[논문]농업용 지하수의 실제 이용량 특성

송성호; 명우호; 이규상

doi:10.7857/jsge.2017.22.5.013

농업용 지하수의 실제 이용량 특성
Characteristics of the Actual use of Agricultural Groundwater 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.22 no.5, 2017년, pp.13 - 22

송성호 (한국농어촌공사 농어촌연구원) , 명우호 (한국농어촌공사 농어촌연구원) , 이규상 (한국농어촌공사 지하수지질처)

Abstract ▼ AI-Helper

Accurate assessment of agricultural groundwater usage is an essential task to cope with drought that occurs irregularly in time and location. In this study, the agricultural groundwater usage was calculated in nationwide public wells (1,386 bedrock wells) during 5-year period (2010-2014) by using electric power consumption and well specification data. National average of agricultural groundwater usage per each well was estimated as $66.2m^3/day$, corresponding to 21.6% of total permitted volume of groundwater in each well. Chungcheong Nam-do had the highest usage with 38-55.6%. The value increased to 58.1% when the total permitted volume was based upon the supply standard against drought, and the value reached 100% in Chungcheong Nam-do. In Ganghwa distirct that suffered from severe drought in recent years, the average groundwater usage was 61.4%. In 2014, when the drought was the most severe with 45% precipitation of the average annual rainfall, the nationwide usage was turned out to be 25.6%, indicating about 4% higher than average agricultural groundwater usage 21.6%. Therefore, the quantitative assessment of groundwater usage in this study signifies that adequate use of groundwater is crucial to cope with agricultural drought.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

2012년 이후 최근까지 경기도와 충청남도 서북부의 가뭄이 지속되고 있는 가운데, 농업가뭄의 영향이 가장 심하게 나타난 강화도에 대하여 강수량 변화에 따른 지하수 이용량을 분석하였다. 강화도의 농업용 공공관정 중 본 연구에 이용된 관정은 평균 10개소로, 공당 평균 허가량은 204 m³ /day로 나타났다(Table 3).
가동시간은 각 관정별로 월별 전력 사용량(kWh)을 수중모터 펌프의 출력(kW)으로 나누어 계산하였다. 특히 월별 전력 사용량은 직전 1개월 동안의 사용량이므로, 실제 분석에 이용된 지하수 이용량 계산 결과는 1달 이전으로 정리하였다.
본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 현재 전국적으로 분포한 농업용 공공관정 24,485개(MAFRA and KRC, 2016) 중 단독으로 월별 전력 사용량이 기록되어 월별 지하수 이용량의 평가가 가능한 전작 및 답작 농업용수 용도의 암반관정 1,386개소를 대상으로, 총 5년간 (2010~2014) 월별 지하수 이용량 자료를 기초로 지하수 이용량을 계산하였다. 각 관정별 지하수 이용량을 기초로 지역별로 관정별 허가량 대비 실제 월별 평균 이용량 및 월별 최대 이용량을 이용한 가뭄 대비 최대 평균 이용량을 산정하였으며, 최근 농업가뭄이 심각한 강화도를 대상으로 강수량 변화에 따른 월별 이용량을 분석하여 가뭄을 대비한 정책 자료에 활용토록 결과를 제시하였다.
본 연구에서는 전국적으로 분포한 농업용 공공관정 24,485개 중 단독으로 월별 전력 사용량이 기록되어 월별 지하수 이용량의 평가가 가능한 암반관정 1,386개소를 대상으로, 총 5년간(2010~2014) 월별 지하수 이용량을 계산하였다. 각 관정별 지하수 이용량을 기초로 지역별로 관정별 허가량 대비 실제 월별 평균 이용량 및 월별 최대 이용량을 이용한 가뭄 대비 최대 평균 이용량을 산정하였으며, 최근 농업가뭄이 심각한 강화도를 대상으로 강수량과 월별 이용량을 분석하여 실제 농업용 관정의 사용 현황을 정량적으로 평가하였다.
이때, 수중모터 펌프 효율(ηp)은 KS 기준에 따른 토출량을 기준으로 결정하였으며, 치차감속기 전달효율(ηg)은 수중모터 펌프에 별도의 장치가 없으므로 전달효율에 의한 효과를 무시하기 위하여 1로 설정하여 계산하였다.

대상 데이터

따라서 이러한 경우에는 월별 전력사용량을 알 수 없기 때문에, 월별 지하수 이용량 평가에 사용할 수 없다. 본 연구에서는 24,485개의 공공관정 가운데 월별 전력 사용량 평가가 가능한 1,386개소의 농업용 공공관정 중 가동실적이 없거나 1년간의 사용 전력량을 일괄적으로 관리하는 관정을 제외하고, 5년간의 월별 전기료 징수 실적이 있는 평균 605개소(539~666개소)의 관정을 대상으로 월별 이용량을 분석하였다(Fig. 1, Table 1). 관정 분포는 내륙지역에서는 전라북도가 평균 155개소로 가장 많은 반면 충청남도가 40개소로 가장 적은 것으로 나타났다.
본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 현재 전국적으로 분포한 농업용 공공관정 24,485개(MAFRA and KRC, 2016) 중 단독으로 월별 전력 사용량이 기록되어 월별 지하수 이용량의 평가가 가능한 전작 및 답작 농업용수 용도의 암반관정 1,386개소를 대상으로, 총 5년간 (2010~2014) 월별 지하수 이용량 자료를 기초로 지하수 이용량을 계산하였다. 각 관정별 지하수 이용량을 기초로 지역별로 관정별 허가량 대비 실제 월별 평균 이용량 및 월별 최대 이용량을 이용한 가뭄 대비 최대 평균 이용량을 산정하였으며, 최근 농업가뭄이 심각한 강화도를 대상으로 강수량 변화에 따른 월별 이용량을 분석하여 가뭄을 대비한 정책 자료에 활용토록 결과를 제시하였다.
본 연구에서는 전국적으로 분포한 농업용 공공관정 24,485개 중 단독으로 월별 전력 사용량이 기록되어 월별 지하수 이용량의 평가가 가능한 암반관정 1,386개소를 대상으로, 총 5년간(2010~2014) 월별 지하수 이용량을 계산하였다. 각 관정별 지하수 이용량을 기초로 지역별로 관정별 허가량 대비 실제 월별 평균 이용량 및 월별 최대 이용량을 이용한 가뭄 대비 최대 평균 이용량을 산정하였으며, 최근 농업가뭄이 심각한 강화도를 대상으로 강수량과 월별 이용량을 분석하여 실제 농업용 관정의 사용 현황을 정량적으로 평가하였다.

성능/효과

5년 동안의 평균 이용량은 26.9 m³ /day로 공당 허가량 대비 13.1%를 사용하였으며, 가뭄을 대비한 농업용수 공급 기준인 월별 최대 이용량을 적용하면 허가량 대비 평균 이용량은 61.4%로 나타났다.
강수량 변화에 따른 지하수 이용량 분석을 위하여 최근 가뭄이 빈발하는 강화도를 대상으로 분석한 결과 5년 동안의 공당 허가량 대비 이용량은 13.1%로 나타났지만, 가뭄을 대비한 농업용수 공급 기준인 월별 최대 이용량을 적용하면 허가량 대비 평균 이용량은 61.4%로 전국 평균 인 58.1%에 비해 상대적으로 높은 것으로 나타났다. 특히 평년 강수량 대비 45%로 가뭄이 가장 심각했던 2014년의 경우 공당 허가량 대비 평균 지하수 이용량은 25.
2012년 이후 최근까지 경기도와 충청남도 서북부의 가뭄이 지속되고 있는 가운데, 농업가뭄의 영향이 가장 심하게 나타난 강화도에 대하여 강수량 변화에 따른 지하수 이용량을 분석하였다. 강화도의 농업용 공공관정 중 본 연구에 이용된 관정은 평균 10개소로, 공당 평균 허가량은 204 m³ /day로 나타났다(Table 3).
관정 당 평균 허가량은 308 m3/day로 내륙지역의 경우에는 화산암과 석회암 분포가 많은 강원도가 600 m3/day로 가장 많았으며, 화산암으로 대수층의 투수성이 매우 양호한 제주도는 1,343 m3/day로 전국적으로 가장 많은 것으로 나타났다.
1, Table 1). 관정 분포는 내륙지역에서는 전라북도가 평균 155개소로 가장 많은 반면 충청남도가 40개소로 가장 적은 것으로 나타났다. 반면 제주도는 5년 간 11개소로 일정한 것으로 나타났다.
6%로 전국에서 가장 높은 것으로 분석되었다. 농업용 지하수의 공당 허가량 대비 이용량이 21.6% 정도로 낮게 나타났지만, 가뭄을 대비한 농업용수 공급 기준인 월별 최대 이용량을 적용하면 공당 허가량 대비 평균 이용량은 58.1%로 나타났다. 특히 충청남도의 경우에는 5년 기간 모두 100%이었으며 경상남도의 경우에도 87.
농업용 지하수의 공당 허가량 대비 이용량이 21.6%로 낮게 나타났지만, 가뭄을 대비한 농업용수 공급 기준인 월별 최대 이용량을 적용하면 공당 허가량 대비 평균 이용량은 전국적으로 58.1%로 나타났다(Fig. 4).
1%에 비해 약 2배 정도 증가한 것으로 분석되었다. 더불어 2014년의 경우 동절기에도 지하수 관정의 양수를 통한 저수지 물가두기 작업의 효과로, 9월 이후에도 지하수의 공당 평균 양수량이 1.9~3.7 m³ /day로 계절과 무관하게 지속적으로 사용하는 것으로 나타났다. 특히 강화도는 전체 면적의 약 30%가 간척지로 구성되어 있어, 연 중 지속적인 지하수 양에 따라 대수층을 통한 해수침투의 발생이 우려된다.
월별 이용량 측면에서 내륙지역의 경우에는 농업용수의 특성 상 수요량이 높은 4월~6월 기간 중에 10.4~14.9m³ /day(총계 36 m³ /day)로 나타남에 따라 전체 공당 평균 이용량 66.2 m³ /day 대비 54.4%로 높게 나타난 반면, 농한기인 9월과 10월 기간 중에도 2.7~3.9 m³ /day로 상대적으로 이용량이 유지되는 것으로 나타났다(Fig. 6). 이는 제주도에서 마늘 농사에 필요한 농업용수 수요량이 높은 기간과 일치되며, 제주도 공당 평균 지하수 이용량이 같은 기간 동안에 22.
관정 당 평균 허가량은 308 m³/day로 내륙지역의 경우에는 화산암과 석회암 분포가 많은 강원도가 600 m³/day로 가장 많았으며, 화산암으로 대수층의 투수성이 매우 양호한 제주도는 1,343 m³/day로 전국적으로 가장 많은 것으로 나타났다. 월별 전력 사용량 자료와 관정별 수중모터 펌프의 출력으로 계산된 전국적인 관정별 평균 이용량은 66.2 m³/day로, 평균 관정별 허가량 대비 농업용수의 평균 이용량은 약 21.6%로 나타났다. 지역적으로는 5년 기간 동안 충청남도가 지속적으로 38.
전력 사용량 자료로 계산된 전국적인 관정별 평균 이용량은 66.2 m³ /day로, 공당 평균 허가량과 비교한 결과 농업용수의 평균 이용량은 21.6%로 나타났다. 지역적으로는 충청남도가 5년 기간 동안 38.
전력 사용량 자료를 기초로 9개 광역 시·도의 5년 기간(2010~2014년) 동안 분석에 사용된 평균 암반 관정수는 605개소로, 이 중 전라북도 지역이 155개소로 가장 많은 것으로 나타났다(Table 2).
7). 지하수 이용량은 주요 농업활동 기간인 4월~6월 기간 중에 집중되는 것으로 나타났지만, 강화도의 경우 2014년 극심한 가뭄 발생 시 동절기에도 지하수 관정의 양수를 통한 저수지 물가두기 작업으로 9월 이후에도 지하수의 공당 평균 양수량이 1.9~3.7 m³ /day로 계절과 무관하게 지속적으로 사용하는 것으로 나타났다. 특히 강화도는 전체 면적의 약 30%가 간척지로 구성되어, 지속적인 지하수 양수에 따른 대수층을 통한 해수침투의 발생이 우려된다.
5 m³/day로 가장 낮은 것으로 나타났다. 허가량 대비 지하수 이용량은 충청남도와 경상남도가 각각 45.6%와 32.2%로 높은 반면, 충청북도와 제주도가 각각 9.2%와 9.5%로 낮은 것으로 나타났다.

후속연구

본 연구 결과는 전체 농업용 관정 약 75만개소 중 공공관정 약 600여개소의 월별 이용량을 기준으로 도출되었기 때문에, 실제 농업용 지하수의 월별 이용량을 대표하는데 한계가 있다. 따라서 본 연구 결과를 토대로 향후 농림축산식품부에서 운영하고 있는 농어촌용수구역별로 체계적인 지하수 이용량을 실측할 수 있는 실시간 모니터링 계측 시스템 설치 및 운영 방안 수립이 필요할 것으로 판단된다.
본 연구 결과는 전체 농업용 관정 약 75만개소 중 공공관정 약 600여개소의 월별 이용량을 기준으로 도출되었기 때문에, 실제 농업용 지하수의 월별 이용량을 대표하는데 한계가 있다. 따라서 본 연구 결과를 토대로 향후 농림축산식품부에서 운영하고 있는 농어촌용수구역별로 체계적인 지하수 이용량을 실측할 수 있는 실시간 모니터링 계측 시스템 설치 및 운영 방안 수립이 필요할 것으로 판단된다.
4). 특히 충청남도는 분석에 이용된 5년 기간 모두 100%로 나타났고 경상남도의 경우에도 87.1%로 높게 나타남에 따라 이 지역의 경우에는 분석 결과를 토대로 향후 지하수 이용량 관리를 위한 정책적인 접근이 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	농업용 지하수의 이용량의 산정이 어려운 이유는?	농업용 지하수의 이용량은 유량계 설치 유무, 농업용수 필요 시기의 가뭄 여부, 주변지역의 농업 형태, 수리지질 구조에 따른 관정 규모 등 다양한 불확실성으로 인하여 정확한 평가가 어렵다. 따라서 지금까지는 펌프 용량, 토출관 구경, 관정 심도, 작물 종류, 수혜면적 등의 영향인자들을 기초로 관정 가동 일수를 다르게 적용하여 이용량을 추정하는 방법을 이용하고 있다.
	생활용 및 공업용에 비해 농업용 지하수 이용량 산정이 어려운 이유는?	이 중 지하수 관정수는 최근까지 폐공찾기 운동 등 다양한 지하수자원 보전 활동 등을 통하여 비교적 정확한 통계로 제공되고 있지만, 지하수 이용량은 용도별로 자료 획득 방식에서 다양한 불확실성으로 인하여 실제 이용량을 정확하게 파악하는 것이 매우 어려운 현실이다. 지하수 용도 중 일정 규모 이상의 생활용 및 공업용 관정은 사용료 징수를 위한 계량기를 이용하여 비교적 정확한 이용량 측정이 가능한 반면, 농업용 지하수는 일정 규모 이하의 관정에 대해서 별도의 계량기 설치가 의무화되지 않아 전체적으로 이용량 산정이 불가능한 현실이다. 따라서 용도별로 기존 관정에 대한 허가량 대비 실제 이용량의 차이가 발생될 소지가 매우 크기 때문에, 결과적으로 지역적인 지하수 개발 가능량 평가에 어려움이 발생된다.
	우리나라의 지하수 관정 및 이용량 중 농업용은 각각 얼마인가?	우리나라의 지하수 관정 및 이용량은 각각 1,626,719개와 4,094백만 m3/년으로, 이 중 농업용은 752,056개(46.2%)와 2,113백만 m3/년(51.6%)로 타 용도에 비해 상대적으로 높은 비중을 차지하고 있다(MOLIT and Kwater, 2016). 이러한 용도별 관정수 및 이용량 변동은 매년 행정구역 및 수계별로 갱신되어, 정부의 지하수 보전·관리와 관련된 다양한 정책 및 제도 수립에 적극 활용되고 있다.

참고문헌 (9)

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MOLIT (Ministry of Land, Infrastructure and Transportation), Kwater, 2016, Annual report of groundwater survey.
Park, W.B., Koh, G.W., Kim, B.S., Moon, D.C., and Yang, S.K., 2004, Estimation of agricultural groundwater withdrawal and characteristics of groundwater use in Jeju Island, Proceedings of KoSSGE 2004 Spring Conference, Incheon, Korea, 110-113.
Woo, N.C., Joe, M.J., and Kim, N.J., 1994, Development of a predictive method for groundwater use, J. Eng. Geol., 4(3), 297-309.
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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