[표지]
기술변화 대비 수자원 적응 기술 보고서
발간사 / 배덕효
Water-Energy-Food Nexus(W-E-F Nexus) 평가모형 개발(Development of Water-Energy-Food Nexus(W-E-F Nexus) evaluation model)
목차
제1장 W-E-F Nexus 정의 및 평가모형 필요성 14
1.1. W-E-F Nexus의 정의 및 범위 15
1.1.1. 물(Water)-에너지(Energy) Nexus 16
1.1.2. 에너지(Energy)-식량(Food) Nexus 16
1.1.3. 물(Water)-식량(Food) Nexus 17
1.2. W-E-F Nexus 기술 개발의 필요성 18
1.2.1. 인구증가 19
1.2.2. 도시화 19
1.2.3. 자원고갈 20
1.2.4. 기후변화 22
제2장 W-E-F Nexus 연구 동향 24
2.1. W-E-F Nexus 국내외 연구 동향 25
2.2. W-E-F Nexus 해석을 위한 모형개발 동향 30
2.3. W-E-F Nexus 기술의 정책 활용 35
2.3.1. W-E-F Nexus 기술 활용을 위한 프레임워크 35
2.3.2. W-E-F Nexus 기술의 정책활용 사례분석 40
제3장 국내 W-E-F Nexus 평가모형 개발의 필요성 및 개발 전략 46
3.1. 국내 W-E-F Nexus 평가모형의 필요성 및 목적 47
3.2. W-E-F Nexus 평가모형의 개발 전략 49
3.3. W-E-F Nexus 평가모형의 정책 활용방안 51
제4장 W-E-F Nexus 평가모형 개발 56
4.1. W-E-F Nexus 데이터베이스 구축 57
4.2. W-E-F Nexus 평가모형의 구성 63
4.2.1. W-E-F Nexus 평가모형의 개요 63
4.2.2. 연계해석 모형(Simulation Model) 64
4.2.3. 최적화 모듈(Optimization Model) 76
4.2.4. 자원거래 모듈(Resources Trading Model) 80
4.3. W-E-F Nexus 평가모형의 적용 84
4.3.1. W-E-F Nexus 평가모형의 국내 적용 84
4.3.2. W-E-F Nexus 평가모형의 해외 적용 93
4.3.3. W-E-F Nexus 평가모형의 정책 활용 의의 100
제5장 결론 102
5.1. W-E-F Nexus 기술의 전망 103
5.2. W-E-F Nexus 연구 동향 및 국내 여건 103
5.3. W-E-F Nexus 기술의 추진 목표와 전략 103
5.4. W-E-F Nexus 데이터베이스 및 해석모형의 개발 104
5.5. 의사결정지원을 위한 W-E-F Nexus 평가모형의 확장 및 활용 104
참고문헌 105
부록 110
A. W-E-F Nexus Database 111
B. W-E-F Nexus Model(Vensim) 120
판권기 133
[뒷표지] 134
표 2.1. 국내 용수별 상하수도 전력공급량 추정 통계 26
표 2.2. 국내 상하수도, 정수장의 전력소비 통계 27
표 2.3. 국내 물-에너지-식량 관련 법률 및 소관부처 28
표 2.4. W-E-F Nexus 관련 문헌의 분류 현황 29
표 2.5. 대표적인 W-E-F Nexus Models & Tools 33
표 2.6. Mekong River 수력발전용 댐 건설사업의 영향 평가 41
표 2.7. 미국 DOE의 Nexus 기술의 필요성 및 기대효과 42
표 3.1. W-E-F Nexus 해석기술 개발 주요 연구내용 및 계획 49
표 3.2. 기존의 물-식량 자원 관리 시스템과 넥서스 시스템의 차이 비교 54
표 4.1. W-E-F Nexus 데이터베이스 구축을 위한 자료출처 모음 58
표 4.2. W-E-F Nexus 평가모형 적용을 위한 물-에너지 자원 효율(D/B) 60
표 4.3. W-E-F Nexus 평가모형 적용을 위한 물-식량 자원 효율(D/B) 61
표 4.4. W-E-F Nexus 평가모형 적용을 위한 에너지-물 자원 효율(D/B) 61
표 4.5. W-E-F Nexus 평가모형 적용을 위한 에너지-식량 자원 효율(D/B) 62
표 4.6. 국내 W-E-F Nexus 해석을 위해 활용된 기초자료 85
표 4.7. 인도네시아의 W-E-F Nexus 해석을 위해 활용된 기초자료 93
그림 1.1. Water-Energy-Food Nexus 개념도 15
그림 1.2. 세계 인구 및 W-E-F 자원 사용량 변화 예측 19
그림 1.3. 세계 농촌 및 도시 주거인구의 변화 추이 및 예측 20
그림 1.4. 세계 에너지 및 물 부족 현황 20
그림 1.5. 세계 지역별 기아 현황(2011) 21
그림 1.6. 국내 EIU 식량안보지수 순위(2014) 및 국제 농업시장 현황 21
그림 1.7. 세계 이상기후 현상 발생 추이(2011) 22
그림 2.1. W-E-F Nexus에 대한 세계 주요 연구 발자취 25
그림 2.2. W-E-F 자원 연계성의 국내외 비교 27
그림 2.3. 부처별 중장기 기술 정책 방향 및 Nexus의 역할 28
그림 2.4. 국가별 W-E-F Nexus 기술의 실용화 적용 및 연구개발 현황 30
그림 2.5. FAO의 W-E-F Nexus 추진 체계 및 식량안보의 구성요소 31
그림 2.6. W-E-F Nexus 자원 사용 모식도(예시) 31
그림 2.7. W-E-F Nexus Tool 2.0 32
그림 2.8. BONN2011 Nexus conference에서 제안된 W-E-F Nexus프레임워크 36
그림 2.9. World Economic Forum 2011에서 제안된 W-E-F Nexus프레임워크 37
그림 2.10. ICIMOD 2012에서 제안된 W-E-F Nexus 프레임워크 37
그림 2.11. IISD의 W-E-F 요소 분석 프레임워크 제안 38
그림 2.12. IISD의 확장된 W-E-F Nexus 분석 프레임워크 제안 39
그림 2.13. 생계와 물, 에너지, 식량 관련 인자들의 상호관계 39
그림 3.1. 글로벌 아젠다-지속가능발전목표(SDGs) 53
그림 4.1. 세계 각국의 W-E-F Nexus 자료 수집 및 데이터베이스 구축 57
그림 4.2. W-E-F Nexus 데이터베이스 사용자 화면 58
그림 4.3. W-E-F Nexus 데이터베이스와 해석모형의 연동 과정 59
그림 4.4. W-E-F Nexus 적용을 위한 자원 소모율 정보(D/B) 59
그림 4.5. W-E-F Nexus 적용을 위한 국가 인구 및 GDP 정보(D/B) 59
그림 4.6. W-E-F Nexus 적용을 위한 자원 공급 환경 정보(D/B) 59
그림 4.7. W-E-F Nexus 평가모형의 개발 단계 63
그림 4.8. W-E-F Nexus 해석모형 구축 시 활용된 용어 정리 64
그림 4.9. W-E-F 자원의 총 수요량 산정 모의 65
그림 4.10. W-E-F 자원의 총 공급가능량 산정 모의 67
그림 4.11. System Dynamics Model의 특징 및 분석(Vensim vs. Simulink) 70
그림 4.12. W-E-F Nexus 해석모형 예시 71
그림 4.13. W-E-F Nexus 시뮬레이션 결과(Vensim 출력옵션) 71
그림 4.14. W-E-F Nexus 평가모형의 자원 공급 가능량 추정 결과 74
그림 4.15. W-E-F Nexus 평가모형의 자원 직·간접 수요량 추정 결과 74
그림 4.16. W-E-F Nexus 평가모형의 자원 공급안정성 평가 결과 74
그림 4.17. W-E-F Nexus 연계해석 모듈 순서도 및 적용 예시 75
그림 4.18. W-E-F Nexus 평가모형의 최적화 개념 76
그림 4.19. W-E-F Nexus 평가모형의 최적화모듈 구조 77
그림 4.20. W-E-F Nexus 최적화모듈의 결정변수(수요지 공급 충족률) 78
그림 4.21. W-E-F Nexus 최적화모듈의 결정변수(수요지 공급 우선순위) 78
그림 4.22. W-E-F Nexus 최적화 모듈의 목적함수 79
그림 4.23. W-E-F Nexus 최적화 모듈 순서도 및 적용 예시 79
그림 4.24. W-E-F 자원의 지역 및 국가 간 자원거래 개념 80
그림 4.25. W-E-F Nexus 평가모형의 자원거래 모듈 구조 81
그림 4.26. W-E-F Nexus 평가모형의 자원거래 방법 및 절차 82
그림 4.27. W-E-F Nexus 연계해석 모듈의 대상 지역 구성 예시 83
그림 4.28. W-E-F Nexus 연계해석 모듈 순서도 및 적용 예시 83
그림 4.29. 국내 및 국외(인도네시아) 시범국가의 인구, GDP 시나리오 84
그림 4.30. 국내 W-E-F Nexus 모형 적용을 위한 기준 시나리오 86
그림 4.31. 국내 자원 연계활동 해석을 위한 연계효율 검증 결과 87
그림 4.32. 국내 기준 시나리오의 W-E-F Nexus 해석 결과 88
그림 4.33. 국내 기준 시나리오의 자원 공급 안정성 분석 결과 90
그림 4.34. 국내 가상 정책 시나리오에 따른 에너지 발전원 변화 추이 91
그림 4.35. 국내 가상 시나리오의 W-E-F 해석 결과 92
그림 4.36. 인도네시아 W-E-F Nexus 모형 적용을 위한 기준 시나리오 94
그림 4.37. 인도네시아 자원 연계활동 해석을 위한 연계효율 검증 결과 95
그림 4.38. 인도네시아 기준 시나리오의 W-E-F Nexus 해석 결과 97
그림 4.39. 인도네시아 기준 시나리오의 자원 공급 안정성 분석 결과 98
그림 4.40. 인도네시아 가상 정책 시나리오에 따른 정수시설 규모 추이 99
그림 4.41. 인도네시아 가상 시나리오의 W-E-F 해석 결과 100
그림 4.42. W-E-F Nexus 개발 모형의 적용 및 정책 활용 절차 101