• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제8권4호
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• pp.273-280
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• 2021

과거 정부는 4대강 사업으로 국가하천 내 휴식공간을 조성하기 위하여 총 357개소의 친수지구를 공원화하였다. 2014년도 친수지구 국민 이용도 조사를 실시하여 조사결과에 따라 이용도가 저조한 친수지구 60곳을 2017년 1월 해제하였고, 현재는 297곳의 친수지구를 중점으로 관리하고 있다. 이러한 친수지구를 유지하는데 필요한 보수 비용들을 지자체에서 담당하고 있는데, 이는 상당한 비용이 소요되므로 친수지구 지정 후 운영단계에서 지역 주민들의 특성 및 요구에 대해 정확히 파악하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 해당 친수지구 지역 주민들의 특성을 사회적 요인과 하천 이용객의 상관관계에 대해 분석하고, 소셜네트워크 데이터를 크롤링하여 방문 패턴 분석, 및 연관 키워드 도출을 통한 방문 목적을 분석하였으며, 방문객의 연령대를 분석하여 친수지구의 특징을 분석하였다. 연구대상지역은 낙동강 하류에 위치한 삼락과 대저생태공원이다. 사회적 요인들은 통계청에서 제공하는 공공데이터를 통해 행정구역 단위의 부동산 실거래가 데이터, 경제활동 소득, 가구수, 스트레스 인지율, 반려동물 사육의 공간적 거리를 고려하여 상관관계를 분석하였으며, 구글지도에서 제공하는 Google Popular Times를 통해 주중 주말의 이용객 방문 패턴 분석, 인스타그램의 게시글 키워드와 이미지 키워드를 도출하여 방문 목적을 분석하였으며, 통신데이터를 활용한 이용객 패턴과, 단말기 신호를 기반으로 위치를 추정하는 유동인구 데이터를 통해 각 연령대별 방문 상관관계를 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.191-201
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• 2021

국내의 하천은 급격한 도시화와 산업화로 인해 자연하천의 모습은 사라지고 이수와 치수 기능 위주의 하천관리가 이루어져왔다. 최근 하천이 갖는 자연적 특성을 회복하는 환경적 측면을 강조한 생태하천 복원 사업에 대한 관심이 높아지고 있으나, 하천복원의 시작은 생태계에 필요한 환경유량의 적절한 평가가 우선되어야 한다. 본 연구는 낙동강 제1지류 하천인 감천을 대상으로 부항댐 건설에 따른 유황변화 및 환경유량의 변화를 추정하여 하천생태계 서식처에 미치는 영향을 분석하였다. 감천의 환경유량을 평가하기 위한 분석대상은 감천에 서식하는 어류인 피라미, 긴몰개와 하천주변 식생을 선택하였으며, 미육군공병단에서 개발된 HEC-EFM (Ecosystem Function Model)을 활용하여 환경유량을 산정하였다. 평가된 환경유량은 GIS 분석과 연계 하였으며, 수생계의 하도내 서식처를 공간적으로 도시하여 댐 건설 전후 수생생물의 서식처 면적비교 및 서식처 연결성 분석을 수행하였다. 본 연구결과를 바탕으로 하천생태계의 서식처 개선을 위한 환경유량 산정 및 서식처 연결성 분석을 통하여 하천 복원 및 하천환경을 고려한 댐 운영의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.395-405
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• 2021

현재 관계부처 합동 농업가뭄 예·경보시 한국농어촌공사 관리 저수지의 관측정보만을 활용하고 있어 시군 단위 가뭄 분석 결과와 지자체 체감가뭄과의 괴리가 발생하고 있다. 지자체 단위 체감가뭄 예·경보를 위해서는 공간적으로 세밀하고 국지적인 저수지 정보가 필요하며, 이를 위해서는 전국적으로 분포된 지자체 관리 저수지 정보의 활용이 필요하다. 그러나 전국에 분포하고 있는 전체 지자체 관리 저수지에 수위 및 유량 관측 시설을 설치하는 것은 운영 및 비용 측면에서 합리적이지 않으므로 효율적인 정보 생성 방안이 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 관측자료가 존재하는 저수지 유역을 대상으로 장기유출 모형인 TANK 모형의 매개변수를 검·보정하고, 유역특성인자를 이용하여 그룹화 한 후 그룹화된 TANK 모형의 매개변수를 미계측 지자체 저수지 유역에 적용하여 유입량 예측 및 평가를 하였다. 평가 결과 논, 경사를 이용한 그룹의 결정계수 평균이 0.63, NSE가 0.62로, 유역면적과 유효저수량 인자를 이용했을 때(결정계수 0.49, NSE 0.47) 보다 좋은 결과를 보여주었으며, 미계측 지자체 관리 저수지 정보의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.999-1009
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• 2021

최근 기후변화로 인한 극한기상 현상의 발생빈도 및 강도가 증가하고 있는 추세이므로 기후조건을 평가 분석하여 기후변화에 의한 부정적인 영향을 사전에 관리하고 대응하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 충청도 지역의 기후지수를 산정하여 지역 기후의 추세변화와 최근 20년간 기후의 변동 특성을 분석하였다. 기상청에서 운영하고 있는 10개 종관기상관측소의 1973년-2020년 동안의 기상자료를 활용하여 연도별, 월별 UNEP-MP 지수, UNEP-PM지수과 MDM지수를 산정하고 K-S 검정 통한 정규성 분석, Pearson기법과 Spearman기법을 적용하여 기후변화의 추세를 분석하였다. 충청남도 지역이 충청북도 지역보다 상대적으로 습한 기후로 평가 되었으며 연 기후지수 추세 변화는 청주, 충주 등의 지점에서 건조 기후 추세를 보인반면 서산, 부여 등의 지점에서는 습윤 기후 추세를 보였다. 월별 추세변화 분석 결과 여름과 가을에 습윤 기후 경향을 보인 반면 봄과 겨울에는 건조 기후 경향을 보였다. 과거 10년(2001년-2010년)과 최근 10년(2011년-2020년) 동안 기후지수의 비교에서는 과거 10년보다 최근 10년 동안에 평균 기후지수가 감소하였으며 추세 변화 또한 건조기후 추세를 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.405-419
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• 2022

홍수피해를 최소화하기 위한 수공구조물의 적정 규모 결정을 위해 사용되는 홍수빈도분석에는 통계적 분석절차에 따른 불확실성이 포함된다. 따라서 불확실성이 포함된 범주 내에서 가장 적절한 설계홍수량(design flood)을 결정하는 과정은 수공구조물의 최종단계에서 중요하게 다루어져야 하는 부분이나 이를 제시한 연구는 많지 않다. 비용-편익 분석기법을 홍수빈도분석 절차에 도입하여 구성되는 총 기대비용함수(total expected cost function)는 설계홍수량 중 최적설계홍수량(optimal design flood)을 결정하기 위한 새로운 접근방식이다. 이 절차는 UNCODE (UNcertainty COmpliant DEsign)로 명명되어 사용된 바 있으나, 국내에서는 아직 적용 결과가 소개되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 UNCODE의 수학적 구성 절차를 소개함과 함께 북한강수계에 위치한 수력발전댐(화천댐, 춘천댐, 의암댐, 청평댐)의 연최대유입량을 사용하여 최적설계홍수량을 산정하고 이 결과를 기존 홍수빈도분석 결과와 비교하였다. 불확실성이 고려된 총 기대비용함수로부터 확률분포함수들(Gumbel 및 GEV)의 모수를 추출하는 과정에서 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하여 불확실성의 범위를 추정하였으며, 비용-편익 분석기법에 사용되는 비용 및 피해함수는 수학적 구성의 편의성을 위하여 1차 선형함수로 가정되었다. 4개의 발전용댐, 2개의 확률분포 및 2개의 재현기간에 대하여 최적설계홍수량의 중앙값이 기존 홍수빈도분석 절차에 의해 산정된 설계홍수량보다 일정 정도 큰 값으로 산정됨을 알 수 있었다. 향후에는 본 연구에서 적용된 절차를 간단한 수식형태로 함수화하여 발전용댐 운영의 실무업무나 하천기본계획의 수립 등에 있어 비용-편익분석 기법의 적용성을 높이기 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.467-467
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• 2023

강우에 의해 발생하는 비점오염물질의 수질 데이터가 충분하지 않아 비점오염원이 문제가 되고 있는 유역의 수질개선을 위한 대책마련이 어려운 실정이다. 기존에 환경부에서 운영하고 있는 자동측정망은 1시간 간격으로 데이터를 축적하고 있으나, 비점오염원이 문제가 되는 유역에 설치되어 있지 않거나 수온, DO, pH 등 현장항목만을 측정하고 있어 하천의 수질오염을 대표할 수 있는 T-P나 SS 등의 수질분석 항목의 부재하다. 이로인해 유역의 수질개선 대책을 수립하기 위한 오염원의 현황을 파악하기 어려운 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 비점오염원관리지역 중 골지천 유역을 대상으로 수질항목별 상관성을 분석하고, 실측자료를 기반으로 DT, MLP, SVM, RF, GB, XGB 등의 머신러닝 기법을 통해 수질 예측 가능성을 연구하였다. 상관관계 분석결과 입력변수인 탁도 항목이 예측 수질과 뚜렷한 상관관계를 보이는 것으로 나타났으나, 그 외 항목에서는 약한 상관관계를 보이거나 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 머신러닝 기법을 활용한 수질 예측 분석 결과, 검무교와 태봉2교, 제1여량교는 RF 기법에서 결정계수(R²) 0.57~0.86, RMSE 16.49~175.60으로 예측성이 우수한 것으로 나타났다. 관말교는 SVM 기법에서 R² 0.65, RMSE 57.69로, 송계교는 XGB 기법에서 R² 0.74, RMSE 282.86으로 가장 예측성이 우수한 것으로 나타났다. 분석결과와 같이 머신러닝 기법을 활용한 수질 예측은 가능하나, 예측성이 우수한 머신러닝 기법의 R² 비교 결과, 유역면적이 큰 제1여량교와 작은 관말교에서 0.57과 0.65로 다른 지점에 비해 낮은 것으로 나타났다. RMSE 비교 결과, 상류 산간지역에 발생한 국지성 호우의 영향으로 흙탕물이 가장 자주 발생하는 태봉2교 지점과 우선관리지역이 합류되는 송계교 지점에서 175.60과 282.86으로 예측값과 실측값의 오차가 큰 것으로 나타났다. 연구결과와 같이 하천 수질을 예측하기 위해서는 유역면적 혹은 유역특성과 관련한 기초자료를 추가로 적용하여 머신러닝 기법을 적용 해야할 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 예측한 수질 항목 이외에 입력변수를 추가로 확보하여 수질의 예측 가능성을 검토해야 할 것으로 보여진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.6-6
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• 2023

국토교통부는 R&D 사업인 '분산공유형 건설연구인프라구축사업(2004년~2009년, 6종)'과 '국토교통기술실험인프라 2단계 구축사업(2013년~2019년, 6종)'을 통해 첨단 연구시설·장비를 전국에 분산 구축하여 실험시설이 부족한 중소기업·대학 등이 공동활용할 수 있도록 총 12종의 건설분야 대형실험시설을 구축하였다. 국토교통 R&D 성과(기술·제품)의 품질 및 신뢰성 확보를 통해 개발기술의 상용화 촉진을 위해서는 이러한 국토교통 대형실험시설·장비를 활용한 표준화된 성능평가 시험기반(표준실험절차, 단체표준 등)을 구축하여 연구인프라의 공동활용을 촉진하고 기술개발 성공률 제고와 함께 건설분야 시험인증 산업을 육성할 필요가 있다. 국토교통 대형실험시설을 활용하여 건설분야 기술·제품에 대한 성능평가 기반의 실험절차를 표준화함으로써 성능평가 결과의 신뢰성 확보 및 기술시험서비스 역량 제고를 위한 '건설분야 기술·제품의 검증을 위한 성능기반 표준실험절차 개발(연구기간: '17.06~'22.06, 연구비: 총99억원, 주관기관: 국토교통연구인프라운영원)' 과제가 성공적으로 수행 완료되었다. 이 과제를 통해 총 53개의 표준실험절차서와 20개의 단체표준이 제정되었다. 이어서, 2단계 대형실험시설 준공완료에 따라 '건설분야 성능기반 표준시험절차 개발 사업(연구기간: '21.04~'25.12, 연구비: 총143.8억원)이 수행되고 있다. 현재, 국토교통연구인프라운영원은 이 사업 내 국제융합수리(주관기관: 한국농어촌공사 농어촌연구원), 극한성능(주관기관: 서울대학교) 및 기상환경재현(주관기관: 한국건설기술연구원) 표준실험절차 개발 과제에 공동기관으로 참여하여 단체표준 개발업무를 담당하고 있다. 본 논문에서는 단체표준 소개 및 현황에 대해 설명하고, 1단계 표준실험절차 개발과제를 통해 정립되었고 현재 2단계 표준실험절차 개발과제에도 적용되고 있는 시험관련 단체표준(안) 개발 프로세스에 대해 기술하고자 한다. 개발된 단체표준은 건설관련 실험·시험시설을 보유한 기관(대학, 공공기관, 산업체 연구소 등)의 성능검증 시험, 신기술 및 신제품 인증 표준절차에 활용가능하며, 시방서와 설계기준에 KS표준과 같이 시험 및 검사방법에 있어 참조표준으로도 활용 가능하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.481-481
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• 2021

서울시는 '10년, '11년, '18년의 기록적인 호우로 인해 막대한 재산피해를 기록하였다. 이로 인해 서울시는 수재해 최소화 대책의 필요성을 인지하여 방재시설물 확충 등의 구조적 대책과 함께 침수지역 예측, 호우 영향 예보와 관련된 비구조적 대책 수립을 위해 노력하고 있다. 그 일환으로 2018~2019년 『서울시 강한 비구름 유입경로 및 침수위험도 예측 용역』 수행을 통해 레이더 실황강우 기반의 강한 비구름 이동경로 추정 기술, 강우시나리오 기반의 침수위험지역추정 기술이 적용된 서울시 도시침수 예측시스템을 개발하였다. 또한, 침수피해에 선제적으로 대응하기 위해 2019~2020년 『서울시 내수침수 위험지역 실시간 예측기술 개발』을 통하여 이류모델 기반의 예측강우정보 추정 기술, 예측강우정보 기반의 실시간 침수위험지역 추정기술을 적용하였다. 현재 서울시 도시침수 예측시스템은 서울시 전역의 강우 및 침수정보를 제공하며, 관로 113,286개(전체 385,768개), 맨홀 106,097개(전체 272,133개), 빗물펌프장 117개소(전체 121개소)가 반영되어 있다. 서울시 도시침수 예측시스템에서는 서울시 25개 자치구를 대상으로 실황 및 예측 강우정보, 강한 비구름에 대한 이동경로정보, 시나리오 및 실시간 침수정보를 제공하고 있다. 강우정보는 10분 및 1시간 단위 AWS 실황정보와 10분 단위 이류모델 기반 예측정보, 1시간 단위 LDAPS 기반 예측정보를 제공한다. 또한, 레이더 실황정보를 통해 판별된 강한 비구름에 대해 10분 단위 1시간 예측경로를 제공한다. 침수정보는 총강우량, 강우지속기간, 빗물받이효율 조건을 반영한 강우시나리오 기반의 6m 고해상도 격자단위 침수시나리오 정보와 자치구별 침수위험정보를 제공한다. 또한, 이류모델 기반의 레이더 예측정보를 이용하여 실시간 침수 예측정보를 제공한다. 향후 서울시 내 모든 수방시설물의 적용, 관로 유출구별 기점수위 반영, 관측자료를 이용한 도시유출 및 도시침수 모델 최적화 등 지속적으로 고도화를 수행하고자 하며, 서울시 도시침수 예측시스템을 통해 서울시 및 자치구 풍수해 담당자가 침수피해를 대비, 대응할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.308-308
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• 2021

다목적댐의 홍수조절운영에 있어서 댐유입량은 직접 관측의 어려움과 오차로 인해 정확한 유량을 산정하는데 한계가 있다. 남강댐 유역의 경우 유역면적대비 과소한 저수용량으로 말미암아 급격한 홍수유입이 발생할 경우 유출률이 비정상적 수치를 보이는 경우가 종종 발생하고 있다. 본 연구에서는 물리기반의 격자형 유출모형을 댐 직상류 잔유역에 적용하여 유출률을 산정 후 남강댐 계측유입량의 타당성을 간접적으로 검증할 수 있는 방법론을 제시하고자 한다. 댐유역에서 잔유역은 직상류 수위표지점 하류의 유역을 일컬으며, 이들 수위표지점에서 홍수시의 배수영향은 최소화될 만큼 이격되어 있고, 댐체 혹은 취수탑에 부착된 수위표와는 달리 기계적 진동의 영향이 최소화되어 있다고 가정한다면, 수위계측지점의 유량을 경계조건으로 활용하여 작은 면적에 대한 정밀한 수문학적 유출모델링을 통하여 비교적 신뢰성있는 유출값을 추정할 수 있다는 장점이 있다. 남강댐 잔유역은 유역 내 산청, 신안, 창촌 수위관측소를 기준으로 상류의 유역을 제외한 부분으로 설정하였다. 본 연구에서는 210m 격자에 대하여 모든 입력자료를 가공하였으며, 입력자료 중 지형자료는 WAMIS에서 제공한 DEM, 토지피복도, 토양도를 활용하였다. 강우자료는 유역 내 위치한 25개 강우관측소의 시단위 강우자료를 활용하였고, 강우사상은 진주 기상관측소의 일우량 100mm 이상을 기준으로 총 8개의 강우사상을 선정하였다. 남강댐 유역의 유출률을 산정하기 위해 산청, 창촌, 신안 등 3개의 수위관측소의 관측유량을 경계조건으로 사용하였고, 모의된 수문곡선의 총유량과 첨두유량을 관측값과 비교하였다. 유출률을 산정하기 위한 기준시간은 강우시작부터 강우종료 후 48시간으로 설정하였다. 유출률은 강우사상별로 편차가 심한 특성을 보이고 있었으며, 전체적으로는 계측유량기준 106~39.1%의 유출률이 보정된 유량을 통해서는 85~33%의 유출률로서 계측유량이 전반적으로 과대추정 되는 경향이 있었음을 확인할 수 있었다. 이들 중 2010년 7월 강우사상은 관측 유입량 기준 95.6%의 유출률을 보여, 추정유량 58.5%대비 상당한 과대추정 경향을 보인 사례로 판단할 수 있었다. 수문학적 유입량 추정방법은 현장계측을 대체할 수 있는 기법으로는 무리가 있으나 현장계측의 신뢰도를 평가하기 위한 목적으로는 유용한 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.46-46
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• 2021

국제사회는 1992년 기후변화협약 체결 이후 지구온도 상승을 2℃이하로 억제하는 등 기후변화 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다. 그러나 1997년 선진국(38개국) 중심으로 2020년까지 탄소감축(교토의정서)을 선언하였음에도 불구하고, 미국, 중국 등의 감축의무 미참여로 인해 기후변화대응에 대한 한계를 노출한 바 있다. 그 이후 COP21(2015년)에서 모든 국가에 감축의무를 부여하는 신(新)기후체제를 출범함으로써 선진국뿐만 아니라 개발도상국도 2020년부터 탄소감축의무를 부담하게 되었다. 영국은 기후변화위원회의 권고에 따라 탄소중립경제(Net-Zero Economy) 실현을 위해 국가적 탄소배출 목표를 발표(2019년)하고 온실가스 배출 'Zero'를 기후변화법에 명시하여 모든 산업 인프라 및 환경에 적용시키려 한다. 전 세계에서 최초로 영국의 물산업 분야는 'Net Zero 2030 Routemap'을 발표하여 물산업분야의 탄소중립 실현을 위해 다양한 정책적 로드맵과 실행방안(시나리오)을 수립하였다. 이러한 실행방안은 국가정책에 부합하고 자국내 물기업의 탄소저감 실행계획의 수립을 지원하는데 그 목적이 있다. 구체적인 실행방안은 탄소중립 달성을 위해 비용, 효과, 기술수준 및 기간 등을 고려하여, ①수요주도형, ②기술주도형, ③자연친화주도형, 그리고 ④복합형으로 제시하고 있다. 실행시나리오에 따르면, 수요주도형은 상하수도 분야 수요관리 및 기술, 설비의 효율화를 통한 배출 저감 방안으로 2018~19년 기준, 총배출량 2.41MtCO2e에서 2030년까지 0.54MtCO2e으로 약 77%의 감소효과를 기대하고 있다. 기술주도형의 경우, 심각한 탄소배출 분야의 기술개발 및 혁신을 통해 배출량을 최소화하는 시나리오이며, 총배출량(2.41MtCO2e)을 0.10MtCO2e(약 96%)까지 감소시키기 위한 방안이다. 자연친화주도형은 물기업의 자산 및 그 외 지역에 자연친화적 환경조성을 통한 탄소상쇄방안을 중심으로 총배출량을 0.88MtCO2e(약 63%)까지 저감하는 효과를 나타낸다. 마지막으로 복합협은 시나리오별 실효성과 적용시기를 고려할 때 가장 효과적인 방안으로 약 74%의 저감효과를 나타내지만, 시기적절성, 효과성에서, 가장 최적의 방안으로 제시되고 있다. 본 연구는 이러한 영국 물산업 분야의 탄소중립 정책과 실행방안 분석하고 그 시사점을 제시함으로써 국내 물산업 분야의 탄소중립을 위한 구체적 실행계획 수립에 이바지하고자 한다. 물산업 분야의 탄소중립은 기존 물산업 가치사슬 변화 등 물산업 생태계 전반의 변화를 초래할 것이며, 이러한 변화는 국내 물산업의 자본·운영시장의 비용증가에 대한 도전과 신재생에너지 기술 등 탄소 중립 기술 습득 및 새로운 일자리 창출 등 신(新)시장체계에 대한 기회가 동시에 상존한다.