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수록정보
수록범위 : 1994권0호(1994)~2021권12호(2021) |수록논문 수 : 265
수시연구보고서
2021권12호(2021년 12월) 수록논문
최근 권호 논문
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1기후위기 시대 영농형태 변화에 따른 농업용 지하수 관리전략 연구

저자 : 현윤정 , 차은지 , 이규상 , 정아영

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 수시연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-118 (118 pages)

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Ⅰ. 연구의 필요성 및 목적
1. 배경 및 목적
□ 배경
○ 지난 50년간 농가인구의 감소와 고령화, 국민소득 향상과 식생활의 변화 등에 따라 채소, 과수 등 밭작물의 생산량이 증가하고, 이와 함께 시설재배 면적이 증가함. 최근에는 밭작물의 연중 생산성과 품질 향상을 위한 스마트 농업이 주목을 받으면서 시설재배와 함께 영농형태의 변화를 주도하고 있음
○ 사계절 생산되는 고품질 밭작물 비중의 증가는 연중 내내 깨끗한 수질의 농업용수를 요구하게 되었고, 그에 따라 지리적 접근성이 용이하고 수질이 양호한 지하수의 수요가 꾸준히 증가하는 추세임. 농업용 지하수 수요 증가는 지하수개발·이용시설의 개발 증가, 농촌지역의 지하수 고갈, 지하수 수질 저하 등 자원·환경적 이슈를 초래하고, 그로 인한 영농피해 우려가 커지는 상황임
○ 이에 현장체감형 농업용 지하수 이슈를 파악하여 물순환 건전성, 물 수요관리, 통합물관리 등의 국가 물관리 기본원칙에 따라 농업용 지하수의 합리적인 관리전략을 마련할 필요가 있음
□ 목적
○ 본 연구는 통계자료 분석, 선행연구 검토, 현장사례 분석 및 탐문, 주민 및 공무원 인터뷰, 전문가 의견수렴 등을 통해 영농형태 변화로 인한 농업용 지하수 현안을 진단하고, 기후위기 시대에 이러한 현안을 해결하기 위한 농업용 지하수 관리전략과 정책과제를 도출, 제시하는 것을 목적으로 함
Ⅱ. 우리나라 영농형태의 변화
1. 경지면적의 변화
○ 우리나라 경지면적은 2019년 기준 158만 957ha로 국토면적의 약 15.7%에 해당됨. 지난 10년간 전체 경지면적은 꾸준히 감소하였는데, 이 중에서도 논 면적은 15만 4,362ha 감소한 데 반해, 밭 면적은 2만 18ha 증가하였음
○ 논과 밭 경지면적 증감 사유에 대한 세부분석 결과, 가장 큰 사유는 논밭 전환인데, 논에서 밭으로 전환하는 면적 비율이 2019년 66.6%인 것으로 나타나 논농사에서 밭농사로의 영농형태 전환이 활발하게 이루어지고 있음을 알 수 있음
○ 지역별 경지면적 분포를 살펴보면, 모든 시도에서 논 면적은 감소한 반면에 밭 면적은 지역별로 증감의 차이를 보임. 특히 전체 경지면적이 10만ha 이상인 경상북도와 전라남도에서는 지난 10여 년간 밭 면적이 증가하는 추세를 보이고 있음
2. 농작물 및 작물재배 형태의 변화
○ 통계청 농가경제조사에 따르면 2000년에서 2013년까지 쌀로 인한 수입은 꾸준히 감소하는 반면 채소, 과수로 인한 수입은 증가하여 2013년 기준 전체 농작물 수입의 54.5%를 차지함. 채소, 과수는 고소득 작물로, 농작물별 농가소득의 차이가 미곡 중심의 논농사에서 채소, 과수 중심의 밭농사나 시설재배로 영농형태가 전환되는 중요한 요인이라고 할 수 있음
○ 병충해 방지, 기후변화 대비 등의 이유로 지난 45년간(1975~2019년) 노지재배 면적은 감소하고 시설재배 면적은 연평균 7.2% 증가한 것으로 조사됨. 2019년 기준 시설재배의 경우 채소류를 가장 많이 재배하는 것으로 나타남
○ 기후변화에 따른 작물 주산지의 변화는 적정 기후대에 맞춰 재배지가 이동하는 것외에도 온도를 인위적으로 조절하고 생산할 수 있는 시설재배방식의 확대 가능성을 내포함
3. 소결
○ 통계자료 분석 결과, 농가인구의 감소 및 고령화, 농가소득 증대, 기후변화 등의 이유로 인해 지난 10년간(2010~2019년) 논농사가 감소하는 대신 밭농사가 증가하는 등 재배 농작물의 변화, 논밭의 전환 등이 발생함. 한편, 밭에서는 노지재배지 면적이 점차 감소하고 있고 시설재배지 면적이 증가하고 있음. 재배형태는 농작물의 종류와도 연관이 있어서 노지에서는 특용작물 등의 기타작물이, 시설에서는 과수 재배가 증가하고 있는 것으로 분석됨
○ 기후변화에 따른 재배 적정 기후대의 이동에 대한 대응방안으로 연중 내내 작물을 생산할 수 있도록 생육환경을 조절할 수 있는 시설재배방식이 확대될 것으로 전망됨
Ⅲ. 영농형태에 따른 농업용 지하수 현황
1. 농업용 지하수 일반 현황
□ 농업용 지하수 이용 현황
○ 우리나라의 농업용수 총이용량 중에서 농업용 지하수 이용량은 5억 1,000만㎥/연(2018년 기준)으로 9.8%를 차지함. 한편, 전국의 지하수 개발·이용시설 중에 약 49.0%가 농업용 지하수 시설이며, 지하수 총이용량의 약 51.9%가 농업용 지하수 이용량에 해당됨
○ 농업용 지하수 개발·이용시설은 꾸준히 증가한 것에 반해, 시설 1공당 연이용량은 꾸준히 감소하는 추세임. 2019년 기준 농업용 지하수 시설은 총 81만 2,569개소이며, 이 중 답작용 시설이 55.1%(44만 7,448개소), 전작용 시설이 30.8%(25만 84개소)로 답작용 시설의 비중이 우세함
□ 농업용 지하수 시설 인허가 현황
○ 2018년 말 기준, 전국 농업용 지하수 시설(79만 198개소, 14억 8,102만 305m3/연) 중 신고시설 수는 90.4%(71만 4,066개소)에 달하며, 허가시설 수는 1.5%(1만 1,699 개소)에 불과함. 경미시설은 8.2%로 상당한 비율을 차지함. 제주도를 제외한 모든 시도에서 신고시설의 일평균 이용량이 10m3/일·개소 미만으로 매우 적은 것으로 분석됨
□ 농업생산기반시설 현황
○ 「농어촌정비법」에 따른 농업생산기반시설은 논농사의 용수공급을 위한 시설로서 저수지, 양수장, 양배수장, 배수장, 취입보, 집수암거, 관정, 기타(방조제 등)로 분류되는데, 2019년 기준 수리답 지하수 관정 수는 2만 6,840개소로 전체 농업생산기반시설 수의 약 36.5%로 가장 큰 비율을 차지하고 대부분 지자체에서 관리 중임
□ 농업용 지하수 수질 현황
○ 농촌지하수관리 관측망 운영 결과, 2018년 기준 14.4%가 질산성질소 수질 기준을 초과하는 것으로 조사됨. 농업용 지하수의 수질 저하는 농촌지역의 오염원 관리 미흡으로 발생하고 있음
2. 영농형태에 따른 농업용 지하수 이용 현황
□ 논, 밭, 시설재배지 등 경지유형에 따른 지하수 이용 특성
○ 진주시를 대상으로 영농형태의 공간적 분포 특성을 살펴본 결과, 경지정리가 된 지역이나 시설재배지는 대체로 특정 규모 이상으로 집단화되어 있고 주로 하천 주변의 저지대나 호소의 하류지역에 발달하고 있음. 한편, 밭 지역의 경우 대부분이 경지정리가 이루어지지 않았을 뿐 아니라 산간지역에 분산되어 분포하며, 일부 경지정리가된 밭 지역의 경우 시설재배지 지역과 유사하게 하천 주변 저지대에 분포함
○ 시설재배가 집단화되어 있는 지역은 지하수 개발·이용시설도 밀집 분포하고 있는 반면, 경지정리가 안 된 논이나 밭은 대체로 산간지역에 산발적으로 분포하고 있으며 지하수 시설도 농지 분포와 유사한 분포를 보임
□ 수막재배시설의 지하수 이용 현황
○ 한국지질자원연구원(2016)에 따르면, 지하수를 활용한 수막재배시설 지역의 시설 1동당 평균 지하수 사용량은 일평균 64±11m3/일이고, 관정 1기당 평균 지하수 사용량은 126±50m3/일인 것으로 조사됨. 조사 결과를 이용하여 겨울 동안 수막가동일을 120일로 가정했을 때 수막재배용 시설의 이용량은 연간 5억 7,300만㎥으로 농어업용 지하수 이용량의 32.8%을 차지하는 것으로 추정됨
Ⅳ. 농업용 지하수의 현장체감형 이슈
1. 뉴스 등 빅데이터 활용 연관어 분석
○ '농업'과 '지하수'를 검색어로 한 2000년과 2010~2019년의 연관어 분석 결과, 2000년에는 주로 생활용수와 제주도 지역에 관한 이슈가 중점적으로 제기되었고 2010년에는 보 건설을 둘러싼 지하수 문제, 2011년에는 가축매몰지 조성으로 인한 침출수와 관련한 지하수 수질 문제, 2012년부터 2015년까지는 가뭄과 저수율, 취수원, 대수층 등과 같은 수자원과 관련한 이슈가 제기되었음. 2016년에 처음으로 수막재배가 연관어로 제시되었고, 2017년부터 2019년까지는 보 개방을 둘러싼 수막재배 지역의 지하수위 저하, 수량 부족 문제 등이 이슈로 제기됨
○ '시설재배'와 '수막재배'를 검색어로 한 2000~2020년의 연관어 분석 결과에 따르면, 시설재배는 농가소득의 긍정적 측면에서 연중생산체계, 비닐하우스와 관련 있는 연관어가 제시된 한편 청원군 지역의 물 부족 현상이 부정적 이슈로 제시되었음
2. 현장 사례 분석
□ 진주 단목지구
○ 진주 단목지구는 딸기, 고추, 호박, 파프리카 등을 주로 재배하는 집단화된 시설농업단지로서, 수막재배시설의 겨울철 지하수 이용량 증가에 따른 수위 저하 문제가 발생하여 그로 인한 지하수 부족 민원이 자주 발생함. 수막재배를 위한 지하수 이용량이 증가하는 11월에 지하수위가 강하하기 시작하여 이듬해 2월에 가장 심했다가 이후 수막재배가 중단되는 3월부터 지하수위가 회복되는 양상이 매년 반복됨
○ 농림축산식품부와 한국농어촌공사는 지하수 인공함양사업의 타당성 조사 결과를 기반으로 진주 단목지구를 지하수 인공함양 시범사업지구로 선정함. 국비 70%, 지방비 30%로 총 29억 8,700만 원의 사업비가 투입되었는데, 정호형 주입과 갤러리형 주입 방법을 적용하여 2020년 말 시설설치를 완료하고 인공함양을 실시하고 있으며, 2019년에 비해 지하수위 상승효과로 인해 물 부족 문제가 해소된 것으로 분석됨
○ 진주 단목지구 주민과 사업관계자 인터뷰에서 ① 지하수는 시설재배에 중요한 수원이며 에너지 절감의 긍정적 효과가 있음, ② 지하수 인공함양사업 완료 후 안정적이고 체계적인 사후관리 측면에서 전문기관의 고정적인 개입이 필요함, ③ 지하수 용수확보에 대한 주민 간 갈등 해소 및 문제 해결을 위한 지역주민 협의체 운영이 중요함을 확인할 수 있었음
□ 하동 북방지구
○ 하동 북방지구는 딸기가 대표작물인 대규모 시설재배단지로, 겨울철 비닐하우스 시설의 보온을 목적으로 수막시설을 설치하여 지하수를 이용 중임. 하천 부근의 시설재배단지는 지하수가 풍부하여 충적관정 시설을 이용 중이고, 하천에서 거리가 있는 지역은 암반관정을 이용 중임. 조사 지구의 겨울철 수막재배를 위해 양수·이용되는 지하수량은, 수막재배 기간을 11월 말부터 3월 초까지 약 100일 정도라고 하면 약 172만 2,000m3/100-day로 추정됨.
○ 하동 북방지구에서는 농촌의 수질문제를 고려하여 지하수함양 기술로 탄소저감을 위한 저영향개발(LID: Low Impact Development) 시설을 적용하였고, 수질 정화 지하수 인공함양시설을 설치 계획 중임
□ 충남 논산시
○ 충청남도 논산시에서는 전국 딸기 생산량의 13%를 생산하는데, 딸기재배 농가의 80% 이상이 수막재배시설을 이용하고 있어 해마다 농업용 지하수 부족뿐 아니라 생활용수 부족난까지 발생하는 것으로 보도된 바 있음. 최근에는 논산 시설재배지역의 지하수 수질 문제가 제기되면서 10여 년 동안 농업용수 부족과 수질 악화 문제에 직면하고 있음.
○ 충남 부여군(세도면, 규암면, 장암면 지역)도 논산시와 유사하게 지하수 관련 수량, 수질문제를 겪어왔고, 몇 년 전부터 인근 금강물을 정화(취수→침전→여과)해 시설하우스에 공급하는 사업에 착수하여 현재 마무리 단계에 있음. 논산시 성동면은 최근 부여군 사례를 바탕으로, 논산에도 금강물 공급사업을 요구하고 있음
□ 전북 김제시
○ 전북 김제시에서는 현 정부의 8대 혁신성장 선도과제 중 하나인 '스마트팜 혁신밸리'를 백구면 월봉리 일원에 조성(사업기간 2019~2021년, 총사업비 841억 원, 사업규모 21.3ha)하고 있음. 스마트팜 혁신밸리 기본계획에서는 대형 지하수 관정 5개를 개발해 하루 1만m3의 농업용수를 공급하는 계획을 제시하였으나, 김제시 백구면의 기존의 포도 농가 주민들은 이미 포화된 지하수 이용량으로 인한 지하수 고갈에 대한 우려를 표명하며 김제시에 대안을 촉구함
○ 전라북도는 2018년 8월부터 지속적인 협의를 통해 '전북 스마트팜 혁신밸리 반대대책위(이하 반대대책위)'와 자연과 지역, 공존과 상생 원칙에 따라 상호 협약을 체결(전라북도-김제시-한국농어촌공사-반대대책위 협약체결)하는 합의를 이루어냄. 또한, 전라북도는 갈등이 해결됨에 따라 협약 이행을 뒷받침하고 추진상황을 공유하며 협력사항을 지속하여 운영하기 위해 '스마트팜 혁신밸리 상생협의회'를 지역주민들과 공동으로 합의 구성하여 정례적 운영을 계획 중임
2. 소결
□ 밭농사, 시설재배 용수공급을 위한 소규모 지하수 개발·이용시설 증가
○ 하천 주변에 집약적으로 분포하고 있는 논과는 달리 하천에서 멀리 떨어진 밭과 시설재배지에서는 지리적 접근성이 양호하고 양질의 농업용수가 확보되는 소규모 지하수 개발·이용시설을 개발하여 농업용수로 이용 중임
○ 소규모 지하수 관정의 경우 깊이 20m 내외의 얕은 관정이 대부분이어서, 건기에 안정적인 수량 확보가 안 되는 경우가 종종 있어 가뭄 시 물 부족 사태가 발생할 수 있음. 이로 인해 소규모 관정은 충분한 수량이 확보되지 않는 경우 추가적인 관정 개발로 이어지고, 기존 관정은 방치되는 등 사회·환경적 문제로 종종 부각되고 있음. ○ 영농형태의 변화에 따라 농업용수로서의 지하수 수요 증가뿐 아니라 소규모 지하수 개발·이용시설의 지속적인 증가에 대한 공공관리 확대가 필요
□ 밭, 시설단지, 스마트팜 등 고소득 농작물의 농업용수로서 지하수 수요 증가
○ 통계청 농가경제조사 자료에 따르면 농가수입의 60% 이상이 밭농사와 시설재배를 통해 발생함. 밭농사, 시설재배지에서는 농업용수로 지하수를 이용하고 있는데, 집단화된 시설재배지나 밭 지역에서 지하수를 집중적으로 이용하는 경우 지하수위 저하로 갈등을 빚는 경우가 종종 발생함
○ 한편, 정부의 스마트 농업 보급 확대계획에 따라 지하수 수요가 증가할 것으로 전망되나, 밭, 시설단지, 스마트팜 등 고소득 작물 재배에 필요한 농업용수 공급기반은 매우 미흡한 실정임
□ 겨울철 수막재배시설의 지하수 고갈 문제
○ 수막재배시설의 지하수 집중 사용으로 인한 지하수 고갈 문제 등이 발생하여 생육 부진, 냉해 피해, 연료비 가중 등에 대한 민원이 다수 발생하고 있음. 그럼에도 불구하고 수막시설은 다른 기술에 비해 설치비용이 낮아 농가에서 선호하는 기술로 매년 증가하는 추세여서, 수막시설 이용에 따른 지하수 고갈 문제는 지속적으로 제기될 것이 예상됨
○ 수막재배시설 사례에서 다수 제기되는 지하수 고갈과 지하수 수질 악화 문제를 해결하기 위해 수막재배시설에 대한 사후관리체계 정립이 필요함
Ⅴ. 농업·물관리 정책 및 농업용 지하수 관리 현황 분석
1. 농업정책 현황 및 여건
○ 농림축산식품부 2021년 업무계획에 따르면, 농업 디지털화 기반의 성장동력 확보를 위한 스마트팜 혁신밸리 조성사업 등 스마트 농업은 우리나라 농업의 미래성장 동력으로서 새로운 영농형태가 될 것으로 전망됨. 한편, 『제2차 농업·농촌분야 기후변화 대응 기본계획』에는 농업 분야 2030 탄소중립 실천을 위한 구체적인 기후변화 대응 및 적응정책이 담겨져 있는데, 이에 따라 농림축산식품부에서는 저탄소 생산구조와 에너지로의 전환을 추진 중임
2. 농업용수 정책 현황 및 여건
□ 농어촌용수 이용 합리화계획 (농림축산식품부)
○ 농림축산식품부에서는 「농어촌정비법」 제15조 및 동법 시행령 제23조와 제24조에 따라 『농어촌용수 이용 합리화계획』을 수립, 추진 중임. 『농어촌용수 이용 합리화계획』은 농어촌용수의 수요와 개발에 관한 사항, 농어촌용수의 이용·배분과 보전·관리에 관한 사항, 농어촌용수구역의 범위에 관한 사항, 다른 공공계획과의 관련 사항, 그 밖에 필요한 사항을 포함함
○ 현재 수립 중인 『농어촌용수 이용 합리화계획』에서는 2018년 제정된 「물관리기본법」의 물관리 기본원칙과 2021년 6월 확정된 『국가물관리기본계획』에 부합하도록 '공익적·다원적 가치 증진을 위한 농어촌용수 관리'를 비전으로 물복지 실현을 위한 농어업용수의 개발에서 관리로의 전환을 모색하고 있음
3. 농업용 지하수 정책 현황 및 사업
□ 지하수 보전·관리계획(『농어촌용수 이용 합리화계획』 내)
○ 농업용수 관련 현안으로 시설농업 증가에 따른 농지이용 다변화 및 지하수 사용량 증가를 문제점으로 지적하고, 이를 해결하기 위하여 지표수 개발이 곤란한 경우 청정한 지하수자원의 안전한 공급체계 마련과 지하수 시설물의 체계적인 관리 강화를 정책방향으로 제시함. 세부내용으로 ① 물 부족을 겪는 시설농업지역에 강변여과수 인공함양 및 대용량의 지하댐, 방사상집수정 개발을 통하여 청정용수 공급, ② 지표수 이용이 어려운 가뭄 발생지역, 집단화된 밭작물 지역, 상수도 공급이 어려운 농어촌 자연마을에 암반관정 등을 개발하여 한발대비 용수 및 농촌 생활용수 공급, ③ 시설물 점검 체크리스트 작성 및 지하수 이용 실태조사, ④ 지하수 시설물 사후관리제도 도입, ⑤ 농촌지하수관리 관측망 설치·운영 및 해수침투 모니터링 수행, ⑥ 농업용 공공관정 일제조사 및 리모델링 추진 등을 제시함
□ 밭·시설단지 용수공급 기반 현황 및 관련 법제도·사업
○ 밭기반정비사업
- 밭기반정비사업은 밭 18만ha를 대상 목표로 하며 조사된 대상지 중 밭 집단화 규모가 10ha 이상인 지구를 우선적으로 지원하는데, 대상지로 선정되면 ① 암반관정, 양수장 등 관개용수 개발 및 저수조, 송·급수관 설치, ② 진입로, 경작농로 확·포장과 같은 농로 정비, ③ 밭경지 정리를 실시함. 밭기반정비사업은 집단화된 밭을 대상으로 1994∼2019년 기간 중 12만 1,700ha에 대해 추진하여, 목표면적인 18만ha의 67.6%, 전체 밭 면적 75만ha의 16.2% 수준으로 완료하였음. 2020년부터 본 사업은 지방으로 이양되어 지자체 중심의 사업추진 기반이 마련되었으나, 지자체의 추진력 확보와 사업효과 제고를 위해서는 중앙부처의 적극적인 지원이 필요한 상황임
○ 과실전문생산단지 기반조성사업
- 본 사업은 집단화된 과수주산지 중 개소당 사업규모가 30ha 이상인 지구를 지원하되, 사업수혜 농가들이 사업시행 주체에 5년 이상 생산량의 80% 이상 출하를 약정한 지구에 대해 용수공급, 경작로 확·포장, 배수로 정비 등을 지원하는 사업임. 사업범위는 중심지역에서 반경 3km 이내로 한정함. 사업효과 분석 결과에 따르면 농업생산량과 생산품의 품질이 개선되고 노동시간이 감소하는 등의 긍정적 효과를 달성하였으며 본 사업에 대해 농가의 약 90%가 만족하는 것으로 조사되었음. 한편, 대상 농가들은 용수원 개발 > 경작농로 정비 > 배수로 정비 순으로 만족도가 높은 것으로 조사되었고, 잠재농가를 대상으로 한 설문조사에서도 기반조성사업 중 용수공급기반 조성의 필요를 느끼는 농가가 80% 이상인 것으로 나타나는 등, 과수주산지에서의 안전하고 깨끗한 농업용수 공급기반의 수요가 여전히 높음을 알 수 있음
○ 맑은 물 공급사업
- 시설작물 재배를 위한 지하수 사용량이 증가함에 따라 지하수 수량 부족 등이 문제가 되면서 한국농어촌공사는 2010년부터 부산광역시 강서지구(275ha)를 시작으로 맑은 물 공급사업을 추진하고 있음. 맑은 물 공급사업은 고부가가치 농산물 및 시설재배단지에 농작물의 생육에 필요한 깨끗한 농업용수를 공급하는 사업으로, 현재 창원들녘(383ha), 밀양들지구(302ha), 함안 법수지구(126ha), 김해 생림 이작지구(152ha) 등 9개 지구에서 추진 중임. 맑은 물 공급사업은 하천 지표수를 정수하여 공급하는 정수장 방식과 하천 주변 지하수를 이중필터 취수정으로 취수하여 공급하는 취수정 방식이 있는데, 다양한 용수원(하천 지표수, 강변여과수 등)을 이용한 맑은 물 공급사업 추진으로 고품질의 농산물 생산이 가능한 사계절 청정용수 공급기반을 구축함으로써 농업용 지하수 개인관정의 개발을 방지하는 긍정적인 효과가 있을 것으로 기대함. 한편, 맑은 물 공급사업은 지표수 보강개발사업의 일환으로 국고보조금 사업으로 추진되었는데 2021년부터는 100% 지방이양 사업으로 전환되었다.
□ 농업용 지하수 및 관정 관리 법제도·사업
○ 농업용 지하수 관리 - 지하수자원관리사업
- 지하수자원관리사업은 농어촌지역 지하수자원의 효율적인 개발·이용 및 보전·관리 체계 구축을 목적으로 2001년부터 추진 중인 사업으로서, 크게 농촌지하수 관리와 해수침투 조사로 구분함
- 지하수자원관리사업의 결과는 농어촌지하수의 수량 및 수질관리, 시설물 관리 측면에서 문제 해결을 위한 대책 제안 등에 다양하게 활용됨. 대표적인 주요 성과로, 경남 진주시와 밀양시 등 지하수 관정 개발 밀도가 높고 지하수 이용량이 많아 지하수 장애가 우려되는 시설재배단지에 공공관정 개발과 지하수 인공함양사업을 제안하고 사업 시행을 지원하였음
○ 농업용 지하수 시설 및 수막시설 관리
- 지하수 시설 관리 관련해서는 사후관리 및 지하수영향조사, 공공관정 관리시스템 구축, 방사상집수정 유지관리 등의 업무를 수행하고 있음. 그러나 농업용 지하수 시설에 대해서는 인허가 규제 외에는 공공관리체계가 정립되어 있지 않아서 미등록 시설도 상당수일 것으로 추정되며, 실제 이용량이나 개소수 등의 정확한 실태를 파악하기 어려움
- 한편, 수막시설은 지하수를 농업용 관개용수 목적이 아닌 에너지원으로 사용하는 시설로서, 「지하수법」 제9조의7에는 지하수를 냉난방에너지원으로 사용하는 경우 환경부 장관이 지하수의 적정한 개발·이용과 보전·관리를 위한 적절한 시책을 강구하게 되어 있고, 이를 위해 지자체에 기술적, 재정적 지원을 할 수 있게 되어 있음
□ 지하수 인공함양 관련 법제도·사업
○ 법제도
- 수막시설로 인해 지하수 고갈의 우려가 있는 지역을 대통령령에 의해 「지하수법」 제9조의6에 따라 '안정적인 수자원 확보가 어렵거나, 가뭄 등에 대비하여 수자원 확보가 필요하거나, 지하수 수위가 불안정하거나 대체수원이 필요한 경우'로 지정하게 되면, 해당 지역에 지하수 인공함양 기술을 이용하여 지하수자원을 확보할 수 있는 법제도적 근거를 확보할 수 있음
○ 지하수 인공함양사업
- 지하수 인공함양은 몇몇 실증연구를 통해 현재 시설농업단지의 지하수 고갈 문제를 해결하기 위한 대표적인 기술적 대안으로 제시되고 있음. 현재까지 지하수 인공함양사업은 농림축산식품부, 한국농어촌공사(2015)의 '시설농업단지 지하수함양사업 타당성 조사서'에 제시된 우선 시행지구 중, 진주 단목지구에 대한 사업만 시범적으로 진행된 상황임. 진주 단목지구 시범사업은 지하수 인공함양을 통해 단목지구의 물 부족 문제를 해소하고 안정적인 농업생산기반을 구축한 모범적인 시범사례이나, 국가나 지자체 차원에서 정책적으로 사업을 계획, 추진하고 있는 지하수 인공함양사업은 아직까지 전무함
4. 한계점
□ 경지규모, 지하수 수요 등을 고려한 밭, 시설재배, 스마트팜 등 농업용수 공급기반 구축 미진
○ 밭과 시설단지 용수확보의 요구가 커지는 상황에서 아직까지 우리나라의 밭, 시설단지 등의 농업용수 공급기반이 부족한 상황임. 밭기반정비사업, 과실전문생산단지 기반조성사업, 맑은 물 공급사업 등 밭이나 시설단지 등에 용수공급을 확보하기 위한 다양한 사업이 진행 중이고, 이들 사업은 모두 지자체로 이관되어 지자체 중심의 밭, 시설단지 용수공급기반 정비가 추진될 예정임. 지자체의 사업추진 역량 확보에는 어느 정도 시간이 소요될 것으로 예상됨
□ 농업용 관정 개발의 사전관리 미흡
○ 지하수 개발·이용시설의 대표적인 공공관리 수단인 인허가제도는 소규모 관정의 사전관리에는 한계가 있음. 지하수영향조사 대상인 허가시설의 경우도 관정 단위로 영향조사가 이루어져 집단화된 농업용 관정 개발의 사전관리에 한계가 있음
□ 냉난방에너지원 지하수 시설 관리체계 미흡
○ 현행 「지하수법」에는 제9조의7에 지하수의 냉난방에너지원 이용에 대한 지하수 이용 및 보전관리에 대한 시책 마련, 이용시설 설치기준 등에 관해 규정하고 있으나, 수막시설과 같이 냉난방에너지원으로 이용하는 지하수 시설의 관리에 대해서는 별도로 규정하고 있지 않음. 현재 수막시설은 농업용 지하수 관정으로 분류되어 관개용수 관정과 함께 관리되고 있는데. 이러한 관리체계로는 냉난방에너지원이나 에너지절감 시설 이용 및 관리 시책 마련에 필요한 기본적인 현황 파악이 어려운 한계가 있음. 이는 수막시설 지하수 이용에 따른 지하수 고갈 문제가 지속적으로 제기되고 있음에도 불구하고 수막시설에 대한 실질적인 국가시책 마련에 걸림돌로 작용할 수 있음
□ 지하수 인공함양 정책 및 사업 부재로 지하수자원 확보의 추진동력 미약
○ 수막시설로 인해 발생하는 지하수 장애를 회복하여 물순환 건전성을 확보하는 것은 「지하수법」 제9조의2에서와 같이 공공의 의무임에도 불구하고, 지하수 인공함양을 촉진할 국가 정책과 사업이 부재하여 지하수 고갈의 우려가 있는 지역의 지하수자원 확보를 추진하는 데에 한계가 있음
Ⅵ. 이슈 대응 농업용 지하수 관리전략 및 추진과제
○ 앞서 정리한 현장체감형 농업용 지하수 이슈에 대하여 SWOT 분석과 전문가 간담회, 포럼 등의 의견수렴 절차를 통해 농업용 지하수 관리전략과 추진과제를 제시함
[전략 1] 지표수와 연계한 수요 맞춤형 농업용 지하수 이용기반 구축
□ 하천변 밭 또는 시설단지에 수요맞춤형 지표수-지하수 복합모델 개발 및 사업 추진
○ 하천 주변 밭 또는 시설단지는 기존 저수지, 취입보, 둠벙, 하천 등으로부터 지표수 공급이 가능한 지역이지만, 지표수의 수량, 수질, 수온 등이 수요에 부합하지 않는 경우가 발생하면 지하수를 수원으로 하거나 작물특성이나 계절 등 상황에 맞추어 지표수와 지하수를 혼합 또는 교차 공급하는 수요맞춤형 지표수-지하수 복합공급모델을 개발하고 사업을 추진할 필요가 있음
□ 소규모의 집단화된 밭, 시설재배, 스마트팜의 공공용수공급 추진(가칭 '물공급 취약지구 용수공급사업' 또는 '밭기반정비 보강사업')
○ 하천 주변에서 멀리 떨어져 있어 지표수 이용이 어렵고 규모 2ha 이상 10ha 미만의 규모로 집단화되어 있는 밭이나 시설재배지역(소규모 집합형 시설단지)을 대상으로 암반관정과 관수로를 통해 물을 공급하는 공공용수공급 기반을 마련하는 사업(가칭 '물공급 취약지구 용수공급 사업')을 제안함
- 2020년 전국의 시설면적 규모별 농가 수 현황을 보면 전체 시설재배 농가(12만6,350호) 중에서 10ha 미만인 농가(12만 4,259호)가 98.3%에 해당하는데, 이는 밭기반정비사업과 과실전문생산단지 기반조성사업의 적용 대상 규모(각각 10ha와 30ha)보다 작음. 따라서 대부분의 시설재배 농가는 용수공급 취약계층에 해당되고 이를 지원하는 기반 보강사업이 필요
○ 스마트팜과 연계하여 융·복합 모델로 추진하면 '스마트팜 용수공급사업'으로 농림축산식품부에서 현재 적극적으로 보급 확대를 계획 중인 스마트팜의 안정적 용수공급을 추진할 수 있을 것임. 또한 소규모 지하수 관정의 개발을 방지하고 공공용수공급을 추진함으로써 농가의 안정된 용수공급을 기반으로 한 소득 창출도 지원하는 효과가 있을 것으로 기대됨
□ 토양수분 부족(농업가뭄), 하천유지유량(환경가뭄) 등을 고려한 유역단위 지하수 이용·관리체계 구축
○ 일정 규모 이상의 시설단지와 같이 지하수 이용이 집약적으로 발생할 가능성이 있는 경우에는 면 단위의 지하수영향조사를 실시하고, 모니터링 관정을 설치하여 지하수위를 모니터링하고, 관리수위를 정하여 적정한 지하수 이용이 이루어지도록 관리하는 관리체계 구축이 필요
[전략 2] 농업용 지하수 시설의 공공관리 강화 및 관리 효율화
□ 일정 규모 이상의 밭 또는 시설단지 내 지하수 개발·이용시설의 허가제 시행
○ 일정 규모 이상의 밭이나 시설단지의 경우 밀집된 지하수 관정 개발과 이용을 방지하기 위하여 [전략 1]에서 제시한 밭용수 공급기반을 우선적으로 구축하고, 신규 관정 개발이 필요한 경우에는 이용규모에 상관없이 단지 내 개발·이용 중인 지하수 시설을 모두 반영한 단지 단위의 지하수영향조사를 실시하여 허가를 받도록 지하수 인허가제를 개선할 필요가 있음
- 2018년 말 기준 전국 농업용 지하수 시설 중 1.5%가 허가시설이고 나머지는 신고 또는 경미시설로서, 신고 또는 경미시설 등록은 공공관리를 위한 규제적 도구라기 보다는 지하수 이용을 인증해주는 인증수단 수준임
□ 수막시설, 지열 등 에너지 용도의 지하수 시설 관리체계 구축
○ 지하수 분야에서 탄소중립을 위한 친환경 재생에너지로의 에너지 전환정책에 가장 직접적으로 기여할 수 있는 수막시설이나 지열(지하수열) 등에 이용되는 지하수 관정에 대해 에너지 용도를 구분한 인허가, 정보관리, 비용부과 체계 등 별도의 관리체계 구축이 필요함
□ 지하수 관정 연계이용 촉진을 위한 법제도적 기반 마련
○ 상시 가뭄 해소를 위한 지하수 관정 연계기술은 기존 관정을 최대한 활용하여 시공간적 여건에 맞춰 수자원을 적절히 분배하는 기술로서 효율적인 지하수 수요관리 수단임. 이를 구체적으로 실현하기 위해서는 개인소유 관정으로 인허가받은 지하수량을 공유하거나 거래하도록 하는 법제도적 기반이 뒷받침되어야 함. 따라서 관정 연계기술이 현장에서 안착되어 활용되려면 밭기반 정비 필요지역을 대상으로 실증사업을 추진하고, 이와 함께 지하수 관정 연계이용 촉진을 위한 지하수량 공유 이용의 법제도적 기반을 구축하고 인센티브 제고 방안을 마련할 필요가 있음
□ 집합형 지하수 관정의 효율적 이용·관리를 위한 주민 참여·협력 거버넌스 구축 및 활성화
○ 공간적으로 집합형으로 분포하는 소규모 농가들이 집약적으로 지하수를 이용하거나 갈수기가 왔을 때 지하수 이용에 대한 갈등과 분쟁이 발생할 여지가 있음. 이러한 갈등이나 분쟁의 조정을 위해 농가의 경우 농작물별로 구성된 작목반을 포함한 주민참여형 물 사용자 협의회(water user association)를 구성하는 등, 물 사용자 거버넌스 구축을 활성화하는 것이 필요함. 지하수 분쟁 조정에 관한 사항을 『지하수관리기본계획』에 포함하도록 「지하수법」을 개정하는 등 법제도적인 틀에서 거버넌스 구축을 유도, 활성화하는 것을 제안함
[전략 3] 물-에너지-식량(농업) 넥서스(WEF Nexus) 접근을 통한 공편익적 지하수 관리
□ 수막시설의 지하수 인공함양시설 설치 촉진을 위한 법제도 개선 및 기술 실증사업추진
○ 「지하수법」 제9조의7에 따라 환경부 장관은 수막시설 이용으로 인한 물 부족에 대한 시책을 마련하여야 함. 따라서 환경부는 수막시설의 지하수함양시설의 설치를 촉진하는 법제도적 장치를 마련하고 지자체의 지하수 인공함양시설 설치를 지원해주는 국고보조금 사업을 기획, 추진하도록 함
- 국가 또는 지자체에서 시설단지 내 지하수 인공함양시설을 설치할 수 있는 법적 기반을 마련하기 위해서 「지하수법」 제9조의6에 따라 「지하수법 시행령」 제14조의5(지하수자원확보시설의 설치 등) 제1항에 '3. 지하수위가 불안정한 일정 규모 이상의 시설단지'를 신설하고, 지역맞춤형 지하수함양기술 개발을 위한 실증사업을 추진해야 함
□ 수막시설 대체 신재생에너지(지열 등) 보급 활성화 추진
○ 수막시설 증가에 따른 지하수 고갈 등의 환경문제와 함께 갈등 및 분쟁 등의 사회적 문제를 해결하기 위해 수막시설 대체 신재생에너지 보급의 활성화 추진이 필요함
□ 양질의 농업용 지하수 보전·유지를 위한 오염원 관리
○ 양질의 농업용수로서 지하수를 지속적으로 보전·유지하기 위해서는 농촌지역의 지하수 오염원 관리가 필요함. 특히 농촌지역에서 주 오염원으로 대두되고 있는 질산성질소 등 지하수 오염물질 관리 강화를 위하여 주요 오염물질에 대한 오염물질별 오염원 인벤토리 구축과, 이를 지속적으로 관리하기 위한 유역단위 지하수 오염물질별 오염지도 즉, 유역단위 지하수의 pH, 질산성질소, 인산염 농도의 분포도 작성을 추진해야 함
○ 각 오염물질의 공간분석을 통해 오염물질의 대수층 지하수체에 대한 오염부하량을 산출하고, 이를 공공수역의 수질오염총량제와 연계하여 기저유출을 통해 지표수 오염부하 기여도를 관리할 수 있도록 제도 마련과 기초자료 구축이 필요함
□ 물-에너지-식량(농업) 넥서스 정책모델 개발 및 시범사업(가칭 '저탄소 그린 농업단지') 추진
○ 물-에너지-식량 넥서스(water-energy-food nexus) 접근의 물-에너지-농업 통합 관리 정책사업 모델을 개발하고, 이를 실증하기 위한 시범단지(가칭 '저탄소 그린 농업단지')를 선정과 시범사업 추진이 필요함.
[전략 4] 농업용 지하수 정보 고도화
□ 스마트 기술을 이용한 농업용 지하수 이용량 실측 추진
○ 밭, 시설단지 등에 안정적인 지하수 용수공급을 하기 위해서는 정확한 이용량을 측정할 수 있는 스마트 기술을 이용한 농업용 지하수 이용량 실측사업을 추진할 필요가 있음
□ 집단화된 지하수 시설의 가용능력 전수조사
○ 신규 관정이 요구되는 집단화된 시설단지의 경우 기존 관정과 연계이용을 하기 위해서는 기존 관정들의 가용능력에 대한 전수조사가 선행되어야 함
□ 농업용 지하수 관리를 위한 정보 다각화
○ 농업용 지하수 관리전략 수립을 위해서는 영농형태별·작물별 지하수 이용량, 수막시설 지하수 이용량, 농업용 지하수 시설의 공간자료, 수질 등 다양한 자료가 필요하나 체계적으로 정리된 자료와 정보 시스템이 부재하여 정보 수집에 어려움이 있음. 농업용 지하수에 대해서는 지하수 시설과 용도, 이용량, 수질 정보 외에도 영농형태, 재배 방식(경지용도), 작물별 생육환경 정보(토양수분, 온도 등)와 같이 농업과 물에 대한 다면적 정보가 요구됨. 이를 반영한 농업용 지하수 관리 정보의 다각화가 필요함
Ⅶ. 결론 및 제언
○ 본 연구에서 마련한 농업용 지하수 관리정책의 추진을 통해 생산기반이 취약한 밭이나 시설단지 등에 깨끗하고 안정적인 용수공급이 가능해지면, 농가의 수입 증대와 함께 그간의 분쟁이나 갈등 해소에 도움이 될 뿐 아니라, 적정한 지하수 이용과 함양으로 궁극적으로 건전한 농촌 물순환 회복에도 기여할 수 있을 것으로 기대함
○ 본 연구에서 살펴본 농업용 지하수 이슈는, 상대적으로 체계적인 통제 시스템에서 관리되고 있는 먹는 물이나 생활용 지하수와는 달리 기후변화, 토지이용, 농업형태 등 다양한 환경변화에 직접적으로 노출되어 있어서 현장의 사회·경제적, 환경적 여건에 많은 영향을 받음. 특히 농가소득과 밀접한 관련이 있는 현장체감도가 높은 이슈인 만큼 지하수 이용을 함께 하는 주민들의 커뮤니티 기반 협의체 활성화가 매우 중요함
○ 농업용 지하수 관리는 통합물관리 관점에서 접근해야 할 뿐만 아니라 농업의 생산성 향상도 함께 고려해야 함. 따라서 물-에너지-식량(농업) 분야의 융·복합적 관리정책과 기술의 적용은 필수적이라고 할 수 있음. 본 연구에서 제시한 농업용 지하수 관리 전략 및 추진과제는 환경부와 농림축산식품부가 공동으로 해결해야 하는 현안임. 본 연구에서 마련한 관리전략과 추진과제가 효과적으로 추진되려면 환경부-농림축산식품부의 상시 지하수 정책 네트워크 구축과 함께 '저탄소 그린 농업단지'와 같은 물-에너지-농업 넥서스 정책사업의 공동기획을 추진하는 등 관련 부처의 긴밀한 공조와 협력체계가 필요함
○ 마지막으로 본 연구 결과는 현재 수립 중인 『지하수관리기본계획』(환경부)과『농어촌용수 이용 합리화 계획』(농림축산식품부)의 지하수 관리 부문에서 농업 관련 지하수 이슈를 진단하고 환경과 농업을 함께 고려한 공편익적인 지하수 관리를 위한 추진 과제를 마련하는 데 활용될 수 있을 것임


Ⅰ. Background and Aims of Research
□ A decrease and aging in the farm household population, improvement in national income, and changes in dietary life over the past 50 years has caused an increase in the production of field crops such as vegetables and fruit trees, along with an increase in the area of cultivated facilities. Recently, smart agriculture has received attention for year-round productivity and quality improvement of field crops, leading to changes in farming patterns along with facility cultivation.
□ The changes in farming patterns has requested clean water for agricultural use throughout the year, then uses of clean and thermally-stable groundwater have been increasing. Simultaneously, the concern about agricultural damage due to groundwater depletion and deterioration of groundwater quality is growing.
□ Therefore, it is necessary to identify the issues of groundwater for agricultural use and to come up with a rational management strategies for agricultural groundwater in accordance with the basic national water management principles such as water cycle soundness, water demand management, and integrated water management.
□ This work aims to diagnose agricultural groundwater issues due to changes in farming patterns through statistical data analysis, previous research review, field case analysis and inquiry, interviews with residents and public officials, and collecting expert opinions. Then we present agricultural groundwater management strategies and policy tasks for solving the issues in the era of climate crisis.
Ⅱ. Changes in Farming Patterns of South Korea
□ Statistical data analyses show that changes in cultivated crops and conversion of paddy fields, such as increasing field farming instead of decreasing paddy farming for the past 10 years (2010-2019) due to various social, economical, and environmental reasons. It also show that the area of open-air cultivation is gradually decreasing and the area of facility cultivation is increasing. The cultivation type appears to be relevant to the crop species, so it is analyzed that fruit cultivation in facilities is increasing while cultivation of special crops in the open field is increasing.
□ For a countermeasure against the shift in the appropriate cultivation zone due to climate change, it is expected that the facility cultivation method that can control the growth environment throughout the year will be expanded for crop production throughout the year.
Ⅲ. Agricultural Groundwater for Cultivation Patterns
1. General status of agricultural groundwater
□ Of the total agricultural water use in Korea, the use of groundwater for agricultural purposes was 510 million m3/year (as of 2018), accounting for 9.8%. About 49.0% of the total groundwater wells and about 51.9% of the total groundwater use amount is used for agricultural purposes.
□ As of 2018, 90.4% of the total agricultural groundwater wells(790,198 wells) were reported, and only 1.5% (11,699 wells) were permitted with licences. In all cities and provinces except for Jeju Island, average daily groundwater use amount of the reporting facilities is very small and less than 10 m3/day·site. Groundwater wells account for the largest proportion of agricultural production infrastructure in accordance with 「Rural Development Act」. Most of them are managed by local governments.
- Agricultural production infrastructure in accordance with 「Rural Development Act」 is a facility for supplying water for rice paddy farming, and is classified into reservoirs, pumping stations, drainage stations, blowing weirs, collecting culverts, groundwater wells, and others (e.g. seawalls). The number of groundwater wells is 26,840, which is 36.5% of the total agricultural production infrastructure.
□ As a result of the operation of the Rural Groundwater Management Observation Network, as of 2018, 14.4% were found to exceed the nitrate nitrogen groundwater quality standard. The deterioration of agricultural groundwater can be caused by insufficient management of pollutants in rural areas.
2. Agricultural groundwater uses for cultivation patterns
□ Characteristics of cultivation sites and groundwater uses
- Spatial characteristics of cultivation sites of Jinju-si show that the areas where farmland has been consolidated or arranged sites are generally clustered over a certain size, and are mainly developed in the low-lying areas near rivers or in the downstream areas of lakes. On the other hand, in the case of field areas, most of the fields were not arranged and distributed in mountainous areas. In the case of field areas where some fields were rearranged, they were distributed in the lowlands around rivers,
- In areas where facility cultivation is clustered, groundwater development and use facilities are also densely distributed, whereas paddy fields or fields without arable land are generally distributed sporadically in mountainous areas, and groundwater facilities are also distributed similar to the distribution of farmland similar to the facility cultivation areas
□ Groundwater use in water film cultivation facilities
- For water film cultivation, the average daily use of groundwater per facility was reported as 64±11 m3/day, and the average groundwater consumption per well was 126±50 m3/day. Assuming that the water film operation period is 120 days during winter, the annual groundwater use for water film cultivation facilities is 573 million m3, accounting for 32.8% of the groundwater use for agriculture and fishery
Ⅳ. On-Site Agricultural Groundwater Issues
□ Big data analysis, field case review, field inquiry, and interviews with residents and public officials, and collecting expert opinions were done in order to derive on-site agricultural groundwater issues.
□ Three major on-site issues are derived as follows. Firstly, the development of groundwater wells with a pumping rate of less than 150 ㎥/day increases for field farming and facility cultivation water supply. Secondly, the groundwater demand increases for high income crops. Thirdly, the concern about groundwater depletion for water film cultivation during winter.
Ⅵ. Agricultural Groundwater Management Strategies and Tasks In Response to Issues
□ This study suggests four strategies for agricultural groundwater management and several tasks for each strategy.
[Strategy 1] Establishment of a groundwater use basis considering surface water based on water demand
□ Development and promotion of a demand-tailored surface watergroundwater complex model for riverside fields or facility complexes
□ Promotion of public water supply for small-scale grouped groundwater well fields, facility cultivation, and smart farms (tentatively called 'water supply project for areas with poor water supply' or 'field base maintenance reinforcement project')
□ Establishment of a watershed-level groundwater use and management system considering the lack of soil moisture (agricultural drought) and river maintenance flow (environmental drought)
[Strategy 2] Reinforcement of public management of agricultural groundwater wells and improvement of efficiency
□ Implementation of the permit system for groundwater development and use facilities in fields or facility complexes of a certain size or larger
□ Establishment of underground water facility management system for energy use such as water film facilities and geothermal heat
□ Establishment of a legal and institutional basis to promote the linked use of groundwater wells
□ Establishment and activation of resident participation and cooperative governance for efficient use and management of collective-type groundwater wells
[Strategy 3] Co-Benefit groundwater management through the Water-Energy-Food nexus access
□ Improving the legal system and promoting technology demonstration projects to promote the installation of artificial groundwater cultivation facilities in water film facilities
□ Promotion of promotion of supply of new and renewable energy (geothermal heat, etc.)
□ Pollution source management for the conservation and maintenance of high-quality agricultural groundwater
□ Water-energy-food (agricultural) nexus policy model development and pilot project (tentative name 'Low Carbon Green Agricultural Complex') promotion
[Strategy 4] Advancement of agricultural groundwater information
□ Measurement of actual agricultural groundwater usage using smart technology
□ Full investigation of the usable capacity of the clustered groundwater facilities
□ Information diversification for agricultural groundwater management

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