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공급 우선순위를 고려한 MODSIM과 K-WEAP 모형의 비교 및 고찰
Comparison and discussion of MODSIM and K-WEAP model considering water supply priority 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.52 no.7, 2019년, pp.463 - 473  

오지환 (K-water 연구원 물순환연구소) ,  김연수 (K-water 연구원 물순환연구소) ,  류경식 (K-water 연구원 물순환연구소) ,  조영식 (한국수자원공사 물관리기획처 사업기획부)

초록
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본 연구에서는 공급 우선순위에 따른 물수급 분석 결과의 비교를 위해 국내 수자원장기종합계획에서 활용한 K-WEAP (Korea-Water Evaluation And Planing System) 모형과 MODSIM (Modified SIMYLD) 모형을 이용하여 분석하였다. 기존의 수자원장기종합계획은 수요처의 공급 우선순위를 모두 동일하게 공급하는 것으로 가정하여 분석하였으며 K-WEAP은 최대충족률을 만족시키기 위한 비율 배분을 수행하는 반면 MODSIM은 물 공급 우선순위의 적용이 필수적인 것으로 분석되었다. 먼저 우선순위에 따른 한강 유역의 물수급 분석 결과, 평균 1,035 천 $m^3$의 물부족이 감소하였으며 이는 생 공용수의 배분량이 증가하면서 회귀수량이 증가하고, 수자원의 재이용이 많아지기 때문인 것으로 분석되었다. 우선순위를 적용한 K-WEAP과 MODSIM의 분석결과를 비교할 경우, 상대오차 최대 5.3%이내, 결정계수($R^2$)는 0.9999로 매우 유사한 물 부족이 발생하였다. 또한 두 모형 모두 합리적인 물 부족 분석 결과를 제공한다면, 모형의 구축과 데이터 처리에 해당하는 GUI 편의성은 K-WEAP이 더 우수한 것으로 나타났으나, 구동시간의 효율성은 MODSIM이 더 우수한 것으로 분석되었다. 향후 K-WEAP모형 뿐만 아니라 MODSIM 모형을 활용한 다양한 시나리오에 따른 분석을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study compared the characteristics of the optimization technique and the water supply and demand forecast using K-WEAP (Korea-Water Evaluation and Planning System) model and MODSIM (Modified SIMYLD) model considering wtaer supply priority. Currently, The national water resources plan applied sa...

주제어

#물수급체계   #물공급 우선순위   #물수지 분석  

표/그림 (17)

AI 본문요약
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문제 정의

  • MODSIM을 활용한 연구를 정리해보면 수자원계획의 활용, 국내 수자원시설물의 운영 평가 및 개선방안, 가뭄 대책 마련 등 물수급 계획 및 운영 분야에 대한 연구가 있었으며 주요 키워드로 수요처의 “공급우선권”과 “수리권관리” 등으로 이는 2장 물수급 분석 모형의 최적화 방법 비교에서 모형의 특성을 제시하고자 한다. 이처럼 MODSIM 모형을 이용한 물수급 분석을 수행한 연구는 많았지만 우선순위에 따른 물부족량의 비교와 모형의 검증 측면에서 K-WEAP모형과 MODSIM모형에 대한 비교분석을 수행한 연구는 없었기 때문에 본 연구에서는 두 모형의 특성을 고찰하고 물수급 분석결과를 비교하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
MODSIM은 어떤 최적화 방법으로 수자원 분배를 수행하는가? MODSIM은 하천유역 네트웍모형(river basin network model)으로 하천유역 관리에 있어서 물리적, 수문학적, 제도적인 측면에서 물이 배분될 수 있고(Yoo, 2005), 유역 수자원관리 시설의 전체적인 배치 및 운영조건을 다양하게 반영할 수 있도록 구축되어 있는 하천유역 관리 의사 결정 지원시스템이다(Labadie and Larson, 2007). MODSIM은 K-WEAP모형과 같은 최적화 방법 중 선형계획법을 통해 수자원 분배를 수행하며 이를 효율적으로 해석하기 위한 정수 기반의 Lagrangian relaxation algorithm RELAX-IV를 적용하여 해석한다. RELAX-IV알고리즘은 simplex method에 대비 해석 수행시간이 최소 5배 이상 빠르다고 알려져 있다(K-Water, 2008).
MODSIM은 무엇인가? 0까지 개발되었다. MODSIM은 하천유역 네트웍모형(river basin network model)으로 하천유역 관리에 있어서 물리적, 수문학적, 제도적인 측면에서 물이 배분될 수 있고(Yoo, 2005), 유역 수자원관리 시설의 전체적인 배치 및 운영조건을 다양하게 반영할 수 있도록 구축되어 있는 하천유역 관리 의사 결정 지원시스템이다(Labadie and Larson, 2007). MODSIM은 K-WEAP모형과 같은 최적화 방법 중 선형계획법을 통해 수자원 분배를 수행하며 이를 효율적으로 해석하기 위한 정수 기반의 Lagrangian relaxation algorithm RELAX-IV를 적용하여 해석한다.
물수급 모델 구축시 MODSIM 모형의 장점은 무엇인가? K-WEAP 모형은 노드별 정보를 각각 입력가능하고, 모식도상 다른 색으로 표현할 수 있어 단순 네트워크의 경우 물 이동 경로 파악이 원활한 특징이 있다. MODSIM 모형은 비선형적인 하도 손실이나 하도추적을 위한 기능을 계산상 포함하지 않는다면 하천, 취입수로 등 link에 대한 구분이 별도로 존재하지 않고, 광역과 하천유지유량, 회귀수 등의 정보는 네트워크에서 별도로 표현되지 않기 때문에 모식도상 경로파악이 어려운 단점이 있으나 네트워크가 복잡해지더라도 부하가 걸리지 않고, 노드와 노드 간 각각 링크로 연결하기 때문에 수정과 자료보완이 편리한 장점이 있다. 자료의 입출력 부분에서는 K-WEAP 모형은 네트워크를 구축한 각각의 노드 정보에 대하여 엑셀로 가져오기/내보내기 기능을 통해 시계열자료와 입력하는 모든 매개변수를 일괄적으로 입·출력이 가능하다.
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