Implementation of Polyacrylamide in the Agricultural Environment and its Recent Review

Yonghun Choi,Minyoung Kim,Youngjin Kim,Jonggil Jeon,Myungchul Seo 한국토양비료학회 2016 한국토양비료학회지 Vol.49 No.5

Nonpoint sources of pollution (NPS) is defined as diffuse discharges of pollutants (e.g., nutrient, pesticide, sediment, and enteric microorganism) throughout the natural environment and they are associated with a variety of farming practices. Previous studies found that water soluble anionic polyacrylamide (PAM) is one of the highly effective measures for enhancing infiltration, reducing runoff, preventing erosion, controlling nonpoint source of pollutants, and eventually protecting soil and water environment. Potential benefits of PAM treatment in agricultural soil and water environments have been revealed by many research and they include low cost, easy and quick application, and suitability for use with other Best Management Practices (BMPs) for NPS control. This study reviews the various applications of PAM and discusses its further potentials in agricultural environment.

수문학적 토양특성을 고려한 HSPF 모형의 INFILT, LZSN, UZSN 매개변수 산정

최용훈 ( Yonghun Choi ),이관재 ( Gwanjae Lee ),이서로 ( Seoro Lee ),양동석 ( Dongseok Yang ),임경재 ( Kyeongjae Lim ) 한국농공학회 2021 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2021 No.-

봄철 노지 작물의 관개 요구량 산정

최용훈 ( Yonghun Choi ),김영진 ( Youngjin Kim ),김승희 ( Seounghee Kim ),김민영 ( Minyoung Kim ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

본 연구에서는 밭작물 물관리 지침서의 관개시기 및 관개량을 참고하여, 봄철 노지 작물의 관개 요구량을 산정하였다. 통계연보의 재배 면적을 기준으로 대상 작물과 대상 지역을 선정하였다. 기상청 강우자료를 이용하여 대상 작물의 재배기간동안 발생하는 강우량과 밭작물 물관리 지침서의 필요 관개량을 비교하고, 강우량이 부족한 기간과 양을 분석하였다. 대상 작물은 재배면적에 따라 콩, 고추, 배추, 감자, 고구마로 선정하였고, 대상 작물의 시군별 재배면적을 통하여 주산지 순위를 결정하였다. 주산지 순위에 따라 강우량과 관개량을 비교하여, 관개량보다 강우량이 적은 주산지가 두 곳 이상이 될 때까지 계속 조사하였다. 강우자료가 없거나, 밭작물 물관리 지침서에 수록되지 않은 지역은 가장 인접한 지역의 자료로 분석하였다. 콩은 포항 7 mm, 의성 8 mm, 영주 5 mm, 고추는 영덕 33 mm, 울진 33 mm, 의성 23 mm, 영주 23 mm, 배추는 해남 18 mm, 평창 59 mm, 감자는 제주 31 mm, 강릉 47 mm, 고구마는 원주 6 mm, 울진 21 mm, 영덕 22 mm의 관개가 필요한 것으로 나타났다.

기준 일증발산량 산정을 위한 인공신경망 모델과 경험모델의 적용 및 비교

최용훈 ( Yonghun Choi ),김민영 ( Minyoung Kim ),수잔오샤네시 ( Susan O’shaughnessy ),전종길 ( Jonggil Jeon ),김영진 ( Youngjin Kim ),송원정 ( Weon Jung Song ) 한국농공학회 2018 한국농공학회논문집 Vol.60 No.6

The accurate estimation of reference crop evapotranspiration (ET_o) is essential in irrigation water management to assess the time-dependent status of crop water use and irrigation scheduling. The importance of ET_o has resulted in many direct and indirect methods to approximate its value and include pan evaporation, meteorological-based estimations, lysimetry, soil moisture depletion, and soil water balance equations. Artificial neural networks (ANNs) have been intensively implemented for process-based hydrologic modeling due to their superior performance using nonlinear modeling, pattern recognition, and classification. This study adapted two well-known ANN algorithms, Backpropagation neural network (BPNN) and Generalized regression neural network (GRNN), to evaluate their capability to accurately predict ET_o using daily meteorological data. All data were obtained from two automated weather stations (Chupungryeong and Jangsu) located in the Yeongdong-gun (2002-2017) and Jangsu-gun (1988-2017), respectively. Daily ET_o was calculated using the Penman-Monteith equation as the benchmark method. These calculated values of ET_o and corresponding meteorological data were separated into training, validation and test datasets. The performance of each ANN algorithm was evaluated against ET_o calculated from the benchmark method and multiple linear regression (MLR) model. The overall results showed that the BPNN algorithm performed best followed by the MLR and GRNN in a statistical sense and this could contribute to provide valuable information to farmers, water managers and policy makers for effective agricultural water governance.

자동취수 물꼬 사용에 의한 논의 물수지 변화

최용훈 ( Yonghun Choi ),김영진 ( Youngjin Kim ),김승희 ( Seounghee Kim ),김민영 ( Minyoung Kim ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

본 연구는 농촌진흥청에서 개발한 자동취수 물꼬 사용에 따른 논의 물수지 변화를 확인하기 위하여 평택시 고덕면 동청리에 위치한 논의 유입 및 유출량을 조사하였다. 처리구에는 자동취수 물꼬를 설치하여 논의 담수위 변화에 따라 자동으로 취수되도록 하였으며, 무처리구는 관행 물꼬 관리 방법을 사용하여 농업인이 취수를 조절하게 하였다. 논의 유입량(관개용수량과 강우량)과 유출량(배수량, 침투 및 증발산량)을 조사하여, 자동취수 물꼬의 관개용수량 절약 및 배수량 저감효과를 분석하였다. 2014년 5월 1일부터 7월 31일까지 자동취수 물꼬를 설치한 논의 관개용수량 절약효과는 12.0 %로 분석되었다. 배수량은 강우에 의한 유출과 과잉관개에 의한 유출 그리고 재배관리에 의한 방류로 구분할 수 있다. 자동취수 물꼬를 설치한 논은 농업인이 물꼬를 관리한 논보다 배수량이 33.8 % 저감되었다. 배수량 중에서 과잉관개에 의한 유출은 처리구에서 42.9 mm, 무처리구에서 76.2 mm로 산정되었으며, 자동취수 물꼬에 의하여 과잉관개에 의한 유출이 43.7 % 저감되는 효과가 나타났다. 논에서 자동취수 물꼬를 사용하면 과잉관개를 억제하여 관개용수의 절약 할 수 있을 것으로 사료된다.

고랭지 밭 유역의 융설에 의한 비점오염부하 산정

최용훈 ( Yonghun Choi ),원철희 ( Chulhee Won ),한만근 ( Mangeun Han ),김태유 ( Taeyoo Kim ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

우리나라의 대표적인 고랭지 농업 지역인 강원도 평창군 대관령면의 송천 유역에 위치한 소하천의 해빙기 유량과 수질을 조사하고, 융설에 의해 발생하는 비점오염특성을 조사하였다. 융설의 관측은 2월 23일 ~26일, 3월 19일 ~ 22일 그리고 3월 30일 ~ 4월 27일에 실시되었다. 조사기간 동안의 단위 면적당 일평균 오염부하는 SS 74.43 kg/ha/day, COD 1.25 kg/ha/day, BOD 0.21 kg/ha/day, TN 0.717 kg/ha/day, TP 0.141kg/ha/day로 산정되었고, 유량가중평균농도는 SS 985.97 mg/L, COD 16.28 mg/L, BOD 2.67 mg/L, TN 9.302 mg/L, TP 1.834 mg/L로 나타났다. 융설에 의해 유출량과 SS, COD 오염부하와 농도가 매우 크게 증가하였다. 결빙과 해빙에 의해 느슨해진 토양조직이 융설에 의해 하천으로 유입되어 해빙기 하천의 수질을 악화시키는 것으로 조사되었다. 강우에 의해 발생하는 비점오염뿐만 아니라 해빙기 융설에 의해 발생하는 비점오염도 하천 수질에 큰 영향을 줄 수 있기 때문에 동절기 적설량이 많은 지역의 융설과 비점오염 발생에 대한 조사 연구와 저감시설 등의 개발이 필요하다.

SWAT 모형을 이용한 농촌지역의 점오염부하 평가

최용훈 ( Yonghun Choi ),박상준 ( Sangjoon Bak ),정연지 ( Yeonji Jeong ),이관재 ( Gwanjae Lee ),남내현 ( Naehyeon Nam ),임경재 ( Kyeongjae Lim ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

유역모형은 점오염원과 비점오염원을 예측하고, 합리적인 대책 수립 등에 활용하기 위해 사용된다. 모델의 주요 점오염원 입력자료는 하수처리장과 같은 수질오염물질 배출시설의 방류수 자료가 활용된다. 그러나 방류량 및 수질 자료가 없거나, 자료가 불충분한 경우에는 유역의 점오염원을 평가는 한계가 있다. 본 연구에서는 하수도 보급이 낮은 농촌지역에서 점오염원을 평가하는 방안으로 국가 배출부하량 자료를 활용하였고, 적용 전과 후의 오염부하를 비교하여 하수도 보급이 낮은 유역의 점오염 기여도를 SWAT 모형을 통해 평가하였다. 연구지역은 하수도 보급률이 29.4%로 낮은 횡성댐 유역으로 선정하였고, 평가항목은 수질오염총량제에서 사용하고 있는 BOD와 TP로 결정하였다. SWAT 모형의 입력자료 구축을 통해 점오염원을 입력하지 않은 시나리오 (S0)와 소규모 하수처리시설의 방류량과 수질을 적용한 시나리오 (S1), 그리고 국가 점오염원 배출부하량 자료를 활용한 시나리오 (S2)로 구분하였다. 2012년부터 2021년까지 평균 부하량은 BOD 항목에서 S0 287.6 ton/year, S1 287.9 ton/year, S3 299.3 ton/year, TP 항목에서 S0 10.8 ton/year, S1 10.9 ton/year, S3 11.4 ton/year으로 평가되었다. S0에 비해 S1에서는 BOD +0.3 ton/year, TP +0.1 ton/year, S2에서는 BOD +11.6 ton/year, TP +0.6 ton/year, S1에 비해 S2에서는 BOD + 11.3 ton/year, TP +0.5 ton/year의 차이가 발생하였다. S1의 점오염원 기여도는 BOD 0.1%, TP 1.2%로 매우 낮게 나타났으나, S2에서는 3.9%, 5.3%로 상승하였다. 유역의 주요 오염원이 비점오염으로 점오염원이 차지하는 비중은 크지 않았으나, 시나리오에 따라 점오염원의 편차가 상대적으로 크게 나타났다. 2021년 기준 국가 배출부하량 자료에서 횡성댐 유역의 BOD와 TP 점 배출부하는 전체 배출부하의 6.4%와 2.7%를 차지하는 것으로 조사되었다. 모형의 보정 수준 및 하천 유달율 등 다양한 원인으로 2021년 기준 국가 배출부하량 자료의 점오염원 기여율과 S2로 모의된 기여율 사이에서 차이가 나타났으나, 농촌지역의 점오염원 평가에 국가 배출부하량 자료가 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 다만 국가 점오염원 배출부하량은 모든 일자에 동일한 값으로 입력되므로, 향후 국가 점오염원 배출부하량을 월별 또는 일별로 구성할 수 있는 통계적인 접근 방안이 필요하다.

가을배추밭에 대한 APKAE 모형의 적용성 평가

최용훈 ( Yonghun Choi ),김민영 ( Minyoung Kim ),김영진 ( Youngjin Kim ),김승희 ( Seounghee Kim ),서명철 ( Myungchul Seo ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2016 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2016 No.-

비닐 멀칭 재배를 위한 APKAE 모형의 적용성 검토

최용훈 ( Yonghun Choi ),김민영 ( Minyoung Kim ),서명철 ( Myungchul Seo ),김영진 ( Youngjin Kim ),전종길 ( Jonggil Jeon ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

본 연구는 토양특성과 재배이력 그리고 기상자료를 활용하여 일별로 토양수분을 평가 할 수 있는 토양수분 예측 모형(Assessment Program for Korean Agricultural Environment, APKAE)의 활용성을 높이기 위하여 수행하였다. 비닐 멀칭으로 배추를 재배한 밭의 토양수분함량을 주기적으로 측정하고, APKAE 모의 결과와 비교하였다. APKAE 모형은 노지 배추 밭에서 측정된 토양 수분 변화와 비교적 비슷한 경향을 나타냈다. 그러나 비닐 멀칭으로 배추를 재배한 밭의 실측과 비교한 모의 결과는 많은 차이가 나타났다. 이러한 결과는 비닐 멀칭에 의한 증발량 감소와 강우시 침투량 감소 등의 영향을 APKAE 모형에서 반영하지 못하기 때문인 것으로 판단되었다. 향후 비닐 멀칭에 의한 영향성을 모형에 반영할 수 있도록 지속적으로 토양 수분 모니터링과 필요한 자료의 수집을 할 예정이다.

토양 유실 저감을 위한 개비온 옹벽의 개선방향과 저감량 산정

최용훈 ( Yonghun Choi ),신민환 ( Minhwan Shin ),신재영 ( Jaeyoung Lee ),이수인 ( Suin Lee ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

본 연구에서는 비점오염관리지역으로 지정된 강원도 홍천군 내면 자운리 지역의 개비온 옹벽을 조사하여 문제점을 찾아 개선방향을 제시하였으며, 농경지에서 발생한 토양유실을 측정하여 개비온 옹벽의 효과로 산정하였다. 개비온 옹벽은 설치 뿐 아니라 설치 후 관리가 중요한 것으로 나타났다. 밭고랑의 방향과 출입구 관리 미흡, 여과층의 원활하지 못한 배수 등이 문제점으로 나타났으며, 이를 해결하기 위해서는 무엇보다도 농민의 참여의식이 가장 중요한 것으로 판단된다. 농민의 참여 없이는 개비온 옹벽의 효과를 극대화 할 수 없을 것이며, 농민의 참여의식을 고취하기 위한 농민 지원 및 교육과 홍보 등이 이루어져야 할 것이다. 대부분의 농경지에는 배수로 또는 도로가 인접하여 있기 때문에 밭에서 유실된 토양은 별다른 저감시설 없이 하천으로 유입되며, 농경지에서 발생하는 세굴은 점차 확대되어 협곡침식으로 연결될 수 있다. 따라서 농경지에서 발생하는 토양유실을 저감하는 것은 비점오염을 획기적으로 줄이는 방법이 될 것이며, 개비온 옹벽은 농경지에서 발생하는 토양유실을 저감하는데 매우 효과적인 것으로 조사되었다. 개비온 옹벽의 토양유실 저감효과는 하나의 개비온 블록이 0.016 ~ 2.202 ton으로 조사되었으며, 평균적으로는 0.281 ton/ea의 효과가 나타났다. 또한 연구지역에 설치된 모든 개비온 옹벽이 같은 효과를 나타낼 때 연간 2,871 ton의 토양유실 저감효과가 있는 것으로 산정되었다. 하지만 본 연구의 결과는 개비온 옹벽이 설치되지 않은 농경지에서 발생한 토양유실량을 조사하여 개비온 옹벽의 효과로 산정하였고, 해마다 강우량과 강우강도 등의 기상학적 특성과 재배작물과 밭갈이 등의 영농활동이 다르기 때문에 개비온 옹벽의 절대적인 저감효과로 나타내는 것은 다소 무리가 있다. 따라서 개비온 옹벽의 효과를 정확하게 측정하기 위한 시험의 설계와 그 결과를 이용한 모형이나 경험식 등의 개발이 되는 연구가 추가적으로 필요 할 것이다.