• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2017

전 세계적으로 기후변화 및 다양한 삶의 패턴이 변화되면서 예상되는 자원의 부족을 해결하기 위한 많은 노력이 진행되고 있다. 특히 범 국가적으로 지속가능한 자원안보 실현을 위한 적정 솔루션을 제공하고 자원의 연계에 따른 효율성과 효과성을 극대화하기 위해 물, 에너지, 식량의 연계를 통한 기술을 개발하고 적용하고 있으나, 아직까지 국가단위의 대규모 사례는 부족하며, Community Scale의 형태로 진행되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 국내에서의 물, 에너지, 식량의 연계 기술을 도출하기 위해 국외에서 진행되고 있는 기술에 대한 현황과 효과를 분석하여 국내의 적용방안에 대해 분석하고자 한다. 국외의 사례로는 프랑스 전력공사(EDF)에서는 2000년 초반 기존의 규정대로 물공급을 지속하면 발전에 어려움이 발생하는 것을 인식하여, 주요 농업 관개시설과 물절약협약을 체결하고 물절약에 따른 금전적 보상대책을 마련하였다. 이를 통해 물 절약의 30%는 기존의 관행과 관리방식의 변화에 의해 이루어졌고, 약 70%는 효율적 물 사용기술을 통해 절감효과를 도출하였다. 또한 관개용수와 발전량의 효율적 물사용을 통해 3억2,500만$m^3$에서 2억3,500만$m^3$ 으로의 절감효과를 달성할 수 있었다. 오스틴 수도회사, 텍사스 가수 서비스, 오스틴 에너지 회사 등 텍사스의 3개회사가 상호 협약을 통해 다가구 에너지 및 물효율 프로그램을 개발하고 자원을 효율적으로 관리할 수 있는 주택을 개조하여, 연간 470만 kWh의 전기와 3,785만 리터의 물을 절약하고 있다. 베트남 Red강의 경우 베트남의 근대화 및 산업화를 위해 많은 물과 전기가 필요함에 따라 물사용량을 규제하였고 이로 인해 농작물 재배를 고려하여 장기적이고 다방면적인 전략을 도출하였다. 정유회사 CHEVRON에서는 미국 캘리포니아에서 오일 1배럴을 생산할 때마다 10배럴의 물을 생산하여 오일생산 과정에 이용하며 $182km^2$ 면적의 농장에 농업용수를 공급할 수 있었다. 특히, California 오일 추출과정에서 물과 오일을 분리하고 그 과정에서 발생한 물을 재이용하기 위하여 수처리과정을 통하여 매일 $2,650m^3$의 물 생산하게 되었다. 이러한 외국의 사례들을 바탕으로 하여 국내에서도 다양한 형태의 넥서스 기술을 접목하여 미래에 예측되는 자원 부족을 선제적으로 대응하는 방안을 수립할 때이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.80-80
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• 2023

인구증가와 경제발전은 도시화를 촉진시키며 도시에서 물과 에너지 사용량을 급격히 증가시켰다. 도시 물순환 시스템에서 용수를 공급하기 위해 에너지가 사용되고 에너지 발전을 위해 물이 필요하듯이, 물과 에너지는 긴밀한 연결 관계를 가지고 있다. 도시에서 이러한 자원을 효율적으로 관리하기 위해서는 물과 에너지 사이에 존재하는 복잡한 관계를 고려하여 분석할 필요가 있으나 기존의 도시 물관리는 부문별로 독립된 접근방식에 의존하기 때문에 이를 설명하기는 어려웠다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 부문 간 존재하는 복잡한 관계를 반영하고, 상호연관성 및 영향 효과에 대해 분석 가능한 통합적 접근방식인 넥서스 접근법이 점차적으로 활용되고 있다. 본 연구에서는 넥서스 관점에서 국내 광역지자체별 상수시스템의 물-에너지 관계를 분석하고, 이를 바탕으로 도시 물관리 전략 및 실행계획을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 넥서스 관점에서 상수시스템의 물-에너지 이용을 분석하기 위해 2011년부터 2020년까지 10년간의 자료를 활용하여 광역자자체별 넥서스 프로파일링을 수행하였다. 분석 범위 설정, 자료 처리, 기본 경향 분석, 영향 요인 도출, 스냅샷 및 궤적 분석, 원인 도출의 절차로 진행되는 프로파일링을 통해 상수시스템에서 물 사용량과 에너지 사용량의 현황과 거동을 파악할 수 있었다. 인구변화, Lpcd(litres per capita per day) 변화, 원수 수입량 변동과 같은 외부 영향(부산, 대구, 인천, 울산, 세종), 시스템 개선 등을 통한 도시여건 개선(광주), 입력자료의 오류 또는 부정확성(대전, 울산, 제주)과 같은 도시별 물-에너지 사용량 변화에 대한 주요 원인을 도출할 수 있었다. 그리고 이를 바탕으로 각 광역지자체별 향후 추세 및 개선방안을 제시하였다. 본 연구에서는 넥서스 관점에서 국내 통계자료를 활용하여 광역지자체별 상수시스템의 물-에너지 관계를 분석하여 국내 도시 상수시스템 내 물과 에너지 사용에 대한 과학적 근거를 제공하였다. 이를 통해 향후 각각의 도시 여건에 맞는 실제 정책 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.31-31
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• 2022

기후변화, 물 부족, 인구 증가와 도시화로 인한 물 수요 증가, 수질 악화, 노후화된 인프라와 같은 세계적인 물문제의 증가로 인해, 도시 물순환 시스템 관리는 더 큰 어려움을 겪고 있다. 취수, 도·송수, 정수처리, 배·급수, 용수 사용, 하수 집수, 하수 처리, 재이용 및 배출 과정을 포함하는 도시 물순환 시스템의 과정은 매우 에너지 집약적인 활동이며, 이와 같은 에너지 소비는 탄소 배출과 양의 직접적인 상관관계가 있다. 따라서 자원 관리 및 데이터 관리를 최적화하기 위해 넥서스 관점의 접근법이 도시 물순환 시스템에 점차적으로 도입되고 있는 추세이다. 도시 물순환 시스템 넥서스에서는 일반적으로 에너지 인텐시티로 표현되는 물을 위한 에너지를 이해하는 것이 중요하다. 에너지 인텐시티의 차이는 기후(연평균 강수량, 단기 기후 변동성, 기후패턴 등), 지리적 특징(표고차, 평지비, 위치 등), 시스템 특성(총급수량, 인구, 인구밀도, 관로 연장 등) 및 운영관리 효율(수압, 누수율, 에너지 효율 등)과 밀접한 관계가 있다. 그리고 도시 물순환 시스템에서 에너지 관리를 증진시킨 방안은 유지관리 효율 개선(물·에너지 관리전략, 물손실 관리, 수요 관리 및 수요 대응 등), 신기술 도입, 그리고 에너지 회수로 나누어진다. 본 연구에서는 기존 문헌의 자료를 분석하여 도시 물순환 시스템의 각 공정별 에너지 인텐시티를 분석하였으며, 시스템 다이나믹스를 적용하여 다양한 도시 여건(인구, lpcd, 누수율, 취수원, 에너지 인텐시티)에서 외부영향(기후변화, 도시화)과 운영효율 변동(운영효율 향상, 신시술 도입)에 따른 도시 물순환 시스템 내 자원 사용 및 이동을 분석하였다. 에너지 인텐시티는 전체 도시 물순환 시스템, 상수 시스템, 하수시스템에서 각각 2.334 kWh/m³, 1.029 kWh/m³, 1.024 kWh/m³를 나타내었으며, 용수사용, 담수화, 재이용 과정에서는 매우 높은 값이 나타났다. 에너지 인틴시티의 값은 외부 영향에 크게 좌우되는 것으로 분석되었으며, 운영효율의 변동에 따라서 물 및 에너지 사용량은 변화하였지만 에너지 인텐시티의 변동은 크지 않았다. 이에 따라 도시 물순환 시스템을 넥서스 관점에서 관리하기 위해서는 에너지 인텐시티 이외에 물 및 에너지 사용량, 유수수량 관점 에너지 인텐시티, 사용수량 관점 에너지 인텐시티를 종합적으로 고려하는 것이 필요하다.