• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.28 no.9
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• pp.961-976
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• 2006

Designing water-reuse network which can reduce the fresh water within the process and increase the water-use efficiency by scientific and systematic analysis is recently interested in the industries. Water systems often allow efficient water uses via water reuse and recirculation in the paper, petrochemical, and steel industries which necessitate a lot of freshwater within the process. Defining network layout connecting water-using process is frequently accomplished by using water pinch technology which optimizes freshwater entering the process and also reduces the wastewater. In this review, recent researches and case studies of water pinch technology which can find the bottleneck of the water stream at the water reuse designing stage are introduced. Necessity of water pinch technology is illustrated by examples of real industries. Recent studies on simultaneous energy and water minimization and water-reuse network among industries in eco-industrial park(EIP) are also introduced.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.818-822
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• 2008

북한 농업용수 수요량의 파악은 앞으로 다가올 농업 수자원 분야의 과제에 대처하고 통일 후의 수자원 개발 계획을 수립하기 위한 가장 기본적인 요소이다. 그러나 농업용수 수요량 파악을 위한 북한에의 접근은 불가능한 것이 사실이며, 위성영상을 이용한 원격탐사 기법의 활용은 이러한 문제를 해결할 수 있는 가장 효과적인 방법이다. 이에 본 연구에서는 먼저 시계열 MODIS 영상을 이용하여 북한 전 지역을 대상으로 논의 분포를 추출한 후, MODIS 영상의 해상도에 의해 발생하게 되는 논 추출의 불확실성이 지형학적 인자에 따라 어떻게 나타나는지 살펴보고 이를 적용하여 논 추출 결과를 보완하였다. 또한 북한 지역에 적용 가능한 농업용수 수요량 산정 방법을 선정하고 시계열 MODIS 영상을 이용하여 추출된 논 지역을 대상으로 북한 전역의 연간 농업용수 수요량을 추정하였다. 본 연구에서 정립된 시계열 MODIS 영상을 이용한 논 추출 방법 및 북한의 농업용수 수요량 산정 방법은 향후 북한의 농업용수 관련 연구에 대한 중요한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.292-296
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• 2009

우리나라의 용수공급체계는 주로 여름에 집중된 강우를 댐이나 저수지에 저류하였다가 연중고르게 사용자들에게 공급하는 방법을 취하고 있다. 이때 도시지역의 생활용수는 갈수기에도 가장먼저 공급되어져야하는 우선순위를 가지는 반면, 농업용수는 가장 우선적으로 그 사용을 제한받는다. 하지만, 도시화로 인해 도시의 하수처리장 배출수량은 지속적으로 증가하고 있으며, 그 처리수의 대부분은 하천으로 방류되어 유실되고 있다. 방류수 수질기준에 맞추어 방류되는 처리수는 대량방류로 인해 자주 하천에 수질문제를 야기하기도 한다. 그러나 실제로 하수처리장의 처리수는 갈수기에 매우 유용하게 사용될 수 있는 수원 중 하나이다. 그러므로 그 처리수의 재이용에 관한 연구를 적절히 수행한다면, 갈수기에도 농업용수사용의 제한을 최소화할 수 있을 것이다. 그러므로 본 연구에서는 처리수 재이용 모형을 혼합정수계획법으로 개발하고, 하수처리장 처리수의 농업용수나 공공용수로의 사용을 제안하였다. 개발된 처리수 재이용 모형에서는 하천으로 방류되던 처리수를 농업용수나 공공용수로 재사용하는 시스템을 구축한다는 가정 하에, 그 공사비를 최소화하는 것을 목적으로 하였다. 또한 관말의 최소유지압력 등 수리학적인 제약조건을 만족시키도록 설계하였으며, 이 때문에 야기되는 비선형성을 선형화하여 계산시간이 짧은 동시에 전역해에 가까운 해를 찾을 수 있도록 하였다. 개발된 모형은 가상의 처리수 재이용 모형에 적용되어 시스템의 설계자에게 갈수기 용수공급의 최적 대안을 제시해 줄 수 있는 가능성을 보였다.

• Environmental and Resource Economics Review
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• v.15 no.5
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• pp.961-974
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• 2006

This paper estimates output and price elasticities of the industrial water in order to provide the government with tools that help make educated decisions with regard with the water provision policies rendering the latter more efficient. The estimated output elasticity produces useful insights on the role of industrial water as an input into the production process while the estimate of price elasticity enablesus to forecast the effects of various water pricing policies. This paper employs the marginal productivity method in order to estimate the abovementioned elasticities. The magnitude of the estimated output elasticity imply that the value of industrial water is much higher than its average price while the price elasticity estimate suggests that the water pricing policy can be an effective tool of controlling the demand for industrial water.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.620-624
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• 2009

한국농어촌공사에서 2008년도 환경부 하수처리장 재이용사업으로 선정된 제주특별자치도 서부(판포)하수처리장 농업용수재이용 사업을 위탁받아 사업을 진행하고 있다. 하수처리수를 농업용목적으로 재이용하기 위해서는 농업용수 재이용수질기준에 우선 적합해야하고 작물재배실험 및 수질, 토양, 생태환경 영향 뿐만아니라 공중보건위생 위험도 등 종합적이고 체계적인 연구결과를 바탕으로 적용해야한다. 이를 위해 수자원 프런티어사업단의 "농업용수재이용시스템적용 연구"에서는 하수처리수의 농업용수 재이용과 관련한 종합적인 연구를 통해 농업환경피해를 최소화하고 안전성 확보를 위한 방안을 수립하고 있다. 서부하수처리장은 제주도 한경면 판포리에 위치하여 2007년도에 준공하였고 2008년도부터 본격적으로 가동중이다. 재이용 공급대상 농경지는 처리장의 주변 농경지로 249ha를 대상으로 하고 있으며 사업시행을 위해 타당성 분석, 기본계획 및 실시설계를 시행하였고 2009년 12월까지 시설의 설치 및 시험가동 완료를 목표로 하고 있다. 본 연구에서는 농업용수 재이용사업의 계획 수립을 위해 필요한 분석활동 내용과 안전하게 제주도 하수처리수를 재이용할 수 있는 농업용수 재이용시스템 설계내용을 중심으로 기술하였다. 현재 농촌은 도시화가 전국으로 확산되면서 농촌의 쾌적성은 점차 훼손되었고 하천 호소의 수질이 더욱 악화되고 있다. 또한 농촌지역의 도시화에 따라 하수처리장의 농촌지역에도 늘어가고 있으며 이제는 농촌지역과 도시지역이 구분되지 않고 혼합되어 있는 형태로 발전하고 있기 때문에 과거의 농업활동도 변화되고 있으며, 하천에서 취수하는 용수중에서 농업용수로의 사용이 부적합한 용수가 취수되고 있다. 따라서 하수처리수의 농업용수 재이용시스템과 같이 수처리를 이용한 농업용수의 공급방안이 확대될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.594-598
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• 2016

기후변화는 사회 경제 환경부분에 영향을 미치며 수자원 부문에서는 안정적인 물 공급에 위기가 발생할 것으로 전망되고 있다. 인간이 이용하는 수자원은 강우에 의해 가장 민감하게 반응하므로 지속적이고 안정적인 수자원을 이용하기 위해서는 통합적이고 탄력적인 대응방안이 요구되고 있다. 특히 우리나라와 같은 여름에 집중적 강우가 나타나는 지역에서의 용수수급에 대한 중요성은 더욱더 커질 것이다. 또한 앞으로 1인당 물 수요량의 증가할 것으로 예상됨에 따라 용수수급 관리를 위한 적응전략 수립은 반드시 필요할 것이다. 본 연구에서는 수문모형인 SWAT을 이용하여 자연유량을 산출하기 위해 SWAT-CUP을 이용한 검보정을 수행하여 모형의 적용성을 검토하였다. 기후변화 시나리오인 RCP시나리오를 이용하여 기간별 자연유량을 산정하였다. 유역의 생활용수, 공업용수, 농업용수 및 하천유지유량 데이터를 수집하여 물 분배 모형인 K-MODSIM 모형에 적용하였다. 2011년부터 2100년까지 월별로 유역의 물 수급의 과부족을 산정하였다. 용수의 부족이 나타난 지역에 대한 수요관리와 공급관리 방안을 수립하였고 대안을 적용한 후 용수 공급에 미치는 영향을 다시 분석하였다. 수문모의 결과 RCP 시나리오별로 자연유량을 산정한 결과 시간의 흐름에 따라 물 공급량이 감소할 것으로 분석되었고 계절별로 차이는 더 크게 나타났다. 특히 갈수기인 봄과 겨울철의 유량감소가 나타났다. 모의된 월별 자연유량을 K-MODSIM에 입력하여 월별 모의를 수행한 결과 각 용수별로 부족현상이 나타났다. 생활용수의 부족이 나타난 경우 수요관리를 통해 물 수요량을 줄이는 적응전략을 수립하였고 부족량이 크게 나타나는 농업용수와 하천유지유량의 경우 공급량을 늘리는 공급관리를 통한 적응전략을 수립하여 효과분석을 수행하였다. 단계별로 용수공급에 대한 효과가 나타났다. 하지만 본 연구에서는 경제성 분석을 제외한 용수공급에 중점을 둔 적응전략을 수립하였으므로 이를 포함한 분석이 포함된다면 실제 용수공급 대안 선정을 위한 의사결정에 도움이 될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.759-759
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• 2012

하수처리수의 농업용수 재이용 사업은 물 재이용 기본계획의 일환으로 수행되고 있다. 재이용방식은 직접재이용과 간접재이용으로 구분할 수 있으며 2020년까지 56개 하수처리시설에서 총 106,388 천$m^3$/년의 농업용수를 직접재이용할 계획이다. 하지만 대부분의 경우 간접재이용의 형식으로 하수처리수를 농업용수로 이용하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 하수처리수의 농업용수 간접재이용에 따른 작물생육, 수질, 그리고 토양환경에 미치는 영향을 평가하는데 있다. 본 연구를 위해 수원시 환경사업소와 오산시 환경사업소 하류 지역을 간접재이용 사례지구로 선정하고, 용인 이동저수지를 관개용수로 하는 청정지역을 대비구로 선정하였다. 각 지구별로 수량 구성요소 및 수확량 특성, 그리고 벼의 영양염류 및 중금속 함량 등의 유해성분을 분석하였으며, 관개수질과 논토양의 성분을 모니터링 하였다. 모니터링 결과를 통해 간접재이용 사례지구의 환경영향을 평가하여 수질기준을 정립하고 간접재이용시스템을 개발하는데 있어 기초적인 자료를 제공할 것이라 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.21-21
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• 2018

수자원 시스템의 용수공급의 안정도를 평가하는 지표로 국내에서는 이수안전도 혹은 안전채수량(safety degree for water shortage or safe yield)의 개념이 이용된다. 아울러 공급 측면에서는 기준갈수량, 공급신뢰도, 저수용량 등이 분석되고 있으며, 수요 측면에서는 용수공급 보장일수, 최소 부족량, 갈수 조정기간 및 용수부족에 따른 피해정도 등을 고려하고 있다. 전통적으로 수자원 시스템의 평가는 용수공급 실패기간의 통계적 특성을 분석하여 이루어진다. 용수공급 실패기간으로부터 분석되는 통계적 특성은 용수부족 발생빈도, 용수부족 지곡기간 및 용수부족 총 양 등 세 가지로 정량화되는 것이 일반적이다. 수자원 시스템이 수요를 만족시키는 정도인 신뢰도(reliability), 용수부족 발생 후 얼마나 빨리 회복하는지를 나타내는 회복도(resilience) 및 용수부족의 양적 크기를 나타내는 취약도(vulnerability)의 지표는 앞서 언급된 세 가지 통계 특성으로부터 계산된다. 본 연구에서는 Copula 기반 이변량 빈도해석 개념을 적용하여 댐 용수공급 취약성 평가 방법을 개선한 후, 국내 남강 댐 유역의 용수공급 취약성을 평가해보고자 한다. 이를 위해, 국내외에서 이용되고 있는 용수공급 평가지표들의 특성들을 정리하였다. 다음으로는, 취약성 평가 방법에 Copula 기반 이변량 빈도해석 방법을 적용하는 방법을 제안하였다. 본 연구의 분석은 용수공급 실패 사상을 기준으로 수행되었으며, 용수공급 실패 사상의 발생확률은 포아송 분포, 총 부족량은 대수정규분포로 모의되었다. 최종적으로는 남강 댐의 재현기간별 취약성 평가 결과를 도출하여 본 연구에서 제안한 취약성 평가방법의 적용성을 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.800-804
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• 2008

하수처리수의 농업용수 재이용에 따른 영향을 평가하기 위해 논의 관개용수 수질에 따른 토양심도별 영양물질 분석을 시행하였다. 시험지구는 경기도 수원시 병점에 위치하며, 실험에 사용한 관개용수는 1) 지하수(TP#1), 2) 하수처리수(TP#2), 3) 재이용수(TP#3; 하수처리수+여과+UV소독)로 분류하여 관개하였다. 토양은 표토를 포함하여 20 cm 간격으로 60 cm까지 토양 심도별로 샘플링하였으며. 총질소(TN)와 총인(TP) 항목을 분석하였다. 분석결과 표토에서는 관개용수 수질의 차이에 의해 하수처리수 및 재이용수를 관개한 처리구 토양에서 영양물질의 함량이 높게 나타났다. 그러나 심도가 증가할수록 관개용수 수질에 의한 영향이 줄어들어 하수처리수의 농업용수 재이용으로 인해 관개용수 내 영양물질의 함량이 높아져도 심토까지는 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.281-281
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• 2020

이 연구는 농업가뭄이 빈번하게 발생하는 대표적인 국내 농어촌지역에 대하여, 토지이용변화와 잠재증발산량 분석을 통해 관개용수 수요량을 추정하여, 가뭄 수요대응 상시 용수공급체계를 수립하고자 수행되었다. 연구지역은 총 1,164필지(면적 약 289 ha)로 구성되며, 지하수 공공관정에 대한 의존도가 높은(53%) 편이다. 농경지는 537필지(약 46 ha)이며 총면적(약 289 ha)의 약 16% 이고, 논이 약 11%(약 33 ha), 밭이 약 5%(약 13 ha)에 해당한다. 최근 10년(2010-2019년)간 농작물 재배면적을 살펴보면 논벼가 전체 농경지(46 ha)의 65-75%(약 32-33 ha)로 가장 넓다. 논벼를 제외하면, 깨(9-12%; 4-6 ha), 고추(3-9%; 2-5 ha), 고추/깨 윤작(2%; <1 ha), 수수(2-3%; 1 ha) 등이 나머지 면적에서 생산되며, 최근 들어 단호박, 마늘, 살구, 파, 표고버석, 호박 등 재배작물의 종류가 다양해지는 편이다. 작물별 실제 관개용수 수요량을 산정하기 위해 최근 10년간(2010-2019) 작물별 재배면적 변화, 재배기간, 작물계수, 잠재증발산량 등의 자료를 수집하여 분석하였다. 논에 대한 관개용수 수요량의 경우 논(297필지) 면적변화를 기반으로 HOMWRS 프로그램을 이용하여 산정하였다. 밭에 대한 관개용수 수요량은 밭(240개 필지)의 재배작물에 대하여 작물별 증발산량이 밭작물의 관개용수 수요량과 동일하다는 가정 하에 산정하였다. 이 결과, 최근 10년간(2010-2019) 연구지역 관개용수 수요량은 평균 377천 ㎥/년으로 추정되었다. 논은 밭에 비해 약 6배 관개용수 수요량이 많았고, 상세하게는, 논의 관개용수 수요량은 평균 321천 ㎥/년이었고, 반면 밭의 관개용수 수요량은 평균 56천 ㎥/년으로 산정되었다. 밭용수의 경우, 2010년 이래로 농가소득 증대를 위해 밭작물 재배면적이 증가하면서 밭의 용수 수요량은 해마다 증가추세(40~88천 ㎥/년)를 보였다.