• 한국물환경학회지
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• 제24권5호
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• pp.581-591
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• 2008

Most of our rivers are fragmented by the presence of at least one large dam. Dams are often the most substantial controller of the flow regimes and aquatic environments of natural river system. The quality of downstream water released from a stratified reservoir is highly dependent on upstream reservoir water quality. Thus, an integrated modeling approach is more efficient, compared to fragmented modeling approach, and necessary to better interpret the impact of dam operation on the down stream water quality. The objectives of this study were to develop an integrated reservoir-river modeling system for Daecheong Reservoir and its downstream using a two-dimensional laterally averaged hydrodynamic and water quality model, and evaluate the model's performance against field measurement data. The integrated model was calibrated and verified using filed data obtained in 2004 and 2006. The model showed satisfactory performance in predicting temporal variations of water stage, temperature, and suspended solid concentration. In addition, the reservoir-river model showed efficient computation time as it took only 3 hours for one year simulation using personal computer (1.88 Ghz, 1.00 GB RAM). The suggested modeling system can be effectively used for assisting integrated management of reservoir and river water quality.

• 한국농공학회논문집
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• 제60권2호
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• pp.45-53
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• 2018

Demand for essential resources including water, energy and food is rapidly increasing due to climate change, population growth and urbanization. To solve this problem, the concept of water-energy-food nexus has been introduced, and many countries have been trying to acquire the Nexus technology that can maximize the efficiency by analyzing the interconnection between resources. In this regard, this study attempted to estimate the probable maximum water thermal energy in the dam based on the water-energy nexus concept. The estimation of the probable maximum water thermal energy was implemented to monthly water storage of the largest dams in the four major river systems. As a result of analyzing the estimated monthly water thermal energy from 2000 to 2016, Soyang River dam has the largest probable maximum water thermal energy, and Sumjin River dam has the smallest. However, the probable maximum water thermal energy was small in common between March and April, between September and October due to the small temperature difference between the ambient air and the dam water. Also, according to the characteristics of the dam, Daecheong dam and Soyang River dam were beneficial for supplying water thermal energy for heating, and Sumjin River dam and Andong dam were advantageous for supplying water thermal energy for cooling. Our findings can be useful to realize the water-energy-food nexus by increasing the utilization and value of water resources as well as expanding the roles and functions of dams as a starting point to use dam water thermal energy.

• 한국농공학회논문집
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• 제58권6호
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• pp.23-30
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• 2016

Soil loss is an accompanying phenomenon of hydrologic cycle in watersheds. Both rainfall drops and runoff lead to soil particle detachment, the detached soil particles are transported into streams by runoff. Here, a sediment-laden water problem can be issued if soil particles are severely detached and transported into stream in the watershed. There is a need to estimate or simulate soil erosion in watersheds so that an adequate plan to manage soil erosion can be established. Universal Soil Loss Equation (USLE), therefore, was developed and modified by many researchers for their watersheds, moreover the simple model, USLE, has been employed in many hydrologic models for soil erosion simulations. While the USLE has been applied even in South-Korea, the model is often regarded as being limited in applications for the watersheds in South-Korea since monthly conditions against soil erosion on soil surface are not capable to represent. Thus, the monthly USLE factors against soil erosion, soil erodibility and crop management factors, were established for four major watersheds, which are Daecheong-dam, Soyang-dam, Juam-dam, and Imha-dam watersheds. The monthly factors were established by recent fifteen years from 2000 to 2015. Five crops were selected for the monthly crop management factor establishments. Soil loss estimations with the modified factors were compared to conventional approach that is average annual estimations. The differences ranged from 9.3 % (Juam-dam watershed) to 28.1 % (Daecheong-dam watershed), since the conventional approaches were not capable of seasonally and regionally different conditions.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1611-1615
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• 2006

본 연구에서는 GSTAR-1D 모형을 적용하여 대청 조정지댐과 공주 수위표 구간에 대해 1988년부터 2001년까지의 하상변동을 모의하고, 국내 적용성을 평가하였으며, 2002년부터 2017년까지의 장기 하상변동을 예측하였다. GSTAR-1D에서 제공하는 14개 유사이송공식에 대한 모의결과, Acker's & White 공식이 상대적으로 가장 안정적으로 산정되었다. 안정 계산시간 간격은 만제유량$(1,000m^2/s)$은 7일, 일최대유량$(4,273m^2/s)$은 3일, 시간최대유량$(7,605m^2/s)$과 최소유량$(8.5m^2/s)$은 1일로 분석되었다. 1988년부터 2001년까지의 하상변동 모의결과와 실측자료를 비교 평가한 결과, 대청 조정지댐${\sim}$매표수위표구간의 하상저하 모의결과는 하상토의 원인으로, 매포수위표${\sim}$공주수위표 구간의 하상저하모의결과는 대규모 골재채취에 의해 발생한 것으로 분석되었다. 2002년부터 2017년까지의 하상변동 예측결과는, 대청 조정지댐${\sim}$금남교 구간은 대부분 현재의 하상이 유지될 것으로 분석되었으며, 매포수위표${\sim}$공주수위표구간은 일부 구간에서의 하상저하가 예상되었으나, 인위적인 하상변동이 아니면, 전반적으로 안정한 하상을 유지할 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권5호
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• pp.505-516
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• 2012

본 연구에서는 국내외에서 범용되고 있는 단일강우사상 모형인 미육군공병단의 HEC-1 모형을 이용하여 대청댐 유역의 실측 강우-유출 사상을 중심으로 강우-유출 모의를 수행하였으며, 매개변수 검정에는 실제 대청댐의 시간당 유입량을 기준으로 검정을 실시하였다. HEC-1 모형에는 매개변수를 자동으로 최적화시키는 프로그램이 내장되어 있으나 본 연구의 대상유역과 같이 다수의 소유역이 있는 경우, 매개변수 추정시 매개변수 중 일부는 수렴되지 못하고 발산하는 문제가 있었으며, 첨두유량의 추정능력 역시 저하되는 문제를 보였다. 따라서 이러한 HEC-1 모형의 매개변수의 불확실성을 고려하기 위한 방안으로 Bayesian 모형을 HEC-1모형에 연동시켜 활용하였으며, 기존 HEC-1 강우-유출 모형에 적용할 수 있는 매개변수 최적화 및 불확실성 정량화를 위해 HEC-1 강우-유출 모형 매개변수는 SCS 1개, Clark 단위도 2개를 Bayesian MCMC 기법을 적용하여 매개변수간 조건부확률로 모의발생을 한 후, Bayesian 모형으로부터 각 매개변수의 사후분포(posterior distribution)를 추정하여 사후분포의 추정이 매개변수의 불확실성 정량화를 수행하였다. 본 연구를 통해 제안된 BHEC-1 모형을 대상으로 대청댐 유역에 실측 강우-유출사상에 대해서 모형의 적합성을 평가한 결과, 7개 유역의 21개의 매개변수가 해의 발산 없이 안정된 매개변수 추정이 가능하였다. 한편, Bayesian 모형을 근간으로 하기 때문에 최종결과로서 매개변수들의 사후분포(posterior)의 추정이 가능하여 향후 홍수빈도곡선 유도, 댐 위험도분석과 기후변화 문제와 같은 다양한 수문학적 문제의 연구에 적용 가능할 것으로 전망된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.183-189
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• 2011

본 연구에서는 저수지내 퇴사저감을 위하여 댐 상류에 저사댐을 설치하여 퇴적토를 포착하는 방법의 적합성을 검토하기 위해 국내 10개 다목적댐 유역을 대상으로 저사댐을 설치할 경우의 퇴사 저감효과에 대하여 분석하였다. 총 27개 설치지점의 퇴사 저감효과를 분석한 결과, 연구대상 다목적 댐 중 대청댐유역의 본류인 금강 지점의 저사댐 설치시 퇴사 저감효과가 가장 큰 것으로 판단되었으며 저사댐 설치에 따른 수명연장효과는 미설치시 수명보다 약 60%가 연장되는 것으로 판단되었다. 또한 저사댐 설치로 인한 퇴사 저감률에 영향을 미치는 인자를 알아보기 위하여 회귀분석을 실시한 결과 유역면적비가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 판단되었으며 유역면적비에 대한 회귀식을 도출 할 수 있었다. 본 연구결과를 통해 국내 저사댐 도입시 기대 퇴사저감 효과 산정이나 설치위치 검토를 위한 기초자료 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국환경과학회지
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• 제31권5호
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• pp.373-388
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• 2022

This study analyzed the temporal and spatial characteristics of water quality for five hydropower dam reservoirs in South Korea. Water temperature, pH, dissolved oxygen, and chlorophyll-a (Chl-a) showed high fluctuations in summer and autumn at all reservoirs, indicating the existence of seasonal effects. At all five reservoirs, the concentrations of suspended solids (SS) and total nitrogen (TN) fell under the "slightly bad" category and those of total organic carbon (TOC) fell under the "slightly good" category or higher, according to "the standard for living environment of lake water quality." Variations in the concentration ranges and degrees of change in SS, TN, and TOC among reservoirs were observed, indicating the influences of rainfall, surrounding environments, and seasonal changes. Daecheong and Namgang Dam showed high Chl-a concentrations in summer, indicating that the metabolism of microbial communities, such as algae, was active.

• 한국습지학회지
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• 제23권4호
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• pp.327-341
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• 2021

수변생태벨트는 유역의 비점오염원을 저감시키고 생태적인 연결성과 건강성을 증진할 수 있는 효율적인 기법이다. 국내에서도 수변생태벨트 조성 및 관리를 위한 법적인 제도를 운영 중이나 비점오염물질 제어, 생물서식처 등 완충 기능에 유리한 하천, 호소 내의 홍수터는 제외되어 개선이 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 금강 수계 대청댐 유역을 대상으로 댐 호소의 소단위별로 댐 홍수터와 수변구역의 수질, 생태계 특성을 종합적으로 평가하는 통합형 수변생태벨트 적지 선정방안을 제시하고 분석하였다. 먼저 GIS로 대청댐 유역을 138개 소단위로 구분하고 홍수터와 인접한 수변구역을 분석하였다. 통합형 수변생태벨트 적지 선정에 영향을 미치는 생태계, 수질 영향 관련 16개의 평가인자를 선정하고 AHP분석으로 인자별 중요도에 대한 가중치를 설정하였다. 소단위에 제내·외지별, 인자별 가중치를 적용한 통합 평가를 실시하여 적지 우선 순위를 도출하였다. GIS 적지 분석을 통해 도출된 대상지들이 실제 조성에 적합한 지역인지 타당성을 판단하기 위해 5개 대상지에 대한 토지이용, 오염원, 생태적인 연계성 등에 대한 현장 검증을 시행한 결과 모든 대상지가 적정함을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 제시된 수변생태벨트 적지 분석 기법은 향후 통합적인 수변관리 정책 설정시 유용한 도구로써 적용될 수 있을 것이다. 단, 대상 댐별 특성과 현안에 따라 다양한 평가인자와 항목별 가중치 적용이 필요할 수 있다. 그리고 통합형 수변생태벨트 지역에 대해 그린-블루네트워크(Green-Blue Network) 측면을 고려한 세부적인 보전·복원방안 마련과 생태계서비스 측면의 평가 및 관련 법, 제도 측면의 상호 연계, 개선방안 등에 대해서도 추가적인 연구가 이루어져야 할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.157-163
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• 1993

미공병단에서 개발된 하상변동계산모형인 HEC-6를 대청댐 하류의 금강에 적용하여 대청댐 축조에 따른 하류 하상의 변화를 살펴보았다. 대청댐은 금강의 중류에 위치하고 있으며, 댐 하류는 하상이 대부분 세사(細砂)와 중사(中砂)로 이루어져 있는 전형적인 충적하천으로 댐축조에 따른 하상변동이 예상되는 구간이다. 분석결과 댐 직하류 15km 구간은 대청댐 축조에 의해 하상이 2~3m 정도 현저하게 저하되었으며, 이 구간의 현재의 하상은 자갈과 호박돌 등에 의한 장갑화 현상에 의해 더 이상의 심각한 하상저하는 없을 것으로 예상된다. 또한, 연구대상구간내에는 대규모 골재채취로 인하여 국부적으로는 2m 이상이나 하상이 저하된 곳도 있다. 반대로, 대상구간의 하류부인 규암 수위표 상류 20km 인근의 하상은 0.5~1m 정도 상승하였다. 이 구간의 하상변동을 모의하기 위해 HEC-6 모형을 적용한 결과, 이 모형이 장기간의 하상변동을 비교적 적합하게 모의할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 추후 40년간의 하상변화를 모의한 결과, 이 구간은 장래에는 하상변동이 별로 없는 안정된 상태를 보이고 있다. 다만 중상류 일부 구간은 1~2m 내외의 하상저하, 하류구간은 0.5m 정도의 국지적 하상상승이 발생할 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권1호
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• pp.63-74
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• 2023

높은 신뢰도의 댐 유입량 예측은 효율적인 댐 운영을 위해 필요하다. 최근 다층퍼셉트론(Multi Layer Perceptron, MLP)을 활용하여 댐의 유입량을 예측하는 연구들이 진행되었다. 기존 연구들은 MLP의 연산자 중 자료 간의 최적 상관관계를 찾는 optimizer로 경사하강법(Gradient Descent, GD) 기반의 optimizer를 사용하였다. 하지만, GD 기반의 optimizer들은 지역 최적값으로의 수렴 가능성과 저장공간 부재로 인해 예측성능이 저하된다는 단점이 있다. 본 연구는 GD 기반 optimizer 중 Adaptive moments와 Improved Harmony Search (IHS)를 결합한 Adaptive moments combined with Improved Harmony Search (AdamIHS)를 개발하여 GD 기반 optimizer의 단점을 개선하였다. AdamIHS를 사용한 MLP의 학습 및 예측성능을 평가하기 위해 대청댐 유입량을 학습 및 예측하였으며, GD 기반 optimizer를 사용한 MLP의 학습 및 예측성능과 비교하였다. 학습결과를 비교하면, AdamIHS를 사용한 은닉층 5개인 MLP의 Mean Squared Error (MSE) 평균값이 11,577로 가장 낮았다. 예측결과를 비교하면, AdamIHS를 사용한 은닉층 1개인 MLP의 MSE 평균값이 413,262로 가장 낮았다. 본 연구에서 개발된 AdamIHS를 활용하면 다양한 분야에서 향상된 예측성능을 보여줄 수 있을 것이다.