• 환경영향평가
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• 제25권4호
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• pp.248-260
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• 2016

본 연구의 목적은 대청호의 녹조발생 저감을 위해 우심지역인 추소수역과 그 상류 소옥천 유역에서의 다양한 수질개선 대책들을 제시하고, 대책 시행 시 저수지 수질개선 효과를 평가하는데 있다. 대책별 모의 시나리오는 유역대책과 저수지 내 대책으로 분류하였으며, 시나리오별 녹조저감 효과는 2차원 수리 수질모델을 적용하여 모의하였다. 유역 대책은 점오염원, 비점오염원, 복합 대책으로 시나리오를 구성하였으며, 호내 대책은 추소수역의 퇴적물 처리 및 소옥천 유입수의 인 처리시설 설치를 고려하였다. 연구결과, 개별 대책의 녹조저감 효과는 수문상황에 따라 다르게 나타났으며, 강우가 많은 해에는 비점오염 부하량이 증가하여 비점오염원 저감대책(NPS1~NPS4)이 효과적인 것으로 평가되었으며, 강우가 적은 해에는 평상시 호 내로 유입하는 인의 유입부하를 저감하는 화학적 인처리시설 설치(LS2)가 효과적인 것으로 평가되었다. 특히, 유역에서 발생되는 축산 분뇨를 전량 수거 처리하고 농경지에는 표준시비량만을 적용한 방안(NPS1)이 수질개선에 가장 효과적인 것으로 나타났다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권2호
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• pp.79-88
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• 2019

우리나라 저수지의 수질 특성과 이에 영향을 미치는 환경요인을 파악하기 위하여, 운영목적, 수위변동 및 지리적 분포가 다양한 73개 저수지를 선정하여 수질 요인으로 화학적산소요구량 (COD), 엽록소 a (Chl a), 총인 (TP), 총질소 (TN)를, 수문지형 요인으로 연수위변동폭, 총저수량, 댐의 고도, 유역 면적, 호안발달도 (shoreline development index)를, 토지피복 요인으로서 산림, 농경지 및 도시화지역의 면적비율을 조사하였다. 저수지 수질은 유역의 도시화지역과 농업지역의 면적 비율이 크고, 고도가 낮고 연수위변동폭과 유역면적이 좁으며 총저수량이 적고 원형에 가까운 형태의 저수지에서 더욱 부영양화가 심하였다. 저수지 운영목적에서는 농업용수용 저수지가 홍수조절용 저수지보다 수질이 좋지 않았다. 변수선택과 경로분석의 결과에서, TP에 의한 Chl a에 영향을 받는 COD는 수위변동폭과 호안발달도에 의하여 직접적으로 영향을 받았다. 또한 TP는 유역의 도시화면적에 의하여 직접적으로 영향을 받으며 토지이용은 저수지의 고도와 관련이 있었다. 한편 TP는 수위변동폭과 호안발달도에 영향을 받았다. 결론적으로 우리나라의 저수지 부영양화는 유역의 토지이용, 수문적, 지형적 특성에 의하여 영향을 받으며, 특히 저수지 운영목적에 따른 인위적인 물관리에 의한 수위변동과 저수지의 위치에 의하여 수질 특징이 결정된다고 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.381-381
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• 2011

본 연구는 고랭지 밭 지역에서 발생하는 강우유출수의 특성을 알아보기 위하여 2009년 7월부터 10월까지 유량과 수질농도를 분석하였다. 모니터링 지점은 소양강 댐 상류 지점인 홍천군 자운지구의 3개 소유역이며, 하천 주변에 농경지가 집중적으로 발달하여 강우시 농경지로부터 발생하는 비점오염의 영향이 클 것으로 판단하였다. 모니터링 결과는 기저유출 부하를 산정하기 위해 N-Day법을 이용하여 직접/기저 유출수로 분리하고, 각 유출수의 오염부하를 산정하여 비교하였다. 기저오염 부하를 산정하기 위해 평시모니터링을 실시하였으며, 3개 소유역에서 조사된 평시 수질항목의 농도는 큰 차이를 보이지는 않았다. 1차와 2차 강우사상에서는 3개의 소유역에서 수질항목의 직접유출 부하가 80% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 또한, 전체 강우사상에서 SS와 TP의 직접 오염부하가 다른 수질항목에 비해 크게 나타났으며, TN의 경우 다른 항목에 비해 기저유출 부하가 큰 것으로 조사되었다. 또한, 100 mm 이상의 강우시에는 대부분의 항목이 직접유출 부하가 더 큰 것으로 조사되었으나, 6차와 7차의 적은 강우시에는 SS와 TP를 제외한 항목에서 기저유출 부하가 큰 것으로 조사되었다. SS는 탁도를 유발시키는 주요 원인이 되며, TN과 TP는 부영양화의 원인이 된다. 또한, 강우시 오염부하는 직접유출 뿐만 아니라 기저유출의 영향도 큰 것으로 나타났으며, 기저유출의 관리가 어렵기 때문에 하천으로 유입되는 직접유출을 우선적으로 관리할 필요가 있다. 따라서 연구 지역과 유사한 지역의 수질 관리를 위해서는 직접유출 형태로 발생하는 SS와 TP를 줄이기 위한 비점오염저감시설 또는 최적관리방법의 도입이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.203-203
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• 2011

최근 들어 기후변화에 따른 강우패턴이 바뀌고 각종 하천개발이나 토목공사, 농경지, 경작지 등의 객토 등으로 인해 매년 탁수의 발생이 크게 증가하고 있는 추세이다. 특히 여름철 집중강우의 영향에 따라 상류지역 하천에서 발생하는 부유물질은 호수로 유입되어 장기간 체류하며 심각한 오염원으로서 수중생태계에 치명적인 영향을 주고 있다. 또한 하천과 호수의 상류지역의 농경지나 경작지에서 발생된 부유물질에는 과도한 비료의 사용으로 입자표면에 많은 인을 포함하고 있어 호수 수질악화 및 부영양화의 직접적 요인이 되고 있다. 이에 따라 세계 각국에서는 부유물질은 오염원뿐 아니라 생태계에 영향을 주는 인자로서 엄격히 규제하고 있으며, 특히 농업지역이 많은 하천에 대해서는 유역전체를 대상으로 부유물질에 대한 총량관리를 적용하고 있다. 그러나 우리나라의 경우 하천 수질기준 1급수의 부유물질 농도는 25 mg/l 로서 이는 선진국과 유사한 기준이나 실질적으로 규제가 어려운 실정이다. 수환경에서의 부유물질이란 수체 내 존재하는 유기성, 무기성 물질로써 입자 지름이 2mm 이하의 물에 용해되지 않는 물질을 말하는 것으로, 물의 탁도를 유발시키는 원인이 되며 빛을 차단하여 수생태계에 악영향을 초래한다. 국내 132개 하천을 대상으로 부유물질의 농도와 어류의 종 다양성간 상관성을 조사한 결과, 부유물질의 농도가 15 ~ 20 mg/l 이상에서 종 다양도는 1.0 이하로 급감하는 경향을 보였다(최재석 등, 2004). 한편, 대청호는 1975년부터 1980년에 걸쳐 건립된 저수 면적 $72.8km^2$, 저수량 15억톤의 인공호수로 우리나라 3번째 규모의 인공호수이다. 특히, 대전 및 청주지역의 식수는 물론, 생활용수 및 공업용수를 공급하는 중요한 수자원으로서 부유물질에 대한 모니터링 및 관리가 시급하나 저수 용량이 크고 체류시간이 길어 여름철 부영양화가 매년 반복되고 있다. 따라서 본 연구에서는 부유물질의 농도 변화에 따른 분광반사 특성을 조사하고, 이를 대청호의 Landsat 위성영상에 적용하여 대청호 내 부유물질의 농도변화를 추정하였다. 이와 함께 부유물질 농도 변화에 따른 탁수 환경 모니터링에 원격탐사 기법이 효과적임을 제시하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.438-438
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• 2012

우리나라의 용수사용의 48%를 차지하고 있는 농업용수는 저수지와 양수장 보 등을 이용하여 농경지에 용수를 공급하고 있다. 이 중 농업용저수지는 18,000 여개에 이르고 있으며, 전국에 산재되어 하천의 중 상류부에서 농경지에 용수를 공급하는 역할을 수행하고 있다. 유역의 중상류부에 위치한 농업용저수지의 용량을 증대시키는 사업인 "농업용저수지 둑높이기사업"은 이 치수측면에서 농업지역 관개용수의 공급과 함께 하천유지용수의 공급이고, 더불어 재해측면에서 취약한 농업용저수지 보강을 목적으로 하고 있다. 둑높이기사업 이전의 저수지운영은 못자리용수가 들어가는 시기인 4월 중순부터 5월 중순경의 모내기 기간 동안에 가장 공급량이 많게 하면서 관개용수의 원활한 공급을 위한 운영을 해 왔으나, 둑높임저수지의 경우는 영농기간이 종료되는 시기인 9월 중하순을 기준으로 하천유지용수 공급을 위한 저수지 운영이 필요하게 되었다. 농업용저수지는 관개기 시점의 저수량이 이수안전을 위한 중요한 요인이며 하천유지용수의 공급을 감안할 경우 관개기 종료 시점의 저수량 도 중요한 의사결정 요인이 된다. 이 에 본 연구에서는 용수목적별 공급을 위한 둑높임저수지 운영곡선을 계획하는데 있다. 운영곡선의 기본적인 의사결정기준은 영농시점인 4월의 저수지 수위와 영농 종료시점인 10월의 수위이다. 둑높임저수지의 운영은 영농이 종료되는 시점인 10월을 기준으로 저수용량을 최대한 확보해야 하며, 다음연도 관개시작일인 4월을 기준으로 농업용수 수위가 확보 될 수 있도록 저수위조절이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 저수지 관리자가 상기와 같은 조건을 만족하면서 해당 저수지를 운영하도록 하기 위해 비관개기동안에 하천유지용수를 최대한 공급하면서도 다음 4월에 농업용수 필요수량을 충족할 수 있는 수위를 가질 수 있도록 운영곡선 가이드라인을 수립하였다. 본 연구를 통해 작성된 운영곡선을 프로그램화하여 모의조작 할수 있는 기반을 만든다면 농업용수의 원활한 공급을 바탕으로 하류하천의 하천유지용수 공급을 갈수기에 최대한 공급할 수 있으며 향후 예상되는 기상조건에 따른 주단위, 월단위의 용수공급계획수립이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.515-515
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• 2016

농경지에서의 액비 수요는 최근 증가하고 있으나 적정 액비시비량에 대한 기준과 사후 관리에 대한 명확한 기준이 없어 환경문제에 대한 고찰이 필요하다. 본 연구에서는 시험포장을 선정하고 논에서의 질소 및 인의 동태를 모니터링하고, 관개수, 침투수, 및 배출수 중 영양물질의 부하량을 평가하였다. 시험구는 대조구(화학비료 표준시비구, A)와 양돈분뇨액비 표준시비처리구(B)로 구성하였으며, 기상관측 측정을 위하여 자동기상관측기, 유입량, 유출량 측정을 위한 계측장비를 각 처리구별로 설치하였다. 담수의 경우 B 처리구에서 시비 시기별로 영양물질의 수질 농도가 첨둣값을 보여주었으며 평균적으로 높게 나타났다. 대표 이벤트 중 6월 25-26일 강우에 따른 유출수의 분석결과는 액비의 영향으로 T-N 및 T-P의 경우 초기 강우시 상대적으로 높게 나타났다. 7월 21-22일 강우 분석 결과는 T-N, T-P(50배)가 상대적으로 높은 분포를 보여주었다. 침투량은 많으나 수질변화는 처리구별로 유의한 차이는 나타나지 않았다. 부하량은 각 이벤트별 10분 간격의 유량 측정과 30분 및 1시간 간격(첨두 이후 탄력적 적용)으로 수질 모니터링을 실시하였다. B 처리구에서 부하량이 전체적으로 높게 나타났으며, T-N의 경우 2.2배, 그리고 T-P의 경우 6.6배 높게 나타났다. 2015년까지의 데이터는 평년대비 강수량의 부족으로 추가적인 데이터 축적을 통한 분석이 필요하며 이를 바탕으로 원단위 부하량을 평가할 계획이다. 또한 본 연구는 액비시용에 따른 농경지에서의 영양물질 유출에 따른 관리방안 개발을 위한 연구로 지속적인 모니터링을 통하여, 향후 새만금 유역내 축산밀집지역에서 나타날 수 있는 축산분뇨 관리정책 개발의 기초자료로 활용될 것으로 기대한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권3호
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• pp.444-450
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• 2012

간척 농경지에 대한 최적 토양관리 방안을 마련코자 새만금 유역 간척농경지를 대상으로 토양의 물리, 화학적 특성을 조사하였다. 새만금 유역의 간척지 유래 토양면적은총 113,971 ha이며, 이들 지역의 토양통 분포와 토성을 구분해 보면 연대미상 지역은 주로 전남, 부용, 전북통 등 13개 토양통이다. 토성은 미사식양질~식질이며, 1920년대에서 1960년대에는 만경, 광활, 전북통에 미사사양질이고, 1970년대 이후에는 만경, 광활, 문포, 염포, 포승, 가포, 하사통등 사질~사양질 토양이 많았다. 토양화학성은 간척연대와 상관없이 pH와 EC, Exch. K, Mg, Na 농도가 높은 반면 OM은 표토에는 3.3~16.1 g $kg^{-1}$으로 오랜 기간 동안 영농을 했음에도 유기물 함량이 매우 낮았다. 더욱이 심토는 5.6~1.1 g $kg^{-1}$으로 유기물이 거의 없는 상태였는데, 이는 수직배수가 불량하고 대형 농기계에 의한 경반층이 형성되어 점토와 유기물 이동이 없었기 때문으로 판단된다. 또한 토양발달정도를 알 수 있는 집적층 (B층) 형성은 벼를 90년간 재배한 화포 간척지에서만 점토 이동에 따라 표토의 Fe, Mn 성분등이 지하 20~30 cm부근에 7~8 cm 두께로 쌓여 있는데 이러한 원인은 토성이 비교적 점토함량이 높은 미사질식양토라서 가능했던 것 같다. 이들 토양은 염해 우려 토양, 연약지반 토양 및 사질토양이므로 개량은 먼저 지하배수 시설을 하여 지하수위를 낮추어 주고 동시에 석고와 유기물을 시용하여 투수성을 높여 주며, 모래가 많은 사질토양은 점토가 많은 산적토 등을 객토하여야 만 안정적인 작물생산을 기대할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.1026-1033
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• 2009

본 연구에서는 안성천 유역을 대상으로 토지지용별로 산지, 농경지, 도시지역을 표본지역으로 선정하여 비점오염원 원단위를 산정하였다. 그리고 강우시 유출수의 유출특성을 가장 잘 반영하는 유량가중평균농도를 산정하고, 유출오염부하량을 산정하였다. 유출계수가 높게 나타났던 1차 강우시가 2차 강우시보다 오염물질의 유량가중평균농도가 높게 나타나는 경향을 보였으며, 토지이용별 산정결과, 농지와 산지 같은 비도시지역보다 도시 지역에서 강우 유출시 높은 농도의 오염물질이 발생하는 것으로 나타났다. BOD 유출부하량은 산지, 농지, 도시 지역에서 1차 강우 시 각각 1,395kg/d, 1,623kg/d, 2,268kg/d로, 2차 강우시 각각 503kg/d, 512kg/d, 898kg/d로 산정되었다. 강우량 및 강우강도에 따라 토지이용별로 유출부하가 크게 다르게 나타났다. 토지이용별 원단위는 BOD 기준으로 도시지역이 72.7kg/ha/yr로 농경지(6.5kg/ha/yr)보다 12배 이상, 산지(9.5kg/ha/yr)보다 8배 이상 높게 나타나 도시지역이 비도시지역보다 단위면적당 비점오염부하가 매우 높은 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.31-39
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• 2007

본 연구에서의 대상 저수지로 유입되는 유역 내의 토지이용은 산림과 농경지가 대부분인 전형적인 농촌유역 특징을 갖고 있다. 토지이용과 수질간의 상관관계를 분석한 결과 밭에서는 모두 양의 상관관계를 나타내고 있으며, 모두 유의 수준 1%이내의 높은 상관성을 나타내었다. 주거지역은 수질과 양의 상관성을 갖는 것으로 나타나서 수질에 악영향을 미치는 것으로 평가할 수 있다. 이는 주거지역의 정화조 유출이나 처리되지 않고 유입되는 불 명수에 의한 수질오염이 원인이라고 판단할 수 있다. 본 연구대상의 48개 농업용 저수지의 수질은 크게 오염되지 않은 상태이며, 주거지역의 점유율이 상당히 낮은 수준이었으나, 주거지역과 수질과는 양의 상관성이었고, 생활하수에 의한 수질오염이 심각한 상태이었다. 밭의 경우는 상관분석 결과, 건기, 우기에서 모두 유의수준 1%이내의 양의 상관관계를 나타내고 있어 수질에 좋은 않은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 밭에서 많은 양의 토사가 유출되는데, 그 자체가 오염물질이고, 토사에 흡착된 오염물질들이 토사로 인해 이동하게 된다. 또한 밭이 여러 가지 작물을 연중 재배하기 때문에 많은 시비로 공급된 질소성분이 강우와 함께 유출, 침투되어 수질오염을 야기하는 것으로 사료되었다. 산지의 경우는 건기와 우기에서 모두 음의 상관관계를 나타내고 있으며, 모두 유의 수준 1%에서 음의 상관성을 갖는 것으로 평가되었다. 따라서 저수지로 유입되는 유역에서 산림의 비중이 높은 지역은 다른 지역에 비해서 저수지 수질을 관리하는데 유리할 것으로 나타났으며, 산림은 오염물질을 배출하는 오염원이기보다는 수질개선에 도움을 주는 토지 이용으로 평가되었다. 본 연구에서 논의 경우도 저수지의 수질에 좋지 않은 영향을 주는 것으로 평가되었는데, 대상 농업용 저수지가 위치 특성상 대부분 관개를 목적으로 유역의 상류에 조성되어 있기 때문에 상대적으로 깨끗한 수질에 적은 발생부하량에도 민감하게 양의 상관관계를 나타낸 것으로 판단된다. 이러한 현상은 물관리를 통해 시비하는 기간의 유출을 최소화하고, 논둑을 이용하여 오염부하량이 큰 초기 강우를 저류하는 특징을 적극 활용하는 등 논의 오염부하를 적절한 관리방법을 도입하면 농업용 저수지의 수질에 유익하게 작용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1457-1460
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• 2010

최근 기후변화로 인해 태풍 등과 같은 집중성 강우가 많이 발생하고 있고, 강우시 유출 등으로 인한 유역내 발생하는 토양침식으로 인해 유역의 하천을 비롯하여 유출구에서의 탁수 및 유사 발생 문제는 우리나라 뿐만 아니라 전 세계적으로 심각한 환경문제로 대두되고 있다. 강우시 유역에서 발생하는 이러한 탁수문제를 효과적으로 해결하기 위하여 여러 최적관리기법 (Best Management Practices, BMPs) 들이 제안되어왔다. 본 연구의 목적은 볏짚매트 사용으로 인한 토양유실 저감 실측자료를 바탕으로 볏짚매트를 다양한 경사지 밭에 적용하였을 경우 유역에서의 토양유실 저감효과를 평가하기 위한 모델링 기법을 개발하는데 있다. 볏짚 매트의 효과를 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형으로 모의하기 위해서는 볏짚매트의 효과를 모형에서 반영할 수 있는 인자를 선택하여 최적의 인자값을 산정해야 한다. 본 연구에서는 유사 저감 효과 실험 결과를 VFSMOD-W 모형을 이용하여 USLE P 인자값을 도출하였으며, 경사도에 따른 USLE-P 값을 산정하여, SWAT 모형에 입력자료로 사용하였다. 분포형 모형과는 달리 준분포형 모형인 SWAT 모형은 소유역내 수문학적 반응단위별로 유출, 유사, 그리고 비점오염 발생을 평가하는데 이때 Hydrologic Response Unit (HRU)의 지형정보가 활용된다. 이 지형정보는 SWAT 유사 평가시 매우 민감한 변수중의 하나이기 때문에 유역 단위 유사 평가시 정확한 지형자료의 입력이 요구된다. 그러나 SWAT 모형은 소유역내 HRU의 경사도 및 경사장을 직접 산정하지 않고, 소유역의 평균경사도를 기준으로 하여 산정된 경사도를 소유역내 모든 HRU에 동일하게 적용하는 단점이 있다. 본 연구에서는 준분포 모형인 SWAT 모형의 단점을 개선하기 위하여 SWAT Spatially Distributed (SD)-HRU를 적용하였다. 이를 통해 다양한 경사지 밭에서의 볏짚매트의 효과를 분석할 수 있게 되었다. 볏짚매트 미적용시 모의 기간내 유사량 총합은 74,954.42 ton 이고, 월평균 유사량은 814.72 ton 으로 산정되었고, 볏짚매트를 적용하였을 경우 모의 기간내 (2000년 1월 - 2007년 8월) 유사량 총합은 48,460.55 ton 이고, 월평균 유사량은 526.75 ton 으로 볏짚매트를 적용하지 않았을 때보다 약 35.35 % 저감된 값을 보였다. SD-HRU를 적용하고 각 농경지의 경사도에 따라 USLE P 값을 수정하여 볏짚매트에 의한 효과를 분석하였을 때, 볏짚매트를 적용하지 않았을 때 보다 볏짚매트를 적용하였을 때 모의 기간내 약 35% 정도의 유사량이 감소된 것을 알 수 있었다. 본 연구결과에서 보여주는 바와 같이 고랭지 지역에서의 영농활동 시 볏짚매트를 설치한다면 강우시 발생하는 토양유실을 효과적으로 저감시킬 수 있을 것이라 판단된다.