• 농촌계획
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• 제23권4호
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• pp.111-126
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• 2017

This study analyzes the impacts of agricultural water shortages in Korea using a combined top-down and bottom-up model. A multi-region multi-output agricultural sector model with detailed descriptions of production technologies and water and land resource constraints has been combined with a standard CGE model. The impacts of four different water shortage scenarios were simulated. It is shown that an active adaptation of crop choices occurs in even the regions with relatively abundant water resources in order to respond to the change in relative output prices caused by water shortages. We found that although the losses in production values are not quite large despite water shortages due to the price feedbacks, the loss in GDP is substantial. We show that our combined approach has advantages in deriving region and product specific production effects as well as the overall GDP loss effect of water shortages.

• 농촌계획
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• 제25권4호
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• pp.35-45
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• 2019

Korean agriculture experienced rapid changes in its production structure to respond fluctuations on external conditions, and these changes have increased the dependence between agricultural resources and negative environmental externalities from agricultural production. As a tool for managing agricultural resources and reducing negative environmental effects from agricultural production, this study employs water-energy-food nexus for integrated resource management. To show the necessity of an integrated approach, this study evaluated three policy scenarios including changes in capital interest, water capacity, and energy cost. The results show that three scenarios have unintended consequences for farmers' incomes and their use of resources. Also the unintended consequences of government policies also affected farms' vulnerability to environmental changes. In particular, the expansion of financing for the establishment of non-circulating water curtain facilities did not have a significant effect on the crop switching of farms. In addition, increasing the amount of available water through the aquifer recharge project leads to the installation of non-circulating water curtain facilities in zucchini farm. It raises dependence on groundwater in agricultural production, thereby increasing farmers' vulnerability to groundwater shortages. These results imply that the agricultural sector needs to consider the interrelationship between agricultural resources when designing or evaluating policies.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제18권3호
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• pp.11-22
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• 2013

SEAWAT, a linked modeling program of Visual MODFLOW was used to analyze the change in groundwater levels and salinity related groundwater dam construction in Cheongsan island, Wando-Gun, Jeollanam-Do. The steady-state model results show the groundwater flow and salinity distribution of the studied area. The groundwater flows from north-west and south-east highlands into the river, located in the middle part of the basin, and is eventually discharged to the ocean. Part of the sea water infiltrates into the river; and through the estuary's alluvium aquifer, the sea water intrusion takes place spreading to about 830 m from the ocean. The transient model results show that after the groundwater dam construction, groundwater levels will rise to a maximum of 2.0 m upstream, and the groundwater storage will increase 21,000 after 10 years. Meanwhile 31% of the total area affected by sea water intrusion will decrease. To conclude, the groundwater dam is a very useful method for a secure water resource in preparation for drought and water shortages in the island regions.

• 농촌계획
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• 제26권3호
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• pp.39-47
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• 2020

While agricultural water has been declared free in Korea to ensure access to these limited resource since the year 2000, farmers have however developed lackadaisical behavior towards water saving leading to its scarcity. To overcome this problem, a variety of experience-oriented education model was developed for farmers to promote the adoption of water conservation, and preventive measure against the drought impacts. In this study, farmers' awareness and their attitudinal behavior of agricultural water savings were investigated. The monitoring of water supply structure and the repair facilities in Pohang and Yeongdeok areas were conducted. The field visits and behavioral surveys showed a high degree of over-use and illegal water withdrawals by the farmers due to poor water-saving and management practices. We found that most of the KRC employees strongly admitted the necessity of water-saving education. On the other hand, the farmers showed good interest in the implementation of water-saving awareness through education. Besides this, most farmers agreed to adopt water-saving practices in the fields. Farmers also acknowledged the recklessness of water use was due to the aging of waterways, poor water management, and illegal water consumption. The majority of the farmers responded against imposing the water-use tariffs. However, there was a low response to paying the water-use charge. Aging agricultural facilities and the lack of institutional penalties or incentives were the major obstacles in achieving efficient water-saving. Considering the current drought frequency, urgent water-saving education of farmers was deemed necessary to prepare the farming community against the water shortages. Based on the results of this study, we have to identify the irrigation practices of farmers and provide water-saving education to enforce more efficient use and management of agricultural water.

• 한국기후변화학회지
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• 제9권4호
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• pp.319-324
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• 2018

Due to climate change, water shortages and water-related disasters will be serious. Since the damage and frequency of drought are increasing, the importance of water resource management technology is increasing. In this study, we analyzed the amount of greenhouse gas and the environmental impact caused by the production and operation system technologies of movable weir among various water resource management technologies. The research subjects were air inflatable rubber dams widely used in rivers and upright type rubber dams, which are an improvement on the existing rubber type. Each type of dam was studied at sizes of $1,500H{\times}10,000L\;mm$ and $3,000H{\times}20,000L\;mm$, and the two types and two sizes were compared and analyzed. Using life cycle assessment, we examined the environmental impacts using the amount of electricity required for operation and the discretionary amount required for production. In the '$1,500H{\times}10,000L$' dams, the global warming indexes were $9.35E+04kg\;CO_2-eq$. for upright type and $7.36E+04kg\;CO_2-eq$. for inflatable type. At size of '$3,000H{\times}20,000L$' the global warming indexes were $9.09E+05kg\;CO_2-eq$. for upright type and $1.07E+06kg\;CO_2-eq$. for inflatable type. Analysis of the life cycle environmental impact showed that the environmental impact of the air inflatable rubber dam was reduced by 39.8% at '$1,500H{\times}10,000L$' compared to the larger size. At the larger '$3,000H{\times}20,000L$' size, the upright dam showed a 10.1% smaller impact than the air inflatable rubber dam. Selection of water resource management system should consider climate change, not only management purpose and cost. Additional studies and improvements on rubber dam systems should be made.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권9호
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• pp.929-941
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• 2012

최근 농업용저수지를 포함한 농촌지역 하천의 친수활동이 증가하면서 농촌수계의 경관, 수질 및 생태보전 등 환경에 대한 관심이 고조되고 있고, 이로 인해 농촌지역 용수수요 다변화와 물 부족 심화현상 등을 해결할 수 있는 수자원 개발의 필요성이 증대되고 있다. 이러한 측면에서 4대강 살리기 사업의 일환으로 추진되는 농업용저수지 둑높이기 사업은 추가로 필요한 농업용수뿐만 아니라 하천 수질개선을 위한 하천유지용수 확보를 위해 필요한 사업임에도 불구하고 운영계획 및 운영방안이 명확하지 않은 실정이다. 따라서 본 연구는 낙동강의 특정 소유역을 대상으로 농업용저수지 둑높이기 사업을 통해 확보할 수 있는 추가 저수량을 검토하였고 저수지 운영방안에 따라 하천유지용수로 방류할 경우 하류하천 수질개선효과를 평가하고자 하였다. 저수지 운영시나리오에 따른 추가적인 물공급량 확보는 하류하천 수량과 수질에 영향을 줄 것으로 예측되었으며 유량은1~8%의 증가효과와2~10%의수질개선효과를나타냈다. 특히, 저수지 운영상 2월에서 4월 사이에 추가로 방류를 실시할 수 있으며, 하천의 수량 및 수질 개선에 효과적인 것으로 나타났다. 그러나 농업용저수지의 수질은 지류하천뿐만 아니라 낙동강 본류 수질에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 저수지 수질개선 및 관리가 중요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.1115-1124
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• 2022

본 연구는 충주댐과 소양강댐 유역을 대상으로 분포형 수문모형인 Variable Infiltration Capacity (VIC) 모형 기반의 댐 유입량 예측 모형과 딥러닝 모형의 일종인 LSTM 기반의 댐 방류량 예측 모형으로 구성된 통합 모델링 프레임워크를 구성하여 미래 기후변화가 수자원에 미치는 영향을 평가하였다. 기후모델에 따른 미래 기후자료의 불확실성을 고려하여 4개의 CMIP6 GCM 모델의 기후자료를 미래기간(2021-2100)에 대한 VIC 모형의 기상자료로 입력하였다. 미래기후자료를 적용한 결과, 미래가 진행됨에 따라 기간별 평균 유입량이 증가하였으며, 먼 미래(2070-2100)에는 관측기간(1986-2020)에 비해 유입량이 최대 22% 증가하였다. 갈수량 분석 결과, 임의의 4일~50일에 대한 댐 방류량의 최소값은 관측치에 비해 현저히 낮은 것으로 나타났다. 이는 가뭄이 과거에 관측된 것보다 더 장기간에 걸쳐 발생할 수 있음을 나타내며, 수도권 시민들이 미래의 가뭄으로 인해 심각한 물 부족을 겪을 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 단기 및 중기 미래에 비하여 장기미래에 저수량의 변화가 급격하게 이루어졌으며 이는 수자원 관리의 어려움이 증대될 수 있음을 시사한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제15권2호
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• pp.118-125
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• 2012

세계인구는 산업혁명 이후 급격히 증가하여 2012년 현재 약 70억 명이며, 2025년에는 80억 명까지 증가할 것으로 예측되고 있다. 개발도상국에서는 삶의 질이 개선됨에 따라 자원과 에너지의 수요가 전세계적으로 증가하고 있다. 결과적으로, 인류는 지구온난화, 물 부족, 식량부족, 자원 및 에너지 위기 등의 전지구적인 시급한 문제에 직면하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 이산화탄소 해양격리, 해수담수화, 인공용승, 심해자원(개발), 해양에너지 등의 해양활용기술이 발전되고 있다. 이러한 기술들은 지속가능한 사회시스템보다는 화석연료에 기반한 편리함으로 인하여 발전되었기 때문에 지속가능성 및 공공의 수용 관점에서 이러한 기술들을 평가하는 것이 중요하다. 일본 조선해양공학회의 포괄적 해양압력 평가 및 분류기술 연구위원회는 지속가능성과 공공의 수용 입장에서 해양활용기술을 평가하기 위하여 환경 지속성과 경제적 타당성을 예측하는데 이용되는 지시자로써 트리플 I을 제안한 바 있다. 본 논문에서는 생태발자국과 환경영향평가가 결합된 트리플 I 지수, 트리플 I 지수의 개념과 구조, 트리플 I에서 경제-생태 전환 계수에 대하여 다루고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.225-231
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• 2020

지구상 물의 총량 중 사람이 사용할 수 있는 담수는 지하수, 빙설 등을 제외하면 0.01 % 이하이기 때문에 물 관리 대응 필요성이 커지고 있다. 주요 국가들은 수자원을 보호하고 효율적으로 활용하기 위해서 자원의 채취단계에서 운영단계에 투입되는 물의 양을 정량적으로 추정할 수 있는 물 발자국 연구를 주로 농업 중심으로 진행하고 있다. 우리나라도 최근 물 부족에 대응하기 위하여 여러 정책을 진행 중에 있으며 건설산업에서도 정책개발은 물론 이를 뒷받침할 수 있는 기초연구의 필요성이 강조되고 있다. 본 연구는 도로의 배수공을 대상으로 공종에 투입되는 자원의 물 소모량을 산정하기 위하여 원료채취단계, 운반단계, 제작단계까지 분석 및 DB를 구축하였다. 물 사용량을 추정방법은 Water Footprint Manual과 환경성적표지 인증안내서에서 제시한 방법을 활용하였으며, 각 공정에 투입된 자재의 물소모계수, 취수원 수역에 따른 물 특성화 인자, 간접수 및 직접수를 고려한 물 발자국을 산정 후 배수공 주요 공법별 원단위 물 사용량을 산정하였다. 물발자국 산정 결과 배수공 자재 중 브라운 아스팔트, 철근, 레미콘이 전체 97 %를 차지하였다. 배수공법별은 암거공, 측구공, 암거날개벽, 철근콘크리트 개거가 전체 92.2 %를 차지하였다. 배수공 전체 단계별 산정된 물 소모량과 물발자국은 원료 채취단계, 운반단계, 제작단계 순으로 나타났다. 본 연구에서 산정된 배수공 전체 자재나 배수공법별의 물발자국은 농업 분야와 건설업 분야 기초 자료로써 활용될 수 있다. 분석의 신뢰도를 높이기 위해서는 추후 국외의 데이터베이스를 더 찾아서 지속적인 검토 및 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제29권1호
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• pp.31-38
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• 2023

수자원 오염 그리고 기후변화로 인한 극한의 기상현상으로 물 부족 현상 심화로 공공하수처리 시설의 폐수 배출시 총유기탄 소량(TOC) 기준이 시행되고, 대체 수자원 확보를 위해 하수처리수 재이용에 연구와 관심이 증가하고 있다. 현장에서는 하폐수고도처리로 MBR(membrane bio-reactor)공법을 보편적으로 사용하며, 유기 및 무기 이온 제거 그리고 화학물질의 사용 및 배출이 없다는 친환경적인 장점이 있다. 하지만, 분리막을 사용한 MBR공정은 고농도 활성슬러지 부유물질(mixed liquor suspended solid, MLSS)로 인한 분리막의 막오염(파울링) 현상으로 잦은 막세정 비용 발생의 문제가 있다. 본 연구에서는 분리막 운영시 최대 단점이었던 분리막의 차압 상승, 통수량 저하, 파울링 현상을 개선하고자 i) 공정 개선과 ii) 마이크로버블의 세정 효율을 평가하였다. 기존 MBR공법에 원수가 유입되는 호기조와 MBR조 사이에 침전조를 설치하여 침전조를 거친 상등수가 유입된 분리막조 내부로 마이크로버블을 주입하였다. 마이크로버블은 5개월간 15일 간격으로 마이크로버블 발생장치를 작동(ON), 미작동(OFF)하여 방류수 시료(4L)를 채취 후 TOC를 측정하였다. 침전조를 거친 상등수가 분리막조로 유입하여 원수 MLSS의 95%이상이 제거되어 생물막 등의 오염으로부터 막의 파울링 현상을 1차 방지할 수 있었다. 침전조를 거친 상등수에 마이크로버블의 적용으로 분리막의 차압은 1.6 ~ 2.3배 감소 및 통수량은 최대 1.4배 증가하였다. 마이크로버블의 적용(ON)으로 TOC 제거율은 58% 이상 증가했다. 호기조와 분리막조를 분리 운영함에 따라 침지식 분리막의 파울링 현상을 저감할 수 있고, 추가로 마이크로버블을 적용하여 분리막의 차압, 통수량과 막오염(파울링)이 개선으로 효율적인 고도처리공법을 제시했다.