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문제 정의
- 따라서 이 연구는 북한산국립공원에서 봄철에 동결융해침식 토사 및 유량에 따른 계류수의 이화학적 수질특성을 분석함으로써 국립공원내 계류수질 보전을 위한 기초 자료를 제공 하는데 그 목적이 있다.
- 이 연구는 북한산국립공원에서 계류수질에 미치는 동결융해침식토사와 유출수량의 영향을 파악함으로써 국립공원내 계류수질 보전을 위한 과학적 기초 자료를 제공하기 위하여 2002년 3월부터 10월까지 수행하였다. 조사기간 동안 계류수의 평균 pH는 동결융해침식토사의 평균 pH 보다 높았으며, 계류수의 평균 전기전도도는 상류유역이 하류유역 보다 약 2.
제안 방법
- 한편, 계류변에서 상주로 인한 동결융해침식 된 토사가 계류로 유출되는 유출토사량은 각각의 수질조사지점에서 채수된 물에 포함되어 있는 부유토사의 무게를 측정한 거름종이에 걸러 건조시킨 후 전자식 정밀저울로 무게를 측정하여 단위 ℓ당 평균유출토사량으로 계산하였다. 계류수질분석은 선행연구결과 계류수질 평가인자라 판단되는 pH(HI 8314 Membrane pH meter), 전기전도도(Conductivity meter)는 현장에서 측정하였으며, 양이온(Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+) 5개 항목, 음이온(Cl-, NO3-, SO 42-) 3개 항목 등 총 8개 항목에 대하여는 시료를 Ice Box에 보관한 후 실험실에 가져와 0.45μ m의 필터에 각각 2회 통과시킨 후 Ion Chromatography로 분석하였다. 토양용액은 계류수질과 동일한 방법으로 동일한 항목에 대하여 분석 하였다.
- 계류에서 동결융해침식 및 유출특성을 분석하기 위하여 우이동계곡을 표본 대상으로 상시 계류수가 흐르는 상ㆍ하류유역 2개 지점을 선정 2002년 동결융해침식토사가 유출하는 3, 4, 5월에 각기 1회 각 조사지점에서 계류수를 1ℓ씩 채수하여 수질 분석하였다.
- 3m이었다. 동결융해침식토사에 의한 계류수질 변동에 따른 조사유역은 우이동계곡의 Ⅰ과 Ⅱ(Figure 1)의 상류유역(site 1과 2) 과 하류유역(site 3과 4)으로 구분하였다.
- , 2000)의 화학적 특성을 분석하기 위하여 계류로부터 좌ㆍ우측사면으로 구분하였다. 아울러 산지사면의 경사가 변하는 지점까지의 거리를 평균하여 계류 유하 방향으로부터 좌ㆍ우 각각 1m, 2m, 3m 총 6개 지점에서 동결융해침식토사 500gram을 채취하여 원심분리한 후 채취한 용액을 이온 분석하였다. 한편, 계류변에서 상주로 인한 동결융해침식 된 토사가 계류로 유출되는 유출토사량은 각각의 수질조사지점에서 채수된 물에 포함되어 있는 부유토사의 무게를 측정한 거름종이에 걸러 건조시킨 후 전자식 정밀저울로 무게를 측정하여 단위 ℓ당 평균유출토사량으로 계산하였다.
- 융설수의 화학성에 영향이 큰 서릿발에 의하여 토양이 들떠있는 상주로 인해 동결융해 침식되는 계류변 토양(Heuer et al., 1999; Murdoch et al., 2000)의 화학적 특성을 분석하기 위하여 계류로부터 좌ㆍ우측사면으로 구분하였다. 아울러 산지사면의 경사가 변하는 지점까지의 거리를 평균하여 계류 유하 방향으로부터 좌ㆍ우 각각 1m, 2m, 3m 총 6개 지점에서 동결융해침식토사 500gram을 채취하여 원심분리한 후 채취한 용액을 이온 분석하였다.
- 45μ m의 필터에 각각 2회 통과시킨 후 Ion Chromatography로 분석하였다. 토양용액은 계류수질과 동일한 방법으로 동일한 항목에 대하여 분석 하였다. 또한, 각 계류에서의 계류수질 분석 결과는 spss/pc+를 이용하여 회귀분석하였다.
- 아울러 산지사면의 경사가 변하는 지점까지의 거리를 평균하여 계류 유하 방향으로부터 좌ㆍ우 각각 1m, 2m, 3m 총 6개 지점에서 동결융해침식토사 500gram을 채취하여 원심분리한 후 채취한 용액을 이온 분석하였다. 한편, 계류변에서 상주로 인한 동결융해침식 된 토사가 계류로 유출되는 유출토사량은 각각의 수질조사지점에서 채수된 물에 포함되어 있는 부유토사의 무게를 측정한 거름종이에 걸러 건조시킨 후 전자식 정밀저울로 무게를 측정하여 단위 ℓ당 평균유출토사량으로 계산하였다. 계류수질분석은 선행연구결과 계류수질 평가인자라 판단되는 pH(HI 8314 Membrane pH meter), 전기전도도(Conductivity meter)는 현장에서 측정하였으며, 양이온(Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+) 5개 항목, 음이온(Cl-, NO3-, SO 42-) 3개 항목 등 총 8개 항목에 대하여는 시료를 Ice Box에 보관한 후 실험실에 가져와 0.
데이터처리
- 토양용액은 계류수질과 동일한 방법으로 동일한 항목에 대하여 분석 하였다. 또한, 각 계류에서의 계류수질 분석 결과는 spss/pc+를 이용하여 회귀분석하였다.
성능/효과
- 각 수질조사지점에서 계류수의 pH 변화는 Figure 6과 같다. Ⅰ유역과 Ⅱ유역 내 4개 수질 조사지점에서의 수질분석 결과 평균 pH는 pH 6.46(6.32～6.59)으로 그 변화 폭이 적고 보건복지부 하천수질환경기준에 의한 상수원수 1급수에 접근하는 약산성을 띠는 경향을 나타내었다.
- (1998)은 수생태계의 직접적인 영향요인은 SO42-라고 하였는데, 이는 본 연구결과를 뒷받침하는 결과라 생각된다. 따라서 계류수에 용존된 SO42-량과 동결 융해침식 토사에서의 평균 SO42-량과의 관계를 직선회귀 분석한 결과(Figure 5), 계류수에 용존된 SO42-량과 동결융해침식 토사에서의 평균 SO42-량은 정의 상관관계를 가지며 97%의 설명역을 나타내었다. 이를 직선회귀식으로 나타내면, 계류수에 용존된 SO42-량 = 1.
- 또한, 사면에서 동결융해침식 된 토사의 평균 SO42-량은 상류유역과 하류유역에서 모두 3.32～ 6.93㎎/ℓ의 범위로 하류유역이 상류유역 보다 약 1.2～2.1배 많았다. 이는 하류유역에서 동결융해침식 토사량이 많았고, 상류유역의 계류수가 합류되는 등 침식토사에 용존되어 있는 Cl-, NO3-, SO42- 등의 음이온이 융설수에 동반하여 계류로 유입되었음을 의미하는 결과이다 (Johannessen et al.
- 8배 낮은 값을 나타내었다. 또한, 직선회귀분석결과 동결융해침식된 토사와 계류수에서의 pH와 음이온량 (Cl-, NO3-, SO42-)은 정의 상관관계를 나타내었다. 한편, 계류수의 pH는 유량이 증가할수록 농도가 하강하고, 유량감소시에는 농도가 상승하는 관계를 나타내었으며, 전기전도도는 유량이 증가 할수록 농도가 증가하고, 유량감소시에는 농도가 하강하는 관계를 나타내었다.
- 01의 범위로 모두 약산성을 나타내었다. 또한, 하류유역의 평균 pH는 상류유역보다 비교적 높은 pH 를 나타내었다. 이때 계류수의 pH는 6.
- 사면에서 동결융해침식 된 토사의 평균 pH는 상류유역과 하류유역에서 모두 5.31～6.01의 범위로 모두 약산성을 나타내었다. 또한, 하류유역의 평균 pH는 상류유역보다 비교적 높은 pH 를 나타내었다.
- 이때 봄철에 유량이 적고 고도가 높으며 음식점 등 인위적인 영향이 없는 상류유역에서의 평균 pH는 6.39(6.32～6.47)로, 유량이 많고 고도가 낮으며 음식점 등 인위적 영향이 있는 하류유역에서의 평균 pH의 값인 6.54(6.45～6.59) 보다 비교적 낮은 값을 나타내 봄철에는 유량이 적고 인위적 오염이 없는 상류유역 계류수의 pH는 유량이 많고 인위적 오염이 발생되는 하류유역에서의 pH와 다른 양상을 나타내는 것으로 분석되었다. 즉, 상류유역에서는 이러한 결과가 선행연구결과(Johannessen et al.
- 즉, 大類 등(1992), 박재철(2000)의 연구 결과와 유사하였다. 이와 같은 결과는 계류 수질 오염의 지표인 전기전도도는 유량이 증가 할수록 농도가 증가하고, 유량감소시에는 농도가 하강하는 관계를 나타내었다. 이는 봄철에 동결융해침식 토사의 계류로의 유입에 의한 Cl-,NO3-, SO42- 등 음이온량의 증가에 기인하는 결과 때문이라 생각된다.
- 이 연구는 북한산국립공원에서 계류수질에 미치는 동결융해침식토사와 유출수량의 영향을 파악함으로써 국립공원내 계류수질 보전을 위한 과학적 기초 자료를 제공하기 위하여 2002년 3월부터 10월까지 수행하였다. 조사기간 동안 계류수의 평균 pH는 동결융해침식토사의 평균 pH 보다 높았으며, 계류수의 평균 전기전도도는 상류유역이 하류유역 보다 약 2.1～2.8배 낮은 값을 나타내었다. 또한, 직선회귀분석결과 동결융해침식된 토사와 계류수에서의 pH와 음이온량 (Cl-, NO3-, SO42-)은 정의 상관관계를 나타내었다.
- , 1997; Stottlemyer and Toczydlowski, 1999). 즉, 계류수에 용존된 Cl-량과 동결융해침식 토사에서의 평균 Cl-량과의 관계를 직선회귀 분석한 결과(Figure 3), 계류수에 용존된 Cl-량과 동결융해침식 토사에서의 평균 Cl-량은 정의 상관관계를 가지며 98%의 설명역을 나타내었다. 이를 직선회귀식으로 나타내면, 계류수에 용존된 Cl-량 = 0.
- , 1997; Stottlemyer and Toczydlowski, 1999). 즉, 계류수에 용존된 NO3- 량과 동결융해침식 토사에 서의 평균 NO3-량과의 관계를 직선회귀 분석한 결과(Figure 4), 계류수에 용존된 NO3-량과 동결 융해침식 토사에서의 평균 NO3-량은 정의 상관관계를 가지며 99%의 설명역을 나타내었다. 이를 직선회귀식으로 나타내면, 계류수에 용존된 NO3-량 = 1.
- 그러나 이 값의 차이는 계곡 내에 설치되어 있는 인공구조물의 영향뿐만 아니라 계곡 주변에 위치하여 있는 휴게소, 음식점, 사찰 등에서 유출한 오폐수의 영향이 포함된 것으로 엄밀하게 계곡 내에 설치되어 있는 인공 구조물만의 영향이라고는 판단할 수 없다. 즉, 우이동계곡의 상ㆍ하류유역의 계류수질을 분석해 보면 계류수질에 영향한다고 판단되는 음이 온의 경우에는 그 총량평균이 상류유역에서는 3.85(2.06～6.60)㎎/ℓ로 하류유역의 음이온총량 평균 8.92(7.30～12.35)㎎/ℓ보다 약 1/2.32의 수준에 그쳐 하류유역에서의 영향이 크게 나타났다. 이는 계곡 내에 설치된 인공구조물에서 유출된 이온성분 때문이라고 판단하기보다는 계곡인근에 위치한 사찰, 음식점 등에서 유출한 오폐수의 영향이 큰 데 기인한 결과 때문이라 생각된다.
- 따라서 이를 구별하기 위하여는 인공구조물이 설치되어 있지 않는 상류 계곡과 인공구조물이 집중적으로 배치되어 있는 하류지역으로 구분하여 조사할 필요가 있다. 즉, 인공구조물이 설치되어 있지 않은 상류계곡의 평균 pH는 6.61 (6.60～6.62)로 보건복지부 하천수질환경기준에 의한 상수원수 1급수의 범위 내였으며, 하류유역의 평균 pH도 6.73(6.71～6.74)으로 보건복지부 하천수질환경기준에 의한 상수원수 1급수의 범위 내였으나 상류유역보다는 비교적 높은 값이었다. 그러나 전기전도도는 하류유역에서 평균 110.
- 6)보다는 작은 값이었다. 즉, 평균 전기전도도는 하류유역이 상류유역 보다 약 2.1～2.8배높은 값을 나타내어 계류의 상류보다 하류에서의 오염현상이 큰 것으로 나타났다. 이는 동결융 해침식토사의 영향에 더하여 음식점 및 사찰에서 배출하는 유출수가 유입된데 기인한 결과라 생각된다(박재현 등, 2001).
- 또한, 직선회귀분석결과 동결융해침식된 토사와 계류수에서의 pH와 음이온량 (Cl-, NO3-, SO42-)은 정의 상관관계를 나타내었다. 한편, 계류수의 pH는 유량이 증가할수록 농도가 하강하고, 유량감소시에는 농도가 상승하는 관계를 나타내었으며, 전기전도도는 유량이 증가 할수록 농도가 증가하고, 유량감소시에는 농도가 하강하는 관계를 나타내었다. 따라서 북한산 국립공원 북동사면 일대 계류수의 수질보전을 위해서는 계류변에서의 동결융해침식 토사의 유입을 방지하기 위한 대책이 필요할 것으로 생각된다.
후속연구
- 또한, 이헌호(1997)도 계류수의 pH, 용존산소량은 유출수량의 증가에 따라 값이 상승하나, 전기전도도는 값이 낮아졌다고 하였는데, 이는 모암 등 입지적, 지역적, 계절적 요인에 따른 차이에 기인한 결과로 생각된다. 따라서 봄기간 동안 유량 변동에 따른 계류수에서의 전기전도도의 변화에 관한 연구는 장기적이고도 지속적인 모니터링을 통한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 따라서 북한산국립공원 일대 계류수의 수질 보전을 위해서는 계류변에서의 동결융해침식 토사의 유입을 방지하기 위한 대책이 필요할 것으로 생각된다. 특히 계곡 내에 인공구조물의 설치에 따라 계안이 훼손되지 않도록 하여야 하며, 훼손시에는 식생을 도입하거나 환경 친화적인 구조물을 이용하여 계안을 보호하는 방법이 강구되어야 할 것이다.
- 그러나 박재철과 이헌호(2000)는 유량이 증가하면 pH가 낮아지다가 첨두유량을 전환점으로 유출량이 감소하면 pH가 높아졌다고 보고하여 이 연구결과와는 상반되는 결과이었다. 따라서 이와 같은 결과는 입지적, 계절적 특성 등에 따른 차이에 기인하는 결과로 생각되며, 보다 장기적인 자료의 수집으로 계류수의 pH와 유량과의 관계를 구명할 필요가 있을 것으로 생각된다.
- 즉, 계안에 침식 방지시설의 설치 또는 식생복원이 필요할 것으로 생각된다. 아울러 적설이 많은 해 혹은 일교차가 클 때 융설수와 이로 인한 동결융해침식에 관한 연구도 지속적으로 수행되어야 할 것으로 생각된다. 그러나 이 연구에서는 현장여건 등의 사유로 인해 강수에 대한 자료를 수집 하지 않아 분석에 포함시키지 못했다.
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