토양유실 도움말

토양유실이란 무엇인가요?

토양유실은 토양이 실제로 없어지거나 또는 잃어버렸다는 것이 아니라, 땅 표면의 흙이 여러 요인으로 인해서 원래 있던 위치에서 벗어나 다른 땅, 강, 하천 등으로 이동하는 것을 말합니다.

토양유실이 왜 문제가 되나요?

토양유실은 두 가지 측면에서 문제가 될 수 있습니다. 첫 번째 측면은 흙이 다른 곳으로 이동해서 우리가 살고 있거나 또는 이용하고 있는 땅의 면적이 줄어들거나 이용할 수 없는 상태로 바뀔 수 있다는 것으로 자원손실의 측면에서 문제가 될 수 있습니다. 예를 들면, 토양유실의 한 부분인 산사태나 작은 규모의 토양유실이 주거지역 근처에서 발생할 경우에 우리의 생명이나 재산을 위협할 수 있습니다. 또한 우리나라 국토의 약 20% 정도 차지하는 농경지에서 토양유실은 작물의 생육에 도움이 되는 영양물질을 많이 포함하고 있는 토양 표면의 흙들이 이동하는 것을 의미하기 때문에 작물 생장을 저해할 수도 있습니다.
두 번째는 환경문제 측면으로, 유실된 흙이 강이나 하천, 호수, 저수지, 바다 등으로 유입되는 경우에 흙탕물이 되면서 친수활동을 저해할 수도 있습니다. 또한 흙 입자에 의해서 함께 이동한 질소나 인 등과 같은 영양물질이 물에 너무 많아지는 부영양화를 일으킬 수도 있으며, 수력 발전소의 터빈 등과 같은 수리구조물의 작동을 방해할 수도 있습니다. 이러한 측면들로 볼 때, 도시개발 등의 사업과 관련하여서 개발 전에 토양유실이 얼마나 발생했었으며, 개발 중에 토양유실이 얼마나 증가할 수 있으며, 개발 수에 개발 전과 비교하여 토양유실이 어떻게 달라질 수 있는지에 대한 분석을 통해서 환경문제에 대한 검토가 필요합니다.

범용토양유실공은 무엇인가요?

토양유실은 다양한 문제를 발생시킬 수 있는데, 이에 대한 대책을 세우기 위해서는 우선 얼마나 토양이 유실될 수 있는지 수치적으로 알 수 있어야 합니다. 토양유실의 수치적 표현에 대한 연구는 1937년에 Cook(관련글 보기)이 물에 의해서 토양이 침식되는 정도에 영향이 큰 것이 무엇인지 정의하는 연구에서 시작되었다고 볼 수 있으며, 이후 많은 연구자와 미국의 국가기관 차원에서 다루어지면서 범용토양유실공식(Universal Soil Loss Equation, USLE)이 만들어졌습니다(관련글 보기)(관련글 보기).

[eqn: A=R` TIMES` K` TIMES` LS` TIMES` C` TIMES` P]

이 식에서 A는 단위 면적에서 발생하는 연간 토양유실량(ton/ha)이며, R은 강우의 조건을 표현하는 강우침식능인자(MJ·mm/ha·yr·hr)이며, K는 토양의 침식될 수 있는 정도를 표현하는 토양침식성인자(Mg·hr/MJ·mm)입니다. LS는 경사에 대한 조건을 표현하는 지형인자이며, C는 흙의 표면을 어떻게 덮여있는지를 표현하는 지표피복인자이며, P는 농업활동이 어떻게 이루어지고 있는지를 표현하는 보전관리인자입니다.

이 공식은 토양유실과 관련된 조건을 사용하여 모든 지역에 대해서 하나의 숫자로 토양유실량을 표현할 수 있도록 하는 것에 목적을 두고 개발이 되었으며, 현재 미국뿐만 아니라 우리나라를 포함하여 많은 나라에서 사용이 되고 있습니다.

그러나, 연평균에 대한 토양유실량을 계산하기 위한 방법이기 때문에, 우리나라와 같이 계절적으로 유실되는 토양의 정도가 다른 지역에 대해서 적용이 가능한지와 미국 지역에 대해서 개발된 방법을 우리나라에 적용해도 되는지에 대한 지적도 있습니다.

한국형 토양유실공식은 무엇인가요?

범용토양유실공식은 오랜 기간 동안, 많은 연구자들에 의해서, 미국의 국가적 차원에서 개발되었으며, 현재까지 널리 이용되고 있는 만큼 토양유실량을 계산할 때 적용이 가능한지에 대해서 충분하게 검토가 이루어졌다고 할 수 있습니다. 그러나, 우리나라는 1년에 내리는 강수의 절반 이상이 여름에 집중되어 있고, 이로 인해 토양의 유실도 이 때 가장 심하다는 것으로 미루어볼 때, 연평균으로 토양유실량을 계산하는 것이 타당한지에 대해서는 많은 연구자들에 의해서 지적되어 오기도 했습니다.

예를 들면, 다음은 2022년 기상청의 세종 지점에서 월별 강수량으로 2월에 최소인 2.2mm부터 8월에 최대인 421mm가 관측되었으며, 7월과 8월에 1년 강수량의 54%가 집중되어 있습니다. 강수가 특정 시기에 집중되어 있고 다른 시기와 차이가 크며, 이로 인해서 토양이 유실되는 정도에도 차이가 있기 때문에 이러한 상황이 고려가 될 필요가 있습니다.

<2022년 기상청의 세종 지점에서 월별 강수량>

이러 범용토양유실공식에 의한 토양유실량 예측의 한계점을 개선하기 위해서 공주대학교에서는 2015년부터 2018년까지의 「한국형 표토침식 예측모델 개발」 연구를 수행하여 우리나라에서 토양유실량을 예측할 수 있는 방법을 한국형 토양유실공식으로 제안하였습니다.

한국형 토양유실공식에서는 다음의 식에 의해서 월별로 토양유실량을 계산하도록 제시하고 있습니다.

[eqn: A _{i} =R _{i} `TIMES` K` TIMES` LS` TIMES` C _{i} `TIMES` P` TIMES` CF]

이 식은 월별 토양유실량인 Ai의 계산을 위해서, Ri는 월별 강우침식능인자이며, Ci는 월별 지표피복인자이며, P는 우리나라 4대강 유역별 보전관리인자이며, CF는 보정계수이며, K와 LS는 범용토양유실공식과 동일하게 각각 토양침식성인자와 지형인자입니다.

한국형 토양유실공식은 범용토양유실공식이 가지고 있는 계산이 쉽다는 장점을 유지하면서 월별 강수의 조건을 고려하기 위해서 쉽게 구할 수 있는 월별 강수량 자료를 이용하도록 하고 있으며, 지표의 피복상태에 대해서도 유역별로 값들을 모두 표의 형태로 생성하여 제공하고 있습니다. 또한 실제로 발생한 토양유실량과 계산한 토양유실량의 차이를 조정해주기 위한 보정계수인 CF를 포함하고 있어 범용토양유실공식보다 실제 현상을 더욱 잘 표현할 수 있습니다.

이 계산은 우리가 자주 이용하는 Microsoft Excel을 이용해서도 쉽게 이루어질 수 있을 정도로 어렵지 않습니다.

왜 한국형 토양유실공식이 이용되었나요?

한국형 토양유실공식은 개발 과정에서 또한 개발 후에 다수의 연구를 통해서 우리나라에서 실제로 발생할 수 있는 토양유실량 계산 방법에 대해서 검토가 이루어졌습니다.

2016년에는 토양의 유실에 적지 않은 영향을 미치는 지표의 피복 상태를 우리나라의 4대강 유역별 및 월별로 어떻게 고려가 가능한지에 대해서 검토가 이루어졌습니다(관련글 보기). 2017년에는 한국형 토양유실공식을 현재 많은 분야에서 이용되고 있는 지리정보자료를 이용하여 토양유실량을 예측할 때 어떻게 적용할 수 있는지에 대해서 다루어졌으며(관련글 보기), 동시에 우리나라 금강 유역에서 토양유실이 심각한 지역을 어떻게 선별할 수 있는지에 대한 과정과 결과가 소개되기도 하였습니다(관련글 보기). 2018년에는 최근에 우리나라 강수의 조건이 달라졌음을 지적하면서 최근 또는 현재의 강수 자료를 이용하여 토양유실량 예측과정에 반영할 필요가 있다고 제안하였으며(관련글 보기). 2019년에는 한국형 토양유실공식을 실제로 발생한 토양유실량과 비교하여 토양유실량 예측에 적용이 가능한지에 대한 검토가 이루어졌으며(관련글 보기), 동시에 실제 지형의 조건을 어떻게 고려할 수 있는지에 대해서도 제안이 이루어졌습니다(관련글 보기). 2020년에는 한국형 토양유실공식을 우리나라의 다수의 지역들에 대해서 적용하면서, 실제로 발생한 토양유실량에 대한 예측 정확성을 높일 수 있는 방법이 제안되었습니다(관련글 보기).

즉, 한국형 토양유실공식은 범용토양유실공식을 우리나라에 적용할 때 발생할 수 있는 한계점을 개선하면서 이에 대한 충분한 검토가 이루어진 방법이라고 할 수 있습니다.