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문제 정의
- 본 연구에서는 유역에서 발생되는 오염물질의 제거 및 배출 특성을 파악하고, 오염총량제 적용을 위한 연간 오염물질량의 합리적인 산정을 위해 오염부하량 산정모형을 구축하였다. 오염부하량 산정모형에서는 개별 오염원의 발생형태, 처리시설 형태 및 제거율, 오염물질량의 시기별 배출특성 및 배출량을 분석하고, 이를 통해 실제로 하천 수계에 도달하는 오염물질량을 시기별로 산정하였다.
- 본 연구에서는 유역에서 발생되는 오염물질의 제거 및 배출 특성을 파악하고, 오염총량제 적용을 위한 합리적인 오염물질량 산정을 위해 오염부하량 산정모형을 구축하였다. 오염부하량 산정모형에서는 오염원별로 발생형태, 처리시설 형태 및 제거율, 수계까지의 이동에 따른 변화량 등을 분석하므로서 오염물질의 발생원에서부터 수계에 유입되기까지의 모든 과정에 대한 오염물질 변화량을 산정한다.
가설 설정
- 그러나 본 연구에서는 양식장에서 배출되는 부하는 발생량 전량이 배출되는 것으로 가정하였다.
제안 방법
- 오염부하량 산정모형에서는 개별 오염원의 발생형태, 처리시설 형태 및 제거율, 오염물질량의 시기별 배출특성 및 배출량을 분석하고, 이를 통해 실제로 하천 수계에 도달하는 오염물질량을 시기별로 산정하였다. 모형의 적용을 위해 현재 새만금 간척사업을 통해 새로이 조성될 예정인 새만금호의 상투, 유역을 대상으로 각각의 오염원별로 모형의 보정을 실시하였으며 , 모형의 검증 및 적용계수의 민감도 분석을 실시하였다. 새만금 담수호의 용수 사용시기인 2012년까지 실시되는 각종 수질개선 시나리오에 따른 오염물질 저감량을 분석하여 모형의 응용성을 평가하였다.
- 본 연구에서는 유역내의 이러한 오염물질 발생원에서 생성된 발생부하량과 처리시설에서 삭감된 후 유역으로 배출되는 배출부하량, 유역내에서의 변화과정을 거친 후 최종적으로 하천 수계로 유입되는 유달부하량을 산정하였다.
- 모형의 적용을 위해 현재 새만금 간척사업을 통해 새로이 조성될 예정인 새만금호의 상투, 유역을 대상으로 각각의 오염원별로 모형의 보정을 실시하였으며 , 모형의 검증 및 적용계수의 민감도 분석을 실시하였다. 새만금 담수호의 용수 사용시기인 2012년까지 실시되는 각종 수질개선 시나리오에 따른 오염물질 저감량을 분석하여 모형의 응용성을 평가하였다.
- 새만금유역에서 배출되는 오염물질량은 생활계, 축산계, 산업계, 토지이용, 양식장, 온천 등으로 오염원별로 구분하여 리동별로 산정하였으며 , 강우 유출에 따른 시기별 배출특성을 분석하기 위하여 월별로 배출량을 산정하였다.
- 적용하였다. 새만금유역의 1998년 오염원자료를 이용하여 오염원을 항목별로 분류하여 모형의 입력자료로 구성하고, 모형의 적용성을 평가하기 위하여 모형의 보정 및 검증을 실시하였으며, 민감도분석을 통해 모형구축에 사용된 계수의 반응도를 분석하였다.
- 수질 실측치가 있는 7개의 세부 소유역에 대해, 유량과 수질농도를 곱하여 실측 유달부하량을 산정하고, 이를 회귀식을 이용하여 수질항목별 자정계수를 표 1과 같이 산정하였다.
- 오염부하량 산정모형에서는 개별 오염원의 발생형태, 처리시설 형태 및 제거율, 오염물질량의 시기별 배출특성 및 배출량을 분석하고, 이를 통해 실제로 하천 수계에 도달하는 오염물질량을 시기별로 산정하였다. 모형의 적용을 위해 현재 새만금 간척사업을 통해 새로이 조성될 예정인 새만금호의 상투, 유역을 대상으로 각각의 오염원별로 모형의 보정을 실시하였으며 , 모형의 검증 및 적용계수의 민감도 분석을 실시하였다.
- 오염부하량 산정모형의 응용성을 평가하기 위하여, 향후 조성 예정인 새만금 담수호의 용수 사용시기인 2012년을 기준으로 오염 물질량 삭감 시나리오를 설정하여 시나리오에 따른 오염물질 발생량 및 배출량을 산정하고, 이를 비교 평가하므로서 각종 수질 개선 대책에 따른 오염부하량 산정모형의 반응을 검토하였다.
- 오염부하량 산정모형의 적용성을 평가하기 위한 오염물질 삭감 시나리오는 2012년까지 현재의 환경기초시설 이외는 아무런 대책을 실시하는 않는 무대책의 경우와 오염물질 배출량 삭감을 위해 상류유역에 수질개선 대책을 실시하는 경우 등 총 3가지로 구성하였다. 먼저 시나리오-A는 2012년까지 오염원은 증가하지만 1998년 현재의 환경기초시설이 그대로 유지되는 경우로서 아무런 추가대책이 적용되지 않는 경우이다.
- 유역으로 배출되는 오염물질 배출량은 처리시설 없이 직접 수역으로 배출되는 양 및 개별처리시설을 거치는 동안 배출되는량, 환경기초시설의 오염원별 방류량을 모두 합하여 계산하였다.
이론/모형
- 오염물질 배출구조 분석을 위한 오염부하량 산정모형을 새만금 유역에 적용하였다. 새만금유역의 1998년 오염원자료를 이용하여 오염원을 항목별로 분류하여 모형의 입력자료로 구성하고, 모형의 적용성을 평가하기 위하여 모형의 보정 및 검증을 실시하였으며, 민감도분석을 통해 모형구축에 사용된 계수의 반응도를 분석하였다.
성능/효과
- 배출부하량은 시나리오-A에서는 BOD 99, 641 kg/day, T-N 48, 058 Wday, T-P 34, 808 k"day로서 1998년에 비해 BOD는 13.4%, T-N 14.9%, T-P 17.9%가 증가하는 것으로 나타나, 새만금 상류유역에 대해 수질개선을 위한 대책을 실시하지 않는다면 수질오염도가 1998년 현재보다 상당히 증가할 것으로 판단된다.
- 3%가 줄어든 404, 850 kg/day로 나타나 가축사육두수의 추세변화에 따른 부하량 감소를 반영하고 있다. T-N 발생량은 77, 517 kg/day이고, T-P는 22, 460 kg /day로서, 시나리오-A에 비해 각각 13.7% 및 14.1%가 줄어들어, 가축사육두수 추세 및 농경시비량 변화에 따른 오염물질 발생량이크게 감소하는 것으로 나타났다.
- 개별처리 배출량과 공공처리장 방류량을 합산한 축산계 배출량은 총 8, 252 m7day이며, 시기별로는 강수량이 많은 6〜9월에 배출량이 갈수기인 11〜2월에 비해 10배 이상 높은 것으로 계산되었다. 배출부하량은 B0D가 17, 598 kg/day, T-N이 10, 062 kg/day, T-P7} 1, 287 k#day로서 배출량과 마찬가지로 6〜9월의 배출비율이 높게 나타났다.
- 모형의 적용결과 오염부하량 산정모형은 7]축사육두수 감소 및 농경시비량 저감 등 오염 발생원의 감소 뿐만 아니라, 환경기초시설 설치, 하수관거 정비, 하수고도처리시설 설치 분뇨 오니 수거율 향상, 가축분뇨자원화 등 기존 원단위모형에서 고려하지 못했던 세부적인 수질대책에 대해서도 오염물질 삭감량의 변화를 잘 반영하고 있는 것으로 나타났다. 또한 강우 유출에 따른 시기별 오염부하량의 변동에 대해서도 오염원별로 합리적으로 계산하고 있는 것으로 판단된다.
- 새만금유역내 토지이용에 의한 배출부하량은 BOD 11, 430 kg/day, T-N 13, 044 kg/day, T-P 1, 001 kg/day이며, 시기별로는 강수량^ 많은 6월〜9월의 배출율이 갈수기인 12월〜3 월에 비해 훨씬 높은 것으로 나타났다. 하수관거 설치구역에서 의관 거 침투량 및 관거배출량은 토지이용 발생량에 비해 극히 미미한 것으로 나타났다.
- 생활계 배출부하량은 시기별 강우유출에 따른 변화가 크지 않았으나, 대체적으로 6〜9월의 배출량이 다른 시기에 비해 조금 높은 것으로 나타났다.
- 생활계 오염물질의 제거율은 시나리오-A에서는 BOD 56.8%, T-N 31.4%였으나, 시나리오-B와 시나리오-C에서는 73.2%, 46.0%로서 시나리오-B에 비해 14.6〜15.4% 높게 나타나 생활계 대책 중 하수처리장 추기설치 및 하수관거 정비에 따른 오염물질 삭감량의 변화를 잘 반영하고 있는 것으로 판단된다. 특히 생활계 T-P 오염물질의 제거율은 시나리오-B가 57.
- 27 로서 조금 낮게 나타났다. 소유역별, 시기별로 실측치와 계산유달부하량을 비교한 결과, 부하량이 낮은 M-02 및 M-05-1 소유 역에서는 실측치와 계산치가 잘 일치하였으나, 부하량이 높은 M-08과 D-02-0 소유역에서는 계산치가 실측치에 비해 훨씬 높게 나타났다. 이는 실측 수질농도가 월 1회만 측정한 값이어서, 유달부하량의 계산값이 월별 대표성을 갖지 못하기 때문에 나타나는 현상으로 판단된다.
- 시나리오-B의 배출부하량은 BOD 68, 332 kg/day, T-N 34, 808 kg/day, T-P 3, 881 kg/day로서, 시나리오-A에 비해 각각 31.4%, 27.6%, '30.7% 감소하는 것으로 나타났으며, 시나리오-C는 BOD 66, 689 Wday, T-N 33, 070 kg/day, T-P 3, 567 kg/day로서 시나리오-B에 비해 약 0.4〜1.8% 더 삭감율이 높은 것으로 계산되었다. 이러한 결과는 오염부하량 산정모형이 수질개선 대책에 따른 오염물질 삭감효과를 잘 반영하고 있는 것으로 판단된다.
- 실측유달부하량과 회귀식으로 구한 자정계수를 이용하여 산정한 계산유달부하량의 결정계수는 BOD와 T-N 0.34, T-P 0.27 로서 조금 낮게 나타났다. 소유역별, 시기별로 실측치와 계산유달부하량을 비교한 결과, 부하량이 낮은 M-02 및 M-05-1 소유 역에서는 실측치와 계산치가 잘 일치하였으나, 부하량이 높은 M-08과 D-02-0 소유역에서는 계산치가 실측치에 비해 훨씬 높게 나타났다.
- kg/day이다. 양식형태별로는 BOD, T-N, T-P 모두 유수식, 가두리, 기타 형태 비율이 각각 26%, 38%, 36%로서 가두리 양시장에서의 오염물질 배출비율이 높게 나타났다.
- 8% 정도 높게 나타났다. 위와 같이 오염부하량 산정모형은 가축사육두수 감소 및 농경 시비량 저감 등 오염 발생원의 감소 뿐만 아니라, 환경기초시설 설치하수관거 정비, 하수고도처리시설 설치, 가축분뇨 자원화 등 각종 수질개선대책에 따라서도 변화되는 오염물질 배출량을 합리적으로 잘 재현하고 있는 것으로 판단된다.
- 배출부하량은 B0D가 17, 598 kg/day, T-N이 10, 062 kg/day, T-P7} 1, 287 k#day로서 배출량과 마찬가지로 6〜9월의 배출비율이 높게 나타났다. 축산계 배출량은 축산폐수에 의한 점원 배출보다는 자원화 처리되거나 농경지로 퇴비화되는 축산고형물의 배출비율이 훨씬 높아, 강우 유출의 영향을 받는 비점원의 특성이 강하게 나타나는 것으로 계산되었다.
- 4% 높게 나타나 생활계 대책 중 하수처리장 추기설치 및 하수관거 정비에 따른 오염물질 삭감량의 변화를 잘 반영하고 있는 것으로 판단된다. 특히 생활계 T-P 오염물질의 제거율은 시나리오-B가 57.9%인데 비해, 모든 하수처리장에 대해 고도처리시설이 설치되는 시나리오-C는 58.4%로서 0.5% 정도 높게 나타나, 하수 고도처리시설 설치에 따른 오염물질 삭감효과를 잘 반영하고 있는 것으로 나타났다.
- 비해 훨씬 높은 것으로 나타났다. 하수관거 설치구역에서 의관 거 침투량 및 관거배출량은 토지이용 발생량에 비해 극히 미미한 것으로 나타났다.
후속연구
- 또한 강우 유출에 따른 시기별 오염부하량의 변동에 대해서도 오염원별로 합리적으로 계산하고 있는 것으로 판단된다. 따라서 향후 오염총량제가 본격적으로 실시되는 시기에 각종 오염원으로부터 수계로 유입되는 오염 물질량을 합리적으로 산정하기 위해서는, 본 연구에서 구축된 오염부하량 산정모형이 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한 향후 조성될 새만금 하구담수호의 상류유역을 대상으로 오염부하량 산정모형을 적용하여 수계로 유입되는 오염물 질량을 분석하고, 모형의 보정 및 검증을 실시하여 모형의 적용성을 검토하였으며, 오염물질 삭감시나리오를 구성하여 각종 수질 개선대책에 따른 오염물질 배출량의 변화를 비교함으로서 모형의 응용성을 평가하고자 한다.
- 이는 실측 수질농도가 월 1회만 측정한 값이어서, 유달부하량의 계산값이 월별 대표성을 갖지 못하기 때문에 나타나는 현상으로 판단된다. 향후 강우시를 포함한 연속적인 수질 측정값과 여러 소유역에 대한 수질실측이 추가된다면, 신뢰성 있는 자정 계수의 산정이 가능하리라 생각된다.
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