최근 기후변화, 물 부족 문제 심화 등으로 인한 향후 안정적인 물 공급의 어려움이 예상됨에 따라 현재의 용수공급 시스템의 공급능력 및 취약성을 평가할 수 있는 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 기후변화 대비 안정적인 용수공급을 위한 수자원시설 용수공급능력 및 취약성 평가를 통해 용수공급의 기후변화 적응 전략 개발하고자 한다. 관련 분야의 국내외 연구동향 및 학술적 흐름을 보면 현재 새로운 기후변화 시나리오가 제시되었으며 이에 따른 용수수급 전망 및 수자원시설물 평가에 대한 국내 기술은 초기 단계에 머물고 있다. 국내에서는 통합수자원관리 및 평가를 위해 K-WEAP 모형이 개발되어 적용되고 있는 실정이며, 댐운영 등을 위해 K-MODSIM 등이 개발되어 있지만 이 모형 등을 통해 기후변화에 따른 용수공급능력 평가를 하기에는 한계성 존재한다. 용수공급 능력 및 취약성 평가를 위한 모형은 댐 운영, 수리권 및 용수배분 등을 효율적으로 고려하여 용수수급을 분석하여야 하지만 국내의 경우 용수공급 능력을 평가할 수 있는 방법론 및 평가기술이 미비하여 기후변화 대비 안정적인 용수공급 체계 구축에 어려움이 있다. 따라서 본 연구를 통하여 기후변화에 따른 용수공급 취약시설 및 지역을 도출하고 이에 따른 용수공급시설물 최적 연계 운영 체계 개발 및 향후 예상되는 물 부족 대응을 위한 적응체계를 도출할 수 있도록 국가 수자원장기종합계획 수립 시 기후변화에 따른 수자원 영향을 정량적으로 평가할 수 있는 기술을 개발하고자 한다.

본 연구에서는 댐 저수용량에 대한 이변량 빈도해석을 수행함으로써 재현기간 개념을 이용한 댐의 용수공급능력 평가방법을 제안하였다. 제안된 방법은 대청댐에 적용되어 검토되었다. 추가적으로 국내의 대표적인 가뭄사상에 대한 대청댐의 재현기간을 산정하고, 그결과를검토하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 먼저, 본 연구에서는 이변량 빈도해석을 수행하기 위해 한국의 기후 특성을 반영한 댐의 용수공급능력 평가인자를 고려하였으며 5월 저류량 및 6~10월의 저류량 차이를 대상 변량으로 결정하였다. 둘째, 재현기간의 개념을 이용하여 대청댐의 용수공급능력을 평가한 결과, 대청댐은 재현기간 20년 미만에 대한 용수공급능력을 확보하는 것으로 나타났다. 마지막으로, 본 연구에서 제안된 방법은 한반도에 발생했던 대표적인 가뭄사상들을 분석하고, 해당 사상들에 대한 재현기간을 산정하는데 있어서도 유효함을 확인하였다.

본 연구에서는 미공병단(1975)에서 제안한 경험적 지표인 용수부족지표(Shortage Index, SI)의 기본 개념을 근거로 국내에 적용 가능한 용수부족지표를 개발하고자 한다. SI는 용수공급 부족에 의한 피해규모를 추정할 수 있는 경우, 실제 피해 정도를 반영하여 용수부족 발생빈도, 지속기간 및 부족량에 대한 용수공급능력을 종합적으로 평가할 수 있다는 특징이 있다. 먼저, 용수부족지표의 공학적 특성을 분석하고, 지표를 구성하는 두 매개변수(k, 임계값)를 추정하는 방법을 제시하였다. 이를 근거로 1995년에 해당하는 자료들에 대한 수도산업의 총 파급효과(산업연관분석 결과)와 수자원 공급 비용 간의 관계로부터 국내에 적용 가능한 용수부족지표를 개발하였으며 낙동강 수계 내 5개의 다목적댐(안동댐, 합천댐, 임하댐, 남강댐, 밀양댐)을 대상으로 그 적용성을 평가하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 1. 본 연구에서 고려한 용수부족지표(SI)는 수자원 부족으로 인한 사회·경제적 손실비용과 수자원 공급에 필요한 비용 특성을 반영하게 되며 SI가 1보다 크게 되면 용수공급 부족으로 인한 추가적인 수자원 개발이 필요하게 된다. 2. SI의 두 매개변수(k, 임계값) 중 k는 용수공급 부족으로 인한 사회·경제적 피해의 정도, 임계값은 수자원 부족률의 특성을 나타내는데 본 연구에서는 수도산업의 총 파급효과(산업연관분석 결과)와 수자원 공급비용 간의 관계로부터 국내에 적용 가능한 용수부족지표의 매개변수를 추정하였으며 k는 2, 임계값은 7.5%가 적절한 것으로 나타났다(미국의 경우, k=2, 임계값=10%). 3. 낙동강 수계에 대한 적용 결과, 1994-1995년 가뭄발생시 합천댐과 임하댐의 용수부족지표가 1보다 크게 나타났으며 용수공급능력 문제로 인한 추가적인 수자원 공급이 필요한 것으로 나타났다.

본 연구에서는 댐 용수공급능력에 영향을 미치는 요인들을 요인분석 통계기법을 사용하여 추출하였으며, 그 결과를 이용하여 댐 용수공급능력 추정을 위한 다중회귀모형을 개발하였다. 21개 다목적댐과 12개 생공용수전용댐을 대상으로 하였으며, 다목적댐과 생공용수전용댐으로 구분하여 요인분석을 수행하였다. 댐 용수공급능력에 영향을 미치는 변수로 유역면적, 유입량, 유효저수량, 생공용수량 등급, 농업용수량 등급, 하천유지유량 등급, 하천관리 등급, 평균강우량 등급을 선정하였다. 변수들의 상관계수 행렬 점검, Bartlett의 구형성 점검, KMO 표본적합도 점검을 실시하여 변수들의 요인분석에 대한 적합성을 확인하였다. 변수들은 다목적댐의 경우 3개 요인, 생공용수전용댐의 경우 2개 요인으로 분류되었으며, 요인들을 Varimax법을 사용하여 회전시켰다. 요인분석 결과는 댐 용수공급능력에 영향을 미치는 변수들이 합리적으로 선정되었고, 이들이 요인으로 적절하게 분류되었음을 보여주었다. 요인점수를 설명변수로 사용하여 연간용수공급량을 추정할 수 있는 다중회귀모형을 개발하였으며, 개발된 모형의 정확성을 평가하고 적용방법을 제시하였다. 결론적으로 댐 용수공급능력에 영향을 미치는 것으로 파악된 변수 및 요인은 댐 계획 및 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

일반적으로 수계의 용수공급능력을 평가하기 위해서는 수요량을 단계적으로 증가시키며 용수부족 여부를 검토하고 그 결과에 따라 수요량을 조정하는 시행착오법을 사용한다. 이것은 시뮬레이션 모형 뿐 아니라 최적화 모형의 경우에서도 마찬가지다. 그러나 이 같은 시행착오법은 수차례의 최적화를 반복하는 번거로움을 수반한다. 이에 본 연구에서는 물 부족이 발생하지 않은 최대 용수공급능력을 보다 쉽게 찾을 수 있도록 2단계의 목표계획기반 최적화 모형을 제시하였다. 즉, 제 1단계에서는 제시된 모형을 유입량 정보가 정확하다는 가정아래 최대 용수공급능력을 산정한다. 그리고 제 2단계에서는 실제 용수공급 상황에서는 미래 유입량에 대한 정보가 없는 점을 고려하여 최대 갈수기간에 한해 실시간 모의운영을 통하여 용수공급능력을 산정한다. 이 방법을 다기능 보가 신설되어 기존 수문환경과 차이점을 보이는 금강 수계에 적용하고, 완전한 정보가 있는 경우와 그렇지 않은 경우의 결과를 비교함으로써 유입량 정보가 용수공급능력에 미치는 영향을 이해하고 평가할 수 있었다.

댐이 위치하고 있는 유역에서도 신규 수자원 확보에 대한 필요성은 계속 제기되어왔고, 이에 따라 기존 댐에 대한 용수공급능력의 재평가의 필요성도 제기되어져 왔다. 본 연구에서는 댐의 하류 용수수요 증가에 따른 추가용수공급 가능 여부를 판단하기 위하여 다목적댐의 용수공급능력을 재평가하였고, 이에 따른 추가용수공급 가능량을 산정하였다. 대상댐은 낙동강의 안동댐 및 임하댐을 선정하였다. 저수지운영모형으로는 표준운영률을 사용한 모형과 HEC-ResSim을 사용하였으며 1979년부터 2008년까지 30년 동안 저수지 단독운영을 실시하였다. 본 연구에서 용수공급능력의 평가기준인 이수안전도는 신뢰도 96.7%, 95.0%의 연단위 및 월단위 평가를 기준으로 설정하였다. 신뢰도 95.0%의 연단위 평가 시 안동댐의 경우 용수공급 가능량이 연간 893백만m3로 산정되었고, 임하댐의 경우 연간 382백만m3로 산정되어 안동댐 및 임하댐 모두 기본계획공급량에 비하여 용수공급능력이 부족한 것으로 나타났다.

본 연구에서는 저수지의 용수수요 증가에 따른 용수공급능력 평가를 실시하여 추가 공급 가능량과 이를 위한 저수지 운영방법을 제안하였다. 이를 위하여 전역 최적해를 탐색하는 SCE-UA법과 다중 목적함수를 적용한 최적화 모형과 저수지의 유입량, 수요량, 발전량을 추정하는 저수지 운영 모형을 결합한 저수지 최적운영 모형을 개발하였다. 개발된 모형의 적용성은 섬진강댐의 최적운영에 모형을 적용하여 평가하였다. 모형의 적용기간은 유입량을 고려하여 풍수기, 평수기,

In this study analyzed the reliability indices against the water supply ability of Andong dam. The water supply analysis of Andong dam used the HEC-5 model. So Andong dam simulated planed water-supply capacity of Andong dam as increase and decrease +5%～-5% of water supply quantity. Water-supply capacity of Andong dam estimated, deficit occurrence, deficit quantity, deficit period. As the results estimated reliability(occurrence based, time based, quantity based) and resiliency vulnerability and with water supply capacity evaluation indices of Andong dam. Also reliability(occurrence based, time based, quantity based), resiliency, vulnerability and resiliency indices are estimated to evaluated the performance of water supply on Andong dam, and their relationships are evaluated.

In general, the evaluation of water supply capacity is important factor to establish various establishment of water resource supply plan include water resource security and determination of dam's mass. But former researchs about estimation of water supply capacity were lack in continunity of evaluation basis, and didn't excute analysis on reliability criteria also. In this study, Nakdong river was selected for study basin, and then water supply capacity was analyzed by HEC-5 model using identical reliability criteria.

This study aims at the effective estimation of water supply capacity of small scale reservoir and the proposal of the data which is necessary to establish the water resources management plan of down stream area of the reservoir in the future by comparison and examination about reservoir operation technique for the security of agricultural water in small scale reservoir. The result of flow calculation by Tank model is used for the input data as the inflow data which is needed for the analysis of water supply capacity. Stochastic method, simulation method, and optimization method are used to examine the water supply capacity, and water security amount is compared with each method. From the analyses of water supply capacities by each method, slightly different results are shown in spite of the effort to compare them equally using input data such as inflow data under equal conditions, and the comparison of water supply capacities by each method are as follows; linear planning method, simulation method, and transition probability matrix method in the order of amount from the largest. It is thought that the simulation method in which comparatively reasonable application of the inflow data is possible and is simulated in successive time series dam operation of the three methods used in this study thus, simulation model is proper to estimate the water supply capacity of agricultural small scale reservoir. And it is judged that the heightening of efficiency of water resources utilization according to the development of downstream area of dam may be possible using the upward readjusted water supply amount of 55.18×106ton and 63.7×106ton at 95% and 90% supply reliability respectively which are above the planning water supply amount of 50.0×106ton when the simulation method is introduced as the standard.

수자원 개발이 인문 사회적 여건으로 날로 어려워짐에 따라 공급위주의 물 관리 정책이 한계에 달하고 이어 수요관리개념에 따른 적용 가능한 수자원관리 기법의 개발이 필요해지고 있다. 무효방류량을 최소화하여 한정된 물 자원 배분을 합리적으로 이룰 수 있는 실제 적용 가능한 수요관리기법은 수자원의 효율적 이용과 유역물관리 시스템의 방법론적 완성을 위해 반드시 필요하다. 본 연구는 기존의 물수지분석 기법을 댐 연계운영 모형과 조합하여 MIP 기법에 의해 이수목적