국가건설기준의 농지배수 수문설계 지침 개정 방안 연구

강문성 ( Moonseong Kang ),김학관 ( Hakkwan Kim ),황세운 ( Syewoon Hwang ),황순호 ( Soonho Hwang ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2021 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2021 No.-

HEC-HMS와 HEC-RAS를 이용한 농촌지역 침수해석

강문성 ( Moonseong Kang ),송인홍 ( Inhong Song ),박지훈 ( Jihoon Park ),황순호 ( Soonho Hwang ),송정헌 ( Junghun Song ),김지혜 ( Jihye Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

최근 이상기후에 의한 집중호우와 태풍으로 인해 농경지의 범람 및 농촌과 도시지역 저지대의 침수피해가 가중되고 있다. 농촌지역의 도로 신설 등으로 인해 하천변 저지대에 위치하고 있는 농촌마을은 상대적으로 보다 큰 표고차를 나타내며, 이로 인한 폭우시 배수의 불균형은 빈번한 침수를 발생시키고 있다. 따라서 집중호우로 인해 발생한 하천변저지대 농촌마을의 홍수피해 원인을 정확히 파악하고, 이에 따른 침수피해 지역의 영향 및 방재 방안을 수립하여야 할 것이다. 본 연구의 목적은 경기도 남양주시에 위치한 일패천과 안곡천을 대상으로 HEC-HMS와 HEC-RAS를 이용하여 집중호우시 하천 범람에 따른 농촌마을의 침수량을 정량적으로 산정하고, 이를 바탕으로 침수지역의 침수에 대한 피해 기여도를 분석하여 홍수피해 경로 및 그 원인 구명 및 방재 방안을 수립하는 데 있다. 폭우사상은 2011년 7월 26일-28일에 발생한 632mm을 대상으로 하였으며, 지속시간에 따라 70-200년 빈도로 산정되었다. 이는 지방 2급 하천인 일패천의 50년 빈도의 설계홍수량을 초과하는 것으로 나타나 하천 범람을 초래하였을 확률이 높은 것으로 분석되었다. 유역 유출량 및 하천 수위분석 결과 주요 하천 범람지점은 안곡천 하류와 일패천 합류지점으로 나타났다. 하천변 저지대 농촌마을의 침수량을 정량적으로 산정하였고, 일패천과 안곡천, 그리고 배수암거와 배수로로 인한 영향을 고려하여 침수경로를 구명하고, 그 원인을 파악하여 방재방안을 수립하였다.

국가건설기준의 농업용 댐 일반계획 지침 개정 방안 연구

강문성 ( Kang Moonseong ),김학관 ( Kim Hakkwan ),황세운 ( Hwang Syewoon ),전상민 ( Jun Sang-min ),박찬기 ( Park Chan-gi ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

농림축산식품부는 국가건설기준센터를 통해서 농업용 필댐, 콘크리트댐, 관수로, 저수지, 양수장, 배수장 등과 같은 농업생산기반시설에 대한 조사, 계획, 설계, 운영 등에 관한 지침을 제시하고 있다. 이러한 지침들은 실무에서 활용될 수 있도록 정책적 근거와 기술적 요소들이 제시되어야 한다. 현재 국가건설기준의 농업용 댐 계획 편은 1968년 12월에 농업생산기반정비사업 계획설계기준 필댐편으로 제정되었고, 1982년 12월에 콘크리트댐에 관한 사항을 포함하면서 농업생산기반정비사업 계획설계기준 댐편으로 개정되었다. 그리고 1989년 12월에 동일 사업 및 기준의 댐편에서 분리되면서 농업생산기반정비사업 계획설계기준 콘크리트댐 설계 편으로 제정되었으며, 2002년 12월에 농업생산기반정비사업 계획설계기준 필댐편으로 개정되었고, 마지막으로 2018년 4월에 KDS 67 10 10 “농업용 댐 계획” 편으로 다시 제정되어 국가건설기준센터를 통해 배포되고 있다. 이 기준은 농어촌정비법에 근거한 농업생산기반정비사업으로 개발 또는 개보수되는 농업용 댐의 계획을 수립하기 위한 것이다. 또한, 이 기준은 기후변화를 고려한 농업용 댐 계획 수립에 필요한 유입량, 홍수량, 저수용량, 위치 및 형식 등 관련 기준을 제시하는 것을 목적으로 한다. 따라서 본 연구에서는 실무자가 농업용 댐의 설계를 위한 일반적인 계획과 관련하여 그 지침으로써 활용될 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 기존의 ‘필댐 설계’, ‘콘크리트댐 설계’, ‘콘크리트 중력댐 설계’ 및 ‘아치댐 설계’ 편 등에 산재되어 있는 공통사항을 ‘농업용 댐 계획’ 편으로 취합 및 정리하였으며, 그에 따른 계획 지침의 적용범위, 신기술, 댐 일반계획, 관계법령 등을 명확하게 규정하였다. 즉, 새롭게 제시된 지침에서는 농업용 댐 관련 설계기준의 내용 중 농업용 댐의 설계에 필요한 공통사항인 계획일반, 저수용량, 설계홍수량, 위치 및 형식, 친환경 댐 계획 및 경제성 평가 내용을 발췌 및 수정하여 ‘농업용 댐 계획’편에 정리하였으며, 기후변화 및 비점 등 수질관리특성을 고려한 관련 기준의 반영을 제시하였다. 또한, 본 기준은 관련부처의 관련 법령과 가이드라인을 종합적으로 반영함으로서 정책적 측면에서의 합리성을 유지할 수 있도록 하였다.

국가건설기준의 농업용 댐 일반계획 지침 개정 방안 연구

강문성 ( Kang Moonseong ),김학관 ( Kim Hakkwan ),황세운 ( Hwang Syewoon ),전상민 ( Jun Sang-min ),박찬기 ( Park Chan-gi ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

농림축산식품부는 국가건설기준센터를 통해서 농업용 필댐, 콘크리트댐, 관수로, 저수지, 양수장, 배수장 등과 같은 농업생산기반시설에 대한 조사, 계획, 설계, 운영 등에 관한 지침을 제시하고 있다. 이러한 지침들은 실무에서 활용될 수 있도록 정책적 근거와 기술적 요소들이 제시되어야 한다. 현재 국가건설기준의 농업용 댐 계획 편은 1968년 12월에 농업생산기반정비사업 계획설계기준 필댐편으로 제정되었고, 1982년 12월에 콘크리트댐에 관한 사항을 포함하면서 농업생산기반정비사업 계획설계기준 댐편으로 개정되었다. 그리고 1989년 12월에 동일 사업 및 기준의 댐편에서 분리되면서 농업생산기반정비사업 계획설계기준 콘크리트댐 설계 편으로 제정되었으며, 2002년 12월에 농업생산기반정비사업 계획설계기준 필댐편으로 개정되었고, 마지막으로 2018년 4월에 KDS 67 10 10 “농업용 댐 계획” 편으로 다시 제정되어 국가건설기준센터를 통해 배포되고 있다. 이 기준은 농어촌정비법에 근거한 농업생산기반정비사업으로 개발 또는 개보수되는 농업용 댐의 계획을 수립하기 위한 것이다. 또한, 이 기준은 기후변화를 고려한 농업용 댐 계획 수립에 필요한 유입량, 홍수량, 저수용량, 위치 및 형식 등 관련 기준을 제시하는 것을 목적으로 한다. 따라서 본 연구에서는 실무자가 농업용 댐의 설계를 위한 일반적인 계획과 관련하여 그 지침으로써 활용될 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 기존의 ‘필댐 설계’, ‘콘크리트댐 설계’, ‘콘크리트 중력댐 설계’ 및 ‘아치댐 설계’ 편 등에 산재되어 있는 공통사항을 ‘농업용 댐 계획’ 편으로 취합 및 정리하였으며, 그에 따른 계획 지침의 적용범위, 신기술, 댐 일반계획, 관계법령 등을 명확하게 규정하였다. 즉, 새롭게 제시된 지침에서는 농업용 댐 관련 설계기준의 내용 중 농업용 댐의 설계에 필요한 공통사항인 계획일반, 저수용량, 설계홍수량, 위치 및 형식, 친환경 댐 계획 및 경제성 평가 내용을 발췌 및 수정하여 ‘농업용 댐 계획’편에 정리하였으며, 기후변화 및 비점 등 수질관리특성을 고려한 관련 기준의 반영을 제시하였다. 또한, 본 기준은 관련부처의 관련 법령과 가이드라인을 종합적으로 반영함으로서 정책적 측면에서의 합리성을 유지할 수 있도록 하였다.

농촌용수 물순환 해석모형의 프레임웍 설계

강문성 ( Moonseong Kang ),송인홍 ( Inhong Song ),박지훈 ( Jihoon Park ),송정헌 ( Junghun Song ),김진택 ( Jintaek Kim ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

농촌용수의 복잡성과 광범위성을 보다 효율적으로 해석하기 위해서는 농촌용수의 다양한 모의 요소를 각각의 독립적인 객체로 모듈화하고, 조건에 맞게 다수의 모듈을 조합하여 해석할 수 있는 객체지향 모델링 기법 기반의 맞춤형 모델시스템 구축이 필요하다. 본 연구의 목적은 우리나라 농촌지역의 물리적 특성 및 영농의 다양화/복잡화에 따른 농촌용수구역단위의 종합적인 농촌용수 물순환 해석을 위하여, 1) 기존의 국내외 물순환 해석 모듈 및 시스템을 고찰하고, 2) 종합적 농촌용수 해석 모형의 개발 필요성에 대한 전문가 설문조사를 실시하여 분석하며, 3) 이를 바탕으로 종합적 농촌용수 해석 모형을 위한 프레임웍을 개발하는 데 있다. 농촌용수 해석 통합시스템 개발은 기상, 토양, 작물, 산림, 농학, 수리/수문, 수질, 수리시설, 프로그램 등을 포함하는 광범위한 연구 분야가 포함되어야 함으로 단기적 관점에서 수행될 수 있는 연구 사업으로는 한계가 있다. 따라서, 각 학문 분야별 전문가그룹을 통섭하고, 국가적 차원의 중·장기적인 관점에서 종합적/체계적 계획을 수립하여 추진해야 할 것이다. 본 연구의 결과는 우리나라 농촌지역 특성 및 기후변화를 고려한 수자원의 물수요분석 등의 이수 및 홍수 등의 치수에 대한 전방위 대처를 통한 농촌수자원의 안정적인 공급과 국가 청정 수자원 확보를 위한 적정 농촌물순환 해석 기술 제공 및 활용이 기대된다.

제3차 비점오염원관리 종합대책에 따른 농촌비점오염원 관리방안

강문성 ( Moonseong Kang ),김계웅 ( Kyeung Kim ),김학관 ( Hakkwan Kim ),최지용 ( Jiyong Choi ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

우리나라 비점오염물질(’18년 기준, T-P)은 하천오염 부하율의 약 72.1%을 차지하고 있으며, 하천 목표수질 달성을 위해 비점오염원 관리의 중요성이 증대되고 있다. 또한, 도시화에 따른 불투수면적 증가는 강우시 비점오염물질의 하천으로의 직접유출을 증가시켜 수질악화를 초래하고 있어, 이에 대한 강우의 직접 유출량 관리가 필요하다. ‘90년대 이후 BOD는 개선되고 있으나, 비점오염원의 난분해성물질 등이 강우유출수에 의해 유입되면서 COD는 ‘00년 이후 악화되고 있으며, 환경기준 유기물지표 전환(COD→TOC)에 따른 미량유기물질 또는 신규오염물질에 대한 정책적 대응이 필요하다. 우리나라는 녹조예방 등을 위한 수질관리 중요성이 부각되어 오고 있으며, 기후변화와 강우특성의 변화로 유출량의 지속적 증가로 비점오염원 관리의 중요성이 증대되고 있다. 따라서, 비점오염원 관리 강화를 통한 하천 수질개선을 위해서, 우리나라는 「제1차(’04-’11) 및 제2차(’12-’20) 국가 비점오염원 관리 종합대책(관계부처 합동 대책)」을 수립하여 이행해오고 있다. 이후 제3차 국가 비점오염원관리 종합대책 수립부터 법제화(’16.1, 물환경보전법 제53조의5)되었으며, 「제2차 비점오염원 관리 종합대책」의 시행기간 완료에 따라 그간의 성과를 평가하고, 제3차 종합대책(’21∼’25)을 2020년말에 수립할 예정이다. 한편, 우라나라의 비점오염원에 의한 부하율은 축산계(34.9%), 전·답(23%), 불투수면(6.1%), 임야(5.2%), 기타(3.1%) 등으로 구성되어 있으며, 수질 개선을 위해서는 비점오염원 중 높은 비중을 차지하는 농업·축산부문 비점오염 중점관리가 필수적이다. 따라서, 제3차 국가 비점오염원 관리 종합대책과 연계된 통합적 농업비점오염원 관리방안을 선제적으로 수립하여 체계화하여야 할 것이다. 이러한 농업 부문에서의 실행계획이 국가물관리기본계획 중 오염원 관리계획에 부합하는 비점오염원 관리전략을 주도하는 역할을 담당하여야 할 것이다.

농업생산기반시설 설계기준 개정에 관한 연구: 농지관개 논관개계획 편을 대상으로

강문성 ( Moonseong Kang ),김학관 ( Hakkwan Kim ),황세운 ( Syewoon Hwang ),황순호 ( Soonho Hwang ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

농림축산식품부는 국가건설기준센터를 통해서 농업용 필댐, 콘크리트댐, 관수로, 저수지 등과 같은 농업생산기반시설에 대한 조사, 설계, 운영 등에 관한 지침을 제시하고 있다. 이러한 지침들은 실무에서 활용될 수 있도록 정책적 근거와 기술적 요소들에 대해 제시할 필요가 있다. 국가건설기준 내에서 농지관개 논관개계획 편은 1969년에 농지개량사업계획설계기준의 관개편으로 제정되었으며, 이후 현장 실무자의 편의를 도모하기 위하여 1998년에 평이하고 정확하게 기술된 농업생산기반정비사업 계획설계기준 관개편으로 개정되었다. 그리고 2018년에 국토교통부 건설공사기준 코드체계 전환에 따른 건설기준 코드 정비가 이루어졌으며, 건설기술진흥법 (제44조)에 의거하여 국가건설기준의 KDS 67 40 20으로 제정되었다. 논관개계획 기준은 농어촌정비법에 근거한 논관개사업에 관한 조사, 계획, 설계에 필요한 기술적 사항을 규정하는 데 목적을 두고 있으며, 현재 국가건설기준센터를 통해 배포되고 있다. 이 기준은 농어촌정비법에 근거한 농업생산기반 조성·확충을 위한 정비사업 및 논관개와 관련한 농어촌용수 개발사업의 조사 및 계획을 제시해야 할 필요가 있다. 또한, 이 기준은 해당 사업을 위한 설계가 현재의 논관개 수요를 만족하고 기후변화, 농업환경 변화, 농업수요 변화 등 다양한 미래 요소를 고려하여 중장기적으로 지속가능한 기능을 성공적으로 수행할 수 있도록 설정하여야 할 것이다. 그러나 현재 이 기준에서는 논관개계획에서 사용되는 용어에 대한 정의가 제시되어 있지 않으며, 논관개계획과 관련된 조사, 설계 등에 대한 사항들이 명확하지 않으며, 최신 기술동향 및 신기술 도입 등이 반영되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 실무자가 대상지구의 논관개계획과 관련하여 지침으로써 활용될 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 이 대책의 적용범위, 신기술, 논관개계획, 관계법령 등을 명확하게 규정하였으며, 논관개계획에 대한 조사 방법 및 설계에 대해 실무자가 활용할 수 있도록 해설편을 작성하여 세부 기준을 충분히 제시하였다. 특히, 현장실무자의 창의적 활용성을 높이기 위하여 개정안에는 개념적 측면을 강조하였으며, 해설편에서는 개정안의 개념에 대한 상세한 기술적 토대를 다루도록 작성하여 제시하였다. 더욱이 본 기준은 관련부처의 관련 법령과 가이드라인을 종합적으로 반영함으로서 정책적 측면에서의 합리성을 유지할 수 있도록 하였다.

CREAMS-PADDY 모형을 이용한 영농방법에 따른 논 비점오염 배출량 추정

송정헌 ( Junghun Song ),강문성 ( Moonseong Kang ),송인홍 ( Inhong Song ),이경도 ( Kyungdo Lee ),장정렬 ( Jeongryeol Jang ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

2006년 물환경관리기본계획에 따르면 점오염원은 감소하고 있으며 비점오염원은 지속적으로 증가하는 것으로 보고 되고 있다. 토지계 비점오염부하 중 농촌계 발생오염부하 비중은 질소와 인이 74%, 55%이며, 농경지 중 논의 비율은 60%이다. 우리나라에서는 농업용수의 80%가 벼농사에 이용되고 있으며, 이에 따른 비점오염 배출량은 하천으로 유입되어 수계의 환경적 문제를 야기시킬 수 있다. 따라서 토지계 비점오염부하량을 저감하기 위해서는 토양, 기후, 오염원 등 지역적 특성에 따라 관개, 시비 관리 등을 포함하는 다양한 형태의 영농방법을 적용하여 논에서의 배출부하량을 최소화 할 필요가 있다. 그러나, 다양한 형태의 영농방법에 따른 논 비점오염원의 유출 특성 구명이나 이에 따른 배출부하의 정량화에 대한 연구는 미흡한 실정이고, 논에서의 다양한 영농방법을 적용하여 비점오염 배출량을 실측하기에는 시간적, 경제적 한계가 있다. 따라서 본 연구의 목적은 논 비점오염모형을 이용하여 논에서의 비점오염 배출량을 정량적으로 추정하고, 이를 바탕으로 논에서의 비점오염 배출량 저감을 위한 최적의 영농방법을 제시하는 데 있다. 논 비점오염모형은 CREAMS-PADDY 모형을 선정하였고, 모형의 보정/검정을 위하여 국립식량과확원 벼맥류부에 의해 모니터링 되고 있는 연구 시험포장의 기상, 토양, 담수심, 침투수량, 관개수량, 유출량, 유출수 수질 및 시비량, 시비시기, 시비 방법 등의 자료를 이용하였다. 논에서의 최적의 영농방법을 수립하기 위하여, CREAMS-PADDY 모형을 이용하여 물꼬 높이, 비종, 그리고 시비량에 따른 비점오염부하량을 추정하고, 그 결과를 비교 평가하였다.

농업용저수지가 농촌유역 물순환에 미치는 영향 평가

김석현 ( Seokhyeon Kim ),강문성 ( Moonseong Kang ),황순호 ( Soonho Hwang ),김계웅 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

최근 기후변화, 불투수면 증가, 과도한 지하수 이용 등으로 유역 환경이 변화하고 있으며, 이에따른 부작용으로 하천의 건천화, 지표유출량 증가, 증발산량 감소 등 물순환 구조가 왜곡되고 있다. 따라서 지속가능하고 건전화된 물순환을 위해서는 해당 유역의 물순환계를 정확히 파악하고 이를 고려하여 객관적으로 정량화할 수 있어야한다 우리나라 농업유역은 시가지, 산림지, 농경지 및 수리시설물로 이루어져있다. 우리나라 농업유역은 물꼬를 이용해 논에 담수상태를 유지하는 영농활동이 이루어져 논 및 저수지의 물관리 방식에 따라 크게 변화한다. 이에 저수지가 유역 물순환에 미치는 영향을 정량적으로 평가할 필요가있다. 본 연구에서는 농업용저수지가 유역 물순환에 미치는 영향을 평가하기위해 이동저수지를 포함하고있는 진위교유역을 대상지역으로 선정하였다. 유역 물순환 모의를 위해 HSPF와 MASA을 연계하였으며, HSPF로 유역의 유출량을 모의하였고 MASA의 저수지 및 농업용수 공급모듈을 활용하여 모델을 구축하였다. 저수지 상류는 진위A1지점 유출량자료를 통해 보검정을 시행하였으며, 저수지 하류는 진위교유량관측소 유출량 자료를 통해 보검정을 시행하였다. 농업용저수지의 영향평가를 위해 구축된 모델에서 저수지 기작을 제외한 시나리오를 모의하여 결과를 비교하였다. 물순환평가는 농업유역물순환율, 물순환회복율, Budyko곡선을 이용하였다. 평가결과 농업용저수지가 있을 때 더 높게 평가되었으며, 이는 저수지증발량 및 관개지구 증발산량 증가로인한 물순환 개선으로 사료된다.

도시유역 물순환 해석 모형을 이용한 유효불투수율 추정

황순호 ( Soonho Hwang ),강문성 ( Moonseong Kang ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

유역 개발에 의한 불투수면 증가는 강수의 직접 유출률을 증가시킨다. 그 결과 유출량의 도달 시간이 빨라지고 첨두 유량이 증가하여 홍수 피해가 증가한다. 또한 강우 시 불투수면에 축적된 비점오염원 유출은 고강도 오염물질을 수반하며 불투수면 비율은 오염부하량을 산정하는 물리적 모형과 경험적 모형에서 가장 중요한 예측 변수로 작용하기도 한다. 하지만 총 불투수면의 면적은 유역관리에 있어서 불투수면이 수환경에 미치는 영향을 정확히 반영하는 데는 한계가 있으며, 보다 정확한 수문 분석을 위해선 유효불투수면의 면적 평가가 필요하다. 본 연구의 목적은 대전천 유역의 인동 수위관측서를 대상으로 도시유역 물순환 해석 모형인 CAT (Catchment Hydrologic Cycle Assesment Tool, 2010)을 이용하여 관심 토지이용에 대한 유효 불투수면적을 산정하는 데 있다. 대상유역의 토지피복분류는 WAMIS에서 제공하는 영상자료를 이용하여 1975년에서 2000년까지 매 5년 주기로 분석하였고, 최근의 토지피복변화는 2005년의 Landsat-TM 영상을 취득하여 ISODATA 무감독 분류를 수행하여 적용하였다. 대상유역의 토지피복분류는 시가화지역, 산림지역, 그리고 농경지의 면적이 전체면적의 99%을 차지하는 것으로 분석되었다. 따라서 CAT 모형의 적용은 토지피복을 Urban, Forest, 그리고 Paddy 등에 대해서 노드를 구성하고 수행되었다. 유효 불투수율은 관측 유량 자료와 모형에서 추정된 강우사상별 유출량 모의값과 비교하여 산정하였다. 또한 인터넷 항공사진을 지적도와 중첩하여 전체 면적 중 투수면으로 판단되는 면적을 제외하는 방법으로 구한 유효불투수율 값과 모형을 이용한 유효 불투수율을 추정 값을 비교/평가 하였다.