본 연구는 묘역의 운영에 의한 지하수의 오염가능성을 조사하기 위하여 경기도 지역의 43개 묘역 중 28개를 대상으로 수행하였다. 이를 위하여 대상 묘역에 일곱가지의 수리지질학적 인자들(지하수위, 지하수 함양량, 대수층 매질, 토양 매질, 지형 구배, 비포 화대 구성물질, 대수층의 수리전도도)을 사용하여 지하수 오염 가능성을 평가하는 DRASTIC 모델을 적용하였다. 본 연구에서 연구대상지 DRASTIC 지표는 82 126범위였고 평균은 113.99(1.48)이었다. 연구대상지인 경기지역의 묘역의 DRASTIC 지표는 북부가 남부보 다 상대적으로 높은 값을 보였다. DRASTIC 지표는 동일한 매장률과 매장밀도를 가지는 지역들 간에는 비슷한 값을 보였다. 이 연구는 DRASTIC 모델을 이용하여 묘역의 지하수 오염가능성을 평가할 때 모델적용에 필요한 일곱 가지 기본 인자뿐 아니라 매장률과 매장밀도도 고려하는 것이 필요함을 보였다.
본 연구는 묘역의 운영에 의한 지하수의 오염가능성을 조사하기 위하여 경기도 지역의 43개 묘역 중 28개를 대상으로 수행하였다. 이를 위하여 대상 묘역에 일곱가지의 수리지질학적 인자들(지하수위, 지하수 함양량, 대수층 매질, 토양 매질, 지형 구배, 비포 화대 구성물질, 대수층의 수리전도도)을 사용하여 지하수 오염 가능성을 평가하는 DRASTIC 모델을 적용하였다. 본 연구에서 연구대상지 DRASTIC 지표는 82 126범위였고 평균은 113.99(1.48)이었다. 연구대상지인 경기지역의 묘역의 DRASTIC 지표는 북부가 남부보 다 상대적으로 높은 값을 보였다. DRASTIC 지표는 동일한 매장률과 매장밀도를 가지는 지역들 간에는 비슷한 값을 보였다. 이 연구는 DRASTIC 모델을 이용하여 묘역의 지하수 오염가능성을 평가할 때 모델적용에 필요한 일곱 가지 기본 인자뿐 아니라 매장률과 매장밀도도 고려하는 것이 필요함을 보였다.
The purpose of this study was to investigate the vulnerability for groundwater contamination at the some cemeteries in Gyeonggi Province. Twenty-eight out of 43 cemeteries in Gyeonggi province were selected for this study. The DRASTIC model was applied to those cemeteries, and the reliance of the mo...
The purpose of this study was to investigate the vulnerability for groundwater contamination at the some cemeteries in Gyeonggi Province. Twenty-eight out of 43 cemeteries in Gyeonggi province were selected for this study. The DRASTIC model was applied to those cemeteries, and the reliance of the model was assessed using the water quality data of the target areas. The DRASTIC model was used for the assessment of the potential for groundwater contamination using hydrogeological factors. Seven factors including depth of water, net recharge, aquifer media, soil media, topography, impact of the vadose zone, hydraulic conductivity of the aquifer were assessed. The DRASTIC index of the study area ranged from 82 to 126 with an average value of $113.99(\pm11.48)$. The DRASTIC index was relatively greater in the northern Gyeonggi province than that in the southern area. The DRASTIC index was similar for the areas with the similar burial rate and burial density. This study demonstrated that burial rate and burial density should be considered along with the 7 basic factors for the evaluation of groundwater vulnerability of the cemeteries.
The purpose of this study was to investigate the vulnerability for groundwater contamination at the some cemeteries in Gyeonggi Province. Twenty-eight out of 43 cemeteries in Gyeonggi province were selected for this study. The DRASTIC model was applied to those cemeteries, and the reliance of the model was assessed using the water quality data of the target areas. The DRASTIC model was used for the assessment of the potential for groundwater contamination using hydrogeological factors. Seven factors including depth of water, net recharge, aquifer media, soil media, topography, impact of the vadose zone, hydraulic conductivity of the aquifer were assessed. The DRASTIC index of the study area ranged from 82 to 126 with an average value of $113.99(\pm11.48)$. The DRASTIC index was relatively greater in the northern Gyeonggi province than that in the southern area. The DRASTIC index was similar for the areas with the similar burial rate and burial density. This study demonstrated that burial rate and burial density should be considered along with the 7 basic factors for the evaluation of groundwater vulnerability of the cemeteries.
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문제 정의
본 연구는 DRASTIC 모델을 이용하여 경기도 일원 공원묘지를 대상으로 묘지 가동에 따른 지하수 오염 취약성을 평가하기 위하여 수행하였다.
지하수 오염을 방지하기 위한 합리적인 방법은 해당 지역의 잠재오염원 분포현황을 확인하고 각 지역별 수리 지질학적인 특성에 따른 지하수의 오염 취약성을 정확하게 평가 . 예측하여 지하수 환경 보존 대책을 수립하는 것이다. 지하수 오염취약성 평가방법으로는 DRASTIC, SIA(Surface Impoundment Assement, 지표 저류시설 평가법), LSR(Landfill Site Rating, 매립지의 오염가능성 평가법), 폐기물 토양, 매립부지의 상호행렬식 평가법(waste-soil-site interaction matrix), SRM(Site Rating Methodology, 부지점수화 평가법), WHPA(Well Head Protection Area, 취수정 보호 계획) 및 pesticide index 평가법이 있다.
가설 설정
SCS-CN방법은 토양의 피복상태와 이용상태 및 선행강수량에 따른 CN(runoff curve number)지수를 이용하여 직접유출량을 추정하는 것이다. SCS-CN 방법의 기본 가정은 첫째로 초기손실량 Ia(initial abstraction) 가 만족되어야 한다는 것이다. 강우(P)가 시작되어 초기손실량(Ia)보다 적은 경우, 유출은 생기지 않는다 (Jin, 2001).
제안 방법
GPS(Global Positioning System)를 이용하여 각 조사지점의 좌표를 구하였고, 구해진 좌표들은 DEM(Digital Elevation Model)을 이용하여 각 지점의 해발고도를 구하였다. 앞서 도출한 경기도지역의 표고와 지하수두간의 회귀방정식에 해발고도를 대입하여 지하수위를 유추하였다.
이용하여 산출하였다. 각각 구해진 직접 유출량과 증발산량은 연강수량에서 빼주어 지하로 유입되는 지하수 함양량을 계산하였다. 자료의 정확성을 높이기 위해서 10년간의 평균값을 구하였다.
이용하였다. 농업 토양정보센터의 토양지도에서 각 조사지점의 위치를 확인한 후 토양 통으로 분류하였다. 토양통의 특성에 따라 각 지점의 토성을 찾았다.
본 연구를 위한 대수층 매질에 대한 자료는 지질도를 이용하였다. 지질도는 한국지질정보시스템0을 이용하여 김포, 인천, 둔처, 뚝섬, 양수리, 양평, 이천, 수원 1:50, 000의 지질도폭을 이용하였다.
본 연구에서는 서울, 이천, 인천, 강화, 양평, 수원기상관측소의 2001년 2005년 월평균기온을 이용하여 연간 열 지표(J)를 구한 후 월별 잠재증발산(PE)을 산출하였다. 잠재증발산을 산출하기 위해 사용된 해당 월의 최대 일조시간은 국제연합식량농업기구(Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO) 의 월별 최대일조시간을 이용하였다.
설정하였다. 설정된 CN 지수에 따라 최대 잠재 증발산량을 구한 후 연강우량과 계산하여 직접 유출량을 도출하였다.
토양의 입단형태, 토성, 유기물함량 등이 이러한 침투율과유거율을 달라지게 한다. 이 특성을 양적으로 표현하기 어려우므로, SCS에서는 토양의 구분을 대표토양의 침투 능을 기준으로 하여 4가지 수문학적 토양 군으로 분류하였다. 본 연구에서는 Joeng et al.
수 없었다. 이러한 기초자료의 부재를 대체할 방법으로 지하수공의 해발고도와 자연수위와의 상관분석에서 유추된 회귀방정식의 평균값을 이용한 방법을 이용하였다(Cho et al., 1999; Cho et al., 2004; Min et al., 1996)
각각 구해진 직접 유출량과 증발산량은 연강수량에서 빼주어 지하로 유입되는 지하수 함양량을 계산하였다. 자료의 정확성을 높이기 위해서 10년간의 평균값을 구하였다. Table 8과 같이 연간 지하수 함양량이 최대등급인 254 mm를 넘는 지역은 15곳으로 평가되었으며 금주와 조안은 강수량에 비하여 높은 증발산량에 의해 지하수 함양량이 낮은 것으로 보인다.
현재까지는 묘지증가에 따른 국토면적 및 산림의 비효율적 이용 등 주로 경제적 손실에 관한 문제들만이 부각되고 있다. 장묘제도 개선을 위한 방안으로 사회적으로는 화장을 장려하고 법률적으로는 분묘1기당 면적을 30 m2에서 10 m2으로 줄이도록 장묘법을 개정하였다. 그러나 이러한 방안은 매장밀도의 증가에 따른 토양 및 지하수 오염에 대한 문제는 고려되지 않은 것이다.
조사지역의 지하수 기초자료의 부재로 지하 수위를 구하기 위해서 해발고도와 자연수위와의 상관분석을 통한 회귀방정식을 도출하였다. Figure 2와 같이 두 수치 간에는 R2값이 0.
조사지점의 지하수위를 구하기 위해서 국가지 하수관측망의 경기도 지역 25개 지점의 표고와 실시간 지하 수두 관측 자료 간의 상관분석을 통하여 회 귀방정 식 을도 출하였다.
조사지점의 해발고도를 상기 회기방적식에 대입하여 자연 수위를 구하였다. 해발고도와 자연수위의 차이가 지하 수위의 깊이가 되는 것이다.
증발산량은 1996년부터 2005년까지 서울, 인천, 이천, 강화, 양평, 수원 기상관측소에서 측정된 10년간의 월평균 기온을 이용하여 산출하였다. 각각 구해진 직접 유출량과 증발산량은 연강수량에서 빼주어 지하로 유입되는 지하수 함양량을 계산하였다.
지형구배 지형의 경사도를 구하기 위해 수치 표고 모델에 적용할 각 지점의 위도와 경도를 GPS를 이용하여 측정하였다. GPS를 이용하여 측정된 각 지점의 좌표는 수치표고모델에 적용하여 해발고도를 산출하여 경사율(%)을 구했다.
농업 토양정보센터의 토양지도에서 각 조사지점의 위치를 확인한 후 토양 통으로 분류하였다. 토양통의 특성에 따라 각 지점의 토성을 찾았다.
대상 데이터
물수지 분석을 통한 지하수 함양량은 강우량에서 직접 유출량과 증발산량을 뺀 값으로 지하로 침투되는 물의 양을 말한다. 강우량은 1996년부터 2005년까지 서울, 인천, 이천, 강화, 양평, 수원 기상 관측소의 자료를 이용하였다.
공설묘지의 경우 넓이가 넓고 매장수가 많지만 지하수를 이용하지 않기 때문에 평가지역에서 제외하였다. 경기도 지역의 법인묘지는 총 43곳인데 이 중 지하수를 사용하지 않는 곳과 새로 신설되어 매장수가 적은 곳을 제외한 28곳을 선정하였다. 평가지역의 분포는 Fig.
본 연구에서 강우량은 조사지점으로 선정한 28개소의 묘지와 근접한 6곳의 기상관측소 자료를 사용하였다. 직접유출량은 SCS-CN 방법으로 구하고 증발산량은 Thornthwait 방법으로 구했다.
본 연구에서는 선행토양함수조건을 구하기 위해서 기상청((http://www.kma.go.kr)) 자료 중 2001년 2005년까지 5년간의 일일 강수량을 이용하였다. 선행토양함수 조건을 식물생육이 왕성하게 일어나는 6월 8 월을 생육기, 그 외 1월 5월과 9월 12월을 비생육기로나누었다.
본 연구의 조사지점은 묘지지역으로 개활지(open space)로 분류된다. 이를 위하여 개활지 중 Table 3의 피복률이 50 75%로 피복상태가 보통인 지역의 CN 지수를 이용하였다.
선행토양함수 조건을 식물생육이 왕성하게 일어나는 6월 8 월을 생육기, 그 외 1월 5월과 9월 12월을 비생육기로나누었다. 연간 강우량은 조사지점들에서 가장 가까운 이천, 양평, 서울, 수원, 인천, 양평 총 6개 지점의 기상관측소 자료를 이용하였다. 각 기상관측소별 기상자료를 이용한 묘지를 Table 6에 나타내었다.
분류된다. 이를 위하여 개활지 중 Table 3의 피복률이 50 75%로 피복상태가 보통인 지역의 CN 지수를 이용하였다. CN지수는 토지의 이용용도가 동일하더라도 수문학적 토양군에 따라 달라진다.
이용하였다. 지질도는 한국지질정보시스템0을 이용하여 김포, 인천, 둔처, 뚝섬, 양수리, 양평, 이천, 수원 1:50, 000의 지질도폭을 이용하였다.
지하수오염 취약성 평가지역 지하수오염 취약성 평가를 하기 위하여 경기도 지역의 묘지를 선택하였다. 공설묘지의 경우 넓이가 넓고 매장수가 많지만 지하수를 이용하지 않기 때문에 평가지역에서 제외하였다.
토양 매질 조사지점의 토성판별은 1:25,000의 정밀토양 도를 이용하였다. 농업 토양정보센터의 토양지도에서 각 조사지점의 위치를 확인한 후 토양 통으로 분류하였다.
토양층이 얇거나 자갈층일 경우 오염가능성이 가장 높으며 유기질이 많거나 식질토양일 경우 오염가능성이 낮다. 토양 매질에 대한 평가는 농업 토양정보시스템 (http://geoinfo.kigam.re.kr)에서 1:25,000 정밀 토양 도를 이용하였다.
(1995)이 분류해 놓은 토양통별 수문학적 토양군을 이용하였다. 평가지역별 토양통의 분류를 위해 한국농업토양정보 시스템(http://asis.rda.go.kr)의 정밀토양도를 이용하였다.
이론/모형
(2004) 및 Kim et al.(1970)이 사용했던 간접적인 방법인 Thornthwaite의 방법을 이용하였다.
본 연구에서는 Joeng et al.(1995)이 분류해 놓은 토양통별 수문학적 토양군을 이용하였다. 평가지역별 토양통의 분류를 위해 한국농업토양정보 시스템(http://asis.
GPS(Global Positioning System)를 이용하여 각 조사 지점의 위도와 경도를 측정한 후 그 측정값을 농업 과학기술원의 수치 표고모형 (Digital Elevation Model, DEM)에 적용하여 경사율을 계산하였다.
측정하였다. GPS를 이용하여 측정된 각 지점의 좌표는 수치표고모델에 적용하여 해발고도를 산출하여 경사율(%)을 구했다. 대부분의 묘지들이 산악지 및 구릉지에 분포되어 있기 때문에 조사지점의 경사율은 18% 이상의 경사율을 보였다.
대수층의 수리전도도 수리전도도는 1:50, 000의 지질도에서 암상의 형태를 확인한 후, Freeze와 Cherry(1979)가 제시한 암종별 수리전도도를 이용하여 구하였다. 지질도상 각 지역 암상 형태의 차이가 없었기 때문에 김포공원묘지를 제외하고 모두 DRASTIC 지수가 3이었다.
자료를 구할 수 없었다. 따라서 본 연구에서는 지질도를 이용한 조사지점의 지질형태를 Freeze와 Cherry(1979)가 제시한 암종별 수리전도도의 범위에 적용하였다.
, 1996). 본 연구에서는 많은 양의 수리 지질학적 자료들을 쉽고 빠르게 분석할 수 있는 DRASTIC모델을 이용하여 지하수 오염취약성 평가를 실시하였다.
조사자료가 명시되어 있지 않았다. 이에 따라본 연구에서는 비포화대의 지하수오염가능성을 평가하기 위해 토양투수성과 지하수위의 깊이를 이용 Piscopo(2001)의 방법을 따랐다. 불포화층에 오염원이 이동되는 정도에 따라 지하수 오염가능성이 높아지기 때문에 오염물질의 이동속도와 길이를 결정하는 투수성과 깊이를 이용하는 것이다.
잠재증발산을 산출하기 위해 사용된 해당 월의 최대 일조시간은 국제연합식량농업기구(Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO) 의 월별 최대일조시간을 이용하였다. 조사지역의 위도는 북위 37° 정도이므로 북위 35° 와 북위 40° 의 최대 일조시간을 식(9)에 대입하여 산출하였다.
지하수 함양량은 물수지 분석법을 이용하여 계산하였다. 물수지 분석을 통한 지하수 함양량은 강우량에서 직접 유출량과 증발산량을 뺀 값으로 지하로 침투되는 물의 양을 말한다.
지하수 함양량을 산정하기 위해 물수지 분석법을 이용하였다. 물수지 분석법은 일정 지역단위 지역 내의 강수량과 직접유출량, 증발산량, 지하수함양량 간에 수문평형상태가 유지된다는 가정으로 식(2)와 같은 방법으로 지하수 함양량을 구할 수 있다.
직접유출량은 SCS-CN 방법으로 구하고 증발산량은 Thornthwait 방법으로 구했다.
직접유출량은 SCS-CN방법을 이용하여 구했다. SCS-CN방법은 토양의 피복상태와 이용상태 및 선행강수량에 따른 CN(runoff curve number)지수를 이용하여 직접유출량을 추정하는 것이다.
성능/효과
같다. DRASTIC 시스템의 분석 결과값인 DRASTIC 지수는 총 28개 지역에 대해 최소값이 74, 최대값이 126이었으며, 평균값은 113.39, 1.48이었다. 묘지 지역의 지하수 오염 가능성 분석 결과 경기 북부 지역에 위치한 조안과 금주에서 DRATIC 지수가 74로 가장 낮게 나타났고, 하늘, 백란, 낙원 등은 110이하로 비교적 낮게 나타났다.
48이었다. 묘지 지역의 지하수 오염 가능성 분석 결과 경기 북부 지역에 위치한 조안과 금주에서 DRATIC 지수가 74로 가장 낮게 나타났고, 하늘, 백란, 낙원 등은 110이하로 비교적 낮게 나타났다. 반면에 경기 동남부 지역에 위치한 충현, 수원, 판교, 광주, 무궁화, 팔당, 천주교, 서울, 운경은 DRASTIC 지수가 120이상으로 경기 북부 지역에 비하여 비교적 지하수 오염가능성이 높은 것으로 보인다.
지형구배는 오염물질이 한 지역에서 머무르는 정도를 결정하여 오염원으로부터 다른 곳으로 이동하거나 지하로 침투하는 것을 결정한다. 즉 지형경사가 급할수록 유속이 빨라져 유출량은 증가하고 지하수 함양량은 감소한다. 반대로 지형 경사가 완만할수록 지하수 함양량이 증가하여 지하수 오염가능성이 높아진다.
Figure 3은 각 지역의 DRASTIC 지수를 도표화한 것이다. 지하수 오염가능성에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 지하수위와 지하수 함양량이었다. 또한 이 값들은 지역간 변별력도 가지고 있었다.
후속연구
현재까지 우리나라에서 개발된 지하수 오염 가능성을 평가하는 모델이 없으므로 DRASTIC 모델을 적용할 수밖에 없지만 우리나라 실정에 맞도록 수정, 보완 되어야 할 것이다. 또한 부재한 자료들은 대체할 수 있는 다른 방법이 연구되어야 할 것이며 우리나라 환경에 맞는 지하수 오염취약성평가방법에 대한 연구가 꾸준히 진행되어야 할 것이다.
그러나 근본적으로 묘지선정시 지하수 오염취약성 조사가 선행되어 오염가능성을 사전에 차단해야 할 것이다. 또한 현재 일률적으로 법에서 규정한 시신 한 구당 사용가능 묘지면적도 지하수오염가능성에 따라 적정 매장밀도 및 매장용량을 재산정하는 등 묘지 가동으로 인한 토양 및 지하수의 오염을 방지하기 위한 다각적인 대책 수립이 필요하다.
있다. 앞으로 지하수 오염취약성이 높고 매장밀도가 높은 지역의 지속적인 모니터링을 통한 관리가 필요하다. 그러나 근본적으로 묘지선정시 지하수 오염취약성 조사가 선행되어 오염가능성을 사전에 차단해야 할 것이다.
수리전도도의 경우 측정된 수리전도도 값이 없어 Freeze와 Cherry(1979)가 제시한 암종별 수리전도도 값에 각 지역의 지질도를 대입하여 유추해냈기 때문에 지역간 오염취약성을 세밀하게 분류하지 못했다. 현재까지 우리나라에서 개발된 지하수 오염 가능성을 평가하는 모델이 없으므로 DRASTIC 모델을 적용할 수밖에 없지만 우리나라 실정에 맞도록 수정, 보완 되어야 할 것이다. 또한 부재한 자료들은 대체할 수 있는 다른 방법이 연구되어야 할 것이며 우리나라 환경에 맞는 지하수 오염취약성평가방법에 대한 연구가 꾸준히 진행되어야 할 것이다.
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