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표제지
제출문
목차
I. 연구개요 16
1-1. 배경 및 목적 16
1-2. 주요 연구 내용 17
1-3. 연구 추진 체계 18
1-3-1. 연구 수행 체계 18
1-3-2. 참여 연구진 18
1-3-3. 자문위원 19
II. 지하수 오염원 분포 현황 20
2-1. 점오염원 20
2-1-1. 주요 점오염원 현황 20
2-1-2. 가축분뇨배출시설 22
2-1-3. 개인하수처리시설 24
2-1-4. 폐수배출시설 25
2-2. 비점오염원 27
2-2-1. 시가지 27
2-2-2. 농경지 28
2-2-3. 골프장 및 관광지구 29
III. 지하수 수질 현황 32
3-1. 연구 동향 32
3-1-1. 국내 지하수 오염원에 관한 연구 32
3-1-2. 제주도 지하수 중의 질산성질소 오염에 관한 연구 34
3-2. 비점오염원 분포에 따른 지하수 수질 현황 39
3-3. 점오염원 분포에 따른 지하수 수질 현황 41
3-4. 지하수 개발·이용시설 노후화에 따른 수질 현황 44
3-5. 지하수의 주요성분 및 배경 수질 47
3-5-1. 지하수의 주요 성분 47
3-5-2. 제주도 지하수의 배경 수질 48
3-6. 제주도 지하수 수질 현황 50
3-6-1. 주요 성분별 농도 50
3-6-2. 지역별 수질 현황 54
3-6-3. 지하수 개발 시기에 따른 수질 현황 56
3-7. 지하수 수질 변화 추세 59
IV. 시범 연구지역 선정 및 지질 특성 62
4-1. 시범 연구지역 선정 62
4-2. 지질조사를 위한 시추 64
4-2-1. 연구지역 지질 특성 67
4-2-2. 연구지역 응회암과 고산층 분포 특성 69
4-3. 수질조사용 시추조사공 설치 76
V. 질산성질소 오염 발생 부하량 산정 80
5-1. 비료 사용량 및 농작물 생산량에 대한 선행연구 분석 80
5-1-1. 농업과 비료 수요 추세 80
5-1-2. 국내 비료 생산량 및 사용량 81
5-1-3. 비료 사용과 농업 생산성 83
5-1-4. 비료 사용량 저감 방안 83
5-2. 도 전역 비료 사용량 및 판매량 조사 85
5-2-1. 비료 사용량 변화 추세 85
5-2-2. 2017년 비료 판매량 조사결과 88
5-3. 고산1리 재배작물별 비료 사용량 조사 93
5-3-1. 조사 방법 93
5-3-2. 작물 종류 및 비료 시비량 94
5-3-3. 시비량 대비 작물 생산량 분석 101
5-4. 화학비료 발생 부하량 산정 106
5-4-1. 오염 부하량 산정을 위한 분석 방법 106
5-4-2. 화학비료 발생 부하량 산정 110
5-5. 가축분뇨 및 개인하수처리시설 발생 부하량 산정 111
5-5-1. 가축분뇨 발생 부하량 산정 111
5-5-2. 개인하수처리시설 발생 부하량 114
5-6. 오염원별 질소 발생 부하량 비교 115
5-7. 환경 친화적 농업 및 축산업 도입방안 116
5-7-1. 환경 친화적 농업의 대대적 전개 116
5-7-2. 자원순환형 친환경 축산기반 구축 117
5-7-3. 농·축산물의 안전, 안심 생산 및 유통시스템 도입방안 119
5-8. 향후 연구계획 121
VI. 지하수 중의 질산성질소 오염 규명 124
6-1. 선행연구 분석 124
6-1-1. 서부지역 지하수 내 질산성질소 오염에 관한 선행연구 124
6-1-2. 고산지역 지하수 내 질산성질소 오염에 관한 선행연구 127
6-1-3. 질산성질소 오염원 추적에 관한 선행연구 130
6-2. 고산지역 지하수 수질 모니터링 133
6-2-1. 지하수 수질 모니터링 관측정의 위치와 분포 133
6-2-2. 모니터링 관정에서 지하수의 수리화학적 특성 분포 135
6-2-3. 모니터링 관정에서 질산성질소 농도의 분포 137
6-3. 고산지역 시추공 모니터링 및 해석 139
6-3-1. 시추공의 심도와 수위 분포 139
6-3-2. 시추공에서의 수위 변동과 의미 140
6-4. 지하수 오염원과 함양지역과의 관계 142
6-4-1. 서부지역 지하수의 수체기원 파악 142
6-4-2. 서부지역 지하수의 오염원 규명 145
6-5. 고산1리 상·하류 지역의 지하수 유동경로 규명 148
6-6. 지하수 질산성질소 오염경로 개념모델 도출 154
6-7. 요약 및 제언 156
6-7-1. 요약 156
6-7-2. 지하수 오염방지를 위한 제언 157
6-8. 미생물 유전자 분석에 의한 가축분뇨 오염원 추적 시범연구 160
6-8-1. 연구 방법 160
6-8-2. 연구 결과 162
6-8-3. 연구결과 활용 가능성 검토 164
6-9. 향후 연구계획 165
VII. 지하수 상부오염방지시설 설치 가이드라인 마련 166
7-1. 과업의 배경 및 필요성 166
7-2. 국내 상부오염방지시설의 유형 분석 168
7-2-1. 지하수법에서 규정한 지하수 오염방지시설 168
7-2-2. 시설 문제점 및 개발 방향 172
7-3. 오염 방지 상부보호공 개발 177
7-3-1. 제주형 밀폐식 상부보호공 개발 177
7-3-2. 기존 상부보호공과의 비교표 186
7-3-3. 종합성능시험 189
7-4. 개발기술에 대한 특허출원 191
7-5. 지하수상부보호공 규격서 195
7-5-1. 적용범위 및 분류 195
7-5-2. 적용자료 및 문서 195
7-5-3. 필요조건 196
7-5-4. 검사 및 시험 201
7-5-5. 포장 및 표시 203
7-5-6. 용도 및 제원 204
7-6. 계량기 보호함 규격서 205
7-6-1. 적용범위 205
7-6-2. 분류 205
7-6-3. 적용자료 및 문서 205
7-6-4. 필요조건 206
7-6-5. 검사 및 시험 209
7-6-6. 포장 및 표시 210
7-6-7. 용도 및 제원 211
VIII. 지하수 중의 질산성질소 오염관리 외국 사례 214
8-1. 일본 214
8-1-1. 질산성질소 오염 원인 214
8-1-2. 중앙정부의 질산성질소 오염의 저감 대책 214
8-1-3. 지방자치단체의 질산성질소 오염의 저감 대책 219
8-2. 미국 224
8-2-1. 아이다호(Idaho) 224
8-2-2. BMP Challenge 프로그램 239
8-3. 영국의 질산성질소 관리 제도 245
8-3-1. 개요 245
8-3-2. 질소비료 사용(Using nitrogen fertilisers)에 대한 가이드 247
8-3-3. 유기비료 저장(storing organic manures)에 대한 가이드 252
참고문헌 254
부록 258
1. 고산리 지역 시추조사 결과 260
2. 수질조사용 시추조사공 설치 291
3. 미생물 유전자 분석에 의한 가축분뇨 오염원 추적 시범 연구 299
4. 지하수 상부오염방지시설 설치 규격서 304
〈표 2-1〉 잠재오염원 현황 21
〈표 2-2〉 제주도 가축분뇨배출시설 현황 23
〈표 2-3〉 고도별 시가지 분포 현황 27
〈표 2-4〉 농경지 면적 분포 현황 29
〈표 3-1〉 가축분뇨배출시설 밀도와 질산성질소 농도 41
〈표 3-2〉 개인하수처리시설 밀도와 질산성질소 농도 42
〈표 3-3〉 연도별 지하수 허가 현황 45
〈표 3-4〉 제주도 지하수의 배경 수질 48
〈표 3-5〉 지하수 수질검사 결과 기술 통계량 51
〈표 3-6〉 지하수 수질관측망 자료 기술 통계량 51
〈표 3-7〉 질산성질소와 염소이온 농도 빈도분석 결과 51
〈표 3-8〉 지역별 지하수 수질 54
〈표 3-9〉 표고별 지하수 수질 55
〈표 4-1〉 시추조사 세부 위치 64
〈표 4-2〉 시추공 시추 및 케이싱 설치 현황 65
〈표 4-3〉 시추조사 결과 지층별 심도 66
〈표 4-4〉 시추공 응회암 및 고산층 분포 현황 69
〈표 4-5〉 수질조사용 시추조사공 착정 현황 76
〈표 4-6〉 굴착구경 및 심도, 오염방지 그라우팅 구간 등 77
〈표 5-1〉 연도별·비종별 비료 생산량 82
〈표 5-2〉 지역별 비료 사용량 82
〈표 5-3〉 연도별 비료 성분별 판매량 88
〈표 5-4〉 제주도내에 판매되는 비료 상품 종류(2017) 89
〈표 5-5〉 종류별 비료 판매량 90
〈표 5-6〉 비료 성분별 판매량(2017) 90
〈표 5-7〉 비료 형태별, 성분별 판매량(2017) 90
〈표 5-8〉 비료 사용량 조사 설문지 94
〈표 5-9〉 고산1리 분기별 비료 사용량 95
〈표 5-10〉 고산1리 재배 작물별 비료 사용량(2017) 96
〈표 5-11〉 고산1리 비료 성분별 표준시비량 대비 시비량 100
〈표 5-12〉 지역별 비료 판매량(2016) 110
〈표 5-13〉 연도별 주요 가축 사육 현황 111
〈표 5-14〉 가축 사육 현황 비교(2016) 111
〈표 5-15〉 서부지역 지역별 가축 사육 현황 112
〈표 5-16〉 환경부 가축분뇨 발생 원단위 112
〈표 5-17〉 도 전역 가축분뇨 발생 부하량 산정 결과 113
〈표 5-18〉 서부지역 지역별 가축분뇨 발생 부하량 산정 결과(질소) 113
〈표 5-19〉 개인하수처리시설 발생 부하량 산정 결과 114
〈표 5-20〉 주요 오염원별 질소 발생 부하량 115
〈표 6-1〉 제주 지하수 내 질산성질소 농도 126
〈표 6-2〉 제주도 행정시별 농지면적(2010년 기준) 126
〈표 6-3〉 심부지하수 수질 관측 농업용 관정 해발고도 및 심도 134
〈표 6-4〉 천부지하수 관측정의 해발고도, 심도 및 케이싱 현황 135
〈표 6-5〉 천부지하수 시추공의 분기별 수위 140
〈표 6-6〉 천부지하수 심도별 관측공의 질산성질소 농도 149
〈표 6-7〉 상류 지하수 내 질산성질소 농도 153
〈표 7-1〉 기존 상부보호공과의 기술비교 187
〈표 7-2〉 기존 유량계 보호박스와의 기술비교 188
〈표 7-3〉 기존 유량계 보호박스와의 성능비교 188
〈표 7-4〉 유량계 보호박스 덮개 재질비교 188
〈표 7-5〉 기존 상부보호공과의 가격비교 189
〈표 7-6〉 기존 상부보호공과의 성능비교 189
〈표 7-7〉 결합장치 개선 전·후 비교 190
〈표 8-1〉 Bruneau/Grand View NPA 수질 관리 계획을 위한 실행 과제 232
〈표 8-2〉 질소 사용의 효율성을 증진시키기 위한 정책 방안 244
〈그림 2-1〉 잠재오염원 분포도 22
〈그림 2-2〉 가축분뇨배출시설 분포도 23
〈그림 2-3〉 시설규모별 개인하수처리시설 분포 현황 24
〈그림 2-4〉 연도별 개인하수처리 시설 현황 25
〈그림 2-5〉 폐수배출시설 분포 현황도 26
〈그림 2-6〉 시가지 분포 현황 28
〈그림 2-7〉 농경지 분포 현황 30
〈그림 2-8〉 골프장, 관광지구 등 분포 현황 31
〈그림 3-1〉 δ15N과 NO₃-N에 의한 오염원 추정 37
〈그림 3-2〉 주성분 분석에 의한 오염원 규명 사례 38
〈그림 3-3〉 토지이용 형태에 따른 질산성질소 농도 40
〈그림 3-4〉 농경지 분포에 따른 지하수의 질산성질소 농도 분포 40
〈그림 3-5〉 가축분뇨배출시설/개인하수처리시설과 질산성질소 관계 42
〈그림 3-6〉 가축분뇨배출시설 분포에 따른 질산성질소 농도 분포 43
〈그림 3-7〉 개인하수처리시설 분포에 따른 질산성질소 농도 분포 43
〈그림 3-8〉 시공불량 지하수 시설에 의한 오염 경로 44
〈그림 3-9〉 지하수 개발시기에 따른 대장균군 검출 현황 46
〈그림 3-10〉 질산성질소 빈도 분석 결과 52
〈그림 3-11〉 염소이온 농도 빈도 분석 결과 53
〈그림 3-12〉 전기전도도 빈도 분석 결과 53
〈그림 3-13〉 행정구역별 질산성질소 농도 분포 56
〈그림 3-14〉 행정구역별 염소이온 농도 분포 56
〈그림 3-15〉 지하수 개발시기에 따른 질산성질소 농도 57
〈그림 3-16〉 지하수 개발시기에 따른 염소이온 농도 58
〈그림 3-17〉 용도별 질산성질소 변화 추세 60
〈그림 3-18〉 지역별 질산성질소 변화 추세 60
〈그림 4-1〉 제주도 지하수 내 질산성질소 분포도 63
〈그림 4-2〉 시추조사 위치도 64
〈그림 4-3〉 응회암 및 고산층 확인공 위치 71
〈그림 4-4〉 시추공 지층 단면도(동(우)-서(좌) 단면) 72
〈그림 4-5〉 시추공 지층 단면도(남(우)-북(좌) 단면) 73
〈그림 4-6〉 시추조사공 공별 단면도(2017) 74
〈그림 4-7〉 시추조사공 공별 단면도(2010) 75
〈그림 4-8〉 수질조사용 시추조사공 착정 위치도 76
〈그림 4-9〉 CCTV 검층 결과 78
〈그림 4-10〉 우물자재 설치 단면도 79
〈그림 5-1〉 연도별 비료 사용량 85
〈그림 5-2〉 연도별 비료(총량) 판매량 86
〈그림 5-3〉 연도별 비료(성분량) 판매량 87
〈그림 5-4〉 성분별 비료 판매량 변화 추세 87
〈그림 5-5〉 지역별 종류별 비료 판매량(2017) 91
〈그림 5-6〉 지역별 성분별 비료 판매량(2017) 92
〈그림 5-7〉 지역별 농지면적과 비료 판매량(2017) 92
〈그림 5-8〉 고산리 비료 사용량 설문조사 대상 농경지 93
〈그림 5-9〉 비료 성분별 총 시비량 97
〈그림 5-10〉 단위면적당 성분별 시비량 98
〈그림 5-11〉 질소 성분 표준시비량 대비 단위면적당 시비량 99
〈그림 5-12〉 무의 시비량과 생산량과의 관계 102
〈그림 5-13〉 마늘의 시비량과 생산량과의 관계 102
〈그림 5-14〉 브로콜리의 시비량과 생산량과의 관계 103
〈그림 5-15〉 콜라비의 시비량과 생산량과의 관계 103
〈그림 5-16〉 보리의 시비량과 생산량과의 관계 104
〈그림 5-17〉 기장의 시비량과 생산량과의 관계 104
〈그림 5-18〉 공간보간 방법별 특징 108
〈그림 5-19〉 GIS를 이용한 질소 부하량 산정 예시 109
〈그림 5-20〉 오염원별 질소 발생 부하량 비교(좌 : 도 전역, 우 : 서부지역) 115
〈그림 5-21〉 제주도의 자원순환농업체계의 개념도 118
〈그림 5-22〉 농축산물의 안전, 안심 생산 및 유통시스템 개념도 120
〈그림 6-1〉 지하수 내 질산성질소 분포도 124
〈그림 6-2〉 제주도 서부 고산리 일대의 지질 분포 128
〈그림 6-3〉 고산지역 지하수 내 질산성질소 오염에 관한 선행연구 129
〈그림 6-4〉 NO₃/Cl 이용한 지하수 내 질산성질소 오염원 규명 선행연구사례 131
〈그림 6-5〉 질산염 동위원소를 통한 오염원 해석범위 132
〈그림 6-6〉 연구지역 지하수 수질 관측정 위치 133
〈그림 6-7〉 연구지역 지하수 수리화학 특성 분포 136
〈그림 6-8〉 연구지역 지하수 수리화학 특성 분포(해수침투관정) 136
〈그림 6-9〉 연구지역 지하수 내 질산성질소 농도 현황 138
〈그림 6-10〉 시추공 심도와 수위 분포 139
〈그림 6-11〉 시추공에서의 강우량에 따른 수위 변동 141
〈그림 6-12〉 연구지역 지하수 산소·수소 동위원소... 142
〈그림 6-13〉 심도별 산소·수소 동위원소 분석결과 143
〈그림 6-14〉 연구지역 심부지하수의 시기별 동위원소비 변화 144
〈그림 6-15〉 동위원소비를 이용한 지하수 중 질산염 오염원 규명 145
〈그림 6-16〉 NO₃와 Cl 농도비를 이용한 질산염 오염원의 해석 146
〈그림 6-17〉 고산1리 심부지하수의 오염 경로 가설 148
〈그림 6-18〉 고산지역 10년간(2008~2017) 월평균 강수량 150
〈그림 6-19〉 고산층 하부 심부지하수 질산성질소 농도의... 151
〈그림 6-20〉 (a)EMMA를 통한 질산성질소 농도 계산, (b) 계산치와 관측치의 비교 152
〈그림 6-21〉 제주 서부지역 고산리 일대 지하수의 질산성질소 오염경로 개념 모델 154
〈그림 6-22〉 시료별 미생물 생태 거리 비교(NMDS) 162
〈그림 6-23〉 각 지하수 시료에서 검출된 분변 미생물 비율 163
〈그림 7-1〉 지하수 개발·이용시설의 표준도 및 구조도 169
〈그림 7-2〉 지하수 상부보호공 관리 실태 170
〈그림 7-3〉 제주특별자치도특별법 지하수관리 기본조례 지하수 개발... 173
〈그림 7-4〉 사설관정 밀폐형 설치사례 174
〈그림 7-5〉 밀폐형 상부보호공 제작도면(2D) 177
〈그림 7-6〉 밀폐형 상부보호공 제작도면(모델링) 178
〈그림 7-7〉 상부보호공 제작 모습 179
〈그림 7-8〉 상부보호공 제작 완료모습 179
〈그림 7-9〉 수평 결합장치 연결 모습 180
〈그림 7-10〉 유량계 보호박스 몸체 도면(2D) 181
〈그림 7-11〉 유량계 보호박스 덮개 도면 181
〈그림 7-12〉 유량계 보호박스 도면(1차 모델링) 182
〈그림 7-13〉 유량계 보호박스 몸체 도면(2차 모델링) 183
〈그림 7-14〉 유량계 보호박스 덮개 목형 제작 183
〈그림 7-15〉 유량계 보호박스 3D 스캐닝 제작완료 184
〈그림 7-16〉 설치 개념도 185
〈그림 7-17〉 설치개념도 - 정면도 185
〈그림 7-18〉 설치개념도 - 배면도 185
〈그림 7-19〉 출원번호 통지서(10-2017-0052751) 192
〈그림 7-20〉 표준도면 - 측면도 193
〈그림 7-21〉 표준도면 - 평면도 194
〈그림 8-1〉 질산성질소에 의한 지하수 오염의 모식도 215
〈그림 8-2〉 질산성질소에 의한 지하수 오염 대책 모식도 216
〈그림 8-3〉 2002년 조사된 아이다호의 25개 질산염 우선순위(NPA) 지역도 225
〈그림 8-4〉 아이다호 남서부 2002년 질산염 우선순위지역(NPA) 226
〈그림 8-5〉 Bruneau 및 Grand View 질산염 우선지역(NPA) 230
〈그림 8-6〉 Bruneau/Grand View NPA의 수자원에 대한 질소 기여도 230
〈그림 8-7〉 BMP프로그램을 채택한 미국의 19개 주(States) 240
〈그림 8-8〉 Nutrient BMP CHALLENGE 예 241
〈그림 8-9〉 Reduced Tillage BMP CHALLENGE 242
〈그림 8-10〉 영국의 NVZ 지역 현황 246
〈그림 8-11〉 시비 금지기간 중 예외 작물 및 시비 최대한계 값 249
〈그림 8-12〉 작물별 최대 질소 시비 한계치 250
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