단기) 가뭄대책이 차질없이 시행될 경우 기후변화 대비 안정적인 농업용수공급이 가능하고, 상습가뭄 발생(물 부족) 지역에 대하여 효율적이고 합리적인 물(수요·공급)관리가 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.415-415
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• 2020

국내 농업용수 수요량 산정에 있어서 논벼 수요량은 수정 Penman (Modified Penman: MP) 방법에 의한 증발산량을 기반으로 산정하고 있으나, 최근 국제식량농업기구 (Food and Agriculture Organization of the United Nations: FAO) 및 국내 농진청 등에서는 Penman-Monteith (PM) 방법에 의한 증발산량 산정방법을 채택하고 있다. 따라서 본 연구에서는 논벼 수요량 산정에 있어 우리나라 실제 현장여건에 적합한 논벼 증발산량 산정 방법을 제안하고자 기존에 적용하고 있는 MP 방법과 최근에 국내외적으로 제안되고 있는 PM 방법에 의한 논벼 수요량 산정 결과를 실질적으로 벼 생산에 공급된 저수지 공급량 자료와 비교 분석을 통해 현장 적용성을 평가해 보았다. 이를 위해 본 연구에서는 농진청에서 PM 증발산량 작물계수를 도출한 현장실험지구를 포함하는 호남지역을 대상으로 저수지 100 만톤 이상의 한국농어촌공사 관리지역 중 농업용수 공급량 자료가 신뢰성 있는 대표지구를 선정하였다. 농업용수 실제 공급량 자료를 기반으로 두 증발산량에 의한 논벼 수요량 산정 결과를 비교 분석한 결과, MP 방법에 의한 수요량이 PM 방법에 의한 수요량 보다 높게 나타났으며, 따라서 MP 방법에 의한 수요량이 PM 방법에 의한 수요량 보다 농업용수 공급량과의 차이가 작게 나타나는 경향을 보였다. 대체적으로 강우량이 적은 지역에서 농업용수 공급량 및 논벼 수요량이 높게 나타났으며, 이러한 결과는 공급량과 수요량간의 관계에도 영향을 미쳐 강우량이 많은 지역에서 강우량이 적은 지역에 비해 농업용수 공급일수가 감소함으로써 공급량과 수요량과의 차이가 적어지는 경향을 보였다. 본 연구 결과로 농업용수 공급량을 기준으로 논벼 수요량 산정에 있어 증발산량 산정방법은 안정적인 농업용수 공급계획과 수리시설 설계에서의 이수안전도 확보차원에서 MP 방법을 채택하는 것이 더 바람직 할 것으로 사료된다. 추가적으로 논벼 수요량 산정은 증발산량 산정방법 외에도 유효우량 산정방법, 수로손실, 재배관리손실 등의 다양한 관련 인자들의 영향을 받기 때문에 증발산량 산정방법과 더불어 이들 인자들에 대해서도 종합적인 평가를 실시하여 논벼 수요량 산정 결과의 신뢰성 확보가 요구된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.512-512
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• 2022

국내 수자원 시스템은 이수 관련 기준과 이를 평가할 수 있는 지표 및 방법, 지침이 미흡한 실정으로 관련 시설물의 안정성과 형평성에 대한 문제가 제기되어 왔다. 농업용 저수지의 경우 한발 시 관개용수를 공급할 수 있는 내한능력, 기존 설계기준에 의한 물수지법에 따른 저수지의 설계한발빈도를 대체 사용하여 이수안전도를 산정하고 있으며, 설계한발빈도인 10년 한발빈도는 10년에 1회 정도의 갈수를 기준으로 한다. 농업용 저수지의 축조년도는 1940-1970년대로 약 86%가 축조된 지 50년 이상 경과하였고, 대부분 설계 한발빈도가 10년 이하로 축조되었으나 최근 발생하고 있는 기후변화, 용수관리 환경 변화, 수요량의 변화, 설계한발빈도 변화 등으로 현시점의 이수안전도 파악이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 국가물관리기본계획에서 준용하고 있는 신뢰도 관련 이수안전도 기준인 이수안전율과 공급신뢰율을 활용하여 농업용 저수지의 이수안전도를 산정하고 기존 농업용 저수지의 이수안전도 기준인 10년 한발빈도와 비교함으로써, 농업용 저수지 이수안전도 산정기준의 적정성을 평가하고자 한다. 신뢰도 기준은 장기간 계획기간 동안 저수지의 용수부족이 얼마나 발생하는가에 대한 평가 방법으로 이수안전율은 최대 부족량과 수요량으로 산정가능한 양적기준 신뢰도이며, 공급신뢰율은 물공급부족기간으로 산정가능한 시간기준 신뢰도이다. 신뢰도 기준에 의한 방법은 저수지 모의 운영을 통한 물수지 분석을 실시하여 산정이 가능하며, 물수지 분석을 위해 한국농어촌공사에서 개발한 수리수문설계시스템 (K-HAS, Hydraulics & Hydrology Analysis System)을 사용하였다. 본 연구의 결과는 농업용 저수지의 이수관리 계획 수립 및 내한능력 평가 등 국가수자원정책의 지표로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.