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제안 방법
- AHP를 이용한 의사결정모형을 이용하여 지점별 개발 우선순위를 도출하였다. SWAT 모형을 이용하여 장기유출분석을 함으로써, 미계측유역에서의 일단위의 보다 정밀한 유황의 변화를 모의할 수 있었다. 또한 지점에서의 신뢰도 개념을 도입하여 설계유량의 선정하였고, 경제성분석시 공사비용의 산출을 위해 댐의 높이, 수로길이, 시설용량에 따른 공사비용의 회귀식을 산정하였다.
- 또한 모의발전시 갈수량에 해당하는 하천유지유량을 고려하였고, 소수력 형 태에 따라 일정 신뢰도를 만족시키는 설계유량을 결정하였다. 결정된 설비용량으로부터 년평균 전력생산량을 산정하여 현재 전력구매단가인 94.64원/kWh를 곱하여 연 균등편익을 산정하였다. 소수력 개발비용은 국내 일반하천을 이용한 주요 소수력발전소(12개소 이용)의 공사비용(한국전력공사, 1993)에서 소비자물가지수(2007년 2월 기준)를 고려하여 식3과 같은 댐높이, 설비용량, 수로길이에 따른 소수력 개발비용의 회귀식을 도출하였다.
- 댐높이는 소수력의 설비용량 한계인 10, 00이라는 점을 고려하여 댐높이 5m, 10m, 15m, 20m에 따른 저수용량과 낙차의 변화에 따른 모의발전을 하였고, 수로길이는 국내 건설된 수로식 소수력발전소의 수로길이를 고려하여 100m~2000m를 적용하였다. 또한 모의발전시 갈수량에 해당하는 하천유지유량을 고려하였고, 소수력 형 태에 따라 일정 신뢰도를 만족시키는 설계유량을 결정하였다.
- 100m~2000m를 적용하였다. 또한 모의발전시 갈수량에 해당하는 하천유지유량을 고려하였고, 소수력 형 태에 따라 일정 신뢰도를 만족시키는 설계유량을 결정하였다. 결정된 설비용량으로부터 년평균 전력생산량을 산정하여 현재 전력구매단가인 94.
- SWAT 모형을 이용하여 장기유출분석을 함으로써, 미계측유역에서의 일단위의 보다 정밀한 유황의 변화를 모의할 수 있었다. 또한 지점에서의 신뢰도 개념을 도입하여 설계유량의 선정하였고, 경제성분석시 공사비용의 산출을 위해 댐의 높이, 수로길이, 시설용량에 따른 공사비용의 회귀식을 산정하였다. 또한 기존의 소수력 개발 사업에서 경제성분석에만 주로 의존하던 의사결정의 단계에서 AHP를 도입하여 인문.
- 매개변수 추정을 위하여 Latin Hypercube(LH) 표본추출법과 One-Factor-At-a-Time(OAT) 방법의 장점을 결합한 LH-OAT 민감도분석을 실시하였고, 주요 매개변수에 대한 민감도를 식1에 의해 결정하였다(표 1).
- 본 연구에서는 SWAT 모형을 이용하여 대상유역인 보청천 유역(유역면적 555.03州)에 대하여 그림1과 같은 절차에 의해 장기유출분석을 실시하였다.
- 본 연구에서는 대상 지점(입지)에서의 장기유출분석, 발전모의, 경제성분석, 최적규모결정의 일련의 과정을 통해 AHP를 이용한 의사결정모형을 이용하여 지점별 개발 우선순위를 도출하였다. SWAT 모형을 이용하여 장기유출분석을 함으로써, 미계측유역에서의 일단위의 보다 정밀한 유황의 변화를 모의할 수 있었다.
- 2). 분할된 소유역을 기준으로 토지이용(중분류 토지피복도) 에 따른 토양종류(정밀토양도)에 의해 1500개의 수문반응단위 (HRU)S- 세분화하였다. SWAT 모형의 적용을 위해 잠재증발산량 계산은 Penman-Monteith 방법과 하도추적은 Muskingum Routing 방법을 이용하였다.
- 소수력 개발 의사결정모형을 개발함에 있어서 계층화분석과정(AHP)을 이용하여 평가기준의 가중치(상대적 중요도) 도출하였다. 그림 4와 같이 제 1계층에는 기술 경제적 분석과 정책적 분석, 제 2계층에는 경제성, 연계성, 분쟁가능성, 지속가능성으로 구분하였고, 세부기준 및 평가 척도는 표 4와 같다.
- 소수력 개발의 최적규모의 결정을 위해 유황분석 초기자료인 1990년 자료를 제외한 1991 ~ 1999년의 분석 결과를 토대로 규모에 따른 소수력 모의발전을 하였다. 소수력 모의발전은 식2와 같은 연속방정식으로부터 일 단위 축차계산에 의해 산정하였다.
- 유황분석을 위하여 사용한 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형은 미국 농무성 농업 연구소(USDA Agricultural Research Service, ARS)의 Arnold 등(1993)에 의해 개발된 것으로일 단위 모의가 가능한 준분포형 유출모형이다. 이러한 SWAT 모형을 이용한 유황분석과 규모별 모의발전 결과를 이용하여 최적규모를 결정하였다. 여기서 설계유량의 산정을 위해 기존 관련 연구(Fritz, 1984)에서 신뢰도의 개념을 도입하여 설계유량을 선정하였다.
- 적지분석을 크게 유황분석, 경제성 분석 및 최적규모결정, 의사결정의 과정으로 세분하였고, 이를 금강 보청천 유역의 7개 지점에 적용하였다. 유황분석을 위하여 사용한 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형은 미국 농무성 농업 연구소(USDA Agricultural Research Service, ARS)의 Arnold 등(1993)에 의해 개발된 것으로일 단위 모의가 가능한 준분포형 유출모형이다.
- 해당 유역의 DEMe 1:25000 수치지형도를 이용하여 구축하였고, 강우/기상관측소의 위치를 고려하여 보청천 본류와 금강 본류의 합류점을 출구지점으로 하는 총 7개의 소유역으로 분할하였다 (그림 2). 분할된 소유역을 기준으로 토지이용(중분류 토지피복도) 에 따른 토양종류(정밀토양도)에 의해 1500개의 수문반응단위 (HRU)S- 세분화하였다.
- 홍수와 가뭄이 적절히 발생한 1995년 사상에 대해 결정된 매개변수에 의해 보정을 하였고, 1999년 사상에 대해 검증을 거쳐 지점별 장기 유출량을 산정하였다.
대상 데이터
- 1990년부터 1999년까지 총 10년의 자료를 이용하여, 1군데 기상관측소 (보은)에서의 기상자료와, 6군데 우량관측소(이원, 동정, 송죽, 보은, 능월, 청산)의 강우자료를 구축하였다. 분석 결과의 보정 및 검증에 활용될 유량자료는 소유역 #6의 출구점에위치한 수위관측소(청성)의 수위자료와 해당 관측소의 수위 유량관계식을 이용하였다.
- 분석 결과의 보정 및 검증에 활용될 유량자료는 소유역 #6의 출구점에위치한 수위관측소(청성)의 수위자료와 해당 관측소의 수위 유량관계식을 이용하였다.
- 전문가 설문은 몇 차례 소수력 개발 사업의 경험이 있는 전문가(5인)로 구성하였다.
이론/모형
- 분할된 소유역을 기준으로 토지이용(중분류 토지피복도) 에 따른 토양종류(정밀토양도)에 의해 1500개의 수문반응단위 (HRU)S- 세분화하였다. SWAT 모형의 적용을 위해 잠재증발산량 계산은 Penman-Monteith 방법과 하도추적은 Muskingum Routing 방법을 이용하였다.
- 그러나 기존 소수력 개발 사업의 타당성 분석에는 경제성분석에 너무 치우쳐 사업에 대한 의사결정이 단편적으로 진행되어 왔다. 그리하여 이러한 문제를 개선하고자, 본 연구에서는 소수력 개발 의사결정모형을 개발함에 있어서 평가기준의 가중치 도출을 위하여 계층화분석과정(AHP: Analysis Hierachy Process)을 이용하였다.
- 이러한 SWAT 모형을 이용한 유황분석과 규모별 모의발전 결과를 이용하여 최적규모를 결정하였다. 여기서 설계유량의 산정을 위해 기존 관련 연구(Fritz, 1984)에서 신뢰도의 개념을 도입하여 설계유량을 선정하였다. 소수력을 비롯한 수자원 개발 사업에서의 최적규모 결정은 개발 비용과 편익이 사업규모의 함수이므로 최적규모를 결정하기 위해서는 경제성분석이 반드시 수행되어야 한다(심명필, 2001).
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