• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.50-50
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• 2023

농업용수는 우리나라 수자원 사용량 중 약 61%를 차지하고 있으며, 효율적인 수자원 관리를 위한 핵심적인 관리목표 중 하나이다. 논으로 공급되는 관개용수는 필지에서의 증발산량 및 침투량과 용배수로를 통한 자연적 및 인위적인 배수량으로 소비된다. 관개회귀수량 (irrigation return flow)은 관개를 통해 농경지에 공급된 수량 중 증발산에 의해 소비되지 않고 침투 또는 배수 등을 통해 하천으로 회귀되는 수량이다. 관개회귀수량 및 회귀율은 농업용수 물순환 관리에 중요한 역할을 하며, 관개용수 사용량 결정, 합리적인 용수의 공급과 수요 관리계획 및 수질 관리계획 등에 중요한 요소로 작용한다. 하지만, 기상, 작물, 토양 등의 물리적 요소와 농업용수 공급량, 물꼬 조절, 담수심 관리 방식 등 인위적 요소의 영향을 동시에 받기 때문에 그 기작이 복잡한 특징을 갖는다. 따라서, 합리적인 수자원 개발 계획 및 관리를 위해 정확한 관개회귀수량 추정 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 전국 4대강 (한강, 금강, 낙동강, 영산강·섬진강) 권역 중심의 9개 대상지구를 선정하였으며, EPA-SWMM (Environmental Protection Agency-Storm Water Management Model) 모델 기반 수로 네트워크 모의를 활용한 수원공 단위 관개회귀수량을 산정하고자 한다. EPA-SWMM 모의 시 공급량은 농업기반시설관리시스템 (Rural Infrastructure Management System, RIMS) 저수율 자료와 수원공 단위용수량을 활용하였으며, 모의결과 시점부 공급량 및 배수량과 강수량, 증발산량 및 침투량을 활용하여 신속회귀수량과 지연회귀수량을 추정하였다. 본 연구 결과는 최적 농업용수 공급방안에 대한 기초자료 구축에 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.620-620
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• 2012

에너지 다소비원인 공공하수처리시설은 기후협약에 따른 온실가스 저감시설로서의 그 역할이 증대되고 있다. 환경부는 '하수처리시설 에너지 자립화 계획'을 통해 2015년까지 에너지 자립율 18%를 목표로 하고 있으며, 이를 위해서는 신재생에너지를 이용한 능동적 에너지 생산이 필요하다. 소수력발전은 공급 안정성이 우수하고 소수력발전은 일정한 처리수가 방류되는 하수처리장에 적용되었을 때 그 가동율은 하천에서의 소수력발전에 비하여 우수하다고 알려져 있으며, 향후 하수처리장에 널리 보급될 수 있는 청정에너지원이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 기흥 레스피아에서 처리되는 하수를 이용한 소수력발전이 검토되었다. 최근 5년간 방류량 자료를 살펴보면 기흥 레스피아의 일평균 실제 처리량은 약 $30,000m^3/day$로 나타났으며, 우수 유입과 물 사용량이 증가하는 여름 및 가을에 처리량이 증가하였다. 설계유량은 유량변화에 따른 누적 확률밀도와 유량지속곡선에 근거해 산정하였으며, 시간빈도(T)로 보았을 때 26%의 유량이 지속되는 $0.35m^3/s$를 설계유량으로 선정하였다(그림 1). 또한 이를 기반으로 성능특성을 분석한 결과, 단위낙차당 수차발전기의 용량은 2.4kW이며, 시스템 가동율은 74%, 그리고 연 전력생산량은 16.6MWh로 나타났다(그림 2).

• 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.

• 한국도시환경학회지
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• 제18권4호
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• pp.465-471
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• 2018

본 연구에서는 축산계 현장정밀조사를 통해 정부공식 자료로 사용되고 있는 전국오염원조사 결과의 정확성을 확인하고 이에 기초하여 합리적인 가축분뇨관리방안을 제시하였다. 양쪽의 조사결과는 가축사육시설수에서 17.7%, 젓소사육두수에서 39.6%, 돼지분뇨 처리방법에서 41.6%로 가장 큰 차이를 나타냈다. 가축분뇨처리에서 가장 문제가 되고 있는 돼지의 경우가 가장 큰 차이를 보이는 주요 이유는 농경지 단위면적당 퇴비 사용량에 대한 법적 기준이 없어 개별처리 대상 농경지(과수원 포함)의 상당수가 위탁처리비의 절감을 위해 가축분뇨 매립장의 역할을 하고 있기 때문인 것으로 추정할 수 있다. 한편 하천인근의 농경지에 야적되어 있는 방치축분의 67%가 비가림 시설이 없어 비가 올 경우에 방치축분 더미가 그대로 하천으로 흘러 들어갈 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.513-513
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• 2022

국가물관리기본법에 의거하여 통합물관리 정책에 부합하는 농어촌용수 계획 및 관리 요구에 따른 유역 및 용수구역 단위의 물관리 필요하며, 국가수자원계획의 물수급 정책 수립시 농업용수의 공급, 이용 및 관리 특성 고려되어야 한다. 현재 농업용수는 개수로 방식 용수공급체계 및 수문 직접조작에 의한 용수배분체계로 공급량 대비 사용량(벼의 생육에 사용된 수량)의 비율이 48%에 불과하고, 농경지 상류와 하류의 공급량 차이가 크게 발생하며, 경지면적 감소가 공급 필요량 감소로 연결되지 않는다. 현재 국가유역수자원모델 (K-WEAP, K-MODSIM)은 모델이 가진 분석 능력의 한계로 인하여 농업용수 물수급 해석에 왜곡이 발생하기 때문에, 농업용수 특성이 반영된 농업용수 수요·공급 표준화 모형이 필요하다. 본 연구에서는 기존 유역물수지모델 현황 및 농업용수 적용의 한계점을 파악하고, 농업용수의 공급 및 이용을 고려한 유역 물수지 모형 개발을 목표로 한다. 기존 농업용수 물수지 분석은 순물소모량 개념 적용에 따른 회귀수량 획일화와 이에 따른 공급량 왜곡, 유역내 복잡하고 다양한 농업용수 공급체계를 하나의 가상저수지로 단순화 함으로서 유역내 들녘별 농업용수 과부족 분석 불가능, 하천과 저수지 공급 우선순위 현장과 불일치, 노후된 기초자료 등의 한계가 존재하며, 이를 위한 개선방안을 도출하고자 한다. 또한, 농업용수 회귀수량의 경우 실측기반의 회귀수량 산정 방법을 제시하고자 하며, 단일 수원공 및 복합 수원공의농업용수 물수지 분석 방법을 개발하고자 한다. 본 연구의 목적은 농업용수 물수급 특성이 국가수자원계획에 반영할 수 있도록 기본 수자원모델(K-MODSIM)과 연계가능한 농업용수 표준 모형개발로써, 향후 국가수자원계획(국가물관리기본계획, 전국하천유역수자원관리계획, 농어촌용수이용 합리화계획 등) 수립에 반영될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1360-1364
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• 2010

도시유역 물순환 해석 모형(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool, CAT)은 기존의 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전/후의 장/단기적 물순환 변화특성을 정량적으로 평가하고 물순환 개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. 이 모형은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 링크-노드 방식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용/관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한, 모든 입/출력 자료를 엑셀이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. 특히 본 모형에서는 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발하였다. 여기서, 물순환 개선시설이란 빗물을 흡수하고 저류할 수 있는 도시녹지시설 혹은 구조물로서 도심 내의 불투수면을 저감시키고 유출수를 줄이면서 동시에 녹지를 확보하여 효과적인 물순환 기능에 영향을 미치는 시설들이다. 이러한 물순환 개선시설은 신도시 및 지역 혁신도시 개발 등의 대규모 토지이용변화가 예상되는 개발지역에 대한 평가 및 개선 기술을 제공하여 물순환 건전화를 위한 설계에 직접적으로 활용될 수 있는 큰 장점을 지니고 있다. 먼저 침투 시설은 계획침투량을 반영하며 토양으로의 침투량과 지하수로의 이동을 모의한다. 저류시설은 하도 내에 위치한 online 저류지와 하도 외에 위치한 offline 저류지로 구분하고 저류지 수면의 증발량과 취수량을 고려하며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. offline 저류지의 경우는 하도 내의 흐름의 규모에 따라서 일정량을 넘는 경우만 offline 저류지로 유입될 수 있는 양을 산정하도록 하였으며 하류 하천으로의 방류를 반영하여 홍수 후에 저류지가 비워지도록 하였다. 유역 내의 습지는 식생과 수면에서의 증발산을 반영하였다. 습지의 저류능력을 넘는 양은 월류되어 하류로 유출되며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. 빗물저장시설의 경우는 초기우수와 같은 일정량 이하의 유입량과 시설용량을 초과하는 양은 방류하도록 하였고, 물 사용량을 반영하였다. 또한, 본 모형에서는 하천 내에서 취수하여 유역으로 공급할 수 있도록 리사이클 처리노드를 계획하였다. 리사이클은 용수 이용 목적에 따라 필요지역으로 공급되는 것으로 하였으며, 하천유지용수의 목적으로 취수되어 상류 혹은 하류의 임의 지역으로 공급되는 것을 포함하였다. 또한, 유역외부에 광역으로 급수되는 공급량도 반영하도록 하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제34권3호
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• pp.205-212
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• 2001

관개용 저수지와 양수장으로부터 농업용수의 공급량을 조사하기 위하여 시험지구를 선정하여 관개기간 동안 수문모니터링을 실시하였으며, 측정된 수위와 유량 측정자료로부터 공급량을 산정하고 관개수의 수질분석을 실시하였다. 중평저수지에서 농업용수로 공급되는 방류량은 593.2천$m^3$으로 단위면적당 사용량은 1.186mm로 나타났고, 귀석양수장에서 양수되는 공급량은 2,913천$m^3$었으며, 5월이 전체의 26.6% 6월이 30.8%를 차지하여묘 대기와 이앙기에 가장 많은 농업용수가 공급되는 것으로 조사되었다. 중평저수지 방류수의 수온은 $17{\sim}21^{\circ}C$의 범위로서 벼 생육의 적정온도에 비하여 상당히 낮은 반면 귀석양수장은 $21{\sim}30^{\circ}C$를 나타내었으며, 관개수의 pH는 6.9~8.1의 범위로서, 하천과 호소의 농업용수 기준인 6.0~8.5의 범위내에 드는 것으로 조사되었다. 공급수에 대한 시기별 EC의 변화는 중평저수지 방류수가 $63{\sim}76{\mu}mhos\;cm^{-1}$로 거의 일정한 반면, 하천수를 관개하는 양수장의 경우 $72{\sim}204{\mu}mhos\;cm^{-1}$의 범위로서 값이 크고 심한 변화를 보여 상당한 차이가 있었다. 중평저수지 출구지점의 방류수에 대한 총-질소(T-N)는 $0.9{\sim}3.0mg\;L^{-1}$의 범위였으며, 귀석양수장의 경우에는 $0.45{\sim}4.56mg\;L^{-1}$의 변화를 보였다. 시기별 총인(T-P)의 변화는 보면 저수지는 $0.008{\sim}0.036mg\;L^{-1}$로서 관개가 시작되는 6월 초에 급격히 상승하는 변화를 보인 반면에 귀석양수장은 $0.008{\sim}0.013mg\;L^{-1}$의 범위로서 비교적 일정하였으며. 호소의 수질환경기준인 $0.1mg\;L^{-1}$보다는 낮은 수치를 나타내었다.

• 한국환경농학회지
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• 제38권3호
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• pp.173-184
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• 2019

우리나라 주요 하천수의 사용 중인 농약의 실태조사를 위해서 전국 50지점을 선정 후, 1차 (농약 사용 비성수기, 4/5월)및 2차(농약 사용 성수기, 8/9월)로 나누어 실시를 하였다. 하천수 모니터링 결과 농약 1차, 2차 때 각각 11, 28개의 농약이 검출되었다. 농약은 7월부터 기온이 올라가면서 병 해충 방제를 위해 농약사용량이 증가하기 때문에 2차시기에 농약검출량이 증가한 것으로 판단된다. 검출빈도 10회 이상의 농약은 1차 시기에는 butachlor, carbofuran, 2차 시기에는 tricyclazole, azoxystrobin, chlorantraniliprole, thiamethoxam, isoprothiolane 5종이었다. 검출농약은 대부분 수도용 농약으로 검출비율은 90%, 81%로 높게 나타났다. 이러한 이유는 하천수 중 잔류농약은 논에서 사용된 농약이 비산되어 직접적으로 하천수로 잔류되기도 하며 또는 토양에 잔류된 농약이 논물을 방류하면서 하천수로 이동하기 때문이다. 네 개의 scenario를 이용하여 위해성 평가를 진행하였을 때, butachlor, carbofuran, carbendazim, chlorantranilprole 및 oxadiazon에서 잠재위해성 및 위해성이 있는 것으로 평가되었다. 추후 모니터링 연구와 수서생물에 위해성이 나타나지 않는 농도 이하로 잔류할 수 있도록 농약안전사용기준 설정연구가 필요할 것으로 보인다.

• 지질공학
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• 제22권2호
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• pp.195-205
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• 2012

겨울철 수막재배를 하고 있는 논산시 왕전리지역의 지하수 취수량감소 원인을 파악하기 위하여 양수시험을 실시하였고, 수막재배에 이용되고 있는 지하수 사용량과 월별 지하수위를 측정하였다. 8개 지하수공에서 양수시험 결과 투수량계수는 $119.9{\sim}388.1m^2/d$, 저류계수는 $1.5{\times}10^{-4}{\sim}5.5{\times}10^{-4}$의 범위이고 주 대수층은 충적층으로 나타났다. 수막재배용 지하수의 양수는 겨울철 약 3개월에 걸쳐서 일어나며 일평균 양수량은 $8,100m^3/d$ 정도였으며 연간 최대 지하수위 변동은 10 m까지 일어나고 있다. 연구지역의 지하수위는 수막재배용 양수가 중단된 지 5개월이 지난 8월에야 완전한 수위회복을 보인다. 이는 연구지역 대수층의 지하수 산출능력에 비해서 겨울철 수막재배시기의 과도한 양수에 의한 것으로 해석된다. 연구지역 중심부 일대의 지하수위는 -3.0~4.38 m로서 연간 8, 9, 10월을 제외한 나머지 9개월은 노성천 하천수위보다 낮아서 하천수가 연구지역으로 유입되는 손실하천의 양상을 띤다. 연구지역에서 겨울철 수막재배에 따른 취수량 감소문제를 해결하기 위해서는 지금보다 규모가 적은 수막재배시설을 운영하여 양수량을 줄이거나 수막재배에 이용된 지하수를 재활용하는 인공함양 수막재배시스템 개발 등이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.309-309
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• 2011

지구온난화와 도시기후 변화에 대응하기 위해 자연의 생태적 기능을 복원하고 환경에 대한 오염부하를 저감하여 도시 환경의 건강성과 지속성을 높이기 위해 도심 내 물순환시스템(urban water circulating system)의 구축이 요구된다. 즉, 물순환시스템을 활용하여 도심 내 다양한 수원(생태하천/호수 유지용수, 하수처리수, 우수, 지하수 등)을 네트워크 및 통합 관리하여 도시 내 물순환의 건전성과 수자원의 재이용률을 향상시킬 수 있다. 이를 위해서 연중 발생량이 일정하고 막대한(66.4억톤/년, 2009년 기준) 하수처리수 방류수는 고도처리를 통해 수질이 양호하며 안정적인 대체 수자원으로 고려된다. 또한, 하수처리수의 재이용은 공공수역으로 배출되는 오염부하량의 총량 삭감 및 상수사용량의 절감과 수자원을 효율적으로 이용한다는 면에서 최근 재이용 사례가 증가하고 있는 추세이다. 그러나, 도심 내 친수공간(생태하천/호수)은 저류수량에 비해 유입수량이 적어 체류시간이 비교적 장시간이고, 이로 인해 부영양화가 쉽게 발생해 수질이 악화된다. 따라서, 본 연구에서는 하수처리수 재이용수를 도심 내 친수공간의 유지용수로 활용 시, 수질정화공정(응집 후 여과, 응집 후 여과+한외여과, 응집 후 여과+한외여과+역삼투 공정)이 친수공간 내 조류성장에 미치는 영향을 파악하기 위해, 하수처리수 재이용수 pilot plant의 수질정화공정별 유출수를 활용해 M. aeruginosa를 시험조류로 조류성장(growth kinetics)을 조사하였다. 조류는 $5\times104$ cells/mL의 초기 농도로 접종하여 배양하였으며, 조류성장에 직접적인 제한인자인 용존반응성인의 농도에 따른 성장속도를 Monod와 변형 Monod Kinetics를 이용해 반포화상수(Ks)와 최대 성장속도(${\mu}$max)를 산정하였다. 실험결과, 역삼투 공정을 제외한 다른 수질정화공정은 비록 영양염류가 80~90% 이상 제거되어 수계의 화학적 성상이 변하였으나 조류성장역학의 변화는 통계학적 (p=0.05)으로 유의할만한 수준은 아닌 것으로 판명되었다. 또한, 수리학적 체류시간이 2주 이상이 될 경우, 역삼투 공정을 제외한 수질정화공정 별 유출수에서는 조류의 과다성장으로 인해 부영양화가 발생하는 것으로 판명되었다. 결론적으로 하수처리수 재이용수를 친수용수로 활용시, 조류성장을 방지하기 위하여 용존반응성인의 농도를 중점적으로 관리하는 수질정화공정 및 유지용수 공급방안을 고려해야하는 것으로 판단된다.