• 한국수자원학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.223-233
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• 2005

본 연구에서는 분포형 모형과 셀의 유입, 유출 및 저류량에 대한 질량보존의 법칙을 이용하여 토사의 이송 및 퇴적분포예측기법을 개발하였다. 모형은 (a) 토사침식 예측 (b) 흐름방향 및 유출량 산정 그리고 (c) 토사에 대한 질량보존의 법칙에 따른 셀별 토사이동량 산정의 세 단계로 구성되었다. 토양침식은 범용토양손실공식(USLE)을 활용하였으며 분포형 모형에서의 경사장(L) 산정은 일방향(SF)과 다방향 흐름 알고리즘(MF)을 사용하였다. 경사(S) 산정을 위해서는 Maximum Downhill Slope Method (MDS) and the Neighborhood Method (NBH) 기법을 활용하였고 셀별 토양의 이동은 Ferro등(1998)과 Swift (2000)의 토사전달률(DR)개념을 적용하였다. 개발된 모형은 시험유역의 실측 토사량과의 비교검토를 통하여 검증하였다. 3개의 농업용 저수지 유역에 적용한 결과, Ferro의 토사전달률 산정공식과 MDS, MF 기법을 이용한 해석이 저수지의 운영기록과 가장 유사한 결과를 제시한다는 사실을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.225-225
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• 2011

국내 기후 특성상 하절기에 집중되는 강우로 인해 댐의 건설이 홍수조절, 용수확보 및 전력생산 등의 목적에 있어서 불가피하다. 이와 같은 저수지와 하류하천은 댐 수문 개폐에 따른 흐름변화로 인하여 수체의 거동 및 수질 변화가 발생하며, 일반적인 하천과는 다른 특성을 지니게 된다. 또한 수심이 깊은 저수지의 경우에는 흐름 방향과 더불어 수심 방향의 특성도 중요하며, 수리 및 수질 모형의 연계를 통한 3차원적인 해석을 필요로 한다. 본 연구 대상인 도암댐은 송천유역에 위치하며, 1989년에 유역변경을 통한 발전용 댐으로 건설되었으나 방류수에 영향을 받는 남대천의 수질이 악화되면서 운영이 중단되었고, 이후 댐 방류수는 그대로 송천으로 흘러 보냄으로써 송천 하류부의 수질에 악영향을 미치고 있는 실정이다. 따라서 하천과 하천 사이 호소가 포함된 유역 단위를 통합적으로 관리할 수 있는 시스템 구축이 필요하다. 본 연구에서는 도암댐 유역의 통합탁수관리시스템을 구축하기 위하여 유역모형과 호소모형을 연계하였으며, 호소내 흐름은 수평방향 뿐만 아니라 수심방향을 통합적으로 해석하기 위해 수리모형과 수질모형을 연계하였다. 또한 호소에 적합한 모형을 선정하고, 호소를 포함한 유역의 영향을 파악해보기 위해 소유역 단위의 모의를 하고자 하였다. 크게 상류유역과 호소 구간으로 나누어 상류유역은 유역모형인 SWAT을 이용하고, 이 결과를 호소 부분의 유입 경계조건으로 적용하여 호소의 수리 및 수질모형인 EFDC-WASP의 연계를 통해 통합수질관리시스템을 구축하였고, 현장 조사결과를 이용하여 시스템의 적합성에 대해 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.265-265
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• 2020

지구상의 물 순환은 구름이 형성되어 비나 눈의 형태로 낙하하여 지표수를 형성하거나 일부가 땅속으로 스며들어 지하수를 형성하기도 한다. 또한, 지표면이나 수면, 식물의 입면을 통해서 대기중으로 증발되기도 한다. 대기중으로 소실되지 않은 물은 지표수나 지하수로 하천을 통해 바다로 흘러간다. 이와 같은 물 순환을 수문순환(hydrologic cycle)이라고 한다(Lee, 2008). 하지만 인구 증가 및 산업화로 인해 농업용수, 공업용수, 생활용수 사용이 증가하며 하천에서 직접 물을 취수하여 사용하고 있고 하수종말처리장, 농수로 등을 통해 회귀되는 유량이 많아 하천의 유출 특성을 파악하는데 어려움이 있다. 따라서 정확한 하천 유출 체계 특성을 파악하기 위해서는 하천에서 사용되고 유입되는 물의 특성을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 만경강 수계 및 제 1지류인 전주천에서 운영되고 있는 취·배수 시설에 대해 문헌조사와 현장조사를 진행하였으며, 조사한 내용을 토대로 하천의 물 사용 체계 모식도를 작성하였다. 만경강 유역의 조사대상 구간은 대아댐 하류에서 전주천 합류점까지의 구간에 대해 조사를 실시하였으며, 전주천 유역은 삼천합류점에서 만경강 본류 합류점까지와 삼천 유역의 구이저수지에서 전주천 합류점 까지를 조사구간으로 선정하였다. 문헌조사의 대상시설은 저수지, 양수장, 취입보, 하수처리장 등이며, 조사대상은 하천의 유출 특성에 영향을 줄 수 있는 시설로 최소 하루 기준으로 일 취수량 0.20㎥/s, 일 방류량 0.20㎥/s 이상이 되는 시설에 대해서만 수행하였다. 현장조사에서는 현장을 방문하여 취·배수시설의 위치와 유입구의 위치, 도수로 등을 조사하였으며, 취·배수 시설의 유량 정확도 평가를 위해 현장에서 유량측정을 수행하여 허가량과의 비교 검토를 실시하였다. 만경강은 농업용수 사용의 증가에 따라 상하류 유량반전이 빈번하게 발생하였으나 이 연구를 통해 검토한 결과 만경강 유역내의 상하류 유량반전 시기가 과거에 비해 감소하였으며, 완주군(오성교)관측소와 완주군(용봉교)관측소의 손실고가 안정적으로 변한 것으로 확인되었으며, 전주시(미산교)관측소 또한 관측소 상류에 위치한 취·배수영향을 고려하여 유출률을 산정한 결과 과거에 비해 손실고가 일정하게 유지되는 안정된 결과를 도출하였다. 따라서 유역의 유출 체계 특성을 체계적으로 관리하기 위해서는 하천의 취·배수시설에 대한 다양성을 고려하여 하천 유출 특성을 파악할 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.291-291
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• 2022

북한의 황강댐은 우리나라와 북한이 공유하고 있는 대표적인 하천인 임진강 상류에 존재하는 댐으로서 팔당댐의 약 1.5배의 규모를 가지고 있으며, 하류로의 발전방류와 함께 유역 외 지역인 예성강 지역으로 방류량의 일부를 도수시키며 이를 통해 예성강 1, 2호 발전소에서의 발전을 실시하고, 생활, 공업, 농업용수를 예성강 유역에 공급하는 것으로 파악된다. 2009년 9월 6일 임진강 상류 황강댐에서의 대규모 방류로 인해 경기도 연천군 일대에 홍수가 발생하였으며 이로 인한 인명 및 재산피해가 발생한 바 있다. 이에 우리나라에서는 임진강 하류에 군남홍수조절지를 설치하고 상류의 필승교 수위표를 이용하여 홍수경보체제를 운용하고 레이더 강우와 수문모형을 이용한 감시체계를 유지하고 있으나 황강댐 운영현황이 불확실함에 따라 정확한 예보가 어려운 실정이다. 본 연구에서 미계측 지역의 홍수예보를 위해 산정한 상당상수량이란 저수지의 현재 수위로부터 특정 수위까지 도달하는데 요구되는 강우량을 말하며 강우예보 시점에서 저수지의 최대 수위를 신속하게 파악할 수 있는 홍수예경보 수단이다. 미계측 유역인 임진강 상류 황강댐 유역의 상당강우량을 산정하기 위해 인공위성영상에서 획득한 댐 수위의 시계열 자료를 활용하여 간접적으로 보정된 황강댐 상류의 수문모형을 이용하였으며 현재 댐 수위로부터 주요 수위(방류개시수위, 상시만수위, 계획홍수위)에 도달하게 되는 상당강우량을 산정하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권8호
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• pp.643-657
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• 2009

홍수기에 집중되는 유출량을 갈수기에 적절히 활용하기 위한 대표적인 구조물이 댐이다. 제한된 용수공급량을 적절히 분배해 용수수요량을 만족시키면서 미래 갈수기시 용수공급을 대비하여 댐 저류량을 조절하는 것이 댐 운영의 중요한 목적 중 하나이다. 본 연구에서는 갈수 시 댐 저류량에 따라 댐 계획방류량을 일정비율 줄여주는 Hedging Rule을 5단계로 적용하여 댐의 상시만수위 저류량에 대한 실제 저류량의 편차, 수요에 대한 용수공급 부족량, 그리고 하천유지용수 부족량을 목적함수로 하여 혼합정수 선형계획법(MILP, Mixed Integer Linear Programming)으로 저수지 연계운영모형을 구성하였다. 한강수계의 다목적댐인 충주, 횡성, 소양강 댐과 용수전용댐인 광동 댐, 그리고 발전용 댐이지만 비교적 큰 저류용량을 가진 화천 댐을 연계 운영 대상으로 하여, 수자원장기종합계획에 사용된 2003년 유출량 및 수요량 자료와 댐 운영 실무편람의 댐 계획방류량 자료를 10일 단위로 입력하여 GAMS/CPLEX를 이용해 최적화하였다. 그 결과 생공용수 수요량 99.99%, 농업용수 수요량 99.91%, 그리고 하천유지용수 수요량 100.00%를 충족시키면서도, 실제 2003년 운영자료에 비교하여 댐 저류효율이 10.04% 개선된 결과를 도출하였다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.69-79
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• 2019

우리나라는 60% 이상이 산간지형에 해당하며 수십 년 전부터 이러한 특성을 이용하여 수력발전소를 다수 건설하고 친환경적인 에너지를 생산해왔다. 수력발전은 급변하는 에너지 수급에 대처할 수 있고 낙차를 이용하여 친환경적으로 에너지를 생산한다는 장점이 있으나 댐 설립시 입지 조건에 의해 불가피하게 환경을 훼손해야 하는 경우가 많다. 따라서, 본 연구에서는 기존 발전용댐들의 장기 운영계획을 수립하고자 월별 발전량을 최대화하는 최적 저수지 운영 모형을 개발하였다. 댐 운영 모형은 자원 최적화 분야에서 널리 이용되는 선형계획법을 기반으로 월단위로 1년 운영계획을 수립할 수 있는 형태로 구축하였다. 선형계획법은 목적함수와 제약조건 모두 선형식으로 이루어져야 하지만 발전량 산정식은 비선형식이기 때문에 Taylor Expansion 기법을 활용하여 선형화하였다. 개발된 모형을 검토하기 위해 한강수계에 위치하는 5개 발전용댐을 대상으로2009~2018년의 실적자료와 댐 운영 모형의 결과를 비교, 분석하였다. 결과적으로 발전용댐들의 총 최적 발전량은 총 실적 발전량보다 약 10~37% 정도 향상된 결과를 나타내었다.

• 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 2012년도 학술발표회
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• pp.443-443
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• 2012

최근 지구 온난화 및 기후변화로 인하여 국지적 집중호우에 의한 농지 침수 및 유실 피해가 점차 증가 추세에 있으며 가뭄에 의한 물 부족 현상도 심화되고 있다. 이와 같은 홍수 및 가뭄 피해에 대비하기 위하여 농업용 저수지와 수문 그리고 농수로와 같은 농업수리시설물이 신축 운영되고 있으나 이들 시설물은 비교적 규모가 작은 대신에 그 수가 매우 많고 또한 지역적으로 널리 산재해 있기 때문에 관리자가 이들을 효율적으로 운영하고 관리하는데 한계가 있다는 특징이 있다. 더욱이 이들 시설물은 물과 항상 접하는 철근 콘크리트 구조물로 이루어져 있어서 시간이 경과함에 따라 균열발생과 철근부식과 같은 노후화 현상이 뚜렷하게 진전되어 정기적 안전점검이 필요한 실정이다. 이에 따라 농업수리시설을 보다 체계적으로 관리하고 농업용수를 보다 효율적으로 확보 운영하기 위하여 물관리 자동화 사업이 추진되어 많은 개선이 이루어졌으나 아직까지 현장업무가 관리자의 수작업에 의존하고 있으며 농촌 용수의 정확한 정보가 제때에 제공되지 못하는 등 농업수리시설에 대한 다양한 요구를 충족시키지 못하고 있다. 따라서, 농촌수자원의 효율적 관리를 위하여 농업수리시설 가운데 하나인 농수로의 수위 및 유량 정보를 자동으로 측정하며 농업수리시설물의 상태 정보를 입력하고 관리할 수 있는 모바일 App을 개발하였다. 안드로이드 OS 기반의 스마트폰을 활용하였으며 여기에는 시설물 고유정보가 포함된 QR코드 및 Active 태그를 통하여 시설물의 상태정보를 원격에 있는 서버 컴퓨터로 전송할 수 있는 원거리 무선통신 모듈이 구비되어 있다. 특히, 농업수리시설물 관리 어플리케이션은 현장관리자가 기존에 수기방식으로 시설물을 관리해 오던 것을 휴대단말 상에서 보다 효율적으로 관리를 함으로써 시설물 유지관리 업무의 효율성을 향상시키는 특징이 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.106-106
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• 2022

댐 유역의 수문자료는 댐의 효율적인 운영, 중장기 댐 운영 계획, 수자원 관리, 댐 저수량 예보 등을 위해 사용되며, 최근 기후변화로 인해 정밀한 댐 운영에 필요한 유량자료의 필요성은 더욱 커지고 있다. 일반적으로 댐의 주요 수문자료에는 유입량의 요소, 저수량 요소, 유출량의 요소로 구분된다. 현재까지 강수량, 저수위, 방류량 자료는 지속적인 계측 및 품질관리 기술의 발전으로 인해 신뢰도가 점차 향상되고 있으나, 반면 증발량과 침투량 자료는 여전히 정확한 계측에 많은 어려움이 있다. 따라서 우리나라의 댐 유입량은 직접측정의 현실적 제약사항으로 인해, 방류량과 저수위 변화에 따른 저류량의 차를 이용하여 간접적으로 측정하고 있어, 증발량 및 지하수 유출량 등과 같은 복잡한 자연현상을 고려하지 못한 채 저수지 수위의 변화에 따른 민감도가 크게 발생하는 문제로 이어지게 된다. 본 연구에서는 소양강댐 유역의 증발을 고려하는 개선된 물수지 방정식을 제안하였다. 그 결과, 기존의 댐 유입량 자료에서 발생하는 문제점은 증발을 고려한 물수지법 적용을 통해 어느 정도 개선이 가능하다. 즉, 기존의 댐 유입량 산정 시 고려하지 않는 다양한 유출 요인에 대한 과도한 누락은 음유입량 발생문제를 야기하며, 실제 복잡한 자연현상을 설명하기 위해서는 추가적인 유출 요소(증발량)를 물수지 방정식에 포함할 필요가 있다. 이처럼 개선된 물수지법을 적용할 경우, 직접적인 가용수자원을 구성하는 직접 유출량과 간접 유출량이 전체 유입량에 기여하는 정도를 파악할 수 있다. 다만, 여기에서의 증발량은 유역 내 실측자료가 아님과 동시에 수면 증발량을 고려하지 못한 한계가 있으며, 향후 연구에서는 보다 정확도 높은 수문자료의 생산 및 확보를 위한 지속적인 노력이 필요하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.195-209
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• 2003

본 연구에서는 낙동강 상류유역의 병렬 다목적댐군인 안동 및 임하다목적 댐의 장기간 유입량을 산정하는데 공간추계 신경망모형이 사용되었다. 공간추계 신경망모형은 역전파 알고리즘으로 LMBP와 BFGS-QNBP를 각각 사용하였다. 공간추계 신경망모형의 구조는 입력층, 은닉층 및 출력층의 3개의 층과 차례대로 8-8-2개의 노드로 구성되어 있다. 입력층 노드는 안동 및 임하다목적 댐의 월평균유입량, 월면적강우량, 월별 증발접시 증발량과 월평균기온으로 구성되어 있으며, 자료시계열은 시간적으로 차이가 있다. 공간추계 신경망모형의 훈련을 위하여 추계학적 모형중 하나인 PARMA(1,1)에 의해서 훈련자료를 모의발생시켰으며, 모의발생된 자료는 공간추계 신경망모형의 훈련에 사용되었다. 훈련을 통하여 공간추계 신경망모형의 매개변수인 최적연결강도와 편차를 산정하였다. 산정된 매개변수는 안동 및 임하다목적 댐의 실측자료를 이용하여 공간추계 신경망모형의 검증에 이용되었으며, 통계분석과 수문곡선의 비교를 통하여 우수한 결과를 나타내었다. 따라서 공간추계 신경망모형은 낙동강 상류유역의 병렬저수지군의 장기간 연계운영기법 개발을 위하여 기초적인 자료를 제공하고, 용수분배 및 관리에 도움을 줄 것이다.