• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.449-456
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• 2014

기후변화로 인한 국지적인 이상가뭄 빈발 및 물수지 관련 불확실성 증가 등으로 각국에서는 사용가능한 담수량 확보, 즉 물안보 문제가 크게 대두되고 있다. 사용가능한 담수량 중 상당부분이 전력을 생산하는 발전 분야에도 사용되기 때문에 그 중요성이 점차 증대하고 있다. 신재생에너지원인 태양광발전은 설비제조, 설치 및 운전의 전 과정(life cycle)에서 수자원을 소비하지만 전통적인 에너지원인 화력발전이나 원자력발전에 비하면 상대적으로 수자원을 적게 사용한다는 장점이 있다. 본 연구에서는 태양광시스템의 원료채취부터 운영발전까지 물 사용량을 알아보기 위해 전 과정의 물 발자국을 측정하여 그 결과를 분석했다. 물 발자국 산정결과 태양광시스템의 전체 물 발자국은 $0.989m^3/MWh$이며, 폴리실리콘과 태양전지 공정에서 물 발자국이 높게 나타났다. 폴리실리콘 공정은 에너지 다소비 공정이기 때문에 냉각수 사용량이 많았고 태양전지 공정에서는 고효율 결정질 실리콘 세척을 위한 탈 이온수(deionized water) 사용량이 많았기 때문에 물 발자국이 높은 것으로 보인다. 태양광발전은 기존 에너지원보다 물 사용량이 적은 발전원임을 확인할 수 있었으며, 에너지 분야의 물 사용량을 절감할 수 있는 가치를 가지고 있음을 알 수 있다. 향후 에너지정책 결정에 있어서 신재생에너지의 부가적인 가치로서 물 발자국 개념의 도입이 중요하다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권11호
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• pp.827-834
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• 2013

물 발자국(Water footprint)은 단위 제품 및 단위 서비스 생산 전과정(life cycle) 동안 직접 및 간접적으로 이용되는 물의 총량지표를 나타내는 것을 의미한다. 현재까지 산업별 및 제품에 대한 물 사용량과 관련된 자료가 잘 구축되어져 있지 않으며 특히 많은 물이 사용되어지는 농업 생산 제품에 대한 물 사용량에 대한 자료는 전무하다고 할 수 있기 때문에 각 제품에 대한 물 사용량 자료 구축은 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 우리나라의 수자원 이용 형태 중에서 가장 큰 부분을 차지하는 산업 분야인 농업 산업에서 쌀 생산을 중심으로 8개 지자체(강원, 경기, 경북, 경남, 전남, 전북, 충북, 충남)를 범위로 하였으며, Cropwat 8.0 모델을 이용하여 물 사용량을 산정하였다. 본 연구의 결과로 쌀 제품의 간접적인 물 사용량은 경북 지역이 $1,356.68m^3/ton$으로 가장 적은 물 사용량을 가졌으며, 전남지역이 $1,669.54m^3/ton$로 가장 많은 물이 사용되는 것으로 산정되었다. 8개 지자체의 평균적인 물 사용량은 $1,487.87m^3/ton$으로 산정되었으며, 쌀 밥 한 그릇 양의 밥(130 g)을 지을 때 쓰이는 직접 물의 사용량 및 간접 물 사용량을 고려한 총 물 발자국 산정 값은 193.61L로 산정되었다. 본 연구결과를 바탕으로 농업 분야 및 전 산업 분야로 확장하여 제품별 물발자국 산정이 필요하며 데이터베이스 구축이 필요하리라 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.492-492
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• 2018

'물발자국(Water Footprint)' 개념은 가상수의 개념이 확장된 것으로 제품 생산과 서비스 전 과정에서 사용된 물의 양을 나타낸다. 따라서 한 국가내의 수자원 총량의 산출 시에 국제 무역을 통해 수출-수입되는 가상수의 양까지 고려하여 국가 물 총합(Water Budget)을 계산한다. 본 연구는 가상수의 수자원 활용에 관한 산업적 차원의 비교를 위하여 산업별 물발자국 산정모델을 구축하고자 하였다. 산업별 물발자국을 산정하기 위하여 첫째, 산업별 용수사용량에 기초하여 물발자국을 산정하였고, 둘째, 단위 물발자국에 기초하여 산업별 물발자국을 산정하였다. 먼저 산업별 용수사용량에 기초한 물발자국 산정은 하향식 접근법을 적용하였다. 국가 산업별 물발자국을 산정한 결과, 산업 전체 물발자국은 약 330억$m^3$이며 그 중 농업계가 연간 118.8억$m^3$으로 전체 물발자국의 36%를 차지하였다. 그 다음은 생활계로 전체의 34%인 111억 4천만$m^3$이다. 축산계의 물 사용량은 연간 2억 6천 7백만$m^3$ 정도이지만, 오염물질을 정화하는데 필요한 물인 회색수의 양이 많아 물발자국이 73억 $m^3$으로 비교적 높게 산정되었다. 공업계의 가상수량은 연간 26억$m^3$으로 타 산업에 비하여 오염부하량이 높지 않아 회색수량이 작게 나타났다. 다음으로 단위 물발자국에 기초하여 산업별 물발자국을 산정하였다. 단위 물발자국과 생산량을 활용하여 산정하는 상향식 접근법을 활용하였다. 1980년대부터 2014년까지 쌀 외 18개 품목에 대한 농산물 생산의 물발자국을 산정한 결과, 전체 물발자국은 평균 90억$m^3$으로 추정되었다. 한편, 2차 산업의 물발자국은 산업연관분석을 활용하여 산정하였다. 산업연관분석을 위하여 한국은행의 산업연관표와 경제총조사의 용수비 항목을 활용하였다. 2차 산업의 총 물발자국을 산정한 결과, 60억 $m^3$으로 추정되었다. 3차 산업의 물발자국도 이와 동일한 방식으로 산업연관표를 활용하여 산정하였다. 산업연관분석을 활용한 3차 산업의 물발자국 산정한 결과, 숙박 및 음식점업에서의 물발자국이 가장 큰 것으로 산정되었다. 이에 따라 Case Study로서 국내 워터파크 대상으로 물발자국을 산정하였다. 자료가 없는 부분을 제외하고 연간 총 840만 $m^3$의 물발자국을 가지는 것으로 나타났으며, 이 중 직접수는 70만 $m^3$, 간접수는 770만 $m^3$으로 간접수의 비율이 92%를 차지하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.869-877
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• 2008

본 연구에서는 전국 140여개 가구를 대상으로 조사된 가정용수의 각 용도별 사용량 자료를 바탕으로 가정용수의 용도별 사용량을 도출함으로써 상, 하수도시설설계에 활용할 수 있는 원단위를 제시하고, 또한 용도별 사용특성분석, 영향인자 평가 등을 통하여 가정용수의 변동특성을 이해하고 향후 사용경향을 예측할 수 있는 정보를 제공하고자 하였다. 가정용수의 총사용량 기준 원단위는 $165.8{\ell}pcd$였으며, 각 용도별 사용량은 세면용수 $15.4{\ell}pcd$(10%), 욕조용수 $24.7{\ell}pcd$(16%), 싱크대용수 $29.7{\ell}pcd$(19%), 세탁기용수 $30.8{\ell}pcd$(20%), 변기용수 $38.5{\ell}pcd$(25%), 기타용수 $13.5{\ell}pcd$(9%)로 나타났다. 가정용수 중에서 변기용수의 사용량이 가장 많은 것으로 나타났으며, 베란다, 정원용수 등이 포함된 기타용수의 경우 사용빈도가 일정하지 않고 사용량의 편차도 심하여 변동계수와 표준편차가 가장 크게 나타났다. 가정용수의 용도별 사용량을 미국, 영국 가정과 비교한 결과, 기타용수와 실외용수를 제외하고는 미국의 실내용수 사용량과 비율이 우리나라와 매우 유사한 특성을 보였다. 가정에서 물사용에 기초한 생활양식이 미국과 유사하게 변화되고 있음을 간접적으로 보여준 결과이다. 또한 1985년에 서울에서 조사된 용도별 사용량과 금번결과를 비교한 결과, 목욕, 변기, 세탁, 취사용수의 총량은 $23{\ell}$가 증가하였으며, 특히 세면과 욕조용수를 합산한 목욕용수가 $27{\ell}$에서 $40{\ell}$로 크게 늘어났고, 세탁용수도 $17{\ell}$나 늘어났다. 생활양식이 서구화되면서 가정에서의 목욕, 사워문화가 점차 확산되고 대용량 세탁기의 보급이 늘어난 것 등이 영향을 미쳤을 것으로 추측되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권10호
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• pp.969-976
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• 2013

수돗물의 공급과정에서 발생되는 상수관망의 누수는 소중한 수자원의 손실, 공급에너지의 추가적인 소요 등 사회경제적인 손실을 초래한다. 본 연구에서는 관로 상에 설치되어 실시간으로 계측되는 유량자료를 이용하여 누수를 감시하는 모형을 적응 칼만필터 기법을 이용하여 제시하였다. 제안된 누수감시 알고리즘에서는 수돗물 사용량의 시간적 변화와 요일적 변동을 고려함으로써 예측의 신뢰도를 향상시키는 방안을 제시하였다. 또한 기존의 칼만필터 기법에 혁신과정을 추가하여 잡음의 공분산에 대한 자동보정을 통하여 예측의 정확도를 개선하였다. 개발된 모형은 사인형태의 가상 유량자료에 대한 모의실험을 통하여 적응 칼만필터 기법의 예측정확도를 기존의 칼만필터 기법과 비교하였으며, JE시의 2개소 블록유량자료에 대한 현장 적용성 평가를 실시하였다. 본 연구의 결과는 관로의 파열에 의한 누수 및 비정상적인 용수사용량에 대한 감시를 통하여 상수관망의 효율적인 운영관리에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.331-331
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• 2021

수문학적 가뭄의 판단은 유출량과 저수지 수위 등을 비롯한 다양한 수문자료를 활용하여 가능하다. 가뭄판단을 위한 유량 자료로는 수위관측소 관측 유량, 유출모형을 통한 모의 유량 자료가 주로 활용된다. 최근에는 관측 유량 기반의 수문학적 가뭄 판단은 인위적인 용수 배분이 고려된 것이기 때문에 인간이 만든 수문학적 가뭄(Human-modified hydrological drought, 인위적 수문학적 가뭄)으로, 모의 유량 기반의 수문학적 가뭄 판단은 자연적인 수문과정이 반영된 자연유량을 활용한 것이기 때문에 기후영향 수문학적 가뭄(Climate-induced hydrological drought)이란 정의된다. 우리나라의 경우, 홍수기에 저류된 저수량을 비홍수기 동안, 특히 용수사용량이 많은 봄철 농번기에 활용하는 것이 수자원 관리의 기본방향이다. 따라서 우리가 직면하는 수문학적 가뭄은 대부분 댐 및 저류지에서의 용수 사용량 조절에 따라 영향을 받기 때문에, 기상인자가 직접적인 원인으로 작용되는 가뭄과는 다르다. 본 연구에서는 관측 유량과 자연유량 자료를 활용하여 위에서 정의된 두 종류의 수문학적 가뭄에 대하여 비교하고, 실제 발생되었던 가뭄 피해 정보와의 일치정도를 검토하였다. 가뭄의 판단은 각각의 가뭄지수를 표준유출량지수(Standardized Runoff Index, SRI)에 적용하며, 수정 Mann-Kendall 검증으로 두 지수들의 경향성을 비교하였다. 장기간의 관측 자료를 보유하고 있는 한강유역 일부지역에 적용한 결과 두 종류의 가뭄지수 모두 뚜렷한 경향성은 없으며, 댐 상류지역에서의 두 종류의 가뭄특성은 유사하게 나왔다. 하지만, 댐 하류지역에서는 인위적 수문학적 가뭄이 기후영향 수문학적 가뭄보다 발생빈도는 적으나, 지속기간은 약 한달 정도 짧고, 가뭄심도는 약 5~20 % 정도 증가하는 강도가 센가뭄이 발생되는 경향이 있음이 확인되었다. 이는 인위적인 용수 관리로, 약한 규모의 가뭄은 감소되고 있으나 큰 규모의 가뭄은 그 영향이 더 큰 것으로 예상할 수 있다. 해당 결과를 바탕으로 효율적인 용수 관리에 통하여 약한 가뭄 뿐만 아니라 대형 가뭄을 대비하기 위한 지속적인 노력이 필요함을 확인 할 수 있었다. 장기간의 관측 유량의 자료의 한계로 많은 지역에는 적용이 어려우나 해당 연구를 통하여 국내에서도 수문학적 가뭄의 개념을 재정립하고, 용수 공급 개념을 기반으로 하는 수문학적 가뭄 지수의 개발에 활용 가능할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.261-261
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• 2015

지금까지 빗물에 대한 일반인들의 인식은 모두 치수에 중심을 두어왔다. 즉, 빗물은 내리자마자 곧바로 하수도를 통해 방류수역으로 신속하게 배제해야한다 것에만 관심을 두어 왔던 것이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 빗물을 버리고 배제하기보다 필요한 곳에서 집수하여 활용하거나 적절히 침투 또는 저류하여 물을 효과적으로 제어 관리해야할 필요성이 대두되고 있다. 안정적인 수자원 확보 및 공급에 대한 사회적 요구가 증가됨에 따라 대체방안으로서의 빗물이용관리가 제기되고 있으며, 이는 도시화 및 인구의 도서집중, 경제활동의 고도화 등 물 사용량이 증대되는 생활방식에 따라 물 공급 중단에 따른 피해 잠재성이 증가되고 있음을 의미하기도 한다. 본 과제에서는 이러한 필요성을 감안하여 대체수자원으로서의 빗물을 이용한 수자원 확보방안에 대해 연구하고, 스마트 워터그리드 관점에서의 빗물이용방안을 제시하여 그 적용성을 평가하고자 한다. 본 연구를 수행하기 위해서는 기존 대체수자원의 확보기술을 조사하고, 이를 바탕으로 다양한 수원을 통한 수자원 확보방안을 제시하고, 이 중 빗물을 이용한 수자원 확보방안에 대하여 스마트워터그리드 관점에서의 적용성을 평가하였다. 스마트워터그리드 내에서의 빗물이용을 통한 대체수자원 적용성 평가는 도서지역의 제한급수 등 물 부족 문제 해결을 위한 방안과 산간 농업지역에서의 물부족으로 인한 농작물 생산활동의 저하문제를 해결하기 위한 방안을 제시하였다. 또한 수자원확보를 위한 적정 빗물이용법 도출을 위해 최근 물 관리 패러다임의 변화를 고려한 정책사업으로의 접근, 중앙정부와 지방정부의 노력, 정부-민간 협동체계 구축을 위한 지역전문가의 활동방법 등을 제시하고자 한다. 본 연구의 결과 스마트워터그리드 체계구축을 위한 여러 요소기술 중 다중수원을 통한 용수확보 방안에서 빗물(우수)을 이용한 대체수자원 확보방안을 정립하고, 이를 이용하여 도서지역에서의 제한급수문제 해결방안과 산간 농업지역에서의 농업용수 확보방안을 제시할 수 있을 것이다.

• 한국산업정보학회:학술대회논문집
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• 한국산업정보학회 2003년도 추계공동학술대회
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• pp.475-479
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• 2003

도금에 따른 공업용수의 사용량이 단순히 PCB의 세척만을 위한 세척수 투입으로 인하여 도금 전 과정의 처리 비용에 비하여 과도하게 사용됨에 따라 도금에 소모되는 실제 비용보다는 오히려 공업 용수의 사용량과 같은 부가 비용으로 산업현장에 많은 부담이 되고 있다. 따라서 제조 산업의 경제적 비용 부담은 기하급수적으로 증가하고 결국 생산 단가의 상승으로 이어진다. 따라서 본 연구에서는 도금 공정에서 사용되는 세척 작업시 산.알카리에 따른 수소 이은 농도(H+)와 수산이온농도(OH+)를 제어 하기위한 방법으로 각종 제어기법을 이용하여 최적의 제어기를 설계하고자 하였으며, 이 결과는 세척수를 효율적으로 투입하여 귀중한 수자원을 절약함은 물론 생산 단가를 낮추어 경쟁력에 기여할 것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제24권3호
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• pp.161-169
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• 2022

본 연구에서는 수원지방에서 효율적이고 타당한 빗물저류조의 용량을 평가하기 위하여 수원강우관측소의 월평균강수량, 일강수량변동곡선 및 일강우일수를 분석하였다. 빗물저류조 용량별 연평균빗물사용량 및 일평균저수량은 빗물저류조내 유입되는 일강수량, 일수요량, 빗물저류조의 용량 등을 일단위 연속방정식에 적용하여 산정하였다. 빗물저류조 용량별 연평균빗물사용량, 이용효율, 저류조 사용일수, 저류조의 일평균저수량, 일별수요량 등을 감안하여 빗물저류조의 용량을 평가하면 물의 재이용 관련 법령에서 제시한 활용강우량 50.0mm 이상은 과다한 빗물저류조의 용량인 것으로 판단된다. 따라서 지역별로 타당하게 제시될 일별 수요량, 빗물사용량에 따른 빗물저류조 용량별 편익, 빗물저류조 용량별 설치비용 등을 감안하여 빗물 저류조의 활용강우량 즉 빗물저류조의 용량을 결정하는 것이 합리적임을 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.371-375
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• 2009

국내에서는 수자원 관리 지표에 관한 연구가 부분적으로 이루어지고 있으나, 지표를 통하여 정책목표를 설정하고 정책의 성과를 평가하는 데까지 이르지 못하고 있다. 본 연구는 우리나라의 이수분야 수자원 정책을 종합적이고 객관적으로 평가할 수 있는 지표를 개발하고 이를 국가단위, 유역단위, 지역단위에서 적용하기 위한 것이다. 이수 분야의 핵심지표를 선정하기 위해서 이수분야의 정책목표를 기준으로 4가지로 구분하고, 이를 정량적으로 제시하고 평가할 수 있는 지표에 대해서 검토하였다. 이수분야의 4가지 영역은 안정성, 효율성, 형평성과 지속가능성으로 구분하였다. 안정성은 강수, 기후변화, 인구, 경제, 사회 등 장래 환경이 불확실한 상황에서도 안정적으로 물 부족에 대응할 수 있는 능력이 확보되는 것을 말한다. 효율성은 물의 사용량과 누수율을 줄이고, 생산성과 재이용률을 제고하며, 물관리의 건전한 재정을 확보하기 위해서 비용회수체계를 개선하는 것 등을 포함한다. 형평성은 도시와 농촌, 지역간 물이용의 격차, 요금의 격차, 지역간 물자급률의 격차 등을 개선하여 사회적 약자나 소외계층의 물이용 능력을 높이는 것을 주요한 내용으로 한다. 지속가능성은 하천환경의 기능을 훼손하지 않는 범위 내에서 수자원을 이용하고, 환경 개선, 생태계 보존, 친수활동 등에 대한 물수요에 대응하는 것이다. 최종적으로 선정된 이수분야의 지표는 가뭄시 물부족량, 물부족 지역 비율, 국가 물자급률, 하천취수율, 환경용량 확보율, 물이용 공평성, 물재정 건전성 등 7개였다. 각 지표별로 지표의 정의와 산정방법 등을 제시하고, 지표를 통하여 이수분야의 수자원 정책을 평가하였다. 평가는 먼저, 국가간 비교를 하였고, 다음으로 국내의 유역간 비교, 지역간 비교의 순으로 진행하였다. 평가 결과 우리나라의 국가 물자급률과 취수율이 보통수준 이하로 매우 취약하고, 물이용의 공평성과 물관리 재정 건전성은 보통보다는 높은 수준으로 평가되었다. 평가 결과를 통해서 중장기 수자원 관리 정책의 목표를 정량적으로 제시하고, 분야별 정책 추진방향을 제안하였다.