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문제 정의
- 본 연구는 이민우와 이영신(2009)에 의해 제시된 계분의 비점오염원 유출특성에 대한 연구의 추가적 연구로서, 실제 한우농가의 우분퇴비를 농지에 살포하여 작물재배를 함으로써 강우로 인해 수계에 유출되는 성분과 퇴비로 인한 오염물질의 수계유출율을 산정하여 비점오염원으로써 수계에 미치는 영향에 대해 연구하였다.
- 본 연구는 축산퇴비(우분)의 농지환원으로 강우 시 발생할 수 있는 오염물질의 유출특성을 조사하여 비점오염원으로써 수계에 미치는 영향을 연구하고자 자연강우 조건하에 축산퇴비로 인한 오염물질의 비점유출 특성을 파악하였다. 수질분석은 수질오염공정시험법(2004)을 이용하였으며, 분석 항목은 Table 4에 나타내었다.
- 축산퇴비(우분)이 강우시 유출되어 비점오염원으로서 수계에 미치는 영향을 연구하기 위하여 실제 농지를 조성하여 조사한 결과 다음과 같은 결과를 도출하였다.
제안 방법
- 농지는 강우로 인해 배수되기 쉽도록 10° 의 경사를 주었고, 시료채취구는 농지표면으로 흐르는 유출수를 포집하기 위해 농지유출부에 관을 매설하여 채취하도록 하였다.
- 조성된 농지에 봄의 계절적 특성에 맞는 엇갈이배추의 씨앗을 뿌려 재배하였으며, 재배작물의 성장을 위한 영양소 공급을 위해 요소함유 비료를 농지에 주입하였다. 단, 비료로 인한 보정을 위해 퇴비주입을 하지 않은 대조구 농지를 조성하였다.
- 본 연구의 수계유출율은 자연강우시 발생되는 유출량(L)과 유출농도(mg/L)를 이용하여 산정하였다. 또한, 강우시 유출수의 농도는 표면유출수만을 고려하였으며, 우분퇴비 부하량(g)이 직접농지로 투입되었을 때 강우로 인해 비점오염물질로서 유출되는 비점유출량(g)을 산정한 뒤 그 비를 수계유출율로 산정하였다. 비점유출량(Non-point runoff)은 2.
- 우분퇴비를 토양과 혼합하여 토양의 상부층을 제외하고 매우 잘 다져진 상태로 다짐작업을 실시한 후, 밭 이랑을 만들어 자연강우에 따른 수계유출율 실험을 수행하도록 하였다. 본 연구의 강우조건은 강우시 유출시간(Runoff time) 차이에 의한 변화를 알아보기 위해 Table 3에 나타낸 것과 같이 단기유출과 장기유출로 구분하였다. 봄 시비가 이루어지는 4-5월의 20 mm, 78 mm 강우를 대상으로 유출특성을 파악하여 농지환원으로 인한 수계유출량을 산정하였다.
- 본 연구의 수계유출율은 자연강우시 발생되는 유출량(L)과 유출농도(mg/L)를 이용하여 산정하였다. 또한, 강우시 유출수의 농도는 표면유출수만을 고려하였으며, 우분퇴비 부하량(g)이 직접농지로 투입되었을 때 강우로 인해 비점오염물질로서 유출되는 비점유출량(g)을 산정한 뒤 그 비를 수계유출율로 산정하였다.
- 본 연구의 강우조건은 강우시 유출시간(Runoff time) 차이에 의한 변화를 알아보기 위해 Table 3에 나타낸 것과 같이 단기유출과 장기유출로 구분하였다. 봄 시비가 이루어지는 4-5월의 20 mm, 78 mm 강우를 대상으로 유출특성을 파악하여 농지환원으로 인한 수계유출량을 산정하였다.
- 또한, 강우시 유출수의 농도는 표면유출수만을 고려하였으며, 우분퇴비 부하량(g)이 직접농지로 투입되었을 때 강우로 인해 비점오염물질로서 유출되는 비점유출량(g)을 산정한 뒤 그 비를 수계유출율로 산정하였다. 비점유출량(Non-point runoff)은 2.2.2절에서 산정된 강우유출수의 EMC 농도와 유출량을 이용하여 산정하였다.
- 실험구와 대조구의 작물재배시험 결과를 비교하기 위해 수확량과 수확물내 영양물질 함량을 측정하였다. 수확물내 영양물질 함량(N, P)을 측정하기 위해 각 농지별로 5곳에서 작물을 채취한 후, 채취된 각 수확물에서 20 g씩 고르게 분쇄하여 용출실험을 통해 발생된 샘플을 분석하였다.
- 실험구와 대조구의 작물재배시험 결과를 비교하기 위해 수확량과 수확물내 영양물질 함량을 측정하였다. 수확물내 영양물질 함량(N, P)을 측정하기 위해 각 농지별로 5곳에서 작물을 채취한 후, 채취된 각 수확물에서 20 g씩 고르게 분쇄하여 용출실험을 통해 발생된 샘플을 분석하였다.
- 65로 분석되었다. 우분퇴비를 토양과 혼합하여 토양의 상부층을 제외하고 매우 잘 다져진 상태로 다짐작업을 실시한 후, 밭 이랑을 만들어 자연강우에 따른 수계유출율 실험을 수행하도록 하였다. 본 연구의 강우조건은 강우시 유출시간(Runoff time) 차이에 의한 변화를 알아보기 위해 Table 3에 나타낸 것과 같이 단기유출과 장기유출로 구분하였다.
- 작물 재배기간 중 농지로 환원된 퇴비 내 오염물질의 거동을 조사하기 위해 축산퇴비(우분)를 살포하기 전에 농지 내 30 cm 깊이의 토양을 채취하여 재배기간 중 일정기간별로 각각 토양시료를 채취하였다. 토양시료 채취방법은 지그재그형으로 5지점을 선정하여 토양오염공정시험방법(2002)에 준해 실시하였으며, 표면의 잡초나 이물질 층은 제거한 후 채취하였다.
- 작물을 재배하기 위한 농지조성 후 강우로 인한 유출수의 시료를 채취하여 오염물질의 유출수의 농도와 유출량을 측정하여 유출특성을 나타내었다. 강우로 인한 유출수는 비점오염물질로 정확한 부하량 산정을 위해 유량가중평균농도(Event Mean Concentration, EMC)로 계산하여 산정한다(Deletic과 Mahsimivic, 1998; Ujevic et al.
- 농지는 강우로 인해 배수되기 쉽도록 10° 의 경사를 주었고, 시료채취구는 농지표면으로 흐르는 유출수를 포집하기 위해 농지유출부에 관을 매설하여 채취하도록 하였다. 조성된 농지에 봄의 계절적 특성에 맞는 엇갈이배추의 씨앗을 뿌려 재배하였으며, 재배작물의 성장을 위한 영양소 공급을 위해 요소함유 비료를 농지에 주입하였다. 단, 비료로 인한 보정을 위해 퇴비주입을 하지 않은 대조구 농지를 조성하였다.
- 채취한 토양은 농지규모가 크지 않기 때문에 각 농지별로 혼합한 후 음지에서 풍건하여 2 mm 체를 통과시킨 후 분석시료로 사용하여 용출시험을 통해 오염물질 농도를 측정하였다.
- 축산퇴비(우분)로 인한 영향을 비교하기 위해 퇴비를 혼합하지 않은 대조구를 설치하도록 하며, 재배작물의 성장율을 측정하기 위해 줄기성장을 약 5일 간격으로 측정하였다.
- 축산퇴비(우분)의 농지 환원시 수계에 미치는 영향을 조사하기 위하여 Fig. 1과 같이 실제 토양에 가로 3m, 세로 5m, 높이 0.3-0.4 m의 농지(실험구)를 조성하였다. 농지는 강우로 인해 배수되기 쉽도록 10° 의 경사를 주었고, 시료채취구는 농지표면으로 흐르는 유출수를 포집하기 위해 농지유출부에 관을 매설하여 채취하도록 하였다.
대상 데이터
- 연구에 이용된 토양은 일반적으로 경작에 이용되는 밭토양으로 Table 2에 나타낸 것과 같이 모래성분이 53.7-59.0 %이상인 사질점토롬의 성질로 나타났으며, 토양의 비중은 2.58-2.65로 분석되었다. 우분퇴비를 토양과 혼합하여 토양의 상부층을 제외하고 매우 잘 다져진 상태로 다짐작업을 실시한 후, 밭 이랑을 만들어 자연강우에 따른 수계유출율 실험을 수행하도록 하였다.
이론/모형
- 본 연구는 축산퇴비(우분)의 농지환원으로 강우 시 발생할 수 있는 오염물질의 유출특성을 조사하여 비점오염원으로써 수계에 미치는 영향을 연구하고자 자연강우 조건하에 축산퇴비로 인한 오염물질의 비점유출 특성을 파악하였다. 수질분석은 수질오염공정시험법(2004)을 이용하였으며, 분석 항목은 Table 4에 나타내었다.
- 작물 재배기간 중 농지로 환원된 퇴비 내 오염물질의 거동을 조사하기 위해 축산퇴비(우분)를 살포하기 전에 농지 내 30 cm 깊이의 토양을 채취하여 재배기간 중 일정기간별로 각각 토양시료를 채취하였다. 토양시료 채취방법은 지그재그형으로 5지점을 선정하여 토양오염공정시험방법(2002)에 준해 실시하였으며, 표면의 잡초나 이물질 층은 제거한 후 채취하였다.
성능/효과
- 1) 작물재배된 실험구 수확량은 0.437 kg/㎡이며, 수확물내 영양물질 함량은 N함량은 0.024±0.006 %, P함량은 0.007±0.001 %로 나타났으며, 대조구의 경우 수확량은 0.153 kg/㎡이며, 수확물내 영양물질 함량은 N함량은 0.020±0.004 %, P함량은 0.006±0.001 %로 나타났다.
- 2) 단기유출의 경우 실험구와 대조구의 BOD5 EMC농도는 55.6 mg/L, 36.5 mg/L이었고 CODCr는 173.6 mg/L, 141.4 mg/L로 나타났다. 또한, 장기유출의 실험구와 대조구의 BOD5 EMC농도는 41.
- 3) 실험구의 농지로 전환된 퇴비 내 오염물질의 거동특성은 주입전 BOD5는 13.4 mg/L, 주입 후에는 105.8 mg/L, 20일 경과 후에는 55.6 mg/L, 40일 경과 후에는 26.2 mg/L, 60일 경과 후에는 17.3 mg/L로 나타났다. 다른 항목 역시 비슷한 분포를 보였다.
- 4) 축산퇴비(우분)의 농지환원시 수계유출율을 산정한 결과 단기유출의 강우시 BOD5는 0.6 %, CODcr은 0.3 %로 나타났고, 장기유출의 강우시 BOD5는 3.6 %, CODcr은 1.0 %로 나타나 강우유출시간이 증가될수록 수계유출율이 높게 나타났다.
- Table 7에 나타낸 바와 같이 축산퇴비(우분)의 농지환원시 수계유출율을 산정한 결과, 단기유출의 강우시 BOD5는 0.6 %, CODcr은 0.3 %, CODMn은 0.1 %, T-N은 0.8 %, T-P는 1.0 %로 나타났다.
- 4 mg/L로 나타났다. 대조구의 농도는 BOD5는 10.4 mg/L, CODcr은 16 mg/L, CODMn은 9.6 mg/L, T-N은 7.3 mg/L, T-P는 1.4 mg/L로 나타나 주입 전의 농도는 대조구의 농도가 높았으나 수확 후의 농도는 실험구의 농도가 높게 나타났다.
- 4 mg/L로 나타났다. 또한, 장기유출의 실험 구와 대조구의 BOD5 EMC농도는 41.0 mg/L, 37.0 mg/L이었고 CODCr는 72.2 mg/L, 52.0 mg/L로 나타났다.
- 4 mg/L로 나타났다. 또한, 장기유출의 실험 구와 대조구의 BOD5 EMC농도는 41.0 mg/L, 37.0 mg/L이었고 CODCr는 72.2 mg/L, 52.0 mg/L로 나타났다.
- 실험구의 농지로 전환된 퇴비 내 오염물질의 거동특성은 주입전 BOD5는 13.4 mg/L, 주입 후에는 105.8 mg/L, 20일 경과 후에는 55.6 mg/L, 40일 경과 후에는 26.2 mg/L, 60일 경과 후에는 17.3 mg/L로 나타났다. 다른 항목 역시 비슷한 분포를 보였다.
- 작물재배된 실험구 수확량은 0.437 kg/㎡이며, 수확물내 영양물질 함량은 N함량은 0.024±0.006 %, P함량은 0.007±0.001 %로 나타났으며, 대조구의 경우 수확량은 0.153 kg/㎡이며, 수확물내 영양물질 함량은 N함량은 0.020±0.004 %, P함량은 0.006±0.001 %로 나타났다.
- 장기유출의 강우시 BOD5는 3.6 %, CODcr은 1.0 %, CODMn은 0.9 %, T-N은 4.9 % , T-P는 4.8 %로 나타나 강우유출시간이 증가될수록 수계유출율이 높게 나타났다.
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