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문제 정의
- 우수수질에 미치는 영향요소로는 강우 발생 전의 무강우 일수 등의 수문학적 요인, 주변지역의 풍향 및 풍속 등의 기상요인, 집수면 주변지역의 대기오염 상태 등을 들 수 있으나, 본 연구에서는 수문학적 요인인 무강우 일수, 강우지속시간 등이 수질에 미치는 영향을 검토해 보았다.
- 우수이용에 대한 국내연구로는 우수이용방안에 대한 연구(전인배 등, 2001, 최한영 등, 2000) 및 우수이용보급방안에 관한 연구(한무영, 2000) 등이 있으나, 보다 활발한 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 우수를 대체수자원으로 이용할 경우 그 우수수질에 따른 사용용도를 결정하기 위한 기초자료를 축적하기 위하여 우수수질을 분석하여 그 특성을 살펴보았으며, 선행강우량, 강우지속 시간 등의 강우특성이 우수수질에 미치는 영향 등에 대해 검토해 보았다.
제안 방법
- 26개의 시료에 대해 각 항목별 분석결과의 평균 값, 최고치 및 최저치를 산정하고 그 특성을 고찰하여 보았다.
- 우수가 1L 실린더에 가득차면 다음 실린더로 흘러가도록 설계가 되었으며, 역 L형 커넥터와 직경 10 mm의 실리콘 튜브를 이용하여 흐름이 원만하게 이루어지도록 설치하였다. 또한 실린더 만수시에 다음 실린더로 강우가 원만하게 흘러가는지를 확인하기 위하여 착색수를 이용하여 확인하였다. 시료는 영남대학교 건설관 옥상에서 2001년 11월 29일부터 2003년 7월 6일까지 채취하였으며, 그 중 5 mm 이상의 강우사상 26회에 대해 수질분석을 실시하였다(Table 1).
- 대기 중의 상태에 크게 영향을 미치는 수문학적 요인으로 서는 무강우일수를 들 수 있다. 무강우일수와 초기우수 수질의 항목 중 탁도, 증발잔류량, BOD 및 전기전도도와의 상관관계를 조사하였다. 이 때, 조사에 이용된 각 수질항목의 값은 제일 첫째 값(강우량 0.
- 분석에 사용된 자료는 수질항목으로서 탁도, 증발 잔류물, BOD, 전기전도도, SO42−, Cl−이며, 분석에 사용된 값은 발생한 전체 강우사상의 각 단계별 수질평균 값을 이용하였다.
- 5 mm 당 수질변화를 파악하기 위하여 용량 1 L의 폴리에칠렌 실린더를 10개 준비하여 집수가 순차적으로 이루어지도록 하였으며, 5 mm를 초과한 강우량은 배제되도록 설계 하였다. 우수가 1L 실린더에 가득차면 다음 실린더로 흘러가도록 설계가 되었으며, 역 L형 커넥터와 직경 10 mm의 실리콘 튜브를 이용하여 흐름이 원만하게 이루어지도록 설치하였다. 또한 실린더 만수시에 다음 실린더로 강우가 원만하게 흘러가는지를 확인하기 위하여 착색수를 이용하여 확인하였다.
- 초기 우수수질을 파악하기 위한 수질분석항목은 pH 및 탁도, 증발잔류물, BOD5, CODMn, SO4−, NH3-N, NO3-N, Cl−, F−, Cd, Pb, Cu, Zn, Cr6+, Mn, Fe, 전기전도도, TOC 등 총 19개 항목과 일부의 시료는 일반세균 및 대장균군에 대해서도 분석을 실시하였으며, 시료채취는 10개의 전 실린더가 만수가 된 이후 멸균시료병에 담아 냉장보관하며 분석을 실시하였다.
- 집수면의 크기는 2(1 m×2 m)이고, 재질은 아크릴수지를 사용하였다. 최초 강우시부터 5 mm까지 강우량 0.5 mm 당 수질변화를 파악하기 위하여 용량 1 L의 폴리에칠렌 실린더를 10개 준비하여 집수가 순차적으로 이루어지도록 하였으며, 5 mm를 초과한 강우량은 배제되도록 설계 하였다. 우수가 1L 실린더에 가득차면 다음 실린더로 흘러가도록 설계가 되었으며, 역 L형 커넥터와 직경 10 mm의 실리콘 튜브를 이용하여 흐름이 원만하게 이루어지도록 설치하였다.
대상 데이터
- 또한 실린더 만수시에 다음 실린더로 강우가 원만하게 흘러가는지를 확인하기 위하여 착색수를 이용하여 확인하였다. 시료는 영남대학교 건설관 옥상에서 2001년 11월 29일부터 2003년 7월 6일까지 채취하였으며, 그 중 5 mm 이상의 강우사상 26회에 대해 수질분석을 실시하였다(Table 1).
- 집수면의 크기는 2(1 m×2 m)이고, 재질은 아크릴수지를 사용하였다.
성능/효과
- 1. 수소이온농도인 pH는 최초 0.5 mm까지의 시료부터 4.5~5.0 mm까지 시료는 6.3±0.3으로서 비교적 양호한 상태를 나타내었으며, 최고치는 전 시료에서 7.0을 상회하는 값을 나타내어 비교적 양호한 상태의 수질을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
- 2. 탁도는 최초 0.5 mm 까지의 평균이 175 NTU로 나타나 음용수 수질기준 (1NTU)보다는 약 170 배정도 높은 것으로 나타났으며, 그 이후 0.5~1.0 mm 사이의 시료는 57 NTU로서 거의 1/3 정도로 낮아져 크게 개선됨을 알 수 있었다. 그리고 4.
- 3. 상수원수의 판단기준인 BOD는 최초 0.5 mm까지의 BOD의 평균치가 29.01 mg/L로서 상당히 높은 값을 나타내고 있으나 그 이후 1.0 mm까지의 시료는 크게 개선되어 13.06 mm로 감소하였고, 그 이후 계속 감소하여 5.0 mm까지의 시료에서는 3.0 mg/L 내외의 값을 나타내 상수원수기준 2급수(3 mg/L) 수준으로 향상되었다.
- 5. 강우가 지속됨으로 인해 수질이 개선되는 경향을 파악하기 위하여 지속되는 강우량과 우수수질의 상관관계를 분석한 결과, 우수수질은 강우가 지속됨에 따라 급격히 개선되었으며, 염소이온 농도의 경우를 제외하고는 모두 상관계수가 0.88~0.99로 높은 상관관계를 나타내었다.
- 6. 무강우일수와 초기우수 수질의 항목 중 탁도, 증발잔류량, BOD 및 전기전도도와의 상관관계를 조사한 결과, 상관관계가 0.62~0.72 정도로서 비교적 높은 상관관계를 나타내고 있으며, 이는 우수수질이 강우발생전의 대기상태와 아주 밀접한 관계가 있음을 나타내고 있다.
- 5와 같다. Fig. 5에서 최초 0.5 mm까지의 BOD의 평균치는 29.01 mg/L로서 상당히 높은 값을 나타내고 있으며, 1.0 mm까지의 시료는 13.06 mm로 절반 정도 감소하였고, 그 이후 계속 감소하여 3.0 mm까지는 5.44 mg/L로 상수원수기준 3급수(6 mg/L)를 만족시키는 것으로 나타났으며, 5.0 mm까지의 시료에서는 3.0 mg/L 내외의 값을 나타내 상수원수기준 2급수(3 mg/L) 수준으로 향상되었다. 또한 최저치를 살펴보면 5.
- 발생한 호우의 계절별 분포는 봄철이 12회, 여름이 7회, 가을이 2회, 겨울철이 5회였다. 발생강우량 규모는 5~10 mm인 호우가 5회, 10~20 mm인 호우가 9회, 20~30 mm인 호우가 5회, 30~50 mm 2회, 50~100 mm이상인 호우가 3회, 100 mm이상인 호우가 2회로 분석되었다.
- 분석에 사용된 자료는 수질항목으로서 탁도, 증발 잔류물, BOD, 전기전도도, SO42−, Cl−이며, 분석에 사용된 값은 발생한 전체 강우사상의 각 단계별 수질평균 값을 이용하였다. 분석결과, 염소이온을 제외하고는 모두 상관계수가 0.88~0.99로 높은 상관관계를 나타내어 강우가 지속됨으로 인해 우수수질이 개선되고 있음을 보여 주고 있으며, 특히 2 번째 단계인 1.0 mm부터 급격하게 개선되었음을 보여주고 있다.
- 분석결과의 평균치를 살펴보면 최초 0.5 mm까지의 전도도는 226 μs/cm에서 다음 시료는 52 μs/cm로 크게 개선되었 으며, 마지막 시료(5 mm까지)에서는 24 μs/cm로 약 1/10정도의 값을 나타내었다.
- 5 mm까지의 전도도는 226 μs/cm에서 다음 시료는 52 μs/cm로 크게 개선되었 으며, 마지막 시료(5 mm까지)에서는 24 μs/cm로 약 1/10정도의 값을 나타내었다. 전기전도도도 탁도, 증발잔류물 및 BOD 등과 같이 첫 번째 시료에서 다음시료로 전이과정에서 수질이 크게 개선되는 것을 알 수 있었다.
- 탁도는 물의 탁한 정도를 나타내는 것으로서 수질분석한 결과, Fig. 3과 같이 상당히 나쁜 것으로 나타났다. 특히 최초 0.
- 3과 같이 상당히 나쁜 것으로 나타났다. 특히 최초 0.5mm 까지의 평균은 175 NTU로서 나타나 음용수 수질기준 (1NTU)보다는 약 170 배정도 높은 것으로 나타났으며, 특히 최고치는 416 NTU로서 음용수 수질기준의 400배를 초과하는 것으로 분석되었다. 그러나 0.
- 8과 같다. 평균치를 살펴보면 최초 시료(0.5 mm까지)가 1.93 mg/L로서 음용수 수질기준인 0.5 mg/L를 초과하고 있으며, 그 이후 점차 감소하여 3.5~4.0 mm까지의 평균치가 수질기준 이하인 0.44 mg/L를 나타내었으며, 마지막 시료(5.0 mm)는 0.38 mg/L를 나타내었다.
- 5 mm까지의 최고치 결과는 784 mg/L로서 음용수 수질기준 500 mg/L를 상회하는 것을 제외하고는 비교적 양호한 결과를 나타내었다. 평균치를 살펴보면, 최초 0.5 mm까지 482 mg/L로서 기준을 만족시키는 결과를 나타내었으며, 그 이후도 점차 감소하여 2.5~3.0 mm의 시료에서는 95.4 mg/L, 4.5~5 mm의 시료에서는 20.9 mg/L로서 양호한 결과를 나타내었다.
- 6과 같다. 평균치를 살펴보면, 최초 0.5 mm까지의 시료는 68.28 mg/L로서 상당히 높은 결과를 나타내고 있으나, 다음 시료부터는 그 1/3 수준인 22.36 mg/L로 감소하였으며, 마지막 시료인 4.5~5.0 mm까지의 시료는 4.83 mg/L로서 BOD와 마찬가지로 다소 안정적인 값을 나타내었다.
후속연구
- 4. 그 외 건강상 유해물질인 질산성 질소(NO3-N), 심미적 영향 물질인 Cu, Zn, Cl−, Fe, SO4−2 등건강상 유해영향 무기물질인 Pb, F−, Cd, Cr6+는 모두 음용수 수질기준을 최초 시료(0.5 mm까지)부터 만족시켜 이에 대한 대책은 필요치 않을 것으로 판단된다.
- 10과 같다. Table 4에서 보는 바와 같이 상관관계가 0.62~0.72 정도로서 비교적 높은 상관관계를 나타내고 있으며, 이는 앞에서 설명한 바와 같이 우수수질은 강우발생전의 대기상태와 밀접한 관계가 있음을 나타내고 있으며, 보다 정밀한 해석을 위해서는 집수구역의 풍향, 풍속 및 바람 길 등과 같은 대기환경자료를 이용한 해석이 필요할 것으로 판단된다.
- 5 mm까지)부터 만족시켜 이에 대한 대책은 필요치 않을 것으로 판단된다. 또한 미생물에 관한 기준인 일반세균 및 대장균군은 시료에 따라 양성반응을 나타내는 것으로 보아 우수를 음용수로 직접 이용시에는 이에 대한 적극적인 대책이 필요한 것으로 판단된다.
- 5 mm까지)부터 만족시켰으며, 최대치 또한 최초시료부터 기준을 만족시켜 이에 대한 대책은 필요치 않을 것으로 판단된다. 또한 미생물에 관한 기준인 일반세균 및 대장균군은 시료에 따라 양성반응을 나타내는 것으로 보아 우수를 음용수로 직접 이용시에는 적극적인 대책이 필요할 것으로 판단된다.
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