• 한국환경농학회지
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• 제32권4호
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• pp.355-358
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• 2013

논에서의 비점오염원 관리는 배출수 관리방안이 현실적인 방안으로 판단되어 본 연구에서는 논 배수 저감을 위한 저류지 효과를 구명하고자 2012년 5월부터 9월까지 경기도 수원시 권선구 서둔동 국립농업과학원 기후변화생태과 시험포장($1,715m^2$)에서 배수로 말단에 논 저류지($12m^2$)를 조성하였다. 영농기간 동안 강우사상시 저류지 유입 전인 논 배출수와 저류지를 통과한 배출수의 토사 및 양분물질(질소, 인) 부하량을 평가하여 저류지의 효과를 평가하였다. 영농기간 동안 논 저류지를 이용한 논 배출수 중 수질농도는 SS와 $COD_{Mn}$은 각각 79.3%와 45.6% 저감되었고 T-N과 T-P는 각각 52.2%와 60.5% 저감되었다. 또한 저류지를 이용한 월별 논 배출수의 유출량 및 양분물질 부하는 유출량의 경우 96~100% 저감되었고 T-N과 T-P의 부하량은 각각 16.3~73.0%와 15.4~70.1% 저감되었다. 따라서 경지기반 정리되어 용수의 취 배수가 용이한 논에서는 외부 수계로 배출되기 전 저류지를 설치하면 양분물질의 배출이 저감될 것으로 생각되며 특히 농업보호구역 및 농업진흥지역에는 논 배수 저류시설 등의 자연 정화형 비점오염 저감방안을 마련하도록 정책부서의 제도 개선이 필요하다고 생각된다.

• 생태와환경
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• 제40권3호
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• pp.481-488
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• 2007

본 연구의 대상 저수지로 유입되는 유역 내의 토지이용은 산림과 농경지가 대부분인 전형적인 농촌지유역 특징을 갖고 있다. 전국 48개 주요 저수지 유역의 하천을 기준으로 각각 200m간격의 zone을 형성하여, zone별 토지이용에 대한 저수지 수질항목 간의 상관분석을 실시하였다. Zone별 토지이용이 저수지 수질에 미치는 영향을 분석한 결과, 하천으로부터 400 m까지는 수질항목과의 상관성이 비교적 높게 나타나므로 이에 대한 특별관리가 필요한 것으로 판단된다. 주거지역과 밭의 경우는 양의 상관관계를 나타내어 하천으로부터 거리가 멀어질수록 상관관계가 낮아지는 경향을 나타내었다. period 1이 Period 2보다 상관관계가 더욱 높게 나타났는데, 이는 $7{\sim}8$월의 집중강우시 하천으로 유입되는 유량이 증가되어 저수지의 수질에 영향을 미치는 것으로 판단된다. Eran and David(1996)는 주거지역의 정화조 유출이나 처리되지 않고 유입되는 유량이 수질오염에 영향을 미친다고 보고하였다. 또한 밭은 경작법에 따라 토사유출의 정도가 구분되어지나, 대부분 토사유출이 많고(최 등, 1995)이러한 토사유출 자체가 오염물질이므로, 양의 상관성을 갖는 것으로 판단된다. 그러므로 강우시에는 하천으로부터 가까운 곳에 위치한 주거지역과 밭에 대한 적절한 오염부하량 저감노력이 필요할 것으로 판단된다. 논의 상관분석 결과는 전반적으로 음의 상관관계를 나타내어, 논이 하천 수질에 좋지 않은 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 최 등(2004)은 밭이 논보다 비점오염원 부하량이 많아 수질에 미치는 영향이 크다고 평가하였다. 또한 밭이 논보다 비점오염원 부하량이 큰 이유 중의 하나는 밭과 논의 토양 특성의 차이 때문이라고 보고하였다. 그래서 관개와 비료시비 및 적정 물관리를 통하여 논이 저수지 수질에 긍정적인 영향을 미치는 요인으로 유지할 수 있을 것으로 판단된다. 산림의 경우는 음의 상관성을 나타내어 수질개선에 도움을 주는 요인으로 평가되었다. Sliva and William (2001)은 산림이 토양유실을 막아주는 역할을 한다고 보고하였다. 본 연구의 대상 저수지 유역 내의 토지이용이 60%이상 산림으로 구성되어 있으므로 저수지 관리에 긍정적일 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권11호
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• pp.613-625
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• 2017

낚시터로 장기 임대중인 농업용 저수지 2곳을 대상으로 낚시터 영향권(effective zone) 2지점의 퇴적물과 비영향권(ineffective zone) 1지점의 퇴적물을 호기(oxic)와 무산소(anoxic) 조건을 조성한 실험실 코어배양법(laboratory core incubation)을 이용해 영양염류 용출시험을 2회씩 실시하였다. 용출 실험동안 상등수 내 DO, EC, pH, ORP의 변화는 낚시터 영향구간과 비영향 구간 사이에 유의할만한 차이는 관측되지 않았으며(p>0.05), 농업용 저수지의 퇴적물-심층수 확산경계면과 유사한 환경으로 조성되었다. 질산성 질소($NO_3{^-}-N$)를 제외하고 암모니아성 질소($NH_4{^+}-N$), 총인(T-P), 인산염 인($PO{_4}^{3-}-P$)이 호기 보다는 무산조 조건에서 통계학적으로 유의한 수준(p<0.05)으로 퇴적물에서 상등수로 더 많은 용출량이 측정되었다. 이는 상등수 내 DO 농도 감소에 따라 미생물 매개의 암모늄화가 촉진되고 질산화 작용이 억제되어 암모니아성 질소가 퇴적물에서 상등수로 확산 용출되고, 퇴적물 표층의 산화층이 환원되어 유기물에 결합된 인과 금속 산화물과 결합된 인의 해리 등을 통해 인산염인이 퇴적물에서 상등수로 확산용출이 가속화되었기 때문이다. 낚시터 영향권과 비영향권 사이 영양염류 용출량(benthic nutrient diffusive flux)값의 차이는 통계학적으로 유의하지 않았다(p>0.05). 따라서 농업용 저수지 내 낚시활동이 퇴적물의 영양염류 용출량을 통계학적으로 유의한 수준으로 증대시키지 않는 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 농업용 저수지 설립년도 대비 10여년의 단기간 낚시활동으로 인해 퇴적물 오염 기여도가 비교적 낮고, 코어배양법의 속도제한된 확산(rate-limited diffusion)으로 발생한 것으로 판단된다. 호기와 무산소 조건 모두에서 퇴적물 내 영양염류 총량과 영양염류 용출량 사이에 유의적 상관관계가 도출되지 않았다. 따라서 농업용 저수지 수질오염의 가속화가 낚시활동으로 인한 직접적 원인보다는 유역에서 유입되는 다양한 비점오염원 내 영양염류가 주요 요인으로 판단되며, 영양염류의 용출을 저감하기 위해 포기 및 물순환 등을 통해 심층수의 빈산소화를 억제할 필요가 있다.

• 한국환경농학회지
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• 제31권4호
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• pp.318-327
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• 2012

논은 지역이나 토양, 기후 특성, 오염원 종류, 관개 및 시비 등의 경작방법에 따라 배출 양상이 다양하다. 특히, 시비방법 개선, 효율적인 물관리 등 영농방법 개선을 통한 비점부하 저감이 중요하다. 본 연구에서는 담수논을 대상으로 물꼬높이, 시비량, 관개수 수질에 따른 배출부하량 저감효과를 평가하기 위해, 시험포장의 물수지 및 물질수지 분석자료를 이용하여 CREAMS-PADDY 모형을 보정과 검정을 하고, 영농관리 시나리오를 적용하여 그 결과를 평가하였다. 영농관리 시나리오는 선행연구를 조사하여 배출부하량 저감을 만족하는 동시에 벼의 수확량 저하를 초래하지 않도록 4개의 시나리오로 개발하였고, 대조군은 관행농업을 반영하여 구성하였다. CREAMS-PADDY 모형과 HOMWRS 모형을 연계하고, 과거 기상자료를 이용하여 1981~2010년 영농기의 배출부하량 모의가 가능하도록 모형을 구축하였다. 모형의 보정 및 검정을 위하여 서울대학교 이동저수지 관개논 시험포장에의 물수지 및 물질수지 분석 자료를 이용하였고, 보정 결과 논물 총질소 및 총인의 결정계수는 0.95, 0.84, 모형의 효율지수는 0.95, 0.73으로, 검정 결과 논물 총질소 및 총인의 결정계수는 0.97, 0.85, 모형의 효율지수는 0.91, 0.84로 비교적 높게 나타났다. 영농관리 시나리오 적용 결과 중간낙수 이후 물꼬를 50 mm 증가시켰을 때 배출부하량은 대조군 대비 T-N 1~34%, T-P 5~21% 저감되는 것으로 나타났고, 100 mm 증가시켰을 때 대조군 대비 T-N 5~62%, T-P 8~37% 저감되는 것으로 나타났다. 관행시비량에서 표준시비량으로 시비량을 삭감시 배출부하량은 대조군 대비 T-N 0~16%, T-P 0~9% 저감되는 것으로 나타났으며, 배출부하량 저감양상은 시비직후 강우의 발생유무에 따라 크게 달라지는 것으로 나타났다. 관개수 수질을 호소수 수질환경기준인 4등급을 초과하는 수준으로 관개하는 경우 배출부하량은 대조군 대비 T-N 9~65%, T-P는 9~47% 증가하는 것으로 나타났다. 영양물질의 농도가 높은 관개수가 유입될 경우 논은 수질을 정화하는 경향을 보였다. 시나리오를 종합하면 영농초기의 물꼬높이를 낮게 유지하고, 중간낙수 이후 물꼬를 높게 유지하며, 비료는 강우가 발생하지 않는 시기에 표준시비량으로 시비하고, 호소수 수질환경기준인 4등급을 만족하는 관개수를 이용하였을 경우 논에서의 비점오염 관리에 가장 효과적인 것으로 나타났다. 하지만 고농도의 영양물질이 함유된 관개수를 농업용수로 이용할 경우 수계 전체의 배출부하량에 저감에 있어 효과적인 것으로 나타났다. 본 연구는 현장 실험 이전의 기초 자료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제10권1호
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• pp.59-68
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• 2008

각종 개발사업은 사업 전, 사업 중 및 사업 후에 다양한 환경적, 수리학적 및 생태계적 변화를 초래한다. 그 동안의 국내 환경정책은 개발 사업 완료 이후 발생하는 각종 환경적 위해성에 대하여 관리를 하여왔으나, 수질오염총량관리제의 시행과 더불어 개정된 수질 및 수생태계 보전법률에서는 개발 과정 중의 환경적 위해성을 최소화하기 위하여 개발 사업에서의 토사유출 관리를 권고하고 있다. 하지만 현재 국내에는 각종 개발사업장별 토사유출에 대한 기초적인 자료의 해석과 토사유출 원단위 산정의 미흡으로 토사관리에 애로사항을 보이고 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라의 기후학적, 토양학적, 지형적인 특성으로 인해 발생되는 토사유출량에 대하여 환경영향평가대상사업을 중심으로 분석하여 개발사업 면적당 토사유출량에 대한 원단위를 산정하고자 한다. 이러한 연구를 위하여 2000년에서 2005년까지 총 1,036개의 협의된 환경영향평가사업에 대하여 환경영향평가서와 관련 부처(환경부, 농림부, 산림청, 건교부 등)의 자료를 분석하였다. 또한 고랭지 밭의 토사유출량은 고령지 농업에 따른 오염물질 배출 특성조사 최종보고서와 환경부의 소양호 비점오염원 관리지역 관리대책자료를 이용하였다. 이러한 연구를 통한 결과, 각 개발 사업으로 인한 토사유출량에 관한 자료로부터 우선적으로 관리되어야 할 것은 개발 전에는 산지개발, 개발 중에는 체육시설, 개발 후에는 산지개발로 분석되었다.

• 한국물환경학회지
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• 제27권1호
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• pp.61-72
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• 2011

유역 단위 수문 및 수질 평가 모형인 SWAT 모형을 이용한 유역 내 정확한 수문과 비점오염원 거동을 평가하기 위해서는 유역 적용에 앞서 모형의 정확성 평가가 우선시 되어야 한다. SWAT 모형의 수문 보정및 검정 시, Nash-Sutcliffe의 효율계수(EI)가 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 EI 값은 비교되어지는 값들의 범위 중 큰 값 즉, 수문 분석에 있어 고유량에 대해 민감하게 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 그리하여 본 연구에서는 보다 정확한 수문 분석을 위해 K-means 군집화 알고리즘을 이용한 웹기반의 EI 평가시스템을 개발하였고, 이를 SWAT 모형의 수문 평가에 적용하였다. 본 연구의 결과 전체 유량의 EI 값은 높았지만, 수문성분에 따른 EI 값은 높지 않았다. SWAT 모형의 수문 보정 및 검정에 널리 활용되고 있는 SWAT auto-calibration tool은 전체 유량에 대해서는 높은 EI 값을 산정하는 것으로 보이지만, 직접유출과 기저유출 각각에 대한 유량 그룹 I 과 II 에 대해서는 대부분 음수(-)의 EI 값을 보였다. 그리하여 본 연구 결과를 통해 SWAT 모형의 수문성분 평가에 있어 보다 정확한 평가를 위해서는 직접유출과 기저유출에 대한 각각의 유량 그룹에 대해 양수(+)의 EI 값이 산정되도록 모형 보정 및 검정의 수행 필요할 것으로 사료된다.

• 한국전통조경학회지
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• 제30권2호
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• pp.90-100
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• 2012

본 연구는 수생태계의 건전성 활용방안에 대한 연구를 마을방죽과 수체계의 원리에서 그 해답을 찾고자 하였으며, 연구대상지 10개의 마을방죽을 중심으로 분석하였다. 마을방죽의 수체계를 구성하는 우물, 공동샘, 마을수로 등 물 흐름을 이루고 있는 구성요소들의 구조와 특성에 대한 이해를 바탕으로 마을방죽의 사회적 생태적 역할 및 도시화로 인해 훼손되거나 소멸된 수생태계 건전성 확보와 생태적 유역관리를 위한 하나의 도구적 방안으로서의 결론은 다음과 같다. 1. 마을방죽은 마을에서 발생하는 배출수와 방죽보다 높은 수위의 농경지에서 흘러드는 농수로를 통해 물을 방죽에 모아서 농업용수로 재활용하고, 그 이상의 물은 논도랑을 통해 하천으로 흘려보내는 구조로서, 각 마을에서 발생하는 유출수를 효율적으로 관리하는 생태적 유역관리를 일상에서 실천하고 있었던 것이라고 볼 수 있다. 단순한 물 흐름의 일시적 저류시설이 아니라, 이를 다시 재사용하고 걸러서 하천으로 보내는 일종의 친환경수처리 시스템인 것이다. 2. 전통마을 5개소와 근대화 이후 농촌마을 5개소를 중심으로 사례대상지 10개의 마을방죽을 선정하여 마을의 수 체계와 방죽의 구조, 물 흐름을 분석하여 방죽의 유형을 분류하였다. 마을방죽의 유형은 소택습지형, 자연유하의 물흐름 구조인 수고답저형, 인위적 수리시설이 필요한 수저답고형 등 3가지 유형으로 분류되었다. 사례연구 대상지 중 전통마을 5개소는 모두 소택습지형으로 나타났으며, 근대화 이후 농촌마을 중 계지마을, 산제리마을, 마암마을, 양촌마을은 수고답저형으로, 상천리마을은 수저답고형으로 분류되었다. 3. 소택형 방죽과 수고답저형 방죽, 수저답고형 방죽으로 분류된 사례대상지의 수질분석을 통해 마을방죽의 수질정화 기능을 확인하였다. 마을하수도 유출수와 생활하수의 영향을 받는 원터마을과 계지마을에서는 암모니아성질소($NH_3-N$)와 총인(T-P)의 효율이 56~95%로 높은 것을 볼 수 있으며, 축사와 농경지의 영향이 강한 상천리와 산제리 마을에서는 부유물질(SS)이 70~85%, 총질소(T-N)와 총인(T-P)이 5.3~65%의 효율로 나타났다. 4. 오염원의 침전과 여과, 식물에 의한 탈질작용을 통해 마을에서 유출되는 생활하수, 마을하수도 배출수, 우수유출수 및 비점오염원들이 하천에 유입되기 전에 다시 한번 걸러주게 되는 수질정화 시스템을 마을방죽의 구조에서 확인할 수 있다. 이러한 구조를 통해 마을방죽은 생태적 유역관리를 위한 기초적 시설로서 활용되어져야 한다. 환경 필터층의 역할을 하는 마을방죽의 수처리 시스템은 단위유역, 집수유역 중심의 생태적 유역관리를 위한 친환경 시설로서 연구되어지고 활용되어야 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권8호
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• pp.795-804
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• 2012

최근 강우강도 및 패턴이 변화함에 따라 전세계적으로 토양유실이 증가하고 있다. 그 결과, 수생태계 건전성이 악화되고, 농업작물이 피해를 입어 수확량이 감소된다. 그동안 유출 및 토양유실을 예측하거나 비점오염원을 감소시키는 연구가 많이 수행되어 왔다. USLE는 수년간 토양유실을 산정하는데 사용되어왔으나, 강우강도나 패턴변화를 적용하기에는 적절하지 못했다. 물리적 기반인 WEPP 모형은 다양한 강우강도 및 패턴변화를 적용하는데 적절하다. 본 연구에서는 WEPP 모형을 이용하여 Huff의 4분위, 다양한 강우간격, 설계강우에 따른 토양유실, 유출, 첨두유출을 산정하였다. 5분간격 강우 데이터와 60분 간격 강우 데이터를 비교한 결과 토양유실은 24%, 유출은19%, 첨두유출은 16%가 차이나는 것으로 나타났다. 유출 및 토양유실이 5분 간격 강우량에서 실측치와 가장 유사한 것으로 나타나 강우데이터의 간격이 짧을수록 더 정확하게 모의할 수 있는 것으로 나타났다. Huff의 4분위를 이용하여 토양유실량, 유출량, 첨두유출량을 산정한 결과 토양유실량, 유출량, 첨두유출량 모두 3분위에서 가장 높게 발생하는 것으로 나타났다. 강원도 홍천지역 빈도별 확률강우를 이용하여 토양유실량, 유출량, 첨두유출량의 변화를 모의하였다. 2년 빈도와 300년 빈도에서 강우량은 167% 증가하였다. 유사량과 유출량, 첨두유출량은 각각 906.2%, 249.4%, 183.9% 증가하여 유사량의 증가율이 가장 큰 것으로 나타났다. 본 연구의 결과에서 보이는 바와 같이 WEPP 모형을 이용하여 향후 기후변화에 따른 유출 및 토양유실의 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제34권4호
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• pp.274-281
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• 2015

영산강과 섬진강의 지천을 중심으로 총 22개 지점에서 4회에 걸쳐 농약(aldicarb, carbaryl, carbofuran, chlorpyrifos, 2,4-D, MCPA, methomyl, metolachlor, molinate)의 실태조사를 수행하였다. 하천수 시료에서 농약을 추출하기 위해 Oasis HLB 카트리지를 사용하였고 LC/ MS/MS를 이용하여 분석하였다. 시험법은 matrix-matched 내부표준검량곡선과 방법검출한계, 정량한계, 정확도, 정밀도, 회수율 등으로 정도관리를 수행하였다. 각 화합물의 방법검출한계는 모든 화합물이 국립환경과학원에서 제안하는 GV/10을 만족하였다. 모든 화합물의 상관계수(r²)는 0.9965- 0.9999로써 직선성이 매우 높았고 정확도와 정밀도는 각각 89.4-113.6%와 3.1-14.0%로써 매우 양호함을 알 수 있었으며 평균 회수율은 90.8-106.2%로 매우 우수하였다. Aldicarb를 제외한 모든 성분이 검출되었고, 특히 carbofuran과 metolachlor의 검출농도와 빈도가 높았는데 이들의 광범위한 적용 범위에 따른 많은 사용량에 기인한 것으로 판단되었다. 2,4-D와 MCPA는 1(5월), 2차(7월) 시료에서만 검출되었는데 이는 두 농약의 사용 적기와 일치하였다. Methomyl과 molinate는 사용 금지된 농약이었으나 일부 지역에서 검출되었고 이는 두 농약이 불법적으로 사용되었거나 과거에 사용되어 수계로 유입, 저질에 흡착된 일부분이 지금까지 용출되어 검출되었을 것으로 판단되었다. 영산강 및 섬진강 수계의 많은 하천수 시료에서 농약이 검출되었고 그 원인이 영농활동 중 농약의 사용이라고 단정할 수 없으나, 영산강과 섬진강 수계 인근의 주된 산업활동이 농업활동이고 농약의 주된 사용이 영농활동에 이루어지며 검출된 농약이 농작물에 대한 약제의 사용 시기와 부합하는 것을 미루어 보아 영산강과 섬진강 유역 농경지에서 사용된 농약이 수계로 유입되어 비점오염원으로 작용하는 것으로 판단되었다. 따라서 수생태계 보존을 위하여 농약에 대한 수질기준 설정이 절실히 요구되었고, 이를 위해 보다 많은 실태조사 결과의 축적과 꾸준한 연구 수행이 필요한 것으로 판단되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권6호
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• pp.789-792
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• 2010

우리나라의 A1B 기후변화 시나리오에 따르면 21세기 말에는 강우량이 17% 증가하는 것으로 예상되고 있으며, 이에 따라 우리나라 밭토양의 단위면적당 토양 유실량은 2003년 대비 7.6% 증가하고, 총 토양 유실량은 2003년 대비 12.9% 증가하는 것으로 예측되었다. 그러나, 본 연구에서는 우리나라 강우량 변화 시나리오에 따른 토양 침식을 예측에 있어 미래의 작물, 토지이용의 변화 및 지구단위별 지형 변경 등의 인자는 분석에 적용되지 못하였다. 또한, 태풍빈도, 토지피복의 변화 등의 영향은 충분히 반영되지 않아 향후 기후변화에 따른 토양 유실 방지를 위해서는 보다 면밀한 대책이 필요할 것으로 생각된다. 따라서, 앞으로 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 본 연구결과를 토대로 하여 적용 인자들을 확대하고, 향후 개선된 연구자료와 방법론으로 보완해야 할 것이다. 또한, 기후변화에 따른 비점오염원 관리정책과 연계하여 농업환경 영향평가, 예측 및 관리방안에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.