• The Journal of Engineering Geology
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• v.24 no.1
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• pp.91-98
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• 2014

This paper aims to calculate the increase in groundwater quantity following groundwater dam construction, and to assess its impact on surface water. In the study area of Osib-cheon, Yeongdeok, we estimated groundwater quantity, groundwater level, and effective porosity, and examined surface water fluctuations with respect to the increased groundwater quantity based on the flow duration. The results reveal that the increased groundwater quantity was at most $91,746m^3$ in the total drainage basin of the groundwater dam, and the reduced groundwater quantity was at most $11,259m^3$ in the lower zone of the groundwater dam. Therefore, the total groundwater resources secured was $80,487m^3$ and the decrease in groundwater quantity was just 12.27% of the amount of increase. There were changes in discharge rate by up to $3.00{\times}10^{-2}m^3/s$, as deduced from an analysis offlow duration as a result of groundwater dam construction. The overall difference between before and after construction of the dam was almost insignificant compared with the previous dam. The present results indicate that dammed groundwater can serve as an alternative water resource with sufficient quantity.

• Journal of the Korean Society of Earth Science Education
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• v.10 no.1
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• pp.76-89
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• 2017

The purpose of this study is to develop a science field study area using Geumgang(Geum River), fossil origins and various geological resources in Youngdong area of Chungcheongbuk-do as educational resources; and utilize them to develop an education program to cultivate earth science and topophilia. The Youngdong sedimentary basin (Cretaceous period) has a well-developed outcrop along the Geumgang and it is therefore easy to find various geological structures, plant fossils, and dinosaur fossils. Also, it has a distinct sedimentary structure, such as mud cracks, ripple marks and cross-bedding. Science field study area(6 observation sites) were developed based on school curriculum, textbook analysis, and professional earth science education panel discussion to create a convergence education program. The result of validating the developed program showed that all the items were satisfactory ($CVR{\geq}0.88$) in the test categories. The science field study teaching-learning model was applied to actual classes. The evaluation result for class satisfaction was positive, scoring Rickert scale 4.18. The result of observation about the outdoor classroom process in the science field study area revealed that students were able to form a new image of the beautiful scenery of the Geumgang. Also, the students could gain a new understanding, concept and value of various geological objects (sandy beach, stepping-stones, dinosaur footprint fossils, sedimentary formation), which naturally allowed them to form topophilia.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.34 no.3
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• pp.177-188
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• 2012

This study was mainly focused on the development of GIS based decision support system to easily make mitigation scenarios and to conveniently simulate water quality for TMDL. The study area was the 31km section of upper Sapgyo stream in Geum river basin, and QUAL2E model was adopted. GIS DB was built through the collection of the data which includes point/non-point source attributes and various thematic maps. The amounts of discharged loads of BOD, T-N and T-P from unit watershed were estimated respectively. Finally, the system, which can operate water quality simulation through simply modifying their values, was developed. The hypothetical three mitigation scenarios were applied, thereby the most efficient mitigation scenario could be chosen by comparison of the results based on GIS. Therefore, it is expected that the developed system can facilitate the decision makers to select the best alternative through the analysis of the available BMPs. Also, it can be used to develop new scenarios using different methods and algorithms. In the future, more study need to be made to enhance its applicability in the perspective of developing mitigation scenarios through the management of individual pollutant sources and extending study areas.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.8 no.1
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• pp.1011-1034
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• 1966

This thesis is the final report which has long been studied by the author to obtain the design basis for various hydrological constructions with the specific system suitable to the natural environmental conditions in Korea. This report is divided into two parts: one is to estimate runoff volume from watersheds and the other to estimate the peak discharge for a single storm. According to the result of observed runoff record from watersheds, it is known that Kajiyama formula is useful instrument in estimating runoff volume from watersheds in this country. But it has been found that this formula shows us 20-30% less than the actual flow. Therefore, when wihed to bring a better result, the watershed characteristics coefficient in this formula, that is, f-value, should be corrected to 0.5-0.8. As for the method to estimate peak discharge from drainage basin, the author proposes to classify it in two ways; one is small size watershed and the other large size watershed. The maximum -flood discharge rate $Q_p$ and time to peak Pt obtained from the observed record on the small size watershed are compared by various methods and formulas which are based upon the modern hydrological knowledge. But it was fou.d that it. was not a satisfied result. Therefore, the author proposes. tocomputate $Q_p$, to present 4.0-5.0% for the total runoff volume ${\Sigma}Q$.${\Sigma}Q$ is computed under the assumption of 30mm 103s in watershed per day and to change the theoritical total flow volume to one hour dura tion total flow rate when design daily storm is given. Time to peak Pt is derived from three parameters which are u,w,k. These are computed by relationship between total runoff volume (ha-m unit)and $Q_p$. (C.M.S. unit). Finally, the author checked out these results obtained from 51 hydrographs and got a satisfied result. Therefore the author suggested the model of design dimensionless unit-hydrograph. And the author believes that this model will be much available at none runoff record river site. In the large size watersheds in Korea when the maximum discharge occurs, the effective rainfall is two consequtive stormy days. So the loss in watershed was assutned as 6Omm/2days,and the author proposed 3-hour-daration hydrograph flow distribution percentage. This distribution percentage will be sure to form the hydrograph coordinate.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.881-881
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• 2012

낙동강유역에는 4대강 사업으로 8개의 보가 낙동강 본류에 새롭게 설치되었으며, 따라서 상류로부터 유입되는 유사가 보상류에 퇴적되어 하천제방이나 하천구조물의 안전을 위협할 수 있다. 또한 홍수시에는 농경지의 매몰과 저수지의 퇴적현상이 발생하는 등 유역유사에 의한 다양한 문제가 발생할 수 있으며, 강우로부터 유출되는 유사는 강우사상에 따라 빠르게 변할 수 있으나 수체에 즉각적인 영향을 유발하지 않을 경우 만성적인 특성으로 인해 침전물을 계속 이동시키며 축적되는 문제가 발생한다. 따라서 이러한 문제를 사전에 예측하고 낙동강유역에 대한 유역유사관리 대책마련을 마련하기 위해 유역유출과 유사의 이송 및 퇴적양상을 분석하여 유역관리를 위한 자료를 구축할 필요가 있다. 이러한 기초자료 분석을 위해 활용되는 유역모형 중 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형은 장기간 유역 유출로 인한 유사 모의를 수행하는데 가장 많이 활용되는 모형이며, 미국 농무성 농업연구소(USDA Agricultural Research Service, ARS)의 Jeff Amold 등에 의해 개발된 모형이다. SWAT 모형은 장기유출 및 유사 발생에 대한 시 공간적 변화를 모의하는 모형으로 넓은 범위의 유역에 대해 일단위 모의 간격으로 최대 100년까지 모의가 가능한 장기유역 모의에 최적화된 모형이다. 본 논문에서는 SWAT 모형을 이용하여 낙동강유역의 장기 유역 유출 및 유사 모의를 수행하기위해 2004년에서 2009년까지의 유출량 자료와 유량-유사량관계곡선 등을 이용하여 본류 및 지류 유출구 주요지점에 대해 검보정을 수행하고자 한다. 모의의 정확도 향상을 위해 안동댐, 임하댐, 영천댐, 합천댐, 남강댐, 밀양댐 및 낙동강 본류 등 총 7개 유역으로 구분하여 SWAT 모형을 구축하였으며, 각 유역별로 유출량과 유사량에 대하여 각각 보정 및 검증을 수행하였다. 낙동강 본류유역 총 7개의 댐 방류량자료와 20개의 대형하수종말처리장 방류량자료를 이용한 낙동강유역의 유출량 보정 및 검증 결과, 모의치가 실측치를 잘 반영하고 있는 것으로 나타났다. 또한 총 11개 지점의 수위관측소에 대해 유사량 측정 성과를 이용한 유사량 보정 및 검증 결과, 강우시 유사량 모의값은 유출량-유사량관계곡선 식을 잘 반영하였으나, 비강우시에는 모의값이 관계곡선 식의 결과값보다 대체적으로 높게 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.608-608
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• 2012

현재 기후변화의 기상변동성이 커짐에 따라 태풍 및 집중호우 등의 이상기후 현상이 전 지구상에 걸쳐 광역적으로 나타나고 있다. IPCC에서는 이러한 기후변화가 기온 상승에 따른 증발산량의 증가, 강수량 및 유출량의 시공간적 분포의 변동 등을 초래하여 수자원의 효율적 관리 및 안정적인 공급에 어려움을 증대시킬 것으로 전망하였다. 뿐만 아니라 현재 국내 전반에 걸쳐 4대강 사업이 진행되고 있고, 낙동강에서도 낙동강 살리기 사업이 실시되어 주변 지형들의 변화가 진행되고 있다. 이러한 지형의 변화는 현재까지 구축되어 있는 기존자료의 대폭적인 변화를 의미하므로 홍수관련 연구결과에도 변화를 의미하고 있다. 이에 따라 4대강 사업 이후의 기후 변화에 따른 낙동강유역에서의 유출량의 증가를 분석하여 극한홍수의 발생가능성을 제시하고 이러한 극한홍수발생에 따른 위험지역도 과거에 의해 변경될 것으로 판단되어 국내외적으로 하천의 수리검토에 널리 사용되고 있는 1차원 수리해석 프로그램인 FLDWAV를 이용하여 취약지점을 분석하고 위험도를 분석하고자 한다. 낙동강 살리기 사업으로 낙동강에 건설된 8개의 보를 고려한 본류 및 지류에서의 제내지 및 제외지 지형데이터를 구축하고 구축된 자료을 이용해 낙동강 본류 및 지류에 대해서 극한홍수시 200년 빈도, 500년 빈도 홍수량 및 홍수위를 FLDWAV를 통해 정상류로 계산해서 예측하고 500년 빈도 홍수량과 홍수위를 부정류로 계산하여 제방고와 홍수위를 비교하여 범람위험지역을 선정하였다. 그리고 그 결과를 통해 GIS를 통하여 범람위험지역 제내지의 주요도심 구간 포함, 범람 범위를 분석함과 동시에 극한홍수에 따른 도심구간, 비도시구간 등의 범람범위를 분석하였다. 또한 선정한 범람위험지역의 범람 피해규모를 산정하고 피해범위의 현황을 파악하였다. 연구의 결과는 다음과 같이 나타났다. 500년 빈도 홍수시 범람위험지역은 낙동강 본류의 하류부에서 각각 154.7km, 123.2km, 12.9km에 위치한 지점이 선정되었으며 각 지점의 피해규모는 제내지에 범람된 유출량의 수위는 각각 21.7m, 24.3m, 2.11m로 계산되었고 이때의 피해면적은 각각 $2.68km^2$, $2.64km^2$, $1.25km^2$로 나타났다. 이 결과는 기후변화로 인한 극한홍수 발생 가능성과 취약지점의 분석을 통한 지역의 홍수피해 저감과 정책개발에 기본 자료로 활용될 것이며 낙동강 살리기 사업으로 인한 하천주변 지형의 변화를 제공함으로서 앞으로 진행될 연구의 기본 자료로서 이용가능 할 것으로 판단된다. 또한 이전의 홍수방어계획을 개선한 새로운 홍수방어계획의 수립을 통하여 향후 발생될 홍수의 예방 및 대응방안 수립의 참고자료로 이용될 것이며 제내지 및 제외지의 공간확보 연구를 통해 해당 지자체의 토지매수계획의 참고자료로 이용 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.642-642
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• 2012

최근에 들어 지구온난화에 따른 기후변화의 영향으로 국지성 집중호우와 돌발성 호우가 한반도 뿐 아니라 전 세계적으로도 많이 나타나고 있고, 그로 인한 이상홍수의 발생이 우리나라의 인명 및 재산피해를 날로 증가시키고 있는 추세이다. 그러나 현재 국내의 홍수방어시스템은 정확도 및 선행시간 확보 등의 측면에서 국민들의 요구수준까지는 그 역할을 수행하지 못하고 있는 실정이다. 또한 최근 4대강 살리기 사업을 통해 수행된 보 설치 및 하도 준설로 인해 하천환경의 변화가 크게 발생하여, 보다 정확하고 신속한 홍수위 예측기법이 요구되고 있는 실정이다. 이에 따라 현재 4대강 홍수통제소에서는 정확한 홍수위예측을 위해 4대강 본류 및 주요 지류에 대해 수리모형을 구축하고 있고, 기존의 저류함수모형에 의한 강우-유출 해석기법을 적용하여 주요 지류에 대한 유입량을 산정하기 위한 모형을 구축중에 있다. 국내 홍수방어 시스템에 현재까지 사용되어 오고 있는 저류함수모형 및 수위-유량 관계식을 이용한 방법은 물리적 기반의 홍수예측모형으로 유역의 지형학적 인자와 그에 따른 여러 변수를 포함하기 때문에 하천환경의 변화로 인해 각각의 추적과정에서 오차들이 발생하여 해석결과에 영향을 미치는 단점이 있다. 이에 반해 데이터 기반 모형은 강우-유출 모형에서 사용되는 많은 수문학적 자료 및 매개변수들의 사용 없이 오직 수위 및 강우측정 자료만을 이용하여 홍수를 예측하는 모형이다. 본 연구에서는 낙동강 유역에 대해 보다 정확한 홍수위 예측을 위해 현재 낙동강홍수통제소에서 구축중인 낙동강 본류의 수리모형의 주요 지류의 유입량 산정을 위해 기존의 물리적 기반 모형이 아닌 뉴로-퍼지(Neuro-Fuzzy) 모형을 이용한 data 기반 모형을 적용해 기존 물리적 기반 모형과 비교 분석 하고자 하였다. 낙동강의 주요지류인 감천, 금호강, 남강, 내성천, 밀양강, 반변천, 위천, 황강을 적용유역으로 선정하여 유역별로 티센망을 구축하였고, 각 지류별로 수위관측소를 선정하여 최근 10년동안 낙동강유역의 홍수예 경보가 발령되었거나 많은 비가 온 사상을 선정해 모형을 검증하였다. 모형은 실시간 수위측정 자료와 강우자료 및 해당유역 댐의 방류량 자료를 이용해 유역별 최적 입력자료 조합을 선정하여 간단하게 구축할 수 있었다. 또한 10분 단위 및 30분 단위의 입출력 자료로 모형을 구축하여 비교하였다. 이번 연구에서 수행한 낙동강유역에서의 뉴로-퍼지(Neuro-Fuzzy) 모형을 이용한 홍수예측기법을 통해 몇가지 data만으로 유역의 주요지점에 대한 홍수위와 홍수량을 예측할 수 있음을 확인할 수 있었다. 모의 결과는 실측치와 비교해 정확도 면에서 우수함을 보여 주었으나 예측시간이 길어질수록 실측치의 경향을 벗어나는 결과를 보였다. 그러나 실시간 홍수예 경보에 있어서는 만족할만한 선행시간을 확보할 수 있었다. 구축된 Data 기반 모형이 물리적 기반 모형과 더불어 낙동강 홍수예 경보를 위한 모형으로 사용될 수 있다면 보다 효율적인 예 경보 체계 구축에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.982-982
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• 2012

본 연구에서는 우리나라의 중 소규모 유역의 수문학적 위험도 분석을 위하여 한강유역을 대상으로 통합위험지수(IRI: Integrated Risk Index)를 산정하였으며, El Ni$\tilde{n}$o-Southern Oscillation (ENSO)에 의한 대규모 대기순환 패턴의 변화가 한강 유역의 통합위험지수 변화에 미치는 영향을 평가하였다. ENSO자료는 전통적인 El Ni$\tilde{n}$o에 해당하는 Cold-tongue (CT) El Ni$\tilde{n}$o와 중앙태평양 부근의 이상적인 해수면 온도 상승에 의한 Warm-pool (WP) El Ni$\tilde{n}$o, 그리고 해수면 온도가 이상적으로 낮게 관측되는 La Ni$\tilde{n}$a 기간으로 구분하였으며, 각 기간 중 가장 강한 ENSO가 발생한 해(CT El Ni$\tilde{n}$o, 1998; WP El Ni$\tilde{n}$o, 2005; La Ni$\tilde{n}$a, 2000)를 대상으로 통합위험지수를 산정하였다. 통합위험지수는 수문학적 요인(Hydrologic Components), 사회 경제적 요인(Socio-Economic Components)과 생태적 요인(Ecological Components)으로 구분하였고, 엔트로피(entropy) 기법을 통하여 각 인자와 요인별 가중치를 적용하였다. 중권역별 통합위험지수의 평가는 5개의 계급구간(Very High, High, Medium, Low, Very Low)으로 구분하였다. 분석결과, CT El Ni$\tilde{n}$o해의 유역평균 IRI 값은 0.58, WP El Ni$\tilde{n}$o해의 IRI 값은 0.57로 비슷한 결과를 보였으나, La Ni$\tilde{n}$a해에는 IRI 값이 0.41로 낮게 나타났다. CT와 WP El Ni$\tilde{n}$o해에는 한강 서쪽일부 중권역에서 통합위험지수가 높게 나타났으며, La Ni$\tilde{n}$a해에는 한강 중 동부 대부분 유역에서 낮게 분석되었다. 향후 유역별 통합위험지수 산정과 더불어 서로 다른 형태의 ENSO에 따른 수자원 변동 예측이 이루어진다면, 수자원의 효율적인 관리와 안정적인 용수공급에 도움을 줄 것으로 사료되며, 이는 유역별 수자원의 취약성 평가 및 위험도 분석을 위한 기초자료로 활용이 가능하리라 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.841-845
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• 2012

최근 중국과 인도는 공유하천인 야루짱부(중국명: 아로장포(雅魯藏布), 인도명:Brahmaputra)강 유역 내 수력발전용 댐 건설을 놓고 갈등 중이다. 발단은 중국이 2010년 9월에 정식으로 착공한 짱무수력발전댐(장목수전참(藏木水電站))의 건설이다. 총길이 3,848km, 유역면적 71만여 $km^2$인 야루짱부강은 중국과 인도, 방글라데시, 부탄 4개국이 공유하고 있다. 야루짱부강의 발원지는 히말라야 산맥 북쪽 기슭의 지에마양쫑 빙하(걸마앙종(杰馬央宗) 빙천(冰川))이고 중국내 길이가 2,057km에 달한다. 강은 중국의 씨짱(서장(西藏))지역, 인도의 아루나찰 프라데시(Arunachal Pradesh)주와 아쌈(Assam)주를 경유하여 부탄, 방글라데시로 흐른다. 야루짱부강은 티베트로 잘 알려진 시짱자치구에서 발원하여 중국과 인도의 영토 분쟁지역인 아루나찰 프라데시주를 관통함으로 인해 지정학적으로 중요한 의미를 갖고 있다. 짱무수력발전댐은 시짱 지역 최대 수력개발댐으로, 인도와 방글라데시는 중국의 댐 건설로 인해 자국의 수자원의 감소와 생태계 파괴가 발생할 것을 우려하고 있다. 그러나 최근 중국과 인도의 관방은 이 같은 우려를 부인하며 인도의 아루나찰 연방당국 또한 5개 주요 지류에 1,750MW 규모의 수력발전댐을 건설할 계획을 발표하였다. 이와 같이 수력발전댐 건설과 수자원확보를 놓고 중국과 인도가 팽팽하게 경쟁하게 된 데는 중국과 인도 간의 역내 힘겨루기와 자국 내 정치적 이해, 영토분쟁지역의 존재 등이 원인으로 작용하고 있다. 본 연구는 중국의 짱무수력발전댐(장목수전참(藏木水電站)) 건설원인을 중국정부가 가진 시짱지역관리 및 개발의 필요성에서 찾고 짱무수력발전댐(장목수전참(藏木水電站)) 건설에 드러난 중국의 표면적, 내재적 의도의 분석을 통해 중국의 공유하천 접근 방식의 특징과 원인을 규명하였다. 발원지에 위치한 중국이 수자원확보경쟁에서 유리한 입장을 점하고 있는 가운데 중국에 비해 상대적으로 정치적, 경제적 열세에 놓인 하류국가들은 공유하천의 동등하게 이용할 권리를 쟁취하기 위해 필요한 협상력을 갖고 있지 못하다. 따라서 하류국가들은 중국의 의도를 파악하여 이를 토대로 적절한 대안을 마련해야 할 필요성이 있다. 중국의 공유하천접근방식의 원인과 특징에 대한 분석은 남북통일 후 중국과 하천을 공유하게 될 우리나라에 시사하는 바가 클 것이라 생각된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.822-822
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• 2012

본 연구는 상류의 개발행위와 더불어 현재 수질관리의 기준이 되는 오염총량관리제를 대상으로 '규모의 경제'의 논리를 따른다는 가정 하에, 지자체간에 협조를 통해 비용을 절감하여 서로 혜택을 볼 수 있도록 상 하류 지자체와 중앙정부 등 관련 당사자들 간의 비용배분 방안을 도출하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해서 광주광역시에 위치한 평동산업단지와 영본B, 영본C를 대상으로 광주, 전남, 중앙정부를 이해당사자로 하여 협조적 상황 하에서 대상 비용배분 문제를 정의하였고, 협조적 게임이론에 근거한 SCRB법 및 샤플리법을 적용하여 비용배분 결과를 제시하였다. 우선 광주와 전남이 각각 삭감해야 할 오염량을 산정하고, 해당 삭감량 만큼 처리하기 위한 하수처리시설의 규모를 설정하였다. 또한 하수처리시설의 건설비와 하수관거 공사비, 유지관리비를 산정하였으며, 하수처리시설의 내용연수인 20년간의 총비용을 2010년 현재가치 기준으로 산정하였다. 상 하류 지자체가 공동으로 대처할 경우 20년간 총비용은 416,311.8 백만원, 개별로 대처할 경우 464,439.6 백만원이며, 공동 대처가 42,359.3 백만원이 절감되므로 양 지자체 모두 협조적 게임에 응할 기본배경은 성립되었다. SCRB법에 의한 지자체별 비용배분율을 산정 결과, 광주 74.24%, 전남 25.76%로 산정되었으며, 2001～2010년 하수도 세입현황을 기준으로 중앙정부의 지원 비율은 10년간 최소 23.98%, 평균 29.22%, 최대 34.17%로, 각각의 비율별로 중앙정부, 광주, 전남의 비용분담액을 도출하였다. 본 논문에서는 개략적으로 비용을 산정하였으나 오염총량관리 사업은 막대한 예산을 필요로 하기 때문에 실제로 두 지자체가 협조하여 비용배분을 하게 된다면 하수처리시설의 수질개선효과, 하수처리시설 위치선정, 사업비용 등을 세밀하게 분석해야 할 것이다. 본 논문은 오염총량관리제에서 제시하는 목표수질을 대상으로 하였으나, 지자체의 정책에 따라 친수활동 증대와 생태 자연환경 개선 등과 같은 수질개선에 따른 간접적인 효과를 고려하여 오염 총량관리제의 목표수질보다 더 나은 수질을 원할 수도 있을 것이다. 협조적 게임의 상황을 복잡하게 하여 해결 가능성이 낮아질 수 있으나, 수질개선에 의한 다양한 효과를 편익으로 산정할 수 있다면 이를 협조적 게임에 적용하여 전반적인 수질개선에 대한 지자체의 적극적 활동을 유도할 수도 있을 것이다.