전기·지하수 없이 빗물 모아 농업용수로 쓴다

농촌진흥청은 마을 단위로 빗물을 모아 밭작물 관개용수로 활용할 수 있는 '무동력 통합 농업용수 공급 기술'을 개발했다고 2026년 9월 2일 밝혔다. 이번 기술은 기후변화로 잦아진 돌발 가뭄에 대응해 별도의 전기나 지하수 개발 없이도 버려지는 빗물을 모아 농업용수로 전환하도록 고안됐다.

최근 기후 양극화 현상으로 짧은 시간에 급격히 진행되는 돌발 가뭄이 늘어나면서 밭작물 재배지의 물 부족 위험이 상시화되고 있다. 특히 평지와 달리 중산간 지역이나 고지대 밭작물 재배지는 암반 등으로 인해 지하수 관정을 새로 파기 어렵고, 전력 공급조차 원활하지 않아 기존의 하수 재이용이나 지하수 관정 같은 대체 수자원 확보 방식을 적용하는 데 큰 제약이 따랐다. 농촌진흥청은 이러한 사각지대를 해소하기 위해 외부 동력원이나 별도 수원이 없어도 스스로 작동하는 대체 농업용수 확보 체계를 연구해 왔다.

이번에 개발된 '무동력 통합 농업용수 공급 기술'은 비가 내릴 때 토양에 스며들지 못하고 지표면을 따라 그대로 흘러내려 버리는 강우 유출수를 농업용수로 탈바꿈시키는 시스템이다. 전체 공정은 '집수', '수처리(전처리)', '저장', '이송'이라는 네 단계로 구성되며, 전력 공급 없이도 전 과정이 자동으로 순환하도록 설계됐다.

구체적인 작동 방식을 살펴보면, 먼저 지표면을 흐르는 빗물을 특수 집수장치로 모으게 되는데 이때 집수장치의 최대 집수 가능량은 시간당 8.4㎥에 달한다. 집수된 물은 곧바로 원심력을 활용하는 장치인 '하이드로 사이클론'을 거치게 되며, 이 장치를 통해 물속에 섞인 흙과 각종 이물질을 최대 96%의 분리 효율로 걸러낸다.

정화 처리를 거친 깨끗한 물은 주 물탱크에 먼저 저장된다. 주 물탱크가 가득 차서 넘치는 물은 연결된 다음 물탱크로 자연스럽게 흘러 들어가도록 연계되어 있어 마을 단위에서 필요한 수량을 충분히 확보할 수 있다. 저장을 마친 물을 밭으로 보내는 이송 단계 역시 전기를 쓰지 않는다. 완만한 내리막 지형처럼 저장소보다 낮은 곳에 위치한 밭에는 지형의 높이차에 따른 자연 낙차를 이용해 물을 흘려보낸다. 반대로 저장소보다 높은 지대에 물을 공급해야 할 때는 물이 흐를 때 발생하는 압력을 이용하는 '수격펌프'를 적용해 외부 동력 없이도 최대 12m 높이까지 물을 끌어올릴 수 있도록 했다.

연구진은 기술의 신뢰성을 검증하기 위해 기후와 지형 여건이 서로 다른 전북특별자치도 장수군과 경상남도 합천군 두 곳을 선정하고, 2023년 4월부터 2025년 11월까지 장기간 현장 실증을 진행했다. 실증 분석 결과, 시스템 도입 전과 비교해 하루 평균 물 부족량이 최대 57% 감소한 것으로 나타났다. 실제 경남 합천군의 실증 현장에서는 하루 물 부족량이 기존 98.3㎥에서 도입 후 41.3㎥로 대폭 줄어들었다.

가뭄 장기화에 대처하는 능력도 크게 향상됐다. 댐이나 저수지 등 수자원의 공급 능력을 평가할 때 쓰이는 지표로서 수요량보다 공급량이 부족한 상태가 끊이지 않고 가장 길게 이어진 기간을 뜻하는 '최대 연속 물 부족 일수'가 기존 18~21일에서 13~16일 수준으로 단축됐다. 또한 통합시스템 자체에서 생산해 내는 용수량은 하루 평균 27㎥ 수준을 꾸준히 기록해 관개용수의 안정적 공급이 가능함을 입증했다. 연구진은 나아가 18개 기후모델(GCM)과 SSP2-4.5 및 SSP5-8.5 등 다양한 미래 기후변화 시나리오를 대입한 검증에서도 물 부족량을 줄이는 효과가 지속된다는 점을 확인했다.

농촌 현장에서 가뭄 피해를 줄일 수 있는 실용성을 공식적으로 인정받으면서, 이 기술은 9월 2일 행정안전부가 주관한 '대한민국 재난안전 연구개발 대상'에서 장관상을 수상했다. 이 상은 행정안전부가 재난 및 안전관리 분야의 우수한 연구개발 성과를 발굴하고 기술 혁신을 촉진하기 위해 2019년부터 매년 시상해 오고 있다.

김병갑 농촌진흥청 국립농업과학원 밭농업기계과장은 「전기도 없고 끌어다 쓸 물줄기도 마땅치 않은 농촌 현장에서 손쉽게 적용할 수 있는 점이 이 기술의 가장 큰 장점」이라며 「기후위기 시대에 밭작물의 가뭄 피해를 줄이는 실질적인 대안으로 널리 확산해 나가겠다」라고 말했다.

농촌진흥청은 앞으로 농림축산식품부 및 각 지방정부와 긴밀히 협의하여 이번에 개발된 기술을 가뭄 대비 용수개발사업 대상에 포함하는 방안을 추진할 방침이다. 아울러 극심한 가뭄이 닥쳤을 때에 대비해 소규모 지하수 관정과 연계하는 하이브리드 방식으로의 확장도 검토하고 있다. 이와 함께 시스템을 이루는 집수, 수처리, 수격펌프 등 각각의 핵심 요소기술은 농업뿐만 아니라 축산 분야, 조경 관리, 재난 발생 시 임시 급수 체계 등 다양한 분야로 응용 범위를 넓혀갈 계획이다. 기술에 관한 자세한 문의는 국립농업과학원 밭농업기계과(063-238-4041, 4152)로 하면 된다.