• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.377-382
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• 2010

국내에는 약 14,000개의 중 소규모의 저수지들이 있다. 최근에 이상기후로 인한 많은 강우가 발생하여 저수지들의 월류나 파이핑으로 인한 붕괴가 지속적으로 일어나고 있어 많은 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 특히 설계홍수량을 초과하는 월류로 인한 댐 붕괴 발생 시 피해규모가 크기 때문에 전국적으로 본포되어 있는 저수지들의 설계홍수량을 시급히 파악하여 저수지의 수문학적 안전성을 판단하고 설계홍수량이 작은 저수지의 경우 별도로 관리 할 수 있어야 한다. 하지만 기존에 저수지의 안전여부를 판단 할 수 있는 댐 붕괴 모의의 경우 많은 시간과 노력이 요구 되어 저수지의 안전여부를 보다 쉽고 빠르게 판단 할 수 있는 기준 마련이 시급히 필요하다. 본 연구에서는 보다 쉽고 빠르게 소규모저수지의 수문학적 안전성 평가를 할 수 있는 간편법에 대하여 연구 하였다. 연구 방법은 HEC-HMS을 이용한 댐 붕괴와 본 연구에서 제시한 간편법을 통하여 홍수량의 비교 검토 및 저수지의 수문학적 안전성을 평가를 하였다. HEC-HMS의 첨두홍수량은 빈도별 지속시간별 확률강우량을 이용하여 산정하였으며, 가능최대홍수량(PMF)은 실제호우전이법으로 산정한 가능최대강수량(PMP)을 이용하였다. 간편법의 첨두홍수량은 합리식과 통합형 강우강도식을 이용하여 산정하였고, 가능최대홍수량(PMF)은 Creager공식을 이용하여 산1)정하였다. 댐 붕괴의 경우 HEC-HMS에서는 댐 붕괴 모듈을 실행하여 모의를 하였고, 간편법의 댐 붕괴는 여수로의 한계 유출을 파악할 수 있는 위어공식을 이용하여 댐 붕괴 모의를 하였다. 마지막으로 산정된 첨두홍수량과 가능최대홍수량(PMF)을 작성된 수문학적 안전성 평가표에 기입하여 비교 분석하였다. 연구결과 HEC-HMS로 산정한 빈도별 첨두홍수량 가능최대홍수량(PMF)과 간편법으로 구한 빈도별 첨두 홍수량 가능최대홍수량(PMF)의 차이는 약 편차가 50%정도로 간편법으로 구한 첨두홍수량 가능최대홍수량(PMF)이 더 크게 산정되었다. 편차의 발생 이유는 본 연구에서 제시한 간편법의 경우 안전율을 고려한 경험공식을 사용하였기 때문이라고 판단되며, 간편법을 통한 소규모저수지의 수문학적 안전성 평가를 다른 대상지역의 소규모저수지에도 적용하여 보고 수문학적 평가방법이 올바르게 적용 될 수 있는지 확인이 필요하다고 판단된다.

• 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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• 2010.05a
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• pp.67-71
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• 2010

홍수기 다목적댐 운영의 목적은 홍수조절용량을 최대한 이용하여 하류 주요 지점의 첨두홍수량을 저감시키거나, 계획홍수량을 초과하지 않도록 방류량과 방류시점을 조절함으로써 홍수 피해규모를 최소화하는 것이다. 본 연구에서는 홍수기 다목적댐 운영에서 다목적 최적화의 한 형태인 goal programming의 적용성을 검토하였다. 실제 강우사상을 이용하여 단일저수지 운영과 저수지 연계운영을 실시하였다. 단일 저수지 운영을 적용하기 위한 시험유역으로는 충주댐 유역을 선정하였고 저수지 연계운영을 적용하기 위한 시험유역으로는 안동댐과 임하댐 유역을 선정하였다. goal programming의 결과 분석을 위해 저수지 모의운영 모형인 HEC-5 모형의 결과와 비교, 분석하였다. goal programming을 이용할 경우 HEC-5 운영결과보다 안정적인 운영결과를 얻을 수 있었다. goal programming을 이용한 최적화 운영의 경우 전구간의 유입량을 알고 있다는 점에서 실제 저수지 운영과는 차이가 있다. 그러나 적절한 제약조건을 적용하고 홍수예경보를 이용하여 예보된 유입량을 활용하면 최적의 방류시점과 방류량을 산정하여 홍수기 다목적댐을 효율적으로 운영할 수 있으며 주요 지점의 홍수량도 저감할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.3
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• pp.159-167
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• 2015

Low-level outlets are necessary to empty reservoir storage in case of emergency such as abrupt storage level rise due to storm, dam body inspection as well as initial reservoir storage filling. However, the Korean standard for low-level outlet should be complemented. In this study, the HEC-ResSim model is utilized to simulate and calculate the capacity of the outlets and the days of release in order to evacuate reservoir storage safely. Three cases are analyzed according to its capacity. As a large dam with more than $1,000{\times}106m^3$ total capacity, Soyanggang Dam is selected and as a medium dam between $100{\times}106m^3$ and $1,000{\times}106m^3$ total capacity, Habcheon Dam is selected. Finally as a small dam with a total capacity less than $100{\times}106m^3$, Daegok Dam is selected. The size of low-level outlet and days of storage evacuation is estimated and the applicability of the analysis method is studied.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1846-1851
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• 2010

댐붕괴 모델링에 관한 연구가 활성화된 시기는 미국 Baldwin Hills 댐(1964)과 Lower Van Norman(San Fernando) 댐(1971) 붕괴 사고 이후이며 1970년대 발생한 Buffalo Creek 댐(서부 버지니아, 1972), Teton 댐(아이다호, 1976), Laurel Run 댐/Sandy Run 댐(펜실바니아, 1977), Kelly Barnes 댐(조지아, 1977) 붕괴 사고로 인해 미국 댐 안전 관리 프로그램의 포괄적 재검토의 필요성이 제기되었다. 국내에서도 연천댐 붕괴(1996년)와 장현저수지와 동막저수지의 붕괴(2002년)로 하류에 위치한 가옥 및 농경지 침수로 인해 재산피해가 발생한 바 있으며, 2005년 비상대처계획 수립을 의무화하는 제도가 도입되었다. 오늘날 댐 붕괴와 붕괴로 인한 유출 수문곡선을 분석하는데 이용 가능한 수많은 도구들이 존재하고 있다. 가장 잘 알려져 있으며 가장 널리 이용되는 모형은 NWS Dam-Break Flood Forecasting Model(DAMBRK; Fread, 1977)이며 국내 댐 저수지 비상대처계획 수립을 위해 많이 이용되고 있다. DAMBRK 모형의 입력자료는 붕괴지속시간, 결괴부측면경사, 최종결괴부바닥표고, 댐붕괴시작수위 등이 요구되며, 이 중 결괴형성과정에 관련된 매개변수의 선정을 위해서는 댐붕괴 사례연구 자료가 활용되고 있다. 모형으로부터 도출된 붕괴유출수문곡선에 대한 적정성 평가는 과거 경험, 공학적 판단, 첨두유량 예측식에 의해 수행되고 있으며 가장 객관적인 기준이라 판단되는 첨두유출량 예측식은 사례연구 자료의 부족으로 인해 높은 불확실성을 안고 있다. 본 연구는 최근까지 개발된 댐결괴 첨두유출량 예측식을 기반으로 국내 건설된 댐의 대다수를 차지하는 필댐에 대해 댐높이, 댐형식별로 예측식의 적정성을 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.168-168
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• 2017

기후변화로 인한 집중호우 및 태풍의 발생빈도 증가로 인하여 댐 및 저수지 붕괴 우려가 증대되고 있으며, 이에 따른 주변지역 주민들의 불안감도 고조되고 있다. 특히 2017년 2월 미국에서 가장 높은 위치에 있는 캘리포니아주 오로빌 댐은 집중호우로 인해 범람할 가능성이 커지면서 지역민 19만여명을 대피하는 상황이 발생되었다. 국내에서는 기후변화와 댐 안전, 노후화된 댐 성능개선 및 재개발, 유지관리 효율화 증대 방안 등의 다양한 대비책 마련이 제시되고 있으나, 아직까지 기후변화에 따른 수문학적, 구조적 안전성 등 다양한 인자를 고려한 댐 재개발 평가에 대한 정량적 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기후변화의 영향과 댐 시설물의 고령화 등에 따른 복합적인 댐 안전성 문제 등에 대비하기 위하여 기후변화를 고려한 댐 재개발 평가 기준 개발/개선하였으며, 국내 다목적댐, 발전용댐, 농업용 저수지댐 1종 시설물을 대상으로 평가를 실시하였다. 또한, 유역경계, 댐, 저수지, 도로 등의 지형데이터베이스와 수자원이용율, 유역면적, 수질, 문화재수 등의 댐 재개발 평가항목들의 속성자료를 검색할 수 있으며, 댐 구역별 기후변화 영향과 수문학적 안전성 평가 정보를 확인 할 수 있는 댐 재개발 평가시스템을 개발하였다. 본 연구성과는 댐 재개발계획 수립을 위한 의사결정 도구로 객관적이고 정량적인 의사결정 판단자료를 제공할 것이며, 댐 붕괴로 발생하는 경제, 사회, 인명 손실을 사전에 예방할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.544-549
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• 2008

최근 임하댐, 소양강댐을 대상으로 탁수의 문제가 심각하게 제시되고 있으며, 이에 대한 대책을 수립하기 위해 정부, 공공연구기관, 대학 등에서 다양한 연구를 진행하고 있으나 탁수 발생에 대한 근본적인 대책 수립과 이의 효과에 대한 분석이 이루어지고 있지 않은 실정이다. 현시점에서 탁수발생의 근본적인 원인을 규명하고 이에 대한 대책이 계획적이고 치밀하게 수립되어야 할 것으로 판단 된다. 우리나라의 기후변화는 지난 100년($1906{\sim}2005$) 동안 평균 기온이 약 $1.5^{\circ}C$ 상승하였으며, 강우 강도가 큰 집중호우의 발생빈도는 약 18% 증가한 반면, 강우일수는 약 14% 감소하는 추세에 있다. 또한, 지구온난화로 인하여 식생대, 어종 등 생태계가 아열대성 기후로 진행되고 있으며, 탁수발생의 원인은 이상기후로 인한 강우강도의 증가뿐만 아니라, 집중홍수 빈발, 식생대(Vegetation) 변화와 유역관리(Watershed Management) 소홀 등의 복합적인 원인에 의하여 새롭게 발생되는 현상이다. 또한, 최근의 탁수는 댐 상류는 물론 수계전반에 걸쳐 발생하고 있으며, 지난 2007년 발생한 북한강 수계의 탁수문제 등에서 이제는 정부차원의 체계적인 발생원인 규명과 대책 마련이 필요한 실정이다. 댐 및 하천으로 유입되는 탁수는 저수지의 고탁도 현상의 장기화를 야기시키며, 이로 인해 댐 저수지 및 하류하천 수질악화, 정수처리 비용 증가 등 댐 저수지의 효율적인 수질관리가 어려운 실정이다. 한편, 고농도의 인(P)이 유입되어 저수지내 부영양화(Eutrophication) 및 수생태계의 변화를 초래하고 있다. 앞으로도 잠재적 탁수발생 가능성이 커질 것으로 전망됨에 따라 탁수발생 메커니즘 규명, 댐 저수지내 수리동역학적 거동특성 및 생태계에 영향(Ecological Impact) 등 탁수와 관련된 미개척 분야의 연구가 시급한 상황이다. 댐과 유역을 분리하여 수립된 기존의 대책으로는 탁수발생의 근본적인 원인규명과 대책 수립이 어려운 실정이므로 수계단위로 탁수에 대한 연구가 진행되어야 한다. 따라서 수계별로 탁수발생의 근본적인 원인을 규명하기 위하여는 수계별 탁수발원지 및 발생원인 조사, 댐 저수지의 수리동역학적 탁수거동 해석, 탁수발생 잠재성 평가, 수계단위 탁수예방 대책 수립을 위한 우선순위 결정 등을 포함한 학제적인(Interdisciplinary) 연구를 진행할 계획이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.377-377
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• 2017

다목적댐은 비어있는 저수지 용량을 활용, 상류에서 유입되는 홍수를 저류하여 하류의 피해를 경감시키고, 저류된 저수량을 활용하여 갈수시 생 공 유지용수 등을 목적에 맞게 하류로의 공급에 주요 목적이 있다. 이를 위해 댐 계획에는 상류에서 유입되는 목표 빈도 계획홍수량을 산정하고, 이에 따른 여수로의 계획방류량 등이 포함된 홍수 조절 방안이 수립된다. 다목적댐은 그 중요도 때문에 많은 사회적 재화(財貨)가 투입되어 하천에서 가장 높은 빈도인 200년 빈도 홍수량에 대비하도록 설계되어 있다. 그러나 대부분의 댐 하류 하천에서는 긴 연장에 따른 투자비용 등의 한계로 상류 댐에 미치지 못하는 100년 빈도 이하로 설정되어있다. 이런 상 하류의 홍수계획간 괴리로 댐의 계획 방류량 수준의 홍수 조절시에는 하류 하천에 재난상황으로 발생할 우려가 있다. 기상예보의 고도화로 단기 예보의 정밀도가 높아져 단기간 댐 운영에는 효과적으로 활용되고 있다. 하지만 5일 이후를 예보하는 중 장기예보는 아직까지도 불확실성이 높은 실정이다. 여기에 기후변화 등 기상의 불확실성을 고려하여 홍수기 초 장마와 태풍 등의 영향에 대비하기 위해 무작정 댐을 저(低)수위로 운영하면 이후 여름 가뭄에 취약해 지고, 반대로 저수량 확보의 고(高)수위 운영을 할 경우 연이은 태풍 등 홍수상황에 취약해 지게 된다. 최근 '14~'15년도 낙동강 수계에 여름가뭄으로 안동 임하댐이 가뭄단계에 돌입하는 등 홍수기초 적정 저수량의 확보는 안정적 수자원시설 운영에 중요성이 커지고 있다. 본 연구에서는 이러한 불확실한 기상상황에 대비하고 댐의 이치수 목적 달성을 위해, 홍수기초 가능한 저수량을 확보하되 계획홍수량이 들어와도 하류피해는 경감시킬 수 있는 저수지 수위를 찾고자하였다. 이를 위해 낙동강 수계 9개 다목적댐(안동, 임하, 성덕, 보현산, 군위, 김천부항, 합천, 남강, 밀양댐)을 대상으로 댐 설계 및 직하류 하천 상황을 고려한 "홍수기초 댐 저수량 확보 수위 검토"를 실시하였다. 댐 직하류 하천의 홍수대비 상황 및 홍수조절시 제약사항 등을 조사해 주요지점(Critical Point)을 선정하고 그 지점의 홍수량을 파악한다. 이어서 저류함수 모형을 활용하여 댐별 저수지 모의 운영을 실시하였다. 대상 댐 저수지에 계획홍수량을 유입시키고 수위를 점차 조정하면서 하류 지점의 홍수량 내의 규모로 방류를 하는 저수지 모의 운영을 실시하였다. 이때 저수지의 계획홍수위를 초과하지 않는 등 안정적 홍수조절이 가능한 특정 수위를 찾아 하류 하천 환경을 고려한 댐 운영 수위로 선정하였다. 최근 홍수기총에는 강수량이 계속 줄어들고 홍수기 이후 더 많은 강수가 내리는 등 기후변화로 댐 운영은 날로 어려워지고 있다. 본 연구의 분석 결과는 홍수기초 가뭄 및 장마 또는 태풍 등에 대비하여 댐 운영의 이 치수 두 가지 목적을 달성하는데 참고가 될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.106-106
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• 2021

라오스 남능강 유역에는 현재 11개의 수력 발전 댐이 운영되고 있으며 최근에 설치된 댐을 제외하고는 오래전에 개발된 운영규정 곡선에 근거하여 운영하고 있다. 즉 댐의 증설에 따른 하천 유량의 변동과 발전소의 설비용량증설 등의 발전환경이 충분히 반영되지 못한 상태로 운영하고 있으며, 이로 인해 통합수자원 관리의 최적화 차원의 일환으로 최대 전력생산을 위한 새로운 저수지 운영규정 곡선 개발이 필요하게 되었다. 저수지 운영규정 곡선(reservoir operation rule curve)은 일반적으로 주어진 저수지의 규모와 저수지로의 유입량 그리고 발전소의 설비용량 등의 발전환경을 종합적으로 고려하여 연간 발전량을 최대로 생산할 수 있도록 최적화 기법 등을 활용하여 개발한다. 본 고에서는 이를 위해 범용적인 동적 계획법(Dynamic Programming:DP)프로그램인 CSUDP를 활용하여 최초의 최적 저수지 운영규정 곡선을 제시하고 이에 의한 발전량을 모의하기 위해 HEC-ResSim package를 활용하였으며, 최종적으로는 기존의 운영규정 곡선, 운영실적, 그리고 현장 운영자의 의견 등을 종합적으로 고려하여 댐 운영 시나리오(단독, 연결, 댐별 상업 발전 시기 등)별로 운영규정 곡선을 개발하고 라오스 정부(EdL)에 제시하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.32 no.4B
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• pp.221-232
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• 2012

In this study, the model enhancing the safety of reservoirs and reducing the downstream flood damage by reservoirs system operation during abnormal flood was developed. Linear programming was used for the optimal reservoirs system operation during an abnormal flood and fuzzy inference system was introduced to solve the uncertainty problem which is included in hydrological factors like inflow, water level and inflow variation of reservoir operation. The linear programming model determined the optimal reservoir system operation rules and could be used in situation where water demands varies rapidly during the abnormal flood events using fuzzy control technique. In this study, the optimal reservoirs system operation for Andong and Imha reservoirs located in the upper basin of Nakdong river was performed in order that the design flood discharge at Andong city would not be exceeded for the design flood of 100 year and PMF(Probable Maximum Flood). And the model that determines the release according to the downstream flow discharge, the reservoir storage, the inflow and the inflow variation of each reservoir was developed using the optimal system operation result and fuzzy control technique. The developed model consisted of 224 fuzzy rules according to the conditions of Andong reservoir, Imha reservoir and Andong city. And the release from each reservoir could be determined when the current data are used as input data through the developed GUI.