The Comparative Estimation of Soil Erosion for Andong and Imha Basins using GIS Spatial Analysis

大 韓 土 木 學 會 論 文 集 第26卷 第2D 號·2006年 3月 pp. 341~347

測量 및 地形空間情報工學

GIS 공간분석을 이용한 안동·임하호 유역의 토사유실 비교 평가

The Comparative Estimation of Soil Erosion for Andong and Imha Basins using GIS Spatial Analysis

이근상*

Lee, Geun Sang

···

Abstract

Geographically Imha basin is adjacent to Andong basin, but the occurrence of turbid water in each reservoir by storm events shows big differences. Hence, it is very important to identify the reason for these large differences. This study compared and analyzed soil erosion using the semi-empirical soil erosion model, RUSLE for both Imha and Andong basin, especially with emphasis on high-density turbid water. The agricultural district, which is the most vulnerable to soil erosion, was intensively analyzed based on land cover map produced by Ministry of Environment. As a result, the portion of the agricultural area is 11.88% for Andong basin, while it is 14.95% for Imha basin. Also all RUSLE factors excepts practice factor turned out to be higher for Imha basin. This means that the basin characteristics such as soil texture, terrain, and land cover for Imha basin is more vulnerable to soil erosion. Estimation of soil erosion by RUSLE for Andong and Imha basin is 1,275,806 ton and 1,501,608 ton, respectively, showing higher soil erosion by 225,802 ton for Imha basin.

Keywords : soil erosion, turbid water, land cover, revised universal soil loss equation

···

요 지

임하호는 안동호 유역과 지형학적으로 인접되어 있지만 강우강도에 따른 탁수발생에는 큰 차이를 보이고 있으며 이러한 원인을 밝히는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 안동호와 임하호 유역을 연구대상지로 선정하여 준경험 토사유실모델인 RUSLE 모델을 이용하여 고탁수 발생에 큰 영향을 미치는 토사유실량을 비교 평가하였다. 먼저, 환경부에서 구축한 토지피 복도를 기반으로 토사유실에 가장 민감한 농경지비율을 분석한 결과, 안동호유역은 11.88%, 임하호유역은 14.95%로서 임하 호유역이 3.07% 높게 평가되었다. 또한 RUSLE 인자의 분석에서는 경작인자를 제외한 모든 인자들이 임하호유역에서 높게 평가되었으며, 이는 시간적인 변화를 보이는 강우자료를 제외한 토양, 지형 그리고 토지피복상태가 임하호유역이 안동호유역 에 비해 토사유실에 취약한 구조를 가지고 있음을 의미한다. 토사유실량 평가에서도 안동호와 임하호유역이 각각 1,275,806 ton과 1,501,608 ton으로서, 임하호유역이 안동호유역에 비해 225,802 ton만큼 높게 평가되었다.

핵심용어 : 토사유실, 탁수, 토지피복, 수정범용토사유실공식

···

1. 서 론

안동호와 임하호유역은 서로 인접되어 있지만 강우발생에

따른 저수지내 탁수는 큰 차이를 보이고 있다 . 특히 2001 년

까지 임하호의 연도별 최고탁도는 100~250NTU ^였지만 , 2002 년 태풍루사와 2003 년 태풍 매미에 의한 집중강우로 최

고 1,221NTU 의 고탁수가 발생하였으며 지속일수도 최대

315 일에 이르고 있다 . 임하호 탁수저감을 목표로 2003 년 3

월 “ ^{임하호유역 수질보전대책협의회} ” ^{가 구성되어 운영되고}

있으며 , 임하호 탁수원인조사 및 저감대책 관련 연구가 진행 중에 있다 . 한국수자원공사 (2004) 는 “ 임하댐탁수저감방안 수 립 ” 용역을 수행하여 임하호 수질 및 탁수조사 , 부유물 입도 및 분포특성 분석 등을 토대로 탁수저감대책을 수립한 바

있다 . ^{이와 같은 연구성과를 토대로} 2004 ^년 12 ^{월 국무조정}

실 등의 관계부처 주관으로 임하댐 탁수대책을 확정하여 ,

2005 년 현재 영양군 , 청송군 그리고 안동시를 대상으로 유역

대책의 일환인 밭기반 정비 , 밭주변 정리 , 소하천 정비 , 고 랭지 비점오염원 저감 그리고 사방댐 건설 등이 추진중에 있다 . 한편 임하호유역과 같이 일정 탁수가 관측되고 있는 소양호 , 충주호 , 대청호 그리고 안동호 유역에 대한 탁수저

감사업도 2005 년도에 함께 추진중에 있다 . 임하호유역의 탁

수발생 주요원인으로는 하천주변 농경지를 중심으로 발생하 고 있는 토사유실이 주로 지적되고 있다 .

토사유실과정은 에너지 , 저항 그리고 보호라는 큰 주제로 설명할 수 있다 . 토사유실에 영향을 주는 강우유출의 잠재성 인 에너지가 토양에 가해지면 토양은 토양이 가지고 있는

*정회원·한국수자원공사수자원연구원수자원환경연구소선임연구원

(E-mail: [email protected])

물리 화학적 특성에 기초한 다양한 형태로 에너지에 의해 발생하는 침식작용에 저항하게 된다 . 하지만 토양자체의 저 항력은 그리 크지 않아 토양을 덮고 있는 식생 등 피복의

특성에 따라 다양한 형태로 토양을 보호하게 된다 (Hudson,

1997). 만약 인간의 인위적 토지이용으로 인해 토양을 덮고

있는 피복이 변경된다면 , 그 피복의 특성에 따라 토양보호능 력이 떨어지거나 비록 토양을 보호하더라도 그 재료가 고정 되기 전에는 토양이 보호받지 못하므로 적당한 외부 에너지 에 의해 토사유실이 발생하게 되며 , 결국에는 단위지역 내 토지이용의 변화 및 특성에 따라 토사유실은 심각한 문제로 대두될 수 있다 .

최근 GIS 를 활용한 다양한 토사유실평가 연구가 진행되어 왔다 . 김주훈 등 (2003) 과 박경훈 (2003) 은 GIS 기반 RUSLE

(Revised Universal Soil Loss Equation) 모델을 활용하여

유역내의 토양침식 위험지역을 분석하였으며 , 이근상 등

(2003) 은 보성강유역의 비퇴사량 실측자료를 활용하여 GIS

기반 RUSLE 모델에 의한 토양침식의 정량화를 시도했으며

특히 토양도의 축척에 따른 영향성을 검토하여 제시하였다 .

또한 김주훈과 오덕근 (2004) ^은 RUSLE ^{모델을 활용시 다양}

한 강우빈도를 고려한 강우침식인자를 계산하였으며 , 이근상

과 조기성 (2004) 은 임하호 탁수의 원인이 되는 토사유실량을

52 개 주요하천별로 분석하여 임하호 탁수저감을 위한 의사결 정 자료로 제공한 바 있다 . 주요하천별 토사유실량 평가결과 는 유역대책이 시급한 우선하천을 선정하는데 많은 도움을 주게 된다 . 하지만 , 임하호유역에 대한 토사유실 분석 자체 만으로는 임하호유역이 다른 유역에 비해 탁수 및 토사유실 에 취약한 구조적인 영향인지가 무엇인지를 밝혀내기는 쉽 지 않다 .

본 연구에서는 임하호와 인접되어 있으면서 지형학적 특성 도 유사한 안동호유역을 선정하여 GIS 기반 RUSLE 모델 을 이용하여 토사유실량을 상호 비교하였다 . ^{특히 연강우량}

만을 적용한 기존 연구의 한계를 극복하고 강우강도에 의한 토사유실 특성을 분석하기 위해 1 분 강우량에 기초한 강우 강도개념을 도입하였으며 , 토사유실모델을 구성하는 각 인자 들을 상호 비교함으로서 임하호유역이 안동호유역에 비해 토 사유실에 취약한 구조적인 영향을 토양 , 토지피복 그리고 지 형 부분으로 구분하여 평가하였다 .

2. 이론적 고찰

일반적으로 흙이 1cm 두께로 생성되는데 소요되는 기간은

약 200~300 년 걸리지만 , 우리나라 경사지 밭토양의 경우

1cm 표토가 유실되는데 소요되는 기간은 3~4 년으로 보고되 고 있다 . 이와 같이 농경활동 , 개간 및 벌목 등 인간활동으 로 인해 발생하고 있는 토사유실문제는 유역 및 농업지역의 환경보전측면에서 심각한 상황에 이르렀으며 , 따라서 토사유 실이 높게 평가되는 지역에 대한 보존대책이 요구된다 . 최근

GIS 기반의 토사유실연구가 활발히 진행중에 있으며 , 본 연 구에서는 유역적용성 , 모델에 입력되는 자료의 유용성 및 최 신의 토지피복특성을 반영할 수 있는 RUSLE 모델을 선정 하여 분석에 활용하였다 . RUSLE 모델은 기존의 농업지역에 일반적으로 적용했던 USLE 모델을 유역에 적용하기 위해

Renard 등 (1991) 에 의해 개발된 모델로서 다양한 실험관측

을 통해 각 인자들의 식들이 개선되고 있다 . RUSLE 모델

은 강우침식인자 (R), 토양침식인자 (K), 지형인자 (LS), 식생피

복인자 (C), 경작인자 (P) 그리고 토사유실량 (A) 로 구성되어

있다 .

(1)

먼저 , 강우침식인자는 강우량과 강우강도에 영향을 받는 데 , 강우량보다는 강우강도가 강우침식인자에 더 큰 영향을 미치며 일정 강우강도 이하에서는 상대적으로 비침식성 결

과를 보이는 것으로 알려져 있다 (Hudson, 1977). 강우침식

인자는 모의 기간동안 강우에너지의 합과 30 분 최대 강우강 도의 곱으로 나타내며 강우에너지 , E 는 식 (2) 로 표현된다 (

정필균 등 1983).

(2)

여기서 , E 는 주어진 강우강도 X 에서의 운동에너지 (m · t/ha/

cm), X 는 강우강도 (cm/hr) 이다 .

식 (2) ^{를 에너지 단위로 환산하기 위해 강우량을 곱한 후}

호우사상에 대해 구간별로 계산하여 식 (3) 을 이용하면 특정 호우사상에 대한 R 값을 구할 수 있다 .

(3)

여기서 , R 은 강우침식지수 (MJ · mm/ha/h) 이며 , I

max 은 30

분 지속 최대 강우강도 (cm/hr) 이다 .

토양침식인자는 토사유실에 영향을 주는 토양의 고유한 특 성을 설명하는 인자로서 , 토양층의 미사 , 모래함량 , 토양구 조 , 유기물함량 및 투수성 등과 관련되어진다 . 특히 토양침 식인자는 토양의 표토부분을 구성하는 토양의 입경분포에 가 장 큰 영향을 받게 된다 . ^{본 연구에서는 표토에 대한 입경}

분포특성을 효과적으로 반영할 수 있는 Erickson(1997) 의 삼각형 도표방법을 이용하여 토양침식인자를 인덱스화 하 였다 .

침식사면의 길이인자는 강우시 물에 흐름이 많아지는 지형 에 더 많은 에너지가 전달된다는 개념을 반영한 인자로서 ,

물의 다중흐름 알고리즘이 포함되어 있는 Desmet 과

Govers(1996) 식 (4) 를 GIS 상에서 구현하였다 .

(4) ,

L

는 격자에 대한 침식사면의 길이인자이며 A

는 격자에 유입되는 상류 기여면적이다 . 또한 D는 격자크기이고 m 은 침식사면길이의 멱지수이고 , θ는 경사이며 , x

는 흐름방향에 직교하는 등고선 길이로서 (|sin α

| + |cos α

|) 로서 표시가 가 능하다 . 그리고 α

는 격자방향이다 .

사면의 경사인자는 토양침식에 대한 경사의 영향을 나타내 는 인자로서 침식사면의 길이인자보다 더 민감한 특성을 보 인다 . 본 연구에서는 Nearing(1997) 이 제안한 식 (5) 를 활용 하였다 .

A R K = × × L S C × × P

E = 210 89log +

X

R ⁽ ∑ E ^{) I}

max --- 100

=

L

( A

+ D

)

– A

D

× x

× 22.13

---

=

β ( sin θ ⁄ 0.0896 )

2.96 sin ×

θ + 0.56

( )

---

= m = 1 --- ^β + ^β

(5)

여기서 , θ는 경사이다 .

지표를 구성하는 식생의 종류 및 성장상태는 강우에너지를 차단하는 중요한 보호요소가 된다 . 이러한 피복의 다양한 특 성을 반영하기 위해 본 연구에서는 표 1 과 같은 USGS 기 준의 토지피복인자를 적용하였다 ( 박경훈 , 2003). RUSLE 모 델은 분석시기에 해당되는 식생의 성장상태까지를 고려해야 되나 본 연구에서는 자료수집의 어려움으로 인해 토지피복 종류만을 고려하여 식생피복인자를 평가하였다 .

경작인자는 경작형태와 지형경사에 의해 결정되는 인자로 서 , 일반적으로 밭은 등고선대상방식 , 그리고 논은 테라스방 식을 적용하게 된다 .

3. 안동·임하호 유역의 토사유실 비교 평가 3.1 연구대상지

안동 , 임하호 유역은 그림 1 과 같이 낙동강 수계 북동쪽 에 서로 인접되어 위치하고 있으며 , 각 유역의 특성은 표 3

과 같다 .

3.2 GIS DB 구축

안동호 및 임하호유역의 토사유실량을 산정하기 위해 구축 한 자료는 표 4 와 같다 . 국토지리정보원에서 구축한 1/5,000

수치지형도는 지형인자 및 경작인자를 계산을 위한 DEM

제작에 활용하였으며 , 토지피복도는 식생인자와 경작인자를 계산하는데 활용하였다 . ^{또한 농업과학기술원의} 1/25,000 ^정

밀토양도는 토양침식인자를 계산하기 위해 활용하였고 , 강우 자료는 안동댐 및 임하댐 관리연보를 이용하여 구축하였다

( 한국수자원공사 , 2003a; 한국수자원공사 , 2003b).

3.3 토지피복 비교

지표를 구성하는 피복상태는 강우에 따른 토사유실 및 그 로 인한 탁수발생에 결정적인 역할을 하게 된다 . 따라서 , 토 지피복도의 정확도와 정밀도가 매우 중요하며 기존의 30m

S – 1.5 17

1 + exp ( 2.3 6.1sin – θ )

--- +

=

표 1. 토지피복별 식생피복인자 토지피복 형태

식생피복인자

대분류 중분류

산림

침엽수 0.009

활엽수 0.004

혼효림 0.007

농경지

밭 0.400

논 0.300

과수원 0.200

초지 공원 , 초지 0.050

시가지

저밀지역 0.002

고밀지역 0.001

공업지역 0.000

도로 , 철로 0.000

나대지 나대지 1.000

수계 하천 , 저수지 0.000

표 2. 경작형태와 경사에 따른 경작인자 경사 (%) 등고선 등고선대상 테라스

0.0 - 7.0 0.55 0.27 0.10

7.0 - 11.3 0.60 0.30 0.12

11.3 - 17.6 0.80 0.40 0.16

17.6 - 26.8 0.90 0.45 0.18

> 26.8 1.00 0.50 0.20

그림 1. 연구대상지 표 3. 유역현황

안동호 유역 임하호 유역

유역면적 (km

) 1,590 1,367

유로연장 (km) 170 112

하천총길이 (km) 5,381 5,741

주요지천

황지천 현동천 운곡천 동계천

대곡천 반변천 용전천

표 4. 자료 내용

데이터베이스 축척 / 해상도 출 처 수치지형도 1/5,000 국토지리정보원

토지피복도 환경부

정밀토양도 1/25,000 농업과학기술원

SPOT 5 영상 2.5m

강우자료 한국수자원공사

해상도를 갖는 LANDSAT 영상의 한계를 극복하고자 2003

년 3 월 20 일 촬영한 SPOT 5 영상에서 분류한 환경부의

토지피복도를 이용하였다 . ^{중분류의 토지피복도는} SPOT 5

영상을 비롯하여 수치지형도 (1/5,000), 임상도 그리고 생태자

연도를 이용하여 구축되었다 . 본 연구에서는 토지피복도를 식생피복인자와 경작인자 계산에 모두 활용하기 위해 대분 류와 중분류 클래스를 약간 수정한 분류체계를 설정하여 토 지피복별 면적을 계산하였다 . 특히 , 농경지의 경우 연도별로 다른 형태로 경작하는 특성이 있고 위성영상으로부터의 영 상분류 과정중 오차가 발생할 수 있기 때문에 안동호 및 임 하호 유역중 하천주변의 농경지를 위주로 토지피복 현지조 사를 실시하여 수정 보완하였다 . 그림 2 는 안동호와 임하호 유역의 중분류체계기준 토지피복도이며 , 표 5 는 토지피복 분 석결과를 보여준다 . 토사유실에 가장 큰 영향을 주는 농경지 비율을 분석한 결과 안동호유역은 11.88% 였고 임하호유역은

14.95% 로서 임하호유역이 3.07% 로 높게 나타났다 .

3.4 안동·임하호 유역의 토사유실 비교 평가

안동호와 임하호유역의 토사유실을 평가하기 위한 과정은 그림 3 과 같다 .

강우침식인자를 계산하기 위해 최근의 태풍중 탁수발생에

영향이 컸던 2003 년도 태풍 매미 강우사상을 이용하였다 .

태풍매미는 2003 년 9 월 11 일부터 9 월 13 일까지 한반도에 큰 영향을 주었으며 , 해당 기간중 안동 및 임하호 유역의

강우량은 약 160mm 이었으며 , 최대강우강도는 57mm/hr 를

기록하였다 . ^{기존의 강우량에 의한 강우침식인자 산정 연구}

의 경우 강우강도 개념이 포함되어 있지 않기 때문에 단일 강우사상과 같이 비교적 짧은 기간 동안의 강우침식인자를 계산하는 데에는 많은 어려움이 있었다 . 본 연구에서는 강우 강도에 의한 강우침식인자를 효과적으로 반영하기 위해 각 관측소의 1 분 강우량 자료를 식 (2) 와 (3) 에 적용하여 관측 소별 강우에너지의 합 ( Σ E), 30 분 최대강우강도 () 그리고 강 우침식인자를 계산하였다 . 그리고 관측소별 강우침식인자를 스플라인 보간을 통해 처리함으로서 안동호와 임하호유역의 강우침식인자를 계산하였다 .

그림 2. 안동호유역(a)과 임하호유역(b)의 토지피복도

표 5. 안동호와 임하호유역의 토지피복 분석결과

분류항목 안동호유역 임하호유역

면적 (km

) ^비율 (%) ^면적 (km

) ^비율 (%)

주거지역 12.25 0.77 12.04 0.88

공업지역 0.87 0.06 0.26 0.03

상업지역 1.57 0.09 0.74 0.05

위락시설지역 0.37 0.03 0.04 0.00

교통지역 6.50 0.40 4.61 0.34

공공시설지역 0.95 0.06 1.10 0.08

논 43.75 2.75 45.60 3.33

밭 123.76 7.78 138.08 10.10

하우스재배지 0.27 0.02 0.36 0.02

과수원 18.68 1.18 19.51 1.43

기타재배지 2.46 0.15 1.04 0.07

활엽수림 371.79 23.38 203.31 14.86

침엽수림 681.28 42.84 612.12 44.77

혼효림 254.69 16.02 275.81 20.16

자연초지 2.90 0.18 5.49 0.40

골프장 0.04 0.01 0.00 0.00

기타초지 3.60 0.22 0.00 0.00

내륙습지 9.81 0.61 6.17 0.46

채광지역 2.83 0.17 0.00 0.00

기타나지 13.63 0.85 8.26 0.61

수계 38.58 2.43 32.88 2.41

계 1,590.58 100.00 1,367.42 100.00

토양침식인자는 농업과학기술원에서 구축한 1/25,000 정밀

토양도를 Erickson (1997) 의 삼각형 도표에 적용하여 계산

하였다 . 이는 기존의 개략토양도에 의한 계산방법보다 매우 정밀한 토양침식인자 계산이 가능하므로 임하호 탁수발생의 원인이 되는 지역을 셀단위로 분석하는데 효과적이다 .

지형인자를 계산하기 위해 1/5,000 수치지형도의 등고로부

터 구축한 TIN 자료로부터 5m 해상도의 DEM 자료를 구

축하였다 . 침식사면의 길이인자 (L) 는 Desmet 과 Govers(1996)

식을 적용하여 계산하였으며 , 침식사면의 경사인자 (S) 는

Nearing(1997) 식을 활용하여 계산하였다 . 특히 Desmet 과

Govers(1996) 식은 강우발생시 경사에 따라 이동하는 물의

양이 많을수록 많은 토사가 유입되는 개념을 도입하기 위

해 , DEM 을 활용한 하천흐름 네트워크 및 누적함수를 함께

적용하였다 .

식생피복인자는 현장조사 및 환경부의 자료를 기반으로 구 축한 중분류 체계의 토지피복도를 미국 농무성에서 제시한 그림 3. 토사유실 평가 과정

표 6. 안동호유역의 관측소별 강우침식인자

관측소명 행정구역 경도 위도 ∑ E R

갈산 경북 안동시 예안면 기사리 128

52'43'' 36

39'16'' 6,639.91 1.35 89.63

고산 경북 안동시 도산면 의촌리 128

51'21'' 36

42'52'' 6,187.93 1.00 61.87

명호 경북 봉화군 명호면 관창리 128

52'34'' 36

48'34'' 5,177.55 1.00 51.77

백천 경북 봉화군 춘양면 의양리 128

55'07'' 36

56'48'' 9,699.16 2.85 276.42

서면 경북 봉화군 재산면 갈산리 128

58'36'' 36

50'10'' 11,695.800 2.45 286.54

예안 경북 봉화군 소천면 고선리 128

59'35'' 36

57'34'' 4,666.21 1.00 46.66

의촌 경북 울진면 서면 전곡리 129

06'43'' 36

57'37'' 5,110.94 1.15 58.77

춘양 경북 봉화군 소천면 대현리 128

58'30'' 37

04'10'' 4,901.70 0.90 44.11

태백 강원 태백시 문곡동 129

00'27'' 37

07'25'' 9,428.26 2.40 226.27

표 7. 임하호유역의 관측소별 강우침식인자

관측소명 행정구역 경도 위도 ∑ E R

청 송 경북 청송군 청송읍 덕리 129

02'38'' 36

25'42'' 8,296.14 1.35 111.99

부 동 경북 청송군 부동면 상의리 129

08'42'' 36

22'34'' 9,420.74 2.00 188.41

부 남 경북 청송군 부남면 대전리 129

04'19'' 36

19'47'' 11,881.52 2.60 308.91

진 보 경북 청송군 진보면 월전리 129

04'17'' 36

31'28'' 11,503.36 2.45 281.83

석 보 경북 영양군 석보면 답곡리 129

08'36'' 36

32'33'' 5,780.12 0.80 46.24

영 양 경북 영양군 영양읍 현 2 리 129

06'32'' 36

39'01'' 5,628.96 1.20 67.54

수 비 경북 영양군 수비면 송하리 129

12'15'' 36

41'40'' 8,803.42 2.00 176.06

일 월 경북 영양군 청기면 도곡리 129

05'19'' 36

44'54'' 6,713.87 1.10 73.85

표 1 에 적용하여 계산하였다 . 또한 경작인자는 수치지형도에

서 추출한 DEM 자료로부터 분석한 경사도와 중분류체계의

토지피복도에서 분석한 경작상태를 중첩 분석한 후 표 2 의 경작인자 기준을 적용하여 산정하였다 . 표 8 은 5m 해상도로 분석한 안동호와 임하호유역의 RUSLE 인자 및 토사유실량 통계분석 결과이다 .

안동호와 임하호유역의 강우침식인자 평균값은 각각

126.404 Joule 과 154.328 Joule 로서 임하호유역이 높게 나

타났다 . 이러한 결과는 태풍매미시 임하호유역이 안동호유역 에 비해 높은 강우에너지와 강우강도가 발생하였음을 나타 낸다 . 강우침식인자의 표준편차는 각각 69.263 Joule 과

49.156 Joule 로서 임하호유역이 낮게 평가되었으며 , 이러한

결과는 임하호유역이 안동호유역에 비해 태풍매미시 균질한 강우강도가 있었음을 보여준다 .

안동호와 임하호유역의 토양침식인자의 평균값은 각각

0.297 과 0.333 으로서 임하호유역이 0.036 만큼 높게 평가되

었다 . 이러한 결과는 임하호유역의 토양특성이 안동호유역에 비해 토사유실에 취약한 구조를 가지고 있음을 보여주는 것 이다 . 안동호와 임하호유역의 침식사면의 길이인자의 평균값

은 각각 1.585 과 1.696 으로서 임하호가 안동호유역에 비해

0.111 만큼 높게 평가되었다 . 또한 침식사면의 경사인자의

평균값도 안동호와 임하호유역이 각각 6.723 과 6.889 로서 임 하호가 안동호유역에 비해 0.166 만큼 높게 평가되었다 . 이 러한 결과는 임하호가 안동호유역에 비해 지형기복이 심하 고 경사도 역시 큰 것으로 해석될 수 있고 , 따라서 임하호 가 안동호유역에 비해 토사유실발생에 취약한 지형특성을 가 지고 있음을 알 수 있다 . 안동호와 임하호유역의 식생피복인

자의 평균값은 각각 0.059 와 0.066 으로서 임하호가 안동호유

역 0.007 만큼 높게 평가되었으며 , 이는 임하호가 안동호유

역에 비해 토사유실에 취약한 토지피복 구조를 가지고 있음 을 보여주는 것이며 특히 안동호유역에 비해 임하호유역에 높게 나타나는 농경지 비율이 함께 반영된 것으로 해석된다 .

경작인자의 평균값은 안동호와 임하호유역이 0.859 로 같게 평가되었다 . 이는 각 유역의 80% 정도를 차지하고 있는 산 간지의 경사특성 및 산간지 피복에 적용된 등고선 방식의 경작상태 조건이 반영된 것이며 , 상대적으로 논과 밭의 경작 형태인 등고선 대상 및 테라스 방식의 효과는 적게 반영된 것으로 해석된다 . ^{지금까지 안동호와 임하호유역의} RUSLE

인자를 상호 비교하였다 . 이중 강우침식인자는 기후변화에 따라 변경될 수 있는 부분이라고 볼 때 , 유역을 반영하고 있는 토양 , 지형기복 및 경사 그리고 토지피복상태가 모두 표 8. RUSLE인자 및 토사유실량 비교결과

유역 구분 최소 최대 평균 표준편차

안 동 호

R 44.115 286.546 126.404 69.263

K 0.020 0.520 0.297 0.103

L 0.251 3.367 1.585 0.821

S 0.049 15.067 6.723 4.675

C 0.000 1.000 0.059 0.150

P 0.100 1.000 0.859 0.244

A 0.000 4890.473 8.026 50.923

임 하 호

R 46.242 308.916 154.328 49.156

K 0.020 0.600 0.333 0.090

L 0.248 3.383 1.696 0.833

S 0.049 15.125 6.889 3.969

C 0.000 1.000 0.066 0.147

P 0.100 1.000 0.859 0.250

A 0.000 2786.124 10.992 32.435

그림 4. 안동호유역(a)과 임하호유역(b)의 토사유실량 분포도

임하호가 안동호유역에 비해 토사유실에 취약한 문제를 가 지고 있음을 알 수 있었다 . 안동호와 임하호유역의 RUSLE

인자를 이용하여 토사유실량을 평가한 결과 , 토사유실량의

평균값이 각각 8.026 ton/ha 와 10.992 ton/ha 로서 임하호유

역이 2.966 ton/ha 높게 평가되었다 . 안동호와 임하호 유역

의 토사유실량을 정량적으로 평가하기 위해 각각의 유역면

적인 1,590 ㎢와 1,367 ㎢로 환산한 결과 안동호와 임하호유

역이 각각 1,275,806 ton 과 1,501,608 ton 으로서 , 임하호유 역이 안동호유역에 비해 225,802 ton 만큼 높게 평가되었다 .

이러한 결과는 임하호유역의 면적이 안동호유역에 비해 오 히려 작다는 것을 감안하면 상당히 큰 양으로 해석할 수 있 다 . 그림 4 는 안동호와 임하호유역의 토사유실량 분포도이다 . 4. 결 론

본 연구는 최근 임하호에서 발생하고 있는 고탁수의 주요 원인인 토사유실량을 다른 유역과 상호비교하기 위해 임하 호유역과 인접해 있는 안동호유역을 연구대상지로 선정하여

GIS ^기반 RUSLE ^{모델을 활용하여 분석한 결과 다음의 결}

론을 얻을 수 있었다 .

1. 환경부에서 구축한 토지피복도를 기반으로 하천주변 농경 지에 대한 현장조사를 실시하여 수정 보완한 토지피복도 를 분석한 결과 , 토사유실에 큰 영향을 주는 농경지 비율 이 안동호유역은 11.878%, 임하호유역은 14.962% 로서 임 하호유역이 3.084% 높게 평가되었다 .

2. 강우량에 기초한 기존의 강우침식인자 평가 기법을 보완 하고자 우량관측소에서 취득한 1 ^{분 강우량 자료를 이용하}

여 강우강도 및 강우에너지 개념이 반영된 강우침식인자 를 평가하였다 .

3. 안동호와 임하호유역의 RUSLE 인자를 분석한 결과 경작 인자를 제외한 강우침식인자 , ^{토양침식인자} , ^{지형인자 그}

리고 식생피복인자 모두 임하호유역이 모두 높게 평가되 었으며 , 이는 시간에 따라 변화하는 강우침식인자를 제외 할 경우 임하호유역의 토양 , 지형 그리고 토지피복상태가 안동호유역에 비해 토사유실에 취약한 구조를 가지고 있 음을 알 수 있었다 .

4. RUSLE 인자를 이용하여 계산한 토사유실량은 안동호와

임하호유역이 각각 1,275,806 ton 과 1,501,608 ton 으로서 ,

임하호유역이 안동호유역에 비해 225,802 ton 만큼 높게 평가되었으며 , 이는 임하호유역의 면적이 안동호유역에 비 해 오히려 작다는 것을 감안하면 상당히 큰 양으로 해석 할 수 있으며 임하호에서 높게 나타난 이러한 토사발생

잠재성이 임하호 고탁수를 유발하는 주요 원인으로 해석 된다 .

감사의 글

본 연구를 수행함에 있어 토지피복도를 제공해 준 환경부 정보화담당관실과 토양도를 제공해준 농촌진흥청 농업과학기 술원에 감사드립니다 .

참고문헌

김주훈 , ^김경탁 , ^연규방 (2003) GIS ^{를 이용한 토양침식 위험지역}

분석 , ^{한국지리정보학회지} , 한국지리정보학회 , 제 6 권 제 2 호 , pp. 22-32.

김주훈 , ^오덕근 (2004) ^빈도별 R ^{인자에 의한 토양침식 위험지역}

분석 , ^{한국지리정보학회지} , ^{한국지리정보학회} , ^제 7 ^{권 제} 2 ^호 , pp. 47-56.

박경훈 (2003) GIS 및 RUSLE 기법을 활용한 금호강 유역의 토 양침식 위험도 평가 , ^{한국지리정보학회지} , ^{한국지리정보학회} ,

제 6 ^{권 제} 4 ^호 , pp. 24-36.

이근상 , 장영률 , 조기성 (2003) 토양침식량 산정에서 토양도 축척 에 따른 적정 해상도 분석에 관한 연구 , ^{한국지리정보학회지} ,

한국지리정보학회 , 제 6 권 제 3 호 , pp. 1-10.

이근상 , ^조기성 (2004) ^{탁수자료를 이용한} GIS ^{기반의 토사유실}

량 평가 , 한국지형공간정보학회지 , 한국지형공간정보학회 , 제

12 권 제 4 호 , pp. 75-81.

정필균 , 고문환 , 임정남 , 임기태 , 최대웅 (1983) 토양유실량 예측을 위한 강우인자의 분석 , ^{한국토양비료학회지} , ^{한국토양비료학}

회 , 제 16 권 제 2 호 , pp. 112-118.

한국수자원공사 (2003a) 안동다목적댐 관리연보 .

한국수자원공사 (2003b) 임하다목적댐 관리연보 .

한국수자원공사 (2004) 임하댐 탁수저감방안 수립 .

Desmet, P.J. and G. Govers (1996) A GIS procedure for the auto- mated calculation of the USLE LS factor on topographically complex landscape units, Journal of Soil and Water Conserva- tion , Vol. 51, No. 5, pp. 427-433.

Erickson, A.J. (1997) Aids for estimating soil erodibility - K value class and soil loss tolerance . U.S. Department of Agriculture.

Soil Conservation Service. Salt Lake City of Utah.

Hudson, N. (1977) Soil Conservation , Ithaca : Cornell University Press.

Nearing, M.A. (1997) A single, continuous function for slope steep- ness influence on soil loss, Journal of Soil Science Society of America , Vol. 61, No. 3, pp. 917-919.

Renard, K.G., G.R. Foster, G.A. Weesies and P.J. Porter (1991) RUSLE : Revised universal soil loss equation, Journal of Soil and Water Conservatio n, Vol. 46, No. 1, pp. 30-33.

( 접수일 : 2005.12.14/ 심사일 : 2006.1.22/ 심사완료일 : 2006.2.8)