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1. 머리말
최근 물, 식량 등의 자원 확보와 지속가능성과 관련하여 물, 에너지, 식 량 자원의 연계성을 해석하고 통합적인 관리방안을 제시하기 위한 넥서스 (Nexus) 개념을 바탕으로, 다양한 모델들이 물과, 인구, 식량, 에너지 등의 다양한 주제와 각 주제들을 통합적으로 고려할 수 있는 새로운 의사결정 지 원시스템이 요구됨에 따라 본 연구는 보다 쉽고 직관적이며, 확장 가능한 시스템 설계를 기반으로 웹기반 넥서스 플랫폼(SNAK, Smart Nexus for Agriculture in Korea)을 설계하고, 각각의 모델별 수집된 기초자료의 관 리와 자료 업데이트 및 사용자 조회기능 및 사용자 입력시스템을 통해 시나 리오별 정량적/정성적 비교에 의한 의사결정 지원체계를 구축하고자 한다.
본 연구를 통해 개발하고자 하는 넥서스 플랫폼은 다양한 자원을 결합하 여 분석할 수 있고, 멀티 스케일 분석이 가능해야 하며, 의사결정에 따른 넥서스의 통합 관리방안 및 시나리오 분석이 이루어질 수 있는 구조를 요구 하며, 기존에 분리되어 있던 모델별 기초데이터를 통합하고, 각 모델을 독 립적인 작은 서비스로 구성하여, 각 서비스 연산관계를 정립하여 시스템 확 장이 가능한 구성을 가지도록 개발되었다.
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특집 기후변화대응 웹기반 SNAK 통합플랫폼 개발
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최 규 훈
아이에스테크놀로지(주) / 상무 [email protected]
기후변화대응 웹기반 SNAK 통합 플랫폼 개발
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2. 시스템 개발 내용
2.1 모델별 수집된 기초자료의 빅데이터 관리 시스템 구축
일반적으로 빅데이터는 데이터를 구성하는 물 리적 하드웨어로부터 이를 기반으로하는 애플리 케이션과 소프트웨어를 포괄하는 플랫폼으로 단 순한 데이터크기가 아니라 데이터의 형식과 처리
속도를 함께 포함한느 개념으로 데이터수집, 저 장, 검색, 분석이 어려운 데이터를 총칭하며, 빅데 이터를 활용하기 위한 대표적 기술은 데이터 마이 닝, 기계학습, 자연언어처리, 패턴인식 등의 기술 이며, 물-에너지-식량 분야의 복잡한 데이터를 분석하고 의사결정을 위해서는 문제해결 및 급증 하는 데이터에 효과적 대응이 가능하도록 데이터 를 구성하고, 연관관계를 통해 데이터를 구성하는 것이 중요하다.
그림 1. SNAK 시스템 개념도
그림 2. SNAK 시스템의 빅데이터 구축 방향
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그림 3. SNAK 시스템의 모델 연계 및 자료 관계 구성도 Rural Resources
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특집 기후변화대응 웹기반 SNAK 통합플랫폼 개발
2.2 기초자료 업데이트 및 입출력시스템 구축
SNAK 시스템의 기초자료 전산화 시스템 개발은 시스템 개발을 위해 요구되는 다양한 자료의 변형 에 대하여 통합자원DB 연계를 목적으로 하며, 데이 터의 원활한 연계를 위하여 빅데이터 기반의 자원 관리시스템을 통해 사용자가 쉽게 데이터를 업데이 트 할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 또한 기초데 이터는 빅데이터 분석을 고려한 정형, 비정형 데이 터로 구분하여 저장할 수 있어야 하며, 다양한 시나 리오를 기반으로 사용자가 입력한 정보를 바탕으로 저장된 데이터와 연계하여 목적에 따라 분석 기능 을 지원하도록 구성하는 것이 중요하다.
2.3 사용자 기반의 시나리오별 정량적/정성적 결과 조회 시스템
SNAK 시스템은 사용자 기반의 시나리오 입력 에 따른 의사결정지원시스템을 쉽고 효과적으로 운영 가능하도록 다앙한 기존 시스템의 시나리오
적용 기술을 검토하고, 범용 디자인 개념을 적용, 사용자 편의성과 직관성을 개선하여 사용자 중심 관점의 의사결정지원 정보를 제공하도록 구성되 어 있다. SNAK 시스템은 초기화면과 소개 정보 를 통해 본 과제의 성격과 대민 서비스를 위한 시 스템 소개 정보를 제공하며, 기 구축된 빅데이터 를 기반으로 모델에 요구되는 다양한 데이터 및 결과 조회가 가능한 구성으로 개발되어 있다.
SNAK 시스템의 데이터 제공과 관련하여 의사 결정시스템의 구축은 자료를 수집하고 데이터베 이스화 하는 것으로 수자원 확보가능향, 식량샌산 을 위한 수자원 이용량, 에너지 생산을 위한 수자 원 이용량 등에 대한 자료를 수집하여 연도별 변 화 추이로부터 미래를 예측하여 정보 제공하며, 자료 수집과 정보 제공을 통해 각 요소의 생성과 정과 그 과정에 소요되는 자원의 양을 파악하기 쉽고 자원의 양을 수치화 하도록 구성하였으며 이 과정에 물발자국 개념이나 전과정평가(Life Cycle Assessment) 와 같은 기법이 적용되었다.
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그림 4. 시스템 초기화면
그림 5. 시스템 소개화면 예시
그림 6. SNAK 데이터 조회 및 포트폴리오 정보
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특집 기후변화대응 웹기반 SNAK 통합플랫폼 개발
SNAK 시스템은 기본적으로 물-에너지-식량 넥서스의 요소 간 자원이용의 상충관계(Trade- offs)를 평가하여 자원의 지속가능성을 도출하기 시스템으로, 개별 자원의 사용이 타 자원에 미치 는 영향 및 기후, 인구 등의 외부요인들의 변화가 자원 활용에 영향을 파악해야 하고 이를 위해서 자원들 간의 상충관계의 분석이 가능하도록 구성 되어 있다. 또한 복잡한 요인들의 단일 방향의 연 계성뿐 아니라 피드백을 통한 쌍방향의 연계까지 분석이 가능하며, 물, 에너지, 식량, 기후와 관련
된 다양한 요인들의 복잡한 연결을 시각화하고, 개별 요인들의 변화가 전체 시스템에 미치는 영향 을 평가할 수 있고, 개별 요소들의 임계치 및 변동 성을 설정할 수 있으며, 자원들의 관계를 수식으 로 표현하여 적용이 가능하므로 다양한 시나리오 설정과 저장이 가능하도록 구성되어 있다.
SNAK 시스템의 넥서스 의사결정지원 플랫폼 의 최종단계는 다양한 자원 관리 시나리오를 적용 하여 사용자가 자원별 지속가능성을 비교 분석하
그림7. 시나리오 기반 SNAK 사용자 의사결정 지원 프로그램 화면 예시
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고 이를 토대로 그래프, 현황 추이, 상대비교 정보 를 취득하도록 개발되어 있으며, SNAK 시스템을 적용할 경우 식량 및 에너지, 수자원 관리 정책이 개별 자원 사용량뿐만 아니라, 탄소 배출, 경제적 효과 등에 미칠 수 있는 영향을 정량적으로 제시 하고, 이를 종합하여 각 자원 관리 시나리오별 지 속가능성 지수를 산출, 비교가 가능하다. 또한 보 다 다양한 데이터 축적을 통해 식량 및 수자원 정 책 수립시 내·외부 요인들을 고려하여 다양하게 수립될 수 있다. 따라서 넥서스 연계해석 기반의 자원관리 의사결정지원 시스템은 기후 및 인구변 화 등의 외부요인을 고려한 다양한 식량, 수자원, 에너지 정책 시나리오를 적용할 수 있으므로 정책 결정자들이 해당 자원뿐만 아니라 타 자원들의 변 화를 고려한 종합적인 자원관리 정책을 수립할 때 이용할 수 있고, 미래 기후변화는 가뭄뿐만 아니 라 식량 생산에도 영향을 미칠 수 있으며, 인구변 화는 식량 소비, 에너지 수급에도 영향을 미칠 수 있으며, 기후변화에 따라 수자원이용 가능량의 변 동성이 증가하게 되고, 인구 증가로 인하여 식량 및 에너지 소비가 증가할 경우 추가적인 수자원의
이용 변화량을 비교하여 적절한 의사결정을 지원 할 수 있다. 또한 식량과 물 확보는상당한 연관성 을 가지며, 자원 확보를 위한 에너지의 필요성 역 시 증가됨. 따라서 기후변화 대응형 자원관리를 위해서는 물-에너지-식량 넥서스를 통한 자원 간 연계해석이 필요하며, 넥서스 시스템을 자원 관리 에 활용할 경우 자원별 변동요인에 따른 지속가능 한 자원 관리를 고려 할 수도 있다.
3. 마치면서
개발된 SNAK 시스템은 향후 시범지구 적용 사 용자 출력 기능 구현하고, 개별로 개발된 프로그 램을 통합하고 검보정하며, 나아가 기후변호 영 향 프로그램을 보완하여 다양한 관리 시스템을 지 원하면서, 수자원과 에너지 공급 역시 단일 수요 자에서 복합 수요자를 고려한 개별 자원들의 관리 방안을 시나리오로 구축하고, 동시에 적용하여 통 합적인 영향 평가 수행이 가능하도록 개발하고자 한다. 또한 다양한 사용자를 기반으로 작게는 농 가에서 작목 변경 또는 관리시스템 변경의 영향을
그림 8. SNAK 시스템 시나리오에 의한 지표 비교 그래프 예시
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평가하기 위해 사용가능하고, 넓게는 해당지역 자 원 관리자들이 자원의 이용가능성을 평가하기 위 해 사용이 가능하도록 구성하여 농업자원을 지속 가능하게 활용·유지할 수 있는 관리정책 지원 플 랫폼으로 역할을 할 것으로 기대된다.
참고문헌
1. 최진용. 2017. “물-에너지-식량 넥서스를 통한 지속가능한자원관리.” 세계농업. 제206호 pp.1- 17
2. 장석환. 2015. “자원위기대응 및 물 산업 선도 를 위한 물-에너지식량연계(Water-Energy- FoodNexus) 기술개요.” 물과 미래.Vol.48 No.11 pp.24-31.
3. https://www.water-energy-food.org/uploads/
media/understanding_the_nexus.pdf
4. https://www.water-energy-food.org/about/
bonn2011-conference/
5. FAO, http://www.fao.org/energy/water-food- energy-nexus/en/Future
6. http://futureearth.org/future-earth-water- energy-food-nexus
사사 : 본 성과물은 농촌진흥청 공동연구사업(세부과제번 호 : PJ01343506)의 지원을 받아 연구되었음.
