[뉴노멀하다] 기후위기 시대, ICT 기반 지하수 공급량을 예측하는 한국농어촌공사의 「KRC 농어촌 뉴딜전략」 (글: 제주지역본부 송성호 지하수지질부장)

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농어촌공사 이야기

2021. 6. 4.

 

 

기후위기 시대,

ICT 기반 지하수 공급량을 예측한다

 

한국농어촌공사의「KRC 농어촌 뉴딜전략」

지하수사업

 

글 : 제주지역본부 송성호 지하수지질부장

 


근의 기후 상황은 과거 온실가스 감축에 대한 단계적인 해결책을 제시하던 기후변화 담론으로는 해결하기 어려운 실제적인 위기 국면이다. 이러한 기후위기는 물순환의 불균형과 잠재적 수자원인 지하수 부존량 감소로 이어져, 다양한 농업 생산물 감소에 따른 식량안보 문제로 확대되고 있다.

 

국농어촌공사는 지속가능한 수자원 감소라는 뉴노멀에 맞춤형 대응을 위하여, ICT 기술을 활용한 지하수 공급 가능량 예측 등 공급 대책 수립에 주력하고 있다.


기후위기,

지하수 공급가능량 감소 유발하다

 

 

기후위기(Climate Crisis) "

 

 

2020년 스윗 다보스포럼에서 연설한 스웨덴 출신의 소녀 그레타 툰베리는, 기후변화에서 기후위기로 악화되는 문제 해결을 위해 즉각적인 온실가스 감축 등 적극적인 대응을 주장한 바 있다. 이러한 기후위기 문제는 지금까지의 기후변화 적응 방안 수립과 같이 소극적인 관리가 가능한 변수에서, 제어가 불가능한 상수로 굳어지는 추세이다. 이렇듯 기후변화의 심각성이 높아지는 가운데, 이로 인한 가뭄발생 빈도의 증가는 농업의 미래를 걱정하는 사람들의 주된 관심사항으로 대두되고 있다.

 

이렇듯 20세기 중반 이후부터 가속화되고 있는 기후변화의 빨간불이 21세기 초부터는 기후위기로 악화되고 있다. 이는 무분별한 화석연료 사용으로 인한 온실가스 배출량의 급격한 증가와 밀접한 관련이 있다. 2014년 IPCC 5차 평가보고서(IPCC AR5)는 전 지구적인 활동 정도에 따른 이산화탄소 배출량을 단계적으로 수치화하여, 미래의 기후변화 예측을 위한 RCP(Represnetativw Concentration Pathways, 인간의 활동이 지구의 대기에 미치는 영향의 변화) 시나리오를 제시하였다.

 

한 단계 더 나아가 2020년부터 작업 중인 IPCC 6차 평가보고서(IPCC AR6)는 기존 RCP 시나리오 기준에 대해 미래 사회·경제변화 정도를 추가한 SSP 시나리오를 발표하여, 미래인구변화, 경제발달, 생태계 요소, 기술발달, 정책 등의 조절을 통한 기후위기 완화 대비 방안을 제시하고 있다.

 

 

 

우리나라는 2050년 탄소 중립을 달성하기 위하여 다양한 탄소 절감 정책들을 추진하고 있다. 이와 함께 농업분야에서는 2020년 농촌진흥청 주도로 기후변화 영향 및 취약성 평가, 예측 모니터링 강화, 농업생산시설의 에너지 절감 및 효율화 대책, 수자원 확보, 기후적응형 작물재배 기술 개발, 농장 맞춤형 기상재해 조기경보시스템 확보 등 국가차원의 기후변화 적응 대책을 수립한 바 있다.

 

 

 

농업환경 변화와 지하수 공급 가능량 감소 "

 

 

기후위기로 전환되는 1990~2010년 기간 동안에, 우리나라 농업환경은 급격하게 변화하였다. 이 기간 중 기존의 노지재배 위주의 논과 밭 면적은 각각 27%와 4% 감소한 반면, 연중 작물 재배가 가능한 시설농업 재배면적은 205% 급증하였다.

 

시설농업은 기본적으로 하우스 내의 환경 요인을 조절하여 농산물을 재배하므로, 농업용수 소비량 조절과 함께 농산물 생산성을 향상시키는 신개념의 농업방식이다. 따라서 에너지 소비를 최소화하는 기술을 접목하는 경우 지속가능한 성장이 가능하므로, 궁극적으로는 기후위기 가속화를 완화시킬 수 있는 효과가 있다.

 

이러한 시설농업 재배면적의 급속한 확대는 농업활동의 패러다임 전환으로 이어져, 과거 작물별 일시적 생산활동에서 연중 작물생산이 가능한 산업으로 확대되는 계기가 되었다. 이에 따라 시설농업에 필요한 난방시스템 설치와 함께 농산물 상품섬 유지를 위한 청정 지하수 수요가 증가하고 있다.

 


그러나

 

기후위기에 따른 빈번한 집중호우, 무강수일수 증가, 기온 상승, 가뭄빈도 증가 등으로 인하여, 청정 농업용수 수요량은 증가하는 반면 물순환(Hydrologic Cycle) 불균형에 따른 지하수 함양량 감소로 지하수 공급 가능량이 감소되고 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ICT 기술 지하수 공급 가능량 관리한다

 

ICT 기반 지하수 관측망 "

 

 

 

지하수 관측망의 목적인 지하수 수량 및 수질 변화의 지속적 모니터링으로, 지하수 함양량 변동 여부 및 수질오염 예방 등 지하수 보전·관리 방안 수립에 이용된다. 현재 농어촌용수구역별로 2~4개의 관측공이 설치·운영 중이다.

 

내륙지역의 경우에는 농어촌용수구역별로 가뭄 등 기후변화 대비를 위한 농촌지하수관리 관측망이 운영 중이다. 반면 해안 및 도서지역에는 지하수 염분 농도 증가로 인한 농경지의 염해 피해 예방 목적으로 해수침투 관측망이 운영되고 있다.

 

관측망 내에는 지하수위, 전기전도도, 수온 자동측정 센서가 설치되어 있으며, ICT 기반의 통신 시스템을 이용하여 매시간 지하수 부존량 및 수질 변화 측정 결과를 본사 재난안전종합상황실 서버로 전송하고 있다.

 

본사 및 지역본부에서는 이러한 자료를 기반으로 지하수위 변화와 가뭄발생 시기와의 상관 분석, 딥러닝 기술을 이용한 미래 지하수위 예측, 비상용수로서 농어업에 가용한 수량 제시 등 가뭄에 대비한 대책 수립에 이용하고 있다.

 

 

 

 

 

농업용수의 뉴노멀 준비하자

 

지하수계의 가뭄 취약성 "

 

 

가뭄은 특정지역에서 평균 이하의 강수량이 발생되는 현상으로, 가뭄이 발생하게 되면 지하수 함양량이 감소되어 지하수계가 직접적으로 가뭄의 영향을 받는다. 이러한 영향을 정량적으로 평가하는 방법으로 표준지하수위지수(SGI)가 이용된다.

 

현재 ICT기반의 지하수 관측망 자료로 계산된 표준지하수위지수로 가뭄 취약성을 분석한 결과, 경상남도와 충청북도 지역은 장기간의 가뭄에 취약한 반면 강원도와 충청남도 지역은 상대적으로 유리한 것으로 나타났다.

 

따라서 가뭄이 발생하는 경우 행정구역별로 설치된 지하수 관측망으로부터 수신된 지하수위 자료를 기초로, 가뭄발생 기간별로 최적의 지하수 공급 가능량 평가에 활용되고 있다.

 

 

 

 

미래 농업용수 수요량 대비 공급 가능량 예측 "

 

 

농업용수 중 지하수가 차지하는 비중이 96% 이상인 제주도를 대상으로, 기후변화 시나리오(RCP 4.5와 RCP 8.5)를 이용하여 미래 농업용수 수요량과 지하수 공급 가능량을 예측하였다.

 

 

 

RCP 4.5 시나리오로 농업용수 수요량 대비 지하수 공급 가능량 분석 결과, 2025년에는 서부지역인 대정읍, 한경면, 한림읍, 안덕면과 동부지역인 구좌읍, 성산면, 조천 및 표선읍의 일부권역에서 지하수 공급 가능량이 부족한 것으로 추정되었다. 이에 비해 2030년은 전반적으로 농업용수 수요량 대비 지하수 공급 가능량의 균형이 잘 유지되는 것으로 예측되었다.

 

 

RCP 8.5 시나리오로 농업용수 수요량 대비 지하수 공급 가능량 분석 결과, 2025년과 2030년 모두 서부지역인 대정읍, 한경면, 한림읍, 안덕면, 애월읍 일부권역과 동부지역인 구좌읍, 성산면, 조천 및 표선읍의 일부권역, 북쪽과 남쪽지역인 제주시와 서귀포시의 일부권역에서 지하수 공급 가능량이 부족한 것으로 나타났다.

 

 

결론적으로 농업 부문, 특히 농업용수 부문에서 기후위기 시대의 뉴노멀을 대비하는 준비가 필요하다. 미래 제주도의 농업용수 수요량 대비 지하수 공급 가능량의 시·공간적인 편차 예측 결과는, 앞서 제시된 다양한 그린뉴딜 기술이 접목된 준비가 필수적임을 지시한다고 믿는다.