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한국수자원공사(K-water)> 저널 물 정책·경제> 4차 산업 기술 기반의 미래형 스마트 정수장 구축전략

4차 산업 기술 기반의 미래형 스마트 정수장 구축전략

신동기
  • : 한국수자원공사(K-water)
  • : 저널 물 정책·경제 33권0호
  • : 연속간행물
  • : 2020년 06월
  • : 75-85(11pages)

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목차

Ⅰ. 서론
Ⅱ. 본론
Ⅲ. 결론

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지금 세계는 4차 산업혁명의 거대한 문명사적 변화에 직면하고 있으며, 과거 산업화 과정에서 기계가 인간의 육체노동을 대체했다면, 이제는 인공지능(AI)이 인간의 지적 기능도 수행하는 수준까지 발전한 단계로 접어들고 있다. 우리나라에서도 지난 ’19.12월 인공지능(AI) 국가전략을 발표한 만큼 인공지능이 단순한 기술적 차원을 넘어 모든 영역에 걸쳐 패러다임의 변화를 초래하고 있어, 국가, 사회, 산업 전반에 걸친 준비가 필요한 시점이 됐다. 또한, 글로벌 물산업도 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷 등 4차 산업혁명 원천기술을 기반으로 스마트화, 서비스화, 친환경화, 플랫폼화의 혁신적인 변화가 예상되고 있어 우리나라의 정수장도 사람이 분석 운영하는 정수장에서 빅데이터를 기반으로 인공지능(AI) 기술을 활용하여 자율 운영되는 지능형 정수장으로 변화가 시급하다고 할 수 있다. 이에 본 보고서에서는 4차 산업 기술 기반의 미래형 스마트 정수장 구축에 관한 목표와 구축방안, 정부의 정책지원 방향 등을 제시함으로써 국내 물산업이 4차 산업혁명을 선도하기 위한 전략을 제언하고자 한다.

						

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  • : 사회과학분야  > 경제학
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  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 2004-2020
  • : 306


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1녹조관리 위한 유역 비점오염원 관리사례 및 시사점 - 농업 및 축산 비점오염원 중심 -

저자 : 김이형

발행기관 : 한국수자원공사(K-water) 간행물 : 저널 물 정책·경제 33권 0호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 5-22 (18 pages)

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국내 4대강 주요 지점의 생화학적 산소요구량(BOD)은 개선되고 있으나 유역 비점오염원에서 기인한 난분해성 유기물질, 질산성질소(NO3-N)와 용존질소(DTN) 등의 함량은 증가하고 있다. 특히 농업활동이 시작되는 봄∼여름 사이에 하천의 질소농도가 상승하는데 이는 농업지역으로부터 발생한 기저유출과 여름∼가을 강우기에 유입된 유기질소의 분해로 인한 영향이다. 질산성질소는 농업지역 경작지의 토양 내 과잉양분 및 축산지역 비점오염원으로부터 주로 배출되며 매년 증가하는 추세로 녹조발생의 주요인자로 여겨지고 있다. 선진국의 농업 비점오염 관리정책은 기후변화, 환경(지표수 및 지하수 수질오염)을 고려하면서 농업소득을 보전하고 농업의 지속가능성을 고려하여 추진 중이다. 특히 농업 비점오염이 축산 비점오염과 연계되어 있기에 지역특성과 사육방식을 반영하는 가축분뇨 관리기법 적용, 농지 최적 살포량, 작물별 살포방안, 자연기반해법(NBS)에 근거를 둔 최적관리방안(BMPs) 적용 등의 다양한 정책적 및 기술적 방안이 적용되고 있다. 농업 및 축산 비점오염원에 의한 수질오염 및 녹조발생 저감을 위해서는 축사와 경작지의 오염원 관리(source control), 현장관리(site control), 배수구역 규모의 지역관리(regional control) 등의 전략적 접근이 필요하다. 중요한 정책 및 기술로는 농지 및 수계 환경용량을 고려하는 축산 및 농업 비료관리, 농업 BMPs 확대적용, NBS 기반 블루-그린 연계 수변생태벨트(Blue-Green-Network Ecobelt), 세천과 연결된 국토 하천구조를 고려하는 축산정책 도입, 밭 경작지 토양유실 저감기법 등이 필요하다. 또한 주민참여 오염원관리 프로그램, 상호의무와 연계되는 주민지원 프로그램, 주민 소득 연계 일자리 창출 프로그램 등의 다각적 적용도 필요하다.

2낙동강 수계 물 갈등 조정을 통한 유역통합 방안 연구

저자 : 김창수

발행기관 : 한국수자원공사(K-water) 간행물 : 저널 물 정책·경제 33권 0호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 23-37 (15 pages)

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이 연구는 낙동강 수계를 둘러싼 6가지 물 갈등 사례를 분석하였다. 분석 결과 낙동강의 물 갈등은 대부분 복합 갈등의 성격이 강하고, 갈등이 상승기에 있기 때문에 일률적인 조정 기준을 제시하기 어려운 특성이 있었다. 그러므로 유역 주민들이 상호 교류를 통해 공론의 장을 형성하고 지속적 만남을 통해 장기적으로 풀어야 할 갈등이 많은 것으로 판단되었다. 2002년부터 낙동강 수계관리위원회의 수계 기금 배분을 통해 상류 지역과 하류 지역의 심각한 갈등에 대한 사전적인 조정이 이루어져 왔다. 2019년 8월 27일 국가물관리위원회가 구성되고 이어 9월 17일 낙동강 유역물관리위원회가 구성되어 낙동강을 둘러싼 갈등 조정과 해소 방안이 제시되면 나머지 4대강 수계에서도 적용할 수 있는 조정 방안의 제시가 가능할 것으로 판단된다. 새롭게 구성된 분쟁조정기구의 조정과정을 통해서 공정한 비용부담의 원칙을 토대로 갈등 조정의 원칙을 구성하여 낙동강을 포함한 4대강 수계 갈등 조정의 시금석이 제시되길 기대한다.

3통합물관리의 관점에서 본 물정보화의 현재와 미래방향

저자 : 이주헌 , 정승권

발행기관 : 한국수자원공사(K-water) 간행물 : 저널 물 정책·경제 33권 0호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 39-50 (12 pages)

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환경부로 물관리가 일원화됨에 따라서 그동안 여러 가지 장벽으로 남아있던 통합물관리의 난제들이 하나씩 해결되어 가고 있는 시점이다. 정부조직의 일원화에 이어서 물관리기본법에 의해 물관련 법의 정비가 완료되고 있으며, 물관련 국가전략계획도 물관리기본계획의 수립을 통하여 수량과 수질이 하나의 계획에서 논의되고 있다. 다만, 물정보화의 경우에는 아직도 시작단계에 있으며, 산재되어 있는 물정보와 관련된 시스템의 정비 및 지식화 과정이 필요한 시점이다. 단순한 수량/수질 정보의 통합이 아닌, 미래 지능형 물관리를 실현하기 위해서 필요한 물정보의 지식화 과정에 필요한 사업과 연구의 투자가 단계적으로 추진되어야 할 것이다.

4물 관련 재정 체계의 통합화 방안

저자 : 원구환

발행기관 : 한국수자원공사(K-water) 간행물 : 저널 물 정책·경제 33권 0호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 51-62 (12 pages)

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물관리 정책의 일원화에도 불구하고 물 관련 재정 체계는 부처별ㆍ회계별로 구분되어 통합적 효과를 극대화하지 못하고 있다. 물관리 일원화 정책에 부응할 수 있는 재정 체계 통합을 위해서는 물 관련 사업별 정부재정 투입계획을 확정하고, 하천 중심의 재정 구조에서 유역 중심의 재정 구조로 전환하여 일반회계 추진 사업을 발굴하며, 특별회계와 기금 및 특별회계 간의 통합 가능성 여부를 검토할 필요가 있다. 또한 재정사업에 대한 심층 평가를 통해 중복적ㆍ이중적 사업을 지양하고, 특별회계 및 기금 간의 비효율적 예산 배분을 합리적으로 조정할 필요가 있으며, 부담금과 조세 간의 중복성을 배제할 필요가 있다. 아울러 K-water와 한국환경공단의 역할 명확화 및 협력 사업 확충을 모색할 필요가 있다.

5아세안 스마트시티 네트워크에서의 신남방국가 물 정책방향

저자 : 신강욱

발행기관 : 한국수자원공사(K-water) 간행물 : 저널 물 정책·경제 33권 0호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 63-73 (11 pages)

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신남방 10개국은 2018년 11월 아세안 스마트시티 네트워크(ASCN, ASEAN Smart City Network)를 공식 출범하고, 지속가능한 도시 개발을 위한 스마트시티 프로젝트를 강력하게 추진하고 있다. ASCN 플랫폼의 목적은 회원국 간 스마트시티 역량 강화와 협력을 통하여, 스마트시티 개발 실행계획을 마련하고, 실효성 있는 시범도시 프로젝트를 발굴 추진하며, 이를 위해 선진국을 비롯한 다자간 금융기관으로부터 재원지원을 조달하고자 한다. 우리나라를 비롯한 미국, 일본, 중국 등 선진국들은 ASCN 국가와 다양한 분야에서 시범사업을 통한 스마트시티 기술 선점 경쟁을 하고 있다. 따라서, 본 고에서는 ASCN 국가들이 요구하는 시범사업에 대한 요청사항을 분석하고, 특히 물 분야에 대한 협력 방안에 대하여 고찰하고자 한다.

64차 산업 기술 기반의 미래형 스마트 정수장 구축전략

저자 : 신동기

발행기관 : 한국수자원공사(K-water) 간행물 : 저널 물 정책·경제 33권 0호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 75-85 (11 pages)

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지금 세계는 4차 산업혁명의 거대한 문명사적 변화에 직면하고 있으며, 과거 산업화 과정에서 기계가 인간의 육체노동을 대체했다면, 이제는 인공지능(AI)이 인간의 지적 기능도 수행하는 수준까지 발전한 단계로 접어들고 있다. 우리나라에서도 지난 '19.12월 인공지능(AI) 국가전략을 발표한 만큼 인공지능이 단순한 기술적 차원을 넘어 모든 영역에 걸쳐 패러다임의 변화를 초래하고 있어, 국가, 사회, 산업 전반에 걸친 준비가 필요한 시점이 됐다. 또한, 글로벌 물산업도 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷 등 4차 산업혁명 원천기술을 기반으로 스마트화, 서비스화, 친환경화, 플랫폼화의 혁신적인 변화가 예상되고 있어 우리나라의 정수장도 사람이 분석 운영하는 정수장에서 빅데이터를 기반으로 인공지능(AI) 기술을 활용하여 자율 운영되는 지능형 정수장으로 변화가 시급하다고 할 수 있다. 이에 본 보고서에서는 4차 산업 기술 기반의 미래형 스마트 정수장 구축에 관한 목표와 구축방안, 정부의 정책지원 방향 등을 제시함으로써 국내 물산업이 4차 산업혁명을 선도하기 위한 전략을 제언하고자 한다.

7물인프라 안전진단 및 유지관리 분야의 4차 산업혁명 기술 도입방안

저자 : 강부식

발행기관 : 한국수자원공사(K-water) 간행물 : 저널 물 정책·경제 33권 0호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 87-101 (15 pages)

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기반시설관리법이 제정되면서 노후 SOC 유지관리를 위한 중장기 종합계획수립 및 유지보수 재원마련, 그리고 노후시설물의 전 주기적 관리를 위한 사후 서비스 플랫폼 구축이 시급한 현안으로 부상하고 있다. 전 주기적 관리를 기술적으로 구현하기 위해서는 이를 실행할 수 있는 점검 항목별 계측센서, 원격이동장비, IoT(Internet of Things; 사물인터넷)통신, 빅데이터 수집 및 관리, AI(Artificial Intelligence; 인공지능)해석, 시설물 3D모델링, 디지털 트위닝 등 스마트 기반기술의 확보가 현 시점에서 매우 긴요한 사안이다. 중점추진 분야는 4차 산업혁명 기술로 분류하되 플랫폼 분야를 별도로 구성하는 방안을 제시하여, 스마트센싱/초지능/초융합/통합플랫폼으로 설정하였다. 구체적으로는 스마트센싱 기반 물인프라 모니터링 기술」 분야, 「초연결 Big Data 기반 AI 분석기술」 분야, 「초융합 CPS 기반 물인프라 유지관리 통합기술」 분야, 「물인프라 안전진단/유지관리 통합플랫폼 구축 기술」 분야 등 4개의 중점분야에 걸쳐 13개의 요소기술과 4개의 고도화 기술이 도출되었다. 4차 산업혁명 기술들은 개발주기가 매우 빠른 특징을 갖고 있어 목표연도를 3-5년 정도 중ㆍ단기로 설정하는 것이 바람직하며, 제시된 기술 중 범용적으로 개발이 완료되어 물인프라 관리 서비스플랫폼 구축을 위해 바로 적용할 수 있는 기술들은 요소기술, 안전진단 및 유지관리에 특화된 원천기술은 고도화 기술로 제시되어 있다. 향후 개발과 현장의견을 반영한 개선이 지속적으로 이루어진다면 차세대 물인프라 관리 서비스 플랫폼 구축과 이를 통한 물인프라의 원격ㆍ지능형 안전진단과 유지관리가 효과적으로 가능해 질 것이다.

8북한 물관리 현황과 남북협력을 위한 정책적 제언

저자 : 이화익

발행기관 : 한국수자원공사(K-water) 간행물 : 저널 물 정책·경제 33권 0호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 103-118 (16 pages)

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발전용수, 농업용수에 우선순위를 두고 있는 북한의 물이용 체계는 지속가능한 물관리와는 다소 거리가 있다. 특히 1980년 이후 경제난으로 북한은 인간 생존의 가장 기본적인 식수의 보장조차 어려운 실정이다.
북한주민들이 안전하고 깨끗한 물 복지를 누리고, 효율적인 통합물관리를 통해 용수공급 불균형을 해소하며, 기후변화로 인해 수재해를 극복하는데 남북이 공동으로 대응한다면 남북 평화공존의 시대가 더 빨리 다가올 수 있다.
특히 물 분야는 대북제재 하에서도 화해와 협력을 이끌 수 있는 몇 안 되는 협력 분야이며, 국제적으로도 인도적ㆍ호혜적 대북지원사업이 검토되고 있는 현 상황에서 남북 물관리 협력이 적극 추진될 수 있도록, 정부가 정책적으로 뒷받침해 줄 필요가 있다.

9수열에너지 현황과 발전을 위한 정책적 시사점

저자 : 윤린

발행기관 : 한국수자원공사(K-water) 간행물 : 저널 물 정책·경제 33권 0호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 119-130 (12 pages)

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수열에너지는 여름철 수온이 대기보다 낮고, 겨울철에는 대기보다 높아 히트펌프의 우수한 열원으로 재생가능하며, 2019년 10월 1일 이후 신재생에너지로 지정되었다. 이로써 수열원 히트펌프를 활용하는 시스템의 설계, 장치개발 및 생산, 시공, 운전, 관리 등 관련사업이 일련의 산업 형태로 발전할 것으로 예상된다. 현재까지 국내에서는 13개의 정수장과 제 2 롯데월드의 건물 공조에 수열원 히트펌프가 활용되고 있고, 해외에서는 캐나다, 미국, 일본, 프랑스 등에서 호소수와 하천수를 이용한 수열원 히트펌프 시스템이 활용되고 있다. 수열에너지 시스템의 핵심기기는 히트펌프라고 할 수 있는데 현재 유럽에서는 기존 화석에너지 활용 대비 히트펌프의 전 운전기간의 에너지효율성을 고려하여 신재생에너지로 평가하고 있어, 향후 수열원 특성에 맞는 대용량, 친 환경적 냉매를 적용한 히트펌프의 개발이 필요하다. 국내 수열에너지의 잠재량은 하천의 경우 갈수량을 기준으로 159,693 TJ/year, 댐 호소수의 경우 월 1%를 활용할 때 19,486 TJ/year, 그리고 취수장에서 정수장으로 관로를 통해 이송되는 원수의 경우 이를 50% 정도 활용할 때 70,053 TJ/year로 나타나고 있다. 향후 이와 같이 풍부한 잠재량을 갖고 있는 수열에너지를 이용한 히트펌프 시스템의 산업화를 위해서는 히트펌프 시스템의 구성요소 기기의 개발, 전공정 엔지니어링 기술, 열 네트워크와 연계하는 기술 등의 기술개발과 더불어 수열원 히트펌프 시스템을 개발, 활용할 수 있는 전문 인력의 양성도 반드시 필요하다.

10염도차를 이용한 블루에너지 기술의 현황과 미래

저자 : 전강민 , 김지혜

발행기관 : 한국수자원공사(K-water) 간행물 : 저널 물 정책·경제 33권 0호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 131-143 (13 pages)

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인구증가, 화석연료 고갈 등이 야기한 에너지 위기에 대응하기 위하여 태양광, 풍력 등 기존 친환경 에너지 외에 새로운 에너지원에 대한 관심이 증가하고 있다. 지구의 약 79%를 차지하는 바다를 활용하는 발전 방식의 하나인 염도차 발전(블루에너지)은 날씨 및 계절적 요소에 구애받지 않으며, 전 세계적으로 약 647 GW 수준의 에너지를 확보할 수 있을 것으로 예상된다. 염도차 발전은 대표적으로 기계적 방식인 압력지연삼투와 전기화학적 방식인 역전기투석으로 구분되며, 세계 여러 국가에서 연구가 다방면으로 이루어지고 있다. 이에 본고에서는 블루에너지 기술인 압력지연삼투 및 역전기투석의 원리를 소개하고, 기술개발현황 및 향후 발전 방향을 짚어보고자 한다.

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