• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.469-469
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• 2017

기후 변화 및 환경오염으로 인하여 물부족 국가가 세계적으로 증가하고 있는 추세이며, 특히 집중형 강우의 형태가 많아짐에 따라 홍수피해 및 상수공급의 문제가 사회적으로 큰 이슈가 되고 있다. 최근 20여 년간의 급속한 경제성장과 도시화 과정에서 인도네시아는 인구와 산업의 과도한 도시집중으로 지난 1960-80년대 한국이 산업화 과정에서 겪었던 것보다 훨씬 심각한 환경문제에 직면하고 있으며, 자카르타와 반둥을 포함하는 광역 수도권 지역의 물 부족과 수질 오염, 환경문제가 이미 매우 위험한 수준에 도달하고 있는 실정이다. 특히, 찌따룸강 중상류에 위치한 인도네시아 3대 도시인 반둥시는 고질적인 용수부족 문제를 겪고 있다. 2010년 현재 약 일평균 15 CMS의 용수가 부족한 상황이며, 2030년에는 지속적인 인구증가로 약 23 CMS의 용수가 추가로 더 필요한 것으로 전망된다. 이러한 용수공급 문제 해결을 위해 반둥시 및 찌따룸강 유역관리청은 댐 및 지하수 개발, 유역 간 물이동 등의 구조적인 대책뿐만 아니라 비구조적인 대책으로써 기존 및 신규 저수지 연계운영을 통한 용수이용의 효율성을 높이는 방안을 모색하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 해당유역의 용수공급 부족 문제를 해소할 수 있는 비구조적인 대책의 일환으로써 다양한 댐 및 보, 소수력 발전, 취수장 등 유역 내 수리 시설물의 운영 최적화를 위한 지능형 물관리 시스템 적용 방안을 제시하고자 한다. 본 연구의 지능형 물관리 시스템은 센서 및 사물 인터넷(Internet of Things, IoT), 네트워크 기술을 바탕으로 시설물 및 운영자, 유관기관 간의 양방향 통신을 통해 유기적인 상호연계 체계를 제공 할 수 있다. 또한 유역의 수문상황과 시설물의 운영현황, 용수공급 및 수요 현황을 실시간으로 확인함으로써 수요에 따른 즉각적인 용수공급량의 조절이 가능하다. 또한, 빅데이터 분석 및 기계학습(Machine Learning)을 통해 개별 물관리 시설물에 대한 최적 운영룰을 업데이트할 수 있으며, 유역의 수문상황과 용수 수요 현황을 고려하여 최적의 용수공급 우선순위를 선정할 수 있다. 지능형 물관리 시스템 개발의 목적은 찌상쿠이 유역의 수문현황을 실시간으로 모니터링하고, 하천시설물의 운영을 분석하여 최적의 용수공급 및 배분을 통해 유역의 수자원 활용 효율성을 향상시키는 데 있다. 이를 위해 수문자료의 수집체계를 구축하고 기관간 정보공유체계를 수립함으로써 분석을 위한 기반 인프라를 구성하며, 이를 기반으로 유역 유출을 비롯한 저수지 운영, 물수지 분석을 수행하고, 분석 및 예측결과, 과거 운영 자료를 토대로 새로운 물관리 시설 운영룰 및 시설물 간 연계운영 방안, 용수공급 우선순위 의사결정 등을 지원하고자 한다. 본 연구의 지능형 물관리 시스템은 통합 DB를 기반으로 수리수문 현상의 모의 분석을 통해 하천 시설물 운영의 합리적 기준을 제시함으로써 다양한 관리주체들의 시설물운영에 대한 이견 및 분쟁을 해소하고, 한정된 수자원과 다양한 수요 간의 효율적이고 합리적인 분배 및 시설물 운영문제를 해결하기 위한 의사결정도구로써 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.56-56
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• 2017

홍수와 달리 가뭄은 장기적인 강수량 부족에 의해 발생하는 자연해로, 불확실성이 큰 장기(계절) 기상예보를 토대로 대비하기는 어려운 것이 현실이다. 가뭄에 대비하기 위해 가뭄의 진행상황을 관찰할 수 있는 다양한 가뭄지수가 활용되고 있다. 가뭄은 기상학적 가뭄, 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄, 사회경제학적 가뭄으로 분류되고, 이를 정량적으로 평가하고 가뭄의 진행상황을 파악하기 위해 강수량, 유출량, 저수지의 저수량, 지하수, 토양수분 등 다양한 인자들이 사용된다. 일반적으로 널리 사용되고 있는 가뭄지수는 평균에 대한 부족한 정도를 지수화해서 나타낸다. 하지만 우리가 가용할 수 없는 많은 양의 강수량 및 유출량(또는 저수지 유입량)이 가뭄지수를 산정하는 기간 동안 지속적으로 영향을 주게 된다. 이는 짧은 기간 동안 매우 많은 강수 후 가뭄이 지속 되었을 경우, 이를 정상의 상태로 나타낼 수 있다는 것을 의미한다. 이와 같은 가뭄지수를 통해 가뭄에 대처하기 위한 기준을 수립하기에는 한계가 있음을 나타낸다. 우리나라의 경우 취수량의 대부분을 댐과 하천수에 의존한다. 하천수량이 댐의 방류량에 의한 의존도가 높은 현실에서 우리가 체감하는 가뭄은 댐의 용수확보와 공급에 가장 큰 영향을 받는다고 할 수 있다. 댐은 용량의 제한이 있으며, 계획된 용수공급량과 저수량 부족 시 용수공급을 조절하는 기준이 있다. 따라서 과거 관측된 유입량과 용수공급 계획량, 용수공급 조정 기준을 통해 저수지 운영을 모의하게 되면, 용수공급을 감축하는 시점을 확인 할 수 있다. 이를 활용하여 적절한 유입량의 상한계를 설정할 수 있으며, 이는 가뭄에 대비하는 댐 운영에 활용할 수 있는 가뭄지수로 활용할 수 있다. 이는 댐의 용수 공급과 직접적으로 연관되어 있으므로, 체감할 수 있는 가뭄전달 도구로 활용이 가능하다. 이와 같이 제시된 유입량 가뭄지수를 기존의 대표적인 가뭄지수와 비교하여 활용성을 평가하였다. 우리가 사용할 수 있는 물이 부족한 현상을 '물부족'으로 표현하고, 강수량의 부족을 '가뭄'으로 표현해야 한다는 주장이 있다. 하지만 강수량 부족에 기인한 물부족을 가뭄으로 표현하고 이를 정량적으로 나타내는 것이 가뭄에 대처해야하는 용수 관리자에게 유용할 뿐만 아니라, 일반 국민들에게 체감할 수 있는 가뭄정보를 제공하는데 도움이 될 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.430-434
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• 2010

OECD등 국제기구와 현재 국회에 계류 중인 물 관리기본법 제정(안)등에서 물 이용자에 대한 수익자 부담 원칙을 요구하고 있어, 농업용수의 대부분을 관리하고 있는 한국농어촌공사 관리지역의 농업용수 이용료(구 조합비) 면제에 대한 문제점이 제기되고 일부 전문가들 사이에서도 농업용수 이용료 부과의 필요성이 지속적으로 제기되고 있는 실정이다. 이러한 시점에서 과거 농업용수 이용료(구 조합비) 부과 및 면제의 역사를 살펴보고, 농업용수 및 농업 농촌의 특성을 고려한 농업용수 이용에 따른 수익자 부담원칙에 대하여 검토하였다. 농업용수 이용료는 1908년 수리조합이 시작된 이후 1999년까지 조합비 형태로 부과하다가 2000년 농업용 수관련 3개 기관이 공사로 통합하면서 면제가 되었고, 지난 10년 동안 외부(OECD 등)의 요구뿐만 아니라 내부적으로도 농업용수관리 비용증가로 인한 이용료 부과가 필요하다는 주장이 제기되었다. 한편 이용료 부과시 농업인 경제적 부담증가, 농업용수관리 정책의 혼선, 농업인 반발로 인한 사회문제화, 이용료 징수의 실효성 및 실익성에 대한 문제가 발생될 수 있다. 따라서 농업용수이용에 대하여 단순히 수익자 부담원칙 준수를 요구만 할 것이 아니라 면제에 대한 역사적, 사회경제적인 배경과 농업 농촌의 특성을 이해하고 국내외적으로 대두되는 수익자 부담원칙에 대하여 어떻게 합리적인 방법과 사회적인 합의를 이끌어 낼 것인가 장기적인 연구와 검토가 필요하다. 또한 비용부담측면만이 아니라 농업인의 물 관리 참여(PIM, Participatory Irrigation Management)등을 통한 수익자부담 원칙 달성 및 비용절감을 유도할 수 있는 제 3의 방안을 찾아야 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.377-377
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• 2018

2016년 6월 국토교통부에서는 강수량의 부족으로 인한 다목적댐 용수공급 중단 피해를 최소화하기 위해 "댐 용수부족 대비 용수공급 조정기준"을 시행하였다. 다목적댐에서 가뭄에 사전 대응하기 위해 기준저수량을 설정하고 이 기준저수량에 따라 4단계의 가뭄단계로 구분된다. 댐 저수량이 가뭄 단계별 기준저수량 이하로 저하될 경우, 가뭄단계 발령 및 용수제한공급이 시행되는데 하천유지용수, 농업용수, 생 공용수 순으로 감량이 이루어진다. 하지만 급격한 용수제한공급으로 인한 피해가 우려된다. 따라서 본 연구에서는 가뭄시 효율적인 용수공급을 위해 낙동강유역의 합천댐 유역을 대상으로 저수량이 부족한 댐 준공당시와 과거 대표적인 가뭄기간(1994-1997년, 2009-2010년)에 대하여 정상환원, 관심, 주의, 경계 그리고 심각 총 5단계의 용수제한공급 단계를 10계로 세분화하고 6가지의 용수공급 시나리오를 설정하여 그 효과를 분석하였다. 시나리오에 따라 최악의 경우 생 공용수 50%를 감량함으로서 기존 기준보다 신속하게 저수량을 정상단계로 회복시켜주는 효과를 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.224-224
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• 2018

농업용저수지는 전국에 약 18,000여 개소에 이르며 지역특성에 따라 농업용수를 공급하는 체계가 각각 다르다. 저수지 용수공급체계는 자체유역에서 확보된 용수를 해당 수혜면적에 공급하는 것이 대표적이지만, 유역면적이 작거나 없어 용수확보가 어려운 지역은 양수시설을 통해 간접유역의 하천수나 재이용수 등을 저수지에 저류한다. 양수저류형 저수지의 설계를 위해 다양한 양수조건을 고려한 물수지분석을 수행하고 저수지의 설계용량 및 적정 양수량을 결정하고 있다. 그러나 최근 기후변화 등으로 인해 수자원 환경의 변화로 농업용수가 부족해지고 있는 상황 속에서 양수 저류형 저수지에 대한 용수공급능력의 재평가가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 따른 양수저류형 저수지의 용수공급능력을 재평가하였고, 물 부족을 극복하기 위한 적정 양수량을 산정하였다. 대상저수지는 ${\bigcirc}{\bigcirc}$저수지로 선정하였고 저수지 모의운영을 위한 양수량, 관개 재이용수 비욜 등의 입력정보는 당초 설계에 적용된 값을 사용하였다. 과거 기상자료는 1980-2010년, 미래 기후정보는 2011-2100까지로 RCP 4.5와 RCP 8.5 기후변화 시나리오를 적용하였다. 과거 및 미래 기후정보를 적용하여 양수저류형 저수지의 모의운영을 수행하고 이수안전도 90%의 만족여부를 검토하였다. 또한 기후변화에 대비하여 안정적 용수공급을 위한 적정 양수량을 산정하고 이를 비교 분석하였다. 본 연구결과는 물 부족 지역의 농업용수 공급을 위한 양수저류형 저수지 운영에 있어 저수지 물관리의 기초정보로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.78-78
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• 2022

농가인구의 감소 및 고령화, 고소득 작물 재배, 기후변화 등으로 인해 영농형태가 논농사에서 밭농사로 전환되고 지역별 증감의 차이가 있기는 하나 밭 면적이 증가하는 추세를 보인다. 한편, 밭작물은 논에 비해 기반시설이 부족하고 고소득의 밭작물을 생산하기 위한 시설재배가 늘어나면서 대부분 사계절 확보가 용이하고 수질이 양호한 지하수를 사용하고 있다. 지하수 수요 증가는 지하수위 저하와 지하수 고갈의 우려를 초래하고 있다. 본 연구에서는 농업용 지하수 이용 실태를 분석하고 지하수이용 및 관리 제도 현황을 검토하여 지속가능한 밭용수 공급을 위한 지하수 관리전략을 제안하였다. 진주시를 대상으로 경지유형에 따른 지하수 이용 특성 분석하여 지하수의 수요 특성을 살펴보았는데, 하천 주변 저지대에 큰규모의 밭이나 집단화된 시설재배 지역이 분포하고 있고 지하수 관정도 밀집하고 있었다. 하천에서 떨어진 산간지역에는 지하수 관정이 산발적으로 분포하고 있었다. 지하수 수요는 공간적 위치 외에도 고품질 농업용수에 대한 요구도 원인인 것으로 조사되었다. 밭기반 용수공급 관련 사업과 지하수 자원확보 관련 법제도 등을 고찰하여 밭의 위치, 규모, 용수공급의 수요 특성 등을 고려하여 밭용수 공급을 위한 세 가지 지하수 관리전략을 제안하였다. 우선, 농업용 지하수 이용량 실측 및 정보의 다각화를 통한 정보의 고도화가 필요하다. 둘째, 지하수 이용의 공간적 특성을 고려하여 지표수와 연계한 지하수 이용기반이 구축되어야 한다. 지표수 공급이 가능한 지역은 지표수를 우선 공급하거나 지하수와 혼합 또는 교차하여 공급하고 물공급 취약지역에서는 지하수 공급 기반시설을 구축하는 것이다. 세 번째 전략은 농업용 지하수 시설의 공공관리 강화 및 관리 효율화이다. 특히 지하수이용이 밀집한 지역에서는 지하수 인허가 기준을 강화하고 용도별 관리체계 구축이 필요하다. 밭용수 공급은 농가 소득과 밀접한 연관이 있기 때문에 물이용의 지속가능성과 함께 농가 소득증대를 고려하는 공편인적 관점에서의 관리가 필요할 것으로 생각된다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.10 no.1
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• pp.89-102
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• 2010

Future uncertainty on water demand caused by future climate condition and water consumption leads a difficulty to determine the reservoir operation rule for supplying sufficient water to users. It is, thus, important to operate reservoirs not only for distributing enough water to users using the limited water resources but also for preventing floods and drought under the unknown future condition. In this study, the reservoir storage is determined in the first stage when future condition is unknown, and then, water distribution to users and river stream is optimized using the available water resources from the first stage decision using 2-stage stochastic linear programming (2-SLP). The objective function is to minimize the difference between target and actual water storage in reservoirs and the water shortage in users and river stream. Hedging rule defined by a precaution against severe drought by restricting outflow when reservoir storage decreases below a target, is also applied in the reservoir operation rule for improving the model applicability to the real system. The developed model is applied in a system with five reservoirs in the Han River basin, Korea to optimize the multi-reservoir system under various future water demand scenarios. Three multi-purposed dams - Chungju, Hoengseong, and Soyanggang - are considered in the model. Gwangdong and Hwacheon dams are also considered in the system due to the large capacity of the reservoirs, but they are primarily for water supply and power generation, respectively. As a result, the water demand of users and river stream are satisfied in most cases. The reservoirs are operated successfully to store enough water during the wet season for preparing the coming drought and also for reducing downstream flood risk. The developed model can provide an effective guideline of multi-reservoir operation rules in the basin.

• Journal of agriculture & life science
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• v.44 no.6
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• pp.171-182
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• 2010

Water demand and resource at a watershed scale were investigated to prepare for long-term water planning of the Namgang sub-basin. The quantity of water resource was defined as average annual runoff by a simple Tank model with three serial tanks, and water demand for public, industrial, agricultural and the other uses was determined using the per-unit method employed in the Water Vision 2020, the Ministry of Construction and Transportation. The results showed that total amount of water resources in the Namgang sub-basin was estimated as about $935,414{\times}10^{3}m^3/yr$ for a 10-year period from 2000 to 2009 and the water withdrawals in public, industrial, agricultural and other sector were derived as $105,493{\times}10^{3}m^3/yr$, $32,686{\times}10^{3}m^3/yr$, $243,194{\times}10^{3}m^3/yr$, and $81,615{\times}10^{3}\;m^3m^3/yr$, respectively. In addition, the Namgaram Inno-city project could increase the overall water demand by $17,156{\times}10^{3}\;mm^3/yr$ due to the population influx.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2117-2121
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• 2008

최근 서울시는 청계천의 유지용수 및 환경개선을 위해 한강물을 이용하였다. 이를 계기로 앞으로 유사한 용도로 물을 사용하려는 지방자치단체의 수요는 크게 증가할 것으로 예상된다. 이렇듯 환경을 개선하기 위한 용수의 수요는 이미 현실적인 문제로 대두되고 있음에도 이에 대한 기술적 분석이나 관련 제도가 잘 정비되지 않은 실정이며, 심지어 그 개념 및 용어의 정의조차 모호한 상황이다. '환경개선용수'는 간단하게는 '하천의 수질환경을 개선하고 하천의 기초 생태계를 보호하는 물'을 의미할 수 있다. 그러나 광의로는 효율적인 하천관리와 환경보전에 대한 국민들의 관심이 증가하면서 친수 공간 확대 등의 생활상의 필요까지도 포괄하는 개념이다. 환경개선용수로 인한 편익이란 수량 확보로 인한 수질 정화, 하천생태계 보전, 하천경관 개선, 유지유량 확보, 사회 생활환경 형성 등의 이득을 말한다. 본 연구의 목적은 일반적인 환경재의 가치평가기법을 조사하여 장단점을 분석하고, 이를 바탕으로 환경개선용수에 의한 하천경관개선편익의 계량화 방향을 제시하는 것이다. 특히 수자원의 환경편익 계량화와 관련한 국내 외 연구를 폭넓게 참고하고자 한다. 전통적인 경제학의 영역에서 환경재는 일반적으로 사치재로 분류할 수 있다. 따라서 국민소득수준의 향상에 따라 환경에 대한 사회적 욕구도 증가할 것이며, 이는 곧 환경개선에 의한 편익이 계속 증대될 것임을 의미한다. 수자원사업의 환경개선용수로 인한 편익의 계량화는 타당성분석의 신뢰성 향상으로 사업의 사회적 수용성을 높이는데 도움이 될 것으로 판단된다.