• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.56-56
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• 2011

댐의 용수공급능력이란 어떤 기간 동안에 저수지로부터 각종 용수로 공급할 수 있는 수량을 의미하고 통상 연간 공급가능량으로 표시되며, 평가기준인 이수안전도는 크게 보장공급량 기준과 신뢰도 기준으로 구분된다. 보장공급량이란 최악의 갈수기 동안에도 공급을 보장할 수 있는 최대공급량을 뜻하며 다년기준과 특정 한발년도 기준으로 구분된다. 신뢰도 기준은 장기간의 계획기간에 걸쳐 저수지운영을 통하여 전체기간 중에서 일정비율의 기간 동안만 물 부족을 허용하는 방법이고 연간단위기준, 기간단위기준 및 공급량단위기준으로 구분된다. 기존의 다목적댐의 경우 설계 시에 이수안전도를 다년기준 혹은 특정 한발년도 기준의 보장공급량 방식으로 용수공급능력을 평가하였으나 최근에는 적극적인 수자원의 활용을 위하여 신뢰도 기준의 이수안전도로 용수공급능력을 평가하고 있다. 본 연구에서는 설계 당시 이수안전도를 21개년간의 보장공급량으로 기준한 임하댐과 이수안전도를 '67~'68의 한발년으로 기준한 안동댐의 용수공급능력을 신뢰도 방식으로 재평가 하였고, 기본계획 공급량과 비교하여 추가용수공급 가능 여부를 검토하였다. 다년간 운영된 기존댐의 용수공급능력을 평가하기 위해서는 저수지를 하나의 시스템으로 고려하고 댐 운영시점에서의 유효저수량에 저수지 유입량, 강수량, 목적별 계획 용수 수요량, 홍수 시 월류, 방류량 등을 고려한 저수지 모의운영분석을 실시하여 물 부족량 및 용수공급능력을 계산한다. 본 연구에서는 안동댐과 임하댐의 30년 일 유입량 자료를 사용하여 단독운영 모의를 수행하였고, 30년 중 1회 물 부족발생(신뢰도 96.7%) 및 20년 중 1회 물 부족발생(신뢰도 95.0%)을 기준으로 연간단위 평가 및 월간단위 평가를 수행하여 각각의 용수공급능력을 산정하였다. 모의운영 결과 신뢰도 95.0%의 연간단위 평가 시 안동댐의 용수공급 가능량은 연간 893백만$m^3$, 임하댐의 용수공급 가능량은 연간 382백만$m^3$으로 안동댐과 임하댐 모두 기본계획공급량에 비하여 용수공급능력이 작게 산정되었다.

• 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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.65-65
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• 2017

상수관망 시스템(Water Distribution System, WDS)은 원활한 용수 공급을 위해 구축된 사회기반시설물로써, 물 공급절차에 따라 그 구성요소를 공급원, 공급 경로, 수요지 등의 범주로 구분할 수 있다. 원활한 물 공급이란 수요지에서 요구하는 수량과 압력 수준을 충족시키는 것을 의미하며, 따라서 상수관망의 용수공급능력은 요구 수량 및 압력과 실제 공급 결과를 비교함으로써 가늠할 수 있다. 과거에는 두 가지 기준을 별도로 산정하여 이를 평가하였으나, 유량과 압력을 함께 고려할 수 있는 에너지 기반의 평가 방법이 제시되면서 시스템 내 에너지 분포를 정량화하여 시스템의 용수공급능력을 평가하는 연구가 주목받고 있다. 세계적으로 많은 연구자들은 시스템 내 에너지 흐름 상태를 정량화함으로써 다양한 형태의 상수관망의 신뢰도지수(Reliability Index)를 제안한 바 있다. 이 때, 대부분의 신뢰도 지수 연구에서는 수요지에 공급된 에너지를 기본적으로 유지해야 하는 최소요구 에너지(Required Energy)와 비상 상황에 대응하기 위한 잉여 에너지(Surplus Energy)로 구분하고 있으며, 잉여 에너지를 상수관망의 공급 안정성을 나타내는 핵심 요소로 활용하고 있다. 확보된 잉여 에너지는 비상시 최소요구 에너지를 대체하는 개념에서 복원력으로 표현되어, 잘 알려진 Resilience Index(RI)를 비롯해 많은 복원력 지수가 존재한다. 본 연구에서는 복원력 지수를 포함한 세 가지의 신뢰도 지수를 적용하여 상수관망의 용수공급 상황 변화에 따른 시스템의 안정성을 분석하였다. 특히, 절점별 복원력 지수를 산정하고 그 분포를 공간적으로 도시하여 파악함으로써, 비상시 효율적인 운영을 위한 판단기준으로써 신뢰도 지수를 폭 넓게 활용할 수 있음을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.21-21
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• 2018

수자원 시스템의 용수공급의 안정도를 평가하는 지표로 국내에서는 이수안전도 혹은 안전채수량(safety degree for water shortage or safe yield)의 개념이 이용된다. 아울러 공급 측면에서는 기준갈수량, 공급신뢰도, 저수용량 등이 분석되고 있으며, 수요 측면에서는 용수공급 보장일수, 최소 부족량, 갈수 조정기간 및 용수부족에 따른 피해정도 등을 고려하고 있다. 전통적으로 수자원 시스템의 평가는 용수공급 실패기간의 통계적 특성을 분석하여 이루어진다. 용수공급 실패기간으로부터 분석되는 통계적 특성은 용수부족 발생빈도, 용수부족 지곡기간 및 용수부족 총 양 등 세 가지로 정량화되는 것이 일반적이다. 수자원 시스템이 수요를 만족시키는 정도인 신뢰도(reliability), 용수부족 발생 후 얼마나 빨리 회복하는지를 나타내는 회복도(resilience) 및 용수부족의 양적 크기를 나타내는 취약도(vulnerability)의 지표는 앞서 언급된 세 가지 통계 특성으로부터 계산된다. 본 연구에서는 Copula 기반 이변량 빈도해석 개념을 적용하여 댐 용수공급 취약성 평가 방법을 개선한 후, 국내 남강 댐 유역의 용수공급 취약성을 평가해보고자 한다. 이를 위해, 국내외에서 이용되고 있는 용수공급 평가지표들의 특성들을 정리하였다. 다음으로는, 취약성 평가 방법에 Copula 기반 이변량 빈도해석 방법을 적용하는 방법을 제안하였다. 본 연구의 분석은 용수공급 실패 사상을 기준으로 수행되었으며, 용수공급 실패 사상의 발생확률은 포아송 분포, 총 부족량은 대수정규분포로 모의되었다. 최종적으로는 남강 댐의 재현기간별 취약성 평가 결과를 도출하여 본 연구에서 제안한 취약성 평가방법의 적용성을 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.378-378
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• 2018

우리나라의 다목적댐 저수지 운영기준은 홍수기에 발생한 유입량에 의존하고 있으며 최근들어 빈번하게 발생하고 있는 가뭄으로 현재 기준으로는 안정적 용수공급을 하기 힘든 상황이다. 이러한 가뭄에 의한 용수부족을 사전에 대비하기 위해 국토교통부에서는 댐 용수부족 대비 용수공급 조정기준을 제시하였다. 기준에 의해 가뭄시 다목적댐에서는 4단계의 가뭄단계(관심, 주의, 경계, 심각)로 관리되며 용수제한공급이 시행된다. 하지만 가뭄단계 해제시 다소 보수적인 기준으로 인해 용수제한공급으로 인한 피해를 최소화하기 위해 가뭄단계별 해제기준을 개발하였다. 본 연구에서는 AR5 RCP 4.5/8.5 26개 시나리오를 분석하여 기간신뢰도와 공급신뢰도를 산출하고 하위 시나리오와 median 값을 가지는 시나리오를 선정하여 해제기준을 적용하였다. 기간 공급신뢰도, 회복도 및 취약도와 추가공급가능량 및 용수 추가공급가능일수를 통해 용수공급능력을 평가하였다. 시나리오별로 용수공급 실패기간 유지일수에 따라 기간 공급신뢰도와 회복도 및 취약도가 상이하게 분석되어 향후 미래 기후변화시나리오 적용 분석시 적절한 기후변화 시나리오의 선정이 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.647-650
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• 2009

본 연구는 기존댐의 효율적 이용을 위해 하류유황을 고려한 효율적 용수공급방안을 새로운 방법으로 제시하고자 하며 용수공급의 효율적 증대방안을 연구하는데 목적이 있다. 새로운 용수공급방안을 위하여 모의 적용되는 지역은 안동댐 유역을 선정하였으며 낙동강하류를 대표하는 진동지점의 유황특성을 파악하고 안동댐 실측운영자료를 기준으로 HEC-5 모형을 이용하여 안동댐 용수공급 신뢰도를 평가하여, 비홍수기에 추가 용수공급량에 대하여 방안별 용수공급능력을 평가하였다. 연구결과, 낙동강 유량이 풍부한 홍수기에 댐하류 공급량을 안동댐에 저장하였다가 비홍수기에 추가 공급하는 3가지 시나리오별로 분석하여 추가 용수 공급 가능량은 각 시나리오별로 $1.35m^3/s^{\sim}2.12m^3/s$정도로 평가하였으며, 이를 바탕으로 현시점에서 국내 기존댐에 대해 댐건설 당시 적용된 농업용수 사용량을 재조사하여 최적의 필요량을 공급하고 비홍수기에 공급할 수 있는 방안 등의 효율적인 용수공급증대 방안에 대하여 발전적인 연구와 실효성있는 댐운영을 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.108-115
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• 2011

용수공급 계획의 수립이나 수자원시설물 운영에서 주어진 목적의 달성여부를 판단하는 기준은 사회적 합의를 바탕으로 한 공개념으로 작용하기 때문에 기준 적용은 매우 신중하게 다루어져야 한다. 이런 기준들은 신규용수공급시설 설계나 기존시설의 경우 이행도를 평가하는 척도가 되며 경제성이나 대안을 결정하는데 이용된다. 또한 이런 기준들은 국가 수자원 정책의 지표가 될 뿐만 아니라 물 공급 서비스를 받는 사람들에게 최소 필요로 하는 물을 어느 수준으로 얼마를 어떻게 공급할 것인가를 약속하는 의미를 갖는다. 이를 위해 우선 검토하여야 할 사항은 용수공급신뢰도 조사를 위한 기본체계를 제공하고 현재 신뢰도가 어떻게 정의되었으며 물 공급관리지표에 맞추어 예상되는 물 수요의 증가를 언제 어떻게 맞출 것인가라는 측면에서 신규시설물을 계획하면서 공급신뢰도에 의한 계획공급량(목표공급량)을 정하였다. 물을 공급받는 수요자는 공급에 대한 신뢰도가 높은 상태를 원하며 자신이 원하는 물을 아무런 장애없이 지속적으로 공급될 수 있는 조건을 전제로 물 공급계약을 체결한다. 이와 같은 신뢰도가 늘 엄격히 지켜지는 것은 아니나 현대 사회에서도 수요와 공급관계에서 지켜져야 할 기준으로 인식되고 있다. 아울러 수자원 기술자들에게 는 최적으로 달성해야할 업무목표가 된다. 그러나 제한된 정보를 이용하여 용수공급의 신뢰도를 정하게 되며 설계치를 초과하는 수문사상의 불확실성 및 수리구조물의 불안정 등으로 물 공급의 위험도는 항시 발생할 수 있다. 또한 인구증가나 새로운 산업입지에 의한 물 수요의 증가는 기존 시설물의 용량을 초과하여 물 공급의 신뢰도를 악화시킬 수 있다. 가장 널리 이용되고 있는 공급신뢰도 개념은 목표한 용수공급량 혹은 수요량을 충족시키느냐 못하느냐의 정도를 발생빈도 확률로 나타내는 것이다. 그러나 신뢰도의 적용에 대한 기준은 국내뿐만 아니라 외국에서도 종종 논란거리가 되고 있다. 또한 한 국가 내에서나 수자원을 개발하는 기관 내에서도 동일 목적의 사업별로 적용기준이 천차만별이다. 본 연구에서는 국내 외 이수안전도에 대한 정의와 적용사례를 분석하고 각각의 기준이나 지표의 장단점을 비교 평가하고자한다. 아울러 도출된 문제점을 바탕으로 개선방향을 제시하고자 하며, 궁극적으로 국내의 이수안전도 기준설정에 대한 종합적 의견을 제시 하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.90-90
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• 2020

상수관망시스템은 관할 지역 내 생활 및 공업용수를 공급하기 위한 사회기반시설물로써, 비상시에도 사용자의 용수 수요를 충족하기 위한 안정적인 성능이 요구된다. 이러한 상수관망시스템의 용수공급능력은 비상시 용수공급가능량, 공급수압 등 여러 가지 수리해석 결과를 통해 판단할 수 있다. 그러나, 시스템의 설계 및 운영 과정에서 다양한 성능들을 시간·공간적으로 모두 고려하는 것은 매우 복잡한 과정을 거치므로, 복합적인 용수공급 성능을 집약적으로 평가하기 위한 신뢰도 지수들이 개발되었다. 여기서 신뢰도 지수들은 각각의 이론적 접근방법에 따라 시스템의 특정 성능에 다소 편중된 평가 결과를 갖는 것으로 알려져 있으며, 따라서 상수관망시스템의 설계 및 운영 시, 목적과 특성에 맞는 적합한 신뢰도 지수를 선정하고, 적용하기 위한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 상수관망시스템의 구조적 특성 및 핵심 성능에 따른 신뢰도 지수별 적용성을 평가하기 위해, 다양한 형태의 네트워크에서 몇 가지 공급부하 시나리오를 바탕으로 수리해석 결과와 신뢰도 지수 간의 상관성을 분석하였다. 또한, 다기준 분석기법을 통해 종합적인 시스템 핵심 성능에 대한 신뢰도 지수의 상관성을 분석함으로써, 시스템 전반에 대한 신뢰도 지수별 적용성을 함께 평가하였다. 본 연구 결과는 향후 상수관망시스템의 설계 또는 기존 시스템의 보강 및 운영계획 수립 등을 위한 연구에서 폭넓게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2003.11b
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• pp.137-142
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• 2003

본 연구에서는 용수공급의 효율화를 최대화하고 비상시 수자원시스템의 최적운영을 위하여 다목적댐의 용수공급능력 평가지표를 산정하였다. 분석대상 유역으로는 비교적 자료구축이 잘되어있다고 판단된 안동댐을 선정하였으며 용수공급량을 -10~10%까지 증가시켜가면서 댐 모의운영을 실시하였다. 저수지 모의운영에 의해 용수부족사상수, 부족량, 부족기간 등을 산정하였으며, 이를 토대로 다목적댐의 용수공급능력 평가지표인 신뢰도(시간기준, 빈도기준, 양적기준), 복원도 및 취약도를 산정하고 계획용수공급량의 증감에 따른 이들 지표들의 영향성에 관하여 분석하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.7
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• pp.441-453
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• 2017

Water distribution networks (WDNs) supply drinking water to end users by maintaining sufficient water pressure for reliable water supply in normal and abnormal conditions. To design and operate WDNs in efficient way, it is required to quantify water supply ability of the network. Various reliability indices have been developed and applied in this field. Most of the reliability indices are calculated based on the energy within a network; that is, the total energy entered the network, the energy dissipated through water supply process, and the energy finally supplied at the nodes, etc. This study explains the energy composition in WDNs and introduces three well-known reliability indices developed based on the energy composition of the network. The three indices were applied to a study network under various demand loading scenarios that could occur in real-life operation practices. This study aimed to investigate the applicability of the reliability indices under abnormal scenarios and proposed to illustrate the spatial distribution of the system reliability in more intuitive way for proper responses to the abnormal situations.