• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.55-55
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• 2011

기후변화는 지구 온난화와 같은 인위적인 변화와 기후 자체의 자연적인 변동성에 기인하고 있으며 기후변화의 영향으로 인해 물관리 분야에도 영향을 받고 있다. 이러한 기후변화의 영향은 가용 수자원량의 예측과 이를 관리하는 측면의 불확실성을 증가 시키고 있으며 미래 물관리가 더욱 어려울 것으로 전망되고 있다. 이에 본 연구에서는 기후변화에 대응한 수자원의 종합적인 관리 차원에서 시공간적 물수급 불균형 해소를 위한 방법론을 제시하고자 유역 물관리 모형인 KModSim을 이용하여 낙동강유역을 대상으로 수자원 네트워크를 구축하였다. 유역의 자연유량을 산정하기 위하여 SWAT 모형을 이용하였으며, 현실적으로 유역의 물관리 문제에 접근하기 위해서 낙동강 유역의 수리시설물, 생 공용수 및 농업용수, 댐용수 및 하천수 점용허가 등의 수리권 자료에 근거하여 KModSim을 구축하였다. 미래 기후변화 시나리오(온실가스 배출이 현 수준에서 지속될 것으로 가정한 균형적 발전 시나리오인 A1B 사용)를 적용하였으며 현재(1980~2009년)와 미래(2011~2100년)를 각각 30년씩 구분하여 기후변화에 대한 생활 공업 농업용수의 수요량 변화, 하천유지용수의 공급 변화, 다목적 댐 모의 운영 결과를 검토하였다. 낙동강 유역의 상류 다목적댐의 용수공급 능력은 2040년 초반부터 저류량이 감소 등 물공급에 심한 영향을 받을 것으로 전망되었다. 이와 같은 기후변화의 영향은 수요량에 대응하는 저수지의 공급능력에 영향을 주게 되어 물공급 시설의 운영에 어려움이 있을 것으로 전망되었다. 농업용수에 대한 기후변화의 영향평가 결과 또한 2041년부터 2070년의 기간에 부족이 발생하는 것으로 모의되었다. 생활과 공업용수의 물공급은 기존의 물공급 시설 투자 덕분으로 기후변화의 영향이 두드러지지 않은 것으로 나타났으나 일부 지역은 기후변화에 영향을 고려하지 않더라도 취약한 것으로 모의 되었다. 하천유지유량의 경우 지류가 본류에 비해 하천유지유량의 확보가 어려운 것으로 나타났지만 양적으로는 본류가 부족량이 더 많은 것으로 모의되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.108-115
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• 2011

용수공급 계획의 수립이나 수자원시설물 운영에서 주어진 목적의 달성여부를 판단하는 기준은 사회적 합의를 바탕으로 한 공개념으로 작용하기 때문에 기준 적용은 매우 신중하게 다루어져야 한다. 이런 기준들은 신규용수공급시설 설계나 기존시설의 경우 이행도를 평가하는 척도가 되며 경제성이나 대안을 결정하는데 이용된다. 또한 이런 기준들은 국가 수자원 정책의 지표가 될 뿐만 아니라 물 공급 서비스를 받는 사람들에게 최소 필요로 하는 물을 어느 수준으로 얼마를 어떻게 공급할 것인가를 약속하는 의미를 갖는다. 이를 위해 우선 검토하여야 할 사항은 용수공급신뢰도 조사를 위한 기본체계를 제공하고 현재 신뢰도가 어떻게 정의되었으며 물 공급관리지표에 맞추어 예상되는 물 수요의 증가를 언제 어떻게 맞출 것인가라는 측면에서 신규시설물을 계획하면서 공급신뢰도에 의한 계획공급량(목표공급량)을 정하였다. 물을 공급받는 수요자는 공급에 대한 신뢰도가 높은 상태를 원하며 자신이 원하는 물을 아무런 장애없이 지속적으로 공급될 수 있는 조건을 전제로 물 공급계약을 체결한다. 이와 같은 신뢰도가 늘 엄격히 지켜지는 것은 아니나 현대 사회에서도 수요와 공급관계에서 지켜져야 할 기준으로 인식되고 있다. 아울러 수자원 기술자들에게 는 최적으로 달성해야할 업무목표가 된다. 그러나 제한된 정보를 이용하여 용수공급의 신뢰도를 정하게 되며 설계치를 초과하는 수문사상의 불확실성 및 수리구조물의 불안정 등으로 물 공급의 위험도는 항시 발생할 수 있다. 또한 인구증가나 새로운 산업입지에 의한 물 수요의 증가는 기존 시설물의 용량을 초과하여 물 공급의 신뢰도를 악화시킬 수 있다. 가장 널리 이용되고 있는 공급신뢰도 개념은 목표한 용수공급량 혹은 수요량을 충족시키느냐 못하느냐의 정도를 발생빈도 확률로 나타내는 것이다. 그러나 신뢰도의 적용에 대한 기준은 국내뿐만 아니라 외국에서도 종종 논란거리가 되고 있다. 또한 한 국가 내에서나 수자원을 개발하는 기관 내에서도 동일 목적의 사업별로 적용기준이 천차만별이다. 본 연구에서는 국내 외 이수안전도에 대한 정의와 적용사례를 분석하고 각각의 기준이나 지표의 장단점을 비교 평가하고자한다. 아울러 도출된 문제점을 바탕으로 개선방향을 제시하고자 하며, 궁극적으로 국내의 이수안전도 기준설정에 대한 종합적 의견을 제시 하고자 한다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제27권1호
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• pp.195-214
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• 2018

우리나라에서도 최근 잦아진 가뭄으로 물 부족에 대한 경각심이 높아졌다. 특히, 2015년의 가뭄은 경제적으로 큰 피해를 야기하였고 적극적인 물 수요 관리의 필요성을 부각시킨 계기가 되었다. 경제학적 측면에서 수요관리 정책을 설계하기 위해 선행되어야 될 점 중 하나는 신뢰성 있는 가격탄력성의 추정이다. 그러므로 본 연구에서는 기존 국내 선행연구들에 비해 강건한 생활용수 수요의 가격탄력성을 추정하고자 한다. 이를 위해 2010년도에서 2013년도까지 지방 상수도 공급지역 161개의 자료를 패널 분위수회귀모형을 사용해 추정하였고 이를 패널자료 회귀모형의 결과와 비교 분석하였다. 분석 결과, 생활용수 수요의 가격탄력성은 -0.156에서 -0.189 사이의 값을 갖는 것으로 추정되었다. 또한 본 연구에서는 조건부 평균 회귀를 사용하는 경우 왼쪽꼬리가 길고 오른쪽 분포가 두꺼운 우리나라 생활용수 수요량 분포의 특징으로 수요량이 많은 지역들의 성향이 추정결과에 상대적으로 크게 반영된다는 점을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.591-591
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• 2016

최근에는 재이용을 위한 하 폐수의 처리 공정에 막을 이용한 기술적용이 증가되고 있는 추세이다(현 등, 2005). 막(membrane)을 이용한 수처리 공정은 원수에 상관없이 고도처리가 가능하며, 재이용수 이용 용도에 따른 수질제어가 가능할 뿐만 아니라 운용의 편리성 때문에 많은 각광을 받고 있다(박 등, 2004). 본 연구에서는 하수처리에 이용되는 분리막의 성능을 극대화하고, 분리막의 오염부하를 줄여주기 위하여 분리막 직전 전처리 시설로 부상방식의 고액분리장치를 개발하였다. 초고속 고액분리시스템은 기존의 응집부상공정을 응용한 기술로서 유기물의 응집시간을 최대 10초~2분 이내로 줄이는 기술을 바탕으로 타워형 모듈 형태로 개발하였다. 초고속 고액분리시스템과 분리막을 연계한 재이용수 수처리시스템의 성능 평가 및 현장적용을 위해 제주도 서부 하수 처리장에 일 $3,000m^3$ 규모의 Test-bed를 구축하였다. 구축된 하수재이용시스템의 처리 공정도는 "유입${\rightarrow}$고액분리시스템${\rightarrow}$분리막(UF, RO)${\rightarrow}$농경지 공급"으로 구성되어 있다. 먼저 하수처리장 방류수를 1차 유입조에 압송하면 전처리시설인 고액분리시스템을 통해 SS 등 입자성 물질이 처리되고, 다음 공정인 2차 처리공정(UF/RO)을 통과한 처리수는 인근지역의 농업용수로 공급되고 있다. 고액분리시스템은 ZT(Zeta Potential Tower) 모듈에서 유입수에 함유되어 있는 부유물질(SS), 유기물(질소, 인)을 응집제와 순간 반응시켜 응결, 응집, 부상방식으로 제거하는 공정이다. 고속 고액분리장치는 분리막 공정과 융 복합하여 다양한 유입수 성상에 따른 수처리를 가능하게 하여 재이용수 수질 향상뿐만 아니라 안정된 수자원 확보 측면에서 긍정적인 기술로 평가되었다.

• 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.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.437-437
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• 2012

현재 우리나라에는 63,000개가 넘는 농업수리시설 구조물이 있으며, 그 중 70%가 넘는 시설물이 저수지이다. 이러한 저수지의 주 목적은 갈수시 안정적인 관개용수 공급과 하류의 생활용수를 공급함에 있다. 특히, 농업용 저수지의 경우에는 농번기에 물을 충족하게 공급함과 동시에 생활용수 및 유지용수의 공급이 동시에 이루어 질 수 있도록 고려하여야 하는 특수성을 가지고 있다. 그러나, 20세기 후반부터 우리나라에는 기후변화에 따른 전 지구적인 온난화 추세를 상회하는 경향을 보이고 있고, 강수량 및 집중호우의 증가추세도 보고되고 있다. 기온과 강수량이 과거와 다른 변화를 보임에 따라 물 공급의 안정성을 확보하기 위해 저수지를 통한 수자원 확보가 이루어지고 있으나, 용수공급능력이 어떻게 변화할 것인지에 대한 정량적 정보가 부족한 상태이다. 또한, 논벼의 생육에 있어 저수지의 적절한 용수공급은 필수적이기 때문에 저수지의 효율적 운영이 필요한 시점이다. 따라서 농업용수에 대한 기후변화의 영향을 이해하고 안정적이고 지속가능한 작물생산에 부정적인 역할을 최소화하기 위한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 1981년부터 2100년까지 기후변화에 따른 농업용 저수지의 용수공급능력을 평가하고자 하였다. 본 연구를 위하여 각 도별 대표 저수지를 한발빈도 10년을 기준으로, 그 이상인 저수지와 그 미만인 저수지로 각각 선정하였다. 다음으로 미래 기상자료는 IPCC 5차 보고서에서 제시할 RCP(Representative Concentration Pathways) 기반의 GCM/RCM 자료를 기상청으로부터 제공받아 활용하였다. 이 기상자료를 이용하여 물수지방법으로 현재저수량을 산정하고, 기준저수량을 현재저수량 중 하위 10% 저수량으로 가정하여 기준저수량에 미치지 못하는 기간과 저수량을 도출하였다. 산정된 자료를 활용하여 한발빈도별 농업용 저수지의 용수공급능력 불능을 파악하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.293-293
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• 2015

농촌용수는 자연계의 물순환과 융합한 형태로 반복과 순환의 특징을 갖고 있으며, 지역의 건전한 물순환 형성에 중요한 역할을 담당하고 있다. 또한 식량생산 기반으로서의 역할뿐만 아니라 환경 보전, 전통문화 및 지역사회 등과 밀접한 관련이 있어 사회적 자본으로서의 큰 역할을 하고 있다. 그러나 최근 쌀 소비의 급격한 감소로 논 경작면적이 축소되면서 밭 경작면적이 증가하고 있어 우리나라 농업형태가 논 관개 시스템에서 밭 관개 시스템의 특용작물 재배와 같은 첨단시설의 하우스 농업 형태로 변화하고 있음을 알 수 있다. 농촌용수의 활용은 감소하고 있고 관개 형태의 변화로 용수관리 시스템에 대한 중요성이 대두되고 있고, 관개시스템에서 농촌용수의 효율적인 이용을 위한 수로형태의 변화는 개수로 중심에서 관수로 중심으로 진화하고 있는 상황이다. 농촌용수를 저장, 운용 실태를 보면 노후 된 농업기반시설들로 인하여 저수량 감소가 발생하며, 확보된 용수를 재래식으로 운용함으로 인한 관리 손실발생으로 농촌용수 부족사태를 발생시키고 있으며, 농촌용수 관개를 위한 개수로에서의 용수 손실률은 약 15%에 달하며 이는 약 20억$m^3$으로 추정되고 우리나라 총 수자원의 6%에 해당되는 양이다. 본 연구에서는 관개지구의 급수관리 계획 및 사례 분석을 통해 기존의 모의에 의한 농촌용수 추정 값의 불확실성을 확인하고 실측에 의한 정량화 분석을 통해 관수로 시스템 구축의 타당성 제시 및 효과 분석을 하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.40-40
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• 2018

현실화된 기후변화로 인하여 강수패턴 및 강수량의 변화가 발생함에 따라 물 관리의 불확실성이 증가하고 있는 실정이며 또한 2014년부터 시작된 극심한 가뭄은 안정적인 용수공급에 많은 어려움을 주고 있다. 예로 보령댐의 경우 저수율이 2015년 19%, 2017년 8.3%로 역대 최저를 기록한 바 있고 2018년 3월 기준 운문댐과 밀양댐의 경우 저수율이 각각 11%(심각), 26.2%(경계)로 극심한 물부족에 시달리고 있다. 이러한 극심한 가뭄에 대응하기 위해서는 시설간 연계 운영, 급수체계 조정, 도수로 가동 등과 같은 구조적 대책과 더불어 저수용량에 따라 용수공급량을 감축하는 형태의 비구조적 대책의 일환인 용수공급 조정기준이 동시에 이루어져야 한다. 용수공급 조정기준은 국토교통부에서 주기적으로 발생하고 있는 가뭄에 대하여 대응하기 위해 만들어진 기준으로 다목적댐의 저수량을 기준으로 단계별(관심, 주의, 경계, 심각) 공급량을 감축하여 장기간 공급함으로써 국가재난을 사전에 예방하는 것을 목표로 하고 있다. 이러한 용수공급 조정기준을 수립하기 위해서는 최소 20년 이상의 과거 관측된 유입량 자료를 모의 발생하여 이수안전도 95%이상을 만족하는 단계별 용수공급 조정 기준선을 작성하게 된다. 하지만 신규 댐의 경우 관측된 유입량 자료가 전무함에 따라 용수공급 조정 기준을 수립하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 신뢰할 수 있는 유입량 자료를 생산하기 위해 첫 번째로 물리적 기반인 분포형 강우-유출 모형을 구축하고 검보정을 수행하였으며 이처럼 구축된 강우-유출모형을 이용하여 다수의 유입량 자료를 생산하였다. 두 번째로 SAMS 2007을 이용하여 유입량 자료를 모의 발생시켰으며 이를 저수지 운영에 활용하여 이수안전도 95%를 만족하는 용수공급 조정기준을 수립하였다. 본 연구의 결과는 극심한 가뭄에 대비하여 안정적인 용수공급 및 수자원 확보 등 이수적인 측면에서 크게 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.301-301
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• 2023

국가 수자원 중 농업용수 사용비율은 약 41%에 해당하며, 통합물관리측면에서 큰 비중을 차지하고 있다. 국가 수자원 전체 이용량 372억m³ 중에서 농업용수가 40.9%인 152억m³로 가장 많고, 환경용수 121억m³(32.5%), 생활용수 76억m³(20.4%), 공업용수 23억m³(6.2%)등으로 추산된다. 국가 수자원관리의 중요성이 커짐에 따라 수량 및 수질관리를 환경부로 일원화하여 관리하며, 농업용수의 유역단위 물관리의 필요성이 요구되고 있다. 농업용수는 대부분 벼농사에 소비되고 있으며, 관개용수는 증발산량, 침투량, 자연 및 인위적인 배수량으로 소비된다. 회귀수량은 관개를 통해 농경지에 공급된 용수 중 작물에 의해 소모되지 않고 하천으로 유입되는 수량을 의미하며, 신속회귀수량(quick return flow)과 지연회귀수량(delayed return flow)으로 구분할 수 있다. 수자원장기종합계획에서는 35%가 하천으로 회귀되는 것으로 가정하고 있지만, 선행연구 결과에 의하면 국내 농업용수 회귀율은 기상상태, 작물재배품종, 재배형태, 용배수로 구조 등 여러 가지 요인으로 인하여 약 32 ~ 86%의 다양한 범위로 큰 차이가 나타난다. 이에 본 연구에서는 기존의 회귀수량 산정방법의 취약점을 보완하여, 수문모델링을 통한 유역단위 차원의 회귀수량 산정방안을 제시함으로써, 하천유지유량 관리 개선방안을 모색하고자 한다.