• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.297-297
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• 2016

유역 수자원 관리의 관점에서, 경작지에서 필요한 수량은 경작지에서의 작물생산을 극대화하기 위해 공급해야 할 수량으로 볼 수 있으며, 이는 작물 경작상태의 최대증발산량에서 경작이전상태의 실제증발산량을 감한 수량으로 추정할 수 있다. 즉, 작물 경작으로 인하여 증가된 물소모량을 순물소모량이라 정의하며, 우리나라에서는 1977년 낙동강유역 하구조사 기술보고서에서 처음 도입된 이후, 제3차 수자원장기종합계획(1991-2011), 21세기를 바라보는 수자원전망(1993), 수자원개발 가능 지점 및 광역배분계획 기본조사(1996) 등에서 유역규모의 수자원 부존량 해석, 수자원관리계획 수립을 위해서 유역 물수지 방법에 의한 순물소모량 개념의 접근방법이 적용되어 왔다. 본 연구에서는 제주도 지역에 순물소모량 개념을 적용하여 4개 시험유역(한천, 천미천, 강정천, 외도천) 및 제주도 전역에 대한 지역별 수요량을 산정하였다. 또한, 향후 예상되는 작물재배면적 변화에 따른 순물소모량의 변화를 검토하고, 기존 제주특별자치도 수자원관리종합계획(2013-2022)에서 제시하고 있는 필요수량 개념의 수요량과 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.455-455
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• 2015

농업용수 수요량을 산정하는 방법으로서는 계측 및 추정방법에 따라 사용수량을 직접 계측하는 방법, 대표작물의 단위수량으로 추정하는 방법, 증발산 이론을 이용하여 추정하는 방법 등이 있다. 우리나라에서는 현실적으로 농업지역에서의 계측자료가 충분하지 못하고, 자연조건에 따라 크게 좌우되는 농업용수 특성상 증발산 이론에 의한 수요량 추정기법이 주로 적용되고 있으며, 그 중에서도 필요수량 개념의 접근법이 과거로부터 많이 활용되어 왔다. 이 방법은 경작지 내 작물의 생육에 필요한 수량을 공급하기 위한 목적으로 저수지나 관정 등의 시설용량 결정 및 계획 수립을 위해 활용되는 방법으로서, 1965년도 처음 수립된 수자원장기종합계획에서부터 현재까지 우리나라 농업용수 수요량 추정에 적용되어 왔으며, 제주도 수자원관리종합계획에서도 적용되었다. 또 다른 접근법으로서 유역에서의 물수지 관점에서 경작지 내 물 사용에 의해 감소되는 하천 수량을 산정함으로써 순물소모량을 추정하는 방법이 있다. 물수지 분석은 장래의 용수수요와 기준년의 자연유량을 비교함으로써 향후의 안정적 용수수급을 계획하기 위한 방법으로서 많이 활용되고 있다. 우리나라에서는 1977년 낙동강유역 하구조사 기술보고서에서 처음 순물소모량 개념을 도입하여 수요량을 추정하였으며, 이후 제3차 수자원장기종합계획(1991-2011), 21세기를 바라보는 수자원전망(1993) 등에서 이 방법을 통해 미래의 용수수급 전망을 분석한 바 있다. 본 연구에서는 제주도 지역의 수자원 부존량 해석 및 장래 용수 이용에 따른 수자원의 과부족 해석, 수자원관리계획 수립을 위한 목적으로 순물소모량 개념을 적용하였다. 제주도는 경지면적 중 밭의 비율이 99%이상이며, 대부분 관정에 의한 지하수를 이용하여 스프링클러 또는 점적관개에 의해 용수량을 공급하고 있다. 따라서, 제주도 지질 특성 및 밭작물 관개특성을 고려하여 제주도 지역에 적합한 순물소모량 산정식을 제안하고, 이에 따라 시험유역을 대상으로 대표작물(감귤, 콩 등)에 대한 순물소모량을 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.459-459
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• 2017

본 연구에서는 순물소모량 개념의 농업용수 수요량 추정방법을 적용하여 기후변화에 따른 제주도의 미래 수요량 변화를 추정 분석하였다. 지하수를 주 수원으로 하고 관정에 의한 밭작물 위주의 작물재배와, 일정 규모 이상의 강우시에만 유출이 발생하며, 유출량의 대부분이 지하수로 침투되는 물순환 특성 등을 고려할 수 있는 제주도 지역에 적합한 순물소모량 산정방법을 적용하였다. 순물소모량 산정에 필요한 실제증발산량 및 잠재증발산량 등은 유역모형인 SWAT을 이용하여 산정하였다. SWAT 모형의 구동에 필요한 미래 기후자료는 10개의 대표적인 대순환모델(General Circulation Model, GCM) 결과로부터 상세화(Downscaling) 기법을 통해 적용하였으며, RCP 4.5와 RCP 8.5 시나리오를 중심으로 미래 기후변화에 따른 영향을 분석하였다. 미래(2010-2099)의 수문성분별 변화를 살펴본 결과, 연도별 증감과 GCM 모델별 차이는 있으나, 평균적으로 강수량, 잠재증발산량, 실제증발산량, 함양량 등이 점차 증가하는 것으로 나타났으며, RCP 4.5보다는 RCP 8.5 시나리오에서 증가현상이 좀 더 크게 나타났다. 순물소모량 또한 2010년에 비해 2099년을 기준으로 약 100~200mm 정도 증가하는 것으로 나타났으며, RCP 8.5 시나리오에서 증가폭이 크게 나타났다. 그러나 이는 자연적인 기후변화에 따른 단위면적당 순물소모량으로서, 인위적인 요인인 농업형태의 변화(관개면적의 증감, 작물품종의 변화, 인위적 용수절감 등)에 따라 실제 지역별 농업용수 수요량은 다른 경향을 나타낼 수도 있다. 특히 농업용수는 계절별, 지역별 편차가 크게 나타나므로, 자연적 조건에 의한 가용수자원량과 지역별 공급시설에 의한 용수공급량 및 수요예측량의 상호분석을 통해 안정적 물수급을 위한 대응책 마련이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권11호
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• pp.915-923
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• 2015

본 연구에서는 유역 물수지 방법을 기반으로 제주도 지역에 적합한 용수량 산정방법을 제안하고, 이를 기반으로 4개 하천유역에 대해 지역 및 고도에 따른 증발산량, 용수량 특성을 평가하였다. SWAT-K 유역모형을 적용하여 1992~2013년 기간에 대해 잠재증발산량과 실제증발산량을 산정하고, 이로부터 유역의 순물소모량을 추정하였다. 고도증가에 따라 잠재증발산량은 선형으로 감소하는 반면, 실제증발산량은 강수량에 의한 토양내 가용수분의 증가로 인해 약 400m 고도까지는 증가하다가 이후 고도에서는 식생, 가용수분의 감소, 저온현상 등으로 인해 감소하는 것으로 나타났다. 고도에 따른 순물소모량은 강정천유역을 제외한 3개 유역에서 고도증가에 따라 순물소모량이 선형적으로 감소하는 것으로 나타났으며, 고도 200m 이하 작물경작지에서의 순물소모량은 연간 559~680m로 분석되었다. 추정된 용수량을 실제 관정 이용량과 비교한 결과, 여름철(6~8월) 양수량은 급수관행으로 인해 크게 증가하는데 비해, 작물경작에 따른 순물소모량은 오히려 감소하는 것으로 나타났다. 이에 대해서는 향후 더 많은 관정 이용량과 추가적인 대상지역을 반영하여 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.630-634
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• 2004

현재까지 대부분의 유출 모형들은 우리나라 농업지역에 내한 적용에 있어 많은 수정이 요구되고, 그에 따른 모의 결과 또한 불확실성을 내포하고 있으며, 이의 원인중 상당수는 농업지역에서 발생하는 관개와 회귀에 따른 것이라 찰 수 있다. 특히 농업지역에서의 유출 및 물사용에 대한 정확한 계측이 제대로 이루어지고 있지 못하기 때문에, 그에 따른 정확한 수자원 평가가 어려운 현실이다. 이에 본 논문에서는 본 연구진에서 기 개발한 순물소모량 산정방법과 회귀 관계식으로 보청천 유역의 회귀특성을 규명하고자 하였으며, 본 연구에서 사용한 모형은 SWAT모형의 농업용수 관개 기능을 보완한 SWAT-AGRIMANAGEMENT모형을 개발 이용하였다. 유역규모에서의 농업용수 사용에 따른 하천유량의 변화 및 유역내 회귀관계를 파악할 수 있었으며, 기존에 주로 관개지구 단위에서의 회귀수량 조사 결과 및 가정에 의하여 사용되던 농업용수 회귀율에 대한 보다 의미있는 기준을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.363-363
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• 2018

본 연구에서는 제주도 지역을 대상으로 현재의 용수공급 보장량을 기준으로 미래 인위적 자연적 요인에 따른 수요량의 변화를 고려하여 농업용수 과부족을 분석하였다. 인위적인 요인으로서 작물재배면적의 변화를 고려하였으며, 자연적인 요인으로서는 기후변화 영향을 고려하였다. 제주도의 유출특성과 지질특성, 물이용 특성 등을 고려하여 유역 물수지 기반의 순물소모량 개념을 활용하여 수요량을 추정하였으며, 농업용수 보장량(공급량)은 "제주특별자치도 농업용수 관리계획(2013-2022)"에서 제시하는 값을 적용하였다. 순물소모량 산정에 필요한 실제증발산량 및 잠재증발산량 등은 유역모형인 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 산정하였다. 인위적인 변화로서 2020년 작물재배면적 추정치를 적용하여 용수 과부족을 분석한 결과, 구좌읍과 성산읍 2개 지역에서 수요량이 보장량을 초과하는 것으로 나타났다. 참고로 기존의 필요수량 개념의 수요량을 적용했을 때에는 제주시 동지역, 구좌읍, 조천읍, 서귀포시 동지역, 성산읍, 표선면, 남원읍, 안덕면, 대정읍 등 9개 지역에서 용수가 부족할 것으로 분석된 바 있다. 미래 기후변화 영향을 고려하기 위하여 IPCC (International Panel on Climate Chnage) CMIP5(the fifth phase of the Coupled Model Intercomparison Project)에서 제시하는 대순환모델 중 9개 모형의 결과를 활용하여 미래(2010~2099년)의 수요량을 산정하고, 앞서 적용한 2020년 재배면적 추정치와 보장량을 기준으로 지역별, 시기별로 농업용수 과부족을 분석하였다. 기후변화 시나리오는 RCP 4.5와 RCP 8.5 결과를 적용하였다. 인위적인 영향에 대한 분석과 마찬가지로 구좌읍과 성산읍을 제외하고는 수요량 대비 보장량이 충분한 것으로 분석되었다. 시나리오에 따른 영향은 RCP 8.5 보다는 RCP 4.5 시나리오에서의 보장률이 상대적으로 높게 나타났으며, 2개 시나리오 모두 미래 후반기로 갈수록 수요량의 증가에 따라 보장률이 점차 감소하는 것으로 나타났다. 다만, 이 분석은 재배면적의 변화가 없이 단순히 기상조건의 변화만을 적용한 전망으로서, 향후 실제 기상여건과 재배면적, 물이용, 용수공급체계, 물관리 정책방향 등의 변화에 따라 좌우될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권7호
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• pp.503-511
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• 2017

수자원 계획 및 운영을 위한 수요량을 추정하는데 있어, 실제 이용 추세를 반영한 생활용수나 공업용수와 달리 농업용수는 용수공급시설의 규모를 결정하기 위한 방법론이 주로 적용되어 왔다. 이는 불가피하게 농업용수의 과다추정으로 이어질 수 있으며, 전체 수자원 계획의 관점에서 각 용도별 용수 수급계획의 불균형을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 기존 방법론과 비교하여 순물소모량 개념의 접근방법의 차이에 대해 고찰하였으며, 이를 제주도 전역에 적용하여 농업용수 수요량 특성을 분석하였다. 수요량 산정에 핵심적인 인자인 증발산량의 정확한 추정을 위하여 SWAT 모형을 적용하고, 제주도 지역의 지형 및 기상, 유출, 물이용 특성을 반영한 유역 모델링을 수행하였으며, 기존 물수지 결과와 비교하여 모델링 자료의 신뢰성을 평가하였다. 과거기간(1992~2013년)에 대해 제주도 전체의 수요량은 연간 427 mm로 분석되었으며, 동부와 서부 해안지역을 중심으로 상대적으로 높은 수요량을 나타내었다. 유역면적 $30km^2$ 이상인 10개 하천유역에 대해서도 연평균 수요량 및 계절별 변화 특성을 분석하였다. 또한, 장래 2020년 지역별 작물재배면적을 적용하여 10년 빈도 가뭄에 대응한 수요량을 산정한 결과 기존 제시된 수요량 대비 54% 수준으로 나타났다. 이는 수요량 산정목적에 따른 접근방법의 차이로 인해서 나타난 결과로서, 수자원 관리 및 운영의 관점에서 보면 순물소모량만큼의 추가적인 수요가 예상되지만, 실제 공급의 관점에서는 기존 수요량만큼의 시설계획이 필요하다고 판단할 수 있다. 본 연구에서 적용된 방법론 및 결과의 실무 활용을 위해서는 공학적인 검증은 물론이고 정책적 제도적인 측면에서의 합리적인 논의가 필요할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.71-71
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• 2023

국가물관리기본법에 의거하여 통합물관리 정책에 부합하는 농어촌용수 계획 및 관리를 위해 유역 및 용수구역 단위의 농업용수 공급 및 수요 분석이 요구되고 있다. 현재 농업용수는 개수로 방식 용수공급체계 및 수문 직접조작에 의한 용수배분체계로 공급량 대비 사용량의 비율이 48%에 불과하다. 또한, 농경지 상류와 하류의 공급량 차이가 크게 발생하며, 경지면적 감소가 공급 필요량 감소로 연결되지 않는다. 농업용수의 경우 기존 국가유역수자원 모델 (K-WEAP, MODISM)을 통한 물수지 분석시 순물소모량 개념의 회귀수량 산정으로 공급량과 회귀량의 왜곡이 발생하고 있으며, 이에 따른 공급량 왜곡, 유역내 복잡하고 다양한 농업용수 공급체계를 하나의 가상저수지로 단순화함으로서 유역내 들녘별 농업용수 과부족 분석 불가능, 하천과 저수지 공급 우선순위 현장과 불일치 등 농어촌용수구역의 특성 및 실제 현장을 반영하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 기존 물수지 분석 모델을 개선하기 위한 농업용수 유역 물수지 분석 모델의 방법론을 제시하고 시범지역 적용을 통한 검증 및 적용성을 평가하고자 한다. 경기 안서 농촌용수구역을 대상으로 농어촌공사 및 지자체 관리 저수지, 양수장, 취입보, 관정 등 총 106개 개별 시설물 자료를 구축하였으며, 39개 지구로 세분화하였다. 한국농어촌공사의 계측 공급량 기반 수요량 및 개별 시설물에 대한 물수지 분석 후 지구 단위, 소유역 단위, 표준유역 단위의 상하류 및 시설물을 연계한 유역 물수지 모델을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1627-1631
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• 2009

정부에서는 수도권 집중 완화와 지역 균형발전의 일환으로 2005년 5월 24일 충남 연기군 남면, 금남면, 동면 및 공주시 장기면 일대 약 $73km^2$에 행정중심복합도시 건설계획을 확정 발표하였다. 이에 따라 신도시 건설이 완료되면 이 지역에 20$\sim$50만명의 인구가 유입될 것으로 전망하고 있다(건설교통부, 2006). 행정중심 복합도시는 금강 유역내 14개 소유역 중 연기군, 공주시 및 청원군이 포함되어 있는 3011 소유역에 해당된다. 신도시 건설에 따른 유입인구 발생으로 인하여 생활용수를 포함한 각종 용수수요도 증가하는 것이 필연적이다. 따라서 금강수계의 KModSim 네트워크를 이용하여 인구가 20만명에서 50만명으로 증가하는 시나리오별로 3011 소유역내 행정중심복합도시 건설 전 후에 대한 용수수급의 변화를 비교 분석하였다. KModSim을 사용하여 2006년 기준수요에 대한 물수지 분석을 수행하였다. 물수지 분석 계산시간 간격은 반순단위로 수행하였으며, '66년 10월$\sim$'03년 9월까지의 기간에 대해 수행하였다. 생활 및 공업용수의 회귀수량은 수요량의 65%가 하류로 회귀되는 것으로 하였으며, 농업용수는 수요량의 65%(순물소모량)을 사용하고 회귀는 없는 것으로 하였다. 각 수요처로부터 하천으로 회귀되는 양은 직 하류에 위치한 소유역으로 유출된다. 각 소유역에서 용수의 취수가용량은 85%로 하였고 나머지는 하류 지점으로 회귀되는 것으로 하였다. 댐 간연계운영 방법은 KModSim에서 제공하는 Reservoir Balancing을 통해 댐 간에 동일비율로 수요를 공급하도록 하였다. 수요처의 우선순위는 상류에서 하류로 증가하도록 하고, 하천유지용수, 생활용수, 공업용수, 농업용수 순으로 부여하였다. 소유역구분은 국가 표준지도인 수자원단위지도를 이용하여 금강권역을 21개 중권역으로 구분하여 물 수급 평가 및 전망을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.624-629
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• 2004

농업지역에서의 유출 및 물사용에 대한 정확한 계측이 이루미지지 않고 있으며, 농업지역에서 발생하는 관개와 회귀에 따른 정확한 수자원 평가가 어려운 현실이다. 본 논문에서는 가용 수자원의 파악은 물론 효율적인 물관리, 수자원 계획 등 수자원 관련 제분야에 대한 효율성 제고를 위하여 농업용수 사용이 하천 유출을 중심으로 수문성분에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. SWAT-AGRIMANAGEMENT 모형의 농업용수이용과 관련한 입력자료의 특성 및 구성방법을 고찰하였으며, 그 입력자료를 보청천 유역을 대상으로 구축하여 우리나라 농업지역 특성인 담수상태의 논에 대해 모의 하였다. 농업용수 사용에 따른 각종 입력자료를 구축하여 농업용수의 관개일정을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 비교를 통해 농업용수가 하천유출, 증발산 등에 미치는 영향을 파악하였으며, 유역 전체의 물수지 변화를 살펴보았다. 본 논문은 농업지역의 순물 소모량과 회귀관계를 정량적으로 평가하고, 농업용수로 인한 수문자료의 불확실성 제고에 많은 기여를 할 것으로 기대된다.