• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.208-208
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• 2023

북한강 유역은 대한민국을 대표하는 한강의 제1지류로 상류에 북한산이 위치하여 풍부한 자연환경과 생태계를 보유하고 있다. 해당 유역은 수력 및 다목적댐이 위치하여 수력발전과 수도권 물공급에 있어 중요한 역할을 하고 있다. 더욱이, 상수원보호구역으로 지정되어 있어 수질오염 예방을 위한 수질 관리가 필요하다. 기존 연구의 경우 북한강 유역 내 1개 다목적댐(소양강댐) 지점에 대한 수량 및 수질 매개변수 검·보정을 수행한 사례가 있으나 다목적댐 및 수력댐을 모두 고려한 사례는 없어 관련 연구가 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 활용한 북한강 유역 내 수량·수질을 분석 및 평가하고자 한다. 대상유역은 북한강 유역이며 저류를 하지 않는 평화의 댐을 제외한 5개 댐(화천댐, 춘천댐, 소양강댐, 의암댐, 청평댐)에 대해 모형에서 고려하였다. 자료평가기간은 1983년부터 2021년이며 기상 및 지형자료, 저수지 자료, 점오염원 자료를 입력자료로 활용하였다. Penman/Monteith 방법, SCS 방법, Muskingum 방법, 저수지 운영 방법(일 단위 관측 방류량 입력 및 목표 저수량 유지)을 활용하여 모형 모의를 수행하였다. 매개변수 검·보정은 수량(댐 유입량 및 방류량, 저류량) 및 수질(유사량, 총질소, 총인) 자료를 활용하여 수량 9개 지점과 수질 6개 지점, 댐 저수지 5개 지점을 중심으로 수행하였다. 수량 및 수질에 대한 도시적 및 통계적 평가를 통해 관측 및 모의 간의 정확도를 평가하였다. 평가결과, 수량은 임남댐의 영향을 받는 일부 댐을 제외한 대부분의 댐 유역에서 관측 및 모의 유량 간의 적합도가 우수하게 나타났다. 수질은 수량의 영향을 직접적으로 받아 일부 지점을 제외한 대부분 지점에서 관측 및 모의값 간의 적합도가 높게 나타났다. 검·보정 적절성 판단을 위한 정량적 평가결과, 수량의 경우 결정계수(R²) 0.64~0.94, 용적오차(PBIAS) 0.09%~15.77%로 적정한 것으로 나타났다. 수질의 경우 용적오차 0.00%~29.14% 사이로 적정범위 안에 포함된 것으로 나타났다. 본 연구결과는 기후변화와 연계하여 미래 기간의 수량 및 수질 분석 연구에 기여할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.380-380
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• 2022

빗물이용시설은 2014년 「물재이용법」 개정에 따라 시설 확충에 맞춘 획일적인 운영으로 시설수는 증가하고 있으나 대상 시설의 이용량 증가에 대한 부분은 한계를 나타내고 있다. 따라서 설치 의무대상시설에 대한 적정한 시설의 이용현황을 조사 및 분석을 통해 이용시설의 효율적인 운영 및 관리 방안 마련이 필요한 실정이다. 빗물이용시설의 효율적 관리방안 설정을 위해서는 의무 대상시설별 설치 및 운영관리 실태조사, 빗물이용시설관련 기준 검토 및 분석, 빗물이용시설 개선방안 마련의 단계로 방안을 수립하여야 한다. 본 연구에서는 빗물이용시설 기준 검토 및 분석에서 지역별, 수요처별, 용도별 일정 빗물이용 활용률을 확보할 수 있는 빗물이용시설의 평가를 위해 수문학적 물수지 분석을 통한 물수요-공급시계열 분석을 수행하였다. 물수지 분석 툴이 없기 때문에 본 연구를 통해 빗물이용시설 물수지 분석 excel 도구를 개발하였으며, 이를 통해 빗물이용시설 공급충족률(필요수량 대비 빗물이용량), 빗물보장률(전체일수 대비 빗물이용일수), 빗물이용시설 이용률(빗물이용시설용량 대비 빗물이용가능량)에 대해 분석을 수행하였다. 개발한 물수지 분석 excel 도구를 이용하여 현재 설치되고 운영하고 있는 의무대상시설의 운영현황과 도구에서 계산된 활용성 평가 결과의 비교를 통해 현재 운영 현황을 개선할 수 있으며, 다양한 시나리오 적용에 따른 운영 결과를 시설 설치 이전에 확인하여 최적 운영방안 도출에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.10-10
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• 2023

본질적으로 복잡하고 다양한 특성을 가지는 우리나라(도시, 농어촌, 도서산간, 섬 등)의 물 공급 시스템은 생활수준의 향상, 기후변화 및 가뭄위기, 소비환경 중심의 요구와 한정된 수자원을 잘 활용하기 위한 운영 및 관리가 매우 복잡하다. 이로 인한 수자원 고갈과 가뭄위기 등에 관련한 대책 및 방안으로 대체수자원인 지하수 활용방안들이 제시되고 있다. 따라서, 물 관리 시스템과 관련한 디지털 기술은 오늘날 플랫폼과 디지털 트윈의 도입을 통해 네트워크와 가상현실 세계의 연결이 통합되어진 4차 산업혁명 사업이 현실화되고 있다. 물 관리 시스템에 사용된 새로운 디지털 기술 "BDA(Big Data Analytics), CPS(Cyber Physical System), IoT(Internet of Things), CC(Cloud Computing), AI(Artificial Intelligence)" 등의 성장이 증가함에 따라 가뭄대응 위기와 도시 지하수 물 순환 시스템 운영이 증가하는 소비자 중심의 수요를 충족시키기 위해서는 지속가능한 지하수 공급을 효과적으로 관리되어야 한다. 4차 산업혁명과 관련한 기술성장이 증가함으로 인한 물 부문은 시스템의 지속가능성을 향상시키기 위해 전체 디지털화 단계로 이동하고 있다. 이러한 디지털 전환의 핵심은 데이터에 관한 것이며, 이를 활용하여 가치 창출을 위해서 "Digital Groundwater Technology/Twin(DGT)"를 극대화하는 방식으로 제고해야 한다. 현재 당면하고 있는 기후위기에 따른 가뭄, 홍수, 녹조, 탁수, 대체수자원 등의 수자원 재해에 대한 다양한 대응 방안과 수자원 확보 기술이 논의되고 있다. 이에 따른 "물 순환 시스템"의 이해와 함께 문제해결 방안도출을 위하여 이번 "기획 세션"에서는 지하수 수량 및 수질, 정수, 모니터링, 모델링, 운영/관리 등의 수자원 데이터의 플랫폼 동시성 구축으로부터 역동적인 "DGT"을 통한 디지털 트윈화하여, 지표수-토양-지하수 분야의 특화된 연직 프로파일링 관측기술을 다각도로 모색하고자 한다. "Digital Groundwater(DG)"는 지하수의 물 순환, 수량 및 수질 관리, 지표수-지하수 순환 및 모니터링, 지하수 예측 모델링 통합연계를 위해 지하수 플랫폼 동시성, ChatGPT, CPS 및 DT 등의 복합 디지털화 단계로 나가고 있다. 복잡한 지하환경의 이해와 관리 및 보존을 위한 지하수 네트워크에서 수량과 수질 데이터를 수집하기 위한 스마트 지하수 관측기술 개발은 큰 도전이다. 스마트 지하수 관측기술은 BD분석, AI 및 클라우드 컴퓨팅 등의 디지털 기술에 필요한 획득된 데이터 분석에 사용되는 알고리즘의 복잡성과 데이터 품질에 따라 영향을 미칠 수 있기 때문이다. "DG"는 지하수의 정보화 및 네트워크 운영관리 자동화, 지능화 등을 위한 디지털 도구를 활용함으로써 지표수-토양층-지하수 네트워크 통합관리에 대한 비전을 만들 수 있다. 또한, DGT는 지하수 관측센서의 1차원 데이터 융합을 이용한 지하수 플랫폼 동시성과 디지털 트윈을 연계할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.79-79
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• 2020

기존과 현행 수자원 관련 의사결정은 법, 정책 및 규정의 틀에서 이루어진다. 그러나 우리나라에서 재현되고 있는 물의 사회적 현안과 갈등들을 생각할 때 이들 의사결정을 위한 틀이 충분한 역할을 하고 있는가에 의문을 제시하고 다른 길을 모색할 필요가 있다. 본 논문은 물 의사결정과 행동을 주도하기 위한 기존 틀의 보완책 또는 새로운 대안으로 섬진강 유역의 수자원 이용 사례를 통하여 물 윤리의 도입과 제도화를 제안한다. 물 윤리(water ethics)는 물 정책, 관리 및 실무 등 실제행동의 복잡한 환경에서 우리의 가치를 적용하기 위해 채택하는 원칙이다. 대부분 물 윤리적 행동선택은 여러 개의 상충되는 가치를 포함하고 있어 원칙이 필요하며, 존중할 가치와 무시할 가치를 선택해야한다. 또한 이러한 가치 결정을 신속하고 효율적으로 수행하여 물 갈등해소를 지원할 필요가 있다. 물 윤리의 가치 영역은 환경, 사회, 경제, 문화, 거버넌스 등 5개로 분류할 수 있다. 섬진강 유역에는 1960년 이후 경제발전을 위하여 섬진강댐, 주암댐, 보성강댐, 동복댐, 동화댐 등 6개의 댐이 건설되었고, 이들 댐에서 확보한 수량의 60%는 섬진강 유역 외의 생·공용수, 농업용수 및 발전용수로 도수되고 있다. 송정지점을 기준으로 연평균 유출량은 댐건설 전·후에 40%로 감소한 것으로 추정되었다. 물 윤리 차원에서 이들 정책은 1960년 정부가 추구했던 경제 가치에 최우선하는 물 관리라고 할 수 있다. 이러한 물 관리는 하류로 흘러가는 수량의 부족을 초래하여 하구 생태계 훼손을 초래하였다. 특히 하구 기수역에서 상류 유입량 감소로 인한 염수의 유입으로 재첩의 생태환경이 악화되어 전통적인 재첩채취 어업문화를 이루어 왔던 어민들이 고충을 겪고 있다. 물 윤리 차원에서 섬진강의 물 관리는 경제와 함께 환경, 사회, 문화 및 거버넌스 가치의 비중을 높일 필요가 있다. 또한 하구의 환경생태 가치 보전에 필요한 환경유량을 확보하기 위해 공업용수와 농업용수 이용 효율성(재이용, 절약, 경제성), 생활용수의 수요관리, 공급시설의 최적 운영 전략을 물 윤리적 차원에서 평가해야한다. 최종적으로 확보된 환경유량의 효과적 활용을 위하여 그동안 물 관리에서 소외되었던 어민을 포한한 지자체, 수공·농어촌공사·한수원 물 관리기관, 중앙정부 등 이해관계기관의 거버넌스 가치를 높여야한다.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.33 no.1
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• pp.8-14
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• 2000

Long term cultivation crops like tomato, capsicum, melon etc. demand much amount of continuous supplying of nutrition during the whole growing periods. It is not easy to cover satisfactorily the nutritional demands for them by splitted top dressings, slow release fertilizer applications and fertigation systems. To overcome these problems, the "CULTAN" (Controlled Uptake Long Term Ammonium Nutrition) Beaker Deposit techniques have been developed and it was put into PVC beaker with the combined nitrogen fertilizer type mixed with the ratio of one-third of ammonium sulfate-N and two-thirds of urea-N, in which nitrogen was loaded on the demanding amount of a tomato plant during the growing period. Gypsum was mixed as a binder, and loamy soil and compost were used as a diffusion regulator. It was placed upside down into root zone of tomato at the transplanting. Tomato roots were spreaded into the Deposit beaker by ammonium ions which attract root growth. The tomato fruit yield and nitrogen uptake by plant were increased by application of $NH_4$-Beaker deposit fertilizer rather than those of common fertilizer treatment. In conclusion, it was able to improve economic and ecological benefits through CULTAN system compared with common fertilization systems. CULTAN system was estimated as a prospective alternative to enhance productivity and minimize nutrient lose. In addition, it shows further developing possibility of CULTAN system by the supplement of micro-nutrients and pesticides in the macro-nutrient beaker deposits.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.802-802
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• 2012

물발자국은 개인이나 지역, 집단 등이 소비하는 재화와 서비스를 생산하는데 필요한 물의 총량을 나타낸다. 물발자국은 실제 눈에 보이지 않지만 생산품에 내포되는 수자원으로서 농 축산물의 국가간 교역시 가상수의 흐름이 내포되어 있고, 이에 따라 국가별, 품목별로 농 축산물 수출입에 따른 물발자국이 산정될 수 있다. 농 축산물의 물발자국은 농업용수와 관계가 있기 때문에 수출입 정책과 농업용수 수자원 확보를 동시에 고려하기 위하여 주요 농 축산물에 대한 국가간 가상수의 흐름을 분석하고, 이에 따른 국내의 물발자국의 영향을 살펴볼 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 농 축산물 교역을 통하여 이동되는 가상수의 흐름과 양을 산정하고 국내의 내적, 외적 물발자국의 변화를 분석하고자 하였다. 먼저 과거 5년 이상의 국가간 농 축산물의 교역량을 조사하고, 주요 농 축산물에 대한 가상수량을 적용하여 국가별, 품목별 Green, Blue, Grey 물발자국을 각각 산정하고 비교하였다. 특히 Blue water는 인위적으로 공급되는 용수이므로 수자원 절약의 측면에서 중요한 의미를 지니고 있다. 다음으로 주요 농 축산물의 국가간 물발자국 산정결과를 통하여 우리나라의 내적, 외적 물발자국을 산정하였다. 내적 물발자국은 자국내에서 생산되는 농 축산물의 가상수를 의미하고, 외적 물발자국은 수입되는 농 축산물에 대한 가상수를 의미한다. 내적, 외적 물 발자국의 비교를 통하여 품목별로 우리나라의 수자원 의존도 등을 평가할 수 있다. 본 연구결과는 단순히 농 축산물의 교역이 물품의 흐름이 뿐만 아니라 물품에 포함되는 가상수의 흐름을 동시에 고려한 것으로서 향후 농 축산물 수출입 정책과 수자원 정책을 동시에 고려하는 농축산업 관련 정책 수립시 중요한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.12
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• pp.889-896
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• 2017

In the present study, an integrated SWAT-MODFLOW model was implemented to analyze the method of supplying groundwater abstraction contributing to Musimcheon stream. Various simulations of supply of groundwater to streamflow with current and maximum groundwater abstraction have been explored for 5 years (2011-2015). In 2015, when the severe drought happened, the monthly discharge change rate due to groundwater supply was ranged from 23% in current abstraction to 68% in maximum abstraction. In terms of annual groundwater recharge, these quantities could be applicable recharges ranged from 75 mm (6.2% of annual mean precipitation) to 290 mm (24% of annual mean precipitation) which could be stable annual supply. Since surface water is vulnerable to drought, the water supply using groundwater could be an effective alternative for stream deficiency.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.472-472
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• 2022

과거 우리나라 하천관리 정책은 이수와 치수 기능 위주로 개발됨에 따라 하천 수량이 감소하고 오염이 심화되는 등 하천환경이 계속적으로 악화되어 왔다. 시대가 변화함에 따라 하천환경 개선에 대한 패러다임과 사회적 요구의 변화로 인간과 자연이 더불어 살 수 있는 친환경적인 하천을 조성하고 훼손 또는 변화된 하천을 복원하는 노력이 필요하다. 하지만, 본래 자연상태의 하천으로 완벽하게 회복 될 수없다는 한계점이 있기 때문에 하천이 갖고 있는 하천공학적 기능을 최대한 유지하면서도 다양한 수생생물의 서식처의 기능도 되살아나게 해야 하는 복합적인 목적을 갖춰야 하며, 하천 수생생물의 서식처 복원을 위해서는 하천생태계에 필요한 환경유량의 정량적인 평가와 확보방안 및 공급방안의 검토가 동시에 필요하다. 본 연구에서는 하천유지유량이 생태계 기준으로 고시된 하천인 감천유역을 대상으로 물수급 분석을 통해 환경생태유량 확보할 수 있는 방안을 고려하고자 하였다. 물수급 분석을 위해 K-weap을 활용하였으며, 공급 우선순위, 저수지 운영 변화 등을 통해 제한된 수자원을 효율적으로 활용하여 방안을 제시하고자 하였다. 추후 하천 수생생물의 생애주기와 계절적 변화 등을 고려한다면, 더욱 합리적이고 지속가능한 환경생태유량 확보방안을 제시할수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.222-222
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• 2022

최근 기후변화로 인해 지역 및 시기별로 강수량이 편중되면서 가뭄(0.72회/년) 등 물 관련 재해가 빈번하게 발생하고 있으며, 가뭄의 강도 또한 심화되는 추세이다. 본 연구대상 지역인 태안군과 괴산군의 경우 기후변화 시나리오(RCP 4.5)를 적용, 미래(~2100년) 기상조건에 대하여 기존 농업용 저수지의 용수공급능력을 평가한 결과, 가뭄대응(내한) 능력이 감소하는 것으로 분석되었다. 한편, 농업가뭄의 경우 주로 영농기에 발생하여 장마가 시작되면서 해소되었으나, 최근 기후변화로 인해 지속기간이 점차 증가하여 가뭄피해가 매년 반복되고 있다. 그러나, 현재까지 추진된 가뭄대책의 경우 관정개발, 저수지 준설 등 단기·사후처방 중심의 대책이 마련되어 지속적인 재해관리와 예방에 많은 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구에서는 지역 맞춤형 가뭄대응 종합대책을 마련하여 기후 변화대비 안정적인 영농기반을 구축하고자 하였다. 기존시설 개선, 수요관리 등 최근 정부정책 방향과 재원조달 방안을 고려, 법적근거(농어촌정비법 등)에 의한 실현 가능한 사업계획을 수립하는 한편, 다목적 농촌용수 개발, 용수이용체계 재편 등 사업유형을 구분한 후 단계별(장·단기) 가뭄대책을 마련하였다. 가뭄대책 수립 시 한국농어촌공사에서 개발한 '수리수문 설계 시스템(K-HAS)'을 이용하여 용수 수요량을 산정하였고, 기존 수리시설물별 물 수지 분석을 통해 여유수량이 확보된 수원을 최대한 활용코자 하였다. 저수지 개발 등 신규 수자원 확보가 용이한 내륙·산간지역의 경우 중·대규모 저수지(유효저수량 1백만m³, 유역면적 200ha이상) 개발계획을 수립하는 한편 지역특성(형상, 표고차 등), 개발여건 및 경제성 등을 고려하여, 적정 개발범위(수혜면적 20ha이상)을 설정하였다. 한편, 신규 수자원개발이 어려운 도서·해안지역의 경우 용수 재이용(회귀수 활용) 및 담수호 내 염해방지시설을 도입하는 등 지역 맞춤형 가뭄대책을 수립하였다. 본 연구에서 제시한 단계별(장·단기) 가뭄대책이 차질없이 시행될 경우 기후변화 대비 안정적인 농업용수공급이 가능하고, 상습가뭄 발생(물 부족) 지역에 대하여 효율적이고 합리적인 물(수요·공급)관리가 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.470-470
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• 2023

하천 및 저수지의 수량자료 수집을 위해 부자식 또는 레이더식 수위계 등의 계측기를 이용하여 수위의 변화를 측정한다. 그러나, 수량 모니터링을 위해 설치되는 계측기와 유지관리를 위한 인력소모 비용의 이유로 일부 지역에서만 제한적으로 수행되고 있어 정확한 수문 해석에 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 저가의 센싱장비와 라즈베리파이를 활용한 ICT 기술을 수량 모니터링분야에 적용하여 수위 모니터링 기술을 개발하고자 한다. 라즈베리파이(Raspberry Pi 3 B Model)는 오픈소스 기반의 초소형 컴퓨터로 여러 센서를 연결하여 다양한 수문 인자(토양수분, 온도, 수위 등)들을 측정할 수 있으며, 통신 모듈이 기본 내장되어 있어 통신망 구축을 통해 측정데이터를 데이터베이스에 저장할 수 있다. 수위센서(eTape)와 초음파센서를 연결하여 실제 하천 유량 모니터링에 활용되고 있는 부자식 수위계 장비와 비교 분석을 통해 활용 가능성을 검증하고자 하였다. 검증방법은 인공강우실험을 위해 설치된 플륨관에 수위센서(eTape)와 초음파센서를 부착하여 기존 운영중인 부자식 수위계와 비교하였다. 부자식 수위계의 측정결과와 두 센서의 상관관계를 분석한 결과 결정계수(R²)가 0.94 이상으로 나타났다. 분석결과와 같이 기존 고가의 수위 관측장비들을 대체하여 저가의 센서 기반 모니터링 장비들의 실용화가 가능할 것이라 판단된다. 향후 연구에서는 다양한 센서(수위, 초음파, 카메라 등)를 이용하여 농업용수 물수지 분석에 활용할 계획이다. 농업용수는 수자원 총량 중 차지하는 비율이 높음에도 불구하고 정량적 데이터가 부족한 실정이며, 지역별 공급 특성이 다양하여 이를 계량화하기 위해서는 다수의 계측기가 필요하다. 따라서, 본 연구에서 개발중인 센서를 활용하여 물순환 과정의 정량적인 계측을 통해 농업용수의 효율적인 관리 및 농업용수의 하천기여도 평가 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.