1. 연구 개발 내용(p10)
 □ 본 보고서는 지속적인 지역 물 순환 시스템을 구축하기 위한 "통합 모델링 시스템 기술" 및 인공적인 물 순환·수처리·수리용 시스템을 설계·구현하는 과정을 통한 "시스템 과학 기술"의 연구 개발을 정부에 전략적으로 추진할 것을 제안한 내용임

2. 연구 개발을 실시하는 의의

가. 사회·경제적 효과(p18)

(1) 국내 적용
 □ 인구 감소로 인한 세수 및 물 수요의 감소, 물 인프라 설비의 노후화 등이 과제가 되고 있는 가운데, 이러한 과제는 도시와 지방(특히, 농촌 지역) 등 지역별로도 큰 차이를 보이고 있음
 □ 또, 기후 변화의 영향도 홍수 재해가 증가하는 지역, 가뭄 피해로 나타나는 지역 등 지리적 조건에 따라 다양해지고 있음
 □ 따라서, 국내의 다양한 지역 특성에 맞춰 수십 년부터 수백 년 규모로의 지속가능한 지역 물 순환 시스템을 실현하기 위한 장래 비전과 장기 전략을 확립하고, 이를 각 지역의 정책 결정자와 주민, 관련 기업 등 유역 관계자 모두가 공유하고 합의하는 것이 필요함
  ○ 이러한 전략에 근거해, 노후화된 설비의 교체나, 주민에게 제공되는 물 서비스의 질이나 대가의 재검토 등을 차례로 진행하는 것이 필요
  ○ 이를 통해, 물 인프라의 보전 비용을 절감하면서, 장래 비전에 따른 에너지 절약·자원 절약으로 안전·안심의 물 서비스로의 이행과 유지가 가능하도록 함

(2) 해외 공헌
 □ 신흥 경제권을 중심으로, 세계 각 지역의 자연, 사회·경제의 특성과 요구에 따른 지역 물 순환 시스템의 최적의 비전을 제안
  ○ 지금까지와 같은 물 인프라 설비의 건설을 중심으로 한 공헌뿐만 아니라 유지 운영까지 포함해 비용적, 기술적인 지속 가능성을 검증한 다음, 수처리 플랜트의 정비를 실시
 □ 이를 통해, 안전 안심의 물 공급 및 수해나 갈수의 억제, 나아가서는 대상 지역의 안전 보장의 확보와 발전을 지원할 수 있으며, 또 ODA(공적개발원조) 자금 등의 유효 활용도 도모할 수 있음

(3) 해외 물 비즈니스
 □ 국산 통합 플랫폼을 이용한 수처리 시스템 구축 실적을 국내외에서 축적하여 국내 기업의 제안력을 향상시킬 수 있음
  ○ 구체적으로는, 통합 플랫폼 자체의 기능이나 개별 요소 모델, 연계 방식 등뿐만 아니라 운용 보수까지를 포함하는 계획 수립이 가능
 □ 그 결과, 중장기적으로 지속가능한 물 비전에 근거한 "지역 물 순환 시스템"의 통합적인 제안이 가능해져 해외 경합 기업과도 충분히 경쟁할 수 있음

나. 과학 기술상의 효과(p19)

(1) 대규모·복잡 시스템 구축에 기여하는 모델링 기술의 고도화
 □ 지표수와 지하수의 모델 연계나, 물 인프라에 관한 4차원 공간 정보를 모델 상에 통합하는 수법 자체는 이미 개발되어 있음
  ○ 그러나, 인공물 외에 하천, 호수, 늪, 지하수 등의 자연 환경, 또 사회·경제 환경까지를 포함시켜, 보다 장기간에 걸친 지속성 평가에 근거한 시스템의 설계·구축은 불충분한 상황
 □ 이러한 사회·경제 시스템이나 자연 환경 시스템의 모델과 인공적 시스템 모델을 연계시켜, 실제 환경·실 데이터에 의해 분석, 설계, 구축을 실증
  ○ 이러한 과정에서 얻어진 연구 성과는 복잡화, 다양화해 가는 사회 문제 해결의 실마리를 주는 것으로, 물 순환 시스템에 한정하지 않고, 대규모이고 복잡한 시스템 구축의 과제를 해결하는 통합 모델링을 위한 기반기술이 될 수 있음

(2) 통합 플랫폼과 모델 제휴 기술의 상승적 발전
 □ 수문학(水文學, hydrology) 등의 물 분야, 대기 순환 등의 자연 환경 분야, 댐, 상하수도, 수처리 플랜트 등의 토목·공학 분야 등 물과 관련한 다양한 연구 커뮤니티에서는 지금까지 타 분야와 충분히 횡단적인 제휴를 하지 않으면서 연구 개발을 진행시켜 왔음
 □ 해결해야 할 문제에 따라 필요한 개별 모델을 선택적이고 용이하게 조합 제휴시킬 수 있는 통합 플랫폼을 연구 개발함으로써, 모델 연계에 의한 시뮬레이션의 범위 확대와 대폭적인 정밀도 향상을 기대할 수 있음

(3) 시스템 과학 기술의 발전
 □ 지역 물 순환 시스템과 같이 대규모이면서 복잡한 시스템의 분석, 목표 시스템의 설계·구현으로부터 운용·보수·개선의 과정을 실시하고 연구 성과를 축적하는 것을 통해, 현재 아직 과학적으로 체계화되어 있지 않은 시스템 구축 방법론의 일부를 새로운 학문 영역으로 도출
  ○ 새로운 학문 영역은 시스템 과학의 일익을 담당해, 대규모이면서 복잡한 시스템의 설계·구축을 지원할 시의 큰 도움이 되는 것이 기대됨
   - 새로운 학문 영역으로서는 ①시스템의 전체 최적화 이론, ②시스템을 적절히 진화시키기 위한 이론, ③시스템 아키텍처론 등이 상정
 □ 또, 시스템 구축 전략 연구의 순서에 근거한 연구 개발을 진행시키는 가운데, 어느 요소 연구가 시스템 전체의 성능 향상에 기여하는가 하는 민감도 분석(sensitivity analysis)이 실현되면, 보다 적절한 연구 영역의 책정, 연구 개발의 펀딩의 효율화·고정밀화에도 연결

3. 연구 개발의 추진 체제(p24)
 □ 프로젝트 전체의 체제로는, 시스템 과학에 근거해 연구 전체를 주도하는 총괄팀, 통합 플랫폼을 구축하는 기반팀, 다양한 지역의 물 순환 시스템의 모델 개발을 담당하는 물 문제 해결팀의 3개 팀으로 추진하는 것을 제안

4. 구체적인 연구 개발 과제

가. 향후의 물 문제 해결을 위한 통합 모델링 시스템의 연구(p22)

(1) 기반팀의 연구 과제
 □ 지역 물 순환 시스템을 모델화하는 것을 전제로, 기존의 물 관련 모델군을 연계시킬 수 있는 통합 모델링 시스템의 사양을 설계
  ○ 구체적으로는, 통합 플랫폼과의 연결 방법, 모델과 데이터의 입출력의 순서, 입출력 데이터의 구조나 모델 자체의 기능 및 표기 방법 등
  ○ 그리고, 해당 사양에 근거해 통합 플랫폼을 소프트웨어로서 구현
   - 이 때, 통합 플랫폼과 연결하는데 필요한 기존 모델의 소스 프로그램의 수정이 최소한이 되도록, 구현 방식(언어나 데이터 교환 방식 등을 포함)을 주의해 선택

(2) 물 문제 해결팀의 연구 과제
 □ 통합 모델링 시스템을 이용하지 않으면 해결하기 어려운 지역과 유역권의 물 문제를 선택해, 사회 시스템 모델로서 지역 물 순환 시스템을 설명하고, 최적의 새로운 구상 시스템의 구축을 통해 과제 해결을 도모
 □ 통합 모델링 시스템을 통해 구현되어야 하는 구체적인 사례는 다음과 같음
  ○ 세계 공통
   - 물·에너지·식량을 응시한 최적의 도시 설계·물 시설 설계
   - 재해(지진, 가뭄, 홍수 등)에 대한 대응력이 강한 도시 설계·물 시설 설계
   - 상수도의 스마트화
    ·계측·제어 기능의 추가와 이를 통해 실현되는 이점의 평가
   - 소비의 사회적 컨트롤(요금 제도 등)
   - 도시의 수자원·물 순환의 일체 관리
    ·현재 통합되어 있지 않은 지표수, 지하수, 재생수를 통일적인 모델로 파악
    ·도시 서비스로서의 상하수 및 지하수 이용의 적정 관리
   - 물 시설군의 효율 및 환경 성능의 객관적 평가
  ○ 국내
   - 사회 변화에도 대응한 향후 수십 년을 응시한 인프라 설계
    ·인구 감소에 대한 대응, 서비스 확보, 설비 축소를 포함한 전략적 자산 관리

나. 시스템 과학 기술의 연구 개발(p23)
 □ 총괄팀은 물 문제 해결팀과 기반팀이 상기의 연구 개발 과제를 실시할 때, 각 단계에서의 작업 내용이나 산출물을 평가해, 시스템 구축 전략 연구 단계의 개선을 실시
 □ 동시에, 시스템 구축 과정으로부터 얻어진 연구 성과를 수집·축적하여, 시스템 구축 방법론의 심화와 현재 아직 과학적으로 체계화되어 있지 않은 새로운 학문 영역으로서의 시작을 도모