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문제 정의
- 지표를 피복하는 방법은 강우가 발생하였을 때 강우의 타격 에너지를 완화하고, 토양으로 침투되는 침투능을 유지시키며, 유출수의 유속을 감소시킴으로 인해 토양입자의 이탈을 감소시켜 토양의 유실을 방지하고, 탁수나 비점오염물질의 발생을 억제한다. 따라서 본 연구에서는 지표를 피복하여 강우시 밭에서 발생하는 비점오염원의 저감효과를 분석하였다.
- 본 연구에서는 무밭에서 발생하는 비점오염원을 저감하기 위하여 경작지 규모의 시험포를 조성하고, 지표를 대패밥과 볏짚거적으로 피복하여 강우유출수를 측정하여 비교하였다. 연구결과 대패밥과 볏짚거적으로 저감된 유출량 저감효과는 대패밥을 피복한 시험포에서 약 4∼30%, 볏짚거적을 처리한 시험포에서 33∼75%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다.
제안 방법
- 3개의 시험포를 줄자와 측량기를 이용하여 3%의 경사와 가로 5 m × 세로 22 m의 크기로 조성하였으며, 시험포 사이에는 각 시험포에서 발생하는 유출수를 구분하기 위하여 폭 0.4 m × 높이 0.2 m로 뚝을 조성하여 면적을 구분하였다.
- 각 시험포에서 발생하는 유출량을 측정하기 위하여 시험포 하단 유출부에 H-flume을 설치하였으며, 부자식 수위계(Thalimedes)를 설치하여 H-flume을 통하여 유출되는 수량의 수위를 측정하였다. 수위는 5분 간격으로 측정을 하였으며, calibration을 통하여 산정 된 수위-유량 곡선식을 이용하여 유량으로 환산하였다.
- 시험포에는 작형별로 가을재배용으로 구분되는 무(대보름) 438주를 각 시험포에 재식거리 60 cm × 45 cm 간격으로 파종하여 작물에 의한 영향을 고려하고자 하였다. 또한 무 작물이 관행적으로 이루어지고 있는 작물 재배 방법과 동일한 조건으로 연구를 수행하기 위해 표 1과 같이 시험포 별로 퇴비와 질소, 인산, 칼리 그리고 석회와 붕사 등의 비료를 살포하였다.
- 각 시험포에서 발생하는 유출량을 측정하기 위하여 시험포 하단 유출부에 H-flume을 설치하였으며, 부자식 수위계(Thalimedes)를 설치하여 H-flume을 통하여 유출되는 수량의 수위를 측정하였다. 수위는 5분 간격으로 측정을 하였으며, calibration을 통하여 산정 된 수위-유량 곡선식을 이용하여 유량으로 환산하였다. 자기우량계를 설치하여 시험포에 발생하는 강우량을 정확히 측정하고자 하였으며, 자기우량계에서 측정된 결과는 기상청에서 제공하는 강우량과 비교하여 사용하였다.
- 시험포에는 작형별로 가을재배용으로 구분되는 무(대보름) 438주를 각 시험포에 재식거리 60 cm × 45 cm 간격으로 파종하여 작물에 의한 영향을 고려하고자 하였다.
- 시험포에서 사용된 토양의 특성을 분석하기 위하여 토양시료를 채취하여 분석하였다. 토양시료를 각 시험포에서 지그재그형으로 10개 지점에서 약 1 kg씩 총 10개의 시료를 채취하여 혼합한 뒤 1개의 복합시료로 만들었으며, 각 시료에 대해 pH, 수분함량 등의 이화학적 분석을 토양오염공정시험방법에 의거하여 실시하였다(Ministry of Environment, 2009).
- 연구기간 동안 총 3회에 걸쳐 발생하였고, 이때 발생한 강우량은 각 359.2 mm, 49.0 mm, 28.8 mm이였다. 이때 강우지속시간은 66 hr, 16 hr, 15 hr 동안 발생하여 5.
- 자기우량계를 설치하여 시험포에 발생하는 강우량을 정확히 측정하고자 하였으며, 자기우량계에서 측정된 결과는 기상청에서 제공하는 강우량과 비교하여 사용하였다. 오염부하량 산정을 위해 flume을 통하여 유출되는 유출수를 채취하여 수질시료를 분석하였다. 분석항목은 BOD5, SS, CODMn, DOC, T-N 그리고 T-P 등을 수질공정시험법(Ministry of Environment, 2001)에 따라 분석하였다.
- 수위는 5분 간격으로 측정을 하였으며, calibration을 통하여 산정 된 수위-유량 곡선식을 이용하여 유량으로 환산하였다. 자기우량계를 설치하여 시험포에 발생하는 강우량을 정확히 측정하고자 하였으며, 자기우량계에서 측정된 결과는 기상청에서 제공하는 강우량과 비교하여 사용하였다. 오염부하량 산정을 위해 flume을 통하여 유출되는 유출수를 채취하여 수질시료를 분석하였다.
- 시험포에서 사용된 토양의 특성을 분석하기 위하여 토양시료를 채취하여 분석하였다. 토양시료를 각 시험포에서 지그재그형으로 10개 지점에서 약 1 kg씩 총 10개의 시료를 채취하여 혼합한 뒤 1개의 복합시료로 만들었으며, 각 시료에 대해 pH, 수분함량 등의 이화학적 분석을 토양오염공정시험방법에 의거하여 실시하였다(Ministry of Environment, 2009). 그리고 밭 시험포의 토성을 알아보기 위해 입도시험(KS F 2309)과 비중시험(KS F 2308)을 수행하였으며, 입도분석을 통해 점토, 실트 및 모래의 함량으로 미국 농무성의 삼각좌표분류법을 이용하여 토성을 분석하였다.
- 2 m로 뚝을 조성하여 면적을 구분하였다. 토양의 다짐과 느슨함 그리고 작물의 성장조건을 동일하게 적용하기 위하여 로타리 작업과 이랑짓기 그리고 이랑고루기 등을 실시하였다. 시험포에는 작형별로 가을재배용으로 구분되는 무(대보름) 438주를 각 시험포에 재식거리 60 cm × 45 cm 간격으로 파종하여 작물에 의한 영향을 고려하고자 하였다.
이론/모형
- 토양시료를 각 시험포에서 지그재그형으로 10개 지점에서 약 1 kg씩 총 10개의 시료를 채취하여 혼합한 뒤 1개의 복합시료로 만들었으며, 각 시료에 대해 pH, 수분함량 등의 이화학적 분석을 토양오염공정시험방법에 의거하여 실시하였다(Ministry of Environment, 2009). 그리고 밭 시험포의 토성을 알아보기 위해 입도시험(KS F 2309)과 비중시험(KS F 2308)을 수행하였으며, 입도분석을 통해 점토, 실트 및 모래의 함량으로 미국 농무성의 삼각좌표분류법을 이용하여 토성을 분석하였다.
- 오염부하량 산정을 위해 flume을 통하여 유출되는 유출수를 채취하여 수질시료를 분석하였다. 분석항목은 BOD5, SS, CODMn, DOC, T-N 그리고 T-P 등을 수질공정시험법(Ministry of Environment, 2001)에 따라 분석하였다.
성능/효과
- 각 시험포에서 발생하는 강우유출수의 유출수를 채취하여 수질농도를 분석한 결과 BOD5는 4.9∼30.1 mg/L, SS 235.0∼990.0 mg/L, CODMn 5.831∼44.035 mg/L, DOC 0.832∼12.335 mg/L, T-N 5.345∼17.177 mg/L 그리고 T-P 2.611∼20.383 mg/L의 범위로 나타났다.
- 72로 나타났다. 관행시험포를 기준으로 대패밥과 볏짚거적 시험포에서 저감된 유출률은 16.5%와 33.8%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 그림 3의 (c)와 같이 3.
- 8인 것으로 나타나 본 연구에 사용된 토양의 입도분포가 양호한 것을 알 수 있었다. 그리고 입도실험결과 시험토양은 모래(Sand) 68.0%, 실트(Silt) 21.5%, 점토(Clay) 10.5%로 산정되었으며, 삼각분류법에 의한 밭의 토성은 양질사토(Loamy Sand)로 나타났다(그림 2). 이는 Choi et al.
- 57로 나타났다. 대패밥과 볏짚거적으로 인해 저감된 유출률은 4.3%와 34.8%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 시험포의 면적과 경사 그리고 강우량 등의 조건이 동일한 상태에서 지표피복만을 다르게 처리하여 지표피복의 효과를 조사한 결과 대패밥과 볏짚거적으로 인해 발생한 유출량이 현저히 감소하는 것을 알 수 있었다.
- 본 연구에서 사용된 토양을 채취하여 분석한 결과 입도실험 자료로 작성한 입경가적곡선의 균등계수(Cu)는 32.1, 곡률계수(Cg)는 1.8인 것으로 나타나 본 연구에 사용된 토양의 입도분포가 양호한 것을 알 수 있었다. 그리고 입도실험결과 시험토양은 모래(Sand) 68.
- 8%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 시험포의 면적과 경사 그리고 강우량 등의 조건이 동일한 상태에서 지표피복만을 다르게 처리하여 지표피복의 효과를 조사한 결과 대패밥과 볏짚거적으로 인해 발생한 유출량이 현저히 감소하는 것을 알 수 있었다. 총 세번의 강우사상에서 대패밥과 볏짚으로 저감된 유출량 저감효과는 대패밥을 피복한 시험포에서 약 4∼30%, 볏짚거적을 처리한 시험포에서 33∼75%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다.
- 연구결과 대패밥과 볏짚거적으로 저감된 유출량 저감효과는 대패밥을 피복한 시험포에서 약 4∼30%, 볏짚거적을 처리한 시험포에서 33∼75%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다.
- 총 세번의 강우사상에서 대패밥과 볏짚으로 저감된 유출량 저감효과는 대패밥을 피복한 시험포에서 약 4∼30%, 볏짚거적을 처리한 시험포에서 33∼75%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다.
후속연구
- 이는 밭에서 작물을 재배할 때 필요한 비료종류와 시비량의 차이로 판단된다. 따라서 정확한 농도의 비교를 위해서는 동일한 작물과 비료량 등으로 처리하여 비교하여야 농도 발생량의 정량화가 가능 할 것으로 판단된다.
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