• 물과 미래
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• 제50권8호
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• pp.54-64
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• 2017

• 물과 미래
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• 제49권11호
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• pp.40-47
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• 2016

• 한국농공학회지
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• 제60권4호
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• pp.33-38
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• 2018

• 한국농공학회지
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• 제62권4호
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• pp.8-16
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• 2020

• 한국농공학회논문집
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• 제61권4호
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• pp.23-32
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• 2019

Increasing crop production with the same amount of resources is essential for enhancing the economy in agriculture. The first prerequisite is to understand relationships between the resources. The concept of WEF (Water-Energy-Food) nexus analysis was first introduced in 2011, which helps to interpret inter-linkages among the resources and stakeholders. The objective of this study was to analyze energy-water nexus in greenhouse cultivation by estimating reference evapotranspiration and heating load. For the estimation, this study used the physical model to simulate the inside temperature of the agricultural greenhouse using heating, solar radiation, ventilated and transferred heat losses as input variables. For estimating reference evapotranspiration and heating load, Penman-Monteith equation and seasonal heating load equation with HDH (Heating Degree-Hour) was applied. For calibration and validation of simulated inside temperature, used were hourly data observed from 2011 to 2012 in multi-span greenhouse. Results of the simulation were evaluated using $R^2$, MAE and RMSE, which showed 0.75, 2.22, 3.08 for calibration and 0.71, 2.39, 3.35 for validation respectively. When minimum setting temperature was $12^{\circ}C$ from 2013 to 2017, mean values of evapotranspiration and heating load were 687 mm/year and 2,147 GJ/year. For $18^{\circ}C$, Mean values of evapotranspiration and heating load were 707 mm/year and 5,616 GJ/year. From the estimation, the relationship between water and heat energy was estimated as 1.0~2.6 GJ/ton. Though additional calibrations with different types of greenhouses are necessary, the results of this study imply that they are applicable when evaluating resource relationship in the greenhouse cultivation complex.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.136-136
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• 2016

현재 전 세계적으로 지속적인 인구증가와 도시화 및 산업화 영향으로 물, 에너지, 식량의 수요증가와 공급부족이 예상되는 가운데, 급격한 기후변화와 자원고갈로 인해 이는 더욱 가속화되고 심화될 위기에 직면하였다. 특히 물의 수요는 증가하나 공급은 제한되어 있어 지속가능한 인류의 생존을 위하여 인간에게 꼭 필요한 에너지와 식량의 문제를 물을 중심으로 상관성을 찾고 효율적인 물활용 방법을 개발하고 정책화할 필요가 있다. 세계 물공급량 중 농업으로는 70%, 에너지로는 15%로 소비되고 있다. 또한 유럽과 미국은 발전용 냉각수로 각각 담수총량의 43%, 50%를 사용하고 있는 등, 세계는 물, 식량 그리고 에너지 수급의 불균형이 심화되고 상호 위기가 증폭되고 있다. 향후 인간의 삶에 절대적으로 필요한 세가지 자원이 복합적으로 연계되어 상호 위기가 증폭될 수 있는 실정이나, 우리나라는 개별자원에 대한 관리 및 운영기술은 상당한 수준이지만 아직까지 연계성을 고려하여 자원간의 효율성을 찾는 물-에너지-식량 연계(Water-Energy-Food Nexus, WEF Nexus)에 대한 관리 및 기술은 부족한 실정이다. 국제적으로 세자원의 연계상황이 선진국과 개도국간에 편차가 크고, 사막지대 등 자연조건이 열악한 지역에서 자원들간의 위기 연계성이 높은 상황이므로 우리나라도 물-에너지-식량의 연계위기 상황을 정확히 파악하고 미래 환경변화에 대한 대응방안 수립이 필요하나, 현재 국내 물관리에 있어 저수지나 수리시설 관리가 제대로 실행되지 못하고 있어 이를 방치할 경우 중장기적으로 식량 및 에너지생산에 있어 부족이 우려되고 있다. 또한 부처간의 행정적인 간격으로 물-에너지-식량의 연계성 연구 및 정책수립에 있어서 자료 등이 절대적으로 부족한 실정이기 때문에 체계적으로 빅데이터 기반의 DB구축 및 인벤토리 정의 등도 현재시점에서는 절대적으로 필요하다고 할 수 있다. WEF Nexus를 실현하기 위해서는 각 자원간의 효율성을 극대화하여야 한다. 과거에는 개별적 자원의 확보를 추구했다면 이제부터는 각 자원간의 상생을 통한 연계성을 확보하여 서로간의 자원 확보를 고려하여 개발하여야 한다. 이를 위해 현재의 자원확보에 대한 문제점들을 고려하여, 상호 연계를 통한 효율성을 확보하고 그 효율성이 각 자원에 영향을 주어 시너지효과를 발생시킬 수 있는 방안으로 진행되어야 할 것으로 판단된다.

• 농촌계획
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• 제29권1호
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• pp.37-49
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• 2023

Active attention and effort are needed to develop an integrated water management system in response to climate change. In this study, it proposed models for cross-use of agricultural water and river maintenance water using sewage treatment water as an integrated water management system for the Yeongsan River. The impact of the integrated water management models was assessed by applying the concept of Nexus, which is being presented worldwide for sustainable resource management. The target year was set for 2030 and quantitatively analyzed water, energy, land use and carbon emissions and resource availability index by integrated water management models was calculated by applying maximum usable amount by resource. An integrated water management system evaluation model using the Nexus concept developed in this study can play a role that can be viewed in a variety of ways: security and environmental impact assessment of other resources. The results of this research will be used as a foundation for the field of in the establishment of a policy decision support system to evaluate various security policies, as we analyzed changes in other factors according to changes in individual components, taking into account the associations between water, energy, food, and carbon resources. In future studies, additional sub-models need to be built that can be applied flexibly to changes in the future timing of the inter-resource relationship components.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.409-409
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• 2019

개발도상국 중심의 전 세계인구 증가추세와 도시화 현상, 경제발전 등의 요인으로 자원 수요량이 꾸준히 증가하고 있으며 글로벌 자원전쟁 및 기후변화는 자원 확보 및 활용에 대한 불확실성을 가중시키고 있다. 특히 필수자원인 물, 에너지 그리고 식량은 서로 밀접한 연관성 (Interconnection)으로 인해 각 자원 간의 상호의존성(Interdependence), 상충관계(Trade-off), 시너지(Synergy)가 존재한다. 이를 인식하고 관련 데이터베이스를 구축하여 통합적인 관점에서 분석하는 것이 물-에너지-식량 넥서스(Water-Energy-Food Nexus, WEF Nexus)이다. 현재 해외에서는 WEF Nexus에 대한 정의를 정립하고 적용방안에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만 국내 연구는 대부분 개념과 필요성 제시에 불과하며, 정량적인 방법들에 대한 분석은 부족한 실정이고, 다양한 적용방안에 대한 연구는 초기 단계에 불과하다. 이에 본 연구는 국내외 WEF Nexus에 대한 정량적 가치평가 연구들을 조사 분석하여, 국내 적용 시의 문제점 및 시사점을 제시하고자 한다. 국외에서도 전력, 양수발전, 소규모 수력발전, 원예, 도시농업 등 다양한 분야에서 WEF Nexus 접근방식을 통한 연구들이 진행되고 있으나 실제 구체적이고 명확한 방식에 의해 정량적 가치를 도출한 사례는 많지 않은 실정이다. 그러나 넥서스 접근방법의 긍정적 효과를 제시하기 위해서는 이와 같은 정량적 분석이 시급이 필요한 시점이다. WEF Nexus 접근법을 국내에 성공적으로 적용시키기 위해서는 (1) 자원별 데이터베이스 구축 (2) 다양한 다양한 평가 툴 개발 및 적용 (3) 자원간 통합적 접근 방안이 필요하다. 이러한 과정들 하나하나가 현실적이고 구체화하기 위해서는 아직까지 많은 시행착오가 필요할 것으로 보인다. 본 연구에서는 국제사회에서 제한적으로 적용된 다양한 정량화 방안들을 검토하고 국내 적용을 위해서 어떠한 사항들이 필요하고 구축되어야 하는지 제시하고자 한다.

• 한국농림기상학회지
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• 제25권3호
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• pp.218-225
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• 2023

영농형 태양광 시스템은 노지 작물 경작과 동일한 토지 상부에 설치된 태양광 패널을 통한 발전을 동시에 하는 시스템이다. 지금까지 영농형 태양광은 에너지와 식량의 양자구도로만 집중되어있다. 영농환경 중 하나인 토양수분은 강우 또는 관개수로 증발 및 유출⋅침투로 손실된 수분을 공급받아 노지 작물 생산에 기여한다. 본 연구는 식량, 에너지와 함께 물의 개념을 포함하여 영농형 태양광 시설을 보고자 하였으며, 미기상 관측을 통해 봄 기간 동안 휴경논에서 영농형 태양광 시설 하부의 토양수분과 지온의 변화를 분석하였다. 영농형 태양광 하부는 패널로 인한 부분차광 조건으로 지면에 입사되는 광 에너지량이 감소하여 지온이 낮아질 뿐만 아니라 토양수분 손실이 적어 대조구인 노지에 비해 습윤한 조건을 보인다. 또한, 태양광 하부는 에너지 제한 환경이며, 상대적으로 지온이 높은 노지는 수분 제한 환경으로 설명된다. 노지와 태양광 하부의 상이한 토양수분 환경은 필연적으로 작물에 영향을 미칠 것이며, 농업 환경과 농촌 경제를 고려한 지속가능한 대처가 필요하겠다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.292-292
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• 2022

가뭄은 사회기반시설, 인적 자본 등과 같은 자산에 직접적인 영향을 미치지 않으나 물을 중요한 투입재로 사용하는 농업부문에 피해가 집중된다. 가뭄 재해는 준비와 대응에 따라 피해에 큰 차이가 크기 때문에 다른 재해와는 달리 강도뿐만 아니라 지속기간을 고려해야 한다. 효과적인 가뭄 위험 관리를 위해서는 가뭄의 특징과 가뭄 준비 및 대응 수단에 따른 환경 및 경제적 영향을 평가할 수 있는 모형 구축과 다양한 농업자원을 동시적으로 연계 평가하여 지속가능성을 판단할 수 있는 기술 개발이 필요하다. 이에 본 연구에서는 기후변화 등의 외부요인을 반영한 물-에너지-식량 (Water-Energy-Food, WEF) 넥서스 기반 농업 가뭄 평가 플랫폼 설계를 제안하고자 한다. 이를 위해 물-에너지-식량 넥서스 연계 해석 고도화 기술을 개발하고, 생물-물리학적 모델 및 경제학적 모델 연계형 기후-토양-물-에너지-식량 넥서스 (CS-WEF NEXUS) 플랫폼을 구축하여, 최종적으로 기후변화 및 농업부문 가뭄 준비 및 대응 수단의 영향 평가를 바탕으로 한 의사결정 지원 도구를 제시하는 것이 최종 목표이다. 본 연구에서 구축된 플랫폼은 넥서스 연계 해석을 통해 농업 가뭄 대응을 위한 식량 및 에너지 안보 정책에도 미칠 수 있는 영향을 분석할 수 있으며, 다양한 식량-물-에너지 정책들이 타 요소들에 미치는 영향을 쉽게 평가할 수 있다는 점에서 정책적 의사결정 지원 시스템으로서 활용도가 높을 것으로 예상한다.