With a rapid expansion in electric vehicles, a huge amount of the spent Li-ion batteries (LIBs) could be discharged in near future. And thus, the proper handling of the spent LIBs is essential to sustainable development in the industry of electrical vehicles. Among various approaches such as pyrometallurgy, hydrometallurgy, and direct recycling, the hydrometallurgical manner has gained interest in recycling the spent LIBs due to its high effectiveness in recycling raw materials (e.g., lithium, nickel, cobalt, and manganese). However, the hydrometallurgical process not only requires the use of large amounts of acids and water resources but also produces toxic gases and wastewater leading to environmental and economic problems, considering potential economic and environmental problems. Thus, this review aims to provide an overview of conventional and state-of-the-art hydrometallurgical processes to recover valuable metals from spent LIBs. First, we briefly introduce the basic principle and materials of LIBs. Then, we briefly introduce the operations and pros-and cons- of hydrometallurgical processes. Finally, this review proposes future research directions in hydrometallurgy, and its potential opportunities in the fundamental and practical challenges regarding its deployment going forward.

This study developed an evaluation system of adaptation countermeasures for climate change in the water resources sector using the Analytic Hierarchy Process (AHP), and the assessment procedures were applied to the Second Chungcheongnam-do Climate Change Adaptation Implementation Plan (Chungnam Implementation Plan). Firstly, the evaluation criteria are composed of two levels according to the hierarchical structure, and AHP gives priority to 4 evaluation criteria of the first level and 16 alternative indicators of the second level. Secondly, after the importance of the evaluation criteria or indicators has been determined, the significance of each measure was evaluated by applying it to the water-sector measures of the Chungnam Implementation Plan, and the effectiveness of the evaluation system was validated. The Chungnam case study shows that the evaluation system will be more effective and efficient when it is applied during development phase rather than after the implementation plan is finalized. It is also expected that the evaluation system will be used to evaluate and prioritize climate change adaptation policies in other regions, and then to compare the means of adaptation to climate change in various regions and to select recommendation policies.

Currently, satellite images act as essential and important data in water resources, environment, and ecology as well as information of geographic information system. In this paper, we will investigate basic characteristics of satellite images, especially application examples in water resources. In recent years, researches on spatial and temporal characteristics of large-scale regions utilizing the advantages of satellite imagery have been actively conducted for fundamental hydrological components such as evapotranspiration, soil moisture and natural disasters such as drought, flood, and heavy snow. Furthermore, it is possible to analyze temporal and spatial characteristics such as vegetation characteristics, plant production, net primary production, turbidity of water bodies, chlorophyll concentration, and water quality by using various image information utilizing various sensor information of satellites. Korea is planning to launch a satellite for water resources and environment in the near future, so various researches are expected to be activated on this field.

Although it has been well known that the Saemaul Undong had a direct relation with the water resources development during 1970’s, its contribution to the water resources and increased income in rural communities has not been thoroughly quantified so far. In order to assess the contribution of the Saemaul Undong in terms of rural water resources development, we investigated various historical data produced by the central and local governments in relation to water resources development. The results show the direct and indirect contribution of the Saemaul Undong to the water resources development in rural communities such as sewage works, water supply facilities, shared wells, and river works. The results also showed a positive relation between per-house income in rural communities and areas of irrigated paddies, which were rapidly increased during 1970’s. These results can be utilized to transplant the positive aspect of the Saemaul Undong to developing countries focusing on water resources development in rural areas.

Green roofs are gaining much interest in many cities around the world due to its multi-purpose effects of water conservation, flood mitigation and aesthetic benefits. However it may cause additional water demand to maintain green plants, which may intensify the current and future water shortage problems. While ordinary concrete roofs and normal green roof drains off rain water, concave green roof system can retain rain water because of its water holding capability. In this study, the water conservation effect of concave green roof was compared to normal roof on #35 building in Seoul National University, Seoul, Korea. For seven rainfall events the amount of stored rainwater and runoff were measured and proved water conservation effect of the concave green roof system. The concave green roof system of which area is 140m2 showed effect of water conservation from 1.8ton to 7.2ton and the most influence factors on water conservation in green roof are rainfall and antecedent day. If this concave green roof is applied to many buildings in the cities, it is expected as a way to water conservation through rainfall storage.

본 연구의 목적은 남강 하류의 중장기 물이용 계획을 위하여 기초적인 용수 수요와 공급가능성을 검토하는 것 이다. 중장기 물이용 계획을 담고 있는 수자원장기종합계획이나 낙동강유역조사보고서를 바탕으로 수자원단위지 도의 표준유역별 자료를 생성하여 목적별 용수 수요와 수자원 부존량을 추정하였다. 수자원 부존량은 단순 3단 TANK모형을 이용하고 표준유역별 용수 수요는 농업용수, 공업용수, 생활용수, 기타 용수 등으로 나누고 원단위 기법으로 계산하였다. 남강 하류 10개 표준유역에서의 총유출량은 925,414천 ㎥/년이고, 총 용수 수요량은 연 462,988천 ㎥인데 이중 농업용수와 생활용수가 각각 243,194천 ㎥, 105,493천 ㎥이고 공업용수가 32,686천 ㎥, 기타 81,615천 ㎥이었다. 남가람 진주혁신도시 건설을 영향을 고려한 경우는 수자원 부존량의 변화는 미미하나 신규 인구의 유입에 의한 생활용 수 수요로 17,156천 ㎥의 추가 용수가 필요할 것으로 분석되었다.

The Sustainable Water Resources Research Center (SWRRC) was established to manage water resources in an integrated manner and has been supported as a part of the 21st Frontier Research and Development Program by the Ministry of Science and Technology (MOST) and Ministry of Construction and Transportation since August 2001. The mission of the SWRRC is to cope with future water shortage problems through development and implementation of technologies of integrated water resources management. This mission ultimately aims at improving of living standards of human being, which is one of the major goals of the 21st Frontier Research and Development Program. The project is conducted by three phases. Duringthe first phase (2001. 8 ~ 2004. 6), the majority of funding is used for development of core and supporting technologies. In the second phase (2004. 7 ~ 2007. 6), with the core and supporting technologies financed continuously, the fund will be usedon different parts of studies in terms of sectors, subjects and integrated researches, and the rest of the fund (50%) will go toward implementation combined with business in the form of providing technologies. In the final phase (2007. 7 ~ 2011. 6), 30% of the fund will be used to integrate developed systems and 70% will be spent on implementation for selected areas to which newly developed technologies will be applied Project Management System for Water resources R&D is cost-effective and well fitted system by resolving many kind of problems facing such a large research and development program considering limited manager.

유역 변경을 통한 수자원 확보방안으로 추진되고 있는 소규모 저류댐 건설에 대한 평가를 사례로 들어 자연 환경의 개발 계획에 대한 비용-편익 분석에 에머 지(Emergy)라고 하는 새로운 개념을 적용하였다. 에머지 개념은 환경 자원들이 우리 경제의 진정한 부에 기여하는 바를 평가하려는 시도이다. 에머지 평가를 위한 모델들은 시스템의 네트워크 특성들을 특별한 기호들을 이용하여 전체적으로 보여주는 모델링 언어인 에너지 시스템 언어(Energy Systems Language)를 이용하여 작성하였다. 제안된 댐 건설이 가져오는 대부분의 에머지 편익은 이 댐의 건설 목적인 용수 공급에 있었다. 댐의 건설로 형성될 호수의 생산성 증가로 인한 에머지 편익은 0.01% 미만으로 미미하였다. 주요 에머지 비용은 댐 건설비용 (28.2%), 유지관리비용 (27.2%), 사회적 혼란(22%), 수몰민의 이주비용(12.5%) 등으로 나타났다. 에머지 산출비율(Emergy yield ratio)은 퇴적물의 손실이 포함되지 않았을 경우 1.06, 퇴적물의 손실 포함되었을 경우 1.02로 나타나, 제안된 댐 건설의 순산출(Net yield) 은 그리 크지 않았다. 전통적인 비용-편익 분석 방법에 의한 비용-편익비(1.62)와 비교하여 볼 때, 에머지 개념을 이용한 비용-편익 평가에서는 제안된 댐의 편익이 낮게 나타났다. 이러한 에머지 산출비율은 생물종에 포함된 높은 에머지 때문에 시스템의 경계내에서 댐의 건설로 희귀 생물종의 손실이 일어난다면 1.0 미만으로 나타날 것이다. 이 경우 댐의 건설이 초래하는 에머지 비용은 에머지 편익보다 더 크게 될 것이다. 본 연구는 환경 자원이 감소하는 현 시점에 있어서 환경의 보다 나은 관리라는 측면에서 개발 계획들의 영향을 평가하는 데 적용될 수 있는 새로운 방법론을 소개하였다.

기후변화로 인한 수자원 전망은 배출 시나리오, 전지구적 순환모형, 상세화 기법, 수문 모형 등 여러 전망 단계를 거쳐 이루어지며, 각 단계는 수자 원 전망의 총 불확실성의 원천이 된다. 몇몇 연구를 통해 개별 전망 단계의 총 불확실성에 대한 상대적인 기여를 계량화하는 방법이 제안되었으며며, 이러한 분석을 불확실성 분해라고 한다. 불확실성 분해 분석은 큰 불확실성을 발생시키는 단계를 진단하고, 이를 반영한 불확실성 저감 계획을 수립할 수 있게 한다. 전망 단계 간의 교호작용은 불확실성 분해 시 고려되어야 하는 중요한 문제 중 하나이다. 본 연구는 교호작용 효과로 인한 불 확실성을 계량화하고 이를 불확실성 분해에 반영하는 새로운 방법을 제안한다. 제안한 방법은 전망 단계별 불확실성을 주효과와 교호작용 효과를 모두 고려하여 계량화함과 동시에 총 불확실성에서 개별 전망 단계가 차지하는 상대적인 비중을 제시할 수 있다는 장점이 있다. 제안한 방법을 충 주댐 유량 전망의 불확실성 분석에 적용하였다. 충주댐 유역의 불확실성 분석 결과 여름과 겨울 두 계절 모두에서 교호작용 효과의 불확실성은 주 효과의 불확실성에 비해 그 크기가 작은 것으로 나타났다. 교호작용 효과를 고려하여 불확실성을 분해한 결과 배출 시나리오, 전지구적 순환모형, 상세화 기법, 수문 모형의 네 단계 중 여름철은 전지구적 순환모형의 불확실성이, 겨울철은 상세화 기법의 불확실성이 가장 큰 것으로 분석되었다.

기후변화 영향으로 미래의 유출량은 변화할 것이다. 미래 유출량의 변화는 수자원시설에 유입량을 변화시켜 발전량에 영향을 미친다. 본 연구는 기후변화로 인한 유출변화에 따른 북한 수자원시설 발전량을 평가하였다. 수자원시설에 대한 발전량은 물의 에너지에 의해 수차 발전기를 회전시켜 전력을 발생시킨다. 즉, 물의 위치에너지를 운동에너지로 바꾸고 운동에너지를 다시 전기에너지로 변화시키는 것이다. 본 연구의 평가 결과, 북한 수자원시설 발전량은 현재보다 2011년부터 2040년까지 감소하였고, 2041년부터 2100년까지는 증가하였다. 또한, 기존 북한 수자원시설의 발전량은 미래에 감소하거나 현재와 비슷하게 나타났다. 신규 북한 수자원시설의 발전량은 단기적으로는 감소하지만, 중장기 미래에는 증가하는 것으로 나타났다. 기존 북한 수자원시설은 기후변화 영향에 취약하고, 신규 북한 수자원시설은 기후변화 영향에 유리하게 입지하고 있는 것으로 판단된다.

화음탐색법은 2001년 고려대학교 수자원연구실에서 개발한 최적화 알고리즘으로 재즈의 즉흥연주에서 반복적인 연습을 거듭할 수 록 좋은 화음이 만들어지는 현상에 착안하였다. 화음탐색법은 처음 소개된 논문이 Google Scholar 기준 약 3,600여 회(2018년 1월 11일 기준) 인용될 만큼 유전자알고리즘과 견줄만한 세계적인 최적화 알고리즘이 되었고 비단 수자원공학 및 토목공학 뿐 만 아니라 공학 전 분야, 의학, 경영학, 인문학 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 본 논문은 화음탐색법을 포함한 최적화 알고리즘이 수자원공학의 다양한 분야에서 널리 적용되기를 바라며 작성된 화음탐색법 총설논문(Review Article)이다. 따라서, 본 논문에서는 먼저 화음탐색법을 간략히 소개하고 적용분야 및 분야별 적용 빈도를 살펴본다. 또한 화음탐색법의 세계화 현황을 관련 학회의 성장과 관련 연구프로젝트의 동향 정리를 통해 알아본다. 마지막으로 국내 수자원공학 분야 연구에 적용된 최적화 알고리즘 현황을 살펴보고 활용의 증대를 위한 몇 가지 제안사항을 전달하며 마무리한다.

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.

본 연구는 지하댐에 의한 수자원 개발량을 평가하는 방법론을 제시한다. 연구 대상지역으로 선택한 쌍천 지하댐은 동해안 쌍천유역 하구에 위치 하며 비피압 충적 대수층을 형성하고 있다. 동해안에는 지형적으로 유사한 지하댐 후보지가 여러 개 존재한다. 본 연구에서는 대수층의 지하수위를 평면 2차원 FDM 모형으로 산출하였으며, 여기서 유역 유출은 대수층 표면에 침투항으로서 입력된다. 3개의 유역 유출모형의 평균으로서, 기저유량은 0.5 m3/sec로 산출되었다. 그리고 이 기저유량 근처의 유입량을 갈수기 유입으로 간주하여, 유입량 및 양수량 변화에 따른 지하수위를 산출 하는 방법으로 수자원 개발량을 평가하였다. 구체적으로는 현재 속초시 생활용수를 공급하고 있는 실제 양수량(28,000 m3/day)을 적용하여, 우물 수위가 대수층 바닥에 도달하거나 지하수위가 대수층 표면을 상회하여 지표수 흐름이 발생하는 유입량을 추정하였다. 또한 수자원 개발량을 증대시키기 위하여 우물의 양수량을 증가시키거나 추가 우물을 설치하는 상황을 재현하고, 극심한 갈수기에 가능한 양수량을 산출하였다.

생체고분자물질은 수자원환경에서 점토, 미생물, 바이오매스 등 부유입자들을 응집시키고, 침전, 퇴적시키는 역할을 한다. 본 연구는 다양한 수질화학 조건이 생체고분자물질에 의한 부유입자 응집에 미치는 영향을 파악하고자, 수질화학 조건을 제어하여 응집실험을 수행하였다. 각 응집실험은 이온강도, 2가 양이온 농도, 휴믹물질 분율이 제어된 실험조건에서 Kaolinite 현탄액에 생체고분자물질인 Xanthan Gum을 주입하여 수행하였다. 수체가 가지는 응집능은 응집체 크기 및 잔류 고형물 농도를 측정을 통하여 평가하였다. 본 연구에서, 이온강도 증가는 점토입자 및 생체고분자물질 간 정전기적 반발력을 감소시키고 생체고분자물질이 점토 입자 간 가교를 형성하여 응집을 증대시킨 것으로 파악되었다. 이온강도가 0.001에서 0.1 M NaCl로 증대될 경우, 응집을 증진시켜 응집체 크기는 약 3배 이상 증 대되고 부유고형물농도는 약 2.5배 이상 저감되었다. 또한, 2가 양이온이 수체에 존재하는 경우, 점토입자-생체고분자물질 혹은 생체고분자물질 상호 간 가교를 형성하여, 즉 점토-Ca2+-고분자 또는 고분자-Ca2+-고분자 가교를 형성하여, 생체고분자물질에 의한 부유입자 응집을 증대시켰다. 수체에 Ca2+가 낮은 농도라도 존재 할 경우, 응집을 크게 증진시켜 부유고형물농도가 원주입농도에 비하여 20배 이상 저감되는 것으로 나타났다. 하지만, 휴믹물질이 존재하는 경우, 점토입자 표면에 흡착되어 점토입자의 정전기적 반발력을 증대시켜 생체고분자물질의 흡착을 방해하고 응집을 감소시켰다. 수체에 휴믹물질이 존재할 경우, 응집을 저감시켜 부유고형물농도는 저감되지 않고 원 주입농도와 유사하게 나타났다. 본 연구의 결과는 수자원환경에서 부유입자 및 퇴적물 거동을 이해하고 수질 및 퇴적물에 대한 최적 관리 방안을 도출하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있으리라 기대된다.

기후변화로 인해 강수의 불확실성이 증가하는 현 시점에서 효율적인 물 관리를 위한 계절예측 및 기상 예보의 활용은 필수적이다. 본 연구에서는 기상청에서 2014년 6월부터 시행하고 있는 범주형 확률장기예보를 Hit Rate, Reliability Diagram, Relative Operating Curve (ROC)의 평가지 표를 활용하여 예측력을 검증하였고, 추가적으로 확률예보를 활용하여 정량적인 예측 강수량을 생산하는 기법을 제안하였다. 확률장기예보의 예 측력 검증결과 최대 48%의 예측력을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 확률예보를 활용하여 예측 강수량을 추정한 결과, 정량적으로 관측 자료와 유사 하게 모의되는 것을 확인할 수 있었으며 예측 적합도 평가결과 100%의 정확도를 가진 예보의 경우 최대 0.98, 실제 예보의 경우 최대 0.71의 상 관계수를 보였다. 본 연구에서 제안하는 확률예보를 활용한 예측 강수량 추출기법은 강수의 불확실성을 고려한 물 관리를 가능하게 해줄 것으로 판 단되며 효율적인 수자원 장기 이수계획 및 저수지 운영의 의사결정지원 등에 활용 가능할 것으로 기대된다.

전지구적으로 발생하는 기후변화로 인해 수자원의 시공간적 변화를 야기할 것으로 전망된다. 기후변화에 따른 수자원의 영향을 정량적으로 평 가하고 그에 적응할 수 있는 수자원 관리 방안이 필요하다. 하지만 영향평가 시 많은 불확실성이 발생하기 때문에 평가 시 발생하는 불확실성을 정 량적으로 평가할 수 있는 기술 개발이 요구된다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 수자원 영향평가 시 발생하는 불확실성을 단계별로 평가할 수 있 는 기법을 개발하였으며, 지역기후모형, 통계적 후처리기법, 수문모형에 따른 불확실성을 분석하였다. 평가를 위해 5개 지역기후모형, 5개 통계적 후처리기법과 2개 수문모형을 이용하였다. 불확실성의 요인을 분석한 결과 유출량의 경우 겨울철을 제외한 모든 계절에서 RCM의 불확실성이 29.3~68.9%로 가장 큰 비중을 차지하는 것으로 나타났으나, 겨울철은 수문모형의 불확실성이 46.5%를 차지하는 것으로 나타났다. 증발산량 의 경우 가을철을 제외하고 수문모형의 불확실성이 28.5∼65.1%로 가장 큰 비중을 차지하였다. 따라서 이수기는 수문모형에 더욱 영향이 큰 것 으로 나타났으며, 홍수기는 기후 모델링 부분의 영향이 큰 것으로 사료된다. 이 기법을 통해 특정 RCM이나 통계적 후처리기법, 수문모형 등의 선 정에 따라 전체 불확실성이 어떻게 변화될 수 있는지를 분석할 수 있으며, 이를 통해 불확실성을 저감할 수 있는 방안을 마련할 수 있을 것으로 기대 된다.

본 연구에서는 북한의 발전(發電) 수자원 가능량을 조사하기 위해 포장수력 이론을 적용하였다. 발전수자원 가능량이라 함은 발전을 할 수 있는 수자원의 양을 뜻하며, 유역의 수자원을 효율적으로 사용할 수 있는 지점에 댐을 건설하기 위해 조사한다. 포장수력은 전원개발의 대상이되는 수력자원의 크기를 의미하며 수력에너지의 부존특성 개발의 방식 등을 감안하여 이론포장수력, 기술적 포장수력, 경제적 포장수력 등 3가지 유형으로 구분되나 본 연구에서는 북한의 자료의 한계로 인해 이론포장수력조사 방법에 대해서만 산정하였다. 이론포장수력이란 높은 곳에서 강하한 강수가 유역을 따라 해면까지 유하하는 데서 얻을 수 있다고 보는 유수의 잠재적 에너지로서 총 낙차와 강수량의 상승적 비례관계에 따라 산정한다. 북한의 압록강, 두만강 등 총 7개의 유역에 대해서 북한의 이론포장수력을 산정하였다. 이를 위해 북한의 27개의 강우관측소 자료를 이용해 유역별 강수량을 산정하였고 북한의 고도별 면적 강수량을 산정하기 위해 MODIS에서 제공하고 있는 Aster Gdem에서 북한 지역의 DEM을 추출하여 본 연구에 이용하였다. 이론포장수력 산정 결과 압록강유역이 7562.2×10³KW으로 가장 높았으며, 상대적으로 높은 표고에 위치한 압록강과 두만강에서 높게 산정되었다. 북한의 발전 수자원 가능량을 조사함으로써 유역의 수자원을 효율적으로 사용할 수 있는 지점을 파악할 수 있으며, 수자원의 장래 개발 가능성을 파악하고 그 개발을 촉진시키는 데에 지침이 되는 기본 자료로서 활용이 가능할 것으로 예상 된다.