본 연구에서는 북한의 수자원 개발 가능량을 분석 및 평가하였다. 이를 위해 포장수력을 수자원 개발 가능량을 평가하는 지표로 선정해서 분석하였다. 포장수력이란 하천이 보유한 잠재적인 발전 능력에 대한 이론값을 의미하며 수력발전을 통해 개발이 가능한 양을 평가하는 데 활용된다. 포장수력을 계산하기 위해, 북한의 27개 강우 관측소의 강우 데이터를 활용하여 유역별 월평균 및 연평균 강우량을 산정하였다. 이를 활용하여 북한 내 주요 7개 유역에 대해 강우에 의한 이론 포장수력을 산정한 결과, 압록강 유역이 7,562.2천kW로 가장 큰 값을 가지는 것으로 분석되었다. 남한과 북한의 이론 포장수력의 효율 및 이용률의 경우 북한의 최대 효율이 42.3%, 이용률은 36.2%로 남한보다 큰 것으로 나타났다. 북한의 포장수력 이용률은 대동강 유역이 12.3%로 가장 낮았는데, 이곳은 전체인구의 40%이상이 거주하는 지역으로 장래 용수와 전력에 대한 수요가 가장 클 것으로 기대된다. 따라서 대동강유역이 수자원개발사업의 우선순위가 높은 지역일 것으로 추정되었다. 본 연구의 성과는 추후 북한 수자원 개발사업의 추진 및 관련된 연구수행에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 북한의 수자원 개발 가능량을 분석 및 평가하였다. 이를 위해 포장수력을 수자원 개발 가능량을 평가하는 지표로 선정해서 분석하였다. 포장수력이란 하천이 보유한 잠재적인 발전 능력에 대한 이론값을 의미하며 수력발전을 통해 개발이 가능한 양을 평가하는 데 활용된다. 포장수력을 계산하기 위해, 북한의 27개 강우 관측소의 강우 데이터를 활용하여 유역별 월평균 및 연평균 강우량을 산정하였다. 이를 활용하여 북한 내 주요 7개 유역에 대해 강우에 의한 이론 포장수력을 산정한 결과, 압록강 유역이 7,562.2천kW로 가장 큰 값을 가지는 것으로 분석되었다. 남한과 북한의 이론 포장수력의 효율 및 이용률의 경우 북한의 최대 효율이 42.3%, 이용률은 36.2%로 남한보다 큰 것으로 나타났다. 북한의 포장수력 이용률은 대동강 유역이 12.3%로 가장 낮았는데, 이곳은 전체인구의 40%이상이 거주하는 지역으로 장래 용수와 전력에 대한 수요가 가장 클 것으로 기대된다. 따라서 대동강유역이 수자원개발사업의 우선순위가 높은 지역일 것으로 추정되었다. 본 연구의 성과는 추후 북한 수자원 개발사업의 추진 및 관련된 연구수행에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
This study is to analyze and evaluate water resource development potential in North Korea. The study was conducted to analyze selected potential hydropower as an indicator to evaluate water resource development potential. Potential hydropower means theoretical value about the potential capacity of r...
This study is to analyze and evaluate water resource development potential in North Korea. The study was conducted to analyze selected potential hydropower as an indicator to evaluate water resource development potential. Potential hydropower means theoretical value about the potential capacity of river. It is used to evaluate the amount of development through the hydropower generation. For calculating potential hydropower, monthly average and annual average of rainfall for each river basin were calculated by using the data of 27 rainfall stations in North Korea. As a result of the calculation of theoretical potential hydropower by rainfall in the seven major basins in North Korea, the Aprok River basin was analyzed to be the largest with $7,562.2{\times}10^3kW$. The efficiency and utilization rate of theoretical potential hydraulic power in South Korea and North Korea was 42.3% and 36.2%, respectively. The Daedong River basin's potential hydropower utilization rate is 12.3%, which is the lowest in North Korea. In the case of Daedong River basin, more than 40% of the total population is inhabited, so demand for water and electricity is expected to be the largest. Therefore, the Daedong River basin is considered as a priority area for water resource development. The results of this study are expected to be used as basic data for future water resource development projects and research activities in North Korea.
This study is to analyze and evaluate water resource development potential in North Korea. The study was conducted to analyze selected potential hydropower as an indicator to evaluate water resource development potential. Potential hydropower means theoretical value about the potential capacity of river. It is used to evaluate the amount of development through the hydropower generation. For calculating potential hydropower, monthly average and annual average of rainfall for each river basin were calculated by using the data of 27 rainfall stations in North Korea. As a result of the calculation of theoretical potential hydropower by rainfall in the seven major basins in North Korea, the Aprok River basin was analyzed to be the largest with $7,562.2{\times}10^3kW$. The efficiency and utilization rate of theoretical potential hydraulic power in South Korea and North Korea was 42.3% and 36.2%, respectively. The Daedong River basin's potential hydropower utilization rate is 12.3%, which is the lowest in North Korea. In the case of Daedong River basin, more than 40% of the total population is inhabited, so demand for water and electricity is expected to be the largest. Therefore, the Daedong River basin is considered as a priority area for water resource development. The results of this study are expected to be used as basic data for future water resource development projects and research activities in North Korea.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 북한 전 지역에 대한 유역별 포장수력을 산정함으로써 추후 북한에서의 수자원 개발 가능량을 분석 및 평가하였다. 북한에서 입수할 수 있는 자료의 한계를 감안할 때본 연구에서 수행한 포장수력 산정절차는 추후 이와 유사한 국내외지역에서 다양한 활용이 가능할 것으로 기대한다.
본 연구에서는 이론포장수력의 산정을 통해 북한의 수력발전가능량을 평가했으며, 이를 통해 다양한 시사점을 도출하였다. 이러한 성과는 추후 북한의 수자원 개발과 관련된 연구수행, 사업추진 등에 많은 도움이 될 것으로 기대된다.
가설 설정
또한, 유역의 표고 H지점에 충분히 큰 저수지를 축조할 수 있다고 가정하고, 유역의 H이상 지점에 내린 강수량이 증발 및 침투 등의 손실이 없이 저수지로 유입된 강우의 총량이 H지점에서부터 해수면까지 유하할 경우의 위치에너지 E(II)를 강수에 의한 이용가능 이론포장수력이라 한다. 이때, 지역의 낙차는 이용되지 않는 것으로 가정하고 이는 표고 H지점 이용가능수력의 상한치를 나타낸다(Eq.
또한, 유역의 하상표고 H지점에 충분히 큰 저수지를 축조할 수 있다고 가정하고, 유역 H지점의 연 유출량이 증발 및 침투 등의 손실이 없이 저수지로 유입되어 하구 해면까지 유하하였을 경우의 위치에너지를 하천에 대한 이용가능 이론포장수력 E(Ⅳ)라 한다. 이때, 지역의 낙차는 이용되지 않는 것으로 가정하고 이는 하상표고 H지점의 이용가능수력의 상한치를 나타낸다(Eq.
제안 방법
우리나라에서 체계적으로 포장수력을 조사한 성과는 1974년에 산업기지개발공사에서 수행된 사례가 유일하다(Industrial Sitesand Water Resources Development Corporation, 1974). 당시에는 남한의 발전 수자원 가능량을 파악하기 위해 포장수력조사를 수행하였으며, 개발가능한 잠재에너지를 평가했다. 이를 위해 남한의 25개 수계와 60개의 지류하천의 주요 85개 지점에서 이론포장수력을 조사하였으며, 이 결과를 바탕으로 기술적 포장수력, 경제적 포장수력을 산정해서 건설 가능한 댐 지점을 설정하였다.
둘째, 북한의 수력발전가능량을 조사하기 위해 유역별 포장수력을 산정했다. 여러 방법 중 북한에서 입수할 수 있는 자료의 한계를 고려해서 강우에 의한 이론포장수력 방법을 이용했다.
당시에도 여러 가용한 지형, 수문 자료들의 한계로 인해 많은 어려움과 오랜 시간이 소요되었으나, 현재 북한에서 입수할 수 있는 자료의 한계는 그때보다 더 많은 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구에서는 기존에 적용했던 방법들을 최대한 북한의 상황에 맞게 활용하면서 포장수력을 계산하였다.
이들 연구들은 주로 북한 지역의 댐과 저수지를 중심으로 용수공급, 수력발전 관련 시설물들의 현황을 조사하고, 이와 연관된 강우, 유출, 저수량 등의 수문학적 인자들을 추정했다. 또한 임진강 등 남북한 공유하천에 대한 활용방안들을 주로 연구하였다.
본 연구에서는 북한의 포장수력을 산정했으며, 이를 토대로 북한의 수력발전가능량을 평가하였다. 또한 현재 이용되는 시설용량을 토대로 이용률을 분석하였으며, 북한의 수자원개발사업 추진을 위한 기초자료를 제공하였다. 이러한 연구결과를 요약 정리하면 다음과 같다.
본 연구에서는 북한의 포장수력을 산정했으며, 이를 토대로 북한의 수력발전가능량을 평가하였다.
본 연구에서는 압록강, 두만강, 대동강, 금야강, 청천강, 예성강, 임진강 등 북한 내 주요 7개 유역에 대해서 강우에 의한 이론포장수력을 산정하였으며, 유역별 산정 결과는 Tables 2~8에 제시하였다. 또한 그림 Figs.
셋째, 북한의 수력발전가능량을 평가하기 위해 남한과 북한의 이론포장수력의 효율 및 이용률에 대해 비교 분석하였다. 그 결과 북한의 유역의 최대 효율 평균은 42.
현재 북한의 전력 중 많은 부분을 수력발전이 담당하고 있다. 앞에서 조사한 북한 유역별 포장수력 이용량 중에서 실제 수력발전소를 건설해서 이용하고 있는 양을 평가하였다. 이 자료는 추후 북한의 추가 수력발전소 건설을 계획할 때 참고할 수 있는 중요한 자료로 판단된다.
이 내용을 토대로 북한의 용수 공급과 수급에 대해 전망이 가능해졌으며, 북한 수자원사업의 특징과 문제점 파악 및 사업수행의 우선순위를 설정, 참여방안 및 추진전략 수립이 이루어진 바 있다(K-water, 2003). 여기에 추가해서 북한의 수력발전사업에 진출방안을 연구하기 위해 북한의 전력분야의 법령 및 조직을 조사하고, 북한의 수력발전소의 현황 평가와 수력발전사업의 진출을 위한 자금조달 및 전략에 대해 분석이 이루어졌다(K-water,2005).
유역별 강수에 의한 이론포장수력 산정을 위해서는 각 유역별 면적강수량이 필요하며, 이를 위해 27개 지점의 자료를 티센다각형에 의해 면적평균 하였으며, 이를 Table 1에 정리하였다. Table 1의 유역면적 중 압록강, 두만강, 임진강은 북한지역 내에 위치한 면적만을 수록하였다.
이 자료를 본 연구에 적합하게 100m×100m 크기의 격자로 변환하여 DEM(Digital Elevation Model)을 구축하였다.
또한 북한의 공식적인 유출량 자료 또한 공개되어 있지 않은 상황이기에 하천에 의한 이론포장수력의 산정도 어려움이 있다. 이런 이유로 인해 현실적으로 적용가능한 방법은 북한의 강수량 자료를 이용하는 것이며, 따라서 강우에 의한 이론포장수력을 산정하였다.
당시에는 남한의 발전 수자원 가능량을 파악하기 위해 포장수력조사를 수행하였으며, 개발가능한 잠재에너지를 평가했다. 이를 위해 남한의 25개 수계와 60개의 지류하천의 주요 85개 지점에서 이론포장수력을 조사하였으며, 이 결과를 바탕으로 기술적 포장수력, 경제적 포장수력을 산정해서 건설 가능한 댐 지점을 설정하였다.
첫째, 북한의 관측소 27개 지점의 강수량을 면적평균해서 압록강 등 주요 7개의 유역에 대해 유역별 월평균 및 연평균 강수량을 산정하였다. 위도가 높은 두만강유역의 연평균 강수량이 748.
대상 데이터
고도 간 연평균 면적강수량을 산정하기 위해서 북한의 지형자료가 필요하며, 이를 위해 MODIS 자료를 이용하였다. 이 자료를 본 연구에 적합하게 100m×100m 크기의 격자로 변환하여 DEM(Digital Elevation Model)을 구축하였다.
수집하고 있으며, 이를 우리나라의 기상청에서 받아 제공하고 있다. 본 연구에서는 기상청을 통해 북한의 기상관측소 현황을 파악하였으며, 현재 강수량이 제공되고 있는 관측소는 총 27개 지점이다. 기상관측소의 현황 및 위치를 Fig.
이론포장수력을 산정하기 위해 북한의 27개 기상관측소의 1981년부터 2010년까지의 연평균 강수량 자료를 이용하였다. 본 연구에서는 북한 내 대표적인 7개 유역을 대상으로 하였으며, 여기에는 금야강, 대동강, 두만강, 압록강, 예성강, 임진강, 청천강 등이 포함된다.
이론포장수력을 산정하기 위해 북한의 27개 기상관측소의 1981년부터 2010년까지의 연평균 강수량 자료를 이용하였다. 본 연구에서는 북한 내 대표적인 7개 유역을 대상으로 하였으며, 여기에는 금야강, 대동강, 두만강, 압록강, 예성강, 임진강, 청천강 등이 포함된다.
이론/모형
둘째, 북한의 수력발전가능량을 조사하기 위해 유역별 포장수력을 산정했다. 여러 방법 중 북한에서 입수할 수 있는 자료의 한계를 고려해서 강우에 의한 이론포장수력 방법을 이용했다. 주요 7개 유역의 포장수력을 계산한 결과 압록강유역이 7,562.
성능/효과
따라서 이론포장수력 비(比)의 최대치 지점의 효율을 이론포장수력의 최대 효율이라 할 수 있다. 각 유역별 이론포장수력의 최대효율은 Table9와 같으며, 압록강유역이 48.6%로 해면표고 1000m이상에서 가장 큰 효율을 나타냈으며, 유역의 평균 최대효율은 42.3%로 추정되었다.
셋째, 북한의 수력발전가능량을 평가하기 위해 남한과 북한의 이론포장수력의 효율 및 이용률에 대해 비교 분석하였다. 그 결과 북한의 유역의 최대 효율 평균은 42.3%로 남한의 39.7%보다 높았으며, 이용률 또한 36.2%로 남한의 12.2%와 큰 차이가 있었다.
넷째, 북한의 포장수력 이용율은 청천강유역이 63.3%로 가장 크게 나타났으며, 대동강유역이 12.3%로 제일 작았다. 대동강유역은 북한 전체인구의 40%이상이 거주하는 지역으로 추후 용수와 전력에 대한 수요가 클 것으로 기대되며, 추후 수자원개발사업을 고려할 때 우선순위가 제일 높을 것으로 판단되었다.
이를 앞에서 분석한 유역별 포장수력과 비교해서 Table 10에 나타내었다. 북한에서 이론포장수력 중 실제 이용하는 비율은 평균 36.2%이며, 청천강 유역의 이용률이 63.3%로 가장 크게 나타났다. 이는 청천강 유역에 최근 건설된 희천발전소가 큰 시설규모(30천kW)를 가졌기 때문인 것으로 판단된다.
둘째, 면적강우량 곡선은 유역의 전 면적에 대한 강우량을 SPo, 표고 H이상의 면적 강우량을 SPo라 할 때 SP/SPo인 면적비와 표고 H와의 상관곡선을 뜻한다. 셋째, 강수에 의한 이론포장수력곡선(Ⅰ)은 유역의 해수면 이상 총 강우에 의한 이론포장수력과 표고 H이상에서의 강우의 의한 이론포장수력와의 상관곡선이다. 넷째, 강수에 의한 이용가능 이론포장수력 곡선(Ⅱ)은 유역별 표고와 Eq.
이론포장수력은 강수량과 표고의 상승적 관계에 있으므로 다른 유역보다 상대적으로 높은 표고에 있는 압록강과 두만강이 잠재에너지 즉, 이론포장수력이 높은 유역으로 산정되었으며, 예성강 유역의 단위면적당 포장수력은 55.1kW/km2로 가장 작았다. 한편, 대동강 유역은 면적은 비교적 넓은 유역에 비해 단위면적당 포장수력은 99.
주요 7개 유역의 포장수력을 계산한 결과 압록강유역이 7,562.2천kW로 가장 큰 값을 가졌으며, 두만강 > 대동강 > 청천강 > 임진강 > 금야강 > 예성강 순으로 나타났다.
후속연구
3%로 제일 작았다. 대동강유역은 북한 전체인구의 40%이상이 거주하는 지역으로 추후 용수와 전력에 대한 수요가 클 것으로 기대되며, 추후 수자원개발사업을 고려할 때 우선순위가 제일 높을 것으로 판단되었다.
특히 대동강유역은 북한의 수도인 평양이 위치한 곳으로 평양을 포함한 평안남북도에 전체인구의 40%이상이 거주한다. 따라서 대동강유역에서의 용수와 전력 수요가 클 것으로 판단되며, 추후 수자원개발사업을 고려할 때 우선순위가 높을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 포장수력 조사를 위한 여러 가지 방법 중 북한지역이라는 연구대상으로 인해 위치선정 및 손실을 계산할 수 있는 지질 및 지형적 요소의 자료 수집에 한계가 있음을 감안해야 한다. 또한 북한의 공식적인 유출량 자료 또한 공개되어 있지 않은 상황이기에 하천에 의한 이론포장수력의 산정도 어려움이 있다.
따라서 본 연구에서는 북한 전 지역에 대한 유역별 포장수력을 산정함으로써 추후 북한에서의 수자원 개발 가능량을 분석 및 평가하였다. 북한에서 입수할 수 있는 자료의 한계를 감안할 때본 연구에서 수행한 포장수력 산정절차는 추후 이와 유사한 국내외지역에서 다양한 활용이 가능할 것으로 기대한다.
앞에서 조사한 북한 유역별 포장수력 이용량 중에서 실제 수력발전소를 건설해서 이용하고 있는 양을 평가하였다. 이 자료는 추후 북한의 추가 수력발전소 건설을 계획할 때 참고할 수 있는 중요한 자료로 판단된다.
본 연구에서는 이론포장수력의 산정을 통해 북한의 수력발전가능량을 평가했으며, 이를 통해 다양한 시사점을 도출하였다. 이러한 성과는 추후 북한의 수자원 개발과 관련된 연구수행, 사업추진 등에 많은 도움이 될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
포장수력이란?
이를 위해 포장수력을 수자원 개발 가능량을 평가하는 지표로 선정해서 분석하였다. 포장수력이란 하천이 보유한 잠재적인 발전 능력에 대한 이론값을 의미하며 수력발전을 통해 개발이 가능한 양을 평가하는 데 활용된다. 포장수력을 계산하기 위해, 북한의 27개 강우 관측소의 강우 데이터를 활용하여 유역별 월평균 및 연평균 강우량을 산정하였다.
북한의 불안정한 전력 공급 원인은?
여러 경로를 통해 전해지는 북한의 실상 중 가장 심각한 것 중 하나가 불안정한 전력 공급이다. 원유 수급이 원활하지 못한 상황에서 수력발전을 이용한 전력공급을 주로 하고 있지만, 수목 등의 자연훼손으로 인한 유출량의 감소와 노후화된 수력발전설비 등은 여전한 문제점이 되고 있다. 하지만 북한에는 상대적으로 수력발전이 가능한 지점들이 상당한 많은 것으로 알려져 있으며,이를 종합적으로 평가하는 것은 매우 중요한 사항으로 평가된다.
포장수력의 산정을 통해 얻을 수 있는 효과
포장수력은 하천이 보유한 잠재적 발전 능력을 의미하는데, 하천을 개발해서 얻을 수 있는 잠재적인 에너지의 이론적인 값이라 할 수 있다. 포장수력의 산정을 통해 대상 지역의 개략적인 발전 가능량을 파악할 수 있으며, 이를 토대로 사업계획의 수립이 가능하다.
참고문헌 (6)
Industrial Sites and Water Resources Development Corporation (1974). Work report : survey of potential hydropower (in Korean).
K-water (1994). Research report : Current status and development trend of water resource in North Korea (in Korean).
K-water (2003). Research report : A study on the future prospect of water industry in North Korea and the participation strategy (in Korean).
K-water (2005). Research report : A Study on the advancement of hydropower generation project in North Korea (in Korean).
Park, M. (2015). An analysis of water resources condition and potential hydropower in North Korea, Master Thesis, Seokyeong University, Seoul, Korea (in Korean).
Seoul National University (2005). Research report : Prospect of water resources on the Korean Peninsula (in Korean).
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