초지로 분류된 골프장의 유출특성

신민환 ( Minhwan Shin ),최재완 ( Jaewan Choi ),최용훈 ( Younghun Choi ),서지연 ( Jiyeon Seo ),이재운 ( Jaewoon Lee ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

토지피복분류의 대분류 7개의 항목 중 초지에 해당하고, 세분류 48개의 항목 중 골프장에 해당하는 토지피복에 대하여 강우유출수를 조사하였다. 연구기간은 2008년 6월부터 2009년 5월까지이고, 총 11회의 강우사상에 대하여 유량측정과 수질분석을 실시하였다. 유량측정은 웨어와 수위계를 설치하여 유량으로 환산하였고, 수질분석은 자동시료채취기를 설치하여 15∼120분 간격으로 채취한 뒤 수질오염공정시험방법에 따라 9개의 수질항목을 분석하였다. 조사대상의 유역면적은 우수관망도와 등고선 자료 그리고 현장조사를 통한 데이터를 수집하고, ArcGIS 프로그램을 이용하여 산정하였다. 산정된 유역면적은 5.5 ha로 나타났고, 유역면적은 18개의 골프장 홀 중 2개의 홀에 해당하는 유역이다. 골프장에서 발생하는 강우의 패턴을 정확하게 분석하기 위해 조사지점에 자기우량계를 설치하여 분단위 강우량을 조사하였다. 조사결과 강우사상당 강우 발생량은 11~58.5 mm의 범위로 나타났고, 강우에 따른 총 유출량은 19.7~847.9 m³의 범위로 나타났다. 강우량에 따른 총 유출량의 유출률은 0.01~0.305로 선행무강우일수와 강우강도에 따라 큰 차이를 나타냈다. 각 강우사상별로 유량가중평균농도(Event Mean Concentration : EMC)를 산정한 결과 BOD₅ 4.2~10.8 mg/L, COD_Mn 33.7~51.4 mg/L, TOC 14.1~30.9 mg/L, SS 3.6~16.6 mg/L, T-N 1.545~16.080 mg/L, NH₃-N 0.076~5.28mg/L, NO₃-N 0.22~1.882 mg/L, T-P 1.045~4.514 mg/L, PO₄-P 0.029~2.611 mg/L의 범위로 나타났다. 초지로 분류되어 있는 골프장의 경우 일반 초지와는 다르게 잔디 관리를 위한 농약 및 비료사용으로 인해 초기의 농도가 높게 산정되었고, 모든 항목의 높게 나타났다. 또한 골프장의 잔디관리를 위하여 골프장에서 발생하는 강우유출수를 빠르게 배수 되도록 설계되어 있어, 일반적인 초지와 다르게 적은 양의 강우가 발생하여도 유출이 발생하는 특성이 있었다. 따라서 골프장에서 발생하는 오염부하는 일반초지와 다른 방법의 관리가 필요하고, 정확한 오염부하 산정을 위하여 장기적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다. 또한 본 연구의 결과는 골프장에서 발생하는 오염부하의 정량적인 지표로 사용할 수 있을 것이다.

정확한 원단위 산정을 위한 산림의 유출특성 분석

신민환 ( Minhwan Shin ),이재운 ( Jaewoon Lee ),전태완 ( Taewan Jeon ),임경재 ( Kyoungjae Lim ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

정부는 오염총량관리계획을 수립하여 하천의 수질을 개선하기 위해 노력하고 있다. 오염총량관리에서 기준으로 하는 기준유량은 BOD 항목의 경우 과거 10년간 평균 저수량을 기준으로 하고, 2단계 기본계획에 추가된 T-P 항목의 경우는 과거 10년간 평균 저수량 및 과거 10년간 평균 평수량을 기준으로 하고 있다. 이는 총량제에서 기준으로 하는 유량은 오염원에서 발생하는 기저유출량만을 고려하여 산정하는 것이다. 그러나 환경부에서 산정하는 비점오염원 원단위의 경우 강우로 인해 발생하는 직접유출량을 고려하여 오염원을 분석하고 원단위를 산정한다. 이는 강우에 의해 발생하는 수질항목의 농도가 높을 경우 과다한 산정이 될 수 있다. 유역면적이 작거나 도시와 같은 불투수층 유역, 그리고 상시유출이 없는 밭이나 논 같은 경우에 적용할 경우에는 문제가 발생하지 않는다. 그러나 산림지역과 같이 강우로 인해 유출이 지속적으로 발생하는 지목에서는 문제가 된다. 따라서 산림과 같이 지속적으로 유출이 발생하는 지목은 강우가 발생한 시점을 기준으로 원단위를 산정하는 것이 아니라 연간 발생하는 유출량과 수질 분석을 통해 원단위를 산정하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 강우가 발생하는 시기에는 5분간격의 유량을 측정하고, 15분∼4시간 간격으로 수질을 분석하였고, 비강우시에는 유량은 5분간격으로 측정하고, 수질분석은 1주일에 1회 분석하여 연간발생하는 오염부하를 산정하였다. 이는 강우에 의해 발생하는 직접유출만을 고려하는 것이 아니라, 기저유출로 발생하는 부분까지 고려하여 원단위를 산정한다.

합류식 하수관거 월류수와 분류식 우수관거 유출수의 비점오염물질 유출특성 비교

신민환 ( Minhwan Shin ),전지홍 ( Ji-hong Jeon ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2017 한국물환경학회지 Vol.33 No.1

In this study, the characteristics of nonpoint source pollutant loads from separate sewer overflow (SSO) and combined sewer overflow (CSO) were evaluated during 2016 in Namyangju city, Korea. Five rainfall events were monitored during 2016 with ranging from 14.5 mm to 121.5 mm. The runoff ratio of CSO was higher than that of SSO because only design volume of maximum sanitary sewer (1Q_h) was transported and treated and 2Q_h was overflowed to waterbody during rainy day although combined sewer system was designed to transport 3Q_h to treatment system. The event mean concentrations (EMCs) and pollutant loads from CSO were higher than those from SSO. BOO and COD of CSO, and TOC and TN of SSO represented distinct first flush phenomena. The inadequate management in combined sewer system from which the untreated 2Q_h from CSO was overflowed to waterbody during rainy day could influence on high pollutant loads and first flushing. Treating 2Q_h from CSO, source control such as low impact development, and treating outflow from SSO were strongly recommended to control non-point source pollution in urban area.

토양과 비료에 따른 밭의 온실가스 배출량 모의

신민환 ( Minhwan Shin ),장정렬 ( Jeongryeol Jang ),전제홍 ( Jehong Jeon ),이수인 ( Suin Lee ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

본 연구는 Denitrification-Decomposition(DNDC)모델을 이용하여 밭에서 토양과 비료의 사용량, 강수량, 온도 등의 변화에 따라 발생하는 온실가스 배출량을 모의하고자 하였다. 연구에 사용된 기후변화 시나리오는 기상청 기후변화정보센터(Climate change information change, CCIC)에서 SRES A1B 시나리오에 대한 기후변화 자료를 편이보정하여 사용하였으며, 토양자료는 한국토양정보 시스템(http://asis. rda.go.kr/)에서 제공하는 자료와 연구대상지역에서 분석한 자료를 이용하여 구축하였다. 또한 무 시험포에서 실제 영농활동과 동일하게 재배한 파종일, 수확일, 비료 및 거름사용량 등의 기초자료를 이용하여 모델의 작물 재배조건 입력자료로 활용하였다. 연구지역의 기후변화 데이터를 편이보정 한 후 나타난 데이터를 분석한 결과 과거 32년 연평균 강수량은 1,356.8 mm 인 것으로 나타났으며, 기후변화에 의한 연평균 강수량은 1,371.4 mm(2020s), 1,557.2 mm(2050s), 1,566.5 mm(2080s)로 각각 1.1%, 14.8%, 그리고 15.5%가 증가하는 것으로 나타났다. 기후변화에 의한 평균온도는 기준 년(1980∼2011)에 비해 7.4℃(2020s), 8.7℃(2050s), 10.3℃(2080s)로 증가하는 것으로 나타났다. 연구지역의 2002년부터 2011년까지의 강우량 및 평균 기온에 따른 온실가스 변화량 모의 결과 CO₂와 CH₄는 각각 평균 51.78 kg C/ha/yr, 2.45 kg C/ha/yr의 양이 토양에 흡수되는 것으로 나타났다. 반면 N₂O는 평균 35.71 kg N/ha/yr의 양을 배출하는 것으로 나타났으며, 이를 이용하여 산정된 GWP는 17.1 t CO₂-eq./ha/yr의 배출량으로 나타났다. 연구지역에서 실제 측정한 입력자료와 미래기후 변화 자료(2011~2099)를 이용하여 미래 온실가스 배출량 변화를 분석한 결과 연구지역의 N₂O 배출량은 평균 24.54 kg N/ha/yr (2020s), 평균 27.06 kg N/ha/yr (2050s), 그리고 평균 31.72 kg N/ha/yr (2080s)로 나타났으며, CO₂ 배출량은 평균 66.95 kg C/ha/yr (2020s), 평균 78.45 kg C/ha/yr (2050s), 그리고 평균 81.07 kg C/ha/yr (2080s)의 양을 배출하는 것으로 나타났다. 반면, 연구지역의 CH₄ 배출은 없는 것으로 나타났으며, 토양이 2.24∼2.75 kg C/ha/yr의 양을 흡수하는 것으로 나타났다. N₂O와 CH₄ 그리고 CO₂의 배출량을 고려한 GWP 배출량의 경우 8.3∼20.9 t CO₂/ha/yr의 범위로 나타났으며, 기간별로 평균 12.1 t CO₂/ha/yr (2020s), 13.5 t CO₂/ha/yr (2050s), 그리고 15.7 t CO₂/ha/yr (2080s)의 온실가스가 배출되는 것으로 나타나 기후변화에 의해 밭에서 발생하는 온실가스 배출량이 증가하는 것으로 나타났다. 기후변화에 의한 N₂O와 CO₂ 그리고 GWP는 강수량과 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타냈으며, CH₄는 반비례하여 토양에 흡수되는 양이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구는 밭의 온실가스 배출량의 경향을 분석한 것이며, 연구자에 따라 다양한 결과가 도출될 수 있다. 따라서 정확한 정량화를 위해서는 온실가스 배출량에 영향을 주는 토양의 깊이와 시비량 등에 따라 발생할 수 있는 온실가스의 장기적인 분석과 노력이 필요할 것으로 보인다.

기후변화에 의한 밭의 온실가스 배출량 모의

신민환 ( Minhwan Shin ),박종윤 ( Jongyoon Park ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

본 연구에서는 기후변화에 의한 밭의 온실가스 배출모의를 위하여, 기상청에서 제공되는 IPCC SRES A1B 시나리오의 월별 및 일별 강우량 자료와 최고온도, 최저온도의 데이터를 제공받아 과거 Baseline (1980~2011), 2020s (2010~2039), 2050s (2040~2069), 2080s (2070~2099)의 자료를 정리하여 미래의 기후변화를 분석하였으며, 강수량과 온도 변화에 따른 밭에서 발생하는 온실가스 배출량 모의를 위하여 실측자료와 DNDC 모델을 이용하여 온실가스 배출량 변화를 모의하고자 하였다. 연구결과 춘천시의 과거 32년 연평균 강수량은 1,356.8 mm 인 것으로 나타났으며, 기후변화에 의한 연평균 강수량은 1,371.4 mm(2020s), 1,557.2 mm(2050s), 1,566.5 mm(2080s)로 각각 1.1%, 14.8%, 그리고 15.5%가 증가하는 것으로 나타났다. 평균 온도는 6.8 ℃로 나타났으며, 기후변화에 의한 평균온도는 강수량과 동일하게 우리나라의 계절적 경향을 잘 반영하고 있는 것으로 나타났으며, 기준 년(1980~2011)에 비해 7.4℃(2020s), 8.7℃(2050s), 10. 3℃(2080s)로 각각 9.3%, 28.4%, 그리고 52.2%가 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 기후변화 시나리오 결과와 실제영농활동을 통해 수집된 영농자료를 이용하여 온실가스 배출량을 모의한 결과 CH₄의 경우 기후변화에 따라 2.44(2020s), 2.52(2050s), 2.61(2080s) kg C/ha/yr의 양을 토양이 흡수하는 것으로 나타났으며, N₂O는 26.74(2020s), 27.06(2050s), 31.72(2080s) kg N/ha/yr, CO₂는 15.39(2020s), 78.45(2050s), 81.07(2080s) C/ha/yr의 양을 배출하는 것으로 나타났다. 이때 발생되는 지구온난화 잠재력(Global Warming Potential, GWP) 온실가스는 13.0(2020s), 13.5(2050s), 15.7(2080s) t CO₂-equivalent/ha/yr의 양이 발생하는 것으로 나타났다. 이와 같이 연구지역에서 발생하는 온실가스 배출량은 강수량과 온도가 증가함에 따라 밭에서 발생하는 온실가스 배출량이 증가하는 것으로 나타났다.

피복재와 PAM을 이용한 경사지 밭의 유출량 저감효과 분석

신민환 ( Minhwan Shin ),최용훈 ( Younghun Choi ),박운지 ( Woonji Park ),신재영 ( Jaeyoung Shin ),원철희 ( Chulhee Won ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

경사지 밭에서 강우에 의한 토양유실은 작물의 생산성은 물론 수계에도 영향을 주기 때문에 적절한 관리가 필요하다. 토양유실에 직접적인 영향을 미치는 요인으로는 토성, 경사도, 강우량, 강우강도, 식생피복 등이 있으며, 크게 인위적 조절이 불가능한 자연현상(강우량, 강우강도, 강우지속시간)과 인위적 조절이 가능한 지표피복, 경운방법, 경사도, 토양특성 등으로 구분할 수 있다. 선행연구에서는 토양유실을 막기 위해 토양 입자간의 물리적, 화학적인 결합을 강화시키는 방법으로 Ca이온을 다량 함유하고 있는 인산석고와 음이온 PAM(polyacrylamide)을 혼합하여 사용하였다. 또한 30% 경사도의 고랭지 농경지를 대상으로 PAM을 처리하여 유출량과 유사량에 있어서 각각 최대 95%와 97%까지 감소시켰다. 그리고 경사도 13%의 경작지에서 등고선 재배와 비닐피복, 자갈더미 설치 등과 더불어 PAM처리를 통해 67%까지 토양유실을 저감시켰으며, 강우타격에 의한 흙 입자의 이탈을 방지를 목적으로 볏짚거적을 이용하여 33∼75%의 유출량 저감효과 뿐만 아니라 생산량 증대까지 가져오는 것으로 나타났다. 이처럼 토양유실 저감을 위한 많은 노력을 하고 있으며, 더욱 효과적인 토양유실량 저감을 위해 토양 입자간의 결합적인 방법과 지표피복재의 토양입자 이탈을 막는 방법을 혼용하여 분석한 연구가 실내인공강우 실험단계에 있다. 본 연구는 실내인공강우 실험단계에 있는 피복재와 잔여물(residue) 그리고 PAM을 이용한 밭의 비점오염 저감방법을 실제 영농에 적용함으로써 토양유실 및 오염부하량 저감 효과를 평가하고자 하였다. 연구결과 지표피복에 의해 강우타격력에 의한 토양입자의 이탈현상이 저감되기 때문에 토양의 공극 막힘 현상이 줄어들며, 그에 따라 침투능이 증가된 것으로 나타났으며, 유출 발생 직후 나지 시험포와 볏짚과 PAM을 이용한 시험포에서는 급격한 유량의 증가를 보였으나, 볏짚과 왕겨 그리고 PAM을 이용한 시험포와 볏짚과 톱밥 그리고 PAM을 이용한 시험포에서는 서서히 유량이 증가하는 것으로 나타났다. 이처럼 피복재를 이용하여 경사지 농경지 및 공사현장에서 지표를 피복할 경우 토양 유실을 저감하며, 하천이나 강으로 유입되는 탁수량의 저감에 큰 효과가 있을 것으로 판단된다.

비닐멀칭과 볏짚거적 피복에 따른 밭의 비점오염물질 분석

신민환 ( Minhwan Shin ),장정렬 ( Jeongryeol Jang ),신재영 ( Jaeyoung Shin ),이수인 ( Suin Lee ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

비닐멀칭은 병충해를 방지하고, 토양의 온도를 증가시키고 잡초 발생을 억제하며, 증발손실을 줄인다는 여러 가지 장점으로 인하여 많은 농업 지역에서 시행되고 있다(Ruidisch et al., 2013). 그러나 비닐멀칭은 가스의 방출이나 산소의 공급이 불가피하며, 토양 내에 혐기성 곰팡이와 같은 유해 미생물의 번식과 가스의 방출이 되지 않아 토양과 대상작물에 나쁜 환경을 조성한다. 또한 토양의 표면을 피복함으로써 강우시 침투량을 감소시킬 수 있다. 반면, 볏짚피복의 경우 토양의 온도증가 및 증발손실 억제의 장점과 함께 강우에 의한 타격에너지를 감소시켜 토립자의 이탈을 억제하며, 유출량 감소 및 작물 증산에도 효과적이다. 이에 본 연구에서는 볏짚거적을 적용한 밭과 비닐멀칭을 피복한 밭에서 유출특성과 수확량 그리고 경제성 분석을 실시하여 관행(비닐멀칭) 대비 볏짚거적의 비점오염물질 저감효과를 분석하고자 하였다. 분석결과 2014년 8월 17~18일에 분석한 강우사상은 72 mm의 강우가 발생하였으며, 강우로 인해 관행 시험포(비닐멀칭)에서 발생한 강우유출수는 2.945 m³, 볏짚시험포에서는 0.002 m³유출이 발생하였다. 볏짚시험포에서는 유출률 0.0001, 유출고 0.002로 나타났다. 관행시험포 대비 볏짚시험포의 유출량 저감율은 99.94 %로 나타났다. 관행시험포 에서 발생한 강우유출수의 EMC는 BOD₅ 5.8 mg/L, SS 71.4 mg/L, COD_Mn 8.3 mg/L, DOC 4.5 mg/L, T-N 4.332 mg/L, T-P 0.376 mg/L, NH₃-N 0.030 mg/L, NO₃-N 2.085 mg/L, PO₄-P 0.070 mg/L로 나타났다. 반면 볏짚시험포의 EMC는 BOD₅ 4.9 mg/L, SS 40.3 mg/L, COD_Mn 6.4 mg/L, DOC 5.3 mg/L, T-N 3.554 mg/L, T-P 0.805 mg/L, NH3-N 0.039 mg/L, NO₃-N 1.445 mg/L, PO₄-P 0.188 mg/L로 나타났다. 오염부하 산정결과 각 수질항목의 총오염부하는 관행시험포(비닐멀칭)에서 BOD₅ 1.65 kg/ha, SS 34.96 kg/ha, COD_Mn 2.11 kg/ha, DOC 1.86 kg/ha, T-N 1.06 kg/ha, T-P 0.11 kg/ha, NH₃-N 0.03 kg/ha, NO₃-N 0.36 kg/ha, PO₄-P 0.07 kg/ha로 나타났으며,볏짚시험포의 총오염부하는 BOD₅ 0.76 kg/ha, SS 17.53 kg/ha, COD_Mn 1.06 kg/ha, DOC 1.14 kg/ha, T-N 0.47 kg/ha, T-P 0.05 kg/ha, NH₃-N 0.01 kg/ha, NO₃-N 0.11 kg/ha, PO₄-P 0.02 kg/ha로 나타났다. 수확량 조사를 한 결과 두 개의 시험포에서 수확량에는 큰 차이가 없었으며, 이는 연구기간 동안 가뭄으로 인해 작물의 수확량이 모두 좋지 않았기 때문으로 보여진다. 그러나 본 연구결과와 같이 유출량과 오염부하를 저감시킬 수 있고, 발생한 비점오염부하를 처리하는 비용을 고려할 경우 밭의 표면을 볏짚거적으로 피복하는 방법이 비닐멀칭에 비해 긍정적인 효과가 있을 것으로 판단된다. 또한 선행연구와 같이 작물의 생육에 악영향을 주는 집중호우나 가뭄 등이 발생할 경우 지표피복재에 의한 작물에 미치는 영향은 더욱 높아질 것으로 판단된다.

실경작지 밭에서 지표피복재와 토양개량제의 비점오염물질 저감효과 분석

신민환 ( Minhwan Shin ),장정렬 ( Jeong Ryeol Jang ),이수인 ( Suin Lee ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

본 연구는 실제 작물이 재배되고 있는 콩 작물 재배지에서 볏짚거적과 토양개량제(Gypsum, PAM)를 처리하여 유출량과 비점오염물질의 배출량 저감효과를 분석하고자 하였다. 이를 위해 4개의 밭을 선정하여 두 개의 밭에는 볏짚거적과 토양개량제를 처리하였으며, 다른 두 개의 밭은 대조구로 일반 관행방법과 동일하게 작물을 재배하였다. 밭의 토양을 분석한 결과 강원도 산간지역의 사질토 또는 사질양토와 다르게 점토성분이 많은 양토인 것으로 나타났으며, 4개의 밭 면적은 각각 750 m², 750 m², 1,144 m², 1,438 m²으로 나타났다. 밭의 하단부에는 유출수와 수질농도를 분석하기 위해서 플륨과 수위계 그리고 자동수질시료채취기를 설치하였으며, 정확한 강우분석을 위해 자기우량계를 설치하여 0.2 mm 단위의 강우량을 측정하였다. 2013년 7월 4일부터 5일까지 평균 3.6 mm/hr의 강우강도로 29시간 동안 강우가 지속되어 총 104 mm의 강우가 발생하였다. 이때 지표를 피복하지 않은 대조구 시험포의 유출량을 기준으로 지표를 볏짚거적과 토양개량제로 처리한 시험포의 유출량을 분석한 결과 750 m²의 밭에서는 92.9%의 유출량 저감효과가 있었으며, 면적이 다른 두 개의 밭을 동일하게 처리한 밭에서는 61.3%의 저감효과가 있었다. 면적이 다른 두 개의 밭에서는 유출량의 차이보다는 유출률의 차이가 중요하기 때문에 면적을 고려한 유출률을 산정한 결과 69.2%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 유출량과 수질농도를 이용하여 산정한 오염부하는 BOD₅, SS, TN, TP 항목 모두 60% 이상의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 선행연구에서 볏짚거적과 토양개량제 등을 이용하여 유출량 또는 오염부하 저감효과가 높다는 결과와 동일한 결과이며, 실내 또는 인공강우 등을 이용하여 실험한 결과가 실제 영농에 적용하여도 높은 저감효과가 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 밭에서 발생하는 비점오염원을 저감하기 위해서는 본 연구결과와 같이 작물 잔재물이나 토양개량제 등을 이용하여 밭의 표면을 피복하여야 할 것으로 보여지며, 추가 연구를 통해 다양한 강우조건, 토양, 작물 등에 대한 정량적인 연구결과가 필요할 것으로 판단된다.

고랭지 밭에서 경사도의 차이에 의한 비점오염물질 유출특성

신재영 ( Jaeyoung Shin ),신민환 ( Minhwan Shin ),최용훈 ( Yonghun Choi ),황문영 ( Moonyoung Hwang ),양희정 ( Heejung Yang ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

밭에서 발생하는 비점오염물질은 강우조건(강우량, 강우강도), 토양, 시비량, 경사도 등에 따라 다양한 형태로 나타난다. 따라서 밭에서 발생하는 비점오염물질의 효율적인 관리를 위해서는 영향인자에 대한 자세한 분석이 선행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 경사도가 다른 고랭지 밭 두 지점을 선정하여 비점오염물질 유출특성에 대해 파악하고 효율적인 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구지점은 강원도 평창군 대관령면에 위치하고 있으며 두 지점의 경사도는 각각 4.9%와 16.8%로 나타났다. 연구기간은 2011년 4월부터 10월까지 유출이 발생한 8회의 강우사상에 대해 모니터링을 수행하였다. 연구 결과 유출이 발생한 강우량의 범위는 42.0 ~ 293.5 mm이며 강우강도는 1.03 ~ 6.31mm/hr의 범위를 나타냈다. 유출률은 경사도 4.9%의 밭에서 0.05 ~ 0.54(평균 0.31)이며 경사도 16.8%의 밭에서는 0.26 ~ 0.57(평균 0.42)의 범위를 나타냈다. 또한 채취된 수질 시료를 이용하여 EMC를 산정한 결과 경사도 4.9%의 밭에서 SS 762.1 ~ 3,155.1(평균 1,956.8) mg/L, BOD5 4.5 ~ 14.9(평균 9.6) mg/L, CODCr 16.1 ~ 62.0(평균 42.6)mg/L, CODMn 7.5 ~ 43.2(평균 17.9) mg/L, TN 9.602 ~ 21.021(평균 15.8) mg/L, TP 2.544 ~ 6.763(평균 4.634) mg/L로 나타났으며, 경사도 16.8%의 밭에서는 SS 79.2 ~ 2,015.5(평균 938.5) mg/L, BOD5 6.0 ~ 64.7(평균 14.6) mg/L, CODCr 21.9 ~ 75.4(평균 53.2) mg/L, CODMn 4.3 ~ 33.1(평균 23.2) mg/L, TN 10.937 ~ 46.295(평균 24.9) mg/L, TP 2.611 ~ 11.197(평균 5.358) mg/L으로 나타났다. 두 지점의 유출률은 경사도와 비례하여 증가하였으며, SS를 제외한 모든 수질항목의 EMC 값도 증가한 것으로 나타났다. SS의 경우에는 경사도 16.8%의 밭이 4.9%의 밭에 비해 낮은 값으로 나타났는데 이는 등고선 방향으로 경운을 하여 토양 입자의 유실이 적었으며 16.8%의 밭에 설치되어 있는 자연배수로의 영향으로 판단된다. 본 연구 결과와 같이 동일한 강우조건의 밭이라 할지라도 경사도에 따라 유출률에 차이를 보이게 되고 유출률의 차이는 비점오염물질의 농도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 밭에서 발생하는 비점오염물질의 효율적인 관리를 위해서는 장기적인 모니터링을 통해 영향인자에 대한 파악이 필수적이라 판단된다.

비점오염원 관리지역의 저감시설의 문제점 및 개선방안

신재영 ( Jaeyoung Shin ),이수인 ( Sooin Lee ),전제홍 ( Jehong Jeon ),신민환 ( Minhwan Shin ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

환경부는 지난 2007년 8월 소양호 유역을 비점오염원관리지역으로 지정하여 소양호 말단지점의 탁도를 50 NTU 이하로 유지하는 것을 목표로 관리하고 이 지역에 비점오염저감사업을 추진하였다. 하지만 지난 2014년 12월에 소양호 유역의 목표수질인 50 NTU의 탁도를 유지하는 것으로 판단되어 양구군, 인제군, 홍천군이 포함되는 총면적 2,227.81㎢를 관리지역에서 지정해제 하게 되었다. 하지만 장마철이나 집중호우 기간에 여전히 소양호 유역에서는 흙탕물이 발생하고 수질 및 수생태계에도 악영향을 미치고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 소양호 유역중 하나인 홍천군 내면 자운리에 적용된 비점오염 개별저감시설에 대해 문제점을 조사하고 개선방안을 마련하고자 하였다. 자운지구에 적용된 개별저감시설로는 우회수로, 배수로, 식생밭두렁, 완충식생대, 사면보호공, 소규모 저류지, 침사지, 개비온옹벽, 저감휀스 등이 있다. 이러한 개별저감시설들은 발생된 흙탕물의 유속을 저감시키고 여과 및 침전을 통해 흙탕물을 저감시키는 효과를 보이고 있지만 모두 발생 후 관리라는 공통점을 가지고 있으며, 발생된 흙탕물을 제어하는 근본적인 해결책이라고 보기에는 무리가 따른다. 침사지의 경우 하천흐름의 일부만 취수하여 처리할 수 있도록 설계되어 있는 곳이 있어 흙탕물을 전량 취수할 수 없다는 단점이 있으며, 개비온 옹벽은 농민들의 객토로 인해 옹벽보다 밭 높이가 높아져 본래의 기능을 상실하는 문제가 발생하고 있다. 또한 농기계의 진입로는 개비온 옹벽을 설치할 수 없기 때문에 진입로를 통해 토사가 다량 유출되는 추가적인 문제점도 있다. 농로포장은 농로주변의 밭표고가 도로의 표고보다 높게 설치되어 있는 곳이 있어 농로가 배수로의 역할을 하고 있으며, 배수로의 경우 밭의 표고보다 낮아 흙탕물이 그대로 유입되고 유속이 증가하여 다량의 토사가 하천으로 유입되고 있는 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 개비온 옹벽이 설치되지 않은 구간에는 초생대나 두둑을 설치하여 유출수를 개비온 옹벽으로 우회시켜 여과될 수 있도록 하고 개비온 옹벽보다 높게 설치된 밭은 객토하여 밭의 표고를 낮춰야 할 것이다. 배수로의 경우 밭에서 발생한 유출수가 일정 너비의 완충지대를 거쳐 배수로로 유입되어야 하며, 완경사지에는 콘크리트 배수로보다 흙배수로, 식생배수로를 설치해야 한다. 또한 경사가 급한 곳에 배수로를 설치할 경우 침사기능이 추가된 배수로를 설치하거나 낙차공 등을 이용하여 유속을 저감시키는 것이 중요하다. 농로포장의 경우 밭과 포장지역의 경계를 명확하게 구분할 수 있는 경계석을 설치하여 밭에서 발생되는 유출수가 농로가 아닌 배수로로 유입될 수 있도록 대안을 마련해야 할 것이다. 또한 현재 설치되어 있는 발생 후 관리시설 보다는 발생원에서 오염물질의 이탈을 제어하고 유출량을 저감시킬 수 있는 방안이 도입되어야 할 것이며, 발생원 관리에 대한 활발한 연구와 농민 참여형 비점오염 저감사업이 진행될 때 효과적인 비점오염 저감사업이 진행될 것으로 판단된다.