With the current trend of the fourth industrial revolution, machine learning technique is increasingly adopted in various water industry fields. In this review paper, recent studies using machine learning to predict flood, water consumption, water quality, and water treatment processes are summarized. In the typical water purification processes such as flocculation, disinfection, and filtration, machine learning was able to present high-accuracy prediction results for complex non-linear mechanisms. Hybrid machine learning methods, combining multiple algorithms, generally outperformed machine learning results using only one algorithm. A more microscopic machine learning approach can provide valuable information to the operators in the water industry.

This study investgates Korean water technology through the water market perspective and analyses its competitiveness. Based on the water technology classification, water technology competitiveness is analysed through the technological influence index and market dominance index which are based on the extracted water technology patents from the US, Europe, Korea, and Japan for the last decade. As a result, the Korean water technology patents were lack in influence and competitiveness in global market considering the large volume of patents. There are two most tech-influential industries in Korea; manufacturing industry consisting pipes, sterilization, disinfection, and advanced water purification equipment, and construction industry including seawater desalination and water resource development. Due to the domestic usage of the patents, the Korean water technology patents scored low in global market PFS(Patent Family Size) index compared to their CPP(Cites Per Patent) index. The study is meaningful in a way that the analysis on Korean water technology competitiveness using water technology classification system and patent analysis was conducted based on the perspective of the global water market.

반도체용 초순수를 생산하는 공정에서 수질관리를 위해 카트리지 필터, 한외여과막, 역삼투막, 탈기막, 이온교환막, 최종생산수용 한외여과막 등 다양한 종류의 분리막이 적용되고 있다. 분리막 공정은 종래기술과 비교하여 동등이상의 성능과 운전의 용이함과 설치면적의 최소화 등 부수적인 장점을 가지고 있다. 유입수의 수질에 따라 전처리 필터의 종류 및 기능이 결정되며, 최종수의 폴리싱 부담을 줄이기 위한 분리막 공정의 구성 등이 중요하다. 본 연구에서는 반도체용 초순수 실증파일럿플랜트의 공정 최적화를 위해 분리막 공정의 구성 및 운전방법에 따른 성능 등을 평가하는 연구를 진행하였다.

반도체용 초순수를 생산하는 공정에서 다양한 종류의 멤브레인을 적용하고 있다. 정밀여과막, 한외여과막, 역삼투막, 탈기막, 이온교환막, 최종생산수용 한외 여과막 등이 있다. 멤브레인기술은 종래기술과 비교하여 동등이상의 성능과 운전의 용이함과 설치면적의 최소화 등 부수적인 장점이 있기 때문이다. 반도체산업에서 적용되고 있는 멤브레인은 주로 외산기술이 점유하고 있다. 본 연구에서는 국산화를 위해 설계공정과 일부 멤브레인 기자재 개발을 진행하 였다. 기자재 개발품의 실증을 위해 실증파일럿플랜트에 적용하여 국/외산 성능 비교와 운전방법에 따른 성능 등을 평가하는 연구를 진행하였다.

The 4th Industry Revolution was advocated by Klaud Schwab who is founder of World Economic Forum at the Davos Forum in 2016, and there are big differences on ICT based 4th Industry revolution in the aspects of speed, scope and impact compared with the 3rd Industry revolution. Creating new industries and values through technology such as internet of things, cloud, big data, and artificial intelligence are included in the meaning of The 4th industry revolution. In this article, the direction of change to water technology in response to the 4th Industry revolution is surveyed. 4G Water Infra should minimize environmental impact under the consideration of sustainable development and advanced technologies. To solve the existing water infra problems, it is common and fundamental that the intake water from nature can be regarded as borrowed from nature and it should be returned to natural state with improved water quality. Government, academic organizations and industries should prepare and collaborate together in order to help our country with outstanding capabilities in infrastructure construction and ICT to lead the 4G water technology development.

Pulp and paper industry produces large volumes of wastewater and residual sludge waste, resulting in many issues in relation to wastewater treatment and sludge disposal. Contaminants in pulp and paper wastewater include effluent solids, sediments, chemical oxygen demand (COD), and biological oxygen demand (BOD), which should be treated by wastewater treatment processes such as coagulation and biological treatment. However, few works have been attempted to predict the treatment efficiency of pulp and paper wastewater. Accordingly, this study presented empirical models based on experimental data in laboratory-scale coagulation tests and compared them with statistical models such as artificial neural network (ANN). Results showed that the water quality parameters such as turbidity, suspended solids, COD, and UVA can be predicted using either linear or expoential regression models. Nevertheless, the accuracies for turbidity and UVA predictions were relatively lower than those for SS and COD. On the other hand, ANN showed higher accuracies than the emprical models for all water parameters. However, it seems that two kinds of models should be used together to provide more accurate information on the treatment efficiency of pulp and paper wastewater.

캐나다 Alberta 지역의 Oil Sands는 bitumen과 crude oil을 대량 포함하고 있어 석유자원의 한정성을 대체할 수 있는 천연자원으로써 최근 Shale Gas와 함께 관심이 높아지는 추세이다. Oil Sands의 개발을 위해서는 extraction과 purification을 포함한 SAGD(steam-assisted gravity drainage) process를 거쳐야 하는데 이 과정에서 많은 양의 오염물을 포함하고 있는 OSPW(oil sands process-affected water)가 대량 발생하게 된다. 이를 위하여 캐나다 및 Alberta 주정부에서는 현재 다각적인 수처리 공정을 시도 하고 있으며, 그 중 분리막을 활용한 연구 내용 및 결과에 대해 소개하고자 한다.

국내 물산업의 경우 하수분야에서 점진적으로 상수분야로 전환되고 있으며, 그 일환으로 유수율제고를 통한 맑은물 공급을 목적으로 노후정수장 개량과 상수관망 정비사업에 필요한 「지방상수도의 노후도 실태평가 및 정비사업 타당성조사」를 수행중에 있다. 그중 환경부는 2008년부터 정수처리시설의 투자확대를 목적으로 20년 이상 노후화된 정수장의 Retrofitting이나, 기존 정수장 고도처리도입시 막여과공정 우선적으로 도입하는 계획을 수립하고 예산지원 등을 통하여 보급확대에 노력하고 있으나 시장의 활성화가 이루어지지 않고 있다. 따라서 국내 막여과 수처리사업의 정책방향과 사업추진현황 분석을 통하여 시장활성화를 위한 방안을 제시하고자 한다.

본 연구는 분석적 모형의 도출과 함께 실증적 자료를 통하여 해운산업의 적정부채비율을 추정 가능하게 하는 한 가지 접근방법을 제시하고 실제로 최적 자본구조를 위한 부채비율지표를 제시하는 데 구체적인 연구목적을 둔다. 그 분석적 모형은 독립변수를 부채비율로 하 는 자기자본순영업이익률 계산식으로부터 출발한다. 관련모수는 매출액영업이익률, 총자산회전율과 순금융비율(금융비용대부채)로 구성되는 데, 매출액영업이익률과 총자산회전률의 경우 부채비율과는 어떠한 상관관계가 존재한다고 보기 어렵지만 금융비용율은 부채비율과 상관관 계 또는 인과관계가 존재한다고 볼 수 있다. 즉 부채비율이 높은 기업은 재무위험에 대한 대가로 무위험이자율보다 높은 대출금리를 부담해 야 할 것이다. 이 경우 금융비용율과 부채비율 간에 1차 선형 관계가 존재할 것이고 이러한 관계를 고려하기 위한 방정식을 분석모형에 추가 할 수 있다. 이러한 분석적 절차에 따라, 적정부채비율의 기준을 자기자본순영업이익률을 극대화하는 부채비율 수준으로 정의한다면, 두 식으 로부터 통해 자기자본순영업이익률은 부채비율을 독립변수로 하는 2차함수로 나타낼 수 있다. 그리고 우리나라 수상운송업의 12년 자료를 기 초로 회귀분석을 통하여 관련모수를 추정하고 최적부채비율을 산출한 바, 약 400%임을 확인하였다. 결론적으로, 우리나라 해운산업 부채비율 의 경우, 매출과 영업이익이 안정적이라면, 과거 재무적 안전성을 담보하는 부채비율로 강제하였던 200%의 2배인 400%까지도 적정부채비율 로 용인될 수 있을 것이다.

최근 기후변화에 따른 사막화 및 산업화, 도시화로 2025년 인류의 60% 이상이 ‘물 공급 위협’에 노출 될 뿐만 아니라, 국가 및 지역간 협력의 부재로 물 분쟁도 자주 발생할 것으로 UN에서는 전망하고 있다. 따라서 수자원산업의 해외시장은 빠른 속도로 증대되고 있으며, 세계적인 수자원 기업들은 해외진출 전략을 통해 시장을 선점하고 있다. 본 연구에서는 전세계적 기후변화 및 수자원산업 전략을 위한 물지수를 개발하여 수자원산업의 해외진출 추진전략을 제시하고자 한다. 현재 많은 국가에서 사용하고 있는 해외 물 관련 지수로는 물빈곤지수(WPI), 환경지속성지수(ESI), 환경성과지수(EPI) 등이 있으며, 국내에는 통합수자원지수, 국가별수자원취약성지수 등 있다. 또한 국가의 능력을 판단할 수 있는 지수로는 IMD와 WEF의 국가경쟁력지수 등이 있다. 해외진출을 위한 수자원산업은 공급산업, 처리산업, 수송산업, 기간시설산업, 컨설팅사업 등으로 분류할 수 있다. 국내외 평가 지수의 세부 지표 및 이론적 방법을 분석하고, 세계적 진출가능한 수자원산업의 분야와 연계를 통해 물지수 개발방향을 설정하였다.

본 논문은 수자원 정책이 우리 경제에 미치는 파급 효과를 추정하기 위해 사회계정행렬을 적용한 연구이다. 수자원부문의 사회계정행렬 작성에는『2009년 산업연관표』와『2009년 국민계정』,『2009년 가계소비실태조사』 등의 통계 자료 등이 활용되었다. 승수분석을 이용하여 수자원부문의 정책 효과를 추정한 결과, 1) 총산출 승수 효과는 5.300∼7.741, 2) 부가가치 승수 효과는 0.685∼1.158, 3) 가계소득 승수 효과는 0.511∼0.984, 4)가계소득 재분배 승수 효과는 -0.096∼0.247과 같았다. 본 연구결과는 수자원부문이 우리나라 경제 및 가계에 미치는 효과를 분석하는 데 있어 유의미하게 활용될 수 있을 것이다.

본 논문은 순차적인 일국 CGE 모형을 구축하여 국가의 온실가스 저감정책과 연계한 물산업 지원 정책의 경제적 파급효과를 분석하였다. 모형은 물산업과 에너지 부문을 세분화하였으며, 온실가스 저감수단으로 탄소세를 도입하였다. 시나리오는 탄소세수를 가계에 이전하는 경우와 물산업에 지원되는 경우로 구축해 모의결과를 비교분석 하였다. 분석결과 물산업 지원 정책은 GDP 기준 약 0.1% 수준의 온실가스 저감 비용을 절감하고 소비와 투자를 확대하는데 기여하는 것으로 나타났다. 그러나 물산업의 에너지 집약도가 높기 때문에 탄소세 부과로 인한 에너지 대체, 비에너지 집약적 산업구조 전환에의 기여도는 미미하였다. 따라서 온실가스 저감정책 하에서 물산업 발전을 위해 에너지 효율개선, 친환경 에너지 개발 및 활용 증진 등 비용효율적인 물산업 정책 추진이 중요할 것이다.

수량과 수질 양면에서의 '물위기'를 극복하 수 있는 공공정책 개발을 위해 두 가지 접근방법으로 수도사업의 국민경제적 역할을 고찰하고자 했다. 먼저 급속한 산업화와 도시화로 인해 물소비가 급증한 시기인 1978-1994년 동안의 물소비와 경제성장간의 관계를 살펴보았다. 물의 총수요와 부문별 수요의 가격 및 소득탄력성을 분석하였다. 둘째, 단기적으로 수자원 문제를 분석할 수 있는 투입-산출(I-O, input-output)모형을 개발하였다. 통상적인 I-O