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[국내논문] 순물소모량 개념에 의한 제주도 농업용수 수요량 산정 및 평가
Estimation and evaluation of irrigation water need using net water consumption concept in Jeju Island 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.50 no.7, 2017년, pp.503 - 511  

김철겸 (한국건설기술연구원 수자원하천연구소) ,  김남원 (한국건설기술연구원 수자원하천연구소)

초록
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수자원 계획 및 운영을 위한 수요량을 추정하는데 있어, 실제 이용 추세를 반영한 생활용수나 공업용수와 달리 농업용수는 용수공급시설의 규모를 결정하기 위한 방법론이 주로 적용되어 왔다. 이는 불가피하게 농업용수의 과다추정으로 이어질 수 있으며, 전체 수자원 계획의 관점에서 각 용도별 용수 수급계획의 불균형을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 기존 방법론과 비교하여 순물소모량 개념의 접근방법의 차이에 대해 고찰하였으며, 이를 제주도 전역에 적용하여 농업용수 수요량 특성을 분석하였다. 수요량 산정에 핵심적인 인자인 증발산량의 정확한 추정을 위하여 SWAT 모형을 적용하고, 제주도 지역의 지형 및 기상, 유출, 물이용 특성을 반영한 유역 모델링을 수행하였으며, 기존 물수지 결과와 비교하여 모델링 자료의 신뢰성을 평가하였다. 과거기간(1992~2013년)에 대해 제주도 전체의 수요량은 연간 427 mm로 분석되었으며, 동부와 서부 해안지역을 중심으로 상대적으로 높은 수요량을 나타내었다. 유역면적 $30km^2$ 이상인 10개 하천유역에 대해서도 연평균 수요량 및 계절별 변화 특성을 분석하였다. 또한, 장래 2020년 지역별 작물재배면적을 적용하여 10년 빈도 가뭄에 대응한 수요량을 산정한 결과 기존 제시된 수요량 대비 54% 수준으로 나타났다. 이는 수요량 산정목적에 따른 접근방법의 차이로 인해서 나타난 결과로서, 수자원 관리 및 운영의 관점에서 보면 순물소모량만큼의 추가적인 수요가 예상되지만, 실제 공급의 관점에서는 기존 수요량만큼의 시설계획이 필요하다고 판단할 수 있다. 본 연구에서 적용된 방법론 및 결과의 실무 활용을 위해서는 공학적인 검증은 물론이고 정책적 제도적인 측면에서의 합리적인 논의가 필요할 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to estimate the demand for water resources planning and operation, methodology for determining the size of water supply facilities has been mainly applied to agricultural water, unlike living and industrial water, which reflects actual usage trends. This inevitably leads to an overestimatio...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서 적용한 방법론은 전혀 새로운 것이 아니며 제한적으로나마 이미 적용된 바 있다. 다만, 본 연구에서는 제주도에 기존 적용된 방법론과 비교하여 순물소모량 개념의 접근 방법의 차이에 대해 고찰하였으며, 이를 통해 산정한 제주도 지역의 수요량 특성에 대해 제시하였다. 적용된 방법론을 비롯하여 모델링 과정에서의 여러 적용조건 및 가정들에 대해 공학적인 검증뿐만 아니라 정책적으로 합리적인 공감을 이룬다면, 향후 제주도 지역의 수자원 계획이나 평가 등에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
  • 본 연구에서는 제주도의 물수지 및 용수이용 특성을 고려한 제주형 수요량 산정모델을 이용하여 순물소모량 개념의 수요량을 산정함으로써 제주도 전역에 대한 수요량의 시 ‧ 공간적 특성을 평가하고자 한다. 아울러 기존 방법론에 의해 산정된 수요량과의 비교를 통해 방법론에 따른 수요량의 지역별 차이를 고찰하고, 향후 제주도의 수자원 관리 및 평가, 계획을 위한 합리적인 수요량 산정방법을 제안하고자 한다.
  • 본 연구에서는 제주도의 물수지 및 용수이용 특성을 고려한 제주형 수요량 산정모델을 이용하여 순물소모량 개념의 수요량을 산정함으로써 제주도 전역에 대한 수요량의 시 ‧ 공간적 특성을 평가하고자 한다. 아울러 기존 방법론에 의해 산정된 수요량과의 비교를 통해 방법론에 따른 수요량의 지역별 차이를 고찰하고, 향후 제주도의 수자원 관리 및 평가, 계획을 위한 합리적인 수요량 산정방법을 제안하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수요량을 산정하는 방법은 계측 방법과 추정 여부에 따라 어떻게 나뉘나? 수요량을 산정하는 방법은 계측 및 추정여부에 따라 직접 계측하는 방법, 특정시험지구 및 대표작물을 대상으로 계측한 결과를 일반화하여 확장하는 방법, 그리고 증발산 이론에 의하여 추정하는 방법 등 크게 3가지로 구분할 수 있다(KOWACO and KRC, 2009; Kim and Kim, 2015). 이 중에서 증발산 이론에 의한 추정방법이 다양한 기상조건을 반영할 수 있고 전국적으로 일관된 수요량을 추정할 수 있다는 장점으로 인해 과거부터 널리 적용되고 있다.
생활용수 수요량은 어떤 것을 고려하여 산정하나? 현재 일반적으로 적용되고 있는 생활용수 수요량 산정방법은 급수인구, 1인당 급수원 단위, 급수보급률, 유수율, 첨두부 하율 등을 적용하여 산정하고 있으며, 공업용수는 공단 부지 면적에 업종별 원단위, 가동률 등을 적용하여 산정하고 있다 (ME and MLTMA, 2008). 이때 생활용수 급수원단위 및 공업 용수 업종별 원단위는 충분한 과거의 사용실적을 근거로 추정 하고 있으며, 급수보급률, 유수율, 첨부부하율, 부지면적, 가동률 또한 현실적인 장래의 계획이나 과거의 추세를 근거로 적용하고 있기 때문에 실제 사용량과 큰 차이를 나타내지 않는다.
필요수량 개념으로 물 수요량을 산정하는 과정은 어떠한가? 필요수량 개념은 작물의 생산성을 극대화하기 위하여 경작지 물관리의 관점에서 취수-도수-급수과정에 필요한 수량을 산정하는 것으로(Lee, 1988), 수자원 시설의 규모 및 제원 등을 결정하는데 적합한 방법이다. 산정과정은 작물 및 영농방식에 따라 차이가 있으나 기본적으로는 경작지에서 유효우량을 고려한 순용수량을 산정하고, 여기에 도수손실이나 관리손실 등을 고려하여 조용수량을 산정하며, 이 조용수량에 지역별 관개면적을 적용하여 수요량을 산정하고 있다. 이 방법은 1965년에 처음 수립된 수자원장기종합계획에서부터 현재까지 농업용수 수요량을 추정하는데 널리 적용되어 왔으며, 제주도 수자원관리종합계획(JSSGP, 2013b)에서도 적용된 바 있다(Kim and Kim, 2015).
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참고문헌 (25)

  1. Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., and Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56, Food and Agriculture, Organization of the United Nations, Rome, Italy. 

  2. Arnold, J. G., Allen, P. M., and Bernhardt, G. (1993). "A comprehensive surface-groundwater flow model." Journal of Hydrology, Vol. 142, pp. 47-69. 

  3. Chung, I. M., Lee, J., Kim, J. T., Na, H., and Kim, N. W. (2011). "Development of threshold runoff simulation method for runoff analysis of Jeju Island." Journal of the Environmental Sciences, Vol. 20, No. 10, pp. 1347-1355. 

  4. Jeju Development Institute (JDI) (2009). A study on water demand forecast and water conservation management plan in Jeju area. 

  5. Jeju Province and Korea Agricultural and Rural Infrastructure Corporation (KARICO) (2004). Establishment of comprehensive plan for agricultural water in Jeju province. 

  6. Jeju Province and Korea Water Resources Cooperation (KOWACO) (2003). Comprehensive investigation of hydrogeology and groundwater resources in Jeju Island (III). Jeju Province. 

  7. Jeju Special Self-Govering Province (JSSGP) (2013a). The agricultural water management plan for Jeju special self-governing province (2013-2022). 

  8. Jeju Special Self-Governing Province (JSSGP) (2013b). The water management comprehensive plan for Jeju special self-governing province (2013-2022). 

  9. Kim, C. G., and Kim, N. W. (2015). "Altitudinal pattern of evapotranspiration and water need for upland crops in Jeju Island." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 48, No. 11, pp. 915-923. 

  10. Kim, N. W., Chung, I. M., and Na, H. (2013). "A method of simulating ephemeral stream runoff characteristics in Cheonmi-cheon watershed, Jeju Island." Journal of Environmental Science International, Vol. 22, No. 5, pp. 523-531. 

  11. Kim, N. W., Lee, D. R., and Hong, I. P. (1994). "Re-examination on estimation method of agricultural water need." Proceedings of Water Engineering Research Presentation, pp. 343-352. 

  12. Kim, N. W., Um, M. J., Chung, I. M., and Heo, J. H. (2012). "Estimating the total precipitation amount with simulated precipitation for ungauged stations in Jeju Island." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 45, No. 9, pp. 875-885. 

  13. Korea Water Resources Corporation (KOWACO) (1990). The longterm comprehensive plan for water resources (1991-2000). 

  14. Korea Water Resources Corporation (KOWACO) (1993a). Establishment of comprehensive development plan for water resources in Jeju province. 

  15. Korea Water Resources Corporation (KOWACO) (1993b). Outlook for 21st century water resources. 

  16. Korea Water Resources Corporation (KOWACO) and Korea Rural Community Corporation (KRC) (2009). Report on estimation of agricultural water demand and assessment of water supply. 

  17. Lee, N. H. (1988). Simulating daily operation of water management systems of irrigation districts. Ph. D. dissertation, Seoul National University. 

  18. Ministry of Agriculture and Forestry (MAF) and Rural Development Corporation (RDC) (1999). Comprehensive report on the demand for rural water. 

  19. Ministry of Construction (MOC) (1977). Technical report on the Nakdong-gang estuary. 

  20. Ministry of Construction and Transportation (MOCT) and Korea Water Resources Corporation (KOWACO) (1996). Basic survey on the exploitable place and regional distribution plan of water resources. 

  21. Ministry of Construction and Transportation (MOCT) and Korea Water Resources Corporation (KOWACO) (2006). The longterm comprehensive plan for water resources (2006-2020). 

  22. Ministry of Construction and Transportation (MOCT), Korea Water Resources Corporation (KOWACO), Korea Institute of Construction Technology (KICT) (1997). Research on optimization of water resources planning (I): development of water demand estimation system. 

  23. Ministry of Environment (ME) and Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (MLTMA) (2008). Public water supply forecast business manual. 

  24. Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (MLTMA) (2011). The long-term comprehensive plan for water resources (2011-2020). 

  25. Pidwirny, M. (2006). Actual and potential evapotranspiration. Fundamental of Physical Geography, 2nd Edition, Date Viewed, http://www.physicalgeography.net/fundamentals/8j.html 

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