SWAT 모형을 활용한 흙탕물 거동특성 평가

박운지 ( Woonji Park ),최용훈 ( Yonghun Choi ),우원희 ( Wonhee Woo ),김기철 ( Kicheol Kim ),신민환 ( Minhwan Shin ),임경재 ( Kyoungjae Lim ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

한강상류 비점오염원관리지역의 흙탕물 발생 원인은 대부분 상류지역의 고랭지 농업에 의한 것으로, 고랭지 농업은 경작 기간이 짧아 대부분 나지로 방치되어 강우시 고농도의 탁수를 발생시켜 하천 환경의 오염뿐만 아니라 상·하류 지역사회간의 갈등 문제도 유발한다. 상류유역에 위치한 고랭지밭에서 강우시 배출되는 흙탕물로 인해 하류지역 주민들은 심각한 피해를 호소하므로 상·하류 지역간 갈등을 해소하기 위해서라도 상류지역에서 발생한 흙탕물의 거동을 파악하는 것은 매우 중요하다. 하지만, 상류부터 하류 사이에는 많은 유입 지류하천이 존재하고 있어, 실측을 통해 흙탕물의 거동을 파악하기에는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하고 흙탕물의 거동을 파악하기 위해서는 강우시 실측 모니터링과 모델링을 활용한 흙탕물 거동 특성 평가가 필요하다. 현재, 한강상류 비점오염관리지역 중 하나인 자운지구에서 발생한 흙탕물은 내린천을 거쳐 소양호까지 영향을 미치고 있으나, 상류유역에서 발생한 흙탕물이 하류유역에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고 흙탕물의 거동 특성을 파악한 연구는 전무하다. 따라서 본 연구에서는 자운지구를 포함한 내린천유역을 대상으로 강우시 실측 모니터링을 수행하고 SWAT 모델을 활용하여 흙탕물의 거동특성을 평가하였다. SWAT 모형의 모의 기간은 2013년부터 2023년 7월까지이며, 모의 결과에 대한 적합성 검토는 결정 계수(Coefficient of determination, R²), Nash-Sutcliffe efficiency(NSE)를 활용하였다. 유량 및 SS에 대한 적합도 검정은 대부분 GOOD 등급 이상으로 모의치가 실측치를 잘 반영하는 것으로 나타났다. 흙탕물 거동특성 분석을 통해 상류유역에 해당하는 자운지구에서 발생한 유사가 하류지역인 내린천까지 이동하고 있는 것으로 모의가 되었으며, 내린천 전체의 유사 이동량은 52,476 ton/year이며, 이중 자운지구에서 발생한 유사량은 3,757 ton/year로 7.2%의 기여도가 있는 것으로 분석되었다. 강우시 상류에서 발생한 다량의 흙탕물로 인해 하류지역 주민들은 심각한 피해를 호소하므로 상·하류 지역간 갈등 해소를 위해 보다 명확한 평가가 이루어질 필요가 있으며, 이에 지속적인 모니터링과 모델링 평가를 통한 흙탕물 거동특성 분석이 필요할 것으로 판단된다.

SRI 국내 적용을 위한 적지분석

박운지 ( Park Woonji ),이관재 ( Lee Gwanjae ),이서로 ( Lee Seoro ),양동석 ( Yang Dongseok ),최유진 ( Choi Yujin ),홍지영 ( Hong Jiyeong ),김수홍 ( Kim Soohong ),임경재 ( Lim Kyoungjae ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

SRI (System of Rice Intensification)는 관개용수의 효율성 증대, 벼의 생육환경 개선을 통한 생산성 증대 및 품질개선, 기후변화 대응 등의 이점으로 인해 전세계 40개국 이상에서 시행되고 있는 벼재배 기술이다. 현재 우리나라의 전체용수사용량 중 농업용수가 차지하는 비중은 48%로 이중 약 90%가 논에서 사용되고 있다. 물부족이 예상되는 현 시점에서 관개용수를 절감하고, 수자원 확보 및 수질관리등에 부응할 수 있는 벼재배 기술의 도입은 반드시 필요하다. SRI는 관개용수를 25-50% 이상 절감할 수 있는 기술로 잘 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 국내 SRI 벼재배 방법의 도입을 위해 재배가능지를 분석하고 그 적용성을 평가하고자 하였다. 여기서, SRI 벼재배방법의 국내도입을 위해 토지이용, 토양 배수조건, 물공급방법 등을 바탕으로 재배가능 대상지를 분석하였다. 4년간의 SRI 벼재배 시험을 통해 관행대비 관개용수 절감율은 최소 43.4%에서 최대 55.6%로 평균 47.7%로 산정되었다. 또한, 작물생육에 있어서도 SRI가 관행에 비해 더 효과적인 것으로 분석되어 국내에서 SRI 벼농사를 적용할 수 있는 가능성이 충분히 있는 것으로 나타났다. 현재, 우리나라 논의 총면적은 727,000 ha이며, 이중 양수장과 관정에서 농업용수를 공급받는 면적은 217,000 ha로 약 30%에 해당되는 지역에 SRI 벼재배 기술의 도입이 가능할 것으로 나타났다. 하지만, 정확한 재배지의 산정 및 SRI 재배의 효과검증 그리고 SRI 적용을 위한 재배기술의 표준화등을 위해서는 지속적인 연구가 필요하다.

극초단파 전처리가 하수슬러지 가용화 및 혐기성소화에 미치는 영향

박운지 ( Woonji Park ),이관재 ( Gwanjae Lee ),이동준 ( Dongjun Lee ),김수홍 ( Soohong Kim ),임경재 ( Kyoungjae Lim ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

극초단파 처리는 가열시간이 짧으며, 혐기성소화에 적용할 경우 소화효율 향상을 시키는 등의 장점이 있어 하수슬러지의 전처리에 적용될 수 있는 청정기술로 인식되고 있다. 본 연구에서는 극초단파 전처리를 이용하여 하수슬러지 가용화율 및 혐기성소화에 미치는 영향을 알아보고, 전처리에 따른 최적 가용화율 및 메탄수율 조건을 도출하고자 하였다. 극초단파 전처리 장치는 microwave accelerated reaction system(MARS, CEM Corporation, 2,450MHz, 최대출력 1600W)을 사용하였으며, 실험설계는 가용화율에 영향을 미치는 환경요인 중 4인자(슬러지 혼합비, 출력, 유지시간, 전처리온도)를 독립변수로 하여 실험을 수행하였다. 또한, 전처리가 혐기성소화에 미치는 영향을 파악하기 위해 BMP test와 연속반응조(control, 극초단파 전처리)를 운전하였으며, 전처리에 따른 가용화율 및 메탄수율의 최적 조건을 도출하기 위해 반응표면분석(Response Surface Analysis, RSA)을 이용하였다. 실험결과, 하수슬러지 가용화율은 control(무전처리)에서 3.9%, 극초단파 전처리시 12.4%로 극초단파 전처리 시 가용화율이 높아지는 것으로 나타났다. 그리고 극초단파 전처리를 통한 최적 가용화 조건은 혼합비 0%, 출력 400W, 유지시간 10 분, 전처리 온도 100℃로 분석되었으며, 최대 22.3%의 가용화율 기대할 수 있는 것으로 나타났다. BMP test 결과, 메탄수율을 위한 최적조건은 혼합비 38.4%, 출력 909.1W, 유지시간 4.1 분, 전처리 온도 80℃ 일 때로, 최대 847mL/g VSremoved의 메탄수율을 얻을 수 있는 것으로 분석되었다. 극초단파전처리를 적용한 연속 혐기성 반응조의 VS 제거효율은 HRT 20일에서 40%로 전처리를 하지 않은 control에 비해 8% 이상 높은 값을 나타내었으며, HRT 10일에서도 7% 이상 높은 유기물 제거효율을 보였다. 각 HRT에서 메탄발생량 역시 극초단파 전처리를 적용한 반응조에서 전체적으로 control 반응조에 비해 높은 값을 나타내었다. 따라서 극초단파 전처리를 적용하여 혐기성 소화공정 운전 시 가용화율 증가뿐만 아니라 10일 이상의 HRT 단축을 통해서도 높은 유기물 함량 및 메탄발생량을 확보할 수 있을 것으로 보인다. 이러한 소화효율의 증진은 소화슬러지 감량화와도 직결되므로 슬러지 처리 비용 경감등 경제적 효과와 메탄발생으로 인한 대체에너지로서의 역할을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

강우시 논 지역의 EMC 및 오염부하 산정

박운지 ( Woonji Park ),신재영 ( Jaeyoung Shin ),문상기 ( Sanggi Moon ),황순홍 ( Soonhong Hwang ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

본 연구에서는 논 지역에서 발생하는 농업비점오염물질 유출특성을 파악하고 강우특성에 따른 유량가중평균농도(Event Mean Concentration, EMC) 및 오염부하량을 산정하여 추후 농업비점오염관리에 필요한 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구 대상지역은 강원도 춘천시에 위치한 논 2곳이며, 2014년 5월부터 9월까지 총 25회(유출 14회)에 걸쳐 강우모니터링을 실시하였다. 강우모니터링기간 동안 논지역에는 2.6∼95.8 mm의 강우가 발생하였으며, 강우 강도는 0.33∼5.13 mm/hr의 범위로 나타났다. 선행무강우일수는 0.55∼21.2일이며, 총 유출량은 0.16∼642.1 ㎥, 유출율은 0.01∼0.55(평균 0.28)의 범위로 나타났다. 강우모니터링 결과, EMC는 TOC 3.4∼17.4 mg/L, BOD₅ 1.4∼9.7 mg/L, COD_Mn 3.6∼18.9 mg/L, SS 6.6∼56.7 mg/L, T-N 1.22∼7.17 mg/L, T-P 0.12∼1.04 mg/L의 범위로 나타났으며, 각 강우사상에 대한 단위면적당 오염부하는 TOC 0.002∼2.79 kg/ha, BOD₅ 0.001∼2.31 kg/ha, COD_Mn 0.003∼3.88 kg/ha, SS 0.005∼19.56 kg/ha, T-N 0.001∼1.719 kg/ha, T-P 0.00003∼0.115 kg/ha의 범위로 산정되었다. 논의 경우 누적오염부하량비 그래프에서 대부분 강우사상의 기울기가 직선에 가깝게 나타나 초기유출효과가 작은 것으로 나타났으며 초기유출발생에 따른 오염부하의 급격한 변화도 없는 것으로 나타났다. 그리고 지속적으로 오염물질을 배출하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 논의 경우 비점오염물질의 유출특성은 지역 및 영농활등 등에 따라 매우 다르게 나타나기 때문에, 비점오염원의 효과적인 관리를 위해서는 체계적이고 장기적인 모니터링 연구가 필요할 것으로 판단된다.

최적관리기법 적용에 따른 농업비점오염물질 저감효과

박운지 ( Woonji Park ),주소희 ( Sohee Ju ),이서로 ( Seoro Lee ),양동석 ( Dongseok Yang ),임경재 ( Kyoungjae Lim ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

새만금 유역은 임야를 제외한 농지의 비율이 약 80%로 논에서 발생하는 비점오염원의 관리가 시급한 지역이다. 이에 본 연구에서는 새만금 유역에서 실제 영농중인 농민들에게 논 비점오염원 관리를 위한 최적관리기법(BMPs, Best Management Practices)을 보급하고, 농민들이 BMP를 적용함에 따라 나타나는 비점오염물질의 저감효과를 분석하였다. 실험처리는 배수물꼬, 토양검정시비, 완효성비료, 배수물꼬와 토양검정시비의 복합 적용, 대조구(관행)로 하였으며, 각 BMP는 관개와 배수의 측정이 가능한 필지(관개지구내 단위 논)에서 진행하였다. 그리고 필지의 유출량, 물수지, 오염부하를 영농시기별(비강우시, 강우시)로 조사하고 분석하였다. 비강우시 각 필지별 유출량은 토양검정시비구와 완효성비료 필지의 경우 관행대비 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났으나, 배수물꼬를 적용한 복합처리필지와 배수물꼬처리필지에서는 관행대비 각각 12%, 6%의 저감효과를 보였다. 수질항목별 비점오염부하는 관행필지에 비해 BMP를 적용한 필지에서 전체적으로 낮은 값으로 산정되었으며, 특히 배수물꼬 필지의 오염부하(BOD, TOC, TN)가 다소 줄어드는 경향을 나타내었다. 강우시 유출율은 0.09∼0.71의 범위로 필지별로 큰 차이를 보였으며, BMP 적용에 따른 유출량은 토양검정시비를 적용한 필지에서 관행대비 최대 83%의 저감 효과를 나타내었다. 배수물꼬의 경우, 농민들의 물관리방법에 따라 강우시 유출량에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 강우시 비점오염부하는 관행대비 BMP를 적용한 필지에서 전체적으로 낮은 값으로 산정되었다. 하지만, 연구기간동안 농민들의 물관리방법 등 영농활동에 따라 BMP를 적용한 필지에서의 유출량 및 비점오염부하가 증가하는 경향을 보였는데 논의 비점오염이 저감되기 위해서는 최적관리기법의 보급과 함께 농사를 짓는 농민들의 관개와 배수 관행을 전환시킬 수 있는 물관리 방법의 개선, 교육, 홍보 그리고 지원 등의 정책이 함께 시행되어야 할 것으로 판단된다.

골프장에서의 비점오염물질 유출특성 및 EMC 산정

박운지 ( Woonji Park ),전제홍 ( Jehong Jeon ),이해승 ( Haeseung Lee ),황순홍 ( Soonhong Hwang ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

본 연구에서는 강우시 골프장에서 발생하는 비점오염물질 유출 및 수질특성을 살펴보고자 골프장(인공초지)을 대상으로 총 15회의 강우사상에 대해 분석하였다. 연구대상지점은 강원도 춘천에 위치한 퍼블릭 골프장(9홀)으로 이곳의 강우유출수는 골프장내 관거를 통해 각 해저드로 유입되고 있으며, over flow 집수정을 통해 하천으로 배출되고 있다. 강우유출수 모니터링을 위해 해저드 방류구(폭 1.2 m)에 부자식수위계를 설치하였으며, 자동채수기를 설치하여 유량측정과 동시에 수질분석용 시료가 채수 될 수 있도록 하였다. 그리고 강우모니터링 자료를 이용하여 강우사상별 강우강도, 유출량, 유출률, 유량가중평균농도(EMC: Event Mean Concentration) 및 오염부하를 산정하였다. 모니터링 기간(2014년 5월∼9월)동안 연구대상지역에는 3.2∼80.3 mm의 강우가 발생하였으며, 강우강도는 0.39∼4.47 mm/hr의 범위로 나타났다. 선행무강우일수는 0.3∼20.1일이며, 총 유출량은 27.7∼250.04 ㎥, 유출율은 0.18∼0.65의 범위로 나타났다. 강우모니터링 결과, EMC는 TOC 4.3∼5.3 mg/L(평균 4.9 mg/L), BOD₅ 3.6∼5.3 mg/L(평균 4.5 mg/L), COD_Mn 5.5∼7.3 mg/L(평균 6.2 mg/L), SS 3.8∼7.0 mg/L(평균 5.5 mg/L), T-N 0.833∼4.377 mg/L(평균 2.141 mg/L) 그리고 T-P 0.139∼0.398 mg/L(평균 0.232 mg/L)의 범위로 나타났으며, 각 강우사상에 대한 단위면적당 오염부하는 TOC 0.29∼2.77 kg/ha, BOD₅ 0.26∼2.76 kg/ha, COD_Mn 0.33∼3.80 kg/ha, SS 0.41∼2.40 kg/ha, T-N 0.070∼1.910 kg/ha, T-P 0.009∼0.174 kg/ha의 범위로 산정되었다. 골프장 지역의 수질 항목간 Pearson 상관계수를 분석한 결과, 골프장의 경우 유출되는 오염물질농도의 수질항목간 상관성은 거의 없는 것으로 분석되었다. 이는 골프장의 강우유출수의 경우 해저드를 통해 유출되고 있어 희석효과로 인해 강우유출수 농도변화가 크지 않기 때문인 것으로 판단된다. 골프장의 초기유출 효과를 분석한 결과 전체적으로 초기세척효과가 뚜렷하게 나타나지 않는 것으로 나타났으며, 지속적으로 오염물질을 배출하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 골프장의 경우 비점오염물질의 유출특성은 토양특성 및 위치(경사도) 등 여러 가지 조건에 따라 다르게 나타나기 때문에, 비점오염물질의 보다 효과적이고 정량적인 관리를 위해서는 체계적이고 장기적인 모니터링 연구가 필요할 것으로 판단된다.

극초단파 전처리를 적용한 하수슬러지 혐기성소화에서 메탄수율 최적화

박운지 ( Park Woonji ),이관재 ( Lee Gwanjae ),이동준 ( Lee Dongjun ),이서로 ( Lee Seoro ),최유진 ( Choi Yujin ),홍지영 ( Hong Jiyeong ),양동석 ( Yang Dongseok ),임경재 ( Lim Kyoungjae ) 한국농공학회 2020 한국농공학회논문집 Vol.62 No.2

The objective of this study was to find an optimum methane yield condition in anaerobic digestion of sewage sludge with microwave pretreatment. The pretreatment process was carried out using a lab scale industrial microwave unit (2,450 MHz frequency). The digestion efficiency of pretreated sludge was evaluated by biochemical methane potential (BMP) test. Box-Behnken design and Response Surface Analysis (RSA) were applied to determine the optimal combination of sludge mixing ratio (0 to 100%), power (400 to 1600 W), holding time (0 to 10 min) and pretreatment temperature (60 to 100℃). BMP test results showed that Volatile Solid (VS) removal efficiency was up to 48% at a condition of 0% for mixing ratio, 1600 W for power, 5 min for holding time, and 80℃ for pretreatment temperature. Methane production was up to 832.3 mL/g VS_removed at a condition of 50% for mixing ratio, 1000 W for power, 5 min for holding time, and 80℃ for pretreatment temperature. The results of the variance analysis (ANOVA) showed that the p-value of the power and pretreatment temperature among the independent variables were significant (p<0.05), and in particular, the pretreatment temperature significantly affected on the solubilization and methane production. The optimum condition for the maximum methane yield (847 mL/g VS_removed) was consist of 38.4% of mixing ratio, 909.1 W of power, 4.1 min of holding time, and 80℃ of temperature within the design boundaries.

강우시 저탄장 지역의 비점오염물질 유출특성

박운지 ( Woonji Park ),전제홍 ( Jehong Jeon ),최용훈 ( Yonghun Choi ),문정숙 ( Jeongsuk Moon ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

본 연구에서는 저탄장지역을 대상으로 강우시 장기모니터링을 통한 비점오염물질의 유출특성을 파악하고, 추후 저탄장 지역의 비점오염원의 효율적인 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구지점은 강원도 태백에 위치한 광리를 쌓아두는 폐석장으로 유역면적은 총 458,472 ㎡ 이며, 저탄장에는 강우로 인해 발생하는 강우유출수의 오염물질 배출량을 줄이기 위한 콘크리트 배수로와 침사지 시설이 설치되어 있다. 강우시 비점오염물질의 유출특성을 분석하기 위해 2011년부터 2013년까지 유출이 발생한 강우사상에 대해 모니터링을 수행하였다. 연구결과 강우에 의해 유출이 발생한 최저 강우량은 14.0 mm 인 것으로 나타났으며, 강우사상의 강우량은 14.0∼197.5 mm의 범위로 나타났다. 그리고 평균 강우강도는 0.7∼5.0 mm/hr 인 것으로 나타났으며, 강우유출수의 유출률은 0.01∼0.16으로 나타났다. 유량가중평균농도(Event Mean Concentration, EMC)는 SS 43.1∼1322.9 mg/L(평균 312.2 mg/L), BOD5 0.7∼4.7 mg/L(평균 2.5 mg/L), CODCr 10.1∼260.0 mg/L(평균 82.5 mg/L), CODMn 3.4∼42.6 mg/L(평균 16.8 mg/L), TN 1.0∼9.9mg/L(평균 4.8 mg/L), TP 0.02∼0.43 mg/L(평균 0.2 mg/L) 그리고 TOC 9.6~42.6 mg/L(평균 27.5 mg/L)로 산정되었다. 기존의 대규모의 저탄시설 지역에서 2008-2010년 연구한 결과에 비해 유출률이 4배 이상 낮고 EMC 값도 많은 차이를 보였는데, 이는 저탄장 시설의 토지피복 상태가 상이하기 때문인 것으로 판단된다. 이처럼 동일한 저탄장 지역이라도 토지피복 상태에 따라 강우시 유출특성이 매우 다르게 나타나기 때문에 비점오염원의 효과적인 관리를 위해서는 지속적인 모니터링뿐만 아니라, 발생되는 비점오염 물질의 관리를 위해 강우량, 면적, 피복율 그리고 침사지 시설 등의 영향에 대한 추가적인 모니터링을 통한 다각적이고 체계적인 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.

관행 및 SRI 벼재배 비교를 통한 국내 SRI 적용성 평가

박운지 ( Woonji Park ),서지연 ( Jiyeon Seo ),최용훈 ( Younghoon Choi ),원철희 ( Chulhee Won ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

최근에 SRI(System of Rice Intensification)라고 불리는 관개용수 사용량을 줄일 수 있는 새로운 벼 재배방법에 대해 중점적으로 연구가 진행되고 있다. SRI는 Father Henri de Laulanie에 의해 1980년부터 마다가 스카르에서 발전되었으며, 용수절약 및 쌀 증산을 할 수 있는 새로운 벼 재배 기술로 평가받고 있다. 2002년 SRI 첫 번째 국제회의에서 15개국으로부터 보고된 내용들에 따르면 SRI의 평균 쌀 산출량은 기존평균 쌀 산출량의 2배이며, 더 적은 관계수를 사용한다고 하였다. 중국 절강대학의 Zhao 등(2010)은 관행과 SRI 벼재배 비교연구를 통해 쌀 수확량이 관행보다 SRI가 26.4% 더 높은 것으로 보고하였으며 관개용수 효율면에서도 194.9% 증가하여 SRI가 기존의 관행 벼재배에 비해 용수절약 및 쌀 증산에 있어 더 효과적임을 증명하였다. 따라서 본 연구에서는 전세계적으로 급속히 보급되고 있는 SRI 벼 재배방법을 우리나라의 논 농업에 적용하여 그 적용가능성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 관행 벼 재배와 SRI 벼 재배원리를 적용한 가로 5m, 세로 15 m 크기의 논 시험포를 설치(관행 2개, SRI 6개)하고 관개량, 토양함수비, 벼 생육상태 등을 측정하여 비교하였다. 벼 이앙 후부터 각 SRI 및 관행 시험포내 벼의 분얼수(경수) 및 벼크기(초장) 변화를 계속적으로 측정한 결과, 초장의 경우 관행 및 SRI 시험포 모두 작물생육 모니터링 기간(6월-8월초)동안 지속적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 경수는 7월 16일을 기점으로 최고분얼수를 나타내었다. SRI 재배에서의 초장은 관행 벼재배에 비해 최고 평균 10 cm 이상 높은 것으로 나타났으며, 경수도 SRI가 높게 측정되었다. 관개용수 사용량 역시 SRI 벼재배가 관행에 비해 적게 소요되는 것으로 나타나 전체적으로 SRI 벼재배가 관행 재배에 비해 용수절약 및 작물생육에 있어 더 효과적인 것으로 조사되었다.

에코빌리지의 흙탕물 저감효과 평가

박운지 ( Woonji Park ),최용훈 ( Yonghun Choi ),우원희 ( Wonhee Woo ),김기철 ( Kicheol Kim ),신민환 ( Minhwan Shin ),임경재 ( Kyoungjae Lim ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

한강상류 비점오염관리지역의 흙탕물 저감을 위한 대부분의 저감대책들은 지정지역 단위로 필지별 저감시설을 설치하고 독립적·개별적인 저감사업을 진행해 오고 있어 유기적이고 복합적인 저감효과를 기대하기 어렵다. 흙탕물 저감효과를 극대화하기 위해서는 소유역 단위의 맞춤형 관리방안 마련이 필요하다. 이에 홍천군은 소유역 단위의 흙탕물 관리방안으로“에코빌리지 시범조성 계획”을 추진하였으며, 에코빌리지는 비점저감효과를 극대화하기 위해 소유역 특성에 맞추어 계단밭, 완충식생대등의 저감시설을 단지화·체계화하여 조성한 곳이다. 그동안 계단밭 등 개별 저감사업에 대한 효율 연구는 계속적으로 진행된바 있으나, 에코빌리지와 같이 소유역에 저감시설 단지화 조성 후 영향을 분석하거나 저감효율을 평가한 연구는 전무하다. 이에 본 연구에서는 자운지구내 솔무치유역에 위치한 에코빌리지의 비점오염 저감효과를 평가하고자 하였으며, SWAT 모형을 활용하여 저감시설 설치 전·후의 흙탕물 발생량을 비교·분석하였다. SWAT 모형의 모의 기간은 2013년부터 2023년 7월까지이며, 솔무치유역 말단 지점에서 모니터링한 실측 유량(N=516) 및 SS(N=29) 농도 측정결과 자료를 활용하여 유량 및 SS 농도에 대해서 보·검정을 실시하였다. 모의 결과에 대한 적합성 검토는 결정계수(Coefficient of determination, R²)와 유효지수(Nash-Sutcliffe efficiency. NSE)를 활용하였다. SWAT 모델의 유량 보·검정 결과 결정계수(R²)는 0.849, NSE는 0.795로 나타났으며, 수문모의에 대한 모형효율 평가결과 NSE 및 R² 모두 Very Good으로 평가되었다. SS 농도에 대한 보·검정 결과에서도 R² 0.870, NSE 0.858로 높은 값을 보였으며, 모두 Very Good으로 모의치가 실측치를 잘 반영하는 것으로 나타났다. 에코빌리지내 다양한 저감시설 설치에 따른 효과를 분석한 결과, 시설을 적용한 농경지에서 에코빌리지 시설조성을 통해 연간 평균 21.8 ton의 유사가 감소하는 것으로 나타났으며, 40%의 저감효과를 보이는 것으로 분석되었다. 전체 소유역을 대상으로 살펴보면 저감시설 조성전 연간 흙탕물 발생량은 706.1 ton, 조성 후 발생량은 623.3 ton으로 에코빌리지 조성을 통해 전체 소유역 대비 11.7%의 저감효과가 있는 것으로 평가되었다.