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문제 정의
- 이 연구는 이랑과 골을 만들어 영농활동을 하는 우 리나라 농업특성을 고려하여 골의 침식량을 쉽게 측 정할 수 있는 방법을 찾고 이 방법을 활용하여 농가 포장에서 쉽게 토양침식을 측정할 수 있도록 레이저 거리측정기를 응용한 토양침식측정법을 개발하고 적용 가능성을 평가하기 위하여 수행하였다.
제안 방법
- 경사지 밭에서 토양유실량을 실측하기 위하여 레이 저 거리측정기를 이용하는 장치를 만들어 시험을 하였다. 시험은 강원도 춘천과 평창에서 2001년에 라이 시미터와 인근 경사밭에서 이루어졌다.
- 토양표면의 변화에 관 계없이 항상 일정하게 고정될 수 있는 말뚝을 측정하 고자 하는 골의 양쪽에 설치하고, 거리측정기를 장착한 몸체가 고정된 말뚝과 결합되도록 장치를 만들었 다. 고안된 장치의 상단에는 줄자를 붙여 일정한 간격 으로 움직이면서 거리를 측정할 수 있도록 하였다. 본 시험에서 측정한 간격은 1 cm이었으며, 측정한 폭은100 cm이었다 (Fig.
- 골침식 측정장비 개요 강우에 의하여 발생하는 골침식 변화를 측정하기 위하여 레이저 거리측정기를 이용하였다. 시험에 사용된 레이저 거리측정기는 라 이카사의 DISTO LT-1 모델로 휴대가 간편하고 야외 에서 특별한 장치 없이 토양표면에 레이저를 반사시 켜 거리측정이 가능한 것이다.
- 먼저, 7월에 집중강우가 발생하기 전에 일정한 높이에서 1 cm 간격으로 거리를 측정하였다. 그리고 집중강 우가 있은 후인 10월에 강우 전에 측정한 높이와 동일한 높이에서 토양과의 거리를 1 cm 간격으로 조사 를 하였다. 강우 전의 골의 깊이가 위의 것이고, 강우 후의 골의 깊이가 아래의 것으로 두 그래프 간의 차이가 강우 타격 및 유거수에 의해 발생한 표토의 침 식변화이다.
- 춘천포장은 6월 22일에서 9월 22일까 지의 변화를 측정하였으며, 평창은 7월에서 10월까지 의 토양표면의 변화를 측정하였다. 농가의 밭에서 발생하는 토양유실은 대부분 골에서 발생하므로 골을 중심으로 표면변화를 측정하였다. 춘천포장은 옥수수 를 대상작물로 하였으며, 평창포장은 당근을 대상으로 시험을 이루어졌다.
- 조사지역 은 강원도 평 창의 감자 원종장 구내포장으로 일반농가에 임대하여 당근을 재 배하고 있었다. 당근 재배시 토양침식은 작물이 자라는 두둑에서 강우의 타격에 의해 발생하는 비산침식 과 골에서 발생하는 세류침식으로 나눌 수 있는데 대 부분이 골에서 유거수의 집중에 의해 발생하게 되므 로 당근 경작지의 골을 중심으로 조사를 하였다. 골의 길이는 총 60 m이었으며, 평균 경사도는 15%였다.
- 라이시미터와 거리측정기에 의한 토양유실량 비교 레이저 거리측정기에 의한 토양유실량을 라이시미터 시험에 의해 측정된 값과 비교하였다 (Table 3).
- 춘천포장은 사양토에 12% 경사도를 가진 라이시미터였고, 평창은 사양토에 경사도가 23%인 라이시미터와 경사도가 15%인 농가의 밭이었다. 레이저 거리측정기를 강우집 중 시기 전과 후에 동일한 높이에서 측정하여 토양표 면의 변화를 조사하였다. 조사기간은 춘천이 6월 22일 부터 9월 22일까지 이었으며, 평창은 7월부터 10월까 지 조사하였다.
- 9 mm였다. 먼저, 7월에 집중강우가 발생하기 전에 일정한 높이에서 1 cm 간격으로 거리를 측정하였다. 그리고 집중강 우가 있은 후인 10월에 강우 전에 측정한 높이와 동일한 높이에서 토양과의 거리를 1 cm 간격으로 조사 를 하였다.
- 토성은 피펫법으로 입자를 분리하여 미농무성 이 제시한 토성삼각도를 통해 결정 하였으며, 전용적밀도는 2" core로 불교란시료를 채취하여 건조한 후에 무게와 부피의 비로 계산하였고, 유기물 함량은 Turin법으로 유효인산은 Lancaster법으로 분 석하였고. 양이온은 1 N CH3COONH4로 치환한 용액 을 원자분광광도계로 측정하였다.
- 유거수에 의해 발생하는 경사장별 토양의 침식깊이 가 골에서 어떻게 변하는지를 조사하기 위해 측정기 를 경사 시작점과 끝나는 부분까지 일정한 간격으로 강우 전과 후의 깊이변화를 조사하여 변화한 정도를 평 가하였다 (Fig. 5). 조사지역 은 강원도 평 창의 감자 원종장 구내포장으로 일반농가에 임대하여 당근을 재 배하고 있었다.
- 토양유실량 평가방법 강우에 의해 발생하는 토양 표면의 변화를 침식 전과 후에 측정하여 그 차이를 평가함으로써 측정한 포장의 침식된 표면의 깊이를 알 수 있다. 유실이 발생하는 지점부터 밭의 하부까지 일정한 간격으로 토양의 변화를 측정하여 조사한 거 리의 총변화 부피를 계산하고 여기에 토양의 전용적 밀도를 적용하여 식 1-3을 이용해 단위면적당 토양유 실량으로 결정하였다.
- 시험전 토양분석 대상포장인 춘천과 평창의 시험 전 토양은 토성. 전용적밀도, 유기물, 유효인산, 양이 온을 분석하였다. 토성은 피펫법으로 입자를 분리하여 미농무성 이 제시한 토성삼각도를 통해 결정 하였으며, 전용적밀도는 2" core로 불교란시료를 채취하여 건조한 후에 무게와 부피의 비로 계산하였고, 유기물 함량은 Turin법으로 유효인산은 Lancaster법으로 분 석하였고.
- 거리 측정 기 를 이용하여 토양유실량을 평가하는 방법에 의해 계산된 값을 검토하기 위하여 라이시미터에서 측정한 토양유 실량과 비교하였다. 춘천포장은 2 mxio m로 조성된 라이시미터 포장 중에서 사경과 상하경구의 여섯 골 에서 측정이 이루어졌으며 평창포장은 5 mxio m로 만들어진 라이시미터 포장과 인근의 당근재배지에서 실시하였는데, 라이시미터는 사경처리에 대해서만 여 섯 골에서 이루어졌으며 농가포장은 15% 경사를 가지고 있었으며 정상으로부터 0, 10, 20, 30, 40, 50,60m에서 측정하여 표면의 토양침식을 평가하였다 (Fig. 2). 춘천의 라이시미터는 로타리 작업 후에 60 cm 간격으로 골을 상하경과 사경으로 만들었고, 평창 의 당근재배지는 120 cm 간격의 골을 만들어 영농을 하는 곳이었다.
- 토양 표면변화 및 토양침식 춘천시 천전리에 설 치한 토양유실 시험포장에서 토양표면의 변화를 조사 하였다. 조사는 2001년 6월 22일에서 9월 22일까지 이 루어졌다.
- 측정점수는 포장에서 측정이 이루어진 지점의 수를 말하는 것으로 측정점은 경사의 최상부로부터 최하부 까지 일정한 간격으로 설치하여야 한다. 토양유실량 은 측정한 기간동안에 발생한 단위면적 (ha) 당 유실 량 (MT)으로 평균침식에 단위면적과 전용적밀도를 곱하여 계산하였다.
- 시험에 사용된 레이저 거리측정기는 라 이카사의 DISTO LT-1 모델로 휴대가 간편하고 야외 에서 특별한 장치 없이 토양표면에 레이저를 반사시 켜 거리측정이 가능한 것이다. 토양표면의 변화에 관 계없이 항상 일정하게 고정될 수 있는 말뚝을 측정하 고자 하는 골의 양쪽에 설치하고, 거리측정기를 장착한 몸체가 고정된 말뚝과 결합되도록 장치를 만들었 다. 고안된 장치의 상단에는 줄자를 붙여 일정한 간격 으로 움직이면서 거리를 측정할 수 있도록 하였다.
대상 데이터
- 대상포장 거리측정기를 이용하여 토양표면의 변화를 측정하여 토양의 침식량을 평가하는 본 시 험은 강원도 평창군 용산리와 춘천시 천전리의 야산개발지 에 라이시미터를 설치하여 이루어졌다. 평창포장은 토심 이 깊은 사양토로 23% 경사지였으며, 춘천포장은 토심 이 얕은 사양토에 12% 경사지였다.
- 고안된 장치의 상단에는 줄자를 붙여 일정한 간격 으로 움직이면서 거리를 측정할 수 있도록 하였다. 본 시험에서 측정한 간격은 1 cm이었으며, 측정한 폭은100 cm이었다 (Fig. 1).
- 골침식 측정장비 개요 강우에 의하여 발생하는 골침식 변화를 측정하기 위하여 레이저 거리측정기를 이용하였다. 시험에 사용된 레이저 거리측정기는 라 이카사의 DISTO LT-1 모델로 휴대가 간편하고 야외 에서 특별한 장치 없이 토양표면에 레이저를 반사시 켜 거리측정이 가능한 것이다. 토양표면의 변화에 관 계없이 항상 일정하게 고정될 수 있는 말뚝을 측정하 고자 하는 골의 양쪽에 설치하고, 거리측정기를 장착한 몸체가 고정된 말뚝과 결합되도록 장치를 만들었 다.
- 경사지 밭에서 토양유실량을 실측하기 위하여 레이 저 거리측정기를 이용하는 장치를 만들어 시험을 하였다. 시험은 강원도 춘천과 평창에서 2001년에 라이 시미터와 인근 경사밭에서 이루어졌다. 춘천포장은 사양토에 12% 경사도를 가진 라이시미터였고, 평창은 사양토에 경사도가 23%인 라이시미터와 경사도가 15%인 농가의 밭이었다.
- 시험전 토양분석 대상포장인 춘천과 평창의 시험 전 토양은 토성. 전용적밀도, 유기물, 유효인산, 양이 온을 분석하였다.
- 레이저 거리측정기를 강우집 중 시기 전과 후에 동일한 높이에서 측정하여 토양표 면의 변화를 조사하였다. 조사기간은 춘천이 6월 22일 부터 9월 22일까지 이었으며, 평창은 7월부터 10월까 지 조사하였다. 이 기간동안 춘천에서 892.
- 토양 표면변화 및 토양침식 춘천시 천전리에 설 치한 토양유실 시험포장에서 토양표면의 변화를 조사 하였다. 조사는 2001년 6월 22일에서 9월 22일까지 이 루어졌다. 시험 전과 후의 변화를 살펴보면, 시험 후에 토양의 표면이 시험 전보다 낮아진 것을 볼 수 있다.
- 5). 조사지역 은 강원도 평 창의 감자 원종장 구내포장으로 일반농가에 임대하여 당근을 재 배하고 있었다. 당근 재배시 토양침식은 작물이 자라는 두둑에서 강우의 타격에 의해 발생하는 비산침식 과 골에서 발생하는 세류침식으로 나눌 수 있는데 대 부분이 골에서 유거수의 집중에 의해 발생하게 되므 로 당근 경작지의 골을 중심으로 조사를 하였다.
- 농가의 밭에서 발생하는 토양유실은 대부분 골에서 발생하므로 골을 중심으로 표면변화를 측정하였다. 춘천포장은 옥수수 를 대상작물로 하였으며, 평창포장은 당근을 대상으로 시험을 이루어졌다.
데이터처리
- 평창포장은 토심 이 깊은 사양토로 23% 경사지였으며, 춘천포장은 토심 이 얕은 사양토에 12% 경사지였다. 거리 측정 기 를 이용하여 토양유실량을 평가하는 방법에 의해 계산된 값을 검토하기 위하여 라이시미터에서 측정한 토양유 실량과 비교하였다. 춘천포장은 2 mxio m로 조성된 라이시미터 포장 중에서 사경과 상하경구의 여섯 골 에서 측정이 이루어졌으며 평창포장은 5 mxio m로 만들어진 라이시미터 포장과 인근의 당근재배지에서 실시하였는데, 라이시미터는 사경처리에 대해서만 여 섯 골에서 이루어졌으며 농가포장은 15% 경사를 가지고 있었으며 정상으로부터 0, 10, 20, 30, 40, 50,60m에서 측정하여 표면의 토양침식을 평가하였다 (Fig.
이론/모형
- 전용적밀도, 유기물, 유효인산, 양이 온을 분석하였다. 토성은 피펫법으로 입자를 분리하여 미농무성 이 제시한 토성삼각도를 통해 결정 하였으며, 전용적밀도는 2" core로 불교란시료를 채취하여 건조한 후에 무게와 부피의 비로 계산하였고, 유기물 함량은 Turin법으로 유효인산은 Lancaster법으로 분 석하였고. 양이온은 1 N CH3COONH4로 치환한 용액 을 원자분광광도계로 측정하였다.
성능/효과
- 9 mm의 강우가 내렸으며, 춘천은 7월과 8 월에 평창은 9월과 10월에 강우의 집중현상을 보였다. 거리측정기를 이용하여 표면의 변화를 측정한 결과, 춘천 라이시미터 의 상하경나지구에서 0.874 cm의 토 양침식이 일어난 것으로 조사되었고, 평창 라이시미 터의 사경재배구는 L127 cm의 침식이 발생한 것으로 나타났다. 조사된 표면침식을 단위면적에 대한 토양
- 경사밭의 정상에서 마구리 부분까지 일정한 간격으 로 토양의 표면침식 깊이를 측정한 결과, 정상에서 가 까운 부분에서는 반복간에 차이가 크지 않았으나 마 구리 부분으로 갈수록 조사된 골의 반복간에 변이가 크게 나타났고. 정상에서 20 m를 지나면서 토양의 침 식이 크게 증가하는 것을 볼 수 있었다 (Fig.
- 0 MT ha' 이 된다. 골의 길이에 따른 침식은 15% 경사를 가진 농 가의 당근 밭에서 조사하였는데, 20 이부터 침식이 급격히 증가하는 경향을 보였고, 경사장이 길어질수록 측정반복간에 편차가 커지는 것으로 나타났다. 레이 저 거리측정기에 의해 조사된 토양유실량과 라이시미 터에 의해 평가된 토양유실량을 비교한 결과, 레이저 거리측정법이 라이시미터 측정치보다 춘천에서 평균 0.
- 두 지역에서 라이시미터 측정치와 거리측정기에 의해 평가된 토양유실량을 비교한 결과, 거리측정기로 평가한 토양유실량이 라이시미터 측정치보다 상하경 과 사경에서 1.09-1.18배 높게 평가되었으며. 등고선재 배구에서 측정한 값은 0.
- 골의 길이에 따른 침식은 15% 경사를 가진 농 가의 당근 밭에서 조사하였는데, 20 이부터 침식이 급격히 증가하는 경향을 보였고, 경사장이 길어질수록 측정반복간에 편차가 커지는 것으로 나타났다. 레이 저 거리측정기에 의해 조사된 토양유실량과 라이시미 터에 의해 평가된 토양유실량을 비교한 결과, 레이저 거리측정법이 라이시미터 측정치보다 춘천에서 평균 0.98배, 평창에서 1.14배로 두 측정법 간에 유사한 수 준을 보였다.
- 52배로 차이가 많았다 (Table 3). 이 결과로 보아 상하경과 사경의 밭에서 거리측정 기를 이용한 평가는 대단히 정확성이 높으나 등고선 재배구에서는 정확성이 떨어짐을 알 수 있었다. 이러한 원인은 등고선재배구에서 발생한 둑의 붕괴에 의한 유실이 측정기에 의해 평가되지 않은 것과 변화된 토양의 깊이가 작아서 발생한 거리측정기의 측정오차 에 의한 것으로 생각되며 보다 정밀한 거리측정기의 사용으로 오차를 줄인다면 충분히 현장활용이 가능할 것으로 생각되며.
- 이 방법을 이용하여 강우강도, 경사도와 경사장 및 토양의 특성에 따른 표면침식의 깊이변화에 대한 자료구축이 이루어진다면 경사지 밭의 토양유실량을 쉽고 간단하 게 평가할 수 있을 것으로 판단된다. 이 시험에서 측정한 포장의 경사장별 토양침식깊이에 대한 값을 직선회 귀 방정 식으로 나타내 면 Y = 0.41x-0.58 (r = 0.992) 로 나타낼 수 있으며, 이 식에 따르면 경사장이 10 m 증가함에 따라 0.4 cm의 토양침식이 증가하는 것을 알 수 있다.
- 이 낮아진 깊이가 시험 기간 동안 발생한 측정 지 점에서의 토양표면의 변화이다. 춘천 시험포장은 12% 경사지였으며, 조사기간의 상하경 나지 포장의 0, 5, 10 m에서 측정된 평균 표면침식의 변화는 0.874 cm 로 평가되었다 (Fig. 3). 레이저 거리측정기를 이용하여 토양의 표면침식 변화를 조사하는 Fig.
후속연구
- 거리측정기의 정밀도를 높이고 반복 측정점을 두어 평가한다면 거리측정기에 의한 토양유실량 측정방법이 다양한 조건의 농경지의 토양유실량 평가에 있어 쉽고 간편하게 사용할 수 있는 대단히 유용한 방법이 될 수 있을 것으로 생각된다.
- 강우의 발생에 대한 유실의 위험성은 대관령에서 더 높을 것으로 예상되는데, 이는 당근 수확 후에 대 관령에서 강우가 집중되었고, 성토의 깊이가 깊어 토 양의 안정성이 떨어지고 경사가 심하기 때문이다. 당 근은 뿌리를 수확하기 때문에 수확할 때 토양의 교란 이 발생하여 수확 후 강우에 의한 토양침식의 우려가 있어 수확 후 피복을 빨리 할 수 있는 피복식물의 파 종과 유거수의 유속저하 및 분산을 위한 초생대 및 승수로 등의 보전방법이 필요할 것으로 생각된다.
- 그리고 토양표면을 스캐 닝하여 표 면의 전체적인 변화를 시기별로 측정함으로써 표면의 변화된 깊이를 평가할 수 있으나 고가의 장비가 필요 하고 이동 및 설치에 어려움이 있어 전문가에 의해서 만 가능한 방법이다. 따라서 면적이 작고 산재해 있으며 필지수가 많은 우리나라에서 농가단위의 실제 포 장에 대한 토양유실량 측정방법은 현장접목이 쉬우면 서 정확성을 갖추어야 하며 누구나 쉽게 측정할 수 있어야 하므로 이러한 측정법의 개발이 요구된다.
- 따라서 이 방법으로 토양의 침식을 측정할 경우는 반복 측정점을 두어 오차를 줄여 주어야 할 것으로 판단되고 측정점의 전후에서 발생한 침식양상을 고려하여 측정값을 선택할 것인가를 판단하여야 한다. 이 방법을 이용하여 강우강도, 경사도와 경사장 및 토양의 특성에 따른 표면침식의 깊이변화에 대한 자료구축이 이루어진다면 경사지 밭의 토양유실량을 쉽고 간단하 게 평가할 수 있을 것으로 판단된다. 이 시험에서 측정한 포장의 경사장별 토양침식깊이에 대한 값을 직선회 귀 방정 식으로 나타내 면 Y = 0.
- 이 결과로 보아 상하경과 사경의 밭에서 거리측정 기를 이용한 평가는 대단히 정확성이 높으나 등고선 재배구에서는 정확성이 떨어짐을 알 수 있었다. 이러한 원인은 등고선재배구에서 발생한 둑의 붕괴에 의한 유실이 측정기에 의해 평가되지 않은 것과 변화된 토양의 깊이가 작아서 발생한 거리측정기의 측정오차 에 의한 것으로 생각되며 보다 정밀한 거리측정기의 사용으로 오차를 줄인다면 충분히 현장활용이 가능할 것으로 생각되며. 특히 우리나라와 같이 이랑을 만들어 농업을 하는 농경지는 골침식이 많은 부분을 차지 하므로 이 측정법을 사용한다면 쉽고 간편하게 골의 침식을 측정할 수 있을 것으로 판단된다.
- 이러한 원인은 등고선재배구에서 발생한 둑의 붕괴에 의한 유실이 측정기에 의해 평가되지 않은 것과 변화된 토양의 깊이가 작아서 발생한 거리측정기의 측정오차 에 의한 것으로 생각되며 보다 정밀한 거리측정기의 사용으로 오차를 줄인다면 충분히 현장활용이 가능할 것으로 생각되며. 특히 우리나라와 같이 이랑을 만들어 농업을 하는 농경지는 골침식이 많은 부분을 차지 하므로 이 측정법을 사용한다면 쉽고 간편하게 골의 침식을 측정할 수 있을 것으로 판단된다.
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