친환경 초기우수대응시설 운영관리 기술 개발

황주하 ( Juha Hwang ),황규영 ( Gyuyoung Hwang ),윤종현 ( Jonghyun Yoon ),맹승진 ( Seungjin Maeng ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

최근 신호등을 없애고 교차로 중앙에 원형 교통섬을 만들어 교차로 꼬리물기, 신호위반 등 교통안전 향상과 교통사고 감소 및 불필요한 신호대기시간 감소에 대한 효과가 입증되어 회전교차로의 설치가 전국적으로 확대되고 있다. 그러나 도시화, 산업화가 빠르게 진행됨에 따라 녹지면적 감소, 불 투수면적 증가, 친수 공간 감소 등과 같이 환경적 변화로 인해 발생되는 물 자원관리에 있어 문제점들이 일어나고 있다. 대표적으로는 하천유량 감소, 홍수피해의 증가, 수자원확보 및 하천수질관리의 어려움, 열 환경의 심화 등을 들 수 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해 교차로 중앙의 원형 교통섬을 만들어 친환경 생태공간으로 조성하고 쾌적한 도시 환경 유지를 제시함과 동시에 집수된 빗물을 활용할 수 있도록 모니터링 제어를 위한 시스템과 연동할 수 있는 App 등을 개발하여 활용성에 대한 방향설정이 필요한 시점이다. 회전교차로 내 초기우수대응시설 운영관리는 센서를 통한 데이터 취득, 데이터 전송 그리고 제어 등의 기술이 복합적인 작용을 통해 운영되어야 하며 4차 산업혁명의 최신기술인 IoT기술을 활용한 융합기술로 빗물저류조, 센서, 펌프 등 시설물을 안정적으로 유지·관리해야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 회전교차로의 원형 교통섬 유지관리를 위한 모니터링 및 제어기술 개발과 관련한 국내외 사례를 분석하고 활용방안 제시와 함께 최적 운영을 위한 장치 설계와 빗물활용을 위한 모니터링 및 제어장치 개발 방안을 제시하고자 한다. 이는 교통섬 하부공간의 효율적인 활용 및 초기우수배제, 소규모 분산형 빗물관리 측면에서 유익한 연구과제로 향후 관련기술의 상용화가 되었을 때 경제적인 효율에 많은 도움을 줄 것으로 사료된다.

영산호, 영암호, 금호호 이수모형 개발

황주하 ( Juha Hwang ),맹승진 ( Seungjin Maeng ),이승욱 ( Seungwook Lee ),전경수 ( Kyeongsoo Jeon ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

우리나라는 경제사회의 급격한 발전과 주변 환경의 많은 변화가 있었고, 이에 따라 당초계획을 검토하면 개발면적과 몽리면적의 내용별 증감, 용수의 다양화 및 추가 수요 등이 크게 대두되었다. 또한 당초 계획 때 보다 확률강우량이 증대되고, 담수호가 축조된 지 장기간이 경과함에 따라 퇴적으로 인한 내용적 감소현상이 나타나는 등 수문조건이 변화하였다. 이에 2008년부터 시작된 4대강 살리기 사업의 일환으로 영산강 본류에 건설된 승촌보와 죽산보로 인해 보 건설 전의 영산강 하류의 유황이 건설 후 변경되어, 기존에 운영하던 영산호, 영암호 및 금호호의 새로운 배수문과 제수문 조작 방법을 제시해야하는 상황이 도래하였다. 따라서 이수관리를 위해서는 일단위 또는 주간, 순간, 월간 및 연단위의 유출을 연속적으로 모의하여야 한다. 이와 같은 목적의 수문모형 중, 장단기 물 관리 시스템 구축 및 적용에 활용된 SSARR 모형을 선정하였으며, 이 모형을 기반으로 3개호의 이수체계를 구축하였다. 본 연구는 영산호, 영암호 및 금호호의 물순환 과정을 새로 정립하고, 이를 반영한 통합물관리 시스템 구축에 탑재될 개념적인 강우-유출 분석을 수행함으로써 담수호 물관리 효율화를 위한 시스템 구축방안을 수립하였다. 따라서, SSARR 모형을 통한 장단기 유출모형을 이용한 영산호, 영암호 및 금호호 연계분석, 신뢰성이 확보된 자료를 통한 유입량 비교 분석 및 보정, 댐·보 연계 운영기법에 의한 용수공급능력평가 등 효율적인 운영방안에 활용될 것으로 사료된다.

HEC-HMS의 매개변수 선정에 따른 PMF 특성 분석

황주하 ( Juha Hwang ),시강 ( Shi Qiang ),김형산 ( Hyungsan Kim ),맹승진 ( Seungjin Maeng ),이순혁 ( Soonhyuk Lee ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

최근 세계적인 기상이변으로 인해 이상홍수가 빈번하게 발생하고 있으며, 우리나라도 이상홍수로 인해 수해 규모가 날로 증가하고 있다. 또한 국지성 호우로 인한 피해규모도 증가하고 있어 홍수량과 설계홍수량에 관한 중요성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 보완하는 측면에서 연최대 홍수량의 발생에 대한 대안으로 사용하는 PMF 추정에 관해 분석하였다. PMF의 신뢰성 있는 산정을 위해서는 실무에서 사용되고 있는 단위도를 우리나라 유출특성을 고려하여 검토하고 매개변수 중 저류상수(K), 집중시간(Tc) 및 기저유량(감수상수, 초기기저유량, 및 Threshold 유량) 등을 산정하기 위해 수문곡선상에서 독치하여 추정시 변곡점 선정 및 검증방안 등을 분석하였다. 분석 대상 유역인 남강댐의 14개 호우사상을 최종적으로 선정하여 매개변수 결정의 중요성을 판단하기 위해 신뢰성이 있는 HEC-HMS 유출 모형을 사용하였다. 본 연구에서 대표 단위도 선정을 위해서 관측치를 활용한 최대 단위도 개념을 적용하여 HEC-HMS에 의해 추정되는 PMF는 초기 매개변수 값의 결정에 의해 값의 차이가 크다는 것을 매개변수간 민감도 분석을 통해 알 수 있었다. 매개변수의 초기값 선정을 위한 방법을 제시하고 최적화를 통해 최대개념의 매개변수를 선정하여 HEC-HMS 모형에 의해 PMF를 추정한 결과 본 연구를 통해 개선된 최대매개변수 방법의 적용성이 적절하다고 판단되었다.

IoT를 접목한 빗물저류조 시스템 개발

황주하 ( Juha Hwang ),무하마드아잠 ( Azam Muhammad ),손재찬 ( Jaechan Son ),맹승진 ( Seungjin Maeng ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

전 세계적으로 집중호우, 홍수, 가뭄 등 기상이변이 빈번히 발생하고 있으며, 홍수기와 갈수기가 뚜렷해지고, 이에 따라 수자원 확보에 어려움을 겪고 있다. 이를 해결하기 위하여 정부는 「물의 재이용촉진 및 지원에 관한 법률」을 재정하여 효율적인 빗물 관리에 주력을 하고 있으나, 체계적인 빗물관리는 미흡한 실정이다. 빗물자원의 대부분은 바다로 유입되어 소모되거나, 하수로 유입되어 불필요한 고도처리 공정이 진행되고, 하수처리장 용량에 과부하를 발생시키는 등 막대한 예산이 투입되고 있다. 갈수기시 농가에서 용수를 확보하기 위한 용수 운반장치 등 기반구축이 쉽지 않으며, 인력 부족으로 정상적인 용수공급에 어려움이 있다. 또한 과거 지하수와 농업용 저수지에 의존했던 용수관리방식만으로는 가뭄 발생시 부족한 용수확보에 어려움이 있어, 이를 보완할 수 있는 지하 빗물저류조를 이용하여 빗물을 경작에 필요한 용수로 활용하는 방안이 제시되고 있다. 따라서 본 연구의 목표는 빗물을 활용하기 위한 저류조에 최신 IoT기술을 접목하여 어디서든 간편하게 저류조에 집수되어있는 빗물을 활용할 수 있는 시스템을 개발하여 빗물을 더욱 효율적이고 쉽게 활용할 수 있도록 하는 것이다. 본 연구를 통해 수자원 활용 증대, 빗물이용 시설의 확대보급, 공급설비 및 예산저감, 양질의 농업용수확보, 농업기술의 첨단화를 기대 할 수 있다.

강우와 논둑 높이 감지를 통한 자동수문개폐장치 개발

장우석 ( Wooseok Jang ),황주하 ( Juha Hwang ),아르다 ( Murtazaev Ardasher ),맹승진 ( Seungjin Maeng ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

최근 기후변화로 인하여 극심한 홍수와 가뭄의 발생가능성이 커짐에 따라 농촌의 환경이 악화 되고 있는 실정이다. 농업에 있어서 생활기반 시설중 가장 중요한 것이 수자원 관리이며, 홍수와 가뭄에 효과적으로 수자원을 이용할 수 있는 능력이 마련되어야 한다. 또한 홍수와 가뭄시에 인명피해를 고려한다면, 홍수시의 피해를 우선적으로 고려해야 한다. 매년 홍수 발생 시 배수문 조작을 하기위해 농민이 직접 수동으로 배수문을 조작하면서 사고를 당하는 사건이 많이 발생하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 기존에 개발한 홍수시 자동으로 배수문을 관리할 수 있는 장치인 자동배수장치를 개선하여 충북 청주시 상당구 남일면 고은리 일원에 설치하였다. 기 개발된 우적센서 배수장치는 우적센서를 통해 강우를 인식하고 이 장치는 약 10초 후 수문을 작동시킨다. 또한 강우 종료 후 약 10초 후에 수문이 닫히게 되며, 우적센서 배수장치는 수동으로 조작이 가능하다. 농경지나 저수지 등의 집수지점은 관리수위를 유지하며, 강우량을 고려하여 배수문을 개폐할 필요가 있다. 아주 적은 양의 강우시 수문이 작동하게 되면 수자원의 손실이 발생하며, 반대로 많은 양의 강우시 수문이 작동하지 않으면 배수 지역에 홍수가 발생하게 된다. 그렇기 때문에 일정 수위를 유지하기 위하여 배수문에 전극봉을 설치하여 일정수위를 유지하며 배수문을 개폐할 수 있게 하였다. 또한 영구적이거나 일시적으로 전기를 사용할 수 없는 특성을 가진 지역에 대비하여 태양열 집열판을 설치하여 전기의 사용량을 절약하며 친환경적으로 운영이 가능하도록 하였다. 이에 따라 농촌 지역의 배수문의 관리가 용이해질 것으로 판단된다.

초기 우수 오염물질 저감을 위한 우수저류조 개발

맹승진 ( Seungjin Maeng ),황주하 ( Juha Hwang ),무하마드아잠 ( Azam Muhammad ),심희태 ( Hitae Shim ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

최근 우리나라는 지속되는 전 지구적인 기후변화로 인해 2016년 7월 4일에 충북 청주에 140mm, 충북 보은에 196mm, 대전 179mm, 부여에 157mm의 홍수피해를 기록하였다. 우리나라의 홍수대책은 제방 축제 및 보강, 하천의 홍수 통수능 확대 등 하천 중심의 대책이 대부분이며 도시 홍수에 대한 대책과 시설물은 홍수저감용 우수저류조가 대다수이나 민원과 설치장소의 확보 등으로 인해 많은 어려움을 겪고 있다. 게다가 강우 시 초기강우에 의한 유출수에는 인체에 해로운 오염물질이 포함되어 있기 때문에 초기우수에 의한 유출수를 효과적으로 배제하여야 한다. 또한 가뭄의 극복을 위해 우수를 저류하여 다양한 용도로 활용하는 기술이 필요하고 사회적으로도 많은 관심을 불러일으키고 있다. 또한 생활수준의 향상과 도심지의 발달로 인해 개인차량이 증가하여 교통량이 급격히 증가하였다. 이에 교통안전 수준을 향상시키고 지체시간이 감소되는 장점이 있는 회전교차로가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 회전교차로 중앙교통섬을 활용하여 하부공간에 홍수와 가뭄의 저감, 비점오염원 저감을 할 수 있는 초기우수대응기술을 개발하고자 한다. 본 연구를 통해 홍수 발생이 가능한 조건을 가진 상대적으로 고도가 낮은 교차로 중심부에 초기 우수대응시설과 교차로 중심부 지하에 우수저류조를 설치하여 홍수, 가뭄, 비점오염원 저감 할 수 있는 시설을 개발하고자 한다. 개발하고 시공할 시설은 “물 순환 친환경 생태도시 조정”을 목표로 하는 세종특별자치시에 시범 적용할 예정이며, 본 연구를 통해 개발된 시설이 전국으로 확대되어 적용된다면 국민의 삶의 질 향상에 많은 도움이 될 것이다.

장래 용수공급량에 의한 금호강유역 물수지 분석

전경수 ( Kyeongsoo Jeon ),황주하 ( Juha Hwang ),아잠무함마드 ( Azam Muhammad ),맹승진 ( Seungjin Maeng ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

최근 우리나라뿐 아니라 세계 여러 국가에서 지구온난화와 기상이변의 이유로 홍수 및 이상가뭄이 빈발하고 있다. 특히 우리나라에서는 국지성 호우의 발생빈도가 높아짐에 따라 기존 하천유역능력을 초과해 저지대를 비롯한 많은 지역에서 홍수가 발생하고 있으며, 연평균 총강우량의 변화량은 적으나 폭우의 빈도가 증가하고 있어 상대적으로 가뭄의 발생기간이 길어지고 있다. 이러한 수자원시스템의 변동은 미래 가용수자원량을 변화시키고, 이에 따라 장래용수공급역량을 예측하고 다양한 물수요에 대해 충족 가능여부를 파악하는 물수급 분석은 장기수자원계획 수립의 핵심요소이자 그 중요성은 날로 증가하고 있다. 이를 위한 수자원계획 도구는 국·내외적으로 여러 가지 방법이 제시되어 왔다. 그러나, 이러한 여러방법들 중 수자원의 계획과 분석의 모든 절차를 종합적으로 가능하게 해주는 도구는 흔치 않다. 본 연구에서 사용된 K-WEAP(Korea-Water Evaluation And Planning System)은 국내 실정에 맞도록 모의형태와 평가밥법을 개선하고 한글화한 수자원평가계획 모형으로 수자원 계획과 분석에 대한 절차를 종합적으로 가능하게 하여 주는 도구로 판단하였다. 본 연구에서는 낙동강수계 금호강유역을 대상으로 기존 분석(수자원장기종합계획)에서는 기본 유역단위를 중권역에서 시군 행정구역 단위로 1967년부터 2100년까지 물수지 분석하였다. 장래 물 수요량 자료와 자연유량 및 다목적 댐 공급 가능한 수자원 관련자료를 이용하였으며, 수요처는 크게 농업용수와 생공용수로 나누어 네트워크를 구축하였다. 물수지 분석결과 농업용수는 전 지역에서 물부족 현장이 발생하며, 생공용수는 특정 연도에 영천시에서만 물부족이 발생하고 있다. 생공용수에 대한 지역적 물수급 불균형을 해소하기 위해 인근 지역의 여유량 재배분, 신규수원 개발, 유역외 도수 등 물공급 필요하며, 농업용수에 대한 월별 물 부족량 해소를 위한 수원 개발 및 유역외 도수 등 공급대책과 안정적인 물 공급을 위한 비관개 수요량에 대한 공급 방안이 필요하다.

친환경 우수저류조 모니터링 시스템

맹승진 ( Seungjin Maeng ),황주하 ( Juha Hwang ),무하마드아잠 ( Azam Muhammad ),물타자예브아르다셔 ( Ardasher Murtazaev ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

전 세계적으로 지구온난화로 인한 기상이변이 발생하여 물과 직·간접적으로 관련 있는 각종 자연재해 발생에 대한 문제가 제기되었고, 특히 도시 유역내 집중호우로 인명 및 재산피해가 빈번히 발생하고 있다. 또한 최근 홍수뿐만 아니라 전국적으로 극심한 가뭄도 도래하였으며, 이에 따른 홍수나 가뭄에 대한 저감 대책이 필요한 실정이다. 도시의 경우 홍수 대책으로 홍수 저감용 우수저류조가 대다수이며, 민원과 설치장소 확보 등으로 어려움을 겪고 있다. 또한 가뭄을 극복하기 위해 우수를 저류하여 다양한 용도로 활용하는 기술이 필요하고 사회적으로 많은 관심을 불러일으키고 있다. 이에 따라 홍수·가뭄 저감 기술을 적용하고 운영관리를 위한 모니터링을 할 수 있는 시스템이 필요하다. 충청권 건설교통기술 지역거점센터에서는 2013년부터 2016년까지 물 관리 연구 과제를 통해 농촌의 농가단위의 농업용수 및 잡용수 사용을 위해 우수 집수 및 여과장치, 우수저류조 시설, 용수 공급시설에 대한 모니터링 시스템을 개발하여 사용 중에 있다. 본 연구에서는 현재 충청권 건설교통기술 지역거점센터에서 사용 중인 모니터링 시스템을 이용하여 회전교차로 시공 전 주변 환경 모니터링을 실시하고, 회전교차로 시공 후 초기 우수대응시설 기능을 계절에 따라 강우사상별 모니터링을 계획하고 있다. 이에 따라 모니터링 결과에 따른 개선 사항을 도출하고자 한다.

새만금호 유입 유사량의 조사 분석

김형산 ( Hyungsan Kim ),조영권 ( Youngkweon Cho ),황주하 ( Juha Hwang ),정희영 ( Heeyoung Jeong ),정세웅 ( Sewoong Chung ),맹승진 ( Seungjin Maeng ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

본 연구에서는 새만금호의 유사퇴적량을 산정하기 위해 만경강의 대천지점과 동진강의 신태인지점에서 유량과 유사량을 측정하여 유량-총유사량 관계곡선식을 산정하였다. 총유사량은 수정아인슈타인 식에 의해 산정하였고 만경강의 대천지점과 동진강의 신태인지점의 일유출량은 DIROM 모형에 의해 과거 14년(1994∼2007년)간 모의하였으며, 이를 본 연구에서 산정된 유량-총유사량 관계곡선에 입력하여 연 유입유사량을 산정하였다. 대천지점의 14년 평균 유입유사량은 28,590(ton/yr)로 산정되었으며, 신태인지점은 23,616.1(ton/yr)로 나타났다. 새만금호 유역의 총 유입유사량을 산정하기 위해 만경강과 동진강 유역은 각각 대천과 신태인 지점의 유입 유사량을 면적비를 이용하여 산정하였으며, 새만금호 지구로 유입되는 전체 유사량은 만경강과 동진강 유역의 유입유사량을 합산하여 결정하였다. 본 연구에서 도출된 새만금호 지구의 유입유사량은 연평균 115,122(ton/yr)으로 추정되었는데, 이 중 만경강 유역에서 52,841(ton/yr)과 동진강 유역에서 111,502(ton/yr)이 유입된 것으로 추정되었다. 새만금호의 연 평균 비유사량은 63(ton/㎢/yr)로 추정되었다. 동진강이 만경강보다 비유사량이 더 큰 이유로는 만경강의 경우 전주, 익산 등과 같은 도시 및 공단지역이 상대적으로 넓게 분포하여 유사발생량 자체가 적을 수 있을 것으로 판단된다. 이상에서와 같이 본 연구을 통해 만경강 및 동진강의 비유사량을 도출하였으나, 2008년도에는 홍수기 유량 및 유사량 실측자료가 전무하여 2009년도에 보다 많은 실측자료를 활용한다면 2008년도 보다 신빙성 있는 새만금 유역내로 유입하는 비유사량을 산정 할 수 있을 것으로 기대되어 진다.

하천유량관리시스템에 의한 영산강 유역유출 분석

맹승진 ( Seungjin Maeng ),박지성 ( Jisung Park ),황주하 ( Juha Hwang ),강민구 ( Mingoo Kang ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

본 연구는 4대강 살리기 사업으로 신설된 영산강의 승촌보와 죽산보로 인해 보건설 전 영산강 하류의 유황이 보건설 후 변경되어, 영산강 하류에 위치하여 기존에 운영해 왔던 영산호, 영암호, 금호호의 제수문 조작 방법을 새로 개발해야하는 상황이 도래하였다. 이를 위해서는 영산강 하류부에 유입되는 유출량의 신뢰성 확보가 무엇보다 중요하다. 2009년부터 2011년까지 약 2년에 걸쳐 국토해양부 한강홍수통제소와 한국수자원공사에서는 전국의 하천유역을 표준유역으로 구분하여 표준유역별 일유출량을 산정할 수 있는 하천유량관리시스템을 개발하여 현재 운영 중에 있다. 따라서 본 연구에서는 기 개발된 하천유량관리시스템내 탑재되어 있는 영산강 수계의 유출모형을 사용하여 모형의 매개변수를 검보정함으로써 국토교통부와 농림축산식품부간 일관된 유출량 자료 생산을 통해, 향후 영산강하구둑 주변에 위치한 영암호 및 금호호의 물순환 과정과 연계하고자 한다. 이들 자료는 제수문 조작 방법 개발에 필요한 기초자료로 활용될 것이다.