• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.10
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• pp.891-906
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• 2014

This study suggests the hedging rule of MIP (Mixed Integer Programing) in counting the risk evaluation criteria of the objective function and constraints in order to provide the optimum operating rule in reservoir system as constraining water shortage as much as possible which may happen in the downstream control point of water supply in the aspect of water system management. The proposed model is applied to the Han-river reservoir system for two testing periods (Case I: Jan. 1993~Dec. 1997, Case II: Jan. 1999~Dec. 2003). The model based on the hedging rule with trigger volume, estimated in this study shows that in Case I, the monthly minimum discharge was $310.6{\times}10^6m^3$ in the single operation, $56.3{\times}10^6m^3$ in the joint operation, and $317.5{\times}10^6m^3$ in the hedging rule and also, in Case II, the monthly minimum discharge was found to be $204.2{\times}10^6m^3$ in the single operation, $111.2{\times}10^6m^3$ in the joint operation, and $243.7{\times}10^6m^3$ in the hedging rule. In conclusion, the hedging rule, proposed in this study can decrease vulnerability while guarantees reliability and resiliency.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1359-1363
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• 2008

우리나라에서 장기지속가뭄의 사례는 문헌을 통하여 쉽게 찾아볼 수 있는데 "증보문헌비고"에 따르면 조선시대에는 100건 이상의 가뭄이 발생하였는데 평균 5년에 한번정도 발생한 것으로 나타났다. 이중 2년연속 가뭄이 15회, 3년연속가뭄이 4회, 4년연속가뭄이 1회 및 6년연속가뭄이 2회 기록되어 있다. 그러나 역사적 고증이 어려워 실제 가뭄사례는 더 심했을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 장기지속가뭄에 대한 평가를 통하여 안정적 용수공급의 수준을 평가하고 용수공급부족 심도를 추정하기 위하여 한강수계를 대상으로 장기지속가뭄 수문시나리오를 개발하여 용수공급에 기여하고 있는 저수지 시스템에 적용하였다. 이중 장기지속가뭄수문시나리오는 한강수계를 팔당댐 상류에 대해 5개 소유역으로 구분하여 1,000년의 월 유량자료를 모의하여 30, 60, 90개월의 지속기간에 대해 50, 100 및 200년빈도에 대하여 개발하였다. 개발된 장기지속가뭄 수문시나리오에 대한 수자원평가는 화천, 소양, 충주, 충주조정지 및 팔당댐을 소유역과 수자원 시설물 구성요소로 하는 시스템을 만들어 팔당댐 기준 2011, 2016 및 2020년의 용수수요에 대하여 평가하였다. 평가모형은 동적 계획기법을 이용하였으며, 월 단위 운영을 실시하였다. 평가결과는 지속기간이 짧을수록 재현빈도가 길수록 용수공급측면에서 가뭄강도가 심한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.141-141
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• 2015

IPCC 5차 보고서에서 기술되어 있는 것처럼 기후시스템의 온난화는 명백하며, 1950년 이후 관측된 많은 변화들은 지난 수천 년간 전례가 없는 것이었다. 지구 온난화로 대표되는 기후변화는 이제 일부 국가에 국한되는 문제가 아니라 전 지구적인 문제가 되었다. RCP 시나리오에 따라 차이는 있으나 대한민국의 경우 연평균 강수 총량은 증가할 것이라 예상되는 반면 총 예상 강우 일수는 감소하여 집중호우의 발생빈도가 증가될 것이라 예상되고 있다. 이에 따라 수자원의 효율적 이용에 대한 필요성 또한 증가하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 수자원의 효율적 이용을 위해 한강수계 9개 댐(화천, 춘천, 소양강, 의암, 청평, 충주, 괴산, 횡성, 팔당)을 대상으로 HEC-ResPRM과 선형계획법을 이용하여 발전량을 최적화 하였다. HEC-ResPRM은 미공병단 수문공학센터에서 개발한 저수지운영 최적화 모형으로 홍수 조절, 관개, 발전, 레크리에이션 등 다양한 요구조건을 만족시킬 수 있는 최적의 저수지 운영방안 도출이 가능하다. 본 연구에서는 HEC-ResPRM 모형과 선형계획법을 이용한 운형모형의 결과자료를 비교하였으며 이를 통해 HEC-ResPRM 모형의 특징과 활용 가능성을 확인하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.8
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• pp.643-657
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• 2009

The major reason to construct large dams is to store surplus water during rainy seasons and utilize it for water supply in dry seasons. Reservoir storage has to meet a pre-defined target to satisfy water demands and cope with a dry season when the availability of water resources are limited temporally as well as spatially. In this study, a Hedging rule that reduces total reservoir outflow as drought starts is applied to alleviate severe water shortages. Five stages for reducing outflow based on the current reservoir storage are proposed as the Hedging rule. The objective function is to minimize the total discrepancies between the target and actual reservoir storage, water supply and demand, and required minimum river discharge and actual river flow. Mixed Integer Linear Programming (MILP) is used to develop a multi-reservoir operation system with the Hedging rule. The developed system is applied for the Han River basin that includes four multi-purpose dams and one water supplying reservoir. One of the fours dams is primarily for power generation. Ten-day-based runoff from subbasins and water demand in 2003 and water supply plan to water users from the reservoirs are used from "Long Term Comprehensive Plan for Water Resources in Korea" and "Practical Handbook of Dam Operation in Korea", respectively. The model was optimized by GAMS/CPLEX which is LP/MIP solver using a branch-and-cut algorithm. As results, 99.99% of municipal demand, 99.91% of agricultural demand and 100.00% of minimum river discharge were satisfied and, at the same time, dam storage compared to the storage efficiency increased 10.04% which is a real operation data in 2003.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2007.05a
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• pp.283-286
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• 2007

현재까지 이수관리를 목적으로 저수지 또는 저수지군의 최적(연계)운영모형 개발에 관한 연구들을 다수 수행한 바 있는데 그 예를 들면, 한강, 금강, 낙동강 수계에서 Hydro-scheduling 모형과 CoMOM(Coordinated Multi- reservoir Operating Model for Han River Basin)을 적용하였고 특히 낙동강 수계에 대해서는 저수관리시스템을 개발하여 적용하였다. 그러나 이러한 적용 사례에도 불구하고 이수 물관리의 근간이 되는 수계 저수유출을 모의할 수 있는 모형은 정립되어 있지 못한 실정이다. 본 연구에서는 수계별 한정된 수자원의 효율적 관리를 위한 기존댐의 연계운영과 병행하여 댐 상 ${\cdot}$ 하류 유출을 고려한 종합적인 수자원관리방안 수립의 필요성이 대두됨에 따라, 저수기 램 상 ${\cdot}$ 하류의 수계 주요지점에 대한 하천유출상황을 모의할 수 있는 모형을 개발하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.160-160
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• 2021

과거 대규모 댐 건설 등 물 개발 중심에서 벗어나 효율적이고, 균형 잡힌 물관리 중심으로 '물관리 패러다임'이 변화되고 있다. 물관리 일부인 수질은 생활하수, 산업폐수, 농·축산 폐수에 의해 하천 및 호소 오염의 심각성이 대두되어, 수질 개선에 관한 연구가 진행되고 있다. 한강 유역은 한강, 남한강, 북한강 등 여러 수계로 구성되어 있으며, 서울을 포함한 주요 도시지역을 포함하고 있다. 한강 유역은 도시 및 농촌지역이 혼재되어 있으며, 도시지역의 경우 수변구역이 주민생활과 밀접한 유역이 많다. 한강대권역관리계획, 지자체별 총량제도를 통하여 관리를 하고 있으나, 각각의 유역별 특성이 다양하여 여러 이슈와 환경적 문제점이 발생하고 있어 유역에 적합한 수질개선 방안이 필요한 실정이다. 국내에서는 수질오염총량제도를 통해 수계의 수질을 관리하고 있지만, 오염물질의 부하량을 기준으로 수립하여 데이터의 다양성을 나타내기에 한계가 있다. 본 연구에서는 하천의 수계를 단위유역 단위가 아닌 중권역 단위로 구분하여 수질 인자의 농도를 활용하여 인자 간의 관계가 하천에 주는 영향을 보고자 한다. 수질 측정망에서 수집된 수질 데이터를 활용하여 여러 기법의 데이터 분석을 통해 한강 유역 수질의 특성과 경향을 시각화 그래프로 나타낸 결과를 토대로 유역특성을 반영한 수질 개선방안을 도출하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.32 no.5
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• pp.579-591
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• 1999

The operation of a reservoir system is necessary for establishing the operation rule as well as designing the reservoirs for water resources planning or management. Increasingly complex water resource systems require more advanced operation techniques. As a result, various techniques have been introduced and applied until now. In this study Linear Tracking model based on optimal control theory is applied to the operation of the largest scale multi-reservoir system in the Han river and its applicability proved. This system normally supplies the water resources required downstream for hydro-power and plays a role in satisfying the water demand of the Capital region. For the optimal use of the water resources the Linear Tracking model is designed with the objective to maximize the hydro-power energy subject to the water supply demand. The multi-reservoir system includes the seven main reservoirs in IIan river such as Hwachon, Soyanggang, Chunchon, Uiam, Cheongpyong, Chungju and Paldang. These reservoirs have been monthly operated for the past 21 years. Operation results are analyzed with respect to both hydro"power energy and water supply. Additionally the efficiency of the technique is assessed.sessed.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.spc
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• pp.69-79
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• 2019

In Korea, more than 60% of the whole lands are mountainous area. Since many decades ago, hydroelectric power plants have been constructed and eco-friendly energy has been produced. Hydropower can cope with the rapidly changing energy supply and demand, and produce eco-friendly energy. However, when the reservoir is built, it is often inevitable to damage the environment due to construction of large structure. In this study, the optimal reservoir operation model was developed to maximize power generation by monthly operation for long-term operation planning. The dam operation model was developed using the linear programming which is widely used in the optimal resources allocation problems. And the reservoir operation model can establish monthly operation plan for 1 year. Linear programming requires both object function and constraints to be linear. However, since the power generation equation is nonlinear, it is linearized using the Taylor Expansion technique. The optimization results were compared with the 2009-2018 historical data of five hydropower reservoirs. As a result, the total optimal generation is about 10~37% higher than the historical generation.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.10 no.1
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• pp.89-102
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• 2010

Future uncertainty on water demand caused by future climate condition and water consumption leads a difficulty to determine the reservoir operation rule for supplying sufficient water to users. It is, thus, important to operate reservoirs not only for distributing enough water to users using the limited water resources but also for preventing floods and drought under the unknown future condition. In this study, the reservoir storage is determined in the first stage when future condition is unknown, and then, water distribution to users and river stream is optimized using the available water resources from the first stage decision using 2-stage stochastic linear programming (2-SLP). The objective function is to minimize the difference between target and actual water storage in reservoirs and the water shortage in users and river stream. Hedging rule defined by a precaution against severe drought by restricting outflow when reservoir storage decreases below a target, is also applied in the reservoir operation rule for improving the model applicability to the real system. The developed model is applied in a system with five reservoirs in the Han River basin, Korea to optimize the multi-reservoir system under various future water demand scenarios. Three multi-purposed dams - Chungju, Hoengseong, and Soyanggang - are considered in the model. Gwangdong and Hwacheon dams are also considered in the system due to the large capacity of the reservoirs, but they are primarily for water supply and power generation, respectively. As a result, the water demand of users and river stream are satisfied in most cases. The reservoirs are operated successfully to store enough water during the wet season for preparing the coming drought and also for reducing downstream flood risk. The developed model can provide an effective guideline of multi-reservoir operation rules in the basin.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 1992.07a
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• pp.177-186
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• 1992

한강, 낙동강, 금강, 섬진강, 영산강 등 우리나라 5대 강의 주요 지점에서의 광범위한 수문자료를 토대로 유황분석을 수행하였다. 우리나라 하천유량 자료의 신뢰도상의 한계를 감안하여, 특히 저수위시 수위-유량 관계곡선의 검토 등 본 유황분석에서 이용될 유량 자료의 검토에 세심한 배려를 하였다. 본 연구에 의하면, 우리나라의 주요 수계의 유황은 상류에 주요 다목적 댐 건설 이전과 이후에 걸쳐 크게 개선된 것으로 나타났으며, 이러한 유황 개선 효과는 홍수량의 저감 등 풍수시보다는 저수량의 증가 등 저수시에 더욱 두드러지게 나타나고 있다. 한편, 우리나라 주요 수계의 하상계수는 주요댐 건설이전의 자연상태에서는 300~500 정도이었으나, 댐 건설이후 1/2~1/3 정도 감소하여 150~300 정도로 나타났으며, 이는 댐에 의한 유황개선 효과를 단적으로 보여주는 것이다.