• Journal of Environmental Science International
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• v.14 no.6
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• pp.533-542
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• 2005

In this study, an optimization technique was developed from the application of Allocation Rule. Average Allocation coefficients of the Andong and Imha dam compare constant water supply condition with vary water supply condition that are above the contribute ratio $67\%\~50\%$ the Andong dam in Rule(A)-Rule(C). In the Refill Season, Andong dam water supply contribution is higher than Imha dam at the Control point water supply. In the Allocation analysis results, Rule(A) is calculated storage ratio because Andong dam contribute to Control point larger than Imha dam which Andong dam storage is larger than Imha dam storage. Rule(B) calculated sum of the storage and inflow ratio for Andong dam and Imha dam, as Andong dam contribution is higher than Imha dam. Rule(C) calculated that sum of storage, inflow and water supply is divided average storage ratio, as the best results of the Allocation coefficients and water supply capacity. The results of storage analysis is larger vary water supply condition than constant water supply condition and the results of water supply analysis is larger vary water supply condition than constant water supply condition. Water supply deficit is decrease $30\%$ for vary water supply condition.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.54 no.5
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• pp.17-24
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• 2012

The main purposes of the agricultural reservoir enlargement (ARE) project are to secure water supply reliability (WSR) for agriculture and to release environmental water during dry seasons. In this study, an operational rule that will simultaneously satisfy both the above issues was developed. Initial amount of water storage at the beginning of non-irrigation season (1st October) was divided into 3 stages, and the target level of water storage at the beginning of irrigation seasons (1st April) was set up. Required operational curves and release amounts were estimated based on the stages and target water levels. To evaluate the applicability of this rule, the amount of water released for environmental purposes and WSRs were analyzed for three reservoirs (Unam, Jangchi and Topjeong). The ratio between annual amount of release and additional amount of water storage were 1.6, 1.85, and 4.1 for the Unam, Jangchi, Tapjeong reservoirs, respectively. Also, the WSRs of all reservoirs were found to become higher than when the design standard was applied. Therefore, it is considered that the proposed rule is more suitable for the enlarged agricultural reservoirs operation as it satisfies the WSRs while securing the environmental water release.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.156-156
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• 2015

최근 화석연료의 사용으로 인한 지구온난화 등 환경파괴가 점점 증가하는 추세이며 이로 인해 신재생에너지 중 하나인 수력발전이 주목받고 있다. 수력발전은 물의 위치에너지를 기계에너지로 이를 다시 전기에너지로 변환하는 친환경적인 방식으로 운영된다. 수력발전량은 우리나라 전체 발전량의 1.5% 정도로 적은 양의 발전량을 생산하지만 가동시간이 짧아 전력수요가 급변하는 상황에 대비 가능하기 때문에 수력발전은 필수적이다. 기후변화의 영향으로 연평균강수량은 증가하는 양상을 보이나 연 강수일수는 줄어드는 등 수자원의 불확실성이 증가하고 있는 실정이다. 따라서 미래 불확실한 수자원 공급에 대비할 수 있는 수자원의 효율적 활용에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 하천의 유량이 계절에 따라 변동 폭이 크다는 점을 고려하며 월별 발전량을 최대화하기 위해 선형계획법을 적용하는 모형을 구축하였다. 선형계획법은 목적함수와 제약조건식 모두 1차식으로 비선형항을 포함할 수 없으나 초기 해가 불필요하고 최적해가 보장된다는 장점을 가진다. 일부 목적함수나 제약조건식에 비선형항이 포함되어 있을 경우 Successive Linear Programming(SLP), Piecewise Linear Programming(PLP), Taylor Expansion 등의 방법을 이용하여 선형화할 수 있다. 본 연구에서 비선형 제약조건은 Taylor Expansion을 이용하여 선형화하였으며 한강수계 9개 댐의 월간 발전량을 최대화시키는 장기 운영 모형을 구축하였다. 개발 환경은 Linux-CentOS이며 사용프로그램은 통계 분석에 많이 활용되는 R programming이다. R programming은 패키지를 이용한 개발이 용이하고 Windows 뿐만 아니라 Linux, Mac, Unix 등의 운영체제에서도 호환 가능하다는 장점이 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.108-108
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• 2017

깊은 불확실성이 내재되어 있는 기후변화의 특성을 고려한 의사결정은 강건함(Robustness)의 특성을 지니고 있어야 한다. 강건한(Robust) 의사결정은 광범위한 불확실성의 상황에서 모든 요구사항을 충족시키는 전략을 제시한다. 이러한 강건함의 개념은 저수지운영 규칙 산정에 필요한 최적화 과정에도 적용될 수 있는데, 이를 로버스트(Robust) 최적화 과정이라고 한다. 로버스트 최적화 과정은 기존 최적화과정이 현재의 자료를 바탕으로 최적의 해를 찾기 때문에 미래 입력자료의 불확실성을 반영하지 못하는 한계를 극복하기 위하여 등장하였다. 로버스트 최적화 과정은 크게 두 가지 방법으로 나눌 수 있는데, 확률적 로버스트 최적화 방법과 비확률적 로버스트 최적화 방법이다. 확률적 로버스트 최적화 과정은 전통적인 최적화 과정과 동일하게 불확실 변수의 확률분포를 가정하지만, 비확률적 로버스트 최적화 과정은 불확실 변수의 확률분포를 가정하지 않는다. 본 연구는 최근 수자원의 부족을 겪었던 보령댐의 보다 안정적인 이수기 운영방안 산정을 위해 로버스트 최적화 과정을 적용하였다. 먼저 전통적인 최적화 방법을 적용하여 운영방안을 도출한 뒤 기후변화 상황에서의 취약성, 신뢰성, 지속가능성 그리고 회복탄력성 등을 검토하였다. 다음으로 이에 대한 대안으로 로버스트 최적화 방법으로 운영방안을 산출하였으며 이를 기존의 최적화방법과 여러 기준으로 비교하여 그 타당성을 검토하였다. 또한 두 가지 로버스트 최적화 방법을 비교하여 각 과정의 장단점에 대해 논의 하였으며, 어떤 최적화 과정이 댐 운영방안 산정에 있어 보다 합리적이고 타당한지 비교하였다. 본 연구의 결과를 통해, 기후변화의 영향 하에서 보다 안정적인 수자원 관리 방안을 제안할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.196-196
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• 2017

저수지는 계절적 변동이 큰 하천유량을 저류시켜 적정시기에 용수를 공급하는 시설물이다. 저수지 설계에서 저수용량 결정은 중요한 사항으로 가정한 유효저수량을 적정하게 활용할 수 있는 것인지에 대한 분석이 필요하다. 이를 위한 물수지 분석은 시설물의 유입량과 유출량 등 인자를 모형화하여 저수량 거동변화를 살펴보는 것으로 농업용저수지의 설계실무에서는 일련의 물수지 분석을 수행할 수 있도록 개발된 HOMWRS (Hydrological Operation Model for Water Resource System) 프로그램을 이용한다. 물수지 계산을 위한 모의기간 설정은 일별, 순별로 구분되는데 이에 따라 유입량과 공급량 산정 방법이 달라진다. 일별 물수지 분석은 유출모형으로 DIROM 모형, 필요수량 산정은 Penman식을 적용하고, 순별 물수지 분석은 유출모형으로 미산식, 필요수량 산정은 Blaney-Criddl식을 적용함에 따라 저수지 설계시 필요저수량에 차이가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 일별 및 순별 물수지 분석방법이 저수지 설계용량 결정에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 연구대상 저수지는 농업용수 공급을 목적으로 하는 경기도 화성시에 위치한 버들저수지를 대상으로 하였고 순별 및 일별 분석기간 설정에 따른 물수지 분석을 수행하여 농업용저수지 설계빈도 10년에 대한 분석기간별 필요저수량을 비교 분석하였다. 본 연구결과는 양수저류사업, 지표수보강사업, 다목적농촌용수개발사업 등 농업용수 확보를 위한 농업용저수지 설계업무 수행시 물수지 분석기간 결정에 참고할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.157-157
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• 2016

임진강 유역은 62.9%가 북한에 위치하여 수문자료 획득이 어려우며 북측의 무단방류로 남측 저수지 운영에 어려움을 겪고 있다. 과거 피해사례를 살펴보면 1996년, 1998년, 1999년, 2011년 및 2013년 이상 강우로 인한 홍수가 발생하였다. 또한 북측 댐의 무단방류로 2009년 임진강 하류에서 야영하던 관광객 6명이 사망하였고 1억 원의 재산피해가 발생했다. 따라서 기후변화에 의한 수해 피해와 북한의 무단방류로부터 수해를 예방하고자 군남홍수조절지와 한탄강홍수조절지댐 사업이 추진되었다. 현재 북한의 댐 운영 등 수자원 관련한 정책 결정 과정에 한국이 관여할 수 있는 제도적 장치가 마련되어 있지 않은 상태이며 항시 무단방류로 인한 홍수피해에 노출된 상황이다. 그리고 기후변화에 의한 강우의 지역적 편차 등 수문 자료에 불확실성 증가가 되고 있지만 임진강 상류의 정확한 수문 자료를 획득을 할 수 없어 홍수와 같은 위급 상황 시 대처가 어려운 실정이므로 급작스러운 위급 상황 시 하류의 홍수피해를 최소화하고 대비하기 위한 효율적인 저수지 운영에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 군남홍수조절지와 2016년 5월 완공 예정인 한탄강홍수 조절댐과 연계운영을 통해 홍수조절 저감효과를 검토하였다. 모형의 적합성을 검증하기 위해 임진강 중 하류에 위치한 적성수위표 지점의 실측 유량값과 모의 유량값을 비교하여 모형을 검증하였고, 홍수조절 효과를 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.234-234
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• 2018

댐 건설을 하게 되면 저수지 형성으로 인한 통수단면 증가가 발생하고 이에 따른 하천의 유속 및 난류 영향이 감소하게 된다. 이러한 영향으로 댐 상류 구간에서 발생한 유사량은 저수지에 퇴적하게 되고 유효저수량은 감소하게 된다. 저수지의 유효저수량 감소는 댐의 주요 기능인 용수공급, 수력발전 등의 기능 저하에 지대한 영향을 주게 된다. 특히 해외 수력발전 사업의 경우 하천 경사가 크고, 퇴사가 많이 발생하는 지역에 댐이 위치하고 있다. 이와 같은 문제 해결을 위한 중 장기적 퇴사거동 및 예측에 대한 연구가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 파키스탄 Gulpur 지역에 설치 예정인 수력발전용 댐에 대한 장기간 퇴사모의를 위해 1차원 유사해석 모형인 HEC-RAS sediment module을 이용하였다. 퇴사모의에 적용한 모형의 입력 자료로는 총 52개년(1960-2011년)간 유사량 관측값과 20년간 유량측정 결과를 이용하였다. 유사해석 모의 시나리오는 유사 재질 비율변화에 따른 장기간 Deposited 모의와 댐의 Gate를 통한 유사 배제를 운영하는 Flushing 모의를 수행하였다. 유사해석 모의 결과 Deposited 시나리오의 경우는 저수지에서 퇴적된 유사는 대부분 Sand가 차지하게 된다. Sand의 포착률은 저수지가 가득 차기 이전에는 거의 100 % 포착이 되며, 저수지가 가득 차는 시기인 운영 20년 후에는 Sand를 포함한 전체 유사의 59%가 포착하게 되어 저수지가 한계에 도달한 것을 확인하였다. 또한, Flushing 시나리오의 경우는 Flushing 운영 기간의 변화에 따른 퇴사 포착 영향이 큰 것으로 분석되었으며, Gulpur 댐의 경우는 운영기간을 5일로 설정하는 것이 안정한 하상상태를 유지하는 것으로 검토되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.403-403
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• 2019

수자원을 효율적으로 관리하고 사용하는 것은 확보한 수자원을 확보한 목표에 맞게 시,공간적으로 적절하게 분배 시키는 것이다. 따라서 저수지 운영의 최종 목표는 댐 건설 목적에 따라 확보된 물을 유입량, 저수량, 용수 수요등을 감안하여 댐 운영 목표에 맞게 최적으로 적절한 양의 물을 적절한 시기에 방류하는 것이다.(손덕환, 2004) 현재 댐군의 운영방법은 확정론적인 방법과 추계학적인 방법이 주로 이용되고 있으나 본 연구에서는 최근 연구가 많이 이루어지고 있는 인공신경망을 적용하여 운영방법으로써의 적용성을 검토하고자한다. 연구대상지로는 수력발전소가 포함된 한강의 충주 다목적댐을 선정하였다. 인공신경망은 입력층에서 출력층사이에 은닉층이 존재하는 다중신경망을 활용하였으며 출력층은 방류량으로 설정하여 발전방류와 수문방류를 구분하여 설정하였다. 방류량 결정을 위한 입력층 구성은 선행 연구들을 참고하여 예측 유입량, 현재 수위, 발전량, 용수 수요량 등을 설정하여 입력층으로 구성하였다. 학습기간의 방류량 자료를 학습하고 검정기간을 통해 실제 이루어진 방류량과 모의된 방류량의 차이를 비교, 분석하여 댐 운영방법으로써의 인공신경망의 적용성을 검토하고자하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.386-390
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• 2016

Water aeration is an effective water treatment process, which involves the injection of air or air-water mixture into water treatment reservoir commonly through pipes. The main purpose of water aeration is to maintain healthy levels of dissolved oxygen (DO), which is the most important water quality factor. The pipes' operating conditions are important for controlling the efficiency and effectiveness of aeration process. Many studies have been conducted on two-phase flows in pipes, however, there are a few studies to deal with small s ale in millimeter. The main objective of this study is to perform 2-dimensional two-phase simulations inside various straight pipes using the computational fluid dynamic (CFD) OpenFOAM (Open source Field Operation And Manipulation) tools to examine the influence of flow patterns on bubble size, which is closely related to DO concentration in a water body. The both flow regimes, laminar and turbulence, have been considered in this study. For turbulence, Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) has been applied. The coalescence and breakage of bubbles caused by random collisions and turbulent eddies, respectively, are considered in this research. Sauter mean bubble diameter and water velocity are compared against experimental data. The simulation results are in good agreement with the experimental measurements.