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문제 정의
- 이 연구는 1998년부터 2001년까지 봄기간(3월에서 5월) 동안 북한산국립공원 북동사면 일대에서 동결융해침식 및 토사유출이 계류수질에 미치는 영향을 파악함으로써 국립공원내 계류수질 보전을 위한 과학적 기초 자료를 제공하기 위하여 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 이 연구는 북한산국립공원 북동사면 일대에서봄기간(3월에서 5월) 동안에 동결융해침식 및 토사 유출이 계류수질 변동에 미치는 영향을 파악함으로써 국립공원내 계류수질 보전을 위한 과학적 기초 자료를 제공하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
- 또한, 동결융해침식 토사와 계류수질과의 관계를 밝히기 위하여 적설량이 많고 계류수질 변동에영향하는 동결융해침식토사가 융설수에 쉽게 유출되는 2(X)1 년(적설량 : 71.6cm) 봄기간인 3월 11일, 3월 18일, 3월 25일 총 3회, 각 조사지점에서 계류 수를 :H 씩 채수하여 수질 분석하였고, 융 설 수의 화학성에 영향이 큰 상주로 인해 토양이 떠 있는 상태 즉, 동결융해침식 된 계류변 토양(Heuer 등, 1999; Murdoch 등, 2000)의 화학적 특성을 분석하기 위하여 계류로부터 좌, 우측사면으로 구분하고, 산지사면의 경사가 변하는 지점까지의 거리를 평균하여 계류 유하 방향으로부터 좌, 우 각각 Im, 2m, 3m 되는 3개 지점에서 토양을 500gram 씩 채취하여 원심 분리한 후 채취한 용액을 이온 분석하였다. 단, 봄기간 동안 계류수질 변동에 영향하는 동결융해침식토사는 융설수와 밀접한 관계를 가지므로 전년 11월부터 당년 3월까지 적설 심이 적고, 특히 겨울 기간 동안 적설일과 적설 일의 간격이 8일 이상 되고 기온이 높아 눈이 쉽게 녹았던 1999년(적설량 : 16.
- 조사는 1998년 7월부터 2001년 5월까지 매월 1회 (2(X)1 년 3월 1일부터 5월 6일까지는 매주 1회) 각 조사지점에서 계류수를 1C씩 채수하여 수질을 분석하였다. 또한, 봄기간 동안 계류수질에 영향하는 (志水 등, 1987; 全宰弘, 1995; 朴宰澈, 2000; 朴在 鉉, 2001) 유량은 유속과 계류가 유하하는 유로의 단면적을 기준(박종관, 1997)하여 조사하였다.
- 8cm)에 동결융해침식토사의 조사는 제외하였다. 한편, 계류변에서 상주로 인한 동결융해 침식된 토사가 계류로 유출되는 유출토사량은 각각의 수질 조사지점에서 채수된 물에 포함되어 있는 부유 토사를 무게를 측정한 거름종이에 걸러 건조시킨후 전자식 정밀저울로 무게를 측정하여 단위 2 당 평균 유출 토사량으로 계산하였다(朴在鉉과 禹保命, 1989;朴在鉉, 1995).
대상 데이터
- 조사 유역의 대부분은 신갈나무 등 활엽수가 우점하고, 소나무가 혼재하며, 화강암을 모재로 한갈색산림토양으로 구성되어 있다. 수질 조사지점은 I 유역 과 II 유역 공히 상시 계류가 흐르는 4개 지점으로 상류유역 (site 1과 2)과 하류유역 (site 3 과 4)으로 구분된다(한국임학회지 88(1) 참조).
데이터처리
- 아울러 동결융해침식 토사와 계류수에 용존되어 있는 cr, NQ「, SQ2-량 등 음이온 그리고 유량에 영향하는 pH와 전기전도도는 spss/pc+를 이용하여 회귀분석을 실시하였다.
성능/효과
- 1. 조사기간 동안 계류변 비탈면에서 동결융해침식 되어 유출된 토사량은 하류유역이 상류 유역에서 보다 약 1.3~2.7배 많았으며, 동결융해침식 토사의 평균 pH는 계류수의 pH 변동에 영향하는 것으로 분석되었다.
- 2. 계류수에 용존된 C「, NO3', SCX-량과 동결융해침식 토사에서의 평균 C「, NOf, SOf 량과는 정의 상관관계를 가지며 각각 57%, 73%, 80%의 설명역을 나타내었다.
- 3. 봄기간 동안 계류수의 평균 pH는 1999년에 pH 6.40(5.86〜6.87), 2000년에 pH 6.44(5.80〜 6.65), 2001년에 pH 6.19(5.61 〜6.74)로 하천 수질 환경기준 상수원수 1급수 기준보다 낮아지는 것으로 분석되었다.
- 4. 계류수의 평균 전기전도도는 하류유역이 상류 유역보다 2.3〜3.3배 높았으며, 평균 음이온(C「, NO3 , SO42) 량은 상류유역보다 하류유역이 각각 1.2〜7.4배, 1.1 〜3.9배, 1.1 〜 1.4배 높아 동결융해침식 토사, 사찰 및 음식점 등에서 배출하는 유출수가 합류하는 하류유역의 수질이 상류 유역보다 나빠지는 것으로 분석되었다.
- 5. 계류수의 pH, 전기전도도와 유량과의 회귀분석 결과, 계류수의 pH = 1.7926 X 유량 + 5.9577(R2 = 0.46), 계류수의 전기전도도 = 34.417e36334 3x 유랑(IF = 0.44)의 관계이었다.
- 수의 pH 변화는 Figure 5와 같다. I 유역과 II유역 내 4개 수질 조사지점에서의 수질분석 결과 여름기간(6월에서 8월) 에평균 pH는 1998년에 pH 6.93(6.75-7.0), 1999년에 pH 6.61(6.14〜 6.94), 2000년에 pH 6.56(6.5 4~6.59)으로 그 변화 폭이 적고 하천 수질 환경기준 상수원수 1급수에 포함되는 경향을 나타내었다. 그러나 봄기간 동안 평균 pH는 1999년에 pH 6.
- 그러나 봄기간 동안 상류유역이나 하류 유역에서 용존산소량은 모두 하천수질환경 기준 상수원 수 1 급수의 범위로 나타나 상류유역과 하류 유역에서 용존산소량의 차이는 크지 않은 것으로 분석되었다. 또한, 이 값은 수중에서 생물 종의 균형을 유지하기 위한 용존산소량(吳英敏과 申錫奉, 1991), 상수원의 한계용존산소량(李海金, 1977) 5mg/2 보다 높은 값이었다.
- 결과(박종관, 1997)로 생각된다. 따라서 봄기간 동안 용존산소량 및 용존산소포화도는 인위적 오염이 없는 산림내 상류유역과 산림과 인접한 인위적 오염이 나타나는 하류유역에서는 큰 차이를 나타내지 않는 것으로 분석되어 산림내 그리고 산림과 인접한 유역에서의 용존산소량 및 용존산소 포화도는 봄기간 동안 계류수질 변화 특성에 영향이 적은 것으로 생각된다.
- 07의 범위로 모두 약산성을 나타내었다. 또한, 하류 유역의 평균 pH는 상류유역보다 비교적 높은 pH를 나타내었다. 이때 계류수의 pH는 5.
- 즉, 평균 scM■.량은 하류유역이 상류 유역에서 보다 약 1.1~1.4배 높았는데, 이는 동결융해침식 토사, 음식점 및 사찰 등에서의 유출수 유입 등에 기인한 결과로 계류의 상류보다 하류에서의 오염현상이 큰 것으로 나타났다. 또한, 봄기간 동안 상류유역보다 하류유역에서의 SOM량 증가는 계류 수에서 SO42■■량의 계절변동이 적으므로(강병욱 등, 1996) 대기오염물질 및 모암 등에 의한 영향보다는 동결융해침식 토사의 유출 그리고 사찰, 대형음식점에서의 배출수에 의한 영향이 컸기 때문인 것으로 생각된다.
- 사면에서 동결융해침식 된 토사의 평균 pH는 상류 유역과 하류유역에서 모두 5.21〜6.07의 범위로 모두 약산성을 나타내었다. 또한, 하류 유역의 평균 pH는 상류유역보다 비교적 높은 pH를 나타내었다.
- 즉, 계류수에 용존된 ci-량과 동결융해침식 토사에서의 평균 C「량과의 관계를 직선 회귀 분석한 결과(Figure 2), 계류수에 용존된 C「량과동결융해침식 토사에서의 평균 C「량은 정의 상관관계를 가지며 57%의 설명역을 나타내었다. 이를 직선 회귀 식으로 나타내면, 계류수에 용존된 C「량 = 5.
- 이는 하류유역에서 동결융해침식 토사량이 많았고, 이러한 침식토사에 용존되어 있는 cr, NOf, so42- 등 음이온이 융설수에 동반하여 계류로 유입되었음을 의미하는 결과이다(Peters and Leavesley, 1995; Soulsby 등, 1997; Stottl - emyer and Toczydlowski, 1999). 즉, 계류수에용존된 NO」량과 동결융해침식 토사에서의 평균 NQj■■량과의 관계를 직선회귀 분석한 결과(Figure 3, ) 계류수에 용존된 NQf량과 동결융해침식 토사에서의 평균 NQf량은 정의 상관관계를 가지며 73%의 설명역을 나타내었다. 이를 직선 회귀 식으로 나타내면, 계류수에 용존된 NO3-량 = 0.
- 42) 이었다. 즉, 평균 1寸03「량(哩/ 2은 하류유역이 상류 유역에서 보다 약 1.1 〜3.9배 높았는더】, 이는 동결 융해 침식 토사, 음식점 및 사찰 등에서 배출하는 유출수의 유입 등에 기 인한 결과로 계류의 상류보다 하류에서의 오염현상이 큰 것으로 나타났다.
- 5)이었다. 즉, 평균 전기전도도는 음식점 및 사찰에서 배줄하는 유출수가 유입되는 하류 유역이 인위적 오염이 없는 상류유역 보다 약 2.3〜 3.3배 높은 값을 나타내어 계류의 상류보다 하류에서의 오염현상이 큰 것으로 나타났다.
- 한편 , 봄기 간 동안 I 유역 과 II 유역 이 합류하는 수질 조사지점 4에서의 평균 유량(rrf/sec)은 1999 년에 0.46 , 2000년에 0.24 , 20()1년에 0.23으로 4 개 수질조사지점 가운데 가장 많았으나, 연차적으로 유량이 감소하는 경향을 나타내어 2001년에 봄 가뭄의 영향이 나타났음을 파악할 수 있었다.
후속연구
- 또한, 李憲浩(1997)도 계류수의 pH, 용존산소량은 유출수량의 증가에 따라 값이 상승하나, 전기전도도는 값이 낮아졌다고 하였는더], 이는 모암 등 입지적 요인, 지역적 요인, 계절적 요인에 따른 차이에 기인한 결과로 생각된匸卜. 따라서 봄기간 동안 유량 변동에 따른 계류 수에서 의전 기전도 도의 변화에 관한 연구는 장기적이고도 지속적인 모니터링을 통한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 그러나 朴 宰澈과 李憲浩(2000)는 유량이 증가하면 pH가 낮아지다가 첨두유량을 전환점으로 유출량이 감소하면 pH가 높아졌다고 보고하여 이 연구 결과와는 상반되는 결과이었다. 따라서 이와 같은 결과는 입지적, 계절적 특성 등에 따른 차이에 기인하는 결과로 생각되며, 보다 장기적인 자료의 수집으로 계류 수의 pH와 유량과의 관계를 구명할 필요가 있을 것으로 생각된다.
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