제주도 밭 용수량 산정 프로그램 개발 및 적용 = Development and Application of the Estimation Program of Irrigation Water Requirements for Upland Crops in Jeju Island

국문 초록 (Abstract)

제주도는 수자원의 대부분을 지하수에 의존하여 수자원 시설용량의 약 84%가 지하수 관정의 시설용량이다. 이중에서 농업용 지하수 관정의 시설용량이 전체 시설용량의 68% 정도로 감귤과 마늘, 양배추, 양파, 당파 등과 같은 밭작물에 용수를 공급하고 있다. 본 연구에서는 과수원과 밭작물에 용수를 공급하는 농업용 관정의 개발량 결정, 급수구역 설정 등 농업용수 개발 및 공급 계획 수립에 활용 가능한 프로그램을 개발하였다.
작물 재배 기간의 지하수 이용량 평가를 위해 경작자의 관개 관행을 고려한 실제 이용량과 최적 재배를 위한 필요수량을 산정하는 “제주도 농업용 지하수 이용량 프로그램”을 개발하였다. 또한 관정에서 지속적으로 양수 가능한 개발량과 최대 급수 가능 면적을 설계하기 위해서 10년 빈도 가뭄 시 최대 수요량을 산정하는 “제주도 농업용 지하수수요량 프로그램”을 개발하였다.
농업용 지하수 이용량 프로그램은 FAO Irrigation and Drainage paper No.56의 실제 증발산량 및 토양 물수지 계산절차를 이용하고, SCS 방법으로 지표유출량을 산정하여 일정 토양수분 상태가 되면 1회 관개량이 급수되도록 하였다. 제주도는 9월과 10월에 마늘 발아 촉진을 위해 다량의 용수를 사용하고 노지감귤 과수원의 경우 소독방제 용수의 비중이 크므로 이런 다목적 용수량을 고려할 수 있도록 하였다. 제주도는 지하수가 지하 깊은 곳에 부존하므로 모관수 상승에 의한 수분 공급량은 고려하지 않았다. 본 프로그램의 실제 이용량 산정 기능은 1개월에 2∼3회 간격으로 3년 동안 필지단위로 지하수 이용량을 조사한 자료로 개발 및 검증을 하였다. 작물계수, 토양수분 보유특성 외에도 경작자의 관개 시기, 1회 관개수량, 비닐멀칭 여부를 입력 하여 농업현장의 실제 이용량을 산정하게 하였다. 이 기능은 필지단위의 지하수 이용량 관측 자료로 작물계수를 검증하는데 활용할 수 있다. 총이용가능수분량 (TAW)이 44.5∼34 8mm 되는 3개 감귤 과수원의 최근 3년간 실제 이용량 산정 결과 평균 368 m³/ha/년을 이용하였으며, TAW가 44.5mm인 과수원은 837 m³/ha/년, TAW가 348 mm인 과수원은 64 m³/ha/년을 사용하여 TAW에 따라 이용량은 큰 차이가 나타났다.
필요수량 산정 기능은 이런 계산 절차를 일부 변경하여 토양수분량이 “작물이 수분 스트레스를 받지 않은 수분감소율” 이상이 되면 TAW까지 관개되도록 하였으며, 최대 15개 작물을 재배하는 4개 급수구역의 필요수량을 동시에 계산하여 상호 비교가 가능하도록 GUI를 개발하였다.
수요량 산정 프로그램은 기존 프로그램을 기반으로 개발하여 연별 최대 증발산량으로부터 10년 빈도 작물증발산량을 산정한 후 관개효율을 적용하여 작물별 원단위 수요량, 급수구역 수요량을 산정할 수 있도록 하였다. 본 프로그램은 최대 15개 작물을 재배하는 4개 급수구역의 수요량을 동시에 산정할 수 있도록 GUI를 개발하였으며, 4개 급수구역의 월별 최대 수요량을 산정하기 때문에 급수구역 간의 수요량을 비교 가능하도록 하였다. 2020년 제주도의 감귤, 채소, 감자의 농업용수 수요량은 1,622,342 m³/day으로 분석되었다.