논 비점오염저감 및 최적관리기법 개발

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1. 연구개발의 필요성 가. 연구개발 개요

(1) 농업수자원

농업수자원, 물은 인간의 생명과 생활에 필수적인 요소로서 토지, 산림과 함께 국토를 형성하는 주요한 천 연자원이며 경제산업 및 문화 등 각종 활동을 위한 기본 적이고 중요한 자원임. 따라서 안정적인 수자원은 풍요 로운 생활과 국토 균형발전의 기반으로서 구축해야 하 는 사회자본이며, 삶의 질 향상, 저탄소 녹색성장의 키 워드로 자리매김 하고 있음

이러한 사회적인 여건변화에 의해서 농업수자원은 농업생산을 위한 관개용수로의 중요성뿐만 아니라 농촌 지역의 환경용수, 농촌하천 유지용수와 지역의 경관용 수, 생태용수 등으로 더욱 다양한 기능을 담당하고 있음 수자원장기종합계획(2006)에 의하면 우리 국민이 직접 사용하는 연간 수자원량 337억㎥ 중 생용수와 유 지용수로 사용하는 양이 각각 102억㎥ (31%)과 75억㎥

(22%)임에 반해서 농업용수가 차지하는 양은 160억㎥

으로 전체 사용 수자원의 48%를 차지하고 있음 이처럼 전체 수자원에서 차지하는 농업수자원의 규 모가 결코 적지 않음에도 불구하고 그동안 농업수자원 에 대한 수질관리와 활용에 대해서는 상대적으로 적었 으며, 이는 농업수자원 관리에서 기대되는 긍정적인 효 과와 경제적인 이익에 대한 고려가 부족했기 때문이라 고 할 수 있음

하지만 최근 들어 농업수자원의 수질을 개선하고 수량관리를 합리적으로 관리의 필요성이 점점 더 증대 되고 있으며, 이는 농업부문에서의 새로운 소득창출에 기여함은 물론 나아가서 점차 사양화되고 있는 농업에

논 비점오염저감 및 최적관리기법 개발

윤 춘 경

건국대학교 환경과학과 교수 [email protected]

그림 1. 우리나라 수자원 이용 현황

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대한 대국민적 이미지 고양에도 크게 기여할 수 있을 것 으로 기대됨

(2) 농업수자원 수질관리 (Clean agwater) 물환경관리기본계획(2006)에 따르면 점오염원은 환경기초시설 설치 및 관거정비 사업 등에 의해 지속적 으로 감소하고 있으나 넓은 면적에서 광범위하게 배출 되는 비점오염원은 토지이용의 고도화 등으로 인해 지 속적으로 증가하고 있음

비점오염원이 4대강 수질에 미치는 영향은 수계별 로 22~37%(4대강 대책수립 시 기준)이었으나, ‘03년 비점오염 부하비율은 수계별로 42~69%에 이르는 것으 로 평가되었으며, 비점오염원 관리대책 부재시 수질에 미치는 영향이 ’15년에는 수계별로 65~70% 수준에 이 를 것으로 예측됨에 따라 비점오염원에 대한 적극적인 관리대책이 필요한 실정임

“수질 및 수생태계 보전에 관한 법률”제 2조에 따 르면 비점오염원은 도시, 도로, 농지, 산지, 공사장 등으 로서 불특정 장소에서 불특정하게 수질오염물질을 배출 하는 배출원을 말하며, 기존의 점원오염 관리(‘06기준 하수도 보급률 85.5%, 환경부 2008)로 인한 수질 개선 효과가 한계에 도달함에 따라, 하천, 호소 등의 수질 개

선을 위해서는 비점오염원의 과학적인 정량화와 그에 따른 관리방안 수립이 시급함

기존 환경부의 비점오염관리를 위한 대책들은 대부 분 비점오염물질 저감시설 (식생정화수로, 식생여과대, 인공습지, 장치형시설, 저류지, 장치형+저류지, 침투도 랑, 침투형저류지 등)을 이용한 배출오염원의 처리에 국 한하고 있으며, 대부분의 사업에 대한 실효성에 의문을 품고 있는 실정임

비점오염원의 주요원에는 도로, 대지, 축산폐수, 농 촌의 토지계 등 주로 토지이용에 기반하는 오염원이 대 부분을 차지하고, 이 전체 수체 유입 오염부하의 약 30%에 달하고 그 기여율 또한 지속적인 증가 추세 있음 특히, 광범위한 토지지용에서 발생하는 농업비 점오염인 질소와 인 등은 상대적으로 낮은 농도로 넓 게 분포하면서도 강우 유출과 함께 거동하여 농촌유 역의 오염부하량에 큰 비중을 차지하고 있으므로 (윤 춘경 등, 2002), 하천이나 호소 등의 수질 관리를 위 해서는 농업지점오염원의 효율적인 관리체계 구축이 필요함

(3) 논 비점오염부하저감 및 최적관리기법개발의 필요

농업용수의 80% 이상을 논에서 사용되고 있고, 지 역이나 토양, 기후 특성, 오염원 종류, 관개 및 시비 등 경작방법에 따라 다양한 형태의 영농 기법이 존재하고 있으나, 영농 방법에 따른 농업 비점오염원 모니터링, 유출 특성 규명, 배출 특성에 따른 부하량 정량화 기법 에 관한 연구가 상대적으로 미흡한 실정으로, 다양한 영 농 방법이 농업비점오염 부하에 미치는 영향의 정량화 연구가 필요함

그림 2. 비점오염원의 4대강별 BOD 기여 현황

한강 낙동강 금강 영산강

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논은 다른 토지이용과 수문현상이나 오염배출형태 가 현저히 달라서, 기존의 토지이용에서 수행한 배출부 하량에 관한 연구결과를 그대로 적용할 수 없는 매우 독 특한 특성을 지니고 있어 논의 비점오염물질 순환기작 에 대한 정량적 평가가 필요

논은 지역이나 용수원의 형태, 물관리 방법 등에 따 라 다양한 특성을 갖고 있기 때문에 전국단위의 비점오 염 정량화가 필요하며 이를 바탕으로 실용적인 논의 최 적관리기법을 도출하여야 함

논에서의 비점오염배출을 저감할 수 있는 최적관 리기법(BMP)을 선정하고 평가하고, 관련 비점오염저 감 장치나 시설등을 개발함으로서 농촌 비점오염에 관 한 기초자료로 활용하고 수자원의 가치향상에 기여하 여야 함

또한, 농업용 배수로는 치수적인 측면을 고려하여 콘크리트 블록으로 정비되어 왔으나 근래에 친환경적 배수로 조성의 요구가 증가되어 이에 대한 연구와 시범 사업이 진행되고 있으나 그 실적은 극히 미흡한 실정임

선행된 친환경 배수로 조성 기술은 콘크리트 호안 을 대체할 새로운 호안재료와 적용에 대한 연구가 대부 분이며, 일부 배수로내의 생물을 고려한 서식 및 피난처 를 제공하는 기술과 수질정화 재료를 이용하여 배수로 에서의 여과기능을 제공하여 수질개선을 시도한 연구가

있었음

선행연구는 논 농업지역의 비점오염원 저감을 위한 연구보다는 농촌의 어메니티 향상을 위한 연구성격이 강하며, 농지배수의 수계 유출저감과 오염저감에 대한 체계적인 조성기술의 연구가 필요함

비점오염원의 체계적 관리를 통해 수질을 크게 개 선할 수 있다면 농업측면에서 친환경농산물 및 유수농 산물 등은 물론 전체 농산물의 품질개선에 크게 기여함 으로 해서 전체 농민들의 농업소득 증대에도 크게 기여 할 수 있으며, 결국, 농업수자원의 수질개선은 친환경농 업 육성을 위해서 반드시 요구되는 필수조건이자 친환 경농업을 보다 적극적으로 육성할 수 있는 견인차의 역 할을 한다고 할 수 있음

나. 연구개발의 중요성

지금까지 농업비점오염관리를 위한 연구가 일부 시 행되어 왔으나, 대부분 단기적이고 산발적으로 수행되 었고, 또한, 연구 결과에 있어서도 편차가 크고 경우에 따라서는 상반된 결과를 보여 효과적인 대안 제시가 어 려움

논농사 과정에서 배출되는 농지배수는 우리나라의 독특한 농업형태 및 농사방법에 의해 그 수량 및 수질이 결정되므로, 농지배수의 관리 및 처리기법은 외국의 기 술도입으로 대체할 수 없으며 우리나라 지형과 농촌실 정에 적합한 방법의 개발이 필수적임

특히 논은 선진외국에는 드문 토지이용형태이기 때 문에 국외의 기존 연구 사례를 활용하는데 한계를 갖고 있음. 본 연구사업은 우리나라의 환경조건과 영농조건 속에서 현장실험 위주로 연구가 수행되어야 하며 그렇 게 하기 위해서 장기간에 걸친 주요 용수원과 지역별 영 농특성을 고려한 단계적인 연구 수행이 절대적으로 필 그림 3. 농업용수의 용수원 및 농업용수의 이용현황

농업용수의 용수원 농업용수의 이용현황

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요함

또한 기존의 논 비점오염 정량화연구는 논의 물수 지 및 물질수지를 정량화 하는데 그치고 있지만, 본 연 구에서는 논의 비점오염부하를 줄일 수 있는 물관리 방 안 및 저감기법을 개발하여 실질적인 농업비점오염원을 저감하여 수계 수질개선에 도움을 주고자 함

도시 비점오염원의 저감기술 개발에 관한 연구는 활발히 진행되고 있으나 농업 비점오염원 저감에 관한 기술개발은 매우 부족한 현실에 있어서 본 연구를 통하 여 개발되는 농업비점오염원 저감을 위한 기술개발은 큰 의의가 있다고 판단됨

특히 획일화된 콘크리트 위주의 배수로 조성기술과 일부에서 진행된 경관향상을 위한 기술과 비교되는 배 수로 시스템의 변화를 통한 배수로 조성기술은 농촌 지 하수 함양과 건전한 수환경 네트워크 조성에 기여할 것 으로 기대됨

2. 연구개발 목표 및 내용

가. 연구개발의 최종 목표

논에서 발생하는 비점오염원은 토지이용과 수문현 상이나 오염배출형태가 현저히 달라지기 때문에 다양한 형태의 용수원과 영농방법을 모두 고려하여 평가하기가 어렵기 때문에, 논 비점오염 평가모델 및 최적관리기법 평가 툴을 개발하여 논의 비점오염관리의 효율성 증대

이와 같은 논의 비점오염관리를 위한 노력이 하천 및 호소수질에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위 해서 오염원, 유역, 하천 및 호소를 통합적으로 관리할 수 있는 종합시스템을 구축하여 평가

본 모니터링 자료 및 기존자료를 활용하여 논에서 배출되는 오염부하량을 정량화 하고 물관리 및 물고관 리를 이용한 논의 최적관리기법 연구를 통해 제시된 연 구결과를 활용하여 논의 비점오염배출량 및 저감기법을

그림 4. 기존 논 비점오염저감기술의 문제점

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개발하여 농촌비점오염 정책 및 제도개선을 위한 기초 자료로 활용

수계별 오염총량관리제도 하에서 영농방법 개선을 통한 유역단위 비점오염 저감 정량화로 지역의 지속가 능한 개발을 도모하고, 또한 유역의 토지이용 차원에서 도 넓게 분포하는 농업지역 관리를 통한 선진적인 유역 관리는 물론 효율적 하천, 호소 관리라는 공익적 홍보자 료로 활용

정부의 토지활용에 대한 대국민 신뢰도 향상, 환경 친화적인 비점오염원 관리기술개발로 우리나라 경쟁력 향상과 토양유실과 영양물질의 유출억제를 통한 친환경 농업기술의 개발로 국내 농경지 비점오염원 처리기술의 향상에 기여

구

구분분 연연도도 연연구구개개발발의의 목목표표 연연구구개개발발의의 내내용용

1차년도 2010 논의 비점오염저감 및 최적관리기법 개발 논의 비점오염저감 및 최적관리기법 문헌조사

기반조성 대상지역 선정 및 모니터링 계획수립

실험포장 구축 및 모니터링 장비설치 기존 논 비점오염모델 개발 모듈분석 호소 및 유역 통합비점오염관리시스템을 위한 기초자료 조사 모형 선정

농지배수체계 검토 및 문헌조사 2차년도 2011 논 비점오염부하 모니터링 시스템 확립, 실험포장의 모니터링

기초모형개발 및 배수로 시험장치 제작 필지 및 광역논의 물수지 및 물질수지 분석 SRI기법의 비점오염 저감량 분석 논 비점오염모델 개발 및 보정

통합비점오염관리시스템 보완 및 적용 (2개소) 농지배수 유출저감을 위한 개발안 지적재산권 출원 3차년도 2012 논 비점오염부하 모니터링, 논의 필지단위 담수호, 하천, SRI 기법의 모니터링

모형 개발, 비점오염 저감 배수로 시제품 물관리 및 물고관리에 의한 비점저감효과 분석

설치 광역단위 논 모의를 위한 모듈구성

통합비점오염관리시스템 보완 및 적용 (2개소) 비점오염 저감 배수로 시제품 생산 및 시공 4차년도 2013 논 최적관리기법 평가, 논의 필지단위 논의 최적관리기법에 의한 배출부하저감효과 분석

모형 개발, 배수로의 비점오염저감효과 분석 필지단위 및 광역단위 논의 연계모듈 개발 나. 단계 및 연차별 연구목표 및 내용

그림 5. 연구개발의 목표 농

농업업비비점점 저저감감을을 위위한한 정정책책 및및 제제도도개개선선 기기반반마마련련

논 모델개발 및 최적관리기법 평가

비점오염원 저감을 위한 배수로 조성기술개발 담수호 관개지역 논의

최적관리기법 개발

하천 관개지역 논의 최적관리기법 개발

호소 및 유역 비점오염 통합관리 시스템 개발

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다. 세부과제별 연구 목표 및 내용

(1) 하천 관개지역 논의 배출부하 저감 및 최적관리 기법 개발

(가) 연구개발의 목표

하천관개(보 관개지구와 양수장 관개지구)를 실시하 는 논지구에서의 비점오염 물질의 배출 및 순환 기작을 정량적으로 파악하고 배출부하를 저감하기 위한 논 비점 오염 최적관리기법(BMP)를 정립하여 농어촌 용수 및 농 업비점오염관리 정책기초 자료로 활용하고자 한다.

(나) 연구개발의 내용

실험지구 및 포장의 선정 및 모니터링 시설의 설치 하천수 관개논의 물수지 및 물질수지 모니터링 연속적인 유량 및 수질자료 데이터베이스 구축 하천수 관개의 필지논 및 광역논의 배출부하 해석

하천수 관개논의 배출부하 저감을 위한 최적관리기 법(BMP) 개발

하천수 관개논의 배출부하량 저감을 위한 관리 매 뉴얼 작성

하천수 관개논의 농업비점오염원 저감을 위한 제도 개선 및 정책방향 제안

(2) 담수호 관개지역 논의 배출부하 저감 및 최적관 리기법 개발

(가) 연구개발의 목표

담수호 관개지역 논에서의 비점오염물질 배출 순환 기작을 정량적으로 파악하고 배출부하를 저감하기위한 농법을 적용하고 물관리 방안 및 시비에 따른 배출부하 형태를 파악하여 비점오염을 저감할 수 있는 장치를 개발 하는 것이다. 또한 배출부하량 저감을 위한 관리 매뉴얼

유역 및 호소 연계시스템 개발 및 적용(2개소) 배수로를 이용한 비점오염 저감효과 분석 5차년도 2014 광역논의 최적관리기법 평가 및 모니터링을 통한 지속적 자료 수집

논 및 통합비점오염관리시스템모형의 논의 물수지 및 물질수지, 비점오염저감평가 GUI개발, 배수로 모니터링 논 모형의 사용자 편익 GUI개발

통합비점오염관리시스템 보완 및 적용 (2개소) 배수로 운영에 따른 문제점 분석

6차년도 2015 논의 최적관리기법 제시, 논 모델의 용수원별 최적관리기법 개발완료 BMP모듈개발, 통합시스템의 GUI개발, 논의 BMP 모듈개발

배수로기술의 상용화방안 마련 통합시스템의 GUI개발 (2개소)

배수로 기술의 상용화방안 및 추가유역검증 7차년도 2016 논의 비점오염관리를 위한 정택 및 수집 자료 및 기존 연구 결과의 종합분석

제도개선 방안 마련 논의 비점부하저감을 위한 최적관리기법 및 매뉴얼 개발

논의비점오염저감평가모델개발및최적관리기법평가 비점오염 통합관리시스템 개발 (총 10개소 적용) 비점오염저감을 위한 배수로 개발 완료 및 사업화 논의 비점오염저감을 위한 정책 및 제도의

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을 작성하고 최적관리기법(BMP)를 정립하여 농촌용수의 비점오염원 관리의 정책기초자료로 활용하고자 한다.

포장 및 광역단위 실험 포장의 모니터링

담수호 관개 논 및 SRI실험포장의 물수지 및 물질 수지 모니터링

연속적인 유량 및 수질자료 데이터베이스 구축 SRI방법을 이용한 논의 수질개선효과, 환경변화 및 수확량 조사

담수호 관개논의 배출부하 저감을 위한 최적관리기 법(BMP) 개발

기존 논의 최적관리기법 적용시 담수호 수질개선효 과 분석

담수호 관개논의 배출부하량 저감을 위한 관리 매 뉴얼 작성

담수호 관개논의 비점오염저감장치 개발 및 실용화 담수호 관개논의 농업비점오염원 저감을 위한 제도 개선 및 정책방향 제안

그림 6. 실험지구 및 모니터링 시설의 설치

그림 7. 하천 관개지역 논의 배출부하 저감 및 최적관리기법 개발 세부 추진계획 위치: 충청북도 청원군

대상: 필지단위 및 광역단위 모니터링 내역: 비점부하해석 및 BMP 개발

하천 관개지역 논의 배출부하 저감 및 최적 관리기법 개발

논의 비점오염관련 자료수집

/실험 및 분석체계 구출 최적관리기법 평가 보관개 논 최적관리기법 검토/적용 후 모니터링

용수원별 논의 비점 오염 분석 보관개 논지구 실험포장 선정 / 모니터링 양수장 관개논의

모니터링 체계 구축 / 모니터링 양수장 관개 논에서의

배출부하 해석 논 최적관리기법 적용 / 모니터링 후 평가

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

(8)

그림 8. 실험지구 모니터링 지역

그림 9. SRI농법의 국외 사례

그림 10. 담수호 관개지역 논의 배출부하 저감 및 최적관리기법 개발 세부 추진계획

담수호 관개지역 논 SRI 영농방법

위치: 충청남도 당진군(석문담수호) 대상: 담수호 관개논

내용: 비점부하해석 및 BMP개발

위치: 경기도 남양주시 대상: SRI 영농방법 내용: 비점부하저감 효과평가

캄보디아 네팔

인도네시아 아프카니스탄

담수호 관개지역 논의 배출부하 저감 및 최적관리

기법 개발

최적 관리 기법 제시 농업비 점오염 배출 특성 및 DB 구축

SRI 기술 및

사례 조사 최적관리기법 적용방안 연구

비점오염부하 정량화 방법 정리 / 부하량 저감을 위한 최적관리기법 개발 SRI 실험포장 조성 / 모니터링

담수호 관개논의 필지와 광역단위 실험포장 선정 / 모니터링

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

(9)

(3) 논 비점 평가모델개발 및 최적관리기법 평가 (가) 연구개발의 목표

논 비점오염과 관련된 연구자료 및 사례, 세부과제 에서 도출된 연구결과들을 활용하여 논에서의 오염물질 발생/배출기작 모의예측 및 BMP기법을 평가할 수 있는 모델을 개발하고 윈도우즈 기반의 GUI 시스템을 개발 하여 사용자가 쉽게 사용할수 있는 모델을 개발하기 위 함이다. 개발된 시스템은 논의 비점오염부하 정량화 및 최적관리기법 평가뿐만 아니라 광역단위의 배수로 및 저류지등을 활용한 최적관리기법에 적용성을 평가하는

연구를 수행함으로서 최종적으로 논 비점오염 배출부하 량 저감을 위한 평가모형의 개발 및 적용매뉴얼을 작성 하는데 목적이 있다.

논 비점오염 평가모델 개발을 위한 국내외 문헌 및 연구결과 조사검토

논 오염물질 발생 및 배출기작의 평가 및 모듈화 논 비점부하 산정을 위한 수문/수리 모듈개발 논 비점부하 산정을 위한 수질예측 모델의 전/후처 리 시스템 개발

그림 11. 논 비점 평가모델 개발 및 최적관리기법 평가 세부 연구내용

그림 12. 논 비점 평가모델개발 및 최적관리기법 평가 세부 추진계획

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

논 비점오염 평가모델

개발 및 최적관리기법

평가

기존연구 및 지역적 논관 리방안 검토

관역단위 논모형 개발을 위한 기존 수질모형 검토 / 개념정리

관역단위 논 비점오염 분석 기본모듈 개발

논 비점부하산정을 위한 GUI 기반 수질평 가모델 개발 / 최적관리기법 적용 후 보완

광역단위 분석모듈의

완성

광역단위 논 모형의 최적 관리기법 적 용모듈 개발

필지단위 논 모형의 최적관리 기법 적용 모듈 개발

논의 모니터 링 자료를 이 용한 최적관 리 기법 평가 논 배출부하 평가를 위한 시스템 개발 완료 필지단위 분석의 기본모듈의

기존모형 검토 및 개발 필지단위 분석 단위

모듈 개발

(10)

논 모니터링 자료를 이용한 BMP방법 적용 모듈개 발 및 적용성 평가

논 배출부하량 저감을 위한 평가모형의 개발 및 매 뉴얼 작성

(4) 호소 및 유역 비점오염원 통합관리시스템 개발 (가) 연구개발의 목표

기존 유역 및 호소를 통합적으로 관리할 수 있는 모 형을 활용하여 비점오염원 통합관리시스템을 개발하여 농업비점오염원의 효율적인 관리에 도움을 주고자 한 다. 통합관리시스템은 본 연구에서 도출되는 최적관리 기법들에 의한 유역 및 호소의 수질개선 효과를 장기간 에 걸쳐 분석하여 정책 및 제도개선에 활용하고자 한다.

전국단위 지형자료 구축 (DEM, 토지이용도, 토양 도, 하천도, 유역경계 등)

유역의 장기유출 및 비점오염모델 구축을 위한 사 용자 편익시스템 개발

유역의 장기유출 및 비점오염모델 구축 (10개소) 호소의 수질예측모델 개발 (10개소)

유역의 장기유출 및 비점오염모델의 결과와 호소의 수질모델간의 유량 및 수질항목 자동 연계 모듈 개발

본 연구과제내의 최적관리기법 적용평가를 위한 모 듈개발

유역의 장기유출 및 비점오염모델의 자동 보정시스 템 개발

유역 및 호소의 비점오염 통합관리시스템 개발 사용자 편익 GUI 및 매뉴얼 제공

정책 및 제도개선을 위한 유역 및 호소의 모델 결과 제공

(5) 비점오염원 저감을 위한 배수로 조성기술 개발 (가) 연구개발의 목표

논 농업지역에 있어서 농지배수를 통하여 배출되는 비점오염원의 효과적인 저감을 위하여 배출경로와 특성 에 맞는 지선 및 간선 배수로에 적합한 조성기술을 개발 함에 있으며, 홍수시에는 배수로 본래의 기능을 유지하 면서 평상시의 농지배수는 저류와 침투 기능을 강화하 여 농지배수가 수계에 직접적인 유출을 최소화 할 수 있 고 지하수 함양에 도움이 되도록 개발하고자 한다. 또한 농촌의 건전한 수변네트워크 조성을 위하여 생태 및 경 관기술을 도입하여 안정된 농촌 유역 수계의 건강성 회 복에 기여하는 기술을 개발 하고자 한다.

그림 13. BASINS를 이용한 유역평가 및 비점오염모델 구축

BASINS Utility Tool Assessment Tool

(11)

논 농업지역의 배수로 유형분류 및 농지배수 유출 경로 조사 연구

농업비점오염원 저감기술 및 국내외 배수로 조성기 술 현황조사

농지배수 유출저감을 위한 배수로 조성기술 개발안 확립 및 시험 대상지 선정

기술개발을위한기초실험및경관기술도입방안마련 개발기술의 시제품 설계 및 생산

개발기술의 시험대상지에 설계 및 시공 그림 14. 호소 및 유역 비점오염원 통합관리시스템 개발 세부 추진계획

그림 15. 비점오염원 저감을 위한 배수로 조성기술 개발 세부 연구내용

그림 16. 비점오염원 저감을 위한 배수로 조성기술 개발 세부 추진계획 호소 및 유역

비점오염 통합 관리시스템

개 발

국내에 적합 한 유역의 장기유출 및 비점오염 모 델 검토 국내에 적합

한 호소 수질예측 모형 검토

시범유역 선정 및 비

점오염모 델 적용 시범호소 선정 및 모델 적용

2차 시범호 소 선정 및 모델 적용

3차 시범호 소 선정 및 모델 적용

4차 시범호 소 선정 및 모델 적용 2차 시험유

역 선정 및 비점오염 모델적용

3차 시범유 역 선정 및 비점오염 모델적용

4차 시범유 역 선정 및 비점오염

모델적용 호소 및 유역의 통합 관리시스템 개발

개발모형의 매뉴얼 작성 / 배포

종합평가 / 현장활용

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

현장 시험 시공 모니터링 품질평가

시공 후 변화 분석 저감효과분석 경관계획 및 조성

호소 및 유역 비점오염 통합 관리시스템

개 발

논 농업지역 의 배수로 유형 분류 및 논이배수

유출 경로 조사

유출저감을 위한 배수로 조성기술 개 발안 확립/

시험대상지 선정

개발기술의 시험대상지 에 설계 및 시공

기술개발을 위한 기초실 험 및 경관 기술 도입방 안 마련

개발기술의 시제품 설계 및 생산

개발시제품 의 효과 및 성능평가

분석 현장적용 시제품의

운전모니터링 및 효과분석

배수능력 모니터링 및 유지관리 문제점 파악

(12)

시험 대상지 현장 모니터링 및 유지관리 문제점 파악 개발시제품의 효과 및 성능 평가 분석

문제점 개선 및 설계인자 확립 개발기술의 사업화 및 시범사업 추진

3. 연구개발 추진전략 및 방법

가. 연구개발 추진전략

본 연구는 중·장기간 연구를 통해 용수원과 지역 별 영농특성 등이 반영된 논에서의 비점오염물질 순환 기작을 정량적으로 파악함으로서 논 비점오염 최적관리 기법을 정립하고 논 비점오염유출 저감시설 등을 개발 하여 정부의 농어촌용수 및 농업비점오염관리 정책에 반영하기 위한 토대 마련할 계획임

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4. 연구결과의 성과목표 및 기대효과 가. 연구개발 성과목표

나. 연구개발 기대효과 (1) 사회경제적 측면

전 지구적인 기후변화를 계기로 환경 개선이 경제 적 가치로 환산되는 새로운 패러다임에서 저투입 친환 경적인 영농방법 개선 및 개발은 국민들의 높아진 환경 의식에 부합하고, GAP과 같은 우수농산물제도처럼 환 경친화적인 농업 운영으로 수질환경개선은 물론 농산물 에 대한 일반의 의식을 개선에 기여할 것으로 기대

영농방법 개선으로 농업비점오염 배출 저감을 통하 여 사회적 처리 비용을 저감을 통한 저탄소 녹색 공간 창출에 기여하고, 농업 비점오염에 의한 수체 영향 분석 을 통하여 지속가능한 농업 및 물 환경 정책 도출 및 수 립에 기여함

수계별 오염총량관리제도 하에서 영농방법 개선을 통한 유역단위 비점오염 저감 정량화로 지역의 지속가 능한 개발을 도모하고, 또한 유역의 토지이용 차원에서 도 넓게 분포하는 농업지역 관리를 통한 선진적인 유역 관리는 물론 효율적 하천, 호소 관리라는 공익적 홍보자 료로 활용이 가능함

정부의 토지활용에 대한 대국민 신뢰도 향상, 환경 친화적인 비점오염원 관리기술개발로 우리나라 경쟁력 향상과 토양유실과 영양물질의 유출억제를 통한 친환경

농업기술의 개발로 국내 농경지 비점오염원 처리기술의 향상에 기여함

산업화에 따른 친환경개발의 구체적인 계획수립에 활용될 수 있을 것이며, 한강수계 장래수질과 관련한 사 회적 갈등을 최소화할 수 있는 보다 정량적으로 타당성 있는 수질보전대책의 제시 및 활용이 가능함

영농방법 개선을 통한 가장 효과적이고 저렴한 비 점오염원 제어기술을 개발함으로서, 농업 비점 저감을 통하여 하천 및 호소 수질개선 효과를 기대할 수 있고, 나아가 이러한 수질 개선은 고도처리를 요하는 상수도 처리비용 절감도 기대됨

빠른 배수 위주의 배수관리 시스템은 농업비점오 염원의 유출을 가중시키고 농촌 유역 전반에 지하수의 부족 현상과 건전한 수자원의 활용을 저해한 측면이 있 으므로 유출저감과 침투능을 강화한 배수로 조성기술은 농촌유역의 오염저감과 수자원 질 향상에 기여할 것으 로 기대됨

(2) 기술적 측면

농경지로부터 비점오염원 모니터링 및 농업비점오 염부하의 과학적이고 체계적인 정량화 기법을 다양한 영 농방법에 대해 개발함으로써 지역적으로 다양하게 이루 어지는 농업 활동에 의한 비점오염원 배출 특성 조사 및 부하량 산정을 위한 기초 자료로 활용이 가능하고 각 수 계별 수질오염총량제도에서 농업비점오염부하 산정 기 준에 반영하여 오염부하 산정방법을 개선할 수 있을 것임 농업비점오염부하 저감할 수 있도록 영농방법을 개 선함과 동시에 농업생산성 저하를 초래하지 않는 기술 개발로 농업 현장에 즉시 적용할 수 있고 농업부문 비점 오염 저감을 위한 기술지원은 물론 과학적 근거에 기반 한 영농방밥 개선을 통한 농업비점오염 저감 방안 수립 에 활용이 가능할 것임

농촌유역 토지이용에 있어서 영농방법 개선으로 오 염원 발생 억제를 통한 효과적인 최적관리방안의 제시 하여, 수질개선은 물론 유역 차원에서의 농업 영농관리

성과지표 연구기간

‘10 ‘11 ‘12 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 계

SCI - 1 1 2 2 1 7

논 문 비SCI 2 3 3 4 3 3 18

학술발표 등 1 4 4 8 8 8 12 45

특 허 출 원 1 1 1 2 2 2 9

등 록 - 1 1 1 3 3 9

상품화

정책자료 1 1 1 1 2 6

기 타 교육홍보 1 1 1 2 2 7

언론홍보 1 1 1 2 5

그 외

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정책 수립과 관련 설계인자로 활용이 가능함

장기적인 모니터링을 통한 영농방법별 오염부하 배 출 특성 규명을 통하여 기초자료 제공은 물론 현재 널리 사용되는 비점오염모델에서 농업비점오염 산정 모듈에 있어서 영농방법을 개선을 고려를 가능하게 함

도시 비점오염원의 저감기술 개발에 관한 연구는 활발히 진행되고 있으나 농업 비점오염원 저감에 관한 기술개발은 매우 부족한 현실에 있어서 본 연구를 통하

여 개발되는 농업비점오염원 저감을 위한 기술개발은 큰 의의가 있다고 판단됨

특히 획일화된 콘크리트 위주의 배수로 조성기술과 일부에서 진행된 경관향상을 위한 기술과 비교되는 배 수로 시스템의 변화를 통한 배수로 조성기술은 농촌 지 하수 함양과 건전한 수환경 네트워크 조성에 기여할 것 으로 기대됨

○ 주 관 연 구 기 관 건국대학교 기 관 별 참 여 현 황

구 분 기관수 인원수

산 업 계 2 4

대 학 2 19 총인원 수

국공립(연) 23

출 연 (연)

기 타

세 부 연 구 기 관 충북대학교

참 여 연 구 원 세부연구책임자

(김진수)외 6명 책임급 1명, 선임급 1명,

원급 2명, 기타 2명 담당연구개발내용

세 부 연 구 기 관 건국대학교

(윤춘경)외 6명 책임급 1명, 선임급 2명,

원급 3명, 기타 2명

세 부 연 구 기 관 (사)한국수계연구소

/건국대학교 참 여 연 구 원

세부연구책임자 (윤춘경)외 3명 책임급 1명, 선임급 1명,

세 부 연 구 기 관 (사)한국수계환경연구소

(정광욱)외 3명 책임급 1명, 선임급 1명,

과 제 명

하천 관개지역 논 의 배출부하 저감 및 최적관리기법

개발

● 논의 배출부하 저감 모니터링

● 논의 오염물질 특성 파악 및 정량화

● 최적관리기법 비점오 염저감효과 분석

담당연구개발내용 담수호 관개지역 논

의 배출부하 저감 및 최적관리기법

개발

● 논의 배출부하 저감 모니터링

● 논의 오염물질 특성 파악 및 비점배출부 하 정량화

● 논의 비점오염 저감을 위한 관리방안 마련

담당연구개발내용 논 비점오염 평가모

델 개발 및 최적관 리기법 평가

● 논의 비점오염 저감 평가모델 개발

● 기존자료 및 본 모니 터링 자료를 이용한 검증

● 필지논 및 광역논의 최적관리기법 평가

담당연구개발내용

호소 및 유역 비점 오염 통합관리

시스템 개발

● 유역 및 호소의 비점 오염통합관리시스템 개발

● 사용자 평의 GUI 개 발 및 적용성 평가

● 유역 및 호소의 비점 오염 저감 효율 평가

5. 연구수행체계 및 연구참여진 가. 연구수행체계

과 제 명

세 부 연 구 기 관 (주)생태공간

(권태영)외 5명 책임급 1명, 선임급 1명,

원급 1명, 기타 0명 담당연구개발내용

비점오염원 저감을 위한 배수로 기술

개발

● 비점오염 저감을 위 한 배수로 개발

● 비점오염 저감을 위 한 배수로 평가

● 범용적인 현장적용 검토 및 특허등록 과

제 명