用雨水为旱田供应农业用水……农村振兴厅无动力技术，最多减少57%缺水量

在庆南陕川的实证现场，日均达到 98.3㎥的缺水量减少到了 41.3㎥。 干旱持续不断的期间，即最长连续缺水天数也从 18~21天缩短至 13~16天。 这是在既没有电力、也没有地下水管井、也没有可引水源流的陕川实证地得出的数据。 没有用于引水的动力源。 雨水与地形高差， 以及水自行产生的压力，就是全部。

这是由农村振兴厅国立农业科学院旱田农业机械科柳锡哲研究员主导开发的 “无动力综合农业用水供应技术” 的故事。 柳研究员凭借该技术于 9月 2日在行政安全部主办的 “韩国灾难安全研发大奖”中获得部长奖。 这是行政安全部自 2019年起每年面向全国大学、研究机构的灾难安全领域研发成果进行颁发的奖项， 今年经过机构推荐和发表评审， 共有8人入选。 

“这是托共同研究团队的福，由我代表大家获得的奖”

柳研究员一谈获奖感言，就把功劳归于研究团队。 他说， “这不是我一个人完成的，而是托共同研究团队的福”，并表示 “庆尚国立大学、顺天乡大学和国立农业科学院共同执行了课题， 正因为研究人员都非常努力，我才得以作为代表获奖”。 他还补充说， “虽然是经国立农业科学院推荐后报名参评，但我也曾怀疑能否获奖”， “因为原本没有期待，所以评审结果公布后更加高兴”。

此次获奖的研究虽是 2023年至 2025年开展的共同课题， 但他投入雨水研究的时间要长得多。 柳研究员自 2013年起一直持续开展利用雨水的研究。 他说明背景时表示， “此前一直推广储水容器，供平原地区农户使用， 但中山间地区或高地存在难以利用管井和地下水的局限”， “为开发无需电力即可使用的技术，启动了此次研究”。

随着气候变化导致短时间内急剧发展的突发性干旱增多，旱作物种植地的缺水风险已成为常态。 尤其是中山间、高地种植区难以开发管井，供电也困难，因此难以适用污水再利用或地下水管井等既有替代水源 확보方式。 可以说，这是 확보替代农业用水的盲区。

集水-预处理-储存-输送， 无需电力制造农业用水的 4个阶段

开发出的技术是 “集水-预处理-储存-输送” 4个阶段在无需供电的情况下自动循环的综合系统。 核心在于，当下雨时，将无法渗入土壤、沿地表流走的降雨径流不让其直接流失，而是留作农业用水。

被问及运行原理时，柳研究员沿着水流路径作了解释。 小溪沟是指下雨时水沿山地坡面流动的小水道。 他说， “在中山间地区下雨时，利用水流经过的小溪沟，将管道连接到集水装置， 通过后的水进入 5吨容量的主水箱”，并表示 “大型异物会在集水装置中被滤除，小型异物则由自主开发的水力旋流器过滤器滤除”。 他还补充说， “主水箱装满后，溢出的水会再经过一次过滤器，流入下一个水箱，系统设计为可延伸至农户和村庄单位”。

据研究团队介绍，利用离心力分离泥土和异物的水力旋流器分离效率最高可达 96%， 集水装置的最大集水能力为每小时 8.4㎥。

将储存的水送到田地的方式取决于地形。 柳研究员解释说， “按高地和低地进行区分输送， 低地利用高差，通过重力使水自然流动；高地则用水锤泵提升”。 水锤泵是一种利用水流动后停止时产生的压力，将水推送到高处的装置， 研究团队开发的泵在无动力状态下最大扬程为 12m。 相当于约 4层建筑的高度。

在这一点上，突破商用产品的局限被视为技术成果。 柳研究员说， “使用商用水锤泵时，存在耗水多、漏水等损失量大的问题”， “我们自主开发了核心部件排水止回阀，弥补了这一部分，并已完成专利申请”。

研究团队此次技术申请的专利共有 4项。分别是“用于旱作物灌溉的监测及控制系统”(10-2025-0182493)、“降雨径流集水及水处理装置、利用其处理降雨径流的方法”(10-2025-0046790)、“无动力旱田灌溉系统”(10-2025-0117299)、“利用降雨径流的无动力农业用水供应系统”(10-2025-0166502)。 

长水与陕川， 在条件不同的两地分别验证

研究团队在气候、地形条件不同的全北特别自治道长水郡和庆南陕川郡 2处地点，于 2023年 4月至 2025年 11月进行了现场实证。 选择这两处地点是有原因的。

柳研究员解释说， “我们的判断是要在地形和气候条件不同的地方试一试”， “长水是即使不下雨也有常时径流流动的中山间地区， 陕川则是只有下雨时才能收集雨水的地区”。 他还补充说， “我们分为常流水地区和雨水汇集地区进行了实证， 两地都是缺水地区”。

两地实证结果显示，日均缺水量最多减少了 57%。 以陕川郡为例，日缺水量从 98.3㎥减少到 41.3㎥。 最长连续缺水天数从 18~21天缩短至 13~16天， 综合系统日均自主生产 27㎥，稳定供应灌溉用水。 在18个全球气候模式(GCM)和共享社会经济路径(SSP) 情景中，应用 SSP2-4.5和 SSP5-8.5进行的未来气候验证也持续确认了减少缺水量的效果。

储存水的水质也全部满足农业用水标准。 长水郡长溪面大谷里实证地处理水分析结果显示， pH 7.87、EC 0.001dS/m、TOC 5.832㎎/L、SS 26.8㎎/L、T-N 0.9㎎/L、T-P 0.0㎎/L， 6个项目全部在标准范围内。 

柳研究员表示，农户反应也不错。 他说， “去年在陕川进行示范时，农户反应还可以”，并转述说， “大家评价称，若利用这项技术，在中山间和高地也有可能 확보用水”。 

与水箱湿气作斗争的监测系统

开发过程并非一帆风顺。 最让人费心的部分，出乎意料并不是集水和输水装置， 而是让农户确认还能使用多少水的监测系统。

柳研究员说， “我们开发了一款应用程序，使农户能够确认水箱里有多少水、还可以使用多少， 但实证过程中使用的超声波水位计因水箱内潮湿，精度下降”， “这部分成了问题”。

解决办法是改变测量水位的方式本身。 研究团队没有采用非接触方式，而是选择了在浸没于水中的状态下通过水压读取水位的装置。 柳研究员解释说， “从超声波水位计改为压力式水位计后，水位测量问题得到解决”， “由此，基于应用程序的降雨径流监测系统得以顺利运行”。

考虑现场推广而确保耐久性也是一项课题。 柳研究员说， “在现场应用并实证后发现，集水装置和水力旋流器等的耐久性是关键”， “推广时存在破损或维护困难的问题，因此研究重点放在与普通设备相比降低维护保养费用，使农户和现场能够方便维护、维修”。 

初期投资费用 870万韩元……比管井便宜

在决定推广扩大的关键因素——经济性方面，也得出了比地下水管井方式更有利的评价。 包括5个5吨水箱在内的无动力综合系统初期投资费用为 870万韩元， 比太阳能地下水管井系统的 1390万韩元少 37.4%。 年度运行、维护管理费用也为 75万韩元，比管井方式（100万韩元）低 25%。 运行费由水箱清洁费 50万韩元、 管道、阀门、接头及水锤泵耗材更换费 15万韩元、 水质分析外部委托费 10万韩元构成。

柳研究员说， “进行经济性评价后发现，设施安装费在 800万韩元左右，而安装地下水管井则需要约 1400万韩元”， “我们认为相比地下水管井，我们的技术具有经济性， 因此期待扩大推广”。 

目标纳入2027年项目……也可用于畜牧、景观、消防用水

该技术已经进入政策阶段。 研究团队于 2025年 12月向农林畜产食品部提交政策建议， 请求将其纳入 “干旱应对用水开发项目” 支持对象。 柳研究员转述说， “目前正在推进中，计划以 2027年为目标实现项目化”， “地方政府也联系说对这类技术感兴趣”。 他还补充说， “再次与农食品部通话后得知，如果地方政府有需求，就可以反映进去”， “我们认为如果地方政府的要求持续提出，就可能被纳入，因此正在持续推进”。

计划还将扩大应用领域。 柳研究员说， “我们认为不仅农业，畜牧或景观领域也完全可以利用， 计划扩大到农业以外的领域”。 他还提到其作为灾难应对临时供水、 尤其是消防用水的利用可能性。 他说， “储存好的水在火灾等紧急情况下只要连接水管就能使用，因此认为这部分也完全可行”。 对于海外应用，他也表示， “认为完全可以嫁接应用”。

由于是分阶段增加水箱的结构，供应规模也可以扩大。 柳研究员解释说， “这是分阶段安装水箱的方式，因此水量足以供应一般农村村庄”。

后续研究的重心将从技术开发转向推广。 柳研究员说， “雨水研究我们从很久以前就开始做了，技术高度化方面我认为已经 확보”， “重要的是拿着这项技术究竟能扩大、推广到什么程度”。 他还提到农村振兴厅厅长李承敦一直强调技术推广。 柳研究员表示， “既然厅长也强调推广，后续研究将推进以扩大推广为方向的实证研究，并推动指定为新技术农业机械”。 为应对极端干旱，扩展为与小规模地下水联动的混合方式也在讨论范围内。 

从温室抗灾到雨水， 再到农机安全

柳研究员于 2013年 10月通过公开招聘进入国立农业科学院农业工学部灾害预防工学科。 他的研究轨迹贯穿农业现场的灾害与安全。 自2016年起，他在灾害预防工学科开展园艺特作领域温室抗灾设施安全性研究， 去年所属研究室并入旱田农业机械科后，研究重心转向聚焦生产基础安全的研究。 目前他也同时开展农机安全领域研究。 这是一项利用 GPS 数据分析农机使用实际状况的研究， 在全北特别自治道金堤市白山面示范园区，为拖拉机、插秧机、 联合收割机安装 GPS 终端，分析作业优化水平。 柳研究员解释说， “在白山农协开展的农作业代办中，我们为联合收割机等安装终端，用 GPS 数据分析作业量”。

被问及想对因干旱而面临困难的农户说些什么时，柳研究员再次谈到了现场。 他说， “气候变化非常剧烈，务农变得越来越困难”， “在这种情况下，我们将努力打造在现场有用的技术，使我们的研究能够哪怕稍微减轻农户的困难”。