간행물
한국수자원학회 논문집 KCI 등재 Journal of Korea Water Resources Association
- 발행기관 한국수자원학회
- 자료유형 학술지
- 간기 월간
- ISSN 1226-6280 (Print)2287-6138 (Online)
- 수록기간 1997 ~ 2019
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 454DDC 551
권호리스트/논문검색
Vol. 47 No. 5 (2014년 5월) 8건
1.
2014.05
서비스 종료(열람 제한)
지구온난화와 기후변화에 의한 수문사상의 불확실성이 커지고 있는 점을 고려하여 수자원의 지속가능성은 매우 중요한 과제로 대두되고 있다. 본 연구는 우리나라 주요 다목적댐을 대상으로 지속가능성지수를 이용하여 용수공급 이행도를 평가하였다. 수자원시스템 용수공급 평가에 많이 활용되고 있는 지표들을 대상으로 적용성과 유연성을 고려하여 선정하고, 선정된 매개변수로 구성된 복합지수를 이용하여 통합적으로 평가하는 방식이다. 실질적으로 신뢰도, 회복도, 취약도 및 최대물부족도 등을 기초 매개변수로 댐의 용수공급 지속가능성지수를 구성하고 15개 다목적댐을 대상으로 개별 댐과 유역별로 평가하였다. 평과결과, 금강유역의 대청댐과 낙동강 유역의 임하, 합천 및 남강댐이 취약한 것으로 나타났으며, 유역은 낙동강 유역이 가장 취약하여 용수공급 안전도 향상을 위한 대응방안이 필요한 것으로 분석되었다.
2.
2014.05
서비스 종료(열람 제한)
본 연구에서는 과거 50년간(1961～2010)의 서울 기후관측지점의 월 및 연별 강수량대비 잠재증발산량의 비인 건조지수의 변화를 분석하고, 과거기간(1971～2000)의 건조지수 대비 기후변화시나리오(RCP 4.5, RCP 8.5)에 따른 미래기간별(2011～2040, 2041～2070, 2071～2100) 건조지수 변화율(%) 분석을 실시하였다. 또한 각기 다른 5개의 잠재증발산량 산정식(FAO P-M식, Penman식, Makkink식, Priestley-Taylor식, Hargreaves식)을 적용하여 잠재증발산량 산정식이 건조지수와 건조지수 변화율(%)에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과에 의하면 RCP 4.5와 8.5 모두에서 과거기간에 비해서 기후변화시나리오에 따른 미래기간에서 월별 강수량, 평균기온 그리고 잠재증발산량이 증가하였다. 또한 잠재증발산량은 겨울철이 여름철과 비교하여 과거기간 대비 미래기간에서 큰 증가를 보였으나, 건조지수는 강수량의 영향으로 잠재증발산량과 다른 양상을 보였다. 따라서 수자원관리 측면에서 미래기후변화에 따른 겨울철 증발산량의 증가에 따른 적절한 대응이 필요하다. 기후변화시나리오를 반영하여 산정된 미래기간의 월 및 연별 건조지수 값은 각기 다른 잠재증발산량 적용식에 따라서 큰 차이를 보였다. 하지만 과거기간대비 미래기간의 월 및 연별 건조지수 변화율(%) 양상은 적용된 잠재증발산량 산정식에 따라서 큰 차이가 없었다.
3.
2014.05
서비스 종료(열람 제한)
지금까지 많은 연구를 통하여 제안된 다양한 가뭄지수들은 사전에 정의된 등급을 통하여 가뭄을 평가하기 때문에 가뭄현상에 내재된 불확실성을 고려하지 못하고 있다. 본 연구에서는 월 유출량 자료에 내재되어 있는 불확실성을 고려하기 위해 은닉 마코프 모형(HMM) 기반의 가뭄지수(HMDI)를 제안하고, 이를 이용하여 수문학적 가뭄에 대한 확률론적 평가를 수행하였다. WAMIS에서 제공하는 한강유역의 평창강과 남한강상류의 월평균 유출량 자료(1966∼2009)를 이용하여 3, 6, 12개월씩 누적시킨 후, HMM에 적용하여 은닉상태의 사후확률을 계산하였다. 연구방법의 검증을 위해 HMM을 이용하여 추정된 각 은닉상태 별 사후확률(HMDI)과 기준값에 의해 가뭄을 평가하는 방법 중 하나인 표준유출지수(SSI)와 비교를 하였다. 분석결과, 기존 가뭄지수(SSI)를 사용하였을 때는 하나의 지수로 특정 시점에서의 가뭄 상태를 판단하였지만, HMDI는 자료에 내재된 불확실성을 이용하여 가뭄의 상태를 분류하였고, 이는 특정 시점에서 가뭄 상태들이 나타날 확률로 표현되었다. 또한, 실제 가뭄사례와의 비교를 통해서 HMDI가 SSI에 비하여 가뭄에 대한 재현능력이 우수한 것으로 나타났다.
4.
2014.05
서비스 종료(열람 제한)
본 연구에서는 초과확률 또는 비초과확률이 시간에 따라 변화한다는 비정상성을 가정하여 재현기간 산정에 대한 연구를 수행하였다. 비정상성을 고려한 2가지 재현기간 산정 방법에 대해 검토하고 비정상성 Gumbel 모형을 이용한 빈도해석을 수행하여 초과확률 및 비초과확률을 구한 뒤 비정상성을 고려한 재현기간 정의에 따른 우리나라 재현기간의 변화에 대해서 살펴보았다. 적용 대상으로는 자료기간 30년 이상을 보유하면서 일 강우 자료의 경향성이 나타나는 서귀포, 인제, 제천, 구미, 문경, 거창 등 6개 지점을 선정하였다. 적용결과 비정상성을 고려한 재현기간 산정 시 기존의 재현기간 산정 방법과는 재현기간이 다르게 산정됨을 알 수 있었고, 재현기간이 커질수록 정상성 가정하의 재현기간과 비정상성 가정하의 재현기간 값의 차이가 더 커지는 것으로 나타났다. 또한 비정상성을 고려한 재현기간의 2가지 정의 중 기대 대기시간(expected waiting time) 정의에 의한 방법이 기대 초과사상 수(expected number of exceedance event) 정의에 의한 방법 보다 작은 재현기간이 산정 되었다.
5.
2014.05
서비스 종료(열람 제한)
수제는 일반적으로 하천에서의 흐름 방향과 유속을 제어하여 하안 또는 제방을 유수에 의한 침식작용으로부터 보호하기 위한 목적으로 설치될 뿐만 아니라 운하의 운영을 위한 충분한 수심 확보 목적으로도 이용된다. 특히 하천복원 및 자연하천 정비에 대한 관심이 커지면서 수제는 국부적인 흐름제어와 수중서식처 조성을 위한 주요 수공구조물로 제시되고 있다. 수제는 단일구조물로 설치되는 경우보다는 군수제의 형태로 설치되어 지는데 군수제의 경우 설치간격에 따라 수제역내 흐름이 다양하게 변화하기 때문에 수제간격은 군수제 설계에 있어서 가장 중요한 설계인자라 할 수 있다. 본 연구에서는 설치간격에 따라 다양하게 변화되는 수제주변 및 수제역내 흐름에 대한 검토를 통해 상향수제를 대상으로 수제설치에 따른 적절한 간격을 제시하고자 하였다. 이를 위해 주흐름영역과 재순환영역으로 구분하여 수제주변에서 발생하는 흐름을 대상으로 검토하였다. 주흐름영역은 통수능 저감으로 인해 증가된 유속이 하상안정성에 영향을 미치는 인자로 설치간격에 따른 최대유속의 변화에 대하여 검토하였다. 수제역내 재순환흐름은 수제역내 세굴 및 퇴적에 영향을 미치는 요소로서 수제역내 흐름 및 제방의 안정성에 문제를 야기시킬 수 있다. 재순환영역은 회전류의 규모와 제방부 안정성에 영향을 미치는 제방주변에서의 흐름에 대하여 분석하였으며, 수제역내 발생하는 회전류의 중심점 위치변화에 대한 비교검토를 수행하였다. 결과를 종합적으로 검토한 결과 상향수제설치에 따른 유속저감, 하상안정성 확보, 수제역내 역류로 인한 제방안정성 확보 등을 고려하였을 때 적절한 설치간격은 최소 4배에서 최대 6배 이내로 설치할 것을 제안하고자 한다.
6.
2014.05
서비스 종료(열람 제한)
본 연구에서는 지역특성(위도, 경도, 고도)과 기후학적 특성(연최대강우량)을 계층적 Bayesian 모형안에서 연계하여 공간적 분석이 가능한 지역빈도해석 모형을 개발하였다. 기존 지역빈도해석은 강수지점의 지리적/지형적 특성을 반영한 해석이 어려운 단점이 있으며, 지점을 기준으로 해석된 확률강수량을 유역면적강우량으로 변환 시 불확실성이 큰 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 계층적 Bayesian 기법을 이용하여 지역특성 및 기후학적 특성이 고려된 Gumbel 확률분포형의 매개변수를 추정하였으며, 이들 매개변수들을 공간적으로 보간하여 한강유역내 모든 지점에 대해서 확률강수량을 추정할 수 있도록 하였다. 결과적으로 기존 L-모멘트 방법과 유사한 결과를 확인할 수 있었으며 확률강수량의 불확실성 정량화와 더불어 지리적/지형적 영향을 고려한 해석이 가능하였다.
7.
2014.05
서비스 종료(열람 제한)
활성슬러지 공정의 생물학적 반응조 및 2차 침전지 설계와 관련해서 정상상태 설계식(Ekama et al., 1986; WRC, 1984) 및 1-D flux theory 설계식(Ekama et al., 1997)을 사용하여 슬러지 농도에 따라 두 가지 공정을 일괄적으로 설계하였다. 또한, 슬러지 농도에 따른 생물학적 반응조 및 2차 침전지 크기 변화를 도식화하고, 유입수 성상이나 슬러지 침강성, 환경 및 운전조건 그리고 첨두유량이 각 공정의 크기결정에 미치는 영향을 평가하였다. 먼저 유입수의 특성과 관련하여 난분해성 용해성 물질(fs,us)은 반응조 크기 결정에 큰 영향이 없었지만, 난분해성 입자성 물질(fs,up), 무기 고형물(fi) 및 유기물 강도(Sti)의 영향은 크게 나타났다. 운전인자인 Sludge Retention Time(SRT)의 경우, 슬러지 생산량과 관련되므로 반응조 크기결정에 역시 큰 영향을 미쳤다. 2차 침전지의 설계요소인 Sludge Volume Index(SVI) 및 첨두유량이 커질수록 2차 침전지에 수리학적 부하가 커지게 되어, 2차 침전지가 크게 설계되어야 했다. 본 설계과정에서는, 온도 변화가 미치는 영향은 작게 나타났다. 대규모 처리장의 경우 반응조 및 2차 침전지 전체 크기 결정과 함께 1개조 크기의 상한선을 설정하여 개수를 산정하였다. 최종적으로 엔지니어는 여러 가지 슬러지 농도에 대하여 반응조 및 2차 침전조의 크기, 개수 및 현장조건을 고려한 건설비용을 반복적으로 계산하게 되면, 최소비용 설계와 함께 최적의 슬러지 농도를 결정하게 된다.
8.
2014.05
서비스 종료(열람 제한)
하천수 가뭄을 평가하기 위하여 임계수준 방법을 이용한 하천수 가뭄지수 (streamflow drought index)를 소개하고 섬진강댐의 유입량을 대상으로 적용하였다. 사용한 임계수준은 고정, 월별 및 일별로써 연도별 가뭄의 1～3순위 분석결과, 1984년, 1988년과 1995년이 수문학적 가뭄의 크기도 컸고 오랫동안 지속되었다. 총 물 부족량과 지속기간의 극한값을 연도별로 비교해 본 바, 1984년, 1988년, 1995년과 2001년에 발생하였던 사상이 심각한 수준이었다. 또한 고정 임계수준은 계절 변동성을 반영하지 못하는 단점이 있어서 최소한 계절 이하의 임계수준 사용이 요구되었지만 월별과 일별로 정해진 임계수준은 적정한 것으로 판단되었다. 본 연구에서 제안한 방법론은 갈수예보 및 저수지 용량결정에 활용될 수 있겠다.
