• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.4-4
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• 2023

C-band SAR 센서를 탑재한 수자원위성은 한반도 수자원 모니터링을 위해 개발되어 2025년 발사가 계획되어 있으며, 수변환경 및 부유물 탐지 및 다양한 활용이 기대되고 있다. 그 중 수변환경은 수변 생태계 안정성을 유지하는 역할을 담당하여 이에 대한 모니터링은 중요하다. s현장 관측 기반 탐지 방법과 비교하여 위성 원격탐사는 광범위한 지역을 반복적으로 관측하여, 연속적인 수변환경 및 부유물 정보를 제공할 수 있다. 이러한 특성에 기반하여 다양한 다중분광 및 SAR (Synthetic Aperture Radar) 위성 원격탐사 자료를 바탕으로 수변환경 및 부유물의 탐지 연구가 이루어졌다. 특히 단일 영상만을 사용하는 기법에 비해 다중분광 및 SAR 영상을 융합하여 높은 정확도를 보인 바 있다. 초기 연구에서는 임계값 알고리즘 또는 현장관측 기반의 부유물 농도와 위성 자료간의 선형관계를 분석하는 단순한 알고리즘이 주를 이루었으나, 최근에는 RF, CNN 등 보다 복잡하고 다양한 인공지능 알고리즘이 적용되어 높은 정확도로 해당 문제들을 해결하고 있다. 본 연구에서는 수자원위성 활용을 위해 인공지능 기반 수변환경 및 부유물 탐지 알고리즘을 개발하고자 한다. 수자원위성의 대체 자료로 유럽우주국의 Sentinel-1 A/B 위성의 C-band SAR 영상을 이용하였으며, 보조자료로 Sentinel-2 다중분광 영상을 이용하였다. 개발된 알고리즘은 수자원 관리를 위한 환경변화 탐지에 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.977-981
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• 2006

본 연구는 오산천 하천환경정비로 인하여 저서성 대형무척추동물의 군집변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 2002년 6월부터 2005년 11월까지 5개지점을 선정하여 조사를 실시하였다. 조사기간 중 출현한 저서성 대형무척추동물은 총 4문 7강 16목 38과 81종이었으며, 년도별로는 2002년에는 총 55종이 출현하였으나, 2004년에는 36종으로 종수가 급감하였다. ESB에 따른 군집의 생태점수는 2003년도에 45.4에서 2004년도에는 21.7로 낮아졌다가 2005년도에는 31.2로 높아졌다. 이는 하천환경정비공사로 일시적인 교란을 일으켜 저서성 대형무척추동물의 군집변화에 영향을 미친 것으로 사료된다. 종조성의 변화로는 상류부의 경우 환경정비공사 완료 후 생태계안정화와 추이대가 복원되면서 1급수 지표종인 플라나리아(Dugesia japonica)와 옆새우(Gammarus sp.)가 출현하여 다양한 군집을 형성하고 있었다. 하류의 경우는 군집의 종조성이 빈약하지만 공사가 마무리 단계에 들어가면서 수서생물의 서식처가 안정화되고 있는 것으로 사료된다. 이처럼 저서성 대형무척추동물의 서식에 영향을 주는 하상의 물리적 구조와 이와 연관된 유기물 퇴적층과 토사 퇴적층에 대한 관리가 필요하며, 이를 통하여 하도특성에 맞는 안정된 군집구조가 형성될 수 있도록 대체서식처를 하천환경정비계획 수립 시 고려하여야 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1540-1544
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• 2008

최근 기후변화의 영향일 것으로 추정되는 이상가뭄의 발생빈도가 잦아지는 상황에서 이에 대한 대비책으로서 댐의 비상용량을 비상용수로 공급하는 방안이 조심스럽게 제기되고는 있으나 현재까지 국내에서는 비상용수에 대한 명확한 정의조차 제시되지 않는 등 다소 생소한 개념이라고 할 수 있다. 본 연구는 비상용수 공급의 국내 외 사례와 비상용수 공급편익 산정에 관한 국내 외 연구를 검토하여 댐에 의한 비상용수 공급의 가능성과 가치를 평가하는 것을 목적으로 한다. 비상용수의 수요는 정기적으로 발생하지 않는 특수한 경우이고 용수공급을 대체할 만한 대안이 거의 없는 극한 상황에서 발생한다. 그러므로 생 공용수의 편익산정 방법에 일반적으로 이용되는 대체시설비용법과 같은 편익산정 기법을 적용하는 것은 여의치 않을 것으로 판단된다. 그리하여 본 연구는 비상용량이 사용될 때의 갈수빈도와 갈수피해액의 관계를 설정하고 피해경감액을 추정함으로써 연평균 편익을 산출하는 방안을 검토하는 방안을 제안하고자 한다. 비상용수 공급편익의 합리적인 계량화하기 위해서는 적절한 이수안전도의 설정과 이에 따른 이수기능의 평가가 선행되어야 한다. 그러나 아직까지 갈수규모에 따른 비상용수 공급편익의 산정방법에 대한 명확한 기준이 마련되지 않은 실정이다. 따라서 향후 비상시 댐의 이수기능을 최대한 활용하고 이에 대한 올바른 가치평가를 위해서도 관련분야에 대한 기초연구가 시급히 이루어져야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.541-545
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• 2010

식생이 소실된 산불 피해 지역에서 유실되는 토양의 식생회복에 따른 정량적인 변화를 파악하고, 사면토양과 유실토양의 성분분석을 수행하여 이화학적 특성을 파악하고자 한다. 산불 이후 10개의 조사구에서 강우에 의해 유실토양의 양을 측정한 후 토양을 건조시켜 보관하였다. 토양의 입도분석, 유기물함량, 건조밀도 등을 조사하였다. 그리고 전처리한 토양수는 ICP를 이용하여 Fe, Mn, P, Al, Zn, Na, Mg, K, Ca의 성분분석을 수행하였다. 산불 이후 시간경과에 따른 조사구별 식생 회복은 빠른 지역과 느린 지역으로 크게 구분한다. 재생이 불량한 지역은 재생이 왕성한 지역에 비해 상대적으로 많은 양의 토양이 유실되었다. 사면토양의 성분분석 결과 재생불량 지역의 성분함량이 가장 작았으며, 재생왕성 지역은 비피해지에 비해 성분함량이 대체로 높았다. 유실토양의 성분분석 결과 식생회복이 느린 조사구에서 영양염류 함량이 대체로 낮았다. 그러나 식생회복이 느린 조사구에서 많은 양의 토양이 유실되기 때문에 정량적인 영양염류의 소실량은 가장 많았다. 따라서 지표식생이 없는 지역은 다량의 토양유실로 인해 다량의 영양염류가 소실되어 식생 재생을 더디게 만드는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.55-55
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• 2017

가뭄은 국민생활 및 경제 등에 막대한 손실을 초래하며, 지역사회 공동체나 사회기능에 심각한 영향을 끼칠 수 있는 재해이다. 가뭄피해 최소화를 위해서는 단기대응, 복구지원 등의 사후대책에서 사전대비 및 예방으로의 정책 전환이 필요하며, 이러한 정책 수립을 뒷받침하기 위해서는 가뭄에 따른 정량적인 피해영향 평가가 우선적으로 필요하다. 하지만 가뭄 피해의 범위 및 형태는 워낙 광범위하기 때문에, 피해추정을 위한 잣대라 할 수 있는 영향평가 기법조차 제대로 정립되지 못하고 있는 실정이다. 국내에서는 분야별(기상, 농업, 수문)로 지수화 된 지표를 이용한 가뭄 평가가 주로 수행되고 있으며, 경제적 영향평가는 방법론에 대한 시범 연구 수준이다. 가뭄기록조사 등 과거 가뭄피해 자료에서도 피해액의 금액환산이 되지 않은 사례가 대부분이며 급수차지원, 관정개발 등 사후복구비 위주의 일부 자료만이 피해금액으로 제시되어 있을 뿐이다. 댐, 저수지 등에 의한 용수공급 안정성으로 인해, 기상학적인 가뭄이 즉시 물부족으로 인한 피해로 이어지지는 않지만, 물부족이 발생하거나 부족량이 예측되는 상황에서 피해규모를 시스템적으로 추정 및 비교할 수 있는 기법 개발의 필요성에 의해 잠재피해액 개념의 공급지장비용 추정기법을 개발하였다. 공급지장비용 또는 편익 도출을 위한 이론적 배경으로, 경제적 가치 또는 파급효과를 분석하기 위한 방법은 경제학적 접근법과 비경제학적 접근법으로 구분된다. 경제학적 접근법에서 사용하는 진술선호 기법의 경우 전국을 대상으로 설문 등의 과정을 거쳐 지불의사액을 도출하는 과정이 필요하기 때문에 많은 조사비용이 소요된다. 비경제학적 또는 공학적 접근법으로 분류되는 대체비용법은 이론적 배경이 약하고 대체항목의 선택에 주의가 필요하다는 단점이 있으나, 물가자료, 산업통계, 수자원통계 등 기초자료의 주기적 업데이트가 유리하며, 정신적 피해를 제외할 경우 피해비용 추정결과의 편차가 진술선호기법 보다는 작은 장점이 있다. 본 연구에서는 피해비용의 과대추정에 유의하여 대체비용법에 기반한 일본 후생노동성의 감 단수피해추정기법을 우리나라 자료에 맞게 수정하여 공급지장비용을 추정하였으며, 경제학적 접근법에 의한 용수의 한계가치비용 등과 비교를 통해 적용성을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.59-59
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• 2020

온실가스 증가로 전구평균기온은 지속적으로 상승하고 있으며, 이러한 지구시스템 변화는 수자원의 시·공간적인 변동을 증대시킬 것으로 전망된다. 보다 적극적인 기후변화 대응을 위해 2015년 파리협정이 채택됨에 따라 전 세계에서는 온실가스 감축을 실천하고 있으며, 선진국에서는 산업화 이전 대비 1.5℃ 및 2.0℃ 전구기온상승에 따른 분야별 영향평가 및 적응방안을 마련하고 있다. 그러나 국내의 경우 아직까지 전구기온 상승에 따른 수자원 영향평가가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 AR5 기후변화 시나리오를 기반으로 1.5℃ 및 2.0℃ 전구기온 상승으로 인한 국내 수자원 변화 특성을 분석하였다. 이를 위해 몬순특성을 고려하여 적정 5 GCMs을 선정하였으며, 시간샘플링 기법을 활용하여 1.5℃ 및 2.0℃ 전구기온 상승시기를 추정하였다. 통계적상세화 기법을 적용하여 상세 기후변화 시나리오를 생산하고, 수문모형(VIC)에 적용하여 미래 수문변화를 전망하였다. 과거 대비 1.5℃, 2.0℃ 전구기온 상승에 따른 수문기상인자의 변화를 분석한 결과 연평균 강수량 및 유출량은 전구기온상승에 따라 증가하며, 계절별 변동성은 심화될 것으로 전망되었다. 유출량의 변화는 강수량 변화경향과 대체로 일치하였으나, 강수량 대비 전망결과의 불확실성이 크게 나타났다. 한편, 수문순환은 전 지역에서 가속화되는 것으로 확인되었으며, 모든 GCM의 전망결과에서 동일한 경향을 보였다. 수문기상인자(강수량, 증발산량, 유출량)의 강도별 발생빈도 및 총량은 저강도 구간에서 감소, 고강도 구간에서 증가하는 것으로 분석되었다. 이러한 특성은 강수량 및 유출량의 극대값 증가에 기여하여 수자원 관리의 어려움을 가중시킬 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.320-320
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• 2020

하천이용을 위한 다양한 개발사업이 이루어지고 있고 대규모 보가 설치되면서 과거와는 다른 변화된 수리조건에서 기존의 방법으로는 유량자료 생산이 더욱 어려워졌기 때문에 자동유량측정시설의 필요성이 증대되어 조위나 배수 영향을 받는 지점에서 기존 방식을 대체하거나 보완할 수 있는 새로운 유량측정방법으로 자리매김하게 되었다. 자동유량측정시설은 2020년 4월 현재 기준으로 한강 19개소, 낙동강 23개소, 금강 10개소, 영산간 10개소 총 62개소가 운영 중이다. 하지만 4대강 사업 이후, 수질 문제 등의 이유로 2017년 6월부터 순차적으로 4대강 보를 개방하여 보 운영수위에 따라 유속측정이 곤란한 관측소가 증가하고 있으며 이로 인해 환경부 수자원정보센터에서는 보 운영 별 최저수위에서도 자동유량측정시설 운영이 가능하도록 시설물을 개선하는 사업을 실시하고 있다. 개선사업 기간 동안 자료생산의 공백이 발생하지 않도록 인력에 의한 유량측정성과를 확보하여 관측소별 대안유량 산정방법을 개발하였다. 개발된 대안유량은 관측소 개선공사 기간뿐만 아니라 보 운영에 따른 수위저하로 인한 미계측 기간에도 적용하여 유량자료의 손실을 최소화 하도록 하였다. 2019년 운영현황을 범위로 전체 관측소 62개 중 4대강 보 구간에서 관측소 개선공사 8개소와 수위 저하로 유속측정이 불가능한 12개소 중 수위-유량관계곡선식 적용이 가능한 2개소를 제외한 10개소를 대상으로 평균 76일 결측이 발생한 것에 대해 대안유량 산정방법을 적용하여 전 기간 유량자료를 보완하였다. 그 결과 전체 2019년 자동유량측정시설 유량산정률은 99.8%로 자료생산의 공백을 최소화 할 수 있었으며 향후, 보 구간 자동유량측정시설 개선이 완료된 후에도 장비 이상 또는 이상치 발생 시에도 대안유량 산정방법을 활용하여 자료생산의 공백을 최소화 할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.477-477
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• 2012

미생물 연료전지는 정부가 추진하고 있는 신성장 동력사업의 녹색성장 정책에 부합하는 환경융합 신기술로써 일상생활에서 배출되는 하 폐수와 같은 유기물질을 전자공여체로 이용하여 전기에너지를 생산 할 수 있다는 점에서 각광받고 있다. 미생물 연료전지는 산화전극부의 미생물이 공급된 유기물질 을 분해하여 전자와 수소이온을 생성시키며 이들은 산소가 존재하는 환원전극부로 이동하여 물로 환원 됨 으로써 전기를 생성한다. 전기 화학적 성능의 향상을 위해 미생물 연료전지에서는 환원전극부에 서의 산소와 전자 및 수소이온의 빠른 환원반응을 유도해 주는 Pt촉매를 이용한다. 하지만 고가의 Pt 촉매는 미생물 연료전지의 현장적용을 위한 규모확장 시 초기비용이 증가되는 문제점을 초래한다. 이에 미생물 연료전지의 대체촉매 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 화학적 연료전지에 관한 논문에서 연료전지의 촉매로 산소 환원반응에 높은 성능을 보이는 Co-N/C 형태의 Cobalt poly-pyrrole carbon가 제시 되었다. 이는 가격적인 측면에서는 Pt촉매의 약1/10배 정도 수준이지만 셀 성능은 Pt촉매의 95%정도의 효율을 보인다는 측면에서 향후 Pt 대체촉매로 가능성을 보여주는 새로운 비금속 촉매물질이다. Cobalt poly-pyrrole carbon이 Pt-catalsyt 셀 전압 성능 대비 약 66 %의 효율을 보였고 내부저항과 최대전력 밀도에 있어서도 촉매를 사용하지 않은 경우와 비금속 촉매의 성능보다 높음을 알 수 있었다. 본 연구는 Pt-catalsyt를 대체할 수 있는 저가의 산소환원 촉매물질 발굴을 위해 미생물연료전지에서 사용된 전례가 없으며 현재 화학전지의 촉매로 널리 쓰이고 있는 Cobalt poly-pyrrole carbon의 산소환원 촉매로써의 이용가능성을 평가하기 위해 실시되었으며, 평가한 결과는 첫 번째로 Cobalt poly-pyrrole carbon을 사용한 경우가 촉매를 사용하지 않은 경우와 비금속 촉매보다 환원 전극부에서의 원활한 환원작용이 진행되고 있음을 추측할 수 있으며 Pt-catalyst와 비교하였을 때 성능 대비 저렴한 가격으로 가격 경쟁력에 있어서 우월하다고 판단되었고 두 번째로 전기화학적 성능평가 및 EIS를 이용한 환원전극부의 내부저항 평가를 실시한 결과 셀 전압에 있어서 가장 많은 도말량 ($2.0mg/cm^2$)이 높은 성능을 보이고 있음을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.129-129
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• 2017

홍수파, 댐 및 보 등 하천구조물, 지류와 합류로 발생하는 배수영향 등으로 인해 고리형 수위-유량관계가 나타나 수위-유량관계식의 신뢰도가 저하된다고 판단되는 대하천 본류와 합류부 인근지류에서 초음파를 지표로 활용하는 자동유량장치가 현재 58개소에 도입되어 운용되고 있다. 그러나, 최근 다기능보 설치 등 하천의 수리적 특성이 변동하였고, 지류에서 주로 운용되는 수위-유량관계 기반 유량측정소에 본류-지류 합류로 인한 배수영향으로 고리형 관계가 형성될 경우, 지류수위관측소를 자동유량관측소로 대체할 필요성이 제기되고 있다. 또한, 기존 자동유량관측소의 경우도 홍수량이 기준이하로 나타날 경우 수위-유량 관계식으로 대체하는 경우도 발생하는데 적용기준이 명확하지 않은 경우가 많다. 본 연구에서는 신규 자동유량장치 설치, 기존 수위관측소 대체, 그리고 자동유량관측소에서 수위-유량 관계 활용 기준 설정 등을 판단하기 위해 고리형 수위-유량 관계의 패턴을 분석하여 지류의 수위관측소 존속여부 등을 결정할 수 있는 방법론을 제시하고자 한다. 이를 위해 다기능보 설치 및 지류-본류 합류로 인한 지류로의 배수영향과 홍수파에 의한 고리형 수위-유량관계의 양상을 다양한 수문사상에 대해 분석하였다. 시범구역으로 하류에 창녕함안보가 위치한 낙동강과 합류하는 남강을 대상하천으로 하였고 자동유량장치가 설치된 낙동강의 적포교, 남강의 정암관측소의 관측자료를 활용하여 HEC-RAS 부정류 모형을 구축하였다. 구축 후 다양한 본류와 지류의 유량을 가정하여 고리형 수위-유량 발생 패턴을 분석하였다. 지류-본류 합류 영향의 경우, 낙동강의 영향을 유무를 고려하여 상승된 수위의 비율로부터 일정 유의수준을 두어 배수영향 구간을 산정하였다. 다기능보 영향은 다기능보 설치 전후를 가정하여 영향을 분석하였다. 그 결과, 남강의 경우 지류 유량이 작은 경우에도 본류 유량이 상대적으로 큰 경우 배수영향에 의한 고리형이 나타났다. 그리고, 다기능보에의한 배수영향은 매우 작은 것으로 나타났고, 지류의 유량이 큰 경우 홍수파에 의한 고리형도 발생함을 알 수 있었으나, 지류-본류 합류로 인한 고리형 발생이 지배적이었다. 이러한 결과를 바탕으로 95%의 유의수준을 기반으로 고리형 발생 여부를 확인할 수 있는 모노그래프를 작성하여 수위-유량관계 기반 유량 산정의 적절성을 판단하는 기준으로 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.319-323
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• 2009

최근 대체수자원 개발, 도시 비점오염과 물순환 체계의 효율적 관리를 위한 분산식 빗물관리기술에 대한관심이 급증하고 있다. 이수 목적의 빗물이용시설, 치수목적의 우수유출 저감시설, 택지개발사업의 재해저감시설 등 다양한 목적으로 시설들이 도입되고 있다. 그러나 치수용 시설에 있어 설계강우에 따른 홍수량 산정방법을 제외하고는 이수 및 물순환 건전화를 위한 계획, 설계기술은 현재까지도 부족한 실정이다. 특히 이수목적의 경우 집수면의 토지이용 특성, 용도별 사용수량 및 경제성에 대한 검토 없이 집수면적이나 대지면적의 일정비율 이상을 설계하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내에서의 빗물관리시설 계획 설계를 지원하기 위해 공동주택 빗물관리 의사결정지원 모형(RainCity v1.5 Beta)을 개발하였다. 강우자료는 5분 간격의 설계강우, 시우량 및 일 강우자료를 DB나 사용자 파일로부터 호출하도록 하였으며, 토지이용 특성에 따라 유출계수를 고려한 수문학적 집수면적을 산정하여 적용하였다. 현재 버전은 이수 및 치수용 저류조, 침투통, 침투트렌치, 침투블럭 등 장치형 침투시설과 투수성포장 등 지표면 침투시설을 대상으로 하였으며, 각 시설조합의 설치에 따른 유입/유출량, 침투량 및 사용수량 등 물순환 과정을 모의할 수 있다. 특히 선택된 시설조합은 규모 시나리오에 따라 목표 기능에 맞는 시설규모들을 선정하고, 비용-편익분석을 통해 경제적인 시설규모를 결정할 수 있다. 향후 지속적으로 GUI를 개선하여 사용자 편의도를 높이고, 식생형 침투도랑, 생태연못, 중수이용시설과의 연계 등 기능을 확대할 계획이므로 국내에서의 빗물관리시설의 계획 설계 시 활용도가 높을 것으로 기대된다.