• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.214-214
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• 2011

우리나라는 연 강수량의 약 70%가 6~9월까지의 기간에 집중되어 발생하는 특성을 가지고 있으며, 이러한 특성은 효율적인 수자원 관리에 많은 어려움을 야기하고 있다. 6~9월을 제외한 기간에는 강수량이 부족하여 빈번한 가뭄을 경험하고 있으며, 물 공급의 안정성을 확보하기 위해 많은 노력이 이루어지고 있다. 물 공급의 안정성을 확보하기 위한 노력 중 가장 대표적인 것은 다목적댐 등 저수지를 통한 수자원 확보이며, 우리나라의 경우 우기에 발생한 강수량을 상당 부분 댐 등 저수지에 저류하여 건기에 이를 활용하는 체계를 갖추고 있다. 현재 우리나라에는 18,000 여개의 댐 및 저수지가 건설되어 운영되고 있으며, 이 중 가장 중요한 역할을 수행하고 있는 시설물은 16개의 다목적댐이라 할 수 있다. 다목적댐은 홍수조절, 안정적인 물 공급 등 다양한 기능을 수행하도록 건설된 시설물로 이수 차원에서 가장 중요한 역할은 수자원 확보를 통한 물 부족 피해의 예방이라 할 수 있다. 다목적댐의 용수 공급은 댐의 유효저수용량을 기준으로 이루어지며, 유효저수용량은 총 저수용량에서 홍수조절용량 및 저수(低水)용량을 제외한 양으로 산정된다. 다목적댐의 효율적인 운영은 국가적인 물 안보 차원에서 매우 중요한 의미를 갖고 있으며, 최근 들어 발생하고 있는 기후변화 등을 고려할 경우 그 중요성을 더욱 증가할 것으로 예상할 수 있다. 따라서 가뭄 정도에 따라 다목적댐의 용수공급능력이 어떻게 변화할 것인지에 대한 정보를 정량화하여 제시할 필요가 있다. 본 연구에서는 우리나라 5대강 유역에서 운영되고 있는 다목적댐을 중심으로 가뭄의 빈도에 따른 용수공급능력 변화를 검토하여 제시하였다. 이를 위해 수자원장기종합계획을 통해 제시된 장래 용수 수요량을 바탕으로 물수지 분석을 수행하였으며, 그 결과에 대한 검토를 통해 가뭄빈도별 다목적댐의 용수공급능력을 분석하였다. 분석 결과 가뭄빈도가 증가할수록 다목적댐의 공급능력은 현저히 낮아지는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 정보는 향후 수자원계획 수립 및 효과적인 가뭄 대응 계획 수립 시 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권2호
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• pp.121-128
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• 2017

본 연구는 강건성 지수와 불확실성 분석기법을 활용하여 기후변화 취약성 평가과정에서 발생하는 불확실성을 정량화하였다. 본 연구는 우리나라의 6개 광역시(부산, 대구, 인천, 광주, 대전, 울산)를 대상으로 다기준 의사결정기법 중 하나인 TOPSIS 기법을 이용하여 용수공급 취약성 순위를 산정하였다. 강건성 지수는 두 대상 도시의 순위가 가중치의 변화로 인해 순위역전현상이 발생할 수 있는 가능성을 정량화하고 불확실성 분석 기법은 두 도시 사이에 순위역전이 발생할 수 있는 가중치의 최소 변화량을 산정한다. 그 결과 인천과 대구는 용수공급 측면에서 취약한 것으로 나타났으며, 대구와 부산은 용수공급 취약성에 민감한 것으로 나타났다. 따라서 대구는 다른 대안에 비해 상대적으로 용수공급이 취약한 지역으로 나타났으나, 취약성에 민감하기 때문에 기후변화 적응대책 수립 및 시행을 통해 취약성이 크게 향상될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구는 기후변화와 용수공급 측면에서의 적응전략을 계획하고 수립하는데 있어서 우선적으로 고려해야하는 방향을 제안하는 데 사용될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권10호
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• pp.1005-1016
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• 2013

본 연구의 목적은 삽교천 유역에서 하천수 사용 허가량 뿐만 아니라 허가이외 수리권을 모두 고려한 시공간적 물부족을 분석하는 것이다. 분석 결과, 전체 용수이용량 중 농업용수 이용량은 98%를 차지하고 있으며, 이중 허가이외 농업용수의 비율이 83%로 해당유역에서 농업용수가 차지하는 비율이 매우 높은 것으로 나타났다. 2001~2011년간의 물수급에서는 삽교천 16개 표준유역 중 곡교천 상류에서만 물부족이 예측되었으며, 2009년 관개기 농업용수 사용으로 인한 물부족량이 가장 많은 것으로 분석되었다. 특히 강수량이 부족하고 이앙용수가 많이 사용되는 4~5월에 집중되는 것으로 나타났다. 그러나 허가이외 수리권을 제외하였을 경우에는 물부족이 발생하지 않아, 허가이외 수리권 관리의 시급함을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.889-893
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• 2010

전 세계적으로 기후변화에 따른 주기적인 가뭄 현상과 기상 이변으로 인해 물 부족 사태는 심각해져 가고 있으며(UNEP은 물 기근에 시달리는 세계 도시 곳곳에 사는 많은 사람들은 2000년 5억 명에서 2025년 40억 명까지 증가할 것이라고 추측하였다), 산업화 이후 인구의 증가와 산업의 발달에 따른 삶의 질을 향상시키기 위한 물의 수요 또한 증가하고 있는 추세다. 그러나 인간이 사용 가능한 수자원은 지구상에 존재하는 물의 3% 이내로 한정되어 있으며 산업발달 및 도시화에 따른 지표수의 바다로의 유출 또한 빨라져 지하수개발, 하수재이용, 인공강우 및 해수담수화 등의 대체수자원의 개발이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 Global Water Intelligence(GWI)의 자료를 기초로 하여 중동 및 북아프리카 지역 20개 국가를 대상으로 생활 용수 자본지출 추세, 공업용수 수요 시장규모 성장추세, 이용가능한 수자원 및 그에 따른 사용 중인 수자원 비율, 2007년 기준 물 부족 인구, 2011년~2016년 물 부족 인구를 조사 및 분석하였다. 용도별 생활용수 공업 용수의 추세 분석 기간은 2008년부터 2016년까지 실시하였으며 평균 연감 증가 백분율 5%이상 국가를 선정하였다. 중동 및 북아프리카 지역 20개 국가 중 18개 국가가 생활용수 자본지출 연감 증가 백분율 5%이상의 높은 수요 전망을 보였으며, 공업용수 수요 시장 전망은 높은 성장성을 보이며 큰 규모의 주요 2개 국가가 선정되었다. 또한 20개 국가 각각의 이용 가능한 수자원 및 그에 따른 사용 중인 수자원 비율, 2006년 기준물 부족 인구, 2011~2016년 물 부족 인구를 조사한 결과 전체 20개 국가 모두 물 부족 국가로 산정되었으며, 20개 국가 모두 해안지역에 위치해 있어 해수담수화 시설의 건설 가능성이 높은 지역인 것을 확인하였다. 조사한 중동 및 북아프리카 지역 중 많은 수의 국가가 물 부족 현상에 시달리고 있으며 물 수요 시장 전망 또한 증가할 것으로 나타나 대체수자원의 필요성은 증대될 것으로 판단되며 그에 따라 본 연구는 향후 국내 기업들이 세계 해수담수화 시장에 진출하는데 있어 진출 전략 마련에 기초가 될 것이라고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.962-965
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• 2010

우리나라에서는 막대한 양의 농업용수를 확보하기 위하여 많은 노력을 기울여 왔고, 수많은 수리시설을 확충, 유지 관리 하고 있다. 현재 이러한 농업용수의 공급을 위한 시설로는 저수지, 양수장, 배수장, 양 배수장, 보, 집수암거, 관정 등이 있다. 우리나라의 농업용 용수의 급수원으로서 농업용 저수지는 전체의 58.7%를 제공하고 있어 가장 중요한 농업용수 공급원인 것으로 조사되었다. 이와 같이 농업용 저수지가 전체의 수리 시설에서 차지하는 비율이 58.7%로 높은 것은 우리나라의 강우특성 및 하천형상의 특성이 많이 반영된 것으로 그만큼 저수지 설치 여건이 유리할 뿐만 아니라, 풍부하고도 계획적으로 안정된 수량을 확보할 수 있다는 장점을 가진데서 기인한 것으로 판단된다. 그러나 농업용수 확보를 위한 저수지의 신규 건설에는 앞으로 많은 어려움이 예상된다. 그 이유로는 저수지를 경제적으로 건설할 수 있는 적지가 줄어들고 있고, 저수지의 건설에 필요한 과다한 건설비용과 지역주민의 이주 및 생활을 위한 보상비 증가, 수몰지역 주민들의 반대, 저수지 건설로 인하여 발생되는 환경생태계의 파괴문제 등을 들 수 있다. 따라서 앞으로는 현재 확보되어 있는 저수지를 효율적으로 관리할 수 있는 종합적 대책 마련이 필요하며, 저수지 수원의 수질오염으로 인한 수자원의 불필요한 낭비를 최대한 막을 수 있는 관리노력이 보다 필요할 것으로 사료된다. 특히 농업용 저수지는 대부분 하천의 상류부분에 위치하고 있어 하류의 수질오염에 심각한 영향을 미칠 수 있고, 이는 하류에 위치한 상수원 댐이나 하구언 등의 수질오염을 야기할 수 있으므로 국토전체의 문제로 대두될 수 있다. 본 연구에서는 흥부저수지의 수계환경을 개선하기 위한 수질 및 퇴적물 특성을 파악하고, 이에 따른 수질 및 퇴적물 특성을 조사하였다. 또한 정체성 수역인 저수지의 오염기여도 및 오염부하량을 산출하고 수질개선방안을 제시하며, 저수지의 수질이 퇴적물에 미치는 영향을 파악하고, 흥부저수지의 수질 및 퇴적물 개선 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.158-158
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• 2015

대부분의 대규모 배수지는 고지대에 위치함으로써 자연유하를 통해 배, 급수지역으로 용수를 공급한다. 이를 위해 배수지 전단에는 가압장이 위치하여 정수장에서 처리된 용수를 고지대에 위치한 배수지로 송수한다. 이때 가압장에서 발생하는 전력소비량이 매우 높은 것으로 알려져 있으며, 효율적인 펌프운영을 통해 상당한 전력비용 절감이 가능할 것으로 판단된다. 일반적인 가압장의 운영은 시스템 운영자의 경험을 토대로 해당 가압장에 연결된 배수지의 수위에 따라 펌프의 작동여부를 결정하는 방법이 주로 사용되고 있다. 이러한 운영방법은 용수공급의 안전성을 우선시함으로써 배수지의 수위를 일정하게 유지하고자 빈번하게 펌프를 작동하게 되고 따라서 가압장에서 소모되는 전력량이 커서 운영효율 측면에서는 바람직하지 않다고 할 수 있다. 또한 빈번한 펌프의 작동으로 인해 펌프의 수명이 단축될 뿐만 아니라, 배수지내 용수의 수질저하 문제도 발생할 수 있다. 본 연구에서는 효율적인 펌프장 운영을 위해 급수지역의 24시간 용수사용량을 예측하고, 그에 따른 펌프장의 가압 유량 및 양정을 파악하여 적정용량의 펌프를 선정하고 운영함으로써 펌프의 운영비용의 최소화 및 안정적인 용수공급을 동시에 달성하고자 한다. 이를 위해, 실시간 최적화 모형을 개발하였다. 개발된 최적화 모형은 상수관망해석 프로그램(EPAENT)을 연계하여 수요절점의 수압조건 및 운영상황을 모의하였다. 최적화 기법으로는 유전자알고리즘을 사용하였으며, 실제 시스템의 운영상황를 반영하기 위한 다양한 제약조건(operational constraints)을 적용하였다. 개발된 모형은 정속펌프(혹은 On/Off 펌프) 뿐만 아니라, 최근 실무에서 널리 사용되고 있는 변속펌프(variable speed pump)를 추가적으로 고려하였다. 개발된 모형은 국내에서 실제 운영되고 있는 송, 배수 시스템에 적용하여 모형의 실무 적용가능성을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.359-359
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• 2016

본 연구에서는 최근 기후변화에 따른 가뭄으로 어려움을 겪고 있는 충청남도 서부권의 물 부족을 해결하기 위하여 금강 본류로부터 보령댐으로 일정 유량을 도수(diversion)하는 계획이 금강 본류에 미치는 수리적 영향을 검토하였으며 특히 금강 본류의 농공용수 취수에 제한을 초래할 수 도 있는 수위에 미치는 영향을 중심으로 분석하였다. 본 연구의 공간적 범위는 금강 하굿둑으로부터 하류 외해 방향으로 약 9km 지점에 위치한 금강 하구로부터 상류 방향으로는 금강 하굿둑으로부터 약 76km 지점에 위치한 공주시 반포면 검상동의 검상천 합류지점까지 총 85km에 이르는 구간에 대한 1차원 수리 모형을 구축하였으며, 시간적 범위는 보령댐으로의 도수가 갈수기에 이루어지는 것으로 가정하여 2015년 2월 1일부터 5월 31일까지 진두수위표의 시간별 유량과 8개 지천의 유입 유량, 장항검조소의 시간별 조위, 농공용수 취수시설 취수량 및 회귀수, 금강 배수갑문 운영 등을 고려하여 모형의 보정을 실시하였고, 유황분석에 따른 2016년 갈수기 예측 유량을 추정하여 보령댐으로의 도수에 따라 금강 본류 내 주요 구간의 수위에 미치는 영향을 분석하고자 하였으며, 서해안 조위에 따른 금강하굿둑 배수갑문의 운영에 직접적인 영향을 받는 배수위 구간임을 감안하여 비정상류 해석(unsteady flow analysis)을 수행하였다. 갈수기 예측 유량 추정 결과 2015년과 같은 가뭄이 지속될 경우, 2016년의 유황은 2015년 대비 21%로 분석되었으며 이는 보령댐 도수 여부에 관계없이 물 부족이 발생할 수 있는 상태인 것으로 분석되었고, 하천유지유량 정도의 유황이 유지되는 상태에서 보령댐으로 도수를 실시할 경우, 도수시 금강호 최저 수위는 각각 EL(+)0.94m와 EL(+)0.72m로 모의되어 농업용수를 비롯한 기존 취수시설 뿐만 아니라 보령댐 도수시설의 운영에도 어려움이 생길 것으로 예상되었다. 2016년 갈수기 동안 과업 대상 구간인 금강 하류부의 유황은 농업용수 취수가 본격화되기 이전인 2월에는 하천유지유량 정도의 유황을 유지하는데 별 어려움이 없지만 3월 이후농업용수 취수가 본격화되면 농업용수 취수시설이 집중된 입포수위표 ~ 금강 하굿둑 사이 구간은 하천유지유량 이하로 유량이 크게 감소할 것으로 예상되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.459-459
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• 2017

본 연구에서는 순물소모량 개념의 농업용수 수요량 추정방법을 적용하여 기후변화에 따른 제주도의 미래 수요량 변화를 추정 분석하였다. 지하수를 주 수원으로 하고 관정에 의한 밭작물 위주의 작물재배와, 일정 규모 이상의 강우시에만 유출이 발생하며, 유출량의 대부분이 지하수로 침투되는 물순환 특성 등을 고려할 수 있는 제주도 지역에 적합한 순물소모량 산정방법을 적용하였다. 순물소모량 산정에 필요한 실제증발산량 및 잠재증발산량 등은 유역모형인 SWAT을 이용하여 산정하였다. SWAT 모형의 구동에 필요한 미래 기후자료는 10개의 대표적인 대순환모델(General Circulation Model, GCM) 결과로부터 상세화(Downscaling) 기법을 통해 적용하였으며, RCP 4.5와 RCP 8.5 시나리오를 중심으로 미래 기후변화에 따른 영향을 분석하였다. 미래(2010-2099)의 수문성분별 변화를 살펴본 결과, 연도별 증감과 GCM 모델별 차이는 있으나, 평균적으로 강수량, 잠재증발산량, 실제증발산량, 함양량 등이 점차 증가하는 것으로 나타났으며, RCP 4.5보다는 RCP 8.5 시나리오에서 증가현상이 좀 더 크게 나타났다. 순물소모량 또한 2010년에 비해 2099년을 기준으로 약 100~200mm 정도 증가하는 것으로 나타났으며, RCP 8.5 시나리오에서 증가폭이 크게 나타났다. 그러나 이는 자연적인 기후변화에 따른 단위면적당 순물소모량으로서, 인위적인 요인인 농업형태의 변화(관개면적의 증감, 작물품종의 변화, 인위적 용수절감 등)에 따라 실제 지역별 농업용수 수요량은 다른 경향을 나타낼 수도 있다. 특히 농업용수는 계절별, 지역별 편차가 크게 나타나므로, 자연적 조건에 의한 가용수자원량과 지역별 공급시설에 의한 용수공급량 및 수요예측량의 상호분석을 통해 안정적 물수급을 위한 대응책 마련이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.304-304
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• 2023

Cisangkuy 유역은 인도네시아 3대 도시인 반둥시의 주요 식수원 중 하나로 Citarum 강의 1지류에 해당된다. Cisangkuy 유역은 수계가 매우 복잡할 뿐만 아니라 다양한 관리 주체 및 다수의 수리시설물이 존재하여 수자원의 이용 및 관리에 많은 어려움이 있다. 특히 하천 수량의 대부분을 소수력 발전소의 발전용수로 활용하고 있기 때문에 식수원으로 활용할 수 있는 수량은 극히 한정되어 있다. 본 연구에서는 Cisangkuy 유역의 상수공급 부족 문제를 해소할 수 있는 비구조적인 대책으로써 물관리 시설물의 운영 최적화를 위한 방안을 제시하기 위해 물수지 네트워크 모형인 MODSIM을 활용하여 용수이용 효율 극대화를 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 연구대상지역의 용수이용 현황 및 물관리 시설물에 대한 운영 현황을 조사하였고, 유역 내 물 공급/배분 현황 분석을 수행하여 용수공급체계 개선방안 수립을 위한 물수지 분석 시나리오를 구축하였다. 시나리오는 크게 기존 저수지 운영효율 개선효과 검토, 저수지 상하류 신규댐 설치에 따른 연계운영 효과 검토, 극한 가뭄 발생시 연계운영 효과 검토, 관개용수 우선순위 적용에 따른 발전유량 이수안전도 검토로 구성되며, 각 시나리오별로 물수지 네트워크 모형을 구축하여 물관리 시설물 간 연계운영에 따른 이수안전도 평가를 통한 용수공급 가능량을 검토하였다. 본 연구의 결과는 인도네시아 Citarum 상류에 위치한 Cisangkuy 유역 내 다양한 시설물의 연계운영 효과를 분석하기 위한 초석이 될 수 있으며, 한정된 수자원과 다양한 수요 간의 효율적이고 합리적인 분배 및 시설물 운영문제를 해결하기 위한 의사결정도구로써 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 아울러 인도네시아 물산업 육성을 위해 진출 시 수자원의 효율적인 활용을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.336-336
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• 2022

빗물자원의 대부분은 바다로 유입되어 소모되거나, 하수로 유입되어 불필요한 고도처리 공정이 진행되고, 하수처리장 용량에 과부하를 발생시키는 등 막대한 예산이 투입되고 있는 실정이다. 갈수기시 농가에서 용수를 확보하기 위한 용수 운반장치 등 기반구축이 쉽지 않으며, 인력 부족으로 정상적인 용수공급에 어려움을 겪고 있다. 이에 빗물자원을 용수로서 효율적으로 활용하기 위한 시스템의 구축이 필요하다. 본 연구는 빗물저류조에 스마트 관수제어 시스템을 적용한 것으로 지중에 설치된 토양수분 센서와 저류조 내부의 수위 센서에서 관측된 데이터를 토대로 자동으로 지중에 수분을 공급하는 시설이다. 지중에 수분이 부족할 경우 밸브를 열어 자동으로 펌프를 가동시켜 저류조 내부의 물을 지중으로 공급시키며 지중의 수분이 충분하거나 저류조 내부의 물이 부족해질 경우 밸브를 닫아 공급을 중단하도록 한다. 또한 저류조의 수위와 토양의 수분량, 펌프의 작동여부 등은 앱을 이용하여 실시간으로 확인이 가능하며, 스마트폰 앱을 이용한 수동조작 또한 가능하다. 본 기술은 집수, 저류, 공급, 통신, 제어, 센서 총 6종의 모듈로 구성되어 있으며, 사용자의 환경 및 예산의 따라 집수, 저류, 공급 모듈 등 맞춤형 제품 구성이 가능하도록 개발하였다. 저류조의 물공급을 관리, 제어하는 시스템으로 센서로부터 전송받은 데이터를 기준으로 펌프를 작동시켜 수분공급을 제어할 수 있으며 해당 기록을 서버에 저장하여 데이터의 통계를 구할 수 있도록 하였다. 사용자가 앱을 통하여 직접적인 제어 및 가동환경에 대한 설정을 할 수 있어 사용자가 직접 현장에 오지 않아도 토지의 현황과 저류조의 수위, 수분 공급상황 등을 직접 제어할 수 있도록 개발하였다.