RCP 시나리오 분석을 통한 농업용 저수지 관리방안에 관한 연구

추연문,원창희,김성률,권창헌 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.1

A reservoir is defined as an artificial facility that stores and controls water during floods and droughts. Korea has constructed and managed reservoirs all over the country to benefit farming communities. The importance of reservoirs has decreased gradually due to urbanization and the spread of tap water, but the importance of water is increasing because of the recent shortage of water and the resulting rise in the price of water resources. Therefore, this study suggests countermeasures through an analysis of the used threshold for agricultural reservoirs. To this end, the forecast of rainfall up to 2100 was first analyzed using flood estimates and RCP scenarios through rainwater data collection. The increase in the RCP 8.5 scenario, the largest increase in the probability rainfall, was calculated by adding it to the current probability rainfall, and it was predicted that the marginal height of Odong Dam would reach its limit in 2028. Therefore, as a countermeasure against this, the measures to secure effective water storage were suggested through measures, such as lowering the height of Yeosu and installing movable beams. Overall, it is expected that effective management of the reservoirs used for agriculture will be possible in the future. 저수지의 정의는 물을 저장하여 홍수 시와 가뭄 시 물을 조절하는 인공적인 시설이며 우리나라는 예로부터 농경사회로 농사를 짓기 위하여 전국에 저수지를 만들어 관리하여왔다. 도시화와 상수도의 보급으로 저수지의 중요성은 점차 떨어지게 되었으나 최근 물 부족 현상과 이에 따른 수자원 가격의 상승 등으로 물의 중요성이 점차 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 농업용 저수지에 대한 이용한계점의 분석을 통한 대책을 제시하고자 한다. 이를 위하여 먼저 강우자료 수집을 통한 홍수량 산정과 RCP 시나리오를 이용하여 2100년까지의 기후전망을 분석하였으며, 이를 통해 농업용 저수지의 일종인 오동댐의 이용 한계점과 여유고 부족현상을 판단해 여러 대책법을 제시하였다. 확률강우량의 증가가 가장 큰 RCP 8.5시나리오의 증가량을 현재의 확률강우량에 가산하여 계산한 결과 2028년 오동댐의 여유고가 한계시점에 이를 것으로 예측되었다. 따라서 이를 방지하기 위한 대책으로 여수로의 높이 하강, 가동보 설치 등의 대책을 통해 유효저수량의 확보방안을 제시하였으며, 향후 본 연구를 활용하여 농업용으로 이용되고 있는 저수지에 대한 효과적 관리가 가능할 것으로 기대된다.

호우 태풍 내습시 미계측유역 유출량산정을 위한 엔트로피 매개변수 산정에 관한 연구

추연문,김성률,이재화,권창헌 한국방재학회 2019 한국방재학회논문집 Vol.19 No.6

엔트로피를 활용한 평균유속 공식은 매우 간편하게 평균유속을 산정하고 이를 통해 유량을 산정할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 하천의 엔트로피 M값을 정확하게 산정하기 위해서는 오랜기간 여러 번의 최대유속과 평균유속의 사전측정을 통해 평균적인 비율 계산을 통해 산정해야 하는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 하천의 수리학적 인자가 아닌 유역의 지형학적 특성만을 이용해서 엔트로피 매개변수인 M값 산정공식을 제안하였다. 낙동강 권역의 2개 수위관측소를 대상으로 다중선형회귀 분석을 통한 산정공식의 개발 결과 R2값이 0.9468, 0.8236으로 나타났으며, Discrepancy Ratio를 통한 정확도 검증결과 –0.14639에서 0.06881까지로 매우 높은 정확도를 나타내었다. 향후 이를 활용하여 미계측 유역에서의 유출량을 더욱 간편하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다. The formula for calculating the average flow rate using entropy is not complicated and exhibits straightforwardness. However, for the accurate estimation of the entropy value 'M' of a river, a limit must be calculated by computing the average ratio; this is achieved by the pre-measurement of several maximum and average flow rates over a long period. Therefore, this study proposes an equation for calculating the M-value using only the topographic characteristics of the watershed, and not the hydraulic factors of the river. Herein, a formula has been developed using multiple linear regression analysis for two water level stations located at the Nakdong River area. The R2 values were found to be 0.9468 and 0.8236. Consequently, it will be more convenient in the future to estimate the amount of runoff from unmeasured basins using this novel model.

엔트로피 개념을 이용한 개수로에서 등류 및 부등류 흐름의 전단응력 산정

추연문,추태호,양다운,김중훈 한국습지학회 2017 한국습지학회지 Vol.19 No.2

전단응력은 여러 분야에서 사용하는 매우 중요한 역학 인자 중 하나이며, 인공수로의 설계를 위해서 중요하다. 현재 전단응력은 과거에 정해진 계산법을 사용하고 있지만, 사용되는 식에서 바닥전단응력과 에너지경사와 같이 실제로 측정하거나 계산하기 어려운 요소들이 존재한다. 특히, 에너지경사는 산정하기 매우 어려운 인자이며, 전단응력분포를 구하기위해서는 에너지경사가 있어야만 산정할 수 있지만, 경계층의 유속기울기와 유속을 측정하는 것은 현실적으로 어려운 부분이다. 또한 전단응력분포 중 바닥전단응력은 직접 측정하기 매우 어렵고, 유속에 비해 연구가 다소 더딘 실정 이다. 전단응력분포를 정확하게 산정할 수 있다면, 바닥전단응력과 에너지경사를 손쉽게 산정할 수 있다. 본 연구에서는 에너지경사를 반영하지 않고 엔트로피 M을 이용하여 평균유속과 전단응력분포를 간단히 산정하는 연구를 진행하 였고, 적용한 식의 효용성을 증명하기 위해 기존의 실험실 실측 자료를 사용하였다. 이는 그래프를 통해 응력분포를 나타내어 비교분석을 하였으며, 등류와 부등류에서 각각 결정계수는 0.930-0.998까지로 거의 일치하였다. Shear stress is one of the most important mechanical factors used in various fields and is important for the design of artificial channels. Current shear stresses have been used in the past, but there are factors that are difficult to actually measure or calculate, such as bed shear stress and energy slope in the equation used. In particular, the energy slope is a very difficult factor to estimate, and it is difficult to estimate the slope and flow velocity of the boundary layer although the energy slope can be used to obtain the shear stress distribution. In addition, the bed shear stress among the shear stress distribution is very difficult to measure directly, and the research is somewhat slower than the velocity. In this study, we have studied the simple calculation of the average flow velocity and the shear stress distribution using entropy M without reflecting the energy gradient, and we used existing laboratory data to demonstrate the utility of the applied equation. The stress distribution in the graphs was comparatively analyzed. In the case of the uniform flow and the non-uniform flow, the correlation coefficient was almost identical to 0.930-0.998.

하천 지형인자의 확률론적 산정 방식 연구

추연문,마윤한,박상호,서종철,김윤구 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.10

Since the 1960s, many rivers have been polluted and destroyed due to river repair projects for economic development and the covering of small rivers due to urbanization. Many studies have analyzed rivers using measured river topographic factors, but surveying is not easy when the flow rate changes rapidly, such as during a flood. In addition, the previous research has been mainly about the cross section of a river, so information on the longitudinal profile is insufficient. This research used informational entropy theory to obtain an equation that can calculate the average river slope, river slope, and river longitudinal elevation for a river basin in real time. The applicability was analyzed through comparison with measured data of a river's characteristic factors obtained from a river plan. The parameters were calculated using informational entropy theory, nonlinear regression analysis, and actual data. The longitudinal elevation entropy equation for each stream was then calculated, and so was the average river slope. All of the values were over 0.96, so it seems that reliable results can be obtained when calculating river characteristic factors. 1960년대 이후 경제발전을 위한 하천 개수사업, 도시화에 따른 소하천의 복개 등으로 많은 하천이 오염되고 파괴되었다. 지금까지의 연구는 측량된 하천 지형인자를 이용해 하천을 분석한 연구가 많았으나, 홍수 시와 같이 유량이 급격히 변하는 경우에는 측량이 쉽지 않다. 또한, 이전까지의 연구는 주로 하천의 횡단면에 대한 연구가 많아 하천 종단면에 대한 정보가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 정보엔트로피 이론을 이용하여 하천 유역에 대한 평균 하천 경사, 하천 경사, 하천 종단고도를 실시간으로 산정할 수 있는 식을 제시하였으며, 충청북도 지방하천 기본계획에서 얻은 달천 유역과 부산 온천천, 동천 기본계획에서 얻은 하천 특성인자 실측 자료와 비교를 통해 적용성을 분석하였다. 이를 위해 정보엔트로피 이론에 실측 자료를 이용하여 비선형 회귀분석을 이용해 매개변수를 산정한 후 하천별 종단고도 엔트로피 식을 산정하였으며, 평균 하천 경사를 산정하였다. 본 연구에서 제시한 식의 적용성을 로 분석한 결과, 가 모두 0.96이상의 값으로 나타나 하천 특성인자를 산정하는데 신뢰도 높은 결과를 얻을 수 있을 것으로 보인다.

충적사행하천에서 수제(水制)에 의한 저수로 안정화 기법

추연문 ( Yean Moon Choo ),권기대 ( Ki Dae Kwon ),지홍기 ( Hong Ki Jee ) 한국물환경학회 ( 구 한국수질보전학회 ) 2012 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2012 No.-

도시 빗물펌프장 예측운영시스템의 스마트 운영기법 개발

추연문(Choo Yeon Moon),유도근(Yoo Do Guen),이승엽(Lee Seung Yub),임오성(Im O Sung),주진걸(Joo Jin Gul),김중훈(Kim Joong Hoon) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.2

본 연구에서는 기존 도시 빗물펌프장의 펌프운영기법을 개선하여 도시 내수침수 저감 및 운영효율화를 도모하고자 하였다. 이를 위하여, 기 설치된 빗물펌프장 최적예측운영시스템(FFC6)의 축적된 과거 운영 자료를 분석하여 문제점을 도출하였으며, 최적의 펌프운영을 위한 개선방식을 펌프교번운전 기능구현과 신규 펌프운영규칙 개발의 두 가지로 결정하여 연구를 수행하였다. 펌프교번운전 기능은 펌프장의 배수 유역면적, 유수지 및 펌프 용량 등 현장 여건과 강우의 규모 등에 따라 현장 운영자들이 펌프의 운영순서를 선택적으로 활용할 수 있다는 장점이 있다. 신규 펌프운영 규칙은 예측유입량의 기울기에 따라 펌프의 호기별 순차가동과 전량배제가 자동적으로 결정되는 것으로, 기존 FFC6 시스템에 탑재된 운영규칙 선택의 어려움을 보완할 수 있다. 개선된 방법론을 실제 빗물펌프장에 적용하여 검증하였으며, 본 개선된 방식은 현장 운영자들의 의견이 고려된 실무적인 방법론으로 기 설치된 빗물펌프장 운영 시스템의 활용도가 더 높아질 것으로 기대된다. Study focuses on improvement of pump operation method in existing pump station for urban inundation reduction and operation efficiency. For this purpose, optimal predicting operation system(Flood Free City6, FFC6) of existing pump station has been used to deduce problem from past operation data. Improvement method for optimal pump operation was performed by adding pump alternating operation function and new pump operation rule. Pump alternating operation function uses site conditions such as drainage basin area, reservoir, pump capacity and rainfall size which has the advantage of selectively utilizing site managers for pump operation order. New pump operation rule is decided depending on slope of predicted inflow whether to operate pump fully or orderly in automatically which can compensate the problem of selecting operation rule in existing FFC6 system. Improved methodology was applied to actual pump station for verification. Various pump operator opinions were considered in improved method. This method will have more higher utilization if it is applied to existing pump operation system.

Data Mining 기법을 적용한 홍수위 예측기법

추연문,권기대,이정훈,지홍기 한국방재학회 2012 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.11 No.-

본 연구에서는 중·소하천에서 홍수예경보를 위한 지능형 U-River 시스템의 실시간 모니터링 기술을 조사하고 예측 시스템에 대해 연구하였다. 기존의 홍수예경보의 문제점을 해결하기 위해 간단한 입력자료만으로 홍수예측이 가능한 인공지능 기반의 신경망 모형을 이용하였으며 예측 모형의 효율성과 적용성을 높이기 위해 유사한 수문 사상을 가지는 상·하류간 입력 자료를 동시에 사용하였다. 모델의 수행은 각 지점별 훈련성과를 토대로 최적의 은닉층 노드수를 선발하여 실시간 수위예측에 활용하였으며 수치적 기준을 적용하여 실측 수위와 모형에 의해 예측된 수위를 이용하여 평가하였다.

빗물펌프장 운영에 의한 내수침수 저감 : 가산빗물펌프장

추연문,이승엽,유도근,김중훈 한국방재학회 2015 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.14 No.-

도시유역의 저지대에서 집중호우에 따른 내수침수의 방지를 위해 빗물펌프장이 설치되어 있다. 현재 국내의 빗물펌프장은 자동화시스템에 의한 펌프 운영으로, 기준수위 도달 시 펌프 가동이 자동적으로 이루어지도록 프로그래밍 되어있다. 빗물펌프장에 설치된 펌프는 기계 및 전기 공급 시스템에 따라 모든 펌프를 한번에 동시 가동할 수 없으며, 현재 빗물펌프장 시스템은 펌프의 on/off가 각각의 펌프 한 대씩 순차적으로 가동하도록 설정되어 있다. 또한 펌프운영의 제한성으로 인하여, 빗물펌프장에 설치된 펌프의 종류에 따른 토출량이 상이할 경우, 펌프의 on/off 가동 순서에 의하여 빗물펌프장 운영의 효율이 달라질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 배수 유역면적, 유수지 및 펌프 용량 등 현장 여건에 따라 최적의 펌프 운영을 수행할 수 있는 알고리즘을 활용하여 펌프장의 운영 방식 개선을 통해 펌프 조합 및 on/off의 여러 case를 통해 일반적이고 현장 운영자들이 적용하기 쉬운 운영 방식을 연구하였다.

GIS를 고려한 온천천-회동저수지 연계를 통한 온천천 침수 저감 방안에 관한 연구

추연문(Yeonmoon Choo),최연웅(Yeonwoong Choe),추태호(Taiho Choo),전근학(Kunhak Jeon),전해성(Haesung Jeon) 한국습지학회 2021 한국습지학회지 Vol.23 No.1

부산지역의 연평균 강우량은 지속적으로 증가하고 있으며 부산광역시 소재 온천천의 경우는 자주 상습침수가 발생하였다. 온천천의 지형적 특징으로 중·하류부는 비교적 평탄하며 도심지가 발달하였다. 따라서 이상호우 시 하천 범람이잦고 침수피해가 크기 때문에 이상호우 시 온천천의 유량을 효과적으로 배제할 방법이 필요하다. 본 연구에서는 온천천의 홍수저감 대책으로 동쪽에 위치한 회동저수지로 지하수로를 구축하였으며 EPA-SWMM으로 모의 분석하였다. 유역구성 시 필요한 정보들은 GIS를 활용하였다. 수영강 중류부에 회동저수지가 있으며 댐이 설치되어있다. 지하수로를 구축하여 온천천의 침수저감률을 분석하였으며 지하수로를 통한 온천천의 유량이 회동저수지로 넘어갔을 시 수영강에 미치는 영향도 분석하였다. 본 연구에서 설정한 침수위험지점에 대한 침수저감률은 지하수로를 설치하였을 때평균적으로 24.64%가 저감되는 것으로 분석 되었으며 수영강으로 유량 배제 시 수영강에는 평균적으로 1% 유입량이늘어났기 때문에 밀집한 도심지의 경우에 시민의 생명과 재산을 상당히 보호할 수 있을 것으로 판단되고 본 연구에서제안하는 지하수로의 효용성이 있다고 사료된다. The average annual rainfall in Busan to increase, and in case of Oncheon-Chen in Busan, frequent flooding occurred frequently. The middle and lower reaches of the Oncheon-Chen are relatively flat and urban areas are developed. Therefore, due to the frequent flooding of rivers and the large flood damage, a method of effectively eliminating the flow rate of Oncheon-Chen in the event of heavy rain is needed. In this study, underground waterway was established in the east of Hoedong-Reservoir as a measure to reduce floods in hot springs and simulated with EPA-SWMM. The information needed to construct the basin was utilized by GIS. In middle part of the Suyeong-Gang, there is a Hoedong-Reservoir and a dam is installed and has better conditions than the Nakdong-Gang. It also analyzed the effect of the Oncheon-Chen flow through the underground waterway on the Suyeong-Gang when it was transferred to the Hoedong-Reservoir. It was analyzed that the flood reduction rate at the flood risk points set up in this study was reduced by 24.64% on average when the underground waterway was installed, and the inflow of the water into the Suyeong-Gang increased by 1% on average when the flow rate was excluded by the Suyeong-Gang.

하도상의 직렬보에 따른 홍수 소통능력 평가

추연문,이준호,권기대,지홍기 한국방재학회 2011 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.10 No.-

본 연구의 목적은 유역의 홍수사상을 모의하는데 널리 이용되고 있는 HEC-HMS와 하도의 수리해석에 이용되고 있는 HEC-RAS를 결합시켜 직렬보 운영에 따른 홍수 소통능력 평가를 수행하는 절차를 확립하는데 있다. 따라서 본 연구에서는 낙동강유역을 적용 대상유역으로 선정하고 주요 지류를 대상으로 38개 소유역을 분할하여 유역추적을 실시하였으며, 유역추적기법은 Clark법을 채택하였다. 또한 하도의 홍수추적은 HEC-RAS의 부정류 알고리즘을 이용한 홍수파 도달시간을 산정하여 직렬보 운영에 따른 하도의 주요지점에 대한 홍수 소통능력 평가를 수행하였다.