• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1359-1363
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• 2008

우리나라에서 장기지속가뭄의 사례는 문헌을 통하여 쉽게 찾아볼 수 있는데 "증보문헌비고"에 따르면 조선시대에는 100건 이상의 가뭄이 발생하였는데 평균 5년에 한번정도 발생한 것으로 나타났다. 이중 2년연속 가뭄이 15회, 3년연속가뭄이 4회, 4년연속가뭄이 1회 및 6년연속가뭄이 2회 기록되어 있다. 그러나 역사적 고증이 어려워 실제 가뭄사례는 더 심했을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 장기지속가뭄에 대한 평가를 통하여 안정적 용수공급의 수준을 평가하고 용수공급부족 심도를 추정하기 위하여 한강수계를 대상으로 장기지속가뭄 수문시나리오를 개발하여 용수공급에 기여하고 있는 저수지 시스템에 적용하였다. 이중 장기지속가뭄수문시나리오는 한강수계를 팔당댐 상류에 대해 5개 소유역으로 구분하여 1,000년의 월 유량자료를 모의하여 30, 60, 90개월의 지속기간에 대해 50, 100 및 200년빈도에 대하여 개발하였다. 개발된 장기지속가뭄 수문시나리오에 대한 수자원평가는 화천, 소양, 충주, 충주조정지 및 팔당댐을 소유역과 수자원 시설물 구성요소로 하는 시스템을 만들어 팔당댐 기준 2011, 2016 및 2020년의 용수수요에 대하여 평가하였다. 평가모형은 동적 계획기법을 이용하였으며, 월 단위 운영을 실시하였다. 평가결과는 지속기간이 짧을수록 재현빈도가 길수록 용수공급측면에서 가뭄강도가 심한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권11호
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• pp.1017-1026
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• 2014

본 연구에서는 한강수계의 팔당댐 상류를 대상으로, 상류 댐들의 운영 및 하천수 사용이 하류구간의 유출에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. SWAT-K 유역모형을 적용하여, 2001~2009년에 대해 상류댐 운영 및 하천 취수량 적용 유무에 따른 조건별 모의결과를 분석한 결과, 소양강댐과 충주댐 등 다목적댐 운영에 따른 방류량이 갈수기와 홍수기의 하류구간 유출에 가장 크게 영향을 주는 것으로 나타났다. 이로 인해 갈수량이 팔당댐 지점에서 $100.57m^3/s$, 북한강 종점 $33.01m^3/s$, 양평수위표 지점 $49.66m^3/s$만큼 증가하는 것으로 나타났다. 반면, 하천수 사용에 따른 영향은 북한강 지역은 거의 나타나지 않았으며, 남한강 지역도 양평수위표 지점에서 $0.98m^3/s$의 갈수량 감소가 나타나 팔당댐 유입량에는 큰 영향이 없었다. 따라서, 장기간의 유출 및 유황분석에서는 횡성댐과 같이 규모가 작은 댐 운영이나 하천수 취수 영향은 제외시켜도 무방할 것으로 생각된다. 그러나 물이용이 집중되는 특정기간의 정교한 수문해석이나 취수량이 많은 하천구간을 대상으로 하는 유출 분석에서는, 취수량은 물론 유역내 물이동량에 대한 정보가 필수적으로 고려되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.84-84
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• 2017

IPCC 4차 보고서(2007)에 따르면, 미래 기후변화로 인한 가장 취약한 부분으로 강수패턴의 시 공간 변화로 인한 가용 수자원의 변화를 선정하였으며 IPCC 5차 보고서(2014)는 특히 아시아지역은 지역별 대처전략수립, 물 재활용 등 수자원 다양화, 통합형 수자원 관리를 권고하였다. 지하수의 변화와 같이 흐름속도가 느리고 지속적인 요소의 경우에는 지표 기후변화의 영향을 쉽게 인식할 수 없으나 지표변화에 따른 변동이 지하수 환경에서 관측되기 시작하면 그 영향은 지표보다 훨씬 장기적으로 나타남에 따라 미래 기후변화에 따른 수자원의 효율적 관리를 위해서 지하수 거동에 대한 분석이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 금강유역($9,865km^2$)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 지표수와 지하수의 상호작용에 의한 물수지 분석을 수행하고, 기후변화에 따른 지하수 거동을 평가하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 금강유역을 표준유역 단위로 구분하고, 기상자료, 다목적댐(대청댐, 용담댐)과 다기능보(공주보, 백제보, 세종보) 운영자료와, 국가지하수정보센터에서 관측 및 관리하고 있는 지하수위 관측 자료를 수집하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 금강유역 내 위치하는 다목적댐 및 다기능보의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고, 실측 지하수위, 토양수분 자료를 이용하여 모형의 보정(2005~2009)과 검증(2010~2015)을 실시하였다. 기후변화에 따른 지하수 거동 분석을 위해 기후변화 시나리오는 기상청의 HadGEM3-RA RCP 4.5와 8.5 시나리오를 적용하였으며, 기준년(1975-2005)년에 대해 2020s(2010-2039), 2050s(2040-2069), 2080s(2070-2099)의 지하수위 거동을 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.1126-1139
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• 2014

도시화 및 산업화에 따른 온실가스의 증가로 전 세계적인 이상기후 현상이 빈번하게 발생하고 있으며, 국내에서도 이러한 현상의 하나로 홍수와 가뭄의 영향이 지속적으로 심화되고 있다. 기후변화는 이수, 치수, 환경 등 다양한 측면에서 물 관리 전반에 걸쳐 복잡성을 가중시키고 불확실성을 확대시키는 등 많은 영향을 초래한다. 또한 과거와는 달리 하천유지수량, 환경용수량 등 다양한 용수수요의 증가에 따라 제한된 가용수자원의 추가적인 확보를 위한 분석과 연구가 필요하다. 본 연구에서는 안동댐과 임하댐 유역을 대상으로 기후변화 시나리오와 토양수분 저류구조 Tank 모형을 이용하여 장기 유출량을 산정하였고, 연결도수로를 통해 병렬 연결된 안동댐과 임하댐의 저수지 연결모의운영을 수행하여 임하댐에서 안동댐으로 전환되는 추가 가용 수자원량을 분석, 비교함으로서 미래 기후변화가 가용수자원 확보에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 대표농도경로 기후변화 시나리오 중 RCP 6.0과 RCP 8.5를 이용하여 대상유역의 상세 수문자료를 생산하여 과거 유역의 관측 강수량 자료와 경향성을 분석한 결과 시나리오별 모두 5%~9%의 범위로 강수량이 증가하는 것으로 분석되었으며, 목적함수를 이용한 민감도 분석을 통해 가장 높은 적합도를 나타낸 개체군의 크기는 1000 이었으며 교차비율은 80% 이었다. 본 연구의 결과를 이용하여 미래 기후변화에 대응한 물 관리 측면에서 저수지 운영의 효과를 극대화하고 장기적으로 안정적이고 풍부한 용수공급 계획을 수립하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.629-639
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• 1997

1960년대 이래로 우리나라 주요수계에는 이·치수를 목적으로 많은 댐들이 건설되어 운영되어 오고 있다. 계속 증가하는 용수수요를 충족시키기 위한 신규댐 개발이 국가 장기 수자원 개발계획에 포함되어 있어 수자원 시스템은 더욱 복잡해 질 것으로 예상된다. 이와 같은 특징은 장래 수자원 관리 정책 결정문제에서 보다 많은 대안 검토를 요구하게 되므로 이를 해결할 수 있는 합리적인 접근방법의 개발이 요구된다. 본 연구는 10여개 이상의 대구모 저수지 시스템 문제를 해결하기 위한 방법중 문제를 간략화하기 위한 시도로 중·소규모 댐에 대해서는 모의모형(HEC-5)을 적용하고 이의 결과를 대용량의 댐으로 구성된 최적화 모형(IDP)의 입력자료로 이용하여 최종적인 결과를 얻는 2단계 해석 방법을 한강유역 물수지 분석에 적용하였다. 아울러 한강수계의 기존 다목적댐과 장래 개발 계획댐을 하나의 시스템으로 구성하고 DPSA를 이용하여 유역 개념의 수자원 평가에 적용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.261-261
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• 2016

임진강 유역은 우리나라와 북한과의 접경지역에 속하는 유역으로서 임진강은 북한에서 발원하여 남한으로 흘러 한강으로 유입되는 공유하천으로 볼 수 있다. 본 연구 유역은 이수, 치수, 수질, 환경 측면에서 타 유역에 비해 불안요소가 많은 지역이므로 남북한의 관계 개선을 통한 효과적인 대책 수립에서 공동의 노력이 필요한 지역이라 할 수 있다. 과거에 집중호우와 태풍의 영향 등으로 인하여 많은 피해로 인하여 이에 따른 대책과 많은 계획 등이 수립되었고, 북한의 무단방류에 따른 사고로 인하여 피해로 인하여 이를 극복하고, 홍수를 조절하는 목적으로 군남홍수조절지, 한탄강홍수조절댐을 건설하여 홍수에 따른 선제적 대응과 주민 피해 등을 방지하고자 하였다. 그러나 최근 경기북부를 포함한 임진강 유역의 가뭄으로 인한 유량의 감소로 인하여, 2014~2015년의 파주 장단반도 일대의 농업용수 부족과 하구의 조위, 즉 염도에 의한 영향으로 하류부 급수 불량 등 이수적 측면에서 주민들의 피해 문제가 속출하고 있는 실정이다. 위와 같은 배경을 바탕으로 본 연구에서는 임진강 유역에 위치한 기상 수문관측자료(2000년~2015년)를 이용하여 다음 내용을 연구하였다. 첫째로 수문기상인자들의 경향성 분석을 통하여 임진강 유역의 유량 감소 원인을 파악하였으며, 수문기상인자들의 감소에 따른 영향과 북한 댐건설에 따른 유역변경 영향에 대하여 분석을 수행하였다. 전체적으로 임진강 유역의 유량은 감소추세에 있으며, 북한 댐건설의 영향이 있는 것으로 파악되었다. 또한 최근 2014년과 2015년의 유량 감소는 강수량의 감소 영향이 큰 것으로 나타났다. 두 번째로 북한 댐건설에 의한 영향을 살펴보기 위해 임진강 상류를 대상으로 하천유출모형인 PDM을 이용하여 장기유출모의를 수행하였으며, 모의결과 북한 댐건설에 의해 유출특성이 변하였음을 확인하였다. 세 번째로 임진강 유역 갈수량을 추정하고 물 부족량 및 필요수량을 분석하였다. 분석결과, 북한 댐건설 이후를 기준으로 물 부족량이 발생하였으며, 이에 필요한 필요 수량을 제안하였다. 또한 최근 2014년과 2015년과 같은 비상시에 대한 필요 수량도 제안하였다. 마지막으로 앞서 제안한 필요 수량을 확보하기 위해 기존댐 담수 및 연계운영, 신규 수자원 확보 방안, 남북 공유하천 공동 관리 방안 등의 대응방안을 제안하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권5호
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• pp.311-320
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• 2024

최근 국내에서는 이상기후로 인해 가뭄의 빈도 및 심도가 증가하고 있으며 장기간의 가뭄으로 인한 저수지의 저수량 감소로 전국적인 가뭄 피해가 발생하였다. 가뭄 기간 동안의 피해를 최소화하기 위해 관측자료를 이용한 최적의 저수지 운영 방법을 제안하는 다양한 연구가 수행되었지만, 실측 자료만을 활용할 경우 과거 가뭄 사상에 대해서만 분석이 가능하기 때문에 미래에 발생할 수 있는 극심한 가뭄을 예측하고 분석하기 위한 기술이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 최근 가뭄피해가 발생한 섬진강 유역에 위치한 섬진강댐을 대상으로 최소유입량 예측 기법을 제시하였다. 수문 분석 모형인 Stochastic Analysis Modeling and Simulation (SAMS) 2007을 이용하여 섬진강댐의 관측자료와 통계적 특성이 유사한 동일한 길이의 유입량을 다수 발생시키고, 저수지 모의운영에 따른 보장공급량 산정 결과를 활용하여 최소유입량을 예측하였다. 본 연구에서는 최소유입량을 대상 저수지의 관측자료와 동일한 기간을 갖는 다수의 발생유입량 중 보장공급량을 기준으로 95%는 이보다 작지 않은 값을 갖는 유입량으로 정의하였다. Case별 저수지 모의운영 분석 결과 섬진강댐 최소유입량의 보장공급량은 관측자료의 보장공급량인 10.51 m³/s 대비 평균 1.07 m³/s 낮게 분석되었다. 본 연구에서 산정한 최소유입량은 가뭄 시 저수지 운영 기준을 마련하는데 활용할 수 있을 것으로 판단되며 최소유입량을 활용하여 댐 연계운영, 추가 확보 가능한 용수공급량 등을 검토할 수 있다. 이는 가뭄 시 용수공급 안정성 확보 및 하류 물부족 문제 해소 등을 위한 대안 마련 시 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.291-295
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• 2007

강수진단모형을 이용하여 저수지 이수운영을 위한 실시간 유량예측기법을 개발하였다. 강수진단모형은 현재 기상청 현업에서 수행중인 강우수치예보를 기반으로 상세 지역의 지형 효과에 의한 강수를 예측하는 정량강수예측모형(QPM; Quantitative Precipitation Model)으로서 부경대학교 환경대기과학과에서 개발된 모형이다. QPM은 중규모 예측 모형으로부터 계산된 수평 바람, 고도, 기온, 강우 강도, 그리고 상대습도 등의 예측 자료를 이용하고, 소규모 상세지형 효과를 고려함으로써 중규모 예측 모형에서 생산된 강수량 예측 값을 상세 지역의 지형을 고려한 강수량 예측 값으로 재구성하여 결과적으로 3km 간격의 상세지역 강우산출과 지형에 따른 강수량의 분포 파악이 용이할 뿐만 아니라 계산 효율성을 개선된 모형이다. QPM 검증을 위하여 기상학적 평가와 수문학적 평가를 수행하였다. 호우 사례별 일강수량의 시공간 분포로 부터, QPM을 활용한 시스템에 의한 예측결과가 원시자료 RDAPS 보다 고해상도의 예측 및 지형효과의 반영도가 높았으며, AWS의 관측자료와 비교하여 보다 높은 예측성을 보여 주었다. 대상기간인 2006년 1월 1일부터 6월 20일까지 관측강우는 총 391.5mm 였으며 RQPM은 실적강우에 비하여 119.5mm 정도 과소산정하고 있으나 분위사상과정을 거치게 되면 351.7mm로서 실적강우에 불과 10.2% 못미치고 있다. 이는 고무적인 결과로 볼 수 있으며 현업에서의 활용성이 기대되는 수준이라 볼 수 있다. 강우-유출모의를 위한 QPM신뢰도를 높이기 위하여 분위사상법(Quantile Mapping)을 이용하여 QPM모의에 존재할 수 있는 계통오차에 대한 추가적인 보정을 수행하였다. 수문학적 평가를 위하여는 장기연속유출모형인 SSARR모형을 기반으로 개발된 RRFS(Rainfall-Runoff Forecast System)을 이용하여 2006년 1월${\sim}$9월까지의 용담댐 유입량에 대하여 모의예측결과와 관측유입량 비교를 통한 검증을 수행하였다. 위 기간중 예측유입량의 RMSE(Root Mean Squared Error), COE(Sutcliffe Coefficient of Efficiency), MAE(Mean Absolute Error), $R^2$값은 각각 7.50, 0.68, 2.59, 0.69 값을 보이고 있다. 본 연구에서는 QPM에 의한 예측성의 향상 및 구축된 시스템에 의한 일강수량의 장기예측 가능성을 확인하였고, 향후 시스템을 현업에 활용하기 위해서 생산된 예측자료의 보다 장기적인 검증을 통한 시스템의 안정화가 필요할 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.725-733
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• 2019

샌드댐(Sand dam)은 계곡하천을 가로지르는 보에 의해 모래가 쌓이고 그 공극속으로 계곡수가 저장되어 수위가 높아지면서 가뭄때 보조 수자원으로 활용토록 하는 구조물이다. 주로 아프리카 지역 등 건조지역에서 활용되는 이 구조물은 우리나라에는 설치된 사례가 없으며 계곡토석류를 방지하는 일부 사방댐에서 취수를 하는 경우는 찾아볼 수 있다. 본 연구에서는 춘천 서상리 계곡부를 대상으로 기존 취수보 하류부에 샌드댐을 설치하였을 때 물공급 효과를 평가하고자 한다. 이를 위해 유역수문모형과 저수지 추적 모형을 연계한 모델링을 수행하였으며 샌드댐의 규모와 취수량 등에 따른 댐체 내의 수위, 저류량, 방류량의 변화를 케이스별로 제시하였다. 적용 결과 샌드댐 설치로 인한 물공급 능력이 95% 신뢰도에서 제고되는 것을 알 수 있었다. 특히 하루 50톤의 물공급을 목표로 하였을 경우 L × B × H_o = 25 m × 15 m × 1 m 규모로 설치하고, 상류 취수보와 하류 샌드댐 취수량을 (Q₁, Q₂) = (30, 20), (35, 15) ㎥/day로 운영할 때가 가장 효율적인 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.467-478
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• 2006

확률론적 신뢰도를 이용하여 댐의 물 공급 안전도를 정의하였다. 그리고 장기 보장 공급량의 안전도 분석에 의한 댐의 물 공급 안전도 평가 절차를 제시하였고, 소양강댐과 충주댐의 물 공급 안전도를 평가하였다. 물 공급 안전도의 평가에 펼요한 41 개의 월 유출 시계열은 SAMS-2000으로 모의 발생시켰다. 보장 공급량 결정을 위한 저수지 모의운영에는 HEC-5모형이 사용되었다. 50년 계획 기간에 대하여 설계 유출자료에 의한 소양강댐 보장 공급량의 물 공급 안전도는 80.5 %로 평가되었고, 준공 후 기록 유입량에 의한 보장 공급량의 물 공급 안전도는 53.7 %였다. 그리고 설계 유입량 자료의 보장 공급량은 14.91억 $m^3$/yr이었고, 기록 유입량 자료의 보장 공급량은 15.85억 $m^3$/yr으로 분석되었다. 기록 유입량 자료의 보장 공급량을 목표 공급량으로 하면 연간 0.94억 $m^3$의 용수를 추가 공급할 수 있다. 동일한 절차로부터, 충주댐의 설계 유출자료에 의한 보장 공급량은 33.77억 $m^3$/yr이었고, 기록 유입량에 의한 보장 공급량은 29.60억 $m^3$/yr으로 평가되었다. 충주댐의 설계 유출자료에 의한 보장 공급량을 목표 공급량으로 하였을 때, 모든 모의 발생 시계열에 대하여 물 공급 부족이 발생하였다. 충주댐의 설계 당시 봄철 유입량의 과대평가가 그 원인일 수 있다. 제안된 절차를 적용하면 보다 객관적으로 댐의 물 공급 안전도를 평가할 수 있다.