[논문]새만금 유역 밭의 비점오염물질 최적관리기법 개발

신민환; 최중대

문제 정의

구조적인 방법들을 적용한 연구를 살펴보면 ‘비점오염원 관리지역 모니터링 및 평가’ 연구에서 개비온 옹벽과 사면보호공, 콘크리트 배수로 그리고 소규모 저류지 등을 적용하여 농경지에서 발생하는 비점오염원을 저감하고자 하였다.
그 결과 일반적인 콩 재배 밭 경지에 초생대 적용을 위해 소요되는 총 비용은 4,275천원/ha/year이 소요되는 것으로 추정되었다. 또한, 잔디의 수익성을 파악해 보기 위해 초생대 일부를 떼어 내어 초생대의 재활착 여부와 떼어낸 잔디의 판매 수익성 등에 대해 조사했다. 그 결과 잔디의 재활착은 정상적으로 이루어졌으며, 잔디떼의 판매로 14,000천원/ha/year의 수익을 얻을 수 있는 것으로 산정되었다.
하천으로 유입되는 과정에서 오염물질을 저감하기 위한 중간관리방법으로 배수로 관리나 처리시설 등도 중요하지만, 적절한 농약과 비료 사용과 오염물질 발생원 관리를 위한 적절한 저감방법과 농민의 노력이 절실하다. 본 연구에서 소개한 밭의 최적관리방법들은 새만금 유역 내에 국한된 연구결과가 아니라 전국을 대상으로 적용할 수 있는 방안들이다. 그러나 아직까지 다양한 작물과 토양특성, 경사도와 경사장, 강우특성에 따른 비점오염물질의 정량화가 이루어지지 않은 상황이기 때문에 추가적인 연구가 필요할 것으로 보여진다.
앞에서 언급한 바와 같이 국내에서 적용된 다양한 사례들 중 본 장에서 소개할 방법들은 농어촌연구원에서 수행한 “밭 비점오염저감 및 최적관리기법” 연구의 연구결과로써 새만금 유역에 다양한 밭 비점오염 저감기법을 적용하여 새만금유역의 밭 비점오염물질의 저감효과를 분석하는 연구이다.
, 2011) 산림복원이나 무경운, 다년생 작물(인삼, 도라지 등) 재배, 지표피복 등 비구적인 방법이 있다. 이에 본 논고에서는 새만금 유역 내 밭에서 지표피복, 초생대, Silt fence, 식생밭두렁 그리고 침사구 등의 저감기법을 적용한 결과를 소개하고자 한다.

제안 방법

경운방법에 의한 저감기법은 농촌진흥청 (2011)의 시험연구 사업보고서 중 ‘고랭지 밭토양 경운방식별 토양유실 저감효과 구명’에서 과 같이 전면경운에 의한 관행방법에 부분경운 기술을 도입하여 토양피복변화와 토양유실 특성을 분석하였다.
4% 인 것으로 나타났다. 또한 경제성 분석을 위해 잔디구입비 및 관리비용, 초생대면적만큼의 작물재배포기로 인한 손해비용을 고려하여 산정하였다. 그 결과 일반적인 콩 재배 밭 경지에 초생대 적용을 위해 소요되는 총 비용은 4,275천원/ha/year이 소요되는 것으로 추정되었다.
최적관리기법의 저감효과를 분석하기 위하여 강우시 밭에서 발생하는 유출량과 수질농도 등을 모니터링 하였으며, 대조구 대비 오염부하 저감효과를 분석하였다. 또한 최적 관리기법에 따른 작물의 생산성 및 경제성을 분석하였으며, 초생대의 경우 적용된 작물의 생육 과정을 모니터링 하였다.
초생대를 적용한 시험포는 하단부에 약 1 m × 5 m의 잔디를 이식하여 생육과정을 모니터링 하였으며, 이식 후 수세확보 및 피복율을 높이기 위해 잡초제거와 정기적인 예초작업을 실시하였다.
Ⅱ단계에서 적용된 저감기법은 <그림 7>과 같이 지표피복재와 초생대, Silt fence, 식생밭두렁 그리고 침사구이다. 최적관리기법의 저감효과를 분석하기 위하여 강우시 밭에서 발생하는 유출량과 수질농도 등을 모니터링 하였으며, 대조구 대비 오염부하 저감효과를 분석하였다. 또한 최적 관리기법에 따른 작물의 생산성 및 경제성을 분석하였으며, 초생대의 경우 적용된 작물의 생육 과정을 모니터링 하였다.
침사구는 지표피복 시험포의 유출부에 약1.2 m³ 크기의 웅덩이를 설치하여, 지표피복 시험포에서 발생하는 유출수가 침사구를 거쳐 침투 및 저류된 후 용량을 초과하는 유출수의 양과 수질농도를 측정하여 오염부하 저감효과를 분석하였다. 분석결과 유출량 및 유출률은 2013년도에 1.

대상 데이터

앞에서 언급한 바와 같이 국내에서 적용된 다양한 사례들 중 본 장에서 소개할 방법들은 농어촌연구원에서 수행한 “밭 비점오염저감 및 최적관리기법” 연구의 연구결과로써 새만금 유역에 다양한 밭 비점오염 저감기법을 적용하여 새만금유역의 밭 비점오염물질의 저감효과를 분석하는 연구이다. 연구기간은 Ⅰ단계 기반구축으로 2010～2012년까지 3년간 수행되었으며, Ⅱ단계는 기술개발로써 2013～2014년까지 2년간 수행되었다. Ⅱ단계에서 적용된 저감기법은 <그림 7>과 같이 지표피복재와 초생대, Silt fence, 식생밭두렁 그리고 침사구이다.
연구사례를 살펴보면 와 같이 무와 배추 밭 토양표면에 볏짚거적을 피복하여 밭에서 발생하는 비점오염원을 저감하고자 하였으며(신민환 등 2012b; 2013), 김성재 등 (2012)은 과 같이 실트펜스와 식생밭두렁을 이용하였다.
이와 관련된 자료를 2011년 한국농어촌공사 농어촌연구원에서 ‘농업비점오염관리기술자료집’으로 번역하여 발간하였다. 자료집은 식생형 관리기법 33개, 영농 관리기법 23개, 시설형 관리기법 57개, 실제 현장 관리기법 47개로 구성되어 있으나, 국내의 적용성 등은 나타나 있지 않다. 따라서 이 자료를 바탕으로 국내의 적용성 등을 분석하는 단계가 필요하다.

성능/효과

Ⅱ단계 연구결과 연구지역에 2013년과 2014년(11월까지)의 강우량은 1,092 mm와 940.9 mm의 강우가 발생한 것으로 나타나 예년에 비해 강수량이 적은 것으로 나타났으며, 40 mm 이상의 강우가 발생한 횟수도 6회와 4회로 매우 적은 것으로 나타났다. 따라서 밭에서 발생한 강우유출수가 적어 많은 횟수의 조사가 이루어지진 못했다.
또한 경제성 분석을 위해 잔디구입비 및 관리비용, 초생대면적만큼의 작물재배포기로 인한 손해비용을 고려하여 산정하였다. 그 결과 일반적인 콩 재배 밭 경지에 초생대 적용을 위해 소요되는 총 비용은 4,275천원/ha/year이 소요되는 것으로 추정되었다. 또한, 잔디의 수익성을 파악해 보기 위해 초생대 일부를 떼어 내어 초생대의 재활착 여부와 떼어낸 잔디의 판매 수익성 등에 대해 조사했다.
또한, 잔디의 수익성을 파악해 보기 위해 초생대 일부를 떼어 내어 초생대의 재활착 여부와 떼어낸 잔디의 판매 수익성 등에 대해 조사했다. 그 결과 잔디의 재활착은 정상적으로 이루어졌으며, 잔디떼의 판매로 14,000천원/ha/year의 수익을 얻을 수 있는 것으로 산정되었다. 여기에 하수처리장의 T-P 처리 비용과 초생대 적용 비용을 고려하였을 경우, 익산 밭경지 조건(경사 8%, 콩재배)에서는 초생대 적용에 따른 비점오염 저감효과로 인한 T-P처리비용 감소로 9,642.
분석결과 유출량 및 유출률은 2013년도에 1.0∼61.7%(평균 36.3%), 2014년도 3.0∼43.9%(평균 18.2%)의 저감효과가 있는 것으로 나타났다.
그림 10. Slit fence와 식생밭두렁

식생밭두렁/실트펜스 시험포의 경우 Ⅱ단계 연구기간 동안에 발생한 강수사상 중 총 7번의 샘플링을 실시하였으며, 유출량은 대조구 대비 실트 펜스는 평균 19.3%, 식생밭두렁의 경우 13.8%로 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 이로인한 오염부하 저감효과는 실트펜스에서 T-P 37.
그 결과 잔디의 재활착은 정상적으로 이루어졌으며, 잔디떼의 판매로 14,000천원/ha/year의 수익을 얻을 수 있는 것으로 산정되었다. 여기에 하수처리장의 T-P 처리 비용과 초생대 적용 비용을 고려하였을 경우, 익산 밭경지 조건(경사 8%, 콩재배)에서는 초생대 적용에 따른 비점오염 저감효과로 인한 T-P처리비용 감소로 9,642.6천원/ha/year의 경제적 이익이 있는 것으로 산출되었다.
2%)의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 유출량 저감으로 인한 오염부하 저감효과는 평균 36.9%(2013년)와 18.2%(2014년)의 오염부하 저감효과가 있는 것으로 나타났으며, 저감효과의 편차가 크게 나타났다. 이는 연속된 강우가 발생할 경우 저감효율이 낮기 때문으로 보여진다.
이는 시험구별 작물의 캐노피 상태, 초생대 유무, 초생대 피복율 차이 등에 기인한 것으로 판단된다. 유출저감에 따른 비점오염 저감효과는 SS 9.8～94.2%, T-N 24.0～84.2%, T-P 31.6～80.9% 인 것으로 나타났다. 강우별로 초생대로 인한 비점오염저감 효과가 다르게 나타났으며, 작물의 종류와 피복율, 초생대 규모 및 피복율, 토양의 특성 등 여러 가지의 인자에 의해 초생대 효과가 차이를 보이기 때문에 장기적이고 체계적인 현장실험을 통해 인자별 초생대 저감효과에 미치는 영향을 파악하고, 저감효과의 한계범위의 도출이 필요할 것으로 사료된다.
또한 최경숙과 장정렬 (2013)은 <그림 4>와 같이 초생대를 이용하였으며, 신민환 등(2012a)은 <그림 5>와 같이 작은 웅덩이(침사구)를 설치하여 비점오염원 저감효과를 분석하였다. 이들 최적관리방법 연구사례에서 분석한 결과는 17.1～95.3% 정도의 유출량 저감효과와 수질항목별 35.5～97.3%의 오염부하 저감효과가 나타났다. 경운방법에 의한 저감기법은 농촌진흥청 (2011)의 시험연구 사업보고서 중 ‘고랭지 밭토양 경운방식별 토양유실 저감효과 구명’에서 <그림 6>과 같이 전면경운에 의한 관행방법에 부분경운 기술을 도입하여 토양피복변화와 토양유실 특성을 분석하였다.
5%의 유출량 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 이로인한 오염부하 저감효과는 대조구 대비 71.3%와 70.7%의 오염부하 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 지표피복재에 의한 작물에 미치는 영향을 분석하기 위해 콩의 수확량을 분석한 결과 2013년도의 경우 볏짚거적과 토양개량제를 살포한 시험포에서 대조구 대비 평균 8.
8%로 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 이로인한 오염부하 저감효과는 실트펜스에서 T-P 37.9%, SS 32.0%, T-N 30.4%, BOD 18.4%, NO3 17.3%, COD 2.0% 등의 저감효과가 나타났으며, 식생밭두렁에서는 T-P 72.3%, SS 59.2%, NH4 46.6%, BOD 35.6%, COD 23.4%, DOC 12.7% 등으로 나타났다.
7%의 오염부하 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 지표피복재에 의한 작물에 미치는 영향을 분석하기 위해 콩의 수확량을 분석한 결과 2013년도의 경우 볏짚거적과 토양개량제를 살포한 시험포에서 대조구 대비 평균 8.7%의 증수효과가 있는 것으로 나타났으며, 2014년도는 대조구 대비 약 28.0%의 증수효과가 있는 것으로 나타났다.
따라서 밭에서 발생한 강우유출수가 적어 많은 횟수의 조사가 이루어지진 못했다. 지표피복재와 토양개량제를 적용한 시험포에서는 대조구 대비 2013년도 평균 66.7%와 2014년도 평균 68.5%의 유출량 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 이로인한 오염부하 저감효과는 대조구 대비 71.
강우별로 초생대로 인한 비점오염저감 효과가 다르게 나타났으며, 작물의 종류와 피복율, 초생대 규모 및 피복율, 토양의 특성 등 여러 가지의 인자에 의해 초생대 효과가 차이를 보이기 때문에 장기적이고 체계적인 현장실험을 통해 인자별 초생대 저감효과에 미치는 영향을 파악하고, 저감효과의 한계범위의 도출이 필요할 것으로 사료된다. 초생대 연구결과를 이용하여 모델링(VFSMOD-W)의 입력자료로 구축하고, 초생대의 효과를 분석한 결과 유출량 및 유사량은 강우량, 밭규모, 경사 및 형상에 영향을 받는 것으로 나타났다. 초생대 유출저감 효과는 밭경사 7%에 대해 3.
초생대 연구결과를 이용하여 모델링(VFSMOD-W)의 입력자료로 구축하고, 초생대의 효과를 분석한 결과 유출량 및 유사량은 강우량, 밭규모, 경사 및 형상에 영향을 받는 것으로 나타났다. 초생대 유출저감 효과는 밭경사 7%에 대해 3.3～10.0%, 15%에 대해 3.3～10.7%를 나타내었고, 유사저감효과는 밭경사 7%에 대해 21.0～97.2%, 15%에 대해 8.6～77.4% 인 것으로 나타났다. 또한 경제성 분석을 위해 잔디구입비 및 관리비용, 초생대면적만큼의 작물재배포기로 인한 손해비용을 고려하여 산정하였다.
특히 생육이 왕성한 여름철에 초생대 적정 초장을 유지하기 위한 예초작업이 필요한 것으로 나타났다. 초생대로 인한 유출량 저감효과는 7.3～69.3%로 나타났으며, 초생대 피복율에 따라 저감효율에 차이를 보이는 것으로 나타났다. 이는 시험구별 작물의 캐노피 상태, 초생대 유무, 초생대 피복율 차이 등에 기인한 것으로 판단된다.

후속연구

9% 인 것으로 나타났다. 강우별로 초생대로 인한 비점오염저감 효과가 다르게 나타났으며, 작물의 종류와 피복율, 초생대 규모 및 피복율, 토양의 특성 등 여러 가지의 인자에 의해 초생대 효과가 차이를 보이기 때문에 장기적이고 체계적인 현장실험을 통해 인자별 초생대 저감효과에 미치는 영향을 파악하고, 저감효과의 한계범위의 도출이 필요할 것으로 사료된다. 초생대 연구결과를 이용하여 모델링(VFSMOD-W)의 입력자료로 구축하고, 초생대의 효과를 분석한 결과 유출량 및 유사량은 강우량, 밭규모, 경사 및 형상에 영향을 받는 것으로 나타났다.
본 연구에서 소개한 밭의 최적관리방법들은 새만금 유역 내에 국한된 연구결과가 아니라 전국을 대상으로 적용할 수 있는 방안들이다. 그러나 아직까지 다양한 작물과 토양특성, 경사도와 경사장, 강우특성에 따른 비점오염물질의 정량화가 이루어지지 않은 상황이기 때문에 추가적인 연구가 필요할 것으로 보여진다. 또한 농민들에게 비점오염물질을 저감하기 위한 최적관리 기법을 적용할 경우 인센티브를 제공하기 위한 정부의 재정지원과 대책 그리고 최적관리기법을 도입하기 위한 노력이 필요할 것으로 보여진다.
4종류의 밭 최적관리기법 연구결과와 같이 저감기법과 강우의 특성(강우량, 강우강도, 강우지속시간 등)에 따라 저감효율의 편차가 크기 때문에 오염원 저감효과를 정량화 하는데 한계가 있다. 따라서 지속적인 연구를 통해 밭에서 발생하는 비점오염물질에 대한 정량화가 필요할 것으로 보여진다. 그러나, 본 연구결과와 같이 최적관리기법을 통해 밭에서 발생할 수 있는 비점오염물질을 줄일 수 있는 것은 확실하다.
그러나 아직까지 다양한 작물과 토양특성, 경사도와 경사장, 강우특성에 따른 비점오염물질의 정량화가 이루어지지 않은 상황이기 때문에 추가적인 연구가 필요할 것으로 보여진다. 또한 농민들에게 비점오염물질을 저감하기 위한 최적관리 기법을 적용할 경우 인센티브를 제공하기 위한 정부의 재정지원과 대책 그리고 최적관리기법을 도입하기 위한 노력이 필요할 것으로 보여진다.
특히 이 연구에서는 호밀예취를 피복한 농경지에서 부분경운을 수행하였기 때문에 유출수와 토사의 유실이 감소한 것으로 판단된다. 이처럼 국내에도 다양한 비구조적 저감기법과 관련된 연구가 진행되고 있으나, 아직까지 시험포 규모의 연구가 진행되고 있어, 앞으로 현장규모의 적용뿐만 아니라 다양한 경사도와 토양, 작물, 강우 등의 특성을 고려한 연구가 진행되어야 할 것으로 보여진다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	밭에서의 비점오염물질을 관련하여 오염부하의 정량화 및 대책 제시가 쉽지 않은 이유는 무엇인가?	밭에서의 비점오염물질은 주로 강우와 지형 그리고 작물재배관리(시비, 물관리, 토양특성 등)에 영향을 받기 때문에 오염부하의 정량화 및 대책 제시가 쉽지 않다. 농경지에서 발생하는 토양유실은 심한 흙탕물(탁수) 문제를 일으켜 수질환경을 악화시킬 뿐 아니라 하천의 이수 및 홍수관리에 심각한 영향을 준다.
	농경지에서 발생하는 토양유실은 어떠한 문제를 일으키는가?	밭에서의 비점오염물질은 주로 강우와 지형 그리고 작물재배관리(시비, 물관리, 토양특성 등)에 영향을 받기 때문에 오염부하의 정량화 및 대책 제시가 쉽지 않다. 농경지에서 발생하는 토양유실은 심한 흙탕물(탁수) 문제를 일으켜 수질환경을 악화시킬 뿐 아니라 하천의 이수 및 홍수관리에 심각한 영향을 준다. 특히 유사는 하천에서 퇴적과 운반을 반복하며 서서히 하류로 이동하여 하천의 통수량을 줄이고, 하상의 지반고를 높여 홍수시 제방의 범람이나 붕괴를 초래할 수 있다. 또한 수중의 부유물질은 햇빛의 투과를 차단하고 광합성 작용을 방해하여 수중식물의 성장을 저해할 뿐만 아니라 저서동식물의 서식지와 물고기의 산란장을 파괴하기 때문에 수중생태계에 치명적인 영향을 미친다(Ko et al., 2006).
	최적관리기법으로 무엇이 있는가?	최적관리기법으로는 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 그 중 하나는 배수로, 우회수로, 인공습지, 침전지, 침사지, 침사구, 수변구역이나 완충지대의 조성, 밭경지 정리를 통한 계단식 경지의 확보, 유사방지용 사방댐(check dam)의 건설 등과 같은 구조물을 설치하는 구조적인 최적관리방법이다. 그리고 다른 하나는 경지의 보전경운방법, 작물 잔유물(residue) 관리, 가축분뇨와 유기비료의 적정량 사용, 주거지역의 배수로 등 청소, 친환경농법과 자연환경 보전에 관한 교육 등 비구조적인 최적관리방법이 있다(Lafond et al., 2011).

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

새만금 유역 밭의 비점오염물질 최적관리기법 개발 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (11)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

새만금 유역 밭의 비점오염물질 최적관리기법 개발 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (11)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

신민환 (46) 최중대 (121)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

AI 본문요약
AI-Helper