우리나라 농업용수 PSE 산정에 대한 개선방안

김해도 ( Hae-do Kim ),나민철 ( Min-chul La ),조진훈 ( Jin-hoon Jo ),임종성 ( Jong-sung Lim ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

OECD 농업위원회에서는 농업정책과 관련된 지지액(support)을 계측하는데 핵심지표로서 PSE(producer support estimate)를 사용하며, 이를 통해 국가별 생산왜곡, 생산비(非)연계, 시장목표 등의 평가에 이용하고 있다. 농업분야 전체에 대한 PSE의 경우, 우리나라와 사정이 비슷한 일본은 1988년 이전 64(%PSE)에서 2007년도는 45로 많이 낮아지고 있고, 우리나라는 70에서 60으로 낮아지긴 했으나 OECD 평균(23)보다는 아직은 높게 평가되고 있기 때문에 지속적으로 개선하기 위한 노력을 진행 중에 있다. 현재 농업용수의 경우, 기반시설과 관련된 정부보조는 일반지지추정치(GSSE)에 포함되어 있으나 호주, 뉴질랜드 같은 농산물 수출국은 정부가 농산물 생산의 왜곡을 줄여야 한다고 강력하게 주장하면서 이 부분을 PSE에 포함하는 방안을 제기하면서 용수 사용에 따른 완전비용회수(Full Cost Recovery)를 정책대안으로 제시하고 있다. 이와 같이 OECD가 농업용수 PSE산정방식을 변경하게 되면 기존의 GSSE에 해당되는 건설비용, 유지관리비용 등을 PSE에 포함되어 우리나라와 일본의 경우 농업용수에 대한 PSE가 크게 증가 하게 된다. OECD 회원국들 중 미국, 멕시코, EU, 호주, 일본 및 한국의 농업용수 PSE 각 국별 농업용수 PSE수준을 비교한 결과(2008년도 까지) 한국과 호주가 가장 낮은 수준인 것으로 나타났으며, 미국과 EU가 비슷한 수준으로 분석된 반면, 일본과 멕시코가 가장 높은 군에 속하였다. 또한 전체 PSE 중 농업용수PSE비중의 변화추이를 보면, 한국과 EU가 가장 낮고, 다음이 일본과 미국이며, 호주와 멕시코의 순서로 높게 파악되었다. 현재 각 회원국이 자국의 정치, 자연환경(기후), 영농방식, 역사 등 여러 가지 여건에 따라 다양한 정부기관 또는 물 관리기관에 의해 시행되는 지지정책의 내용 또한 다양하다. 따라서 본 연구에서는 농업용수PSE산정 주관기관, 수자원의 다목적 이용(농업용 수자원의 점유율), 정책분류의 일관성, 회원국별 농업환경과 영농활동의 차이, 농업으로 인한 외부재와 공공재의 비용/편익의 처리, PSE와 GSSE 간의 차이점, 농업용수기반시설의 잔존가치 등으로 관련된 문제점을 고찰하고, 이 가운데 일부의 문제점에 대해서는 개선 방향을 제시하였다.

하수처리수의 농업용수 재이용 시스템 적용 - 농업용수 재이용 관리지역 추출 및 DB작성-

김해도 ( Kim Hae Do ),이광야 ( Lee Kwang Ya ),정광근 ( Chung Kwang Kun ) 한국농공학회 2006 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2006 No.-

This study is to reuse of wastewater safely for an agricultural purpose by eliminating a hazardous element such a coliform where wastewater has influence on a agricultural infrastructures. In order to manage the exist reuse water sites where are affected by an wastewater, A Buffer function that is one of GIS analysis techniques is used for set up the management sites based on the distance between wastewater treatment plants and agricultural infrastructures. The results of management sites are extracted to 127 of 271 plants.

분리막 기반 하수처리장 재이용 공정분석

김해도 ( Hae-do Kim ),박지성 ( Ji Sung Park ),김경묵 ( Keung Muk Kim ),문성근 ( Sung Keun Moon ),김일정 ( Yil Joung Kim ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

하수처리장 방류수 재이용은 대체수자원이라는 경제적 측면과 하수처리수에 포함되어 있는 오염부하량의 저감이라는 환경적 측면의 이점이 있는 반면 재이용시 하수처리수에 포함되어 있는 바이러스 및 대장균 등 위해성 물질에 의한 안전성 문제 및 위해성물질의 완전한 제거를 위한 추가 고도 수처리 공정이 불가피하게 필요하다. 고도 수처리 공정으로는 UF(울트라 필터) 및 NF(나노필터) 등 분리막을 이용한 수처리공정의 적용이 수질적인 측면에서 가장 보장성이 크다. 하지만 분리막을 이용한 수처리공정의 경우 분리막을 주기적으로 교체하는 비용발생과 함께 정기적으로 분리막 세척 및 복잡한 공정의 작동 등 전문적인 유지관리기술이 뒷받침되어야 정상적으로 수처리 관리가 가능하다. 또한 기존의 하수처리장에서 재이용을 목적으로 별도의 수처리 시설을 두게 되는 경우 방류수 이용방법이 추가적으로 가압시설 및 공급시설이 필요하고, 방류수의 수질성상에 따라서 주처리 시설인 분리막의 적정 이용을 위해 전처리 시설 및 분리막 세정을 위한 후처리 시설이 추가적으로 필요하다. 본 연구에서는 하수처리수의 재이용을 목적으로 기존하수처리장에 추가적인 분리막 시설을 계획하는 경우 발생가능한 문제점을 도출하고, 문제점에 대한 해결방안으로 전처리와 후처리시설을 검토하여 최종적으로 재이용공정의 표준화 도출을 하는데 있다. 연구 결과 기존하수처리장에서 방류되는 방류수의 수질적 특성은 기본적으로 하수처리장 방류수 수질기준에 의거 방류되고 있지만 재이용 목적의 수질기준과는 상의하여 별도의 재이용시설을 통해 수질기준에 적합하도록 재처리가 필요하고 방류수의 유입성상이 연중 일정하지는 않기 때문에 적정한 전처리 필터를 사용하여 분리막이 처리할 수 있는 범위의 유입수 성상이 될 수 있도록 해주어야 한다. 또한 분리막 적용의 가장 중요한 부분으로 분리막 세정기술이 필요하며, 기존의 분리막 운영시 발생되는 폐수가 기존 하수처리장 운영에 지장을 줄 수 있으므로 폐수량 저감방법이 매우 중요하다. 또한 농업용목적의 하수재이용의 경우 적정하게 처리하더라도 실제 공급단계에서 재이용수 사용자 안전성을 고려하기 위해 사용지역에 대한 위해성 분석이 반드시 필요하다.

농업용 목적의 하수처리수 간접재이용시스템 공정분석

김해도 ( Hae-do Kim ),윤동균 ( Dong-koun Yun ),조진훈 ( Jin-hoon Jo ),한국헌 ( Kuk-heon Han ),강수만 ( Su-man Kang ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

농촌지역도 도시화가 확산되면서 농촌지역과 도시지역이 구분되지 않고 혼합되고 있다. 이에 따라 농촌지역에도 하수처리장이 지속적으로 건설됨에 따라 기존의 농업용수 취수시설이 하수처리장 방류수에 영향을 미치는 경우가 많아지고 있다. 또한 농촌지역의 도시화에 따라 농촌하천에서 취수하는 용수중에서 농업용수로 사용이 부적합한 용수도 전국곳곳에서 이용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 농촌지역에서 농업용수로 부적합한 용수를 취수하고 있는 곳을 대상으로 농업용 목적의 간접재이용시스템 공정의 개발을 목표로 우리나라 농업용수 공급에 적용할 수 있는 수처리 시스템의 공정을 분석하고자 한다. 하수처리수 간접재이용시스템의 공정을 개발하기 위한 공정분석으로는 우선 수처리 시스템의 목표수질을 설정하기 위한 분석과 함께 농촌지역내 위치한 농업용수 취수시설의 종류에 따른 취수 시스템 적용위치를 분석하였다. 또한 간접재이용시스템 공정별 목표기능을 설정하기 위해 「유입공정 - 처리공정 - 공급공정」으로 요소기술을 구분하여 각 공정에 따라 적용 가능한 기능을 분석하였다. 유입공정은 하수처리수가 방류되는 하천수를 원수로 하여 처리공정으로 공급하는 공정으로서 가압시설과 함께 전처리 공정까지를 의미한다. 가압시설로는 자흡식 펌프가 가장 많이 사용되고 있으며 처리공정 및 공급공정까지의 연속운전이 필요하므로 유량정보 및 수질정보에 의한 자동운전이 가능하도록 구성하는 것이 필요한 사항이다. 처리공정은 하수처리수 재이용을 위한 수처리 공정으로 여과 소독을 주요 목표로 하고 있다. 여과공정은 필터를 이용한 물리적 처리공정을 말하며 미립자에 해당하는 1~10㎛ 에 해당하는 부유물의 제거를 목표로 하는 것이 경제적이다. 또한 살균 및 소독공정으로는 나노버블을 응용한 기술과 자외선 장치의 조합으로 구성하는 것이 바람직하다. 간접재이용시스템의 공급공정은 처리공정을 거쳐 곧바로 대상농경지에 공급하는 방법과 저류조를 이용하여 공급하는 방법으로 구별할 수 있으며, 논농업 지역에 공급할 경우는 직접공급방식으로 구성해야 하고, 밭농업 지역에 공급할 경우에는 반드시 유량을 조절할 수 있는 저류조가 필요하다.

농업용수 공급시스템의 환경적 외부효과 논의배경 및 당면과제 분석

김해도 ( Hae-do Kim ),이광야 ( Kwang-ya Lee ),이용직 ( Yong-jig Lee ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

OECD 농업분과(Agriculture and Fisheries)에서는 회원국의 농업정책 점검평가, 농업정책목적달성수단 및 분석기법 개발, 농업과 환경간의 상호관계 분석, 농업환경지표 개발, 환경적으로 바람직한 농업을 촉진시키기 위한 방안을 마련하고 있다. 문제는 분과회의에서 다루고 있는 주요안건의 분석결과가 향후 우리나라 농업용수 정책 기조에 영향을 미칠 것으로 예상된다는 것이다. 특히, 농업용수와 관련한 보조금과 물값 정책에 대해서는 우리나라의 농촌환경과 사회적ㆍ지역적 특성을 제대로 반영하지 못하고 있다. 본 연구에서는 농업의 다원적기능(multifunctionality)과 관련하여 제기되었던 농업의 환경적 외부효과(externality)에 대해 기술적인 측면에서 정의하고 당면과제를 분석하여 농업용수의 환경적 외부효과와 관련된 국제회의 등에 적극적이고 체계적인 대응전략을 수립하는데 기여하고자 한다. 경제학용어인 외부효과는 긍정적외부효과와 부정적외부효과로 구분되는데 논쟁이 되고 있는 부분은 수입국측에서 주장하고 있는 다원적기능에 긍정적외부효과 뿐만 아니라 부정적외부효과(negative externality)도 고려해야 한다는 것이다. 그리고, 농업용수의 긍정적 외부효과의 공공재(public good characteristics)여부와 시장실패(market failure) 그리고, 생산과의 결합성(Jointness) 정도에 대해 객관적인 분석작업을 요구하였다. 따라서 우리나라의 경우 농업용수 정책에 대해 국제회의에 적극적으로 참여하기 위한 실증적이고, 구체적인 종합자료의 구축이 시급한 상황이나 아직까지는 우리나라가 대응하는 방식이 구체적 계획이나 종합적인 전략 없이 단편적으로 대응해오고 있는 실정이다.

농업용수 관리를 위한 물리·화학적 물처리 기술 적용

김해도 ( Hae-do Kim ),최선화 ( Sun-hwa Choi ),김동환 ( Dong-hwan Kim ),이태호 ( Tae-ho Lee ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

우리나라의 대부분의 농업용저수지는 온도와 상류지역 영양염류의 유입에 영향을 받아 정도의 차이는 있지만 녹조현상이 매년 발생하고 있다. 특히 농업용저수지에서의 녹조현상은 광역화, 독성화 및 장기화의 특성을 띄고 있으며, 수온의 변동시기와 용존산소량(DO)이 낮아지는 시기에는 녹조발생과 맞물려 물고기가 폐사하는 사례도 발생하고 있다. 따라서 건전한 농업용저수지의 수질관리에서 중요한 수질인자는 총질소(TN)와 총인(TP) 등 유기물의 제어가 필수적으로 판단된다. 본 연구에서는 물속에서 이미 발생한 조류 제거기술 및 조류 발생의 원인이 되는 유기물의 제거방안에 대해 국·내외 기술 사례와 더불어 최근에 개발한 물리, 화학적 복합처리 기술을 농업용수 관리에 적용 방안을 개발하였다. 이를 위해 물처리 시험장치를 소규모 파일럿 규모로 제작하여 100m³ 규모의 연못에 적용하였다. 시험결과 Chl-a(콜로로필)는 196.2mg/m³(유입수)에서 0.041mg/m³(처리수)로 거의 제거가 되었고 TP는 99%(0.426 →0.004) TN 은 93%(23.9 →1.69) 가 제거되는 등 수질시험결과로 볼 때 이미 발생한 조류의 제거뿐만 아니라 TN, TP 등 유기물의 제거도 동시에 이뤄지기 때문에 조류발생의 저감에도 본 기술이 기여할 수 있을 것으로 판단되었다. 현재의 농촌지역의 수역이라고 할 수 있는 호소는 불완전 처리된 영양물질의 수계 유입이 증가됨에 따라 부영양화가 심화되고 있으며 이로 인해 조류의 문제까지 지속적으로 발생하고 있다. 지금까지의 조류제거 문제의 해결은 단기적으로 조류방지 살포제를 포설하거나 일시적으로 심하게 발생한 조류를 일부 제거하는 방식으로 이뤄지고 있으며, 조류의 발생을 저감시키는 수질개선방법으로는 인공습지 조성을 통해 유기물을 제거하는 방식으로 진행되어 왔다. 하지만 살포제의 포설로서 퇴적량이 많아지고 있는 점과 강우기 습지의 유기물 제거효과 부족 등의 문제에 대해 적극적으로 대처할 시점에 도달하였다.

농업측면에서의 물의 가치 평가를 위한 외부효과 분류 및 비용 분석

김해도 ( Hae Do Kim ),최선화 ( Sun Hwa Chol ),김동환 ( Dong Hwan Kim ),이태호 ( Tae Ho Lee ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2014 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2014 No.-

평야부 수로 수리해석 기반의 관개 및 배수 시스템 개발

김해도 ( Hae-do Kim ),강문성 ( Mun-sung Kang ),김경탁 ( Kyung Tak Kim ),문성근 ( Sung-keun Moon ),김선주 ( Sun-joo Kim ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

농업용수 물관리는 작물의 생산성을 최대화하기 위해 적절한 시기에 적절한 양의 물을 송수ㆍ배분하는 것과 홍수시 농경지의 과잉수를 신속히 배제하여 농경지 침수방지 및 작물의 생육환경을 조성하는 관개와 배수의 통합과정이다. 우리나라 농업용 수리시설 약 69,000개소 중 30년 이상 경과된 노후 시설이 약 56%인 39,000개소에 이르고, 10년 한발빈도 수리안전답 비율은 2010년 현재 52.9%에 머무르고 있어서 가뭄, 홍수 등 재해에 취약한 실정이다. 과학적, 체계적 물관리를 위해서는 용수로, 포장, 배수로 등 용수계통을 따라 정밀한 용ㆍ배수량 산정이 요구되며 수로와 논에서의 수위, 유속, 도달시간 등 수리학적 계산이 가능한 시스템의 개발이 필요하다. 따라서 농업용수 물관리 특성을 분석하여 최적 관개/배수량을 결정하고 관개/배수 조직에 대한 모델링과 수로 수리해석 모형을 구축하여 관개/배수 상황을 정밀 해석하므로서 합리적인 의사결정을 지원할 수 있도록 지능형 관개/배수 관리시스템 개발이 필요하다. 수로부 해석을 위한 모형 개발을 위하여 관개/배수 모형을 시험적용하기 위한 시험지구를 선정한다. 수로부의 수리해석 모형에 적용하기 위한 자료의 수집과 현장조사를 통하여 모형 입력자료를 작성한다. 본 모형은 복잡한 현장 지형요소를 간단히 처리하기 위하여 지형정보체계(GIS)를 적용하여 모델링을 수행한다. 즉 현장조사된 지형정보를 이용하여 모형의 입력자료를 작성하고 필요시 수정하기 위해서는 매우 힘든 작업이 요청되는데 이러한 과정을 GIS를 이용한 주제도 작성에 의하여 모델링을 수행하는 시스템을 구축한다. 시범지구의 모델링을 통하여 수행하려는 내용은 용배수로의 현상을 가장 정확하게 해석하여 수리해석 과정을 통하여 원하는 포장(논)의 목표 용수량 공급시간, 공급량을 정확하게 파악하여 과학적 물관리 기반으로 활용할 예정이다. 배수 측면에서는 포장 외부에서 유입되는 홍수량과 포장 내부에 발생하는 홍수를 정확히 예측하여 홍수발생에 의하여 침수되는 논을 예측하고 필요시 침수되는 유수지 역할을 하는 논으로 침수를 유도하며 하천과 인접한 수문의 개폐를 결정할 수 있는 의사결정지원시스템을 개발한다. 현장 시설물과 물관리 조직의 수리해석을 위하여 필요한 기술을 개발하며 특히 관행적으로 시행되던 물공급 기술의 개선이 요구된다. 시스템의 정확도를 높이기 위하여 모의된 특정지점의 수위와 자동계측장치를 이용한 현장 계측자료의 비교를 통하여 시스템의 보정을 수행하며 매년 적절한 목표의 설정과 개발된 시스템의 실무 적용을 위하여 현장 물관리 조직에 보급할 예정이다.

하수의 농업용제이용에 따른 농경지에서의 인체 위해성 평가

김해도 ( Hae Do Kim ),최선화 ( Sun Hwa Choi ),김동환 ( Dong Hwan Kim ),이태호 ( Tae Ho Lee ),이한필 ( Han Pil Lee ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2014 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2014 No.-

한 · 미 국가연구개발사업의 특허관리제도 비교 분석

김해도(Kim Hae Do) 한국기술혁신학회 2009 한국기술혁신학회 학술대회 발표논문집 Vol.2009 No.5