[논문]대청댐 저수지 퇴적물의 용출특성과 수질에 미치는 영향에 관한 연구

이요상; 이경식

대청댐 저수지 퇴적물의 용출특성과 수질에 미치는 영향에 관한 연구
A Study on Release Characteristics of Sediment and its Impacts on Water Quality in Daecheong Dam Reservoir 원문보기

환경영향평가 = Journal of environmental impact assessment, v.9 no.2, 2000년, pp.99 - 107

이요상 (한국수자원공사 수자원연구소) , 이경식 (한국수자원공사 댐관리처)

Abstract ▼ AI-Helper

In order to solve water quality problem of domestic dam reservoir, many projects have been performed in a point of view to restoration of water quality. This study was carried out to evaluate the effect of release from sediment on water quality and release characteristics. Daecheong dam reservoir was investigated for two years, from 1998 to 1999. The nutrient release rates of Daecheong reservoir is less than foreign eutrophic reservoir at anoxic condition. For the evaluation of the effect of nutrient release on water quality, internal and external loading was calculated at Daecheong reservoir. As total phosphorus loading from sediment is calculated 9.3 ton/yr and inflow loading from Daecheong reservoir watershed 118 ton/yr, internal loading shows the portion of 7.88% to external loading. At this study, because sampling point was choosed at the point where much sediment is accumulated, experimental result is more than average release rates. Because Daecheong reservoir shows complete thermal stratification and anoxic condition below 30m from water surface in summer seasons, released phosphorus from sediment can not transfer to epilimnion and eventually resettles. Therefore sediment has insignificant impacts on water quality on Daecheong dam reservoir.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 그 동안 국내와 외국에서 발표된 현황을 토대로 대청댐 퇴적물의 용출 현상을 연구하여 다목적댐 저수지에서 퇴적물에 의한 수질영향을 분석함으로써 저수지 수질보전을 위한 효율적인 평가방안으로 사용하고자 한다.
호소의 수질개선을 위한 방법은 영양염 조절법(Nutrient Control Methods)과 생체의 통제나 제거법(Methods for Control or Removal of Biomass)등 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 이 중에서 특히 영양염 조절법에는 영양염류전환, 희석과 세척, 인 고정화, 퇴적물산화, 퇴적물 제거 및 정체층 방류 등의 방법이 있는데¹⁰⁾¹⁶⁾ 그 중에서 호소바닥의 퇴적물 제거가 대청호 수질개선을 위한 하나의 방법으로 거론됨에 따라 본 연구를 실시하였다. 준설을 수질개선의 수단으로 채택하는 경우에는 우선 용출에 의한 수질영향을 먼저 조사하여야 하며 그후에 준설 작업이나 준설 폐기물의 투기에 의해 오염물질의 부유나 확산, 생태계의 교란 가능성에 대한 신중한 검토가 필요하다.

제안 방법

댐저수지내에서 질소와 인은 부영양화 원인 물질로 중요시되고 있다. 본 연구에서는 용출실험 장치내 상등수의 영양염 농도변화를 분석함으로써 저니로부터 총질소와 총인 그리고 용존성인의 용출량을 산정하였다.
또한 반응조 내에서 조류의 광합성에 의한 산소 발생을 방지하기 위하여 완벽하게 차광시켰다. 실험대상지역은 수심이 비교적 깊고 혐기성상태를 나타내므로 본 실험에서는 이와 같은 현장조건을 만들기 위하여 N₂ gas를 주입하여 수중의 용존산소를 방출시켜 혐기성 상태를 유지 시켰으며 온도를 25±1℃로 유지하였다.

대상 데이터

대청댐 저수지에서의 퇴적물 시료채취지점은 Fig. 3에 나타난 바와 같이 수심이 가장 깊은 댐 앞지점, 댐과 회남지점의 중간에 위치한 내탑, 가두리 양식장이 많았던 회남지점, 회남과 장계교의 중간에 위치한 대정리, 상류유입하천과 가장 가까이 접한 장계교지점 등 5개 지점을 선정하였으며, 대청댐의 부영양화에 관련이 있는 총질소(TN), 총인(TP) 그리고 용존성 인(PO₄-P)의 용출특성을 실험하였다.

성능/효과

1) 퇴적물의 용출은 주로 혐기성 상태에서만 일어난다. 총인의 경우 혐기성 상태에서는 3.
2) 대청댐 저수지 퇴적물의 용출량은 외국호소와 비교하여 낮다. 99년 자료에 의하면 대청댐에서는 총인의 경우 3.
또한 수심이 30m보다 깊은 지역의 하층 수온이 년중 10℃ 이하이며 10℃ 이하에서는 인의 용출이 발생하지 않는다는 연구결과를 인용 한다면 용출이 거의 일어나지 않는 것으로 평가된다.³⁾ 이상과 같은 연구결과를 종합해볼 때 수심이 30m이상되는 혐기성층에서 영양염의 용출은 극히 미량인 것으로 판단되며 상층수에 영향이 거의 없는 것으로 평가된다.
3) 저질로부터 용출된 영양염의 총인부하는 외부에서 유입되는 부하대비 7.88%로 미약하며, 대청호 표수층까지 이동하여 부영양화를 심화시키는 주 요인이라고 판단하기는 어렵다. 즉 대청호의 혐기성 조건은 성층현상이 강력하게 발달된 하절기에 형성되므로 이 시기에 인이 용출된다 하더라도 심수층에 머물러 있다가 재차 침강하는 것이 많을 것으로 추정되기 때문에 대청호 상층의 인 농도에 대한 용출의 효과는 매우 적을 것으로 평가된다.
4) 대청댐 저수지의 가두리 양식장 하층의 퇴적물 용출량은 매년 급격히 줄어든다. 가두리 양식장이 많았던 회남지역은 총질소의 경우에 1997년에 191.
준설을 수질개선의 수단으로 채택하는 경우에는 우선 용출에 의한 수질영향을 먼저 조사하여야 하며 그후에 준설 작업이나 준설 폐기물의 투기에 의해 오염물질의 부유나 확산, 생태계의 교란 가능성에 대한 신중한 검토가 필요하다.⁸⁾ 호소의 퇴적물들은 대부분 수층에서 침강하여 형성된 것으로 일정기간 축적되어 있다가 분해, 확산, 재부유, 생물교란 등의 생물·물리·화학적 과정에 의해 다시 수층으로 용출되어 수질 및 수생태계에 영향을 미칠 수 있다. 수질 및 수생태계에 대한 퇴적물의 영향은 오래 전부터 많은 연구가 진행되어 왔으며 대부분의 연구는 실험실에서 이뤄지나^12)13)14) 현장에 대형 반응기를 설치하고 실시하는 경우도 많이 있다.
또한 조규송⁷⁾ 등이 1990년도에 실측한 자료에 의하면, 대청호에 유입되는 총인은 7월중에 홍수에 의하여 년간 유입량의 38% 가량이 집중적으로 발생하며, 7월~9월중의 하절기에 유입되는 양은 연간 총량의 56% 가량으로 나타나고 있다. 또한 99년도에 조사한 섬진강댐 저수지의 경우에도 총 7회의 강우에 의해 유입되는 영양염류의 부하가 T-N일 경우 49.3%, T-P일 경우에는 49.9%로 조사되어 강우시에 유입되는 영양염류에 대한 관리가 중요함을 나타내고 있다.
2). 또한 일반적인 호수들의 경우 봄과 가을철에 두 번의 역전 현상을 보이는 것으로 알려져 있으나 대청호의 경우 수심이 깊은 본댐과 청남지역에서의 완전한 역전현상은 겨울철 1회만 일어나는 것으로 나타났다.
용존성 인의 용출특성은 총인의 경우와 다르게 변동이 크나 ’97년에 비해 ’98년과 ’99년의 용출량은 많이 줄어든 것으로 나타났다. 또한 호기성상태에서는 인이 용출되지 않는 것으로 나타났으며 일부는 오히려 수체중의 인이 제거되는 것으로 나타났다. 이 결과는 ’98년에 발표된 Cannonsville reservoir에서 실시했던 실험과 일치하는 결과를 보여주고 있다.
한편 Table 3은 조사지점별 용존성 인의 용출률을 나타낸다. 용존성 인의 용출특성은 총인의 경우와 다르게 변동이 크나 ’97년에 비해 ’98년과 ’99년의 용출량은 많이 줄어든 것으로 나타났다. 또한 호기성상태에서는 인이 용출되지 않는 것으로 나타났으며 일부는 오히려 수체중의 인이 제거되는 것으로 나타났다.
Table 1. 대청호 각 지점별 TN 용출률

용출실험 장치에서 수행한 대청호 퇴적물의 총 인 용출실험 결과는 Table 2에 나타난 바와 같이 외국의 실험결과와 유사하거나 조금 낮은 것으로 나타났으며, 1999년에 수행한 다섯 지점의 실험지역에서 회남지점이 가장 높은 용출율을 나타내는 것으로 평가되었다.

후속연구

생태학적으로 퇴적물은 저서 생물이 부착 또는 생활할 수 있는 공간을 제공하는 수생태계(水生態界)의 중요한 요소로 수체(水體)와 유기적으로 연결되어 있다.⁹⁾¹⁵⁾ 이런 경로로 영양물질이 이동된다면 수층으로의 이동보다 먹이사슬에 의한 영양염류 이동이 큰 것으로 볼 수 있으나 이에 대한 정확한 연구결과는 계속연구를 통하여 규명할 계획이다. 우리나라의 경우 상수원으로 이용되는 호소가 많고 호소 및 하천 관리를 통해 단순한 수질보호뿐만 아니라 건강한 수생태계를 보호한다는 종합적인 틀 속에서 추진될 향후의 수질환경관리를 고려하면 용출보다는 직접적인 저서생물에 대한 악영향을 근거로 퇴적물 관리기준이 설정되어야 할것으로 판단된다.
이 결과는 ’98년에 발표된 Cannonsville reservoir에서 실시했던 실험과 일치하는 결과를 보여주고 있다. 그러나 용존성 인의 용출량은 변동이 크므로 연구를 계속하여 정확한 용출현상을 규명할 계획이다.
⁹⁾¹⁵⁾ 이런 경로로 영양물질이 이동된다면 수층으로의 이동보다 먹이사슬에 의한 영양염류 이동이 큰 것으로 볼 수 있으나 이에 대한 정확한 연구결과는 계속연구를 통하여 규명할 계획이다. 우리나라의 경우 상수원으로 이용되는 호소가 많고 호소 및 하천 관리를 통해 단순한 수질보호뿐만 아니라 건강한 수생태계를 보호한다는 종합적인 틀 속에서 추진될 향후의 수질환경관리를 고려하면 용출보다는 직접적인 저서생물에 대한 악영향을 근거로 퇴적물 관리기준이 설정되어야 할것으로 판단된다.⁶⁾
1999년 실험에서 회남지점은 1998년에 실시한 지점과 동일한 지점에서 시료를 취하여 실시한 것이며 동일한 실험장치로 동일한 실험자가 실험한 결과여서 상당히 의미 있는 것으로 보여진다. 이러한 결과는 이후에도 계속실험을 실시하여야 정확한 평가가 가능하겠지만 현재로서는 가두리 양식장이 철거된 효과인 것으로 평가되어 진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	호소의 수질개선을 위한 방법은 어떻게 구분될 수 있는가?	호소의 수질개선을 위한 방법은 영양염 조절법(Nutrient Control Methods)과 생체의 통제나 제거법(Methods for Control or Removal of Biomass)등 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 이 중에서 특히 영양염 조절법에는 영양염류전환, 희석과 세척, 인 고정화, 퇴적물산화, 퇴적물 제거 및 정체층 방류 등의 방법이 있는데10)16) 그 중에서 호소바닥의 퇴적물 제거가 대청호 수질개선을 위한 하나의 방법으로 거론됨에 따라 본 연구를 실시하였다.
	일반적으로 댐 저수지에서 수화현상이 발생하면 어떠한 현상이 초래되는가?	대부분의 국내 다목적 댐은 유역면적이 넓고 댐 상류로부터 유입되는 오염물질의 양도 많아 매년 7월경이나 장마 이후에는 조류의 서식환경이 좋아져 조류의 대량 발생으로 물 이용에 지장을 받고 있다.7) 일반적으로 댐 저수지에서 수화(水華: water bloom)현상이 발생하게 되면 여과지 폐색 등으로 정수공정에 지장을 초래하게 되고, 냄새발생 등과 같은 문제로 수돗물에도 나쁜 영향을 줄 수 있는 것으로 알려져 있으며, 조류가 저수지 수면에 부유하여 서식함으로 경관을 해치게 되기도 한다.
	대청댐 저수지 유로의 발원지점은?	대청댐 저수지의 유역면적은 4,134km2이고 유로 총 연장은 250km이다. 덕유산 및 속리산 발원지점에서 시작되는 대청댐 유로는 하류로 유하되면서 근접 소도시와 농경지를 거쳐 호수로 유입되는데 대청호로 유입되는 주요지천은 서화천, 봉황천, 남대천, 영동천, 초강천, 보청천, 옥천천 등이 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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