초록 ▼

□ 연구개요
가뭄은 반복되는 수문 사상이며, 댐에서 안정적인 용수 공급을 할 수 있는 가뭄 대응 기준이 필요함. 본 연구에서는 다목적 댐의 가뭄 대비 저수지 운영률로서 4단계로 구성된 용수 제한 공급 가용수량 기준곡선을 개발하였음. 또한, 가용수량을 기준으로 한 저수지 운영에서 다음 기간의 유입량 예측이 필요함에 따라 copula 함수기반의 베이지안 네트워크를 이용한 유입량 예측 및 앙상블 하천유량 예측의 후처리 기법을 개발하였음. 본 연구에서 개발된 저수지 운영 및 유입량 예측 기법은 댐에서 효과적으로 가뭄에 대비함에 따라,

□ 연구개요
가뭄은 반복되는 수문 사상이며, 댐에서 안정적인 용수 공급을 할 수 있는 가뭄 대응 기준이 필요함. 본 연구에서는 다목적 댐의 가뭄 대비 저수지 운영률로서 4단계로 구성된 용수 제한 공급 가용수량 기준곡선을 개발하였음. 또한, 가용수량을 기준으로 한 저수지 운영에서 다음 기간의 유입량 예측이 필요함에 따라 copula 함수기반의 베이지안 네트워크를 이용한 유입량 예측 및 앙상블 하천유량 예측의 후처리 기법을 개발하였음. 본 연구에서 개발된 저수지 운영 및 유입량 예측 기법은 댐에서 효과적으로 가뭄에 대비함에 따라, 가뭄으로 인한 피해 완화를 기대할 수 있음.

□ 연구 목표대비 연구결과
최종 연구 목표: 가뭄으로 인한 피해를 완화시킬 수 있는 저수지 운영 기준 곡선 및 중기 유입량 예측 기법 개발

세부 연구 목표:
■ 차원변화 탐색기법을 이용한 단일 댐의 가뭄 피해 대비 용수 제한 공급 기준곡선 개발
- 차원 변화 탐색기법을 이용한 최적화 모형 구축 및 합천댐의 최적 용수 제한 공급 가용수량 기준곡선 결정
- 합천댐의 운영 기록 자료와 용수 제한 공급 가용수량 기준곡선을 이용한 모의 운영 결과, 총 용수 공급 부족량을 46% 완화할 수 있는 것으로 분석됨
■ 차원변화 탐색기법을 이용한 댐 군의 가뭄 피해 대비 용수 제한 공급 기준곡선 개발
- 낙동강 주요 다목적 댐 군을 대상으로한 가뭄 대비 댐 연계 운영 방안 제시 및 최적화 모형을 개발함
- 용수 제한 공급 가용수량 기준곡선과 연계 운영을 통해 총 용수 공급 부족량이 황강 합류부 상류는 63%, 남강 합류부는 100% 완화할 수 있는 것으로 분석됨
■ 베이지안(Bayesian) 방식의 중기 댐 유입량 예측 기법 개발
- Copula 함수 기반의 Bayesian network를 이용하여 가뭄 예보 모형을 결합한 3개월 단위의 유입량 예측 기법 개발
- 분기별 유입량 예측 결과, 심한 가뭄 기간인 2015년 2분기 유입량 예측의 절대오차가 9.4%로 분석됨
■ 앙상블 하천 유량 예측결과의 후처리에 의한 중기 댐 유입량 예측 기법 개발
- 앙상블 하천유량 예측 결과의 후처리 기법으로 딥러닝으로 예측된 가뭄 지수와 유량 앙상블의 누가확률분포를 이용한 월 단위 댐 유입량 예측 기법 개발
- 개발된 기법을 이용한 유량 예측 결과는 유량 앙상블의 기댓값과 비교하여, 가뭄 기간(2014~2018)에 대해 절대오차비율이 약 55% 개선됨
■ 기후변화 시나리오를 적용한 댐 군의 가뭄 피해 대비 저수지 모의운영의 효과 전망
- 과거 유입량 자료로부터 결정된 용수 제한 공급 가용수량 기준곡선을 이용하여 52종의 기후변화 시나리오에 대한 가뭄 대응 능력 평가 결과 제시
- 기후변화 시나리오별 용수 공급 실패 횟수를 비교·평가하여 대표 가뭄 기후변화 시나리오 선정
- 대표 가뭄 기후변화 시나리오를 이용한 낙동강 주요 다목적 댐들의 용수 제한 공급 가용수량 기준곡선 결정 및 가뭄 발생 시 댐 용수 공급 전망

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
■ 현재 우리나라는 가뭄 대비 저수지 운영 기준으로, 현재 저수량 기준의 용수공급 조정기준을 이용하고 있음. 본 연구에서 개발된 가용수량 기준의 용수 제한 공급 기준곡선은 예측 유입량을 이용함에따라 저수량 기준의 용수공급 조정기준에 비해 기간·공급 신뢰도 측면에서 유리한 것으로 분석됨
■ 가뭄으로 인한 댐의 용수 공급 실패는 사회, 경제 등의 인간 활동을 포함하여 수질 및 수생태까지 영향을 미치므로, 개발된 가용수량 기준의 용수 제한 공급 기준곡선은 가뭄으로 인한 피해 완화를 기대할 수 있음
■ 과거 대부분의 연구에서 제시된 유입량 예측 방법은 예측되는 유입량을 범위로 제시함에 따라, 홍수와 가뭄에 따라 홍수기의 유입량의 차이가 큰 우리나라의 경우에는 홍수기에 예측되는 유입량의 범위가 상당히 넓음. 이와 같은 넓은 범위의 예측 유입량은 댐에서 용수 공급을 계획함에 있어 상당한 어려움을 줌
■ 본 연구에서 개발한 두 유입량 예측 기법은 copula 함수 기반의 베이지안 네트워크를 이용한 가뭄 예보, 딥러닝을 이용한 가뭄 지수 예측 기법을 기존에 개발된 유입량 예측 방법에 적용하여 확정된 예측 유입량을 제시함. 이는 저수지 운영에 있어 예측 유입량의 활용성이 기존의 예측 기법보다 높으며, 댐 저수지 운영 관리 기관의 관심을 기대할 수 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발 필요성 ... 4
• 2) 연구개발 최종목표 및 내용 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 1) 1차년도 ... 7
• 2) 2차년도 ... 7
• 3) 3차년도 ... 8
• 4) 4차년도 ... 9
• 5) 5차년도 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 1) 가뭄 대비 저수지 운영 분야 ... 18
• 2) 유입량 예측 기술 분야 ... 18
• 3) 기후변화를 고려한 수자원 관리 전망 분야 ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 1) 메타 휴리스틱 기법을 이용한 용수 제한 공급 가용수량 기준곡선 결정 방법 ... 18
• 2) Copula 함수 기반의 베이지안 네트워크와 가뭄 예보를 이용한 유입량 예측 기법과 딥러닝으로 예측된 가뭄 지수를 이용한 앙상블 하천유량 예측의 후처리 기법 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 32