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ISSN : 1225-8857(Print)
ISSN : 2288-9493(Online)
Journal of Korean Society of Rural Planning Vol.21 No.3 pp.101-112
DOI : https://doi.org/10.7851/ksrp.2015.21.3.101

Prioritizing subwatersheds for non-point source pollution management in Saemangeum watershed using AHP technique

Hye-Jin Woo∙Taeil Jang∙Jin-Kyu Choi∙Jae-Kwon Son
Department of Rural Construction Engineering, Chonbuk National University
Corresponding author : Jang, Taeil Tel : 063-270-2518 E-mail : tjang@jbnu.ac.kr
August 5, 2015 September 1, 2015 September 21, 2015

Abstract

The objective of this study was to investigate non-point sources (NPS) pollution and prioritize management areas affected by NPS pollution in the Saemangeum Watershed. AHP (Analytical Hierarchy Process) technique was selected to prioritize sub-watersheds for effectively managing NPS pollution in this study areas. Generation properties of NPS pollution, discharge properties of NPS pollution, and runoff properties of NPS pollution were selected and set for AHP. Weighted descriptors including indicators like numbers of livestock, land- and livestock-system loads, rainfall, and impervious area ratio were generalized from 0 to 1 and multiply each index based on screened 17 survey data. The results were visualized as maps which enable resource managers to identify sub-watersheds for effective improving water quality. The sub-watersheds located in Gongdeok-Myeon, Yongji-Myeon, Hwangsan-Myeon of Gimje-Si were selected for managing NPS pollution control areas. This result presented that these sub-watershed are more affected by the pollution from livestock-system than from land-system. The finding from this study can be used to screen sub-watersheds that need further assessment by managers and decision-makers within the study area.


AHP 기법을 이용한 새만금유역의 비점오염원 우선관리지구 선정

초록


    Ministry of Science, ICT and Future Planning
    NRF-2013R1 A1A1057929

    I.서 론

    2015년 6월 현재 새만금호 수질은 방수제 공사 및 가 뭄 등 내외부적인 요인에 의하여 악화되고 있는 상황이 며 새만금 개발사업의 성공을 위해서는 새만금호의 수질 관리가 반드시 필요하다. 새만금 상류유역은 농경지의 비율이 높고 토지계와 축산계에서 유발되는 농업비점오 염원이 전체 오염물질 배출량의 큰 비중을 차지하고 있 어 비점오염원에 대한 대책이 시급한 문제로 대두되고 있다(MOE, 2012; Jang et al., 2012). 새만금호의 목표수질 달성을 위해서는 넓은 면적의 농경지에서 배출되는 농업 비점오염원의 관리와 배출 저감 대책이 필요하다(Jang, 2014). 새만금유역으로부터 비점오염은 2010년 기준으로 BOD 발생부하량은 53%가 축산계 발생부하량이 차지하 고 있으며, T-P의 경우 75%가 축산계 발생부하량이 차 지하고 있다(MOE, 2012). 반면, 배출부하량은 BOD의 경 우 42%가 토지계, 축산계가 23%를 차지하고 있으며, T-P의 경우는 38%가 토지계, 축산계가 30%를 차지하고 있다(MOE, 2012). 특히 축산계는 익산시, 김제시, 정읍시 완주군 지역의 배출부하량이 전체 배출부하량의 87%를 치지하고 있어 관리가 시급한 실정이다. 따라서 새만금 유역의 효과적인 수질관리를 위해서는 비점오염원의 관 리가 시급하며 그 영향이 큰 지역을 우선적으로 선정하 여 관리하는 것이 바람직하다.

    기존에 수립되어 추진 중인 비점오염 저감 대책은 단 순히 해당 부처별 추진 사업을 구분하고 부처별로 시행 해 오던 기존사업을 대책에 편입하여 사업비와 토사유실 저감량을 예상하는 수준에서 이루어졌다. 다양한 주관 부서가 존재하는 장기적인 사업으로서 년차별 예산확보 에 어려움이 따르고 있다는 점을 감안할 때, 다양한 관 점에서 비교하여 효과적으로 비점오염원을 관리할 수 있 는 최선의 대안을 도출하는 것이 선행되어야 하지만 (Min, 2009), 이러한 연구는 미흡한 수준이다.

    비점오염원 관리지역을 선정하는 방법에는 원단위법 을 적용하는 방법, USLE를 이용하여 GIS 기반의토양유 실량 추정방법, 의사결정에 의한 오염영향 지수 산출방 법, 비점오염원 모델링에 의한 방법 등이 있다(Shin et al., 2007; Jang et al., 2012). 이러한 방법은 오염원의 배 출 및 유달시 특성을 반영하기 어렵거나 기초자료의 수 집이 어려운 문제점, 실험적인 추정식의 한계, 모델링을 위한 방대한 입력자료와 전문가에 의한 구동 등 여러 가 지 제약사항으로 새만금과 같은 넓은 지역에 적용하여 정책수립 자료로 활용하기에는 한계가 있다.

    Heathwaite et al. (2005)은 지표수 내 오염물질의 공간 적인 변화를 모델링하여 오염물질이 증가하는 지역을 제 어 및 관리하는 방법을 제시하였고, Michele et al. (2005) 은 하천오염에 기여하는 지수를 산출하여 설문에 의한 영향계수를 이용해 하천오염 기여지역을 분석하였다. Jang et al. (2012; 2015)은 비점오염원 관리를 위하여 사 회·경제적 인자를 고려한 지수를 활용하여 그 영향을 분 석하고 기존의 모델링기법과의 결과를 비교한 바 있다. AHP 기법은 다양한 분야에서 활용되고 있으며(Hong and Park, 2003; Kim et al., 2003), 주로 지역개발 및 도시개 발 정책에 많이 활용되고 있다. 비점오염원 관리와 같은 수질분야에서는 Shin et al. (2007)이 비점오염원 관리지 역 선정을 위해 유달거리, 불투수면적의 비율, 지면경사, 토양유실량, 유효강우비를 비점원오염 유출에 기여하는 인 자로 활용한 연구를 수행하였다. Jang et al. (2012)은 새만 금 유역의 농업비점오염원 관리를 위해 발생, 배출, 유출 로 분류한 총 12개의 지표를 활용하여 우선관리지구를 제 안한 연구를 수행한 바 있다. 지금까지의 연구는 우선관리 지구 선정에 있어 비점오염원의 배출 기여도에 따른 결과 를 바탕으로 이루어졌으며, Jang et al. (2015)의 연구는 이 용가능한 대표적인 최적관리기법의 투자비용을 고려하였 으나 적용지역이 미국 9개주를 포함한 광범위한 지역으로 본 연구에 활용하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 새만 금호의 수질개선에 직접적으로 영향을 주는 비점오염원의 배출부하량이 가장 많이 배출되고 그 증가 추세가가 높은 지역을 우선적으로 관리하는데 그 목적이 있다.

    본 연구에서 비점오염관리의 중요성이 대두되는 새만 금유역을 대상으로 수질에 영향을 미치는 오염원에 대하 여 조사하고, 다기준 의사결정방법을 적용하여 효과적인 비점오염관리를 위한 비점오염원 우선순위관리지구를 선 정하였다. 또한 본 연구는 관리지구를 선정하는 과정에 서 사용되는 지표들의 분석과 선정된 관리지구의 특성을 분석하였다.

    II.재료 및 방법

    1.대상유역

    새만금 유역은 전라북도 만경강, 동진강과 서해안 일 부지역으로 총면적은 3,033 km2이며, 총 144개의 소유역 으로 구분할 수 있으며(MOE, 2012), Figure 1은 새만금 유역 토지피복도를 보여주고 있다. 2012년 새만금유역의 토지이용 현황은 밭 282 km2, 논 892 km2로, 농경지가 1,174 km2 (38.70 %)를 차지하며, 2007년 대비 1.65% 감 소하였고, 임야는 1,188 km2 (39.18 %)로 2007년 대비 1.19 % 감소, 대지는 308 km2 (10.17 %)로 2007년 대비 11.27 % 증가한 것으로 나타났다.

    2.평가기준 설정

    본 연구에서는 오염총량제에서 평가하는 항목 중 농 업과 직접적으로 관련 있는 토지계와 축산계를 중심으로 지표를 평가하였다. 토지계와 축산계의 대표적인 지표로 가축사육두수와 농경지 면적을 선정하고, 오염원 배축특 성은 T-N과 T-P로 구분하여 원단위법에 의한 배출부하 량을 2007년부터 2012년까지 시계열로 조사하여 그 영 향을 평가하였다. 유출특성으로는 가장 영향을 많이 주 는 강우량, 불투수면적, 그리고 지면평균경사를 선정하였 다. 본 지표선정은 Shin et al.(2007)과 Kim et al.(2012)의 연구결과를 바탕으로 자료의 구득이 가능한 지표를 중심 으로 일부 중복되는 지표는 배제하고 선정하였다. 가령, 비료 및 농업용수 사용량은 정량적 자료의 구득이 어렵 고, 유출곡선지수 및 유달거리 등은 원단위에 의한 배출 부하량 산정에 개념적으로 고려되어 제외하였다. 모든 지표는 환경부 오염총량제 기준의 소유역 중심으로 구축 하였다.

    본 연구에서는 새만금유역 내 비점오염원 우선관리지 구 선정을 위한 평가지표를 비점오염원 발생특성, 비점 오염원 배출특성, 비점오염원 유출특성 등 4개의 상위기 준으로 설정하였다. 각 기준별 지표 중 (1) 비점오염원 발생특성은 가축사육두수와 농경지 면적, (2) 비점오염원 배출특성은 토지계 배출부하량 비율과 그 증가율, 축산 계 배출부하량 비율과 그 증가율, (3) 비점오염원 유출특 성은 강우량, 불투수면적 비율, 지표경사율을 구분하여 사용하였다(Figure 2). 각 지표의 특성 및 적용방법은 다 음과 같다.

    2.1.비점오염원 발생특성

    비점오염원을 효과적으로 관리하려면, 우선 발생이 많 이 일어나는 곳을 찾아 중점적으로 관리하는 방법이 있 다. 새만금 유역의 오염원 발생 부하량의 경우, 축산계가 대부분을 차지하며(T-N 60%, T-P 82%), 다음으로 생활 계(T-N 19%, T-P 8%), 산업계(T-N 7%, T-P 4%) 순으로 높게 나타났다(MOE, 2012). 그러나 특성상 생활계나 산 업계 등은 유출경로가 명확하여 수집이 쉽고, 기상조건 의 영향을 받지 않아 관거를 통하여 처리장으로 이동 후 처리가 가능하기 때문에 점오염원으로 보아 본 연구의 평가지표에서 제외하였다. 반면 유출 및 배출 경로가 명 확하지 않아 수집이 어렵고, 기상조건에 크게 좌우되는 축산계와 토지계를 평가지표로 설정하여 중점적으로 분 석하였다. 축산계 오염의 발생은 가축사육두수에서 비롯 되며, 토지계 오염은 농경지 면적에서 비롯된다.

    가축사육두수

    가축 사육두수가 많을수록 가축의 배설물, 가축 사육 농가에서 배출되는 미처리 축산폐수도 늘어나므로 오염 을 증가시킨다. 사육두수의 큰 비율을 차지하고 있는 한 우, 젖소, 돼지, 가금 항목에 대해서 소유역별로 사육하 고 있는 가축두수를 조사하였다. 그러나 소유역 면적이 클수록 가축두수도 크게 나타날 수 있으므로, 소유역당 가축두수를 소유역 면적으로 나누어 단위면적(km2) 당 두수로 산출하여 GIS에 데이터베이스를 구축하였다 (Figure 3). 축산 밀집지구인 김제시와 정읍시가 상대적 으로 높은 가축사육두수를 보여주고 있다.

    농경지면적

    농작물에 흡수되지 않고 농경지에 남아있는 비료와 농약이 강우시 유출되어 오염을 증가시키며, 농경지가 차지하는 면적은 비점오염발생에 크게 기여하게 된다. 농경지 면적은 소유역별로 논과 밭의 면적을 합산하여 소유역 전체 면적에서 차지하는 비율로 나타내었다 (Figure 4). 새만금 전체 유역에서 농경지가 차지하는 비 율은 2012년 기준 38.7%로 큰 부분을 차지하고 있다.

    2.2.비점오염원 배출특성

    비점오염을 감소시키기 위해서는 비점오염 배출이 많 이 되는 곳을 관리할 필요가 있다. 축산계 배출 부하량 은 강우시 빗물에 가축분뇨가 함께 배출되어 하천에 유 입되므로 평가 지표로 설정하였고, 토지계 배출부하량은 마찬가지로 강우시 빗물에 비료와 농약이 배출되므로 평 가 지표로 설정하였다. 또한 정확한 결과 도출을 위해 부하량 항목을 T-N과 T-P 두 항목으로 나누어 분석하였 다.

    축산계 배출부하량 비율

    2012년 기준 새만금유역의 총 배출부하량 중 축산계 배출부하량이 차지하는 비율은 T-N는 45%, T-P는 40% 로 산정되었다. 이는 생활계(T-N 17%, T-P 16%)나 산업 계(T-N 2%, T-P 2%)에 비하면 큰 비율을 보여주고 있다. 배출부하량 비율은 소유역 별로 배출되는 총 배출부하량 에서는 축산계 배출부하량이 차지하는 비율로 나타내었 다(Figure 5).

    축산계 배출부하량 증가율

    새만금 유역의 배출부하량은 2007년 대비 2012년 생 활계, 산업계, 양식계가 모두 감소한 반면, 축산계는 T-N 는 0.38%, T-P는 0.85% 증가하였다. 소유역별로 2007년 대비 2012년의 증가율을 구해 GIS에 데이터베이스를 구 축하였다(Figure 6).

    토지계 배출부하량 비율

    2012년 기준 새만금유역의 총 배출부하량 중 토지계 배출부하량이 차지하는 비율은 T-N은 30%, T-P는 39% 로 산정되었으며, 이는 생활계(T-N 17%, T-P 16%)나 산 업계(T-N 2%, T-P 2%)에 비하여 큰 비율을 보여주고 있 다(Figure 7).

    토지계 배출부하량 증가율

    새만금 유역의 배출부하량은 2007년 대비 2012년 생 활계, 산업계, 양식계가 모두 감소한 반면, 토지계는 T-N 은 7.95%, T-P는 9.82% 증가하였다. 소유역별로 2007년 대비 2012년의 증가율을 구해 GIS에 데이터베이스를 구 축하였다(Figure 8).

    2.3.비점오염원 유출특성

    비점오염원은 그 특성상 유출될 때 지표면을 따라 이 동하기 때문에 지표면의 특성 또한 고려되어야 하며, Shin et al. (2007)Jang et al. (2012)의 선행 연구결과를 참조하여 그중 비점오염원과 상관성이 높은 다음의 대표 지수를 선정하여 분석하였다.

    강우량

    비점오염원은 강우시 빗물에 녹아 하수처리장이 아닌 지표로 유출되기 때문에 크게 나타나게 된다. 강우는 광 범위하게 일어나기 때문에 이를 전부 수집하여 처리하기 란 현실적으로 불가능하다. 따라서 강우량이 많은 지역 일수록 비점오염도 많이 일어난다고 가정할 수 있다. 이 에 새만금유역 내에 존재하는 전주, 군산, 부안, 정읍 관 측소의 2012년 강우량을 티센망(Thiessen network)을 통 해 영향권을 분석하여 각 소유역별로 강우량 값을 구축 하였다.

    불투수면적 비율

    불투수면은 지표수를 흡수 없이 그대로 유출시키므로, 강우동안에 유출수를 현저하게 증가시키며, 이는 오염부 하량 증가에도 영향을 미친다. KEI (2003)에 의하면 불 투수면의 정도에 따라 연중 우수유출수의 양은 2배에서 16배까지 증가할 수 있다고 하였다. 또한 Schueler (1994) 은 불투수율이 2배 증가시 오염부하는 1.7-2.0배 증가한 다고 하였다. 본 연구에서는 전, 답, 임야, 대지, 기타로 구분된 토지이용 현황 자료를 기초로, 대지 면적을 불투 수면적으로 보고 각 소유역별 전체 면적에서 대지 면적 이 차지하는 비율을 평가값으로 사용하였다.

    지면경사율

    지면 경사가 크면 지표수의 유출이 빠르게 일어난다. 유출이 빨라질수록 지표수가 지면에 닿아 있는 시간이 짧아지기 때문에, 지면에 의한 침전, 흡착 등의 오염률을 삭감할 수 있는 자연적 기능 또한 감소된다. 따라서 지 면 경사율이 클수록 유출되는 오염 부하는 증가한다. 본 연구에서 사용한 지면경사율은 수치지도에 의한 DEM (Digital Elevation Map) 자료를 이용하여 GIS를 통해 소 유역별로 평균 경사율을 구축하였다.

    3.가중치 평가

    본 연구에서는 AHP 기법을 이용한 쌍대비교분석을 통해 가중치를 설정하였다. AHP 기법은 MCDM (Multiple Criteria Decision Making)기법들 중 가장 널리 사용되고 있는 기법이며 특히 미국에서 적극적으로 사용 되고 있다(KICT, 2004). AHP 기법은 복잡한 문제를 주 요 요인과 세부 요인으로 계층화하며, 이러한 요인들에 대해 쌍대비교를 실시하여 중요도를 도출하는 방법이다.

    쌍대비교 방식은 두 가지 기준을 동시에 고려할 수 있다는 장점이 있고, 다른 방식에 비하여 이론적인 근거 가 명확하며, GIS 기반의 의사결정 문제에 있어 적용이 가장 용이한 방식이다(Hong and Park, 2003). AHP 기법 결과의 타당성을 높이기 위해, 본 논문의 내용인 비점오 염에 대해 잘 이해하고 있는 물, 토양, 환경 분야의 대학 원생 이상을 대상으로 설문조사를 실시하였다. AHP 기 법은 상대적으로 설문 표본 크기에는 덜 의존적이며, 기 법 적용에 필요한 설문 표본수는 15명 이상이면 가능하 다(Lee, 2000). 본 연구의 설문 표본수는 총 23명으로 이 중 6명은 일관성비율(Consistency Ratio)이 0.2에 미치지 못하였고, 일관성을 만족하지 못하는 설문지는 가중치 산정에서 제외하였다. 최종 17명의 설문지를 토대로 개 인별 쌍대비교의 결과를 기하평균하여 평가기준별 가중 치를 구하였다.

    각 지표에 대하여 인자들을 동일한 척도 하에서 평가 하기 위해 속성값을 0-1의 범위로 일반화하였다. 일반화 방법으로는 일반적으로 많이 쓰이는 선형변환 방법을 사 용하였으며 식(1s)과 같다.

    x ij = x ij x j min x j max x j min
    (1)

    여기서, xij는 j번째 평가기준도 내에 있는 i번째 값 의 일반화된 값, xij는 j번째 평가기준도 내에 있는 i번 째 값, xjmax는 j번째 평가기준도 내의 최대값, xjmin 는 j 번째 평가기준도 내의 최소값이다.

    일반화한 각 속성값에 설문을 통해 구한 각각의 가중 치를 곱하여 소유역별 총 영향지수(NPSI: Non-point Sources Index)를 산정하였다. 이 영향지수가 높을수록 비점오염원의 증가에 많이 기여하는 것이므로 영향지수 가 높은 소유역이 비점오염원 우선관리지구에 해당한다. 영향지수 산정식은 다음의 식(2)와 같다.

    NPSIi = X 1 × W 1 + X 2 × W 2 + X 3 × W 3 + X 4 × W 4 + X 5 × W 5 + X 6 × W 6 + X 7 × W 7 + X 8 × W 8 + X 9 × W 9
    (2)

    여기서, NPSIii지구의 비점원오염 영향지수, X1 은 가축사육두수, X2 는 농경지 면적, X3 는 축산계 배출부 하량 비율, X4 는 축산계 배출부하량 증가율, X5 는 토지 계 배출부하량 비율, X6 는 토지계 배출부하량 증가율, X 7 는 강우량, X8 는 불투수면적비율, X9 는 지면경사율, W 는 각 인자의 가중치이다.

    III.결과 및 고찰

    1.가중치 분석

    본 연구에서는 AHP 기법을 이용한 쌍대비교분석을 통해 가중치를 설정하였다. 개인별 쌍대비교의 결과를 기하평균하여 평가기준별 가중치를 구한 결과 가중치는 Table 1과 같다. 산정된 상위 평가지표 가중치와 그에 속하는 하위 평가지표 가중치를 곱하여 최종 가중치를 산정하였다.

    상위 지표에서는 비점 발생 특성(0.583) > 비점 배출 특성(0.354) > 비점 유출 특성(0.093) 순으로 나타났고, 변환된 하위 평가지표는 가축사육두수(0.324) > 농경지면 적(0.259) > 축산계 배출 부하량 증가율(0.127) > 축산계 배출 부하량 비율(0.095) > 강우량(0.054) > 토지계 배출 부하량 증가율(0.053) > 토지계 배출 부하량 비율(0.050) > 불투수면적 비율(0.021) > 지면경사율(0.018) 순으로 나 타났다.

    2.우선관리지구 선정

    각 지표에 대하여 인자들을 동일한 척도 하에서 평가 하기 위해 선형변환 방법을 사용하여 속성값을 0~1의 범위로 일반화 해주었다. 일반화한 각 속성값에 설문을 통해 구한 각각의 가중치를 곱하여 소유역별 총 영향지 수(NPSI: Non-point Sources Index)를 산정하였다. 이 영향 지수가 높을수록 비점오염원의 증가에 많이 기여하는 것 이므로 영향지수가 높은 소유역이 비점오염원 우선관리 지구에 해당한다. 평가를 위한 소유역은 환경부 오염총 량관리를 위한 소유역을 기준으로 하였다.

    2.1.T-N 부하량 영향지수 분석

    산정된 영향지수를 바탕으로 소유역에 순위를 부여한 결과 T-N의 경우 상위 10%, 20%, 30%는 다음과 같이 나타났다(Table 2). 이를 행정구역도에 중첩하여 Figure 9 에 도시하였다. 상위 10%인 지역은 김제시 공덕면, 용지 면, 황산면 등 면단위 지역을 포함하는 14개 소유역으로 나타났고, 상위 20%인 지역은 김제시 부량면, 금구면 등 의 면단위 지역을 포함하는 15개 소유역으로 분석되었 다. 그리고 상위 30%인 지역은 군산시 서수면, 정읍시 봉남면 등 4개의 면단위 지역을 포함하는 10개 소유역으 로 나타났다. 자세한 소유역은 Table 2와 Figure 9에 구 분하여 제시하였다.

    2.2.T-P 부하량 영향지수 분석

    T-P의 경우 상위 10%, 20%, 30%는 다음과 같이 나타 났다(Table 3). 같은 방법으로 그 결과를 GIS에 도시하여 해당 소유역이 속하는 지역을 분석하였다(Figure 10). 상 위 10%인 지역은 김제시 공덕면, 용지면 등 6개 면단위 지역을 포함하는 14개 소유역이, 상위 20%인 지역은 익 산시 오산면, 군산시 서수면 등 4개 면단위 지역을 포함 하는 15개 소유역이 해당하는 것으로 나타났다. 그리고 상위 30%인 지역은 김제시 백산면, 청하면, 봉남면, 익 산시 삼기면 일대로 14개 소유역이 포함되는 것으로 나 타났다.

    2.3비점오염원 우선관리지구 평가

    T-N 부하량을 고려했을 때와 T-P 부하량을 고려했을 때의 결과는 비슷하게 분석되었다. 특히 김제시 공덕면, 용지면, 황산면 일대는 두 경우 모두 영향지수가 상위 10%로 나타났다. 이는 가중치 산정시, 0.324로 가장 많 은 가중치가 산정된 가축사육두수가 이 지역에서 높게 산정됐기 때문으로 생각된다. 또한 이 지역은 축산계 배 출 부하량 비율 또한 높은 지역으로, 토지계 부하량보다 축산계 부하량이 가중치가 높게 산정되었기 때문으로 판 단된다. 새만금유역의 경우 비점오염원의 영향은 토지계 보다 축산계의 영향을 더 받는 것으로 나타났다.

    현재 전라북도는 국내에서 액비유통센터와 액비저장 조가 가장 많고, 액비살포량은 충남에 이어 108,462톤으 로 국내에서 두 번째로 많은 지역이다(KRCC, 2014). MAFR (2006)에 따르면 액비순환 처리시 전국적으로 논 에서 64.9%, 밭에서 29.5%가 처리되고 있으며, 그 중 전 북에서 가장 많은 1,765 ha에 액비가 처리되고 있다. 이 는 새만금유역 내에 많은 양의 축산분뇨가 자원화되어 이용되고 있음을 의미하고 있으며 그 관리가 시급함을 보여주고 있다. 또한 KRCC (2014)에 따르면 새만금유역 에서의 정성적인 양분수지 분석결과 많은 지역에서 가축 분뇨 및 무기질비료 성분이 초과 공급되고 있는 것으로 나타났다.

    본 연구에 따르면 새만금유역 내 비점오염원 우선관 리지구는 축산밀집지구인 김제시 공덕면, 용지면, 황산면 일대로 선정되었다. Kim et al.(2012)에 의하면 익산시 왕 궁면, 김제시 용지면, 정읍시 덕천면 등으로 조사되었다. 익산시 왕궁면을 제외하면 본 연구결과와 유사한 결과를 보여주고 있다. 본 연구의 경우, 익산시 왕궁면이 제외된 것은 최근 “왕궁 환경개선 정부종합대책”의 결과가 반영 되어 오염총량제의 비점배출부하량이 삭감되었기 때문으 로 보인다. 본 연구결과는 소유역 중심으로 T-N과 T-P로 구분하여 비점오염원 관리지구를 선정하여 그 관리목적 에 맞게 정책에 활용될 수 있도록 하였다. 반면 기존 연 구의 경우는 총배출부하량과 행정구역별로 구분한 차이 가 있다. 두 연구결과 모두 가축분뇨의 자원화가 활발히 이루어지고 있는 곳이 우선관리대상지구로 선정되었다. 본 연구 결과는 향후 새만금유역의 수질 관리에 있어 효 과적인 비점오염원 관리가 이루어지는데 기초자료로 활 용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본 연구는 새만금 유역을 대상으로 적용되었으나 충분한 자료의 구득만 선 행된다면 전문가가 아니더라도 정책결정 과정에서도 쉽 게 적용하고 그 결과를 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

    IV.요약 및 결론

    본 연구에서는 새만금유역을 대상으로, 수질에 영향을 미치는 오염원에 대하여 조사하고, AHP 기법을 적용하 여 효과적인 비점오염관리를 위한 비점오염원 우선관리 지구를 선정하였다.

    1. 새만금유역 내 비점오염원 우선관리지구 선정을 위 한 평가지표로 크게 비점오염원 발생특성, 비점오염원 배출특성, 비점오염원 유출특성을 상위기준으로 설정하 였다. 각 기준별 지표로는 비점 발생 특성에선 가축사육 두수, 농경지 면적, 비점 배출 특성에선 축산계 배출 부 하량 비율, 축산계 배출 부하량 증가율, 토지계 배출 부 하량 비율, 토지계 배출 부하량 증가율, 비점 유출 특성 에선 강우량, 불투수 면적 비율, 지면경사율을 사용하였 다.

    2. 평가지표는 AHP 기법을 활용한 쌍대비교분석을 통 해 가중치를 설정하였으며, 그 결과를 기하평균하여 각 각의 상위 평가지표와 하위 평가지표에 대해 가중치를 산정하였다.

    3. 각 지표에 대하여 인자들을 동일한 척도 하에서 평 가하기 위해 선형변환 방법을 사용하여 일반화하였으며, 각 속성값에 설문을 통해 구한 각각의 가중치를 곱하여 소유역별 비점오염원 영향지수를 산정하였다.

    4. 영향지수 산정 결과 새만금유역 내 비점오염원 우 선관리지구는 김제시 공덕면, 용지면, 황산면 일대로 선 정되었다. 이는 토지계 부하량보다 축산계 부하량이 가 중치가 높게 산정되었기 때문으로 비점오염원의 영향은 토지계보다 축산계의 영향을 더 받는 것으로 나타났다.

    현재 가축분뇨의 액비자원화에 따른 농경지 환원을 장려하는 “자연순환농업”의 육성을 위하여 ‘가축분뇨 액 비유통 활성화 사업’이 전국적으로 추진 중에 있으며, 농가 및 사업자의 상호이해에 따라 향후 액비의 수요가 증가할 것으로 판단된다. 이러한 정책은 향후 새만금유 역에서의 축산오염원 관리가 더욱 주목되는 이유가 되고 있으며 본 연구 결과가 이들의 관리를 위한 정책 수립에 좋은 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 가 축사육 두수의 자료 특성상 자료의 정량화에 어려움이 있으며, 관리방안 이행에 따른 비용 부분을 추가적으로 적용하면 그 활용도가 높을 것으로 판단된다.

    This research was supported by the Basic Science Research Program through the National Research Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Science, ICT & Future Planning [NRF-2013R1 A1A1057929] and by the Research Institute of Korea Rural Development Corporation funded by the Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, Republic of Korea.

    Figure

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    Land cover map in the Saemangeum watershed (2012)

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    Evaluating criteria for prioritizing NPS pollution

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    Numbers of livestock in Saemangeum watershed (2012)

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    Agricultural areas (paddy and upland) in Saemangeum watershed (2012)

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    Ratio of livestock system load per total NPS pollution load (left: T-N, right: T-P) in Saemangeum watershed (2012)

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    Rate of increase of livestock system load (left: T-N, right: T-P) in Saemangeum watershed (2007-2012)

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    Ratio of land system load per total NPS pollution load (left: T-N, right: T-P) in Saemangeum watershed (2012)

    KSRP-21-101_F8.gif

    Rate of increase of land system load (left: T-N, right: T-P) in Saemangeum watershed (2007-2012)

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    Prioritized ranking map of T-N in the top 30%

    KSRP-21-101_F10.gif

    Prioritized ranking map of T-P in the top 30%

    Table

    Weighted values of descriptors and indicators

    Prioritized ranking results of T-N in the top 30% using NPSI

    Prioritized ranking results of T-P in the top 30% using NPSI

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