• 물과 미래
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• 제28권6호
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• pp.217-228
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• 1995

홍수기중 최적의 저수지운영을 위해 서로 상반되는 이수와 치수를 조화시키기 위한 전반적이고 체계적인 운영방안을 제안하였다. 본 연구는 비홍수기의 용수수요 보장을 고려히 홍수기중 저수지의 제한수위를 결정하기 위한 것이다. 단기간별요 가변제한수위(VRWL)와 최소 확보저수위 (MRWL)를 적용하여 저수용량의 재할당으로 최적 운영방안이 유도되었다. 또한 갈수빈도해석에 따른 저수지운영분석으로 비홍수기의 용수공급을 위해 확보되어야 할 홍수기말 저수지의 수위조건에 관하여 대청과 충주 다목적댐을 대상으로 적용하고 그 결과를 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.937-946
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• 2005

본 연구에서는 저수지의 용수수요 증가에 따른 용수공급능력 평가를 실시하여 추가 공급 가능량과 이를 위한 저수지 운영방법을 제안하였다. 이를 위하여 전역 최적해를 탐색하는 SCE-UA법과 다중 목적함수를 적용한 최적화 모형과 저수지의 유입량, 수요량, 발전량을 추정하는 저수지 운영 모형을 결합한 저수지 최적운영 모형을 개발하였다. 개발된 모형의 적용성은 섬진강댐의 최적운영에 모형을 적용하여 평가하였다. 모형의 적용기간은 유입량을 고려하여 풍수기, 평수기, 갈수기로 구분하였다. 풍수기에는 목표 운영수위별의 발전량이 실측발전량 보다 $-2.29{\~}14.61\%$, 갈수기에는 실측발전량 보다 $-5.94{\~}3.98\%$ 증가된 결과를 나타냈다. 평수기에는 실측발전량 보다 $-0.43{\~}6.35\%$ 증가 된 결과를 나타냈다. 섬진강댐의 하류 용수 증가에 따른 용수공급 가능량을 산정하기 위하여 댐하류 방류량을 0.17, 0.50, 0.70, 1.0, 1.5, $3.0\;m^3/sec$로 구분하여 최적 운영한 결과, 하류 방류량을 $0.70\;m^3/sec$ 이하, 목표 저수위를 194.0m 이하로 할 경우 실적 운영 결과 보다 향상된 결과를 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.258-258
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• 2020

홍수기시 저수지 방류량으로 인한 피해를 저감하기 위한 방법으로는 구조적인 방법과 비구조적인 방법이 있으며, 구조적인 방법으로는 저수지 제체를 증고하는 등의 방법이 있고, 비구조적인 방법으로는 홍수 관리 수리시설물의 홍수기시 효율적인 운영 등이 있다. 그동안 둑높이기 저수지를 평가하는 다양한 연구에서는 제체의 증고를 통한 홍수조절능력 평가가 주를 이뤄왔으나 홍수기시 수공구조물의 운영방법별 홍수조절효과를 다각적으로 비교 연구한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 황룡강 유역의 장성저수지를 대상으로 빈도별 홍수량을 산정하고, 둑높이기 전후의 수공구조물 운영 방법별 홍수조절능력을 평가하였으며, 효율적인 홍수조절방법을 검토하였다. 본 연구에서는 대상지구인 장성저수지의 지배관측소인 광주관측소의 과거 기상자료를 수집하였으며 HEC-HMS (Hydrologic Modeling System)을 이용하여 50년, 100년, 200년 빈도 및 PMF 유입시 설계홍수량을 산정하였다. 각 설계홍수량의 유입 시 저수지 운영 모의에는 HEC-5 (Hydrologic Engineering Center-5) 모형을 이용하였으며, 저수지 운영기법으로 Auto ROM 과 Rigid ROM 방식을 적용하였다. 또한 둑 높이기 전후 홍수조절능력 평가는 지체시간, 시간별 홍수위, 첨두홍수량, 홍수조절률 등 다양한 평가 지표를 고려하여 수행하였다. 본 연구에서 모의한 저수지 운영기법별 둑높이기 전 후의 홍수조절효과 평가를 통해 저수지의 최적 운영방안을 도출하고 둑높이기 저수지의 하류하천에 대한 치수계획의 수립 및 보완에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.51-64
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• 2002

위험도 평가기준을 발전함수를 고려하여 단일저수지에 적용한 박명기 등(2001)의 혼합정수계획법 모형을 다중저수지군 운영에 적합하도록 개선하였다. 본 모형중의 축차선형계획기법(SLP)은 목적함수중 수력발전함수의 선형화를 위하여 적용되었으며, 저수지 방류량의 합리적인 월별 방류배분을 위하여 수력발전량에 대한 가중치를 발전시간 수준별로 적용하도록 정식화요소에 반영하였다. 개선된 모형은 한강수계 5개 저수지군에 시험적용 하였으며, 수계내 연계운영을 위한 복합저수지군의 최적연계에 본 위험도 평가기준을 적용할수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.779-783
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• 2010

최근 들어 그 심각성을 더하고 있는 이상기후 현상으로 가용 수자원의 변동이 커지고 있으며, 이에 따라 수자원의 효율적인 운영이 요구되고 있다. 그러나 효율적인 운영을 위해서는 미래 유입량의 불확실성의 고려하고, 홍수 조절용량의 확보하면서도, 용수공급을 위한 저수량을 확보하고, 수력 발전을 해야 하는 복잡한 상황을 모두 고려하여야한다. 이러한 복잡한 시스템에서 하나의 최적화 기법으로는 모든 고려사항들을 만족시키는 최적해를 찾는 것은 사실상 불가능에 가깝다. 그러므로 저수지 운영의 최적화를 위한 연구에서 한 가지 이상의 기법을 조합하는 기법을 사용하게 되었다. 이러한 기법은 각 기법의 장점을 취하고 각각의 한계를 극복하기 위해 주로 사용되었다. 본 연구에서는 저수지 운영 최적화를 모의하기 위하여 대청댐에서의 저수위, 유입량, 용수이용량 등을 고려하여 방류량의 예측을 동적 계획법(Dynamic Programming Model)으로부터 동적 신경망(Dynamic Neural Network Model)과 적응 퍼지 제어기법(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System)을 개발하여 실제 방류량과 세 가지 최적화 방법에 의한 결과를 비교 검정하였다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 동적 신경망과 적응 퍼지 제어기법에 의한 최적화 모의가 동적 계획법에 비해 시스템의 구축이 쉽고 유연하다. 둘째, 퍼지추론의 Membership 함수의 구축에 따라 단시간에 많은 양의 강우가 발생하는 국지성 강우에 대해서도 최적 방류량을 예측할 수 있다. 셋째, 저수지 운영 과거자료의 부족과 불확실성을 해결하면, 보다 용이하고 양호한 예측결과를 얻을 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.269-278
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• 1997

저수지 운영의 기초가 되는 운영률은 대부분 과거기록 유입량중 최대 혹은 최소의 극한치 자료를 이용하거나 평균치 자료를 이용하여 도출하기 때문에 실제 운영에서 발생할 수 있는 불확실성에 대처한 기대편익 산정이나 운영방안 수립에는 적절히 이용할 수 없다. 또한 지금까지 개발된 대부분의 운영률은 유입량을 포함하여 모든 운영변수를 이미 알고 있다는 확정론적 방법에 기초하고 있어 유입량의 불확실성을 반영하지 못하는 단점이 있다. 이를 개선할 수 있는 방법으로 추계학 분석기법에 의한 운영률을 개발할 수 있는데 이는 저수지 상태방정식의 구성요소인 유입량의 추계학적 특성을 시계열상에서 이산화된 천이확률로 처리하여 모형에 적용할 수 있다. 확정론적 방법에 의한 저수지 운영방안을 개선시키기 위하여 추계학적 방법에 의한 저수지 운영률을 개발하였다. 본 연구에서는 이와같은 방법론에 따른 양해 추계학적 동적계획기법을 이용하여 충주 저수지 시스템의 최적 운영 방안을 마련하였다. 개발된 운영률을 홍수기를 제외하고는 Lag-1 Markov 모형의 기본가정을 충실히 따르고 있어 저수지 운영률로의 이용이 가능하며, 운영단계의 유입량을 적절히 예측할 수 없는 현실에서 전단계의 유입량과 적용단계의 저류량만을 이용하는 저수지 운영률의 개발이 가능하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.107-118
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• 1997

한국수자원공사가 수행한 중국 산서성 태원시 용수공급원인 분하강 상류 저수지 시스템은 매우 복잡하다. 이곳 저수지 시스템은 여러개의 저수지가 직렬로 연결될 계획이며, 운영에서도 여러 가지 목적이나 평가항목을 고려하는 다목적, 다기준 시스템이 될 것이다. 이 시스템에서 주요 저수지 운영목적은 용수부족과 저수지 퇴사량 최소화이나 황하도수사업이라는 대규모 펌핑 시스템과 연계 운영이 필요하다. 황하도수계획에서의 용수개발비는 저수지를 통한 개발비 보다 비싼 편이며, 2020년경의 필요 도수량은 자체 유역으로부터 지표수 공급량의 두배에 이를 것으로 전망된다. 본 연구에서는 분하 상류 저수지 시스템과 황하도수 시스템의 연계 운영문제를 해결하기 위하여 펌핑-저수지 시스템 최적화 모형을 개발하였다. 연구내용은 황하도수계획과 저수지 시스템의 연계 가능성을 입증하고 황하도수계획을 하나의 저수지화하여 실제 저수지 시스템과 연계하는 방법을 제시하고 있다. 또한 개발된 모형을 이용하여 여러 가지 기존의 저수지 운영목적을 만족시키면서 황하도수량 최소화에 대한 실제 적용 예를 제시하고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.600-600
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• 2015

최근 정부에서는 농업용 저수지의 노쇠화를 해결하기 위해, 이수공간 및 홍수조절공간 추가 확보를 목표로 농업용 저수지 둑 높이기 사업을 실시하였다. 둑 높이기 사업을 통해 추가로 확보된 저수 공간을 효과적으로 활용하여 홍수에 대비하기 위해서는 저수지의 홍수 취약성에 대한 정량적인 평가가 선행되어야 한다. 또한 기후변화로 인한 강우강도 증가에 대비하기 위해서는 미래 예측 강우량에 대한 농업용 저수지의 홍수 취약성 평가가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기후변화를 고려하여 둑 높이기 사업에 따른 농업용저수지의 홍수 취약성 변화를 분석하고자 한다. 기초자료 구축을 위해 기상청에서 제공하는 RCP 4.5 기반의 미래강수자료를 편의보정 하였으며, 둑 높이기 사업 보고서를 통해 농업용 저수지의 제원들을 수집하였다. 이를 바탕으로 농업용 저수지 유역의 설계홍수량을 산정하였고, 저수지 모의 운영을 통해 홍수조절효과를 분석하였다. 홍수 취약성은 IPCC (2007)에서 제안한 방법에 따라 평가하였다. 문헌조사를 통해 기존에 사용되어 왔던 지표들을 선정하였고, 본 연구에서 수행한 저수지 모의 운영 결과를 바탕으로 홍수조절율 등 둑 높이기 사업의 효과를 반영할 수 있는 지표들을 추가로 선정하여 홍수 취약성 평가에 적용하였다. 본 연구의 결과는 둑 높이기 사업에 의한 홍수조절효과를 정량화 하고, 둑 높이기 저수지의 최적 운영을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.442-442
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• 2012

농업용저수지 수질측정 현황은 17,600여 개소 농업용저수지 중 농업용수 수질측정망 조사시설은 저수지 800개소이며, 농업용 호소로서 환경부 조사 시행 호소수질측정망시설 26개소(저수지 16개소, 담수호 10개소)를 포함한 826개소를 대상으로 농업용수 수질을 분석 평가하고 있다. 저수지 자율항법 자동수질측정을 위하여 개발한 운영시스템은 내용적측정 무인탐사선과의 연계운항 제어모듈 개발 및 저수지 수질측정을 위한 최적항로 운항모듈을 개발하였다. 자율항법 무인탐사선의 자동수질 측정을 위한 운항 제어 알고리즘 설계를 위하여 기존의 자율항법 탐사선의 운항 알고리즘과 수질자동 측정장치 제어 알고리즘을 분석하여 연계 제어모듈을 설계하고 프로그래밍 하였다. 운영과정은 선박운영 프로그램에서 수질모니터링 프로그램으로 Operation Start 명령을 전송하면 수질모니터링 프로그램에서 이 명령을 수신한 이후에 윈치제어 및 수질측정, 각 해당 수심에서 시료채수를 수행한 이후에 Opeartion End 신호를 선박운영 프로그램에 전송하면 다음 지점으로 이동할 수 있도록 하였다. 이를 통하여 효율적인 농업용저수지의 무인자동 수질측정 및 채수기술을 개발 제공하도록 하겠다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.226-226
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• 2011

최적 저수지운영을 위한 운영률 도출이나 강우-유출 및 수질 모형의 매개변수 추정 문제처럼 비선형적이고 추정해야할 변수의 수가 많은 경우, 수학적으로 모형화하기에 너무 복잡해서 선형계획법, 비선형계획법, 동적계획법 등을 사용하여 최적해를 구할 수 없는 경우도 있다. 이러한 문제에 대해서는 구조적 진화를 통해 최적해를 구하는 방법들이 사용된다. 일반적으로 미지수의 개수가 많아지면 전역최적해를 찾기가 어려워진다. 전역최적해를 찾는 여러 가지 방법들이 수자원 분야에서는 강우-유출모형의 매개변수를 추정하는데 많이 사용되고 있으며, 특히 유전자 알고리즘, SCE-UA 알고리즘 등 전역최적해를 찾는 메타휴리스틱 방법이 많이 사용되고 있다. 전역최적화 방법을 개발하는 연구자들은 최적화방법의 성능을 평가하기 위해 다양한 검사함수(test function)를 만들어 성능을 평가하고 있다. 본 연구에 사용한 검사함수는 Mishra의 연구(2006a, 2006b)에서 사용한 중요하고 복잡한 검사함수이다. 유전자 알고리즘, SCE-UA 알고리즘, DDS 알고리즘을 검사함수 중 전역해를 찾기 어려운 2 차원 함수 2 가지, 다차원 함수 4 가지 함수에 적용하여 각각의 탐색 성능을 평가하였다. 2차원 함수인 Bukin 함수에 대해서는 모든 최적화 방법이 전역최적해를 찾을 수 없었지만, 유전자 알고리즘이 가장 전역최적해에 가까웠고 다음으로 DDS 알고리즘 순서였다. 지역수렴 영역이 많을 것으로 판단되는 10, 30, 50 차원 Michalewicz 함수에 대해서는 DDS 알고리즘으로 구한 최적해가 전역최적해와 매우 근접하였고 다음으로 SCE-UA 알고리즘, 유전자 알고리즘 순이었다. 지역수렴 영역이 상대적으로 다른 함수보다 넓은 10 차원 Schwefel 함수에 대해서는 DDS 알고리즘으로 구한 최적해가 전역최적해와 거의 근접하였고 유전자 알고리즘과 SCE-UA 알고리즘은 매우 큰 편차를 보였다. 40, 80 차원 Schwefel 함수에 대해서는 3 가지 알고리즘 모두 전역최적해와 편차를 보였지만 DDS 알고리즘에 의한 최적해와 다른 두 알고리즘에 의한 최적해는 1 오더(order) 정도의 차이가 났다. 지역수렴 영역이 큰 Michalewicz 함수와 Schwefel 함수에 대한 결과는 매우 흡사한 결과이다. 이상과 같은 결과로, 유전자 알고리즘은 매개변수의 수가 적을 경우 우수한 탐색성능을 가졌으며, SCE-UA 알고리즘은 Griewank, Rastrigin 함수와 같은 형태인 경우 우수한 성능을 보였다. DDS 알고리즘은 전체적으로 우수한 탐색 능력을 가진 것으로 판단된다. 그러므로 수위구간 영역별 저수지운영률 도출을 위한 적절한 최적화방법으로 DDS 알고리즘을 선정하였다.