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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 제주도의 농업용수 개발현황과 시기별 지역별 물이용 특성의 차이 등을 분석하고 향후 2020년 작물재배 면적 추정에 따른 권역별 농업용수 필요수량을 산정하여 제주도의 지역별 농업용수 공급 대책 방안 수립을 제시하였다.
제안 방법
- 농업용수 수요량은 가뭄 시에 작물관개에 필요한 용수량으로 이때 필요한 잠재증발산량은 FAO에서 추천하는 Penman-Monteith 방법을 이용하여 계산하였다. 계산은 제주도에 분포하는 4개 기상대의 관측자료를 이용하여 관측소별로 기준증발산량(ETo)을 산정하였고, 토지이용별 작물계수를 선정하여 작물증발산량(ETc)을 순별로 계산하였다.
- 이때 10년 빈도 증발산량은 순별로 산정된 작물증발산량(ETc)의 년 최대 값에 대하여 Gumbel-Chow 분포에 의해 빈도해석을 실시한 후 산정하였으며, 관개효율은 스프링클러를 사용하는 경우의 설계기준인 80%를 적용하였다(MIFAFF, 1998). 그리고 3.2절에서 추정된 2020년 읍면별 작물재배면적과 조용수량을 곱하여 농업용수 수요량을 최종적으로 산정하였다.
- 농업용 공공관정의 지역별․시기별 이용특성 파악을 위하여 도 전역을 행정구역 및 작부체계가 비슷한 4개 지역으로 구분하여 분석하였다.
- 본 연구에서 증발산량 산정 시 이용한 작물계수는 선행 연구결과를 토대로 제주도의 농업특성을 반영하여 각 작물별 파종시기 및 성장시작 시기에 따라 월별 상, 중, 하순으로 나누어 적용하였다.
- 본 연구에서 증발산량 산정 시 이용한 작물계수는 선행 연구결과를 토대로 제주도의 농업특성을 반영하여 각 작물별 파종시기 및 성장시작 시기에 따라 월별 상, 중, 하순으로 나누어 적용하였다. 주요 재배작물인 마늘, 감자, 시설감귤 등의 작물계수는 한국농어촌공사(KRC, 2005)와 농림수산식품부와 한국농어촌공사(MIFAFF와 KRC, 2008)가 각각 FAO의 작물계수를 제주도 실정에 맞게 수정 보완하여 적용한작물계수를 사용하였다(Table 8).
대상 데이터
- 이때 이용된 자료는 2010년 읍면동 지역별 작물재배면적, 통계연보(2001∼2010년) 및 농임축수식품산업발전계획(JSSGP, 2011)의 세부 작물별 재배면적을 이용하였다.
이론/모형
- 2020년 농업용수 수요량 산정을 위한 주요 작물의 재배면적 추정은 자료 부족으로 인하여 30년 이상의 시계열 자료가 필요한 ARIMA 모형 대신 인구 추정시 사용하는 등차급수법, 등비급수법, 로지스틱 곡선식을 이용하였다. 이때 이용된 자료는 2010년 읍면동 지역별 작물재배면적, 통계연보(2001∼2010년) 및 농임축수식품산업발전계획(JSSGP, 2011)의 세부 작물별 재배면적을 이용하였다.
- 농업용수 수요량은 가뭄 시에 작물관개에 필요한 용수량으로 이때 필요한 잠재증발산량은 FAO에서 추천하는 Penman-Monteith 방법을 이용하여 계산하였다. 계산은 제주도에 분포하는 4개 기상대의 관측자료를 이용하여 관측소별로 기준증발산량(ETo)을 산정하였고, 토지이용별 작물계수를 선정하여 작물증발산량(ETc)을 순별로 계산하였다.
- 농업용수 수요량은 이러한 계산과정을 통하여 중간단계에서의 손실을 고려하여 아래 식을 이용하여 계산하였다. 이때 10년 빈도 증발산량은 순별로 산정된 작물증발산량(ETc)의 년 최대 값에 대하여 Gumbel-Chow 분포에 의해 빈도해석을 실시한 후 산정하였으며, 관개효율은 스프링클러를 사용하는 경우의 설계기준인 80%를 적용하였다(MIFAFF, 1998). 그리고 3.
- 잠재증발산량 계산은 제주, 서귀포, 성산포, 고산 등 4개 기상관측소의 기상관측자료(일최대기온, 일최저기온, 일평균풍속, 상대습도, 일조시간)를 이용하였으며(Table 6), 용수수요량을 산정한 대상작물의 작부체계는 제주대학교 아열대농업생명과학연구소(2003)에서 제시한 작부체계를 이용하였다(Table 7).
성능/효과
- 결과적으로 제주도의 농업용수 총보장량은 총수요량의 72.0%로 비교적 높은 반면 지역별로는 용수공급 불균형 현상이 심한 것으로 나타났다. 또한 용수 부족 지역에서 농업용수의 공급 시설간 연계 이용 체계가 미흡할 뿐만 아니라 사설관정이 차지하는 비율이 높아 실제 농업용수 수요량을 충족시킬 수 있는 순보장 총량은 이보다 훨씬 적을 것으로 판단된다.
- 결론적으로 농업용수의 최대 수요(10년 빈도 한발시)를 가정한 상태에서 2020년 수요량과 2011년말 기준 농업용수를 공급할 수 있는 기존의 수리시설의 공급능력(지표수 제외)을 비교하면, 기존 지하수 시설에 의한 농업용수 보장량은 총 수요량의 72.0%인 874×103 ㎥/일로 분석되었다.
- 특히 10월을 전후하여 공당 지하수 이용량 및 지하수 개발량 대비 이용량 비율이 가장 높은 이유는 가을철 파종작물인 마늘, 양파, 양배추의 생육기 용수량이 많이 필요하기 때문으로 판단된다. 공당 월평균 지하수 이용량이 가장 많은 지역은 서부지역의 대정읍이며, 그 외에 서부지역의 한림읍과 한경면, 북부지역의 애월읍, 동부지역의 구좌읍 순으로 나타났다.
- 1). 그리고 지역별․개발 주체별 관정수를 비교한 결과 공공관정의 개발률은 북부지역(104%), 동부지역(68%), 서부지역(48%), 남부지역(16%) 순으로 나타남에 따라, 지역별 농업용수의 의존율이 개발주체별로 상이한 것으로 나타났다.
- 급수대상 작물 중 내한성이 강한 콩, 보리 등 곡류를 제외하고 채소류, 감귤, 감자에 대한 수요량을 산정할 경우, 10년 빈도 가뭄 시의 농업용수가 축산용수를 제외하고 제주도 전체적으로 1,214×103 ㎥/일이 필요한 것으로 분석되었다.
- 농업용수 수요현황 파악을 위해 434공의 공공관정에 대해 2000년부터 2011년까지 12년간의 자료를 분석한 결과 공당 월평균 지하수 이용량은 4,529 ㎥/월로, 이용량이 가장 많은 10월과 가장 적은 1월이 각각 7,904 ㎥/월과 2,978 ㎥/월로 약 2.7배 차이가 나타난다(Fig. 3(a)).
- 농업용수의 최대 수요(10년 빈도 한발 시의 농업용수) 발생 시의 수요량과 지하수 시설의 공급능력(2011년 말 기준)을 지역별로 비교한 결과, 기존 시설에 의한 농업용수 보장량은 874,093 ㎥/일로서 총 수요량 (1,214,309 ㎥/일)의 72.0%로 분석되었다. 지역별로는 동부지역의 보장량(100,055 ㎥/일)이 총 수요량(235,843㎥/일)의 42.
- 7%) 많은 것으로 분석되었다. 또한 북부지역(제주시 동지역, 조천읍, 애월읍)과 남부지역(서귀포시 동지역, 안덕면, 남원읍)의 수요량은 각각 386,358 ㎥/일과 468,639 ㎥/일로, 북부지역에 비해 남부지역이 82,281 ㎥/일(21.3%) 많은 것으로 분석되었다.
- 또한 전반적으로 8월부터 11월까지 4개월 동안 공당 월평균 지하수 이용량이 상대적으로 높은 것으로 확인되었으며, 특히 일부 지역에서는 10∼11월 2달 동안 공당 월평균 지하수 이용량 및 지하수 개발량 대비 이용량 비율이 최고로 나타났다(Fig.
- 수요량 산정 시 급수 대상작물을 채소류(감자 포함), 감귤, 곡류 모두에 대하여 고려할 경우 10년 빈도 가뭄에는 전체적으로 1,622,342 ㎥/일이 필요한 것으로 분석되었다(Table 9). 지역별로는 서부지역(한림읍, 한경면, 대정읍)과 동부지역(구좌읍, 표선면, 성산읍)이 각각 404,826 ㎥/일과 362,520 ㎥/일로, 서부지역이 동부지역에 비해 42,306 ㎥/일(11.
- 작물재배면적의 추세분석 결과에 따르면 2020년의 채소류와 식량작물은 2010년에 비해 각각 0.61～12.13배와 0.45～2.14배 증가 또는 감소하는 것으로 추정되었다(Table 4). 채소류 일부 작물과 감자의 경우 2006년 이후 경지면적 대비 작물 재배면적이 감소함에 따라 2020년에는 평상시 2회보다 적은 연중 1회만 작물을 파종, 식재하는 것으로 추정하였다.
- 제주도 농업용수의 96.2%를 차지하고 있는 지하수관정의 지역별․개발주체별 개발량을 분석한 결과 공공관정 의존율이 높은 지역은 북부지역(1,132%, 특히 애월읍), 서부지역(561%, 특히 한림읍, 한경면), 동부지역(544%, 특히 구좌읍) 순으로 나타났으며, 상대적으로 사설관정의 의존율이 높은 지역은 남부지역(99%)으로 분석되었다(Fig. 1). 그리고 지역별․개발 주체별 관정수를 비교한 결과 공공관정의 개발률은 북부지역(104%), 동부지역(68%), 서부지역(48%), 남부지역(16%) 순으로 나타남에 따라, 지역별 농업용수의 의존율이 개발주체별로 상이한 것으로 나타났다.
- 지역별로 농업용 공공관정이 가장 많은 곳과 적은 곳은 각각 서부지역(308공, 273×103 ㎥/일)과 동부지역(117공, 85×103 ㎥/일)이며, 사설관정은 감귤재배에 따른 물수요가 높은 남부지역(1,394공, 126×103 ㎥/일)이 많은 반면, 동부지역(173공, 16×103 ㎥/일)이 적은 것으로 나타났다(Table 1).
- 0%로 분석되었다. 지역별로는 동부지역의 보장량(100,055 ㎥/일)이 총 수요량(235,843㎥/일)의 42.4%로 나타나, 서부지역(103.1%), 남부지역(61.9%), 북부지역(77.0%)에 비해 가장 낮은 것으로 나타났다(Table 10).
- 수요량 산정 시 급수 대상작물을 채소류(감자 포함), 감귤, 곡류 모두에 대하여 고려할 경우 10년 빈도 가뭄에는 전체적으로 1,622,342 ㎥/일이 필요한 것으로 분석되었다(Table 9). 지역별로는 서부지역(한림읍, 한경면, 대정읍)과 동부지역(구좌읍, 표선면, 성산읍)이 각각 404,826 ㎥/일과 362,520 ㎥/일로, 서부지역이 동부지역에 비해 42,306 ㎥/일(11.7%) 많은 것으로 분석되었다. 또한 북부지역(제주시 동지역, 조천읍, 애월읍)과 남부지역(서귀포시 동지역, 안덕면, 남원읍)의 수요량은 각각 386,358 ㎥/일과 468,639 ㎥/일로, 북부지역에 비해 남부지역이 82,281 ㎥/일(21.
후속연구
- 4%(4,215 ha) 줄어드는 것으로 추정된다. 그러나 주요작물 재배면적 감소의 주원인인 노지감귤 재배면적 감소분은 농업용수 수요량이 상대적으로 많은 시설감귤 및 시설과실류로 전환되고, 전체 채소류 재배면적은 감소하지만 수요량이 많은 시설채소류의 재배면적이 늘어날 것으로 전망됨에 따라 향후 농업용수의 수요량 또한 꾸준히 증가할 것으로 판단된다.
- 5%) 현상을 고려하면 10년 빈도 가뭄을 고려한 수요량보다 실제 농업용수 수요량이 더 클 것으로 추정된다. 따라서 기존 공공관정의 송배수관로 연장 확장, 배수조 확대, 관정간 연계체계 구축, 관정별 양수능력 재조정, 사설관정의 대폭적인 정비와 대체 공공관정의 개발 및 빗물이용시설 확대 등을 통한 총보장량 증가 대책 마련이 필요할 것으로 판단된다.
- 0%인 874×103 ㎥/일로 분석되었다. 또한 권역별로 보장량의 차이가 크게 나타남에 따라 향후 지역별 용수수급 뿐만 아니라 시기별 작물재배에 따른 용수 확보계획의 합리적 수립이 필요할 것으로 판단된다.
- 급수대상 작물 중 내한성이 강한 콩, 보리 등 곡류를 제외하고 채소류, 감귤, 감자에 대한 수요량을 산정할 경우, 10년 빈도 가뭄 시의 농업용수가 축산용수를 제외하고 제주도 전체적으로 1,214×103 ㎥/일이 필요한 것으로 분석되었다. 또한 농업용수 실제이용량은 농경지에서 관수방법에 따라 달라지는데 향후 제주도 토양, 작물에 적합한 효율이 높은 관수방법이 연구 개발되고 농가에 보급되면 실제 농업용수 이용량은 절감될 수 있으므로, 농업용수 개발계획을 수립할 때는 급수대상 작물이 채소류, 감귤, 곡류인 경우의 총수요량보다 채소류(감자 포함), 감귤인 경우의 수요량을 기준으로 하는 것이 타당할 것으로 판단된다.
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