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문제 정의
- 그러나, 현재 농업가뭄평가에 활용하고 있는 기준은 저수지 저수율을 적용하고 있어 저수지 외 타 용수원에 대한 상황이 반영되지 못하고 있는 실정이다. 가뭄 평가 시 활용이 가능할 수 있도록 구체적인 평가기준 및 평가등급을 제시하고자 한다. 따라서, 농업가뭄의 평가를 위해서는 논 중심의 저수지 저수율과 같은 공급자위주의 평가도 필요하지만, 농업용수를 활용하는 수요자 입장에서 가뭄을 평가하는 기법의 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
- 따라서, 농업가뭄의 평가를 위해서는 논 중심의 저수지 저수율과 같은 공급자위주의 평가도 필요하지만, 농업용수를 활용하는 수요자 입장에서 가뭄을 평가하는 기법의 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 이에 본 연구는 가뭄평가에 대한 선행연구 및 관련문헌을 조사하여 논․밭 등에서 범용적으로 활용할 수 있도록 수요자 중심의 농업가뭄 평가항목을 도출하였다. 평가항목에 대한 가중치 부여를 위해 계층분석법(AHP)을 이용하였으며, 수요자 중심의 가뭄 평가 시 활용이 가능할 수 있도록 구체적인 평가기준 및 평가등급을 제시하고자 한다.
- 첫째, 본 연구에서는 수요자 중심의 가뭄평가기준은 기존의 정량적 평가기준 외에 정성적 평가기준의 도입을 검토하였다. 정성적인 평가기준 요소에는 포괄적 개념인용수공급체감율을 제안하였으나 보다 합리적인 가중치적용을 위해서는 용수공급체감율에 대한 세부항목 도출이 필요할 것으로 판단된다.
제안 방법
- 3. 농업가뭄평가 기준은 선행연구, 가뭄 사례조사 자료를 토대로 설정하였으며, 평가항목의 등급은 1등급(심각단계), 2등급(경계단계), 3등급(주의단계), 4등급(관심단계) 등 4단계로 구분하였다.
- =(λmax-n)/(n-1)에 의해 계측되며, 행렬의 최대고유치 λmax와 행렬의 크기 n의 값으로부터 얻어진다. 그 다음으로 일관성비율(C.R. :Consistency Ratio)을 분석함으로써 쌍대 비교의 일관성을 판단한다. 일관성비율은 일관성지수를 무작위지수(R.
- 농업가뭄평가 시 농업인의 개인적인 평가와 지역의 다양한 특성을 반영하기 위해서는 구체적인 평가기준 설정이 필요하다. 농업가뭄 평가항목의 세부 항목마다 선행연구와 기존의 평가기준을 조사하여 평가기준을 등급화 하였다. 평가항목의 등급은 현재 한국농어촌공사에서 가뭄평가에 활용하고 있는 1등급(심각단계), 2등급(경계단계), 3등급(주의단계), 4등급(관심단계) 등 4단계로 설정하였다(KRC, 2017).
- 다음으로 농업기상항목은 기상청, 수자원공사, 농어촌공사에서 가뭄평가에 사용되고 있는 가뭄지수를 검토하여 평가항목에 활용하였다. 농업기상에 관련된 인자 중 농업가뭄에 영향을 미치는 요소는 다양하나 정량적 데이터 확인이 가능한 자료를 검토한 결과 강수량, 기온, 무강우일수 등을 정하였다.
- 농업수리시설을 활용한 가뭄평가 연구로 저수지 가뭄지수를 활용하여 시기별로 부족수량을 산정하고 가뭄강도를 정량화함으로써 2012년 발생한 가뭄을 나타내고자 하였고(Nam et al., 2013), 농업용 저수지의 저수량을 조사하여 6월 중순과 상순에 가뭄이 가장 크게 발생한다고 분석하였다(Kim et al., 2017).
- 평가항목(안)에 대하여 가뭄관련 전문가(대학교수 4명, 농어촌공사 용수담당 관리자 3명, 민간 연구원 5명) 12인을 대상으로 2017년 8월 1일부터 8월 10일까지 1차 설문을 진행한 후 평가항목을 수정보완 하였고, 농업가뭄 평가를 위한 계층구조를 설정하였다(Figure 1). 다음으로 농업가뭄평가 항목별 가중치 분석을 위해 2차 설문조사를 실시하였고, 농업가뭄 세부평가항목에 대한 평가기준을 설정하였다.
- , 2012). 따라서, 저수지, 하천 등 다양한 농업용수에 대한 용수공급체감정도를 농업인 입장에서 종합적으로 판단할 수 있는 용수공급체감율을 설정하였다.
- 그러나, 재배작물의 다양성으로 인해 작물별 시계열자료를 확보하는데 어려움이 있고 대표적인 지표자료를 설정하기도 힘든 상황이다. 따라서, 정량적 평가가 가능한 세부항목을 설정하기 위해 현재 정부에서 가뭄상황 보고 시 활용하고 있는 시들음, 고사율 등을 세부항목으로 정하였고, 농업인이 현장에서 파악할 수 있는 무관개일수를 추가적으로 검토하였다. 시들음이란 밭작물이 시들해지는 현상을 말하며, 고사율은 전체논의 면적 중 말라 죽은 작물의 면적 비율을 의미한다.
- 작물은 무관개일수, 시들음, 고사율 등으로 구성되어있다. 무관개일수는 비관개일 최대지속일수를 의미하는 것으로 평가기준은 무강우일수의 평가등급을 적용하였다. 2017년 기준 밭 가뭄피해 면적은 1,677ha로 전체 밭 면적 609,163ha 대비 0.
- 수요자 중심의 농업가뭄평가항목 설정을 위해 문헌조사, 농업가뭄 전문가 검증 과정을 거쳐 용수공급체감율,농업기상, 농업수리시설, 작물, 토양 등 5개 대항목과 12개 세부항목을 도출하였다.
- 연구 추진은 먼저, 농업가뭄에 관한 문헌 및 사례검토,농업가뭄 관련 연구자 등과 협의를 거쳐 대항목, 세부항목으로 평가항목(안)을 구성하였다. 평가항목(안)에 대하여 가뭄관련 전문가(대학교수 4명, 농어촌공사 용수담당 관리자 3명, 민간 연구원 5명) 12인을 대상으로 2017년 8월 1일부터 8월 10일까지 1차 설문을 진행한 후 평가항목을 수정보완 하였고, 농업가뭄 평가를 위한 계층구조를 설정하였다(Figure 1).
- 월평균 최고기온이상, 월평균 최저기온+ 증감분, 월평균 최저기온미만으로 구분하였고, 증감분(Δt)은 월평균 최대기온과 월평균 최저기온의 차를 2로나누어 적용하였다.
- 현재 가뭄평가는 저수지 저수율을 적용하는 공급자 위주의 기준으로 실시되고 있으며, 농업인 등 농업용수를 사용하는 수요자를 위한 평가가 이루어지지 않고 있는 상황이다. 이에 본 연구에서는 수요자인 농업인의 판단에 의한 농업가뭄 평가를 위해 가뭄평가항목을 설정하여, 농업인과 전문가를 대상으로 설문조사한 후 두 그룹 간의 가중치를 비교분석 하고, 평가항목별 평가기준을 등급화 하였다. 이에 대한 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 토양수분함량의 평가등급은 국가가뭄정보분석센터에서 설정한 유효수분백분율을 4등급으로 구분하였으며, 토양수분함량 50% 이상은 4등급, 40∼50%는 3등급, 20∼40%는 2등급, 토양수분함량이 20%이하(영구위조단계)는 1등급으로 설정하였다. 지온의 경우 기온-지온 관계식을 통해 추정한 월평균 최저지온에서 최고지온을 계산하였으며, 평가등급은 기온항목의 평가등급을 적용하여 4단계로 등급화 하였다. 토양 균열은 관개면적에 대한 토양 균열 면적 비율로 기준을 적용하여 40%이상은 1등급, 30~40%는 2등급, 30%미만은 3등급, 0%를 4등급으로 구분하였다.
- 지온의 경우 기온-지온 관계식을 통해 추정한 월평균 최저지온에서 최고지온을 계산하였으며, 평가등급은 기온항목의 평가등급을 적용하여 4단계로 등급화 하였다. 토양 균열은 관개면적에 대한 토양 균열 면적 비율로 기준을 적용하여 40%이상은 1등급, 30~40%는 2등급, 30%미만은 3등급, 0%를 4등급으로 구분하였다.
- 시들음이란 밭작물이 시들해지는 현상을 말하며, 고사율은 전체논의 면적 중 말라 죽은 작물의 면적 비율을 의미한다. 토양 평가항목은 토양수분지수, PDSI(파머가뭄지수)에대한 가뭄평가 요소 중 정량적 평가가 가능한 토양수분함량과 지온 항목을 도출하였으며, 피해면적과 농업인이 현장에서 전체적인 가뭄상황을 판단할 수 있는 토양균열을 평가항목으로 설정하였다.
- 토양수분함량의 평가등급은 국가가뭄정보분석센터에서 설정한 유효수분백분율을 4등급으로 구분하였으며, 토양수분함량 50% 이상은 4등급, 40∼50%는 3등급, 20∼40%는 2등급, 토양수분함량이 20%이하(영구위조단계)는 1등급으로 설정하였다.
-
마. 토양
토양인자는 토양수분함량, 지온, 토양균열 등으로 평가기준을 설정하였다. 토양수분함량의 평가등급은 국가가뭄정보분석센터에서 설정한 유효수분백분율을 4등급으로 구분하였으며, 토양수분함량 50% 이상은 4등급, 40∼50%는 3등급, 20∼40%는 2등급, 토양수분함량이 20%이하(영구위조단계)는 1등급으로 설정하였다.
- 평가등급은 국가가뭄정보분석센터의 가뭄기준을 참조하여 1등급 매우 심한가뭄∼극심한 가뭄, 2등급 심한 가뭄, 3등급 보통가뭄, 4등급 정상∼보통건조 등으로 구분하였다(NDIAC, 2018).
- 평가항목 설정 후 가중치 분석을 위해 AHP에 근거한 3계층 구조를 구성하였다. 1계층은 가뭄평가 설문 대상인 농업인, 전문가로 설정하였으며, 2계층은 용수공급체감율, 농업기상, 농업수리시설, 작물, 토양 등 5개의 대항목으로 구성하였다.
- 연구 추진은 먼저, 농업가뭄에 관한 문헌 및 사례검토,농업가뭄 관련 연구자 등과 협의를 거쳐 대항목, 세부항목으로 평가항목(안)을 구성하였다. 평가항목(안)에 대하여 가뭄관련 전문가(대학교수 4명, 농어촌공사 용수담당 관리자 3명, 민간 연구원 5명) 12인을 대상으로 2017년 8월 1일부터 8월 10일까지 1차 설문을 진행한 후 평가항목을 수정보완 하였고, 농업가뭄 평가를 위한 계층구조를 설정하였다(Figure 1). 다음으로 농업가뭄평가 항목별 가중치 분석을 위해 2차 설문조사를 실시하였고, 농업가뭄 세부평가항목에 대한 평가기준을 설정하였다.
- 이에 본 연구는 가뭄평가에 대한 선행연구 및 관련문헌을 조사하여 논․밭 등에서 범용적으로 활용할 수 있도록 수요자 중심의 농업가뭄 평가항목을 도출하였다. 평가항목에 대한 가중치 부여를 위해 계층분석법(AHP)을 이용하였으며, 수요자 중심의 가뭄 평가 시 활용이 가능할 수 있도록 구체적인 평가기준 및 평가등급을 제시하고자 한다.
- , 2012). 표준강수지수를 보완하여 가뭄평가 및 저수지, 강수 등수자원을 이용한 가뭄평가 연구를 수행하였다(Kwon etal., 2015). 또한, 포괄적인 가뭄에 대한 정의만 존재하며 법률적 체계가 형성되어 있지 않아 기상학적, 농업적, 수문학적 가뭄의 위기수준 판단 및 기준이 제공되지 못하고 있다(Kim et al.
대상 데이터
- 평가항목 설정 후 가중치 분석을 위해 AHP에 근거한 3계층 구조를 구성하였다. 1계층은 가뭄평가 설문 대상인 농업인, 전문가로 설정하였으며, 2계층은 용수공급체감율, 농업기상, 농업수리시설, 작물, 토양 등 5개의 대항목으로 구성하였다. 3계층은 5개의 대항목 중 용수공급체감율을 제외한 농업기상, 농업수리시설, 작물, 토양 등4개 대항목에 각각 3개의 세부평가항목으로 하였다(Figure 2).
- 2차 설문조사는 경기도 안성시, 충청남도 서산시, 전라북도 장수군의 해당지역 농업인 200명(안성시 56명,서산시 44명, 장수군 100명)과 가뭄관련 전문가 118명(대학교수 6명, 농어촌공사 용수담당관리자 93명, 민간 연구원 19명)을 대상으로 2017년 9월 14일 부터 2018년 5월23일까지 실시하였다.
- 농업기상은 강수량, 기온, 무강우일수 등으로 구성하였다. 강수량은 기상청에서 사용되고 있는 월별 강수평년비(KMA, 2018)를 활용하였고, 평가등급은 1등급 35% 미만, 2등급 35~45%, 3등급 45~55%, 4등급 55%이상으로 구분하였다.
- 농업인 200명, 수리·수문 관련 전문가 118명을 대상으로 이해도를 높이기 위해 직접 대면하여 설문조사를 실시하였다.
- 농업인 200명, 수리·수문 관련 전문가 118명을 대상으로 이해도를 높이기 위해 직접 대면하여 설문조사를 실시하였다. 설문조사 후 일관성 분석결과 농업인의 경우 설문대상 200명중 일관성 있는 설문내용은 103명 이었으며, 전문가의 경우 설문조사를 실시한 118명에 대한내용을 분석한 결과 54명의 일관성 있는 데이터가 분석되었다. AHP설문지는 일관성 있는 표본이 30부 이상 필요하며 이는 중심극한정리에 의해 정규분포를 가정할 수 있는 최소 표본수를 의미한다(Lee et al.
이론/모형
- 다음으로 농업기상항목은 기상청, 수자원공사, 농어촌공사에서 가뭄평가에 사용되고 있는 가뭄지수를 검토하여 평가항목에 활용하였다. 농업기상에 관련된 인자 중 농업가뭄에 영향을 미치는 요소는 다양하나 정량적 데이터 확인이 가능한 자료를 검토한 결과 강수량, 기온, 무강우일수 등을 정하였다.
- 월평균 최고기온이상, 월평균 최저기온+ 증감분, 월평균 최저기온미만으로 구분하였고, 증감분(Δt)은 월평균 최대기온과 월평균 최저기온의 차를 2로나누어 적용하였다. 무강우일수의 평가등급은 농촌진흥청 농업기상지도에서 활용하고 있는 기준을 이용하였다. 무강우일수는 1mm미만 일강수량의 최대지속일수이며,무강우 지속기간이 12일 미만인 경우 4등급으로 하며,12∼14일은 3등급, 14∼16일은 2등급, 16일 이상은 1등급으로 구분하였다(RDA, 2018).
- 농업수리시설의 평가기준은 저수지 저수율, 하천수위,관정 가동시간을 대상으로 하였다. 저수지 저수율은 한국농어촌공사의 평년대비 저수율을 평가기준으로 적용하여, 평년대비 저수율 50%미만은 1등급, 50~60%는 2등급,60~70%는 3등급, 70%이상을 4등급으로 구분하였다(KRC, 2018). 하천수위는 평년대비 하천수위 비율이 50%미만은 1등급, 2등급은 50~60%, 60~70%는 3등급,70%이상을 4등급으로 설정하였다.
성능/효과
- 1. 농업가뭄평가항목은 용수를 사용하는 수요자의 지역특성, 의견이 반영될 수 있도록 평가항목을 용수공급체감율, 농업기상, 농업수리시설, 작물, 토양 등 5개 대항목과 12개 세부항목으로 설정하였다.
- 2. 농업인과 전문가의 가중치 분석결과 농업인의 경우 농업기상인자(0.219)>용수공급체감율(0.211)>농업수리시설(0.204)>작물인자(0.183)>토양인자(0.183) 순이었고, 전문가는 농업기상인자(0.297)>농업용수(0.202)>용수공급체감율(0.189)>작물인자(0.162)>토양인자(0.150) 순으로 나타났다.
- 4. 용수공급체감율의 평가 기준은 농업인이 판단하여 1등급은 매우 심한가뭄∼극심한 가뭄, 2등급은 심한가뭄, 3등급은 보통가뭄, 4등급은 정상∼보통건조로 설정하였다.
- 5. 농업기상 중 강수량은 기상청 월별 강수평년비 대비 35%미만은 1등급, 2등급은 35~45%, 3등급은 45~55%,4등급은 55%이상으로 구분하였고, 기온은 월평균 최저기온 미만을 4등급, 월평균 최저기온~월평균 최저기온+증감분은 3등급, 월평균최저기온+증감분~월평균 최대기온을 2등급, 월평균 최대기온 이상은 1등급으로 하였다. 무강우일수는 무강우 지속기간이 12일 미만은 4등급,12~14일은 3등급, 14~16은 2등급, 16일 이상은 1등급으로 하였다.
- 6. 농업수리시설의 경우 저수지 저수율은 저수율을 활용하여 저수율이 70%이상은 4등급, 60%~70%는 3등급,50%~60%는 2등급, 50%미만은 1등급으로 하였고, 하천수위는 평년대비 하천수위 비율이 70% 이상은 4등급,60~70%는 3등급, 50~60%는 2등급, 50%미만은 1등급으로 설정하였다. 관정 가동시간은 농업인의 평년대비 추가가동시간 비율이 70%이상은 1등급, 60~70%는 2등급,50~60%는 3등급, 50%미만은 4등급으로 설정하였다.
- 7. 작물의 평가기준은 무관개일수의 경우 비관개일 최대지속일수가 12일 미만 4등급, 12∼14일은 3등급, 14∼16일은 2등급, 16일 이상은 1등급으로 하였으며, 시들음은 전체 밭 면적 중 시들음 면적의 비율이 0.3%이상은 1등급, 0.2~0.3%는 2등급, 0.1~0.2%는 3등급, 0.1%미만을 4등급으로 하였다.
- 8. 토양항목 중 토양수분함량은 토양의 유효수분함량이 50%이상일 때는 4등급, 40∼50%는 3등급, 20∼40%는 2등급, 20%이하는 1등급으로 하였으며, 지온은 월평균 지온자료를 등급화 하여 월평균 최저지온 미만을 4등급, 월평균 최저지온에서 월평균 최저지온+증감분을 3등급, 월평균최저지온+증감분에서 월평균최대지온을 2등급,월평균최대지온 이상을 1등급으로 구분하였다.
- 150) 순으로 나타났다. 두 그룹간의 가중치 분석결과 수요자인 농업인의 경우 농업가뭄평가시 현장에서 판단하는 용수용급체감율이전문가보다 가중치가 높은 것으로 분석되었다.
- 183) 순으로 분석되었다. 세부항목별 가중치 분석결과는 농업기상항목 중 강수량(0.409)이 가장 높았고, 다음으로 무강우일수(0.296)였고, 기온(0.295)항목이 가장 낮게 나타났다. 농업수리시설의 경우 저수지에 대한 저수율(0.
- 291)순으로 나타났다. 작물항목은 무관개일수(0.461), 시들음(0.298), 고사율(0.241)순으로 무관개일수 항목이 높게 나타났으며,토양항목은 토양수분함량(0.381), 지온(0.331), 토양균열(0.288)순으로 분석되었다.
- 213)순으로 중요도를 보였다. 작물항목은 무관개일수(0.516), 고사율(0.256), 시들음(0.228) 순으로 농업인의 설문결과와 마찬가지로 무관개일수가 가장 높았고, 토양항목에서는 토양균열(0.347), 토양수분함량(0.327), 지온(0.326) 순으로 토양균열이 가장 높게 분석되었다.
후속연구
- 둘째, 본 논문에서 제시한 세부항목들의 실제 적용을 위해서는 용수공급체감율 등에 대한 기초 자료 확보와 분석 프로그램을 개발하여 정책에 반영 될 수 있도록 지속적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
- 가뭄 평가 시 활용이 가능할 수 있도록 구체적인 평가기준 및 평가등급을 제시하고자 한다. 따라서, 농업가뭄의 평가를 위해서는 논 중심의 저수지 저수율과 같은 공급자위주의 평가도 필요하지만, 농업용수를 활용하는 수요자 입장에서 가뭄을 평가하는 기법의 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 이에 본 연구는 가뭄평가에 대한 선행연구 및 관련문헌을 조사하여 논․밭 등에서 범용적으로 활용할 수 있도록 수요자 중심의 농업가뭄 평가항목을 도출하였다.
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