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.
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.
The water resources sustainability is becoming an important issue in consideration of hydrologic uncertainty by global warming and climate change. This study is to assess the water supply performance for the major multipurpose dams using sustainability index. Parameters, mostly utilized in water res...
The water resources sustainability is becoming an important issue in consideration of hydrologic uncertainty by global warming and climate change. This study is to assess the water supply performance for the major multipurpose dams using sustainability index. Parameters, mostly utilized in water resources system assessment, are selected in respect of applicability and flexibility, and those parameters are used as a variable of the composite index. In practice, the composite index including reliability, resiliency, vulnerability and maximum deficit are applied to 15 multipurpose dams and 4 major basins. And to conclude, Daechungdam in the Geum river basin and Imhadam, Hapchondam and Namgangdam in the Nakdong river basin show low sustainability comparing with other dams. The Nakdong river basin needs to develop alternatives to improve water supply stability because it indicates the most poor sustainability level.
The water resources sustainability is becoming an important issue in consideration of hydrologic uncertainty by global warming and climate change. This study is to assess the water supply performance for the major multipurpose dams using sustainability index. Parameters, mostly utilized in water resources system assessment, are selected in respect of applicability and flexibility, and those parameters are used as a variable of the composite index. In practice, the composite index including reliability, resiliency, vulnerability and maximum deficit are applied to 15 multipurpose dams and 4 major basins. And to conclude, Daechungdam in the Geum river basin and Imhadam, Hapchondam and Namgangdam in the Nakdong river basin show low sustainability comparing with other dams. The Nakdong river basin needs to develop alternatives to improve water supply stability because it indicates the most poor sustainability level.
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문제 정의
본 연구에서는 각 댐을 개별시스템으로 하고 단일운영 조건으로 용수공급 평가기준이라 할 수 있는 계획공급량의 충족여부를 판단하기 위해 모의모형을 개발하여 적용하였다. 저수지 모의 운영을 위해서는 상태변수의 변화를 시간에 따라 추적하기 위한 상태방정식을 수립하여야 한다.
본 연구에서는 우리나라 다목적댐 중 주요 수계의 대표 저수지를 선정하여 용수공급의 지속가능성 수준을 상대적 평가를 통해 판단하고자 위에서 제시된 지표들의 특성을 고려하여 Table 1과 같이 선정하였다. 우선 신뢰도 지표는 우리나라 댐 계획시 대부분 적용해 오고 있으며, 기존댐에 대한 평가시 일관성 유지를 위해 선정하였다.
수자원 시스템의 이행도 관련 용수공급능력 평가는 매우 중요한 과제이다. 용수공급 신뢰성 평가측면에서 목표 공급량의 이행도 수준을 달성하는데 필요한 저류량 규모 추정이나 주어진 규모를 이용하여 공급할 수 있는 양을 평가하는 것이다. 그러나 수자원시스템에 대한 현재의 추세가 댐 건설에서 저수지시스템 관리로 옮겨가고 있기 때문에 여러 가지 불확실한 조건에서 계획된 기존 시스템의 용수공급 능력과 관련된 이행도 평가가 강조되고 있다.
가설 설정
t와 t+1은 운영단계 t의 시작과 끝을 나타낸다. 댐의 손실량은 수면증발량이나 댐 체의 누수량 등이 있으나 댐에서 관측한 저수지 유입량 자료가 이들 상태를 모두 반영하였다고 가정하고 누수량은 극히 미미하다고 판단하여 변수로 고려하지 않았다.
제안 방법
개별 댐에 대한 개별지표의 용수공급 이행도를 평가한 Table 3의 결과를 이용하여 개별 댐에 대한 용수공급 지속가능성 수준을 평가하였다. 평가결과는 Table 4와 같으며, 신뢰도, 회복도 및 취약도 지표로 구성된 지수 SI3의 경우, 임하댐, 합천댐, 안동댐 및 대청댐이 상대적으로 낮은 값을 보이고 있다.
기존 다목적댐을 대상으로 정상운영 이후 2012년까지 유입량을 적용하여 각 댐의 용수공급 평가지표를 분석하였다. 분석을 위해 앞에서 개별지표로 제시된 변수를 대상으로 분석한 결과는 Table 3과 같다.
마지막으로 유역과 권역의 종합적 수자원 이용현황을 판단하기 위하여 권역별 지속가능성 분석을 실시하였다. 이를 위해 4대강 유역단위를 기본으로 하고 이둘 유역이 부담하고 있는 권역의 댐들을 포함시켰다.
결국 오늘날 수자원 이용관리 정책은 이런 역효과를 최소화 할 수 있는 대안을 찾는 것으로 수자원 시스템의 이행도를 평가하여 취약성을 분석하고 대책을 마련해야 한다. 본 연구에서는 지속가능성지수에 이용되는 확률개념의 이행도 평가(매개)변수를 소개하고 복합지수를 구성하여 15개 다목적 저수지시스템을 대상으로 개별 댐과 유역단위의 용수공급 지속가능성을 비교분석하였다.
우리나라 15개 다목적댐을 대상으로 앞에서 설명하고 있는 저수지시스템 모의 모형을 이용하여 용수공급 지속가능성을 평가하였다. 적용 방법은 댐이 준공되어 정상적인 운영이 시작된 이후부터 2012년 말까지 월단위로 모의 분석하였다.
마지막으로 유역과 권역의 종합적 수자원 이용현황을 판단하기 위하여 권역별 지속가능성 분석을 실시하였다. 이를 위해 4대강 유역단위를 기본으로 하고 이둘 유역이 부담하고 있는 권역의 댐들을 포함시켰다. 이때 적용한 각 댐의 계획공급량을 가중치로 적용하였는데 Table 5와 같다.
우리나라 15개 다목적댐을 대상으로 앞에서 설명하고 있는 저수지시스템 모의 모형을 이용하여 용수공급 지속가능성을 평가하였다. 적용 방법은 댐이 준공되어 정상적인 운영이 시작된 이후부터 2012년 말까지 월단위로 모의 분석하였다. 이때 적용한 수요량은 댐의 계획공급량을 적용하였다.
취약도 지표는 신뢰도나 회복도와 대응관계에 있는 지표로 물 부족에 의한 취약성이나 물 부족지표를 대표할 수 있는 지표로 판단하였다. 최대물부족도는 이상가뭄 등 물 부족의 극한값을 나타낼 수 있다고 판단하여 선정하였다.
대상 데이터
용수공급의 이행도 수준을 평가하기 위해 저수지 모의 모형에서는 운영률이나 특별한 조건이 적용될 수 있다. 본 연구에서는 개별 댐의 현재 운영조건을 반영하고 다음과 같이 유효저수용량의 적용 범위와 방류량의 한계를 대상으로 제약조건으로 고려하였다.
본 연구에서는 우리나라 다목적댐 중 주요 수계의 대표 저수지를 선정하여 용수공급의 지속가능성 수준을 상대적 평가를 통해 판단하고자 위에서 제시된 지표들의 특성을 고려하여 Table 1과 같이 선정하였다. 우선 신뢰도 지표는 우리나라 댐 계획시 대부분 적용해 오고 있으며, 기존댐에 대한 평가시 일관성 유지를 위해 선정하였다. 회복도 지표는 신뢰도 지표와 함께 용수공급의 안정성을 평가할 수 있는 대표 지표이다.
이론/모형
저수지 시스템의 수자원 지속가능성을 평가하기 위한 방법으로 여러 종류의 지수가 개발되었다. 본 연구에서는 앞에서 제시한 개별 지표의 활용을 고려하여 Loucks (1997) 이 제시한 SI (Sustainability Index)를 적용하였다. SI는 기본적으로 확률개념의 양적인 평가가 가능한 신뢰도, 회복도 및 취약도를 묶은 복합지수 형태이다.
성능/효과
개별 댐에 대한 이상의 분석결과를 종합적으로 판단해 보면 지속가능성 지수의 값이 절대적인 물 부족상태를 나타내는 것은 아니지만 물 부족 발생기간과 부족량이 다른 댐들에 비하여 상대적으로 크다는 것을 알 수 있다. 즉, 대청댐, 밀양댐, 안동댐, 임하댐, 합천댐 및 남강댐의 경우는 물 부족 발생빈도가 높고 부족량도 크게 발생하고 있다.
결과를 분석해 보면 부안댐, 소양강댐, 장흥댐 및 주암댐은 물 부족이 발생하지 않는 것으로 나타났다. 신뢰도 측면에서는 용담댐, 대청댐, 임하댐, 합천댐, 남강댐 등이 적은 값을 보였으며, 취약도는 임하댐과 합천댐이 큰 것으로 추정되었다.
대청댐 역시 대부분의 지표가 낮게 나타났다. 권역별로는 낙동강권역과 금강권역의 그룹지속가능성지수가 0.149 및 0.243로 나타나 한강권역 0.634와 섬진강권역 0.771에 비해 낮은 값을 보여 용수공급 지속가능성이 취약하여 물 이용관리에 주의가 필요한 지역으로 판단되었다. 우리나라 전체적으로는 지역별 편차가 심하여 비교적 낮은 값을 보이고 있는 지역에 대해서는 국가 수자원 계획 수립 시 더욱 세심한 주의가 필요한 것으로 판단되었다.
1을 통해서도 확인할 수 있다. 그림에서 알 수 있듯이 낙동강 유역에 위치한 댐들의 개별지표가 상대적으로 가장 낮게 나타났으며, 한강유역과 섬진강유역이 상대적으로 좋게 나타났다. 금강유역의 경우는 대청댐이 용수공급 취약성이 큰 것으로 나타났다.
결과를 분석해 보면 부안댐, 소양강댐, 장흥댐 및 주암댐은 물 부족이 발생하지 않는 것으로 나타났다. 신뢰도 측면에서는 용담댐, 대청댐, 임하댐, 합천댐, 남강댐 등이 적은 값을 보였으며, 취약도는 임하댐과 합천댐이 큰 것으로 추정되었다. 회복도 역시 대청댐, 밀양댐, 임하댐, 안동댐과 합천댐이 적은 값을 보였다.
연구결과를 살펴보면, 우리나라 대표적인 다목적댐을 대상으로 평가한 용수공급 지속가능성은 신뢰도 측면에서는 높은 값을 보이고 있으나 합천댐, 밀양댐, 안동댐 및 임하댐의 경우 물 부족 취약성이 큰 것으로 분석되었다. 이중 임하댐과 합천댐은 모든 지표에서 가장 낮은 값을 보이고 있어 용수공급 지속가능성이 가장 취약한 댐으로 분석되었다.
연구결과를 살펴보면, 우리나라 대표적인 다목적댐을 대상으로 평가한 용수공급 지속가능성은 신뢰도 측면에서는 높은 값을 보이고 있으나 합천댐, 밀양댐, 안동댐 및 임하댐의 경우 물 부족 취약성이 큰 것으로 분석되었다. 이중 임하댐과 합천댐은 모든 지표에서 가장 낮은 값을 보이고 있어 용수공급 지속가능성이 가장 취약한 댐으로 분석되었다. 대청댐 역시 대부분의 지표가 낮게 나타났다.
유입량 무차원 표준편차는 임하댐과 합천댐이 크게 추정되었다. 최대물부족도는 임하댐, 안동댐, 합천댐 및 섬진강댐이 큰 것으로 나타났다. 이런 결과는 개별 댐에 대한 개별 평가지표를 유역별로 구분하여 도시한 Fig.
분석결과는 Table 6과 같으며, 권역별 해당 댐의 수가 3～5개로 다르기는 하나 용수공급 지속가능성은 한강권역과 섬진강권역이 상대적으로 높은 값을 보여주고 있으며, 금강권역과 낙동강권역이 적은 값을 나타냈다. 특히 낙동강권역은 가장 적은 값을 보이고 있어 극한가뭄이나 기후변화 등에 의한 이상가뭄 발생시 용수공급 적응 능력이 가장 취약한 것으로 평가되었다. 이런 현상은 개별 댐의 지속가능성 평가 결과와 마찬가지로 낙동강 유역의 경우 용수공급 측면에서 취약성이 큰 것으로 추정할 수 있다.
후속연구
이런 현상은 개별 댐의 지속가능성 평가 결과와 마찬가지로 낙동강 유역의 경우 용수공급 측면에서 취약성이 큰 것으로 추정할 수 있다. 또한 금강유역도 상대적으로 지속가능성이 낮게 나타나 안정적 용수공급을 위한 특별한 대책이 필요한 것으로 판단되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
수자원의 지속가능성이 중요한 이유는 무엇인가?
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.
다목적댐을 대상으로 개별 댐과 유역별 평가를 한 결과는 어떠한가?
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.
이상가뭄시 인구증가와 산업화 그리고 생태환경 등 물 수요의 증가는 어떠한 영향을 미치는가?
인구증가와 산업화 그리고 생태환경 등 물 수요의 증가는 이상가뭄시 발생할 수 있는 경제적 피해를 확대할 수 있다. 우리나라의 경우 저수지를 포함한 하천수의 이용률이 비교적 높아 정상적 상태(수문학적으로 가뭄이 아닌 기간)에서도 물 공급의 안전성에 대한 주의가 필요하다.
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