• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.72-72
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• 2018

우리나라의 대형 저수지에 담수된 수체는 여름에 온도가 높은 표수층과 온도가 낮은 심수층, 그리고 두 층 사이에서 온도가 크게 변화되는 변온층으로 나뉘게 된다. 여름 홍수기에 상류 하천에서 저수지로 유입되는 부유사는 큰 밀도를 가지기 때문에 저수지의 바닥을 타고 하층 밀도류의 형태로 저수지 하류로 전파된다. 그러나 밀도류가 성층화된 저수지의 변온층에 도달하면 심수층과 변온층 하층의 낮은 온도로 인해 발생하는 수체의 큰 밀도로 하층으로 더 침투하지 못하고 변온층이나 심수층 상층에서 남아 하류에 중층밀도류의 형태로 전파된다. 대량의 탁수를 하류에 방류하면 하류 수질에 문제가 발생되며 저수시키면 댐 수질 및 심수층 생물체의 태양광 차단 문제가 발생되므로 저수지에서 밀도류의 조절은 대형 저수지 운영에 매우 중요한 사항이다. 따라서 본 연구의 목적은 층적분 모형을 사용하여 대형 저수지에서 발생하는 중층밀도류의 전파 및 선택취수시설을 이용한 밀도류의 차단과 방류에 대해 수치모의하는 것이다. 이를 위하여 중층 밀도류를 수치모의하기 위한 1차원 수치모형을 제시하였으며 소양강댐 상류 소양호에 적용하여 적용성을 검토하고 밀도류의 전파 및 방류에 대해 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.447-447
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• 2012

농업용저수지 둑높이기 사업은 기존 농업용저수지의 둑을 높여 저수량을 추가확보하여 갈수기에 본류 및 지류에 환경용수 공급을 하기 위하여 시행 중이다. 기존의 농업용저수지는 농업용수라고 하는 단일 목적 용수 공급을 위한 저수지로서 용수공급은 대상작물의 재배시기에 맞추어 이루어지고 있다. 둑높이기 대상 농업용저수지는 농업용수 및 환경용수 공급이라는 다중목적을 수행하여 한다. 따라서 기존의 농업용저수지 운영기준과는 차별되는 운영기준 설정이 필요하다. 이에 본 연구에서는 농업용 저수지의 농업용수 공급 능력을 유지하며, 하류하천에 유지유량을 공급할 수 있는 운영기준을 설정하였는데, 농업용 저수지의 규모에 따라서 운영기준을 제안하였다. 먼저 중소규모 저수지의 운영기준은 운영기준곡선의 개념을 활용하여 현저수량을 운영기준곡선에 대입하여 적정 방류가능량을 설정하였다. 구체적으로 저수지 유입량을 고려하여 연중 방류 가능한 기준방류량을 선정하고, 기준방류량의 연중 방류에 따른 최대, 최소 방류기준곡선과, 사업 전 저수량을 고려하여 방류제한 곡선을 설정하였다. 한편 대규모 저수지의 경우 기준방류량을 설정하기 위하여 과거 30년 이상의 저수량 모의를 통하여 비관개시 시점의 각 초기저수량에 따라 관개기 시점의 목표 저수량을 만족할 수 있는 초기저수량별 기준방류를 설정하고 이를 바탕으로 운영 기준을 설정하였다. 설정된 운영기준을 적용하여 일별 저수량을 모의하고, 운영기준 적용에 따른 환경용수 공급 능력 및 이수안전도의 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.244-244
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• 2020

일반적으로 실제 유역에서의 계절 유출예측을 위해서는 계절 기상예측에 기반한 장기유출모델링을 수행하고 있다. 그러나, 대부분의 하천에는 하천유량의 자연적인 흐름체계에 인위적인 영향을 야기하는 댐이 건설되어 운영되고 있는 실정이다. 즉, 자연상태의 유역이 아닌 댐이 위치하고 있는 복잡한 유역에서는 반드시 저수지 운영이 고려된 유출모델링이 수행되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 장기유출모형의 대표적인 모형 중 하나인 SWAT의 저수지 운영모듈의 성능을 평가하고자 하였다. 한강에 위치한 다목적댐인 소양강, 충주댐을 대상으로 SWAT에 탑재되어 있는 저수지 운영모듈의 적용시 한계점을 검토하고, 이를 극복하기 위한 모듈개선을 시도하였다. 또한, 각 댐의 방류량, 저수지 수위를 중심으로 모듈개선 전후의 모의능력을 검증하였다. 저수지 운영과 관련된 모의성능은 인위적인 저류시설물이 위치하는 복잡한 유역의 유출분석시 반드시 검토되어야 하는 사항이며, 모델링을 통한 저수지 운영의 평가와 가뭄대응을 위한 비구조적 대책 수립시 매우 중요한 기능 요소이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권5호
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• pp.477-484
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• 2020

우리나라의 용수공급은 대부분 저수지 운영에 의존하고 있어 저수지 운영은 안정적인 용수공급에 직접적인 영향을 미치게 된다. 하지만 최근 강우의 시공간적 변동성이 증가함에 따라 심도 깊은 가뭄의 발생이 잦아지고 있으며 동일 유역 내에서도 강우의 공간적 편차가 커지고 있다. 이러한 기후의 변화는 하류 지점의 안정적인 유량을 유지하기 위한 저수지 시스템의 운영에도 어려움을 증가시키고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 부족분 공급방식의 저수지 운영을 적용하여 저수지 시스템의 용수공급능력을 평가하고자 하였다. 이를 위해 한강유역에 위치한 9개 댐을 대상으로 저수지 모의운영을 실시하고, 분석결과의 평가지표로는 기간신뢰도, 양적신뢰도, 회복도 등을 활용하였다. 저수지 모의운영 모형은 일정량 공급방식 적용, 부족분 공급방식 적용, 부족분 공급 및 화천댐 실측방류량 적용 케이스 등 총 3개 케이스의 모형을 구축하였다. 그 결과 부족분 공급방식을 적용하였을 때 신뢰도와 회복도 등 모든 지표에서 저수지 시스템의 용수공급능력이 증가하는 것으로 분석되었다. 특히 기간신뢰도는 30 % 이상 증가하고 양적신뢰도는 약 4 % 증가하는 효과를 거둘 수 있는 것으로 분석되었다. 따라서 수계 내의 모든 저수지가 각각 부여받은 용수공급량 충족이라는 목적과 동시에 하류 동일 지점의 안정적 유량유지를 목적으로 운영될 경우 수계전체의 용수공급능력 증대라는 효과를 얻을 수 있는 것으로 판단되었다. 또한 본 연구를 통해 부족분 공급방식의 저수지 운영이 강우의 공간적 변동성 증가와 같은 기후변화에 대응 가능한 효율적인 저수지 운영방안임을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.250-250
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• 2012

하천유량 예측정보는 하천홍수를 잘 관리하기 위한 중요한 정보이다. 하천유량을 예측하기 위해서는 실제 기상상황이 잘 나타내는 관측 및 예측강우정보 구축, 대상유역의 수문반응특성을 잘 모의할 수 있는 유출모형 적용, 상류에 댐이 존재할 경우 저수지추적모형의 연계모의가 필요하다. 다만, 강우정보, 유출모형, 저수지추적모형은 항상 불확실성을 포함하고 있으며 어느 하나의 정보 또는 모형이 다른 것보다 항상 정확하기는 어렵다. 이러한 조건에서 하천유량을 잘 예측하기 위한 대안은 자료동화기법의 연계적용이라 할 수 있다. 본 연구에서는 관측유량 자료동화가 가능한 SURF 모형에 AUTO ROM 저수지추적방법을 연계하여 상류에 댐이 존재하는 유역에서도 하천유량을 예측할 수 있는 통합하천유량예측모형을 개발하였다. 적용유역은 한강유역을 채택하였으며 2002~2009년에 대해 모형을 구축하였다. 자료동화효과로 인해 유출모형만을 적용한 경우보다 유출모의 정확도가 높아지는 것을 확인하였다. 또한 저수지추적과정에서도 임의시점을 기준으로 과거기간에 대해서는 관측유입량과 방류량을 적용하고 미래기간에 대해서는 저수지추적을 통해 모의되며 이 결과로부터 저수위-유입량-방류량의 관계가 합리적으로 모의됨을 확인하였다. 이상의 결과로부터 하천유량예측을 위해서는 하천유량정보와 댐수문정보의 자료동화를 수행하므로써 하천유량 예측결과의 정확도를 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 물과 미래
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• 제26권2호
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• pp.89-97
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• 1993

Monte Carlo 기법을 이용하여 저수지군으로부터 위험도나 신뢰도를 고려한 시스템 편익을 최적화하기 위해서는 수많은 모의발생 유입량 자료군을 이용하여야 한다. 본 연구에서는 저수지군 연계운영을 위한 모의 발생 유입량 자료를 시스템 목적함수나 운영기간들을 고려하여 전처리함으로써 수많은 모의 발생 자료군으로부터 이산화된 확율값과 운영기간을 갖는 극히 제한된 대표 유입량을 선택한다. 선택된 대표 유입량 자료를 사용하여 확정론적 최적화 기법에 의거 이산화된 위험도나 신뢰도 수준을 갖는 기대편익을 산정하게 된다. 이와 같은 기법을 5개 저수지를 고려한 한강수계 저수지 시스템으로부터 전처리 된 평가함수별 신뢰도 수준을 갖는 발전편익 산정에 적용하였으며, 적용결과 신뢰도를 고려한 기대편익은 전형적인 Monte Carlo 기법에 의한 결과와 비슷한 수중이었으나 훨씬 적은 계산만을 요구하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1994년도 수공학연구발표회논문집
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• pp.361-366
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• 1994

저수지 운영방안 정책결정에 있어 보다 효과적으로 적용할 수 있는 방법론의 개발이 여러측면에서 이루어져 왔다. 이중 동적계획기법의 Explicit 및 Implicit 해에 의한 최적운영방안의 검토가 한강수계의 충주댐을 대상으로 이루어졌다. 이들 방법은 한정된 과거 기록치로부터 합성유량을 발생하여 동적계획기법에 의한 충주댐 최적 운영모형에 적용하여 얻어진 상태변수 및 결정변수의 상관관계를 기준으로 도출한 운영율에 기초하여 모의운영모형을 개발할 수 있다. 개발된 모형중 Explicit 기법은 조건확율에 따른 전단계의 이산화된 유입량 조건별 운영단계의 월초저류량을 기준으로 월말 저류량은 결정하는 방법이며, Implicit 기법은 전단계 저류량 및 유입량, 운영단계 저류량 및 유입량을 대상으로 조합에 의한 회귀분석후 상관성이 우수한 운영율 방정식을 개발하게 된다. 본 연구에서는 이렇게 개발된 두가지 운영율을 기준으로 다목적 운영정책 결정을 위한 저수지 모의운영 모형을 개발하여 모형의 이행도를 평가하였다. Explicit 및 Implicit 기법에 기초한 모의모형의 평가방법은 모의치와 과거 운영실적을 비교하는 것으로 하고 Explicit 기법의 적용에서 홍수기 수문사상의 불확실성에 따른 저수지 운영 효율개선을 위하여 수정 방류량 결정방법을 도입하여 가장 적절한 저수지 운영모의모형 개발방법을 제시하고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.429-429
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• 2017

4대강 살리기 사업의 일환으로 농업용 저수지를 대상으로 둑 높이기 사업이 수행되었으며, 추가 저수량 확보를 통해 하천에 하천유지유량을 공급하고 있다. 하천유지유량은 저수지별로 평균갈수량과 기준갈수량의 범위 내에서 방류되고 있으며, 이로 인해 하천 유황의 변동이 있을 것으로 예측되나, 이로 인한 연구는 미흡하게 진행되어 왔다. 본 연구에서는 둑 높이기 저수지에서 하천유지유량 방류에 따른 하류하천의 유황변동을 분석하고자 한다. 유역의 유출량은 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)를 이용하여 모의하였으며, 저수지에서 발생하는 유량은 인위적 유량으로 고려하여 모의하였다. 저수지에서 여수로로 자연월류되는 수량과 하천유지유량의 방류조건을 고려한 저수지 방류량을 산정하기 위해 저수지 물수지 모형을 사용하였으며, 산정된 방류량을 HSPF 모형의 입력자료로 활용하였다. 본 연구의 결과는 둑 높이기 저수지의 하천유지유량이 하천 유황변동에 미치는 영향을 확인할 수 있을 것으로 예측되며, 추후 수계별, 저수지 규모별 등에 따른 추가 분석이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.733-744
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• 2000

불확실한 저수지 유입량과 수요량 때문에 최적의 저수지 조작기준은 정량화하기 쉽지 않다. 그렇지만 저수지 조작에 일정 수요를 충족시키면서 모의 발생시킨 유입량 시계열을 반영함으로써 음해 추계적 최적화 접근법을 이용하면 조작기준은 작성 가능하다. 이에 본 연구에서는 한강수계 7개 저수지 계통에 적절하도록 수력발전 최대화를 선형추적으로 모형화하고 최적제어를 이용하여 최적조작을 수행하였다. 이 때 2001년 수도권 용수수요를 만족시키도록 한 최적 조작 모형에는 다지점 마코브 모형에 의해 모의 발생된 유입량 자료가 입력된다. 그리고 최적 결과에 대하여 회구 분석과 통계 분석을 수행하여 월별 조작기준을 작성하고 계절별 저수위별 확률을 제시하였다. 이때 상대적으로 저수용량이 커서 조절능력이 좋은 화천댐, 소양강댐, 충주댐은 저류와 방류의 회귀 관계가 잘 형성되었다. 작성된 조작기준으로 실제 운영 기간동안에 대하여 모의조작을 수행하여 그 효율성을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.536-536
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• 2012

댐은 하천의 흐름을 막아 그 저수를 생활 및 공업용수, 농업용수, 발전, 홍수조절, 특정용도로 이용하기 위한 구조물을 일컫는다. 여러 가지 용도로 만든 댐의 저수지에는 상류에서 들어오는 유사가 저수지 바닥에 가라앉아 쌓이게 되는데 이를 저수지 퇴사(reservoir sedimentation)라 하며, 이는 저수지 유효 용량을 감소시키고 홍수시 유입 하천의 홍수위를 상승 및 저수지 수질을 악화시키는 등의 문제를 일으킨다. 저수지를 관리함에 있어 저수지로 유입되어 바닥에 가라앉는 퇴사량을 분석하고 저수용량과 수면적의 감소율을 예측하는 것은 효율적인 저수지 장기운영에서 매우 중요한 사항이다. 본 연구에서 향후 저수지로 유입되는 일유출량의 예측을 위해 과거 1987~2011년(25년)의 충주 댐 일유입량($m^3/s$) 자료를 단순반복시켜 향후 50년 동안의 일유량($m^3/s$)을 산정하였고, 일단위 모의가 가능한 유역단위의 분포형 장기 강우-유출모형인 SWAT를 이용하여 산정된 일유량($m^3/s$) 자료를 비교 평가하여 모형의 검증을 실시하였다. 유량-유사량 관계곡선을 이용하여 분석 대상 기간 동안의 총유사량을 구할 수 있으며, 한강유역조사(2002)에서 유도한 충주댐 상류 정선지점의 유량-유사량 관계식으로부터 향후 50년의 일유량($m^3/s$) 자료를 이용하여 총유사량를 산정하였다. 또한, 경험적 면적감소법을 이용하여 임의의 기간에 대한 실측치와 모의치 각각에 대한 퇴사분포 및 퇴사량을 산정 및 평가하였다. 이를 통해 효율적인 용수관리를 위한 저수지 퇴사관리 방안의 시기별 도출이 가능하였다.