Ⅰ. 서 론
농업용 저수지는 수리답 면적 중 64.5%에 농업용수를 공급하고 있어 작물의 수확 및 생산성을 위해 안정적인 용수공급이 요구된다 (MAFRA, 2024). 수리시설물의 용수공급 안정성 분석은 해당 수리시설물에서 일정 기간 동안 공급 가능한 용수량을 의미하는 용수공급능력을 통해 평가 가능하다 (Jang and Kim, 2016). 용수공급능력은 물 공급 안정성을 나타내는 지표인 이수안전도를 활용해 산정이 가능하나, 농업용 저수지는 해당 기준의 부재로 10년에 1회 정도의 갈수를 기준으로 하는 설계기준을 대체하여 사용하고 있다. 2023년 농업생산기반정비통계연보에 따르면 국내 농업용 저수지의 경우 1945년 이전 준공된 저수지가 8,635개소로 전체 저수지 중 50.7%를 차지하고 있으며, 1946~1973년에 준공된 저수지는 6,332개소로 37.1%를 차지하고 있다. 설계 당시 기상자료를 바탕으로 준공된 저수지는 내한능력의 변화, 용수관리와 수요량의 변화, 수혜면적의 변화, 설계한발빈도 변화 등의 요인으로 최근 기상상황 및 이상기후를 반영하지 못해 가뭄 및 극한 강우사상에 취약한 실정이다 (Nam et al., 2014a; Nam et al., 2015). 2020년 국가가뭄정보통계집에 따르면 2022년 전라남도에서 발생한 가뭄으로 행정안전부는 농업용수 부족에 따른 가뭄 예⋅경보를 7월 기준으로 관심 (5개시군), 주의 (4개시군), 경계 (2개시군) 단계로 발령하였으며, 연간 총 37회의 예⋅경보가 발령되었다 (Joint Ministry, 2024). 따라서, 현시점의 이수안전도 파악 및 기존 시설의 활용성을 높이는 방안에 대한 필요성이 제기되고 있다 (Nam et al., 2012; Park et al., 2013).
Hashimoto et al. (1982)가 제시한 신뢰도 (Reliability), 회복도 (Resilience), 취약도 (Vulnerability) 개념은 국내외 다목적댐 및 저수지 운영 연구에서 이수안전도 평가 및 수자원 관리의 핵심 지표로 활용되어 왔다. Jin and Lee (2017)는 댐 간 추가 방류 운영이 하류 용수공급 안정성에 미치는 영향을 평가하는 지표로 신뢰도 기준을 활용하였다. Kim et al. (2018)은 다목적댐 가뭄 대응 단계별 해제기준 개발을 위해 이 개념을 활용하여 용수공급능력을 평가하였다. Mateus and Tullos (2017)은 Willamette 강 유역의 13개 다목적댐을 대상으로 기후변화가 신뢰도, 회복도, 취약도에 미치는 영향을 분석하였으며, Sharifi et al. (2021)은 다중 댐 운영 최적화를 위해 신뢰도 기반 평가를 적용하여 다양한 진화 알고리즘을 비교 분석하였다.
국내 농업용 저수지의 이수안전도를 평가하기 위해 운영 환경 변화와 기후 영향에 대응한 연구가 진행되고 있다. 농업용 저수지 이수안전도 재평가를 위해 Nam et al. (2018)은 다양한 이수안전도 개념을 정립하고, 현장여건 변화에 따른 이수안전도 재평가를 수행하였다. 기후변화를 고려한 농업용 저수지 이수안전도 평가 사례로, Kwon et al. (2020)은 기후변화 시나리오를 활용하여 미래 이수안전도를 분석하고, 보조수원공 활용 및 주수원공 증고를 통한 상향 조정 방안을 제안하였다. Lee and Noh (2015)는 둑높이기 사업이 시행된 저수지를 대상으로 기후변화 시나리오를 적용하여 용수공급능력을 평가하였으며, Kim et al. (2016)은 농업용수 잠재능 개념을 도입하여 평균 연회전율과 단위저수량의 특성을 분석하고, 저수지 이수안전도 평가 방안을 제시하였다.
기존 농업용 저수지 이수안전도 평가는 용수공급능력 평가를 위해 단일 수원공과 수혜면적을 대상으로 물수지 분석을 수행하고 전체 유역 단위의 평균을 계산하는 방식이 일반적이다 (Cho et al., 2021). 그러나 실제 농업 현장에서는 다수의 보조수원공, 복잡한 수로망, 수혜구역 간 경사 및 거리, 필지별 수요 특성 등 공간적⋅수리적 비균질성이 용수공급에 직접적인 영향을 미치는 것으로 국내외 연구를 통해 확인되고 있다 (Parajuli, 2011; Li et al., 2022). 동일 유역 내에서도 국지적 공급 불균형을 파악하기 어렵고, 실제 운영상의 복잡한 조건을 충분히 반영하는 데 한계가 존재하므로 이러한 특징을 고려한 분석이 요구된다 (Sung et al., 2021; Shin et al., 2024). 이러한 한계를 보완하기 위해, Shin et al. (2020)은 EPA-SWMM (Environmental Protection Agency-Storm Water Management Model)을 활용하여 농업용 수로망을 네트워크 구조로 구현하고, 필지별 수요를 반영한 공간 기반 용수공급 모의를 수행하였다. 기존의 물수지 분석과 달리, 실제 용수의 이동 경로와 분배 구조를 반영함으로써, 농업용수의 공급 조건을 보다 정밀하게 모의할 수 있는 방법론적 기반을 제시하였다.
본 연구에서는 기존 물수지 분석의 공간적⋅수리적 한계를 보완하고, 실제 용수공급 조건을 반영할 수 있는 모델을 활용하여 농업용 저수지의 이수안전도를 평가하고자 한다. 수원공에 대한 이수안전도뿐만 아니라, 평야부를 포함한 농업용수공급능력 변화를 종합적으로 평가하기 위해 용수계통을 고려한 이수안전도 산정을 수행하였다. 이수안전도 평가를 위해 물수지 분석 모델인 수리수문설계시스템 (Hydraulics & Hydrology Analysis System, K-HAS), 용수계통을 고려하기 위해 수로 네트워크 적용 및 수리학적 용수공급 모의가 가능한 EPA-SWMM 모형을 활용하였다. 두 모형의 농업용수 수요량 및 부족량 자료를 활용하여 양적기준 신뢰도인 이수안전율과 시간기준 신뢰도인 공급신뢰율을 산정하여 비교하고자 한다.
Ⅱ. 연구 재료 및 방법
1. 연구 대상 지역
평야부 용수계통을 고려한 농업용 저수지 이수안전도 평가를 수행하기 위해 SWMM 모형을 활용하였으며, 용수계통이 복잡하지 않은 저수지를 대상으로 선정하였다. 데이터 수집 및 저수지 유역배율을 고려하여 3개의 대상 저수지를 선정하였으며, 저수지 위치는 Fig. 1과 같다. 유역면적을 수혜면적으로 나눈 값을 유역배율이라 하며, 일반적으로 관개용 저수지는 3 이상이어야 관개용수를 부족 없이 공급할 수 있는 것으로 판단하고 있다 (Noh and Lee, 2011). Table 1은 대상 저수지 제원을 나타낸 표로 한발빈도가 10년으로 설계되었으며, 저수지 준공년도는 국화 (1978년), 상하 (1992년), 용성 (1975년)의 평균 1981년도로 약 40년 이상 경과하였다. 국화, 상하, 용성 저수지는 유역배율이 각 5.9, 4.6, 4.2로 세 저수지 모두 유역배율이 3 이상이다.
2. EPA-SWMM 기반 물수지 분석
EPA-SWMM은 미국 환경보호청 (Environmental Protection Agency, U.S. EPA)의 지원으로 1971년 개발된 단일 및 연속 강우현상 모의가 가능한 수문 해석 모형이다 (Lee and Choi, 2015; Kim et al., 2022). SWMM 모형은 개수로, 관수로, 저수조, 펌프 등 농업용수로 형상의 표현이 가능하여 개수로 (open canal) 위주로 구성된 농업용수공급 체계를 반영한 모의가 가능하다. 본 연구에서는 수로 네트워크 기반 이수안전도 산정을 위해 용수계통도를 적용하여 평야부 용수공급 모의 분석을 수행하였다.
농업용 저수지의 이수안전도 산정을 위해서는 농업용수의 수요량과 부족량이 요구된다. 본 연구에서는 변조제어기법을 활용하여 수요량과 부족량을 산정하였다. 변조제어기법은 공급 (pump) 및 유량조절 (flow regulator) 등을 통해 포장의 담수심, 수원공 상태에 따라 제어하는 방법으로, 수원공 공급량 제어, 분수문 및 제수문 개도율 제어, 관리수심에 따른 필지의 급수 및 배수 물꼬 (orifice) 제어가 가능하다 (Shin et al., 2022; Shin and Nam, 2024). Table 2는 두 가지 시나리오 모의에 따른 모의 조건을 나타냈으며, 공급량 조절을 제외한 모든 조건을 동일하게 적용하였다. 모의 1 (Observation-based scenario)은 실제 저수율 감소에 따른 공급량을 적용하였으며, 모의 2 (SWMM-based scenario)는 수요량 산정을 위해 모든 필지에 담수심 60 mm를 만족할 수 있도록 공급량 및 개도율을 조절하였다. 따라서 모의 2에서 사용한 공급량을 수요량으로 산정하였고, 모의 2 공급량과 모의 1 공급량의 차이를 부족량으로 산정하였다.
Table 2
SWMM model simulation conditions
3. 수리수문설계시스템 기반 물수지 분석
수리수문설계시스템 (K-HAS)은 한국농어촌공사에서 수리시설물 설계를 위한 수문량 분석 및 수리해석을 위해 개발된 시스템이다. K-HAS는 기존 한국농어촌공사의 유역 유입량, 관개 필요수량, 물수지 분석 및 단위용수량 산정이 가능한 수리시설물모의조작시스템 (Hydrological Operation Model for Water Resources System, HOMWRS) 등 수리수문 프로그램 4종 (저수지 치수관리 시스템, 농업소유역 홍수량 산정시스템, 배수갑문 능력검토 시스템)이 포함되어 있다 (Kim and Kim, 2012; Park et al., 2024; Yang et al., 2024).
K-HAS 기반 물수지 분석을 수행하기 위하여 유역, 저수지, 수혜면적으로 모델을 구성하여 분석하였다. 유역 입력자료는 기상관측소, 유역면적, 논 비율, 밭 비율, 산림 비율이 요구되며, 기상관측소는 Table 1과 같이 적용하였다. Table 3과 같이 각 저수지의 유역, 저수지, 수혜면적의 입력자료를 정리하였다. 저수지 입력자료는 기상관측소, 내용적 자료 (사수위, 만수위, 표고별 면적, 내용적)이 필요하다. 수혜면적 입력자료는 관개면적, 수로손실, 일 침투량, 최대 및 최소 담수심이 요구된다. 수로손실은 15%, 일 침투량은 4 mm/day, 최대 담수심 80 mm, 최소 담수심 20 mm를 적용하였으며, 작부시기, 작물계수, 단위용수량은 설정된 기본값을 사용하였다.
Table 3
Input data for watershed, reservoir, and benefited area in K-HAS
4. 농업용 저수지 이수안전도 산정
수자원 분야에서는 용수공급 안정성 정도를 나타내는 지표로 이수안전도가 활용되고 있다. 농업용 저수지의 경우, 해당 지표에 대한 명확한 기준의 부재로 설계한발빈도인 10년 빈도를 대체하여 사용하고 있다 (Nam et al., 2012; Nam et al., 2014b). 본 연구에서는 이수안전도 평가를 위하여 국가물관리기본계획, 농어촌용수이용합리화계획, 하천유역수자원관리계획에서 제시한 이수안전율 (Water utilization safety rate)과 공급신뢰율 (Water supply reliability rate)을 활용하였다. 이수안전율은 물수요량 대비 물부족량에 대한 안전율로 양적 기준 신뢰도, 공급신뢰율은 물부족 발생기간에 대한 신뢰율로 시간 기준 신뢰도를 의미한다 (Yang et al., 2024).
식 (1)은 이수안전율 (Us) 산정식으로 물부족량 (Ws)과 물수요량 (Wd)을 의미한다. 식 (2)는 공급신뢰율 (Sr) 산정식으로 물부족 발생일 수 (S)와 분석대상일 수 (Ay)를 의미한다. 이수안전율과 공급신뢰율은 상대적인 크기를 등급화하여 Table 4와 같이 5등급으로 구분되어 있다.
Ⅲ. 적용 및 고찰
1. 수리수문설계시스템 결과 검증
농업용 저수지 이수안전도 산정을 위하여 K-HAS 모델에 대한 검증을 수행하였다. 한국농어촌공사에서 제공하는 실제 저수율과 K-HAS 물수지 분석을 통해 산정한 저수율을 Fig. 2와 같이 비교하였다. Table 5와 같이 피어슨 상관계수 (Pearson correlation coefficient, 𝑟), 평균제곱근 오차 (Root Mean Square Error, RMSE), 평균 절대 백분율 오차 (Mean Absolute Percentage Error, MAPE)를 활용하여 모델 정확도를 평가하였다. 수문학적 모델 검증 기준에 따르면 𝑟이 0.6 이상일 경우 모델의 신뢰성을 확보할 수 있고, 0.75 이상이면 매우 우수한 수준으로 평가할 수 있다 (Moriasi et al., 2007). 국화 저수지 (𝑟 = 0.71), 상하 저수지 (𝑟 = 0.83), 용성 저수지 (𝑟 = 0.74)에 대한 물수지 분석 결과, 모든 저수지에서 𝑟 값이 0.6 이상을 기록하였으며, 특히 상하 저수지는 매우 우수한 수준의 상관성을 보였다.
Table 5
Comparison of reliability between observation-based and K-HAS-based results
| Reservoir name | 𝑟 | RMSE | MAPE |
| Gukhwa | 0.71 | 28.39 | 43.00 |
| Sangha | 0.83 | 12.66 | 13.55 |
| Yongseong | 0.74 | 9.77 | 6.50 |
RMSE는 관측값과 모의값 간의 평균 오차 크기를 절대값 기준으로 나타내는 지표로, 수치가 작을수록 모의 정확도가 높음을 의미한다. 산정 결과, 국화 저수지 28.39, 상하 저수지 12.66, 용성 저수지는 9.77로 나타났다.
MAPE는 오차의 상대적인 크기를 백분율로 나타내는 지표로, 관측값에 대한 모의값의 정확도를 평가하는 데 활용된다. 국화 저수지는 43.00%로 비교적 높은 오차율을 보인 반면, 상하 저수지는 13.55%, 용성 저수지는 6.50%로 나타났다.
국화 저수지의 경우, 5월부터 실제 저수율과 K-HAS 모의 결과 저수율 간 차이가 크게 나타났으며, 실제 저수율의 변동이 큰 시기에 K-HAS 모의 결과는 과소 추정되는 경향을 보였다. 그러나 주요 저수율 변동 구간은 일정 수준 반영되었으므로, 해당 결과를 이수안전도 산정에 활용하였다. 상하 저수지와 용성 저수지는 저수율 변동 폭이 작아 K-HAS 모의 결과가 실제와 유사한 수준으로 나타났다. 특히 용성 저수지는 분석 기간 동안 대부분 만수위를 유지하여 수치적 검증 지표의 해석에 한계가 있었으나, 모의 결과가 이러한 특성을 반영하였다는 점에서 의미 있는 수준의 재현성을 확보한 것으로 판단된다.
2. 수리수문설계시스템 기반 이수안전도 산정
K-HAS 기반 물수지 분석을 활용하여 물수요량과 물부족량을 산출하여 이수안전율 및 공급신뢰율을 산정하였다. Table 6과 같이, 대상 저수지 모두 분석 기간 동안 물부족량이 발생하지 않아 이수안전율이 100%로 나타났다. Table 7에서는 저수지별 공급신뢰율을 산정한 결과로 분석 대상 기간 동안 모든 저수지에서 물부족이 발생하지 않아 공급신뢰율이 100%로 산정되었다.
3. SWMM 기반 이수안전율 평가
SWMM 기반 용수공급모의 결과로부터 물수요량, 물부족량을 산정하여 이수안전율을 산정하였다. 물 수요량을 산정하기 위하여 수혜구역이 60 mm 담수심을 만족하도록 공급량을 산정하였다. Fig. 3은 실제 저수율 자료를 바탕으로 산정한 공급량과 SWMM을 이용해 모의한 용수공급량을 비교한 그래프이며, X축은 각 수혜구역의 식별번호 (Benefited Area ID), Y축은 공급량을 나타낸다. 물부족은 SWMM 기반 공급량에서 저수율 기반 공급량을 뺀 값으로 산정하였다.
상하 저수지는 44개의 수혜구역을 대상으로 용수공급모의를 수행하였으며, 실제 저수율 기반 공급량을 적용하여 수혜구역으로 공급된 양은 1,968 천m3, SWMM 기반 공급량은 2,057 천m3으로 물 부족량이 92 천m3으로 산정되었다. 이수안전율 산정 결과 96%, Ⅰ 등급으로 분석되어 용수공급에 어려움이 없는 저수지로 분석된다. 국화 저수지는 15개의 수혜구역을 대상으로 용수공급모의를 수행하였으며, 실제 저수율 기반 공급량을 적용하여 수혜구역으로 공급된 양은 609 천m3, SWMM 기반 공급량은 648 천m3으로 물 부족량이 39 천m3으로 산정되었다. 이수안전율 산정 결과, 94%, Ⅱ 등급으로 나타났다. 용성 저수지는 8개의 수혜구역을 대상으로 용수공급모의를 수행하였으며, 실제 저수율 기반 공급량을 적용하여 수혜구역으로 공급된 양은 240 천m3, SWMM 기반 공급량은 337 천m3으로 물 부족량이 96 천m3으로 산정되었다. 이수안전율 산정 결과 72%로 가장 낮은 수준의 등급으로 나타났다.
Table 8
Results of Water utilization safety rate based on SWMM
| Reservoir name | Observed supply (103m3) | Water demand (103m3) | Water shortage (103m3) | Water utilization safety rate (%) | Class |
| Gukhwa | 609 | 648 | 39 | 94 | Ⅱ |
| Sangha | 1,968 | 2,057 | 92 | 96 | Ⅰ |
| Yongseong | 240 | 337 | 96 | 72 | Ⅴ |
용성 저수지의 이수안전율이 낮은 원인은 논 (Paddy 8) 용수공급 및 배수량과 관련이 있다. Table 9과 같이 SWMM에서는 용성 저수지에서 논으로 공급된 물이 50.34 천m³로 계산되었으나, 실제 사용량은 0.39 천m³로, 나머지 49.95 천m³인 99.2%가 배수된 것으로 나타났다. Fig. 4와 같이 용성 저수지의 용배수계통을 분석한 결과, Paddy 8이 두 개의 취입보와 하나의 저수지에서 모두 용수를 공급받을 수 있는 위치에 있어 다른 필지보다 상대적으로 많은 용수가 공급된 것으로 확인되었다. 그 결과 이수안전율이 낮게 계산되어 V 등급으로 분류된 것으로 판단된다.
4. SWMM 기반 공급신뢰율 평가
SWMM 기반 용수공급모의 결과를 바탕으로 필지별 담수율과 담수심 공급량을 산정하여 공급신뢰율을 산정하였다. 계측 공급량 기반 모의 결과로부터 각 필지마다 일별 담수심 및 담수율을 산정하였다. 공급량은 60 mm 담수심법을 활용하여 담수심 60 mm를 기준으로 Table 10과 같이 적용하였다.
Table 10
Classification according to ponding depth satisfaction (Shin et al., 2022)
| Normal | Mild | Moderate | Severe | Extreme |
| Over 80% | 60-79% | 40-59% | 20-39% | Less than 20% |
일별 담수심 공급 정도를 산정하여 Fig. 5 및 Table 11과 같이 나타내었다. 국화 저수지는 전체 분석 기간 133일 중 Severe 및 Extreme 단계에 해당하는 날이 10일로 나타나 공급신뢰율이 92%, Ⅱ 등급으로 산정되었다. 상하 저수지는 133일 중 물부족일수가 9일, 공급신뢰율 93%, Ⅱ 등급으로 산정되었다. 용성 저수지는 133일 중 물부족일수가 5일, 공급신뢰율 96%, Ⅰ 등급으로 산정되었다.
5. 물수지 분석 방법별 이수안전도 분석
단일 물수지 분석 방법인 K-HAS와 유역 물수지 분석 방법인 SWMM을 활용하여 대상 저수지의 이수안전도 산정 결과를 분석하였다. 이수안전율 산정을 위해 SWMM 모의 시, 물부족량은 실제 공급량을 적용한 결과와 모든 필지에 담수심 60 mm를 만족하도록 공급 조절하여 모의한 결과와의 차이를 통해 산정하였다. Table 12와 같이 이수안전율 분석 결과, K-HAS 모의 결과에서 물 부족량이 존재하지 않아 모든 대상 저수지에서 이수안전율이 높게 산정되었다. SWMM 모의 결과에 따른 이수안전율 산정 결과를 K-HAS와 비교하였을 때, 국화 저수지는 한 등급 낮아졌으며, 상하 저수지는 동일하였다. 용성 저수지는 인위적 공급 특성 및 필지 특성으로 수요량이 과하게 추정되어 이수안전율이 가장 낮은 등급으로 나타났다. SWMM은 모든 필지에서 동일한 담수심을 만족하도록 수문 제어를 설정하였으며, 물이 수로망을 따라 분기되어 필지별로 분배되는 구조를 가진다. 이러한 설정은 필지마다 일정 담수심을 만족하기 위해 충분한 물을 공급해야 하며, 특히 말단 필지까지 도달하기 위해 더 많은 물을 필요로 한다. 이 과정에서 일부 필지에서 실제 필요수량을 초과한 물이 공급되거나 배수되는 현상이 발생하며, 재순환되지 않는 배수량은 실질적인 손실로 작용한다. 이에 SWMM 모의에서는 K-HAS보다 수요량과 부족량이 모두 높게 산정되었고, 결과적으로 이수안전율도 상대적으로 낮게 평가되었다.
Table 12
Comparison of Water utilization safety rate of K-HAS and SWMM
공급신뢰율 산정을 위해 SWMM 모의 시, 필지마다 60 mm 담수심법을 적용하여 담수심 공급 등급이 Severe 이상인 경우의 누적 물부족일로 산정하였다. Table 13과 같이 공급신뢰율 분석 결과, K-HAS 공급신뢰율은 물 부족량이 존재하지 않아 물 부족일이 없기 때문에 모든 대상 저수지에서 가장 높은 등급으로 산정되었다. SWMM 모의에서는 분석 기간 동안 필지별 담수심 공급 등급을 기준으로 물 부족일을 산출한 후, 전체 필지의 평균 부족일수를 계산하였다. 이 과정에서 일부 필지에서 장기간의 물 부족이 발생하더라도, 평균값 기준으로는 부족일이 낮게 반영되어 공급신뢰율이 높게 산정되는 경향을 보였다.
Table 13
Comparison of Water supply reliability rate of K-HAS and SWMM
| Reservoir name | Water shortage (days) | Analysis period (days) | Water supply reliability rate (%) | |||
| K-HAS | SWMM | K-HAS | SWMM | K-HAS | SWMM | |
| Gukhwa | 0 | 10 | 133 | 133 | 100 | 92 |
| Sangha | 0 | 9 | 133 | 133 | 100 | 93 |
| Yongseong | 0 | 5 | 133 | 133 | 100 | 96 |
Table 12와 Table 13에 따르면 SWMM 결과에서는 공급신뢰율이 높고 이수안전율은 낮게 산정되는 상반되는 결과를 보였다. 이수안전율은 전체 물 부족량을 기준으로 산정되므로, 수요량이 과대 추정될 경우 부족량이 증가하여 이수안전율이 낮아질 수 있다. 공급신뢰율은 물 부족 발생일수를 기준으로 하며, 본 연구에서는 필지별 담수심 공급 등급이 일정 기준을 초과한 일수를 누적하여 산정하였다. 개별 필지에서 물 부족일이 반복적으로 발생하더라도 전체 필지의 평균 부족일수를 적용함에 따라 충분히 반영되지 못하는 경향을 보였다. 이수안전율과 공급신뢰율은 각 지표의 평가 방식의 구조적 차이로 인해 동일한 모의 결과를 기반으로 하더라도 두 지표 간에는 상이한 평가 결과가 도출될 수 있다. 따라서 SWMM 결과의 해석에 있어 두 지표를 함께 고려한 종합적 판단이 필요하다.
Ⅳ. 결 론
본 연구에서는 평야부 용수계통을 고려한 농업용 저수지의 이수안전도 평가를 위하여 K-HAS 및 SWMM을 활용한 물수지 분석 결과로부터 이수안전율과 공급신뢰율을 산정하였다. 대상 저수지는 인천에 위치한 국화 저수지, 상하 저수지와 전남 함평군에 위치한 용성 저수지로 선정하였으며, 세 저수지 모두 10년 한발빈도로 설계되었고, 유역배율이 3 이상인 저수지이다.
K-HAS를 통한 물수지 분석 결과, 단일 수혜구역 기반의 물수지 분석 방법으로 모든 대상 저수지에서 이수안전율과 공급신뢰율이 모두 Ⅰ 등급으로 안정적인 것으로 분석되었다. SWMM 모의 결과에 따라 이수안전도 산정 결과에서는 국화 저수지는 이수안전율과 공급신뢰율 모두 Ⅱ 등급으로 나타났다. 상하 저수지의 경우, 이수안전율은 Ⅰ 등급, 공급신뢰율은 Ⅱ 등급으로 나타나 양적인 부족함은 없지만 필지마다 용수가 공급되는 시기에 불균형이 발생하였다. 용성 저수지의 경우, 이수안전율 Ⅴ 등급, 공급신뢰율 Ⅰ 등급으로 나타났다.
SWMM은 용수계통과 필지별 수요 및 공급 특성을 반영하여 수요량을 상대적으로 더 높게 산정하였으며, K-HAS를 활용했을 때보다 낮은 이수안전도로 평가된 것으로 분석된다. 특히 용성 저수지의 경우 SWMM이 수요량을 과대 산정하여 배수량 증가로 이어졌으며, 이는 용수계통의 특성이 반영된 결과로 판단된다.
K-HAS는 전체 유역 단위의 평균적인 수요와 공급의 균형을 고려하는 반면, SWMM은 평야부 용수계통을 복잡한 수리⋅운영 특성을 반영하여 실제 필지별 급수 및 배수 상황을 모의한다. 따라서 두 모델의 이수안전도 평가 결과 차이는 구조적⋅기능적 차이에서 비롯된 것으로, 필지별 용수공급의 공간적 변동성과 복잡한 수리 작용을 반영하는 정도에 차이가 나타날 수 있다.
농업용 저수지의 용수공급은 필지별로 달라질 수 있으므로, 이를 반영하지 않고 전체 유역 단위 평균으로 평가할 경우, 현장의 복잡한 용수공급 상황을 충분히 반영하기 어렵다. 필지별 급수 및 배수 특성과 용수계통을 고려하여 모의를 수행할 경우, 필지별 용수공급 상황을 상세히 모의할 수 있으며, 효과적인 물 관리 대책 수립에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 SWMM 모형을 담수심 기준으로 수문 제어가 이루어지도록 설정하였으나, 실제 농업 현장에서는 작업 인력, 공급 우선순위, 수요자의 요구에 따라 용수공급 시점이 지연되거나 유동적으로 조정되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 운영 여건의 유연성을 모형에 반영하기 어려워, 예측된 수요량과 실제 물 부족량에 차이가 다수 발생할 수 있다. 본 연구에서는 필지 단위의 실제 공급 조건에 근접한 모의를 수행함으로써, 기존 방법론의 한계를 보완하고 이수안전도 평가 적용 범위를 확장할 수 있으며, 향후 정확도 향상을 위한 모델 고도화 및 표준화된 이수안전도 평가 기준 마련이 필요할 것으로 판단된다.
