• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.226-226
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• 2018

고품질 농산물의 수요가 증가함에 농업인의 물관리에 대한 관심 또한 높아져 밭 관개용수에 대한 요구가 늘어나고 있는 실정이다. 밭관개용수 확보는 경제적인 작물로 작목 변환이 가능하고 1모작에서 3모작까지 가능하여 높은 생산성을 확보할 수 있다. 따라서 안정적인 용수 공급을 위해 밭 관개시설의 용수공급을 위한 적정용수 확보 방안 연구가 필요하다. 밭농업의 경우는 과거부터 대부분 지하수를 이용하는 구조로 지금까지 이어져 오고 있다. 밭관개용수 확보 방안을 제시하기 위해 지하수와 지표수의 현황 조사 결과 최근 지하수는 전국적으로 수위가 낮아지고 있으며, 특히 가뭄시 지하수위 저하에 따른 용수공급이 어려울 것으로 예상된다. 지표수는 저수지나 하천에서 취수하여 콘크리트 또는 토공수로를 통해 공급되는 특성상 부유물 유입이 많고 오염원에 쉽게 노출되어 있다. 따라서 양액관개, 점적관개 등 시설농업에 많이 사용되는 첨단농업기술을 접목한 용수장치에 적용하기에는 부적합하므로 이에 따른 대처가 필요하다. 수질오염이 심각한 지역은 간이 정수장 설치?운영을 필요하며 기존의 정수처리방법은 비용이 상당히 많이 소요되기 때문에 경쟁력이 떨어지므로 저비용의 시설용수공급시스템 개발이 요구된다. 본 연구에서는 밭지대 용수확보를 위한 방안으로 지표수를 이용한 저류조 공급을 제안하고 아울러 수질문제를 해결하기 위한 저류조에 여과장치를 통한 수질 개선 및 수온 유지를 통한 열선처리를 적용한 다기능 저류조를 개발을 연구하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.368-368
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• 2017

근대적 기상관측이 시작된 1905년 이후 우리나라의 연평균 강수량은 증가하고 있으나 강수량 변동폭 또한 커지면서 최갈수 기간의 영향을 받는 댐 등 대규모 수공구조물의 용수공급능력은 감소되고 있다. 또한 지역별 강수량과 인구 편차로 공간적으로 이용 가능한 수자원의 불균형이 발생하고 있어 지역적인 물 공급의 안정성과 형평성은 여전히 취약한 상황이다. 하지만 사회적 공감대 형성이 쉽지 않은 대규모 수자원개발 추진은 어려운 여건이며 국민들의 안전하고 맑은 물에 대한 수요 또한 지속적으로 증대되고 있어 이를 해소하기 위한 다각적인 대책 마련이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 기 확보된 수자원의 효율적이고 공평한 활용을 위해 국내 용수공급의 중추적인 역할을 담당하고 있는 댐을 대상으로 댐간 연결을 통한 용수공급 방안을 제시하였다. 이를 위하여 소양강댐, 충주댐 등 다목적댐 16개 및 광동댐, 영천댐 등 용수댐 12개 총 28개댐의 용수공급능력 평가와 장래 용수수요량 조사를 실시하였으며 장래 용수부족 지역 해소를 위한 상시공급과 극한가뭄 등 재난 대처를 위한 비상시공급 방안을 검토하였다. 상시공급은 댐 용수공급능력 평가를 통하여 기본계획공급량 대비 여유수량을 갖는 댐에서 장래 용수수요 증가, 용수공급능력 감소 등으로 공급 용수가 부족한 인근 댐으로 공급하는 방식이며 용수 공급량은 저수지 모의운영을 통하여 양댐의 이수안전도(분석 기간중 1회에 한하여 물 부족 허용)를 충족시키는 수량을 산정하였다. 비상시공급은 타수계 및 근거리간 연결, 가뭄 예상지역을 기준으로 대상 댐을 검토하였으며 용수 공급량은 공급댐의 유지용수와 관개용수를 이용하여 공급받는 댐의 생 공용수 20% 공급가능시 공급량으로 산정하였다. 검토 결과 상시공급은 소양강댐에서 횡성댐으로 86천$m^3$/일, 장흥댐에서 주암본댐으로 127천$m^3$/일, 남강댐에서 수어댐으로 $140m^3$/일, 비상시 공급은 충주댐과 대청댐, 충주댐과 안동댐간 각각 500천$m^3$/일 공급을 통하여 장래 용수부족 지역의 물 부족 해소와 극한가뭄 등 비상상황의 대처가 가능한 것으로 분석되었다. 본 연구는 기후변화와 사회가치적으로 변화하고 있는 수자원 환경에 능동적으로 대처하기 위한 대책의 일환으로 고안된 것이며, 향후 유역간 물 이동에 따른 현행 수리권제도 및 어류, 수질변화에 따른 환경영향 등에 대하여 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.512-512
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• 2022

국내 수자원 시스템은 이수 관련 기준과 이를 평가할 수 있는 지표 및 방법, 지침이 미흡한 실정으로 관련 시설물의 안정성과 형평성에 대한 문제가 제기되어 왔다. 농업용 저수지의 경우 한발 시 관개용수를 공급할 수 있는 내한능력, 기존 설계기준에 의한 물수지법에 따른 저수지의 설계한발빈도를 대체 사용하여 이수안전도를 산정하고 있으며, 설계한발빈도인 10년 한발빈도는 10년에 1회 정도의 갈수를 기준으로 한다. 농업용 저수지의 축조년도는 1940-1970년대로 약 86%가 축조된 지 50년 이상 경과하였고, 대부분 설계 한발빈도가 10년 이하로 축조되었으나 최근 발생하고 있는 기후변화, 용수관리 환경 변화, 수요량의 변화, 설계한발빈도 변화 등으로 현시점의 이수안전도 파악이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 국가물관리기본계획에서 준용하고 있는 신뢰도 관련 이수안전도 기준인 이수안전율과 공급신뢰율을 활용하여 농업용 저수지의 이수안전도를 산정하고 기존 농업용 저수지의 이수안전도 기준인 10년 한발빈도와 비교함으로써, 농업용 저수지 이수안전도 산정기준의 적정성을 평가하고자 한다. 신뢰도 기준은 장기간 계획기간 동안 저수지의 용수부족이 얼마나 발생하는가에 대한 평가 방법으로 이수안전율은 최대 부족량과 수요량으로 산정가능한 양적기준 신뢰도이며, 공급신뢰율은 물공급부족기간으로 산정가능한 시간기준 신뢰도이다. 신뢰도 기준에 의한 방법은 저수지 모의 운영을 통한 물수지 분석을 실시하여 산정이 가능하며, 물수지 분석을 위해 한국농어촌공사에서 개발한 수리수문설계시스템 (K-HAS, Hydraulics & Hydrology Analysis System)을 사용하였다. 본 연구의 결과는 농업용 저수지의 이수관리 계획 수립 및 내한능력 평가 등 국가수자원정책의 지표로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.159-159
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• 2011

수자원 공급의 시 공간적 편차가 큰 우리나라에서는 수자원을 이용하기 위해서 다수의 댐을 건설하고 있다. 특히, 생활수준의 향상으로 용수 수요가 급증하였기 때문에 용수가 부족한 곳에는 광역상수도 사업 등을 통하여 용수를 공급하고 있다. 댐에서 용수가 공급되기까지의 과정은 일종의 관수로 흐름으로 생각할 수 있다. 관수로 내를 흐르는 유체가 갑자기 정지하게 되면, 유체 운동 에너지의 변화가 유발되고, 그로 인해 관내에 급격한 압력의 상승이 일어나게 된다. 반대로 정지하고 있던 유체가 빠른 속도로 흐르게 되면 압력 감소가 급격하게 발생한다. 이와 같이 유체 운동 상태의 급변에 의한 압력변화와 그에 따른 압력파가 음속의 속도로 상 하류로 전파되는 현상을 수격작용(waterhammer)이라 한다. 통상적으로 수격작용은 밸브 개폐 정도가 갑자기 바뀔 때, 펌프의 급격한 기동이나 정지 시, 터빈 내 전력소요가 갑자기 바뀔 때, 댐 수위의 갑작스런 변화, 펌프 임펠러의 진동, 물 수요의 급격한 변화 등에 의해 발생하며, 수격작용은 유체의 질량과 운동량 때문에 관 벽에 큰 힘을 가하게 되어 정상적인 동수압 보다 몇 배나 큰 압력을 발생시킴으로 관 자체는 물론 펌프, 밸브, 터빈 등 관 시설물을 파손시키거나 진동, 소음 등을 야기시킴으로 대규모 건물, 공장, 발전소 등을 설계할 경우 그에 대한 적절한 대책을 강구하여야 한다. 특히 댐에 연결된 저수지 또는 조정지로부터의 도수로가 압력수로이며 그 길이가 상당히 크면 수차가 급정지했을 경우 수격작용에 의해서 압력터널 내에 과도한 압력상승이 일어난다. 이 압력상승을 방지함과 함께 발전소 부하의 증감에 따라서 수량을 공급하거나, 흡수할 목적으로 압력도수로와 수압관과의 접합부에 자유수면이 있는 수조를 설치한다. 이것을 조압수조(surge tank)라 한다(최영박, 1979). 조압수조에서 부하의 급속한 차단에 의해서 수차로 유입될 수량이 차단되면 도수로 내로 흘러 들어온 물은 관성 때문에 수조 내의 수위를 상승시키고, 수조 수위가 어느 정도 이상으로 되어 저수지 수위 보다 상승하면 수조로의 유입이 정지하고 반대로 수조에서 저수지로 역류하여 수조수위는 하강한다. 즉, 조압수조는 도수로 내에 발생한 과도한 압력을 수조 내 수면의 승강운동을 이용하여 감소시키고 원래의 안정적인 수위로 회복시킨다. 본 연구에서는 수격작용에 대한 댐 안정성을 확보하는 수단 중의 하나인 조압수조에 대해 살펴보았다. 연구대상으로 용담댐을 선정하였다. 용담댐에 대한 기존의 검토결과 수직 갱의 지름이 5m 이상이면 조압수조의 동적안정조건을 만족 시키는 것으로 조사되었다. 댐의 설계홍수위인 EL. 265.5m를 기준으로 조압수조의 안정성을 감소시키지 않는 범위 내에서 조압수조 내 격벽 설치 유 무에 따른 수조의 최적 크기를 산정하였다. 산정결과를 분석한 결과 동일 조건에서 격벽을 설치한 경우가 격벽을 설치하지 않은 경우에 비해서 조압수조의 면적이 약 21% 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.490-490
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• 2021

상수도 관망은 대표적인 사회기반시설로 수원으로부터 수용가에게 수질적으로 안전한 물을 안정하게 공급하는 것을 목표로 한다. 초기의 상수도 관망의 최적 설계는 비용만을 고려함으로써 미래의 불확실한 상황에 대한 대처가 매우 취약하고, 사용자의 다양한 요구를 충족시키지 못하였다. 또한, 유량과 안정적인 수질 공급을 고려하는 설계는 몇몇 비선형적 요소를 포함하고 있으며, 특히 사용자의 수요 패턴에 따른 잔류 염소 농도가 설계 기준에 부합하지 못하는 문제가 되는 경우 사용자의 심미적, 심리적 불편을 초래할 수 있다. 이는, 수질의 안전성과 직결되는 문제이다. 따라서 본 연구에서는 상수도 관망의 설계에 대하여 수질과 수리학적 특성을 고려한 상수도 관망 다목적 최적 설계를 수행하였다. 상수도 관망은 수질적인 측면을 고려하기 위해 수원에서 수용가까지 용수를 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위하여 염소를 주입한다. 또한, 유리 잔류 염소의 평상시 기준을 (1.0-4.0mg/L) 유지하도록 규정하였다 (수도법 시행규칙 제22조의2). 하지만 사용자의 사용패턴, 체류 시간에 따라 잔류염소량이 달라진다. 따라서, 본 연구에서는 상수도 관망의 설계 비용과 염소 주입량을 동시에 설계 인자로서 고려하기 위해 Multi-objective Harmony Search를 적용하고, 그 결과를 분석하였다. 이러한 상수도 관망의 수질 인자와 설계 비용을 고려한 최적 설계안은 경제적 측면 뿐만 아니라 사용자의 수질 측면의 안전성을 충족하는 방안을 제시할 수 있다.

• 물과 미래
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• 제37권3호
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• pp.10-15
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• 2004

한정된 물자원을 가장 효율적으로 공급, 이용 및 보존하기 위한 수단으로서 통합수자원관리(IWRM: integrated water resources management)의 필요성이 전 세계적으로 급속히 확산되고 있다. '생태계의 지속가능성을 저해하지 않으면서 사회ㆍ경제적 복지를 극대화할 수 있도록 물과 토지 및 관련 자원들의 조화로운 개발과 관리를 촉진하는 과정'(Global Water Partnership, 2000)으로 정의되는 통합수자원관리는 해당 국가 또는 유역이 처해 있는 수량ㆍ수질환경 문제의 특성, 관련 제도의 안정성, 공공부문과 민간부문의 상대적 우위와 특성, 문화적 배경 등 다양한 요소에 따라 그 목적과 접근방법을 달리 할 수도 있다. 즉, 미국 TVA에서는 유역의 홍수관리, 내륙주운, 전력생산 등을 위해 수자원과 토지이용 등을 포함한 유역의 자원통합관리를 수행하고 있으며, 미국 환경청(US EPA) 차원에서는 수질 및 하천생태계 차원의 수계관리를 유역통합관리라고 부르기도 한다.(중략)

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.361-361
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• 2017

한국농어촌공사가 관리하고 있는 농업용저수지는 총 3,377개로 2015년 평균 저수율은 61 %를 기록하였는데, 이는 예년 평균 저수율51 %를 나타내고 있다. 1990년대 후반부터 우리나라에는 기후변화에 따른 온난화 추세를 나타내는 경향을 보이고 있고, 강수량 및 집중호우의 증가추세도 나타나고 있다. 기온과 강수량이 과거와 다른 변화를 보임에 따라 물 공급의 안정성을 확보하기 위해 저수지를 통한 수자원 확보가 이루어지고 있으나, 용수공급능력이 어떻게 변화할 것인지에 대한 정보가 부족한 상태이다. 또한, 논벼의 생육에 있어서 저수지의 적절한 용수공급은 필수적이기 때문에 저수지의 효율적 운영 및 용수이용의 효율적 분석이 필요하다. 최근까지 연구 조사에서 농업용수 이용 효율은 굉장히 낮은 것으로 나타났다. 농업용수 이용 효율의 개선을 위해서는 용수수급 특성을 조사 분석하고, 이에 따른 개선방안을 제시하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 가뭄 등 기상 재해에 대응하고 한정된 농촌용수를 합리적으로 관리하기 위해 대상지구에 대한 농업용수 이용 효율성을 분석하고자 한다. 대상지구는 경기도 화성의 버들저수지 관개지구, 중북 진천의 무수저수지 관개지구의 필요수량과 공급수량을 비교하였다. 필요수량은 HOMWRS를 이용하여 산정하였고, 공급수량은 해당지구의 저수지 운영일지, 양수장 가동일지를 바탕으로 산정하였다. 버들저수지 관개지구의 2008년~2015년 필요수량 및 공급량을 분석한 결과, 필요수량 산정량과 실제 공급수량의 비는 최대 230%에서 최소 110%을 나타냈고, 2008년~2010년의 경우 약 220% 이상의 관개수량이 공급된 것으로 조사되었다. 2014년 및 2015년의 경우 전국적인 극심한 가뭄의 영향으로 필요수량 대비 공급량이 90%정도로 낮아졌으나 공급량 부족은 발생하지 않은 것으로 나타났다. 무수저수지 관개지구의 2008년~2015년 필요수량 및 공급량을 분석한 결과, 공급량과 필요수량의 비는 최소 170%에서 최대 250%로 나타났다. 특히, 2013년도에는 약 250%의 관개수량이 공급되어 초과공급량이 가장 많이 발생하였고, 분석기간 대부분의 년도에서 모두 약 200% 이상이 공급된 것으로 나타났다. 본 연구와 비슷한 지역의 2010년~2015년의 연구 결과를 보면, 경기도 이동지구를 대상으로 공급량과 필요수량의 비는 170%를 공급하는 것으로 나타냈으며, 충북 백곡지구는 210%를 공급한 것으로 나타났다. 본 연구 대상지구의 필요수량 대비 공급량은 과거의 연구와 비슷한 공급율을 보였다. 그러므로 앞으로 극심한 가뭄에 대비하기 위한 효율적인 농업용수 관리방안을 수립할 필요가 있는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권7호
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• pp.569-579
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• 2004

최근 들어 지구온난화와 기상조건의 변화로 기후의 변동폭이 증가하면서 극심한 가물이 자주 발생하고 있다. 또한 기 개발된 용수원의 수질 오염, 물 분배에 관한 상류지역의 반대 및 지방자치단체간의 수리권 문제 등도 상류지역으로부터의 맑은 수자원 확보를 필요하게 만드는 요인이다. 따라서 이에 대한 용수공급 관리 방안의 필요성에 대한 인식이 부각되고 있으며, 수도권의 용수수요 변화에 대한 북한강 유역 댐의 용수공급 능력에 대한 적절한 검토가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 북한강 유역 댐의 용수공급 가능성을 파악하고 적절한 용수 공급방안을 제시하기 위하여 shared vision 모형인 스텔라 소프트웨어를 이용한 모의 운영시스템을 개발하였다. 또한 이 모형에서는 수위에 따른 평균의 최소, 중간, 최대의 조건으로 3가지 Rule을 정하여 저수지의 운영곡선의 변화와 발전방류에 따른 안전 공급율 변화를 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.23-23
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• 2007

고체산화물연료전지(SOFC)는 연료가 갖는 화학에너지를 연소과정 없이, 공기와 $H_2$, CO, $CH_4$와 같은 환원성 가스를 공급받아 $700^{\circ}C-850^{\circ}C$에서 전기화학적 반응을 통하여 직접 전기를 얻는 방식이다. SOFC는 여러장의 단위 셀을 적층하여 스택을 구성하는데, 스택 제조시 단전지에 공급되는 산화, 환원 가스의 누출이나 흡입을 막기 위하여 밀봉재를 사용한다. 이러한 밀봉재는 완벽한 밀봉, 열에 대한 안정성, 충격에 견디는 저항성 등의 기계적인 특성 및 구성요소와의 최소한의 열팽창계수차를 가져야 한다. 따라서 본 연구에서는 $SiO_2-R_2O_3$-RO계에서 $R_2O_3$, RO의 변화에 따른 밀봉 특성 및 열팽창계수에 미치는 영향을 조사하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.320-320
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• 2012

수문학적 의미의 일반적인 물순환은 증발, 응결, 강수 등 태양에너지와 중력에 의해 전지구적으로 반복되는 물의 재생산과정을 의미한다. 최근 들어 토목분야에서 언급되기 시작한 물순환시스템은 수문학적인 물수지(water balance)에 저류, 공급, 처리, 재이용 등 인공적인 요소를 감안하여 대상지역의 적절한 수요, 공급을 유지하는 시스템을 의미한다. 생활에서 물이 차지하는 중요성을 감안할 때, 지역의 수문학적 특성과 문화, 경제적 여건을 고려한 효율적인 물순환시스템의 구축은 지역발전의 정도를 가늠할 수 있는 지표라 할 수 있다. 본 연구는 물산업 선진국인 영국과 미국의 지역 물순환시스템 설계사례를 조사하고 초기단계인 국내사례와 비교하여 향후 설계지침 개발의 기초자료로 활용하기 위하여 수행되었다. 선진사례 조사는 2009년 이후 미국과 영국에서 수행된 세 건의 물순환 현황조사(water cycle study)와 미국에서 개발된 설계최적화 프로그램을 분석하였고, 국내사례로는 파주운정지구와 광교신도시 개발 시 수행된 물순환시스템 구축사례를 조사하였다. 해외 선진국 사례조사 결과, 물순환시스템 구축은 공통적으로 물순환망 현황조사, 물순환 계획수립, 지역현황 조사, 적용가능 기술조사, 설계 등 5단계를 거쳐 수행되었다. 이 중 가장 중요한 단계는 지역의 물수지와 가용 물 수요 및 공급 시스템을 조사하는 물순환망 현황조사로, 지역의 needs를 정확히 파악하고 양적, 질적 공급목표를 적절하게 선정하여 가장 효율적인 물순환망 계획을 수립하는 바탕이 되었다. 지역현황은 지역 법규 및 투자계획, 사회변화 예측 등 사회적 요소를 고려하는 단계로, 물순환 설계 선진사의 설계 최적화 프로그램의 경우 이러한 지역현황과 사회적 변화 예측의 반영에서 차별성을 갖고 있었다. 적용가능 기술조사의 경우 친환경, 저에너지 기술이 부각되던 추세에서 최근에는 지속가능성이 주요 고려사항 이었다. 국내사업 사례의 경우 규모가 작아 직접적인 비교가 불가하였으나, 5단계의 복잡한 최적화단계가 아닌 물순환망 분석결과와 이해당사자(stakeholders)의 needs를 바탕으로 치수안정성, 친수환경 보장 등의 목표를 수립하였다. 국내에서도 향 후 유역규모(watershed scale)의 대형 물순환기반 복합개발사업이나 대규모 해외사업 참여 시 필요한 기술력 축적의 차원에서 단계별 check list를 포함한 한차원 높은 물순환 설계지침 마련이 필요한 시점이라 하겠다.