• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.267-267
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• 2021

제주도는 화산섬의 지질특성상 강수의 지표침투성이 높아 지표수의 개발이용여건이 취약한 관계로 용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 따라서 지하수의 보전관리는 매우 중요한 사항이며 특히 지하수의 안정적인 이용을 위해서는 지하수 취수가 주변지역 지하수위에 미치는 영향 분석이 반드시 필요하다. 본 연구는 딥러닝 알고리즘인 Long Short-Term Memory(LSTM)를 활용하여 제주도 남동쪽 표선유역 중산간지역에 위치한 2개 지하수위 관측정을 대상으로 지하수 취수영향을 분석하였다. 입력자료로써 인근 2개 강우관측소의 일단위 강수량자료와 인근 6개 취수정의 지하수 취수량자료 및 연구대상 관측정의 지하수위 자료(2001. 2. 11. ~ 2019. 10. 31.)를 사용하였다. 지하수위 변동특성을 최대한 반영하기 위해 LSTM의 예측일수를 1일로 설정하였다. 보정 및 검증 기간을 사용하여 매개변수의 과적합을 방지하였으며, 테스트 기간을 사용하여 LSTM의 예측성능을 평가하였다. 평가지수로써 Nash-Sutcliffe Efficiency(NSE)와 평균제곱근오차(RMSE)를 사용하였다. 그리고 지하수 취수가 주변 지하수위 변동에 미치는 영향을 분석하기 위해 취수량을 최대취수량인 2,300 m³/일, 최대취수량의 2/3인 1,533 m³/일 및 0 m³/일로 설정하여 모의하였다. 모의결과, 2개 감시정의 보정, 검증 및 예측기간에 대한 NSE는 최대 0.999, 최소 0.976의 범위를 보였으며, RMSE는 최대 0.494 m, 최소 0.084 m를 보여 LSTM은 우수한 예측성능을 나타내었다. 이것은 LSTM이 지하수위 변동특성을 적절히 학습하였다는 것을 의미하며 따라서 추정된 매개변수를 활용하여 지하수 취수영향을 모의 및 분석하였다. 그 결과, 지하수위 하강량은 최대 0.38 m 였으며 이것은 대상지점에 대한 취수량은 지하수위 하강에 거의 영향을 주지 않는다는 것을 의미한다. 또한 취수량과 지하수위 하강량과의 관계는 한 개 관측정에 대해 선형적인 관계를 보인 반면 나머지 한 개 관측정에 대해서는 비선형적인 관계를 나타내는 것을 확인하였다. 따라서 LSTM 알고리즘을 활용하여 제주도 표선유역 중산간지역의 지하수위 변동특성을 분석할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.909-913
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• 2009

수자원의 60% 이상을 지표수로부터 충당해야 하는 국내 여건 상 하천수로부터의 취수가 불가피하므로 자연하천에서의 동수역학적 흐름 해석은 지천 합류량 뿐만 아니라 취수장으로부터 유출되어 빠져나가는 취수량을 함께 고려해야 한다. 본 연구에서는 상류단 경계조건으로 입력되는 본류 유량에 생성과 소멸로 작용하는 지천유입량과 취수량을 포함하여 지천유입량 및 취수량이 하천흐름 유속분포에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 팔당댐 직하류부터 잠실수중보 구간에 RMA-2 모형을 적용하였다. 취수장에서 빠져나가는 유량을 포함하여 모의한 경우 구의, 자양, 풍납취수장 부근에서 취수에 의한 유량 손실로 인하여 유속구조가 심하게 교란되었으며 취수를 고려하지 않은 경우에 비해 유속은 평균 25 % 낮게, 수위는 1.5 cm 높게 나타났다. 자연하천의 흐름해석 결과는 오염확산 및 하상변동을 위한 입력자료로 활용되는 경우가 많으므로 취수량을 반영한 유속구조의 해석이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.150-150
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• 2020

본 연구에서는 수리모형실험을 통하여 원형 다단 실린더 게이트 형식의 취수시설에서 발생하는 공기연행을 분석하였다. 수리모형실험의 원형은 경상북도 청도군에 위치한 운문댐의 "운문댐 안전성 강화사업"에서 계획되고 있는 신설취수탑을 기준으로 상사법칙은 Froude상사법칙을 적용하고 1/20의 모형 축척을 가지는 취수탑의 국부모형에 하류단 수위를 고려하기 위해 유량조절시설을 설치하여 실험을 실시하였다. 실험조건은 크게 두 가지로 구분하였으며, 수면으로부터 유입구 상단부까지의 거리 ∆h1(m)과 유입부 저수지 저류 수위와 하류단 유량조절시설간의 수위차인 ∆h2(m)이며, ∆h1에 대한 조건은 0.01m~0.06m로 0.01m 간격으로 6가지, ∆h2에 대한 조건은 0.10m~1.70m로 0.20m간격으로 9가지로 이를 조합하여 총 54개 CASE에 대해 진행하였다. 실험결과 공기연행 발생 시 그에 따른 영향을 평가하기 위해 발생 정도에 따라 미발생(Not Occur), 간헐적(Intermittent), 빈번한(Frequent), 지속적(Continuation), 공기 폭발(Air Explosion)로 분류하였으며, 각 공기연행 발생 시 취수유량의 감소율 및 영향을 분석한 결과 간헐적 공기연행 발생 시 최대 약 3.75%의 취수유량 감소, 빈번한 공기연행 발생 시 취수유량은 전체적으로 10%, 최대 약 13.19% 감소하였으며, 지속적 공기연행 발생 시 발생 이후 ∆h2증가에 의한 취수유량의 증가가 거의 이루어지지 않으며, 최대 56.25%의 취수유량이 감소, 공기 폭발 발생 시 취수유량의 영향은 지속적 발생과 비슷하나 관내 공기 포집 후 유입구로 방출 시 관에 강한 충격을 주어 안정성에도 큰 영향을 미칠 것으로 판단되어, 이에 안정성 및 취수유량 감소율을 고려하여 빈번, 지속, 공기 폭발 발생 영역에서의 취수는 적합하지 않으며, 공기연행 미발생 및 간헐적 발생 영역에서의 취수 시 목표 취수유량이 1.00~4.00(㎥/s)일 때 ∆h1= 0.40m 이상, 4.00~9.30(㎥/s) 일 때 ∆h1= 0.60m 이상, 9.30~9.53(㎥/s) 일 때 ∆h1=0.80m 이상, 9.53~9.65(㎥/s) 일 때 ∆h1= 1.00m 이상에서 취수유량 감소율 3.75% 이내로 취수유량의 확보가 가능하다. 이러한 결과는 원형 다단 실린더 게이트 형식의 취수시설에 대해 취수 시 수면와류에 의한 Air Core와 그에 따른 공기연행의 발생 조건과 영향을 수리모형실험을 통해 확인함으로써 실제 운용 시 보다 안정적이고 효율적인 운용에 대한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 추가로 수치해석을 통한 비교 및 공기연행과 관내 공기포집 정도에 대한 연구를 통해 보다 정확한 자료제시가 가능할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4B호
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• pp.343-352
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• 2011

본 연구에서는 상류단 경계조건으로 입력되는 본류 유량에 생성과 소멸로 작용하는 지천유입량과 취수량을 포함하여 취수장에서의 취수가 하천흐름 및 수질에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 팔당댐 직하류부터 잠실수중보 구간에 RMA-2 모형과 RMA-4 모형을 적용하였다. 수치모의 결과, 잠실수중보 상류에 위치해 있는 5개 취수장에서의 취수는 해당 하천 구간의 유량을 변화시키게 되며, 이는 하천의 수위, 유속 등 수리학적 인자를 변화시키는 것으로 밝혀졌다. 이러한 취수량 반영에 따른 수위 및 유속 변화는 해당 하천 구간의 수질의 변화를 초래하는 것으로 나타났다. 취수장에서 빠져나가는 유량을 포함하여 모의한 경우, 구의, 자양, 풍납취수장 부근에서 취수에 의한 유량 손실로 인하여 유속구조가 심하게 교란되었으며, 취수를 고려하지 않은 경우에 비해 유속은 평균 25% 낮게, 수위는 1.5 cm 높게 나타났다. 취수를 고려하지 않은 경우 전 구간에 걸쳐 농도분포가 평행하게 나타났으나, 취수의 영향을 고려한 경우 구의, 암사 및 자양 취수장 부근에서의 농도분포가 크게 변화함을 확인할 수 있었다. 또한 취수를 고려한 경우 취수에 의한 유랑소멸로 하류구간에서 취수를 고려하지 않은 경우에 비해 BOD 농도가 높게 나타났다. 따라서 자연하천의 동수역학적 흐름 및 오염물질 혼합거동을 보다 정확히 해석하기 위해서는 지천 합류량 뿐만 아니라 취수장으로부터 유출되어 빠져나가는 취수량을 동시에 고려해야 하는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.513-516
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• 2007

임하다목적댐은 낙동가 하구로부터 약 356 km 상류에 위치하며 댐체의 길이 515 m, 높이 73 m의 rockfill 댐으로서, 총저류량은 595 백만$m^3$이다. 댐의 정상표고는 El. 168 m이고, 저수위 El. 137.0 m와 계획홍수위 El. 164.7 m 사이에서 운영되고 있다. 임하다목적댐의 표면취수설비는 댐우안 도수로 입구에 위치하며 콘크리트구조물로서 높이는 44.0m이다. 취수탑의 바닥표고는 EL.124.0 m이며 월류수심은 7.0m이다(한국수자원공사, 2004). 최대취수량은 $119.2m^3/s$이며 취수문은 직선형다단식게이트형식이고 폭 10.0m, 높이 6.0m의 게이트 5조와 폭 10.0m, 높이 3.25m의 게이트 1조로 구성되어있다. 본 연구에서는 미국 YSI사에서 제작한 ADV-6600을 이용하여 저수지에서 취수시 유속을 측정하여 취수구간이 저수지의 연직방향 유속에 미치는 영향을 분석하였다.

• 환경영향평가
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• 제32권6호
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• pp.473-487
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• 2023

1970~1980년대 준공된 우리나라의 다목적댐 저수지에는 발전방류를 위한 고정식 취수구가 심층에 설치되어 있어 일부 댐 하류에서는 냉수 방류에 의한 농작물 냉해, 안개 일수 증가 등의 문제점이 제기된 바 있다. 본 연구에서는 고정식 취수구를 통해 심층 취수가 이루어지고 있는 합천호를 대상으로 취수 수심이 저수지의 수온 성층 구조와 방류 수온에 미치는 영향을 분석하였다. 3차원 수리수질모형인 AEM3D를 이용하여 합천호의 연직 수온 분포를 재현하고 계절별 수온성층 구조를 분석하였으며, 수문 조건에 따른 수온성층 변화를 비교 분석하기 위하여 풍수해와 갈수해를 대상으로 모델링 하였다. 또한 취수심 변경 시나리오를 적용함으로써 취수 수심이 수온성층 구조에 미치는 영향을 분석하였다. 모의 결과 심층 취수를 표층 취수로 변경할 경우 수온약층의 형성 위치가 풍수해 6.5 m, 갈수해 6.8 m 감소하여 더 얕은 수심에 형성될 것으로 분석되었다. 또한 수체 안정도 지수인 Schmidt Stability Index (SSI)와 Buoyancy frequency (N²)가 증가하여 수온성층 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 표층 취수시 연평균 방류수온이 풍수해 3.5℃, 갈수해 5.0℃ 증가하여 하류하천의 영향은 감소하나, 호내의 저수온층 수체적과 수온성층 강도가 증가하므로 추후 수질관리를 위해 취수심을 댐 운영의 주요인자로 고려해야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1510-1514
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• 2010

강변저류지는 홍수터, 하천연안 저지대 농경지 등을 이용하여 기존 제방의 일부 구간에 취수부를 설치하고 계획홍수 초과 또는 일정 수위 이상 발생 시 이를 일시 저류함으로써 하류의 홍수량을 경감시키는 소규모 수공구조물이다. 이러한 강변저류지와 같은 소규모 수공구조물의 홍수조절효과에 가장 큰 영향을 미치는 인자로는 저류용량이 있으나, off-line 형식을 강변저류지에 적용할 경우 저류용량 이외에도, 취수부의 형식(월류제, 수문)과 취수부의 제원(월류고, 월류폭 등)은 강변저류지의 홍수조절효과에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 저류용량변화에 따른 홍수조절효과 변화에 초점을 맞춰 수행된 기존의 연구들과 달리, 취수부형식과 취수부 제원 변화에 따른 강변저류지의 홍수조절효과 개선방안을 제시하고자 한다.

• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.439-446
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• 2008

취수펌프 운전 조건에 따라 변화하는 군정시스템의 취수량을 종합적으로 평가할 수 있는 방법을 개발하였다 주어진 상황에서 개별 관정의 취수량에 영향을 미치는 인자는 자연수위와 관말 사이의 표고차이로 주어지는 정적양정과 지하수 강하량, 관로 마찰손실 등으로 구성되는 동적양정, 그리고 취수 펌프의 성능이다. 동적 양정과 펌프의 성능은 취수펌프 가동 대수와 가동 패턴에 따라 변하는 취수량의 함수이다. 군정 운영 시 실제 취수량은 군정 시스템의 전 양정과 펌프 성능곡선이 교차하는 점에서 결정된다. Newton-Raphson 반복법을 이용하여 복수 관정의 취수량에 대한 비선형연립방정식을 처리하였다. 가상 군정 시스템에 대한 적용을 통하여 시스템 설계 시와 운영 시에 취수량 분포에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.359-359
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• 2016

본 연구에서는 최근 기후변화에 따른 가뭄으로 어려움을 겪고 있는 충청남도 서부권의 물 부족을 해결하기 위하여 금강 본류로부터 보령댐으로 일정 유량을 도수(diversion)하는 계획이 금강 본류에 미치는 수리적 영향을 검토하였으며 특히 금강 본류의 농공용수 취수에 제한을 초래할 수 도 있는 수위에 미치는 영향을 중심으로 분석하였다. 본 연구의 공간적 범위는 금강 하굿둑으로부터 하류 외해 방향으로 약 9km 지점에 위치한 금강 하구로부터 상류 방향으로는 금강 하굿둑으로부터 약 76km 지점에 위치한 공주시 반포면 검상동의 검상천 합류지점까지 총 85km에 이르는 구간에 대한 1차원 수리 모형을 구축하였으며, 시간적 범위는 보령댐으로의 도수가 갈수기에 이루어지는 것으로 가정하여 2015년 2월 1일부터 5월 31일까지 진두수위표의 시간별 유량과 8개 지천의 유입 유량, 장항검조소의 시간별 조위, 농공용수 취수시설 취수량 및 회귀수, 금강 배수갑문 운영 등을 고려하여 모형의 보정을 실시하였고, 유황분석에 따른 2016년 갈수기 예측 유량을 추정하여 보령댐으로의 도수에 따라 금강 본류 내 주요 구간의 수위에 미치는 영향을 분석하고자 하였으며, 서해안 조위에 따른 금강하굿둑 배수갑문의 운영에 직접적인 영향을 받는 배수위 구간임을 감안하여 비정상류 해석(unsteady flow analysis)을 수행하였다. 갈수기 예측 유량 추정 결과 2015년과 같은 가뭄이 지속될 경우, 2016년의 유황은 2015년 대비 21%로 분석되었으며 이는 보령댐 도수 여부에 관계없이 물 부족이 발생할 수 있는 상태인 것으로 분석되었고, 하천유지유량 정도의 유황이 유지되는 상태에서 보령댐으로 도수를 실시할 경우, 도수시 금강호 최저 수위는 각각 EL(+)0.94m와 EL(+)0.72m로 모의되어 농업용수를 비롯한 기존 취수시설 뿐만 아니라 보령댐 도수시설의 운영에도 어려움이 생길 것으로 예상되었다. 2016년 갈수기 동안 과업 대상 구간인 금강 하류부의 유황은 농업용수 취수가 본격화되기 이전인 2월에는 하천유지유량 정도의 유황을 유지하는데 별 어려움이 없지만 3월 이후농업용수 취수가 본격화되면 농업용수 취수시설이 집중된 입포수위표 ~ 금강 하굿둑 사이 구간은 하천유지유량 이하로 유량이 크게 감소할 것으로 예상되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.164-168
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• 2006

본 연구는 SWAT 모형을 이용하여 기상, 지하수 취수, 토지이용 변화에 대한 건기 총유출량의 민감도를 제시하였으며 더 나아가 보다 일반적인 건기의 총 유출량을 추정하기 위해 건기 총강우량, 전 우기 총강우량, 평균 일 최대온도, 일평균 태양복사량과 같은 기상 변수들과 지하수 취수량 및 도시면적 비율을 이용하여 회귀식을 도출하였다. 도출된 식을 이용하여 기후변화에 대한 변화를 살펴보기 위하여 온도와 강우량의 변화에 대한 건기 총유출량의 변화율을 제시하였는데 기후변화로 인해 온도가 $1^{\circ}C$ 상승할 경우 7.7%, $2^{\circ}C$ 상승시 17.1%, $3^{\circ}C$ 상승할 경우 27.9%의 건기의 총 유출량은 감소하는 것으로 나타났다. 또 건기 총 강우량이 5% 감소할 경우 유출량은 5.63%, 10% 감소할 경우에는 10.41%, 15% 감소할 경우는 14.25% 감소하는 것으로 나타났다. 지하수 취수량은 총 유출량과 관계가 높은데 반해 토지이용 변화는 산간유역인 대상유역의 경우 크게 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 본 연구에서 제안된 식은 기저유출에 영향을 크게 미치는 강우와 기온 및 태양복사량을 포함하는 기상상태, 지하수 취수량, 도시면적 비율을 변수로 갖는 식이므로 대상유역에 대해 미래 건기의 수자원 확보량을 예측하는데 유용하게 사용될 수 있다.