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문제 정의
- 본 연구에서는 대청호 상류에 위치한 용담댐의 건설에 따른 대청호의 수문학적 영향 및 이화학적, 생태학적 기능변화에 대한 특성을 규명하고, 영양염류(TN, TP), 엽록소-a 및 투명도의 부양양화 변수의 시공간적(계절별, 연별, 상하류 간) 역동성을 분석하였다. 용담댐 건설 이전(BDC; 1995~2000년)과 이후(ADC; 2001~2006년)의 수문학적 자료를 통해 대청호의 유입량과 저수량의 변화를 살펴 본 결과, 대청호의 BDC에는 강수량과 유입량의 높은 상관관계를 볼 수 있었으나, ADC에는 보다 낮은 상관관계를 확인하였다(BDC; r=0.
- 본 연구의 목적은 용담댐 건설에 따른 대청호의 총체적인 물리학적, 화학적 수질의 변화를 분석하고, 유역 내에서 나타나는 유입량 변화양상과 계절성 강우에 따른 영향을 과학적이고 체계적으로 분석하는 것이다. 본 연구 결과는 향후 용담댐 건설에 따른 하류댐 수역의 생태학적 기능변화에 대한 영향 파악 및 하류댐 생태계의 피해를 최소화하기 위한 효과적인 최적관리방안을 수립하는 데 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
제안 방법
- Table 3. Comparisons of nutrients(TN, TP), chlorophyll-a(CHL), secchi depth(SD), the ratios in the three zones between before dam construction(BDC) and after dam construction(ADC).
- 각 수질 항목들 간의 단순상관행렬을 구하여 상관관계를 산출하였으며, 이를 바탕으로 상류댐 건설 전·후의 시·공간적인 수질변화를 분석하였다.
- , 1981) 댐으로부터 먼거리 순으로 유수대(Riverine zone, RZ; 46 km), 전이대(Transition zone, TZ; 20 km), 정수대(Lacustrine zone, LZ; 1 km)로 구분하여 공간적인 수질특성을 파악하였다. 또한 강우의 하절기 특성을 반영하고자 수질자료를 장마전기(Premonsoon, 5~6월), 장마기(Monsoon, 7~8월), 장마후기(Postmonsoon, 9~10월)로 구분하여 계절적인 수질특성을 분석하였고, 용담댐의 건설 후 이에 대한 영향을 분석하였다. 각 지점은 행정구역상 충청북도에 위치하며, 세부사항은 Fig.
- 수집된 수질자료는 상류 댐 건설에 따른 대청호의 수질변화의 정도를 분석하기 위해 용담댐 건설 이전 기간(Before dam construction, BDC; 1995~2000년)과 이후 기간(After dam construction, ADC; 2001~2006년)으로 나누어 연별 수질변화 특성을 분석하였다. 또한, 댐의 상류부에 위치한 강 유입부로부터 댐까지의 연속성을 따라 발생하는 대청호의 종적구배(Longitudinal gradient) 특성을 분석하기 위하여(Thornton et al., 1981) 댐으로부터 먼거리 순으로 유수대(Riverine zone, RZ; 46 km), 전이대(Transition zone, TZ; 20 km), 정수대(Lacustrine zone, LZ; 1 km)로 구분하여 공간적인 수질특성을 파악하였다. 또한 강우의 하절기 특성을 반영하고자 수질자료를 장마전기(Premonsoon, 5~6월), 장마기(Monsoon, 7~8월), 장마후기(Postmonsoon, 9~10월)로 구분하여 계절적인 수질특성을 분석하였고, 용담댐의 건설 후 이에 대한 영향을 분석하였다.
- kr)의 월별 수질측정 자료를 이용하였다. 분석에 사용된 수질항목은 호소의 부영양화와 밀접한 관계를 보이는 총질소(Total nitrogen, TN), 총인(Total phosphorus, TP), 부유물질(Suspended solid, SS), 엽록소-a(Chlorophyll-a, CHL), 투명도(Secchi depth, SD)를 수질변수로 선정하여 분석하였으며, 이를 이용해 TN : TP ratio 및 CHL : TP ratio를 산정하여 부영양화 상태 및 호수의 기능변화를 분석하였다. 수집된 수질자료는 상류 댐 건설에 따른 대청호의 수질변화의 정도를 분석하기 위해 용담댐 건설 이전 기간(Before dam construction, BDC; 1995~2000년)과 이후 기간(After dam construction, ADC; 2001~2006년)으로 나누어 연별 수질변화 특성을 분석하였다.
- 분석에 사용된 수질항목은 호소의 부영양화와 밀접한 관계를 보이는 총질소(Total nitrogen, TN), 총인(Total phosphorus, TP), 부유물질(Suspended solid, SS), 엽록소-a(Chlorophyll-a, CHL), 투명도(Secchi depth, SD)를 수질변수로 선정하여 분석하였으며, 이를 이용해 TN : TP ratio 및 CHL : TP ratio를 산정하여 부영양화 상태 및 호수의 기능변화를 분석하였다. 수집된 수질자료는 상류 댐 건설에 따른 대청호의 수질변화의 정도를 분석하기 위해 용담댐 건설 이전 기간(Before dam construction, BDC; 1995~2000년)과 이후 기간(After dam construction, ADC; 2001~2006년)으로 나누어 연별 수질변화 특성을 분석하였다. 또한, 댐의 상류부에 위치한 강 유입부로부터 댐까지의 연속성을 따라 발생하는 대청호의 종적구배(Longitudinal gradient) 특성을 분석하기 위하여(Thornton et al.
- 용담댐 건설에 따른 대청호의 수질변화를 알아보기 위하여 7개의 수질항목(TN, TP, SS, SD, CHL, TN : TP, CHL : TP)에 대한 측정치를 BDC와 ADC로 대별하여 기본 통계량을 분석하였으며, 대청호 수질의 종적구배 특성을 분석하기 위하여 대청호 지점을 상류역의 유수대(RZ), 상류역과 댐의 중간역인 전이대(TZ), 댐에 인접한 정수대(LZ)로 대별하여 자료를 분석하였다. 각 수질 항목들 간의 단순상관행렬을 구하여 상관관계를 산출하였으며, 이를 바탕으로 상류댐 건설 전·후의 시·공간적인 수질변화를 분석하였다.
대상 데이터
- 1. Study sites(LZ=Janggye bridge, Annae-myeon, Okcheon-gun, TZ=Hoenam bridge, Hoenam-myeon, Boeun-gun, RZ=Daechung dam, Munui-myeon, Cheongwon-gun) in Daechung Reservoir.
- 대청호 수계에서 1995년부터 2006년까지의 연별·월별 강수량 분석을 위해 대전지방기상청(http://daejeon.kma.go.kr)의 자료 검색을 통해 대청호의 강수량을 조사 하였고, 상류댐인 용담호의 방류량과 대청호의 유입량, 저수위는 한국수자원공사 물관리정보유통시스템(http:// www.wins.go.kr)의 댐 운영 수문정보를 통해 수집된 자료를 분석하였다.
- 대청호의 장기간에 걸친 부영양화 진행 상태를 분석하기 위한 수질자료는 1995년부터 2006년까지의 환경부의 수질측정망(http://www.me.go.kr)의 월별 수질측정 자료를 이용하였다. 분석에 사용된 수질항목은 호소의 부영양화와 밀접한 관계를 보이는 총질소(Total nitrogen, TN), 총인(Total phosphorus, TP), 부유물질(Suspended solid, SS), 엽록소-a(Chlorophyll-a, CHL), 투명도(Secchi depth, SD)를 수질변수로 선정하여 분석하였으며, 이를 이용해 TN : TP ratio 및 CHL : TP ratio를 산정하여 부영양화 상태 및 호수의 기능변화를 분석하였다.
- 본 논문에 이용된 수질자료는 환경부에서 운영하는 수질측정망(http://www.me.go.kr)의 수질측정 자료를 이용하였기에 이에 대한 감사를 표함.
- 본 연구에서는 상류댐 건설이 하류 호수에 미치는 영향을 알아보기 위하여 금강 수계의 중류에 위치한 대청 댐을 연구 대상으로 선정하였다. 대청댐은 1980년 12월에 준공되어 높이 72 m, 길이 495 m, 체적 123만 4천 m3의 콘크리트 중력식 댐과 사력댐으로 구성된 복합형 댐으로 금강 하구둑으로부터 137 km 상류지점에 위치해 있다.
성능/효과
- 특히, 용담댐 건설 이후에 대청호 수체 내의 TP 농도는 용담댐 건설 이전에 비해 LZ에서 낮게 나타나는 것을 확인하였다. 1차 생산력을 나타내는 CHL 의 농도는 영양염류의 유역별 농도 구배와 마찬가지로 상류에서 하류로 갈수록 농도가 낮아지는 것으로 나타났으나, TN, TP의 농도변화 양상과는 다르게 전체적으로 증가하였다. 즉, 이는 용담댐 건설 후 대청호에 유입되는 영양염류의 양은 분명히 감소하였으나 상대적으로 체류 시간이 증가하였고, 조류번성에 필요한 단위 인(P)에 대 한 조류생산성, 즉 CHL : TP 반응성이 확연히 높아졌기 때문에 이런 결과가 나타난 것으로 사료된다.
- 2). BDC와 ADC의 저수위 분석결과, 9~12월에 걸친 기간에는 댐 건설 이전에 평균 E.L. 2 m 정도의 높은 값을 보이는 것으로 나타났는데, 이는 집중호우가 내린 기간의 차이(BDC: 8월, ADC: 7월)와 용담댐에서 저수위를 맞추기 위한 물막이 영향으로 사료되었다.
- 용담댐 건설로 인하여 가장 큰 변화는 상류로부터의 유입량 감소에 따른 대청호의 TN 및 TP 농도는 전 지점에서 감소하였으나 호수 내 수체류 시간의 증가로 CHL의 양이 상대적으로 증가하는 경향을 보였다. BDC의 CHL과 TP의상관관계는 ADC 이후에 증가하는 양상으로 분석되었는데(BDC; r=0.249, p=0.000, ADC; r=0.412, p=0.000), 이는 상대적으로 감소한 TP의 양에 대해 높은 반응성을 가지게 된 것으로 사료된다. CHL : TP ratio의 변화는 ADC 에 오면서 증가하는 것을 보여 CHL과 TP의 관계가 댐건설 이후에 변화하였음을 보여주고 있다.
- 대청호의 상류 지역에 용담 댐이 생겨남으로써 대청호로 유입되는 TP의 양이 줄어 들었지만, 체류시간이 늘어남에 따라 CHL은 상대적인 증가를 보였으며, CHL : TP ratio가 증가하는 방향으로 변화가 일어나, 호수 생태계 기능이 변화하였음을 제시하였다. CHL : TP ratio는 RZ에서 가장 두드러진 변화를 보였으며, TZ, LZ 순으로 변화의 폭이 감소하는 것으로 나타나 댐 건설 후 RZ에서 호수의 생태적인 기능이 변화된 것으로 분석되었다.
- CHL과 TP의 상관도는 댐 건설 이전보다 댐건설 이후(ADC)에 상관도가 높아진 것으로 나타났다(BDC; r=0.249, p⁄0.0001, ADC; r=0.412, p⁄0.001).
- 3, 4). CHL은 댐의 건설과 함께 늘어난 체류시간에 맞추어 양적 증가를 보였 으며, 증가의 폭은 댐의 상류역에 위치한 RZ에서 가장 두드러지는 것으로 나타났다. CHL은 영양염류와 같이 상류에서 하류로 갈수록 농도가 낮아지는 현상을 보인다.
- CHL의 농도는 BDC에 비하여 ADC에 증가하였으며, 장마 전·중·후로 본 계절적 변화분석에서도 모두 댐 건설 이후에 뚜렷하게 증가하는 것으로 나타났다(Fig. 5).
- 즉, 질소와 인과의 비는 댐 건설 이전에 비해 댐 건설 이후에 인 농도에 의해좀 더 조절되는 것으로 나타나 인의 농도 효과는 호수 부영양화에 더 크게 작용하는 것으로 나타났다. SD는 TN, TP, CHL과 모두 역 상관관계를 보였으나, 용담댐 건설 이후에 TN에 대한 상관도는 낮아지고, TP와의 상관도는 높아진 것으로 나타났다. 이는 용담댐 건설에 따라 투명도를 저해시키는 요인인 CHL이 TP에 대한 높은 반응성을 보이며 조류생장에 따라 질소보다는 인의 영향을 더 많이 받은 결과로 나타났다.
- 수질 변수 간의 상관분석 결과에 따르면, 대청호 수체내 인의 농도는 용담댐 건설 이후 감소현상을 보였지만, 반면 CHL의 높은 반응성은 용담댐 건설 이후 CHL과 TP의 경험적 모델의 상관지수에도 영향을 준 것으로 나타났다. TN : TP ratio는 용담댐 건설 이후 TP와의 역상 관관계가 높아진 것으로 나타났다. 즉, 질소와 인과의 비는 댐 건설 이전에 비해 댐 건설 이후에 인 농도에 의해좀 더 조절되는 것으로 나타나 인의 농도 효과는 호수 부영양화에 더 크게 작용하는 것으로 나타났다.
- TP는 장마 전·후의 기간보다 장마기(Monsoon)에 유역 간의 양적인 차이가 크게 나타났는데, 특히 장마기의 RZ에서는 ADC에 TP가 현저 하게 낮아진 것으로 나타났다.
- 결론적으로 용담댐의 건설은 대청호의 체류시간 증가와 함께 대청호 수체 내의 영양염류(TN, TP) 유입의 감소를 가져왔으며, 이런 결과는 호수 내의 1차 생산자의 생산력을 감소시키는 것이 아니라 오히려 1차 생산력(CHL)의 증가를 가져와 수체 내의 뚜렷한 기능적 변화를 나타냈다. 이러한 생태계의 기능적 변화는 상류역인 RZ에서 가장 크게 나타났으며, 보다 안정적인 하류부의 LZ에서는 가장 낮은 변이 폭을 보였다.
- 2). 계절별 분석결과에 따르면, 장마 전인 6월에 가장 낮은 저수위를 보였으며, 장마후인 9 월에 가장 높은 저수위를 보였다(Fig. 2). BDC와 ADC의 저수위 분석결과, 9~12월에 걸친 기간에는 댐 건설 이전에 평균 E.
- 계절적 변화 분석에 따르면, 호수 내로 유입되는 영양 염류의 양은 장마기에 가장 높게 나타나는 것으로 확인되었으며, 지점별로 상류에서 하류로 갈수록 낮아지는 것으로 나타났다. 용담댐 건설에 따라 전반적으로 대청호로 유입되는 영양염류의 양이 감소되었으며, 장마 후기의 RZ에서 TN의 유입량이 큰 폭으로 줄어든 것으로 나타났다.
- 대청호 수체의 SD는 TN, TP, CHL의 양상과 달리 상류에서 하류로 갈수록 높아지는 것으로 나타났다. 이는 빛의 투과를 방해하는 조류의 번식과 LZ에서 투과되는 빛의 제한으로 인한 조류생장에 영향을 준 것으로 사료 되었다.
- 이런 결과는 조류의 1차 제한영양염류인 TP의 농도가 높아질수록 CHL의 농도가 증가하는 정상관관계(Positive relations)를 보였으며, 이런 조류농도의 증가에 따라 투명도가 감소한다는 사실은 유기성 부유물에 의해 투명도의 구배현상이 생겨났음을 증명하는 것이다. 대청호에서 가장 뚜렷한 현상은 유량의 감소에 의해 낮아진 TP의 농도와 높아진 CHL의 농도에 의해 CHL : TP ratio는 뚜렷한 증가를 보여 수체의 생태계 기능변화가 현저하게 나타났다. 변화의 폭은 대청댐에서 상류역에 위치한 RZ에서 가장 두드러지게 나타났으며, 이는 호수의 기능적인 측면에서 RZ가 댐 건설 이전의 LZ 및 TZ는 생태적 기능이 변화하였음을 보여준다.
- 대청호에서 부영양화 지수에 관계된 수질 변수(TN, TP, CHL, SD, TN : TP ratio, CHL : TP ratio)를 분석한 결과에 따르면, 연별, 지점별로 변이를 보였으며, 상류의 용담댐 건설 이전(BDC)과 댐건설 이후(ADC)에 뚜렷한 기능적 변화를 보였다(Figs. 3, 4). TN의 연별 분석에 따르면, 1995~2000년 기간에 평균 1.
- 2). 대청호의 강수량(Precipitation)과 유입량(Inflow rate)의 통계학적 분석결과에 따르면, 용담댐 건설 이전까지만 해도 높은 상관관계를 보였으나(r=0.964, p=0.002), 용담댐 건설 이후에 상관도 지수(Correlation coefficient)는 이전에 비해 낮아진 것으로 분석되었다(r=0.857, p=0.029; Table 2). 이는 적은 강수량과 맞물려 상류에 건설된 용담댐에서의 본격적인 담수로 인한 영향이 반영된 결과로 사료되어진다.
- 4). 대청호의 상류 지역에 용담 댐이 생겨남으로써 대청호로 유입되는 TP의 양이 줄어 들었지만, 체류시간이 늘어남에 따라 CHL은 상대적인 증가를 보였으며, CHL : TP ratio가 증가하는 방향으로 변화가 일어나, 호수 생태계 기능이 변화하였음을 제시하였다. CHL : TP ratio는 RZ에서 가장 두드러진 변화를 보였으며, TZ, LZ 순으로 변화의 폭이 감소하는 것으로 나타나 댐 건설 후 RZ에서 호수의 생태적인 기능이 변화된 것으로 분석되었다.
- 이러한 생태계의 기능적 변화는 상류역인 RZ에서 가장 크게 나타났으며, 보다 안정적인 하류부의 LZ에서는 가장 낮은 변이 폭을 보였다. 따라서 용담댐의 건설은 대청호의 CHL 및 TP의 경험적 부영양화모델에서 제시하는 바와 같이 생태계에 기능적 변화에 직접적인 영향을 준 것으로 나타났다.
- 또한 총인은 댐 건설 이후(ADC)에 RZ는 33(24~44) μg L-1, TZ는 26(20~30) μg L-1, LZ는 20(16~23) μg L-1로 나타나 TN과 마찬가지로 댐축으로 갈수록 TP의 농도가 감소하는 것으로 나타났다(Table 3).
- 대청호에서 가장 뚜렷한 현상은 유량의 감소에 의해 낮아진 TP의 농도와 높아진 CHL의 농도에 의해 CHL : TP ratio는 뚜렷한 증가를 보여 수체의 생태계 기능변화가 현저하게 나타났다. 변화의 폭은 대청댐에서 상류역에 위치한 RZ에서 가장 두드러지게 나타났으며, 이는 호수의 기능적인 측면에서 RZ가 댐 건설 이전의 LZ 및 TZ는 생태적 기능이 변화하였음을 보여준다.
- 본 연구 결과에 따르면, 용담댐의 건설은 대청호의 유입량과 체류시간 등의 수문학적 특성 변화에 영향을 주었으며, 이런 변화는 영양염류(TN, TP), 투명도 및 1차생산력(엽록소-a)에 변화를 가져와 호수 생태계의 기능 변화에 영향을 주는 것으로 나타났다. 수리수문학적 분석 결과에 따르면, 강수량은 유입량과 높은 상관관계(BDC; r=0.
- 대청호의 유입수 대부분은 호수 상류의 본류 끝단으로 유입되는 것으로 확인되었다. 본 연구기간 중 유입량은 강우의 증가에 따라 동반적인 증가를 보이는 것으로 나타났지만, 용담댐 건설 이후인 2001년 대청호의 유입량은 414.3m3sec-1로 가장 낮았고, 2003년에는 2,125m3sec-1로 가장 높게 나타나 용담댐의 수문조절에 의해서도 영향을 받는 것으로 나타났다(Fig. 2). 대청호의 강수량(Precipitation)과 유입량(Inflow rate)의 통계학적 분석결과에 따르면, 용담댐 건설 이전까지만 해도 높은 상관관계를 보였으나(r=0.
- 기존의 많은 인공호 연구에서 제시한 바와 같이, TP, TN, CHL 및 SD는 가장 핵심적인 부영양화 지표로서 알려져 있다. 본 연구에서 대청호의 TN, TP의 농도는 상류에서 하류로 갈수록 낮아지는 농도구배 현상을 보였으며, 용담댐의 건설 이후에 대청호 내의 영영염류의 유입량 감소로 인하여 TN, TP의 농도가 현저하게 감소하는 것으로 나타났다. 특히, 용담댐 건설 이후에 대청호 수체 내의 TP 농도는 용담댐 건설 이전에 비해 LZ에서 낮게 나타나는 것을 확인하였다.
- 부영양도 평가의 지표중의 하나인 SD는 TN, TP, CHL 과는 반대로 상류에서 하류로 갈수록 높아지는 것으로 나타났다. 호수 내의 이런 SD의 지점별 구배 현상은 주로 무기성 부유물(Non-volatile suspended solids, NVSS) 에 의한 영향보다는 유기성 부유물(Volatile suspended solid, VSS)에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 본 연구 결과에 따르면, 용담댐의 건설은 대청호의 유입량과 체류시간 등의 수문학적 특성 변화에 영향을 주었으며, 이런 변화는 영양염류(TN, TP), 투명도 및 1차생산력(엽록소-a)에 변화를 가져와 호수 생태계의 기능 변화에 영향을 주는 것으로 나타났다. 수리수문학적 분석 결과에 따르면, 강수량은 유입량과 높은 상관관계(BDC; r=0.964, p=0.002, ADC; r=0.857, p=0.029)를 보였으며, 하절기의 단기간 동안의 집중강우는 영양염류인 TP의 유입을 증가시켰고, 상류에 위치한 용담댐 방류량은 하류 대청호의 유입량 및 영양염류의 유입에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 연중 강수량이 적은 2001년에 용담댐 건설 이전과 비교하였을 때 대청호의 수위도 크게 낮아진 것으로 나타나, 강우량이 연평균보다 적은 해의 경우에는 평균 강우량을 보이는 해 혹은 연평균 강우 이상의 해보다 더 크게 수질특성에 영향을 주는 것으로 나타났다.
- 수질 변수 간의 상관분석 결과에 따르면, 대청호 수체내 인의 농도는 용담댐 건설 이후 감소현상을 보였지만, 반면 CHL의 높은 반응성은 용담댐 건설 이후 CHL과 TP의 경험적 모델의 상관지수에도 영향을 준 것으로 나타났다. TN : TP ratio는 용담댐 건설 이후 TP와의 역상 관관계가 높아진 것으로 나타났다.
- 수체 내에서 SD는 댐 건설 이전 및 이후에 모두 TP, CHL과 역 상관관계(p⁄ 0.001)를 보였으며, 댐 건설 이후 상관도 지수(절대값)는 증가하는 것으로 나타났다(Table 4).
- 수체의 부영양화 평가 시 핵심 변수인 TN과 TP의 BDC 농도는 댐건설 이후보다 높게 나타났다. 특히 TN은 RZ, TZ, LZ의 모든 영역에서 뚜렷한 감소를 보였다(Fig.
- 본 연구에서는 대청호 상류에 위치한 용담댐의 건설에 따른 대청호의 수문학적 영향 및 이화학적, 생태학적 기능변화에 대한 특성을 규명하고, 영양염류(TN, TP), 엽록소-a 및 투명도의 부양양화 변수의 시공간적(계절별, 연별, 상하류 간) 역동성을 분석하였다. 용담댐 건설 이전(BDC; 1995~2000년)과 이후(ADC; 2001~2006년)의 수문학적 자료를 통해 대청호의 유입량과 저수량의 변화를 살펴 본 결과, 대청호의 BDC에는 강수량과 유입량의 높은 상관관계를 볼 수 있었으나, ADC에는 보다 낮은 상관관계를 확인하였다(BDC; r=0.964, p=0.002, ADC; r= 0.857, p=0.029). 이는 용담댐의 건설이 대청호의 유입량과 저수위 등에 영향을 주고 있다고 사료된다.
- 이는 투명도가 수체류 시간의 증가로 인한 1차 생산력(조류)의 변화에 직접적으로 조절되는 것으로 사료된다. 용담댐 건설 이후(BDC)에는 SD와 TN 및 TP의 상관도가 유사하게 나타났지만, 댐건설 이후(ADC) SD와 TN의 상관관계가 이전보다 낮아지고, SD와 TP의 상관관계는 이전에 비해 높아진 것을 확인하였다. 이는 투명도를 저해시키는 요인인 CHL이 용담댐 건설 후 낮아진 TP에 대해 높은 반응성을 보이는 것에 영향을 받았기 때문이라고 사료되었다.
- 이는 용담댐의 건설이 대청호의 유입량과 저수위 등에 영향을 주고 있다고 사료된다. 용담댐 건설로 인하여 가장 큰 변화는 상류로부터의 유입량 감소에 따른 대청호의 TN 및 TP 농도는 전 지점에서 감소하였으나 호수 내 수체류 시간의 증가로 CHL의 양이 상대적으로 증가하는 경향을 보였다. BDC의 CHL과 TP의상관관계는 ADC 이후에 증가하는 양상으로 분석되었는데(BDC; r=0.
- 계절적 변화 분석에 따르면, 호수 내로 유입되는 영양 염류의 양은 장마기에 가장 높게 나타나는 것으로 확인되었으며, 지점별로 상류에서 하류로 갈수록 낮아지는 것으로 나타났다. 용담댐 건설에 따라 전반적으로 대청호로 유입되는 영양염류의 양이 감소되었으며, 장마 후기의 RZ에서 TN의 유입량이 큰 폭으로 줄어든 것으로 나타났다. 이는 상류에서의 유입량 저감 및 수체 내 조류의 감소에 따른 질소 고정율 감소에 의한 현상으로 사료된다.
- SD는 TN, TP, CHL과 모두 역 상관관계를 보였으나, 용담댐 건설 이후에 TN에 대한 상관도는 낮아지고, TP와의 상관도는 높아진 것으로 나타났다. 이는 용담댐 건설에 따라 투명도를 저해시키는 요인인 CHL이 TP에 대한 높은 반응성을 보이며 조류생장에 따라 질소보다는 인의 영향을 더 많이 받은 결과로 나타났다.
- 결론적으로 용담댐의 건설은 대청호의 체류시간 증가와 함께 대청호 수체 내의 영양염류(TN, TP) 유입의 감소를 가져왔으며, 이런 결과는 호수 내의 1차 생산자의 생산력을 감소시키는 것이 아니라 오히려 1차 생산력(CHL)의 증가를 가져와 수체 내의 뚜렷한 기능적 변화를 나타냈다. 이러한 생태계의 기능적 변화는 상류역인 RZ에서 가장 크게 나타났으며, 보다 안정적인 하류부의 LZ에서는 가장 낮은 변이 폭을 보였다. 따라서 용담댐의 건설은 대청호의 CHL 및 TP의 경험적 부영양화모델에서 제시하는 바와 같이 생태계에 기능적 변화에 직접적인 영향을 준 것으로 나타났다.
- 이는 빛의 투과를 방해하는 조류의 번식과 LZ에서 투과되는 빛의 제한으로 인한 조류생장에 영향을 준 것으로 사료 되었다. 인의 농도에 의한 1차생산력의 중요한 지표인 CHL : TP ratio의 분석에 따르면, 용담댐 건설 이후인 2001~2006년 기간에는 CHL : TP ratio는 뚜렷하게 증가한 것으로 나타났다(Fig. 4). 대청호의 상류 지역에 용담 댐이 생겨남으로써 대청호로 유입되는 TP의 양이 줄어 들었지만, 체류시간이 늘어남에 따라 CHL은 상대적인 증가를 보였으며, CHL : TP ratio가 증가하는 방향으로 변화가 일어나, 호수 생태계 기능이 변화하였음을 제시하였다.
- TP는 장마기에 유역별 농도구배의 폭이 가장 큰 것으로 나타났으나, 용담댐 건설에 따라 농도구배의 폭이 급격하게 감소한 것으로 나타났다. 조류(CHL)의 농도는 용담댐 건설 후 전체적으로 뚜렷한 증가 양상을 보였고, 장마 후기에 RZ에서 가장 높은 농도를 보이는 것으로 나타났다. 반면, 장마기에 CHL은 유입량 증가로 인해 1 차 생산자인 조류가 하류로 씻겨 내려가는 이동현상에 의해서 농도가 비교적 감소하는 것으로 사료된다.
- 즉, 일반적으로 인공호의 경우, 무기성 부유물 농도가 높은 상류 및 영양염류의 농도가 낮은 하류에서는 CHL 농도는 낮고, 중류에서 최고값을 보이는 것이 일반적 이론이지만, 대청호에서는 이와 유사한 현상이 나타나지 않았다. 즉, 이전 연구인 An and Park(2002) 및 An(2003)에서 제시한 바와 같이 일반적으로 강우 집중기인 7~8월에는 현저하게 무기성 부유물의 증가로 인하여 CHL 농도의 감소현상이 나타나지만, 연평균 자료를 이용할 경우 무기물 농도에 의한 CHL 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. 오히려 영양염류의 농도 변화가 CHL의 농도에 직접적인 영향을 미치는 것으로 분석되었다.
- TN : TP ratio는 용담댐 건설 이후 TP와의 역상 관관계가 높아진 것으로 나타났다. 즉, 질소와 인과의 비는 댐 건설 이전에 비해 댐 건설 이후에 인 농도에 의해좀 더 조절되는 것으로 나타나 인의 농도 효과는 호수 부영양화에 더 크게 작용하는 것으로 나타났다. SD는 TN, TP, CHL과 모두 역 상관관계를 보였으나, 용담댐 건설 이후에 TN에 대한 상관도는 낮아지고, TP와의 상관도는 높아진 것으로 나타났다.
- 지점별 특성으로 장마 전·후에 CHL의 농도가 상류에서 하류로 갈수록 낮아지는데 비해 장마기 상류에서는 유입량의 증가로 인한 세척현상에 의해서 TZ와 비슷하거나 낮은 값을 보이는 것으로 나타났다.
- 029)를 보였으며, 하절기의 단기간 동안의 집중강우는 영양염류인 TP의 유입을 증가시켰고, 상류에 위치한 용담댐 방류량은 하류 대청호의 유입량 및 영양염류의 유입에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 연중 강수량이 적은 2001년에 용담댐 건설 이전과 비교하였을 때 대청호의 수위도 크게 낮아진 것으로 나타나, 강우량이 연평균보다 적은 해의 경우에는 평균 강우량을 보이는 해 혹은 연평균 강우 이상의 해보다 더 크게 수질특성에 영향을 주는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 김 등(2002)이 제시한 연구 결과와도 일치하는 것으로 나타났으며, 이는 우리나라 하천및 호소의 수질이 강우량 혹은 유량과 밀접한 관계를 보인다.
- 본 연구에서 대청호의 TN, TP의 농도는 상류에서 하류로 갈수록 낮아지는 농도구배 현상을 보였으며, 용담댐의 건설 이후에 대청호 내의 영영염류의 유입량 감소로 인하여 TN, TP의 농도가 현저하게 감소하는 것으로 나타났다. 특히, 용담댐 건설 이후에 대청호 수체 내의 TP 농도는 용담댐 건설 이전에 비해 LZ에서 낮게 나타나는 것을 확인하였다. 1차 생산력을 나타내는 CHL 의 농도는 영양염류의 유역별 농도 구배와 마찬가지로 상류에서 하류로 갈수록 농도가 낮아지는 것으로 나타났으나, TN, TP의 농도변화 양상과는 다르게 전체적으로 증가하였다.
- 3%). 특히, 하절기의 몬순 장마기에는 연중 강수량의 40% 이상이 집중되는 것으로 나타났으며, 상류댐인 용담댐 건설 이전과 이후에 하절기 강우량은 차이가 없는 것으로 나타났다(BDC; 47%, ADC; 48%). 즉, 몬순집중 하절기 동안 수리 수문학적으로 가장 변이가 심한 시기로 나타났다.
- 5). 한편, TP의 농도는 몬순 장마기에 최상류 지점인 RZ에서 댐건설 이후에 가장 큰 감소 현상을 보여(Fig. 5), 대청호 내의 상류로부터의 인(P) 유입은 장마기간 중 현격히 감소한 것으로 나타났다. TP는 장마 전·후의 기간보다 장마기(Monsoon)에 유역 간의 양적인 차이가 크게 나타났는데, 특히 장마기의 RZ에서는 ADC에 TP가 현저 하게 낮아진 것으로 나타났다.
- 001; Table 4). 한편, 댐 건설 이전에 TN은 TN : TP ratio에 통계학적으로 영향을 주지 않는 것으로 나타났다(p=0.581). 수체 내에서 SD는 댐 건설 이전 및 이후에 모두 TP, CHL과 역 상관관계(p⁄ 0.
- 3, 4). 한편, 지점별 분석에 의하면 TN의 평균 농도는 BDC에 RZ는 2.04(1.33~2.55) mg L-1, TZ는 1.91(1.30~2.28) mg L-1, LZ는 1.74(1.12~2.14) mg L-1로 나타났으며, ADC에 RZ는 1.70(1.56~1.90) mg L-1, TZ는 1.63(1.34~1.90) mg L-1, LZ는 1.50(1.25~1.71) mg L-1로 나타나 댐축으로 갈수록 TN의 농도가 감소하는 것으로 나타났다(Table 3). 이는 대청댐으로 유입되는 대부분의 TN은 상류 유입구 부근의 RZ에서 크게 일어나고(Kennedy et al.
- CHL : TP ratio의 변화는 ADC 에 오면서 증가하는 것을 보여 CHL과 TP의 관계가 댐건설 이후에 변화하였음을 보여주고 있다. 호수 내의 공간적 변이를 볼 때 유수대(Riverine zone, RZ)에서의 수질 변수 변화폭은 전이대(Transition zone, TZ)나 정수대(Lacustrine zone, LZ)에 비해 높은 것으로 나타났는데, 이는 인공호의 상류부에 위치하며, 빠른 유속, 짧은 체류 시간, 많은 영양염류 유입의 특성을 보이는 호수의 유수대(RZ)에서 영양염류, 광조건 및 CHL-TP의 함수관계에 대한 기능적인 변화가 있었음을 시사한다.
- 호수내의 1차 생산력에 영향을 미치는 대표적인 영양염류인 TN과 TP의 상대적인 비율을 보여주는 TN : TP ratio는 댐 건설 이후(ADC)에 TP와의 역 상관관계가 더욱 높아진 것으로 나타났다(BDC; r=-0.469, p⁄0.001, ADC; r=-0.681, p⁄0.001; Table 4).
후속연구
- 본 연구의 목적은 용담댐 건설에 따른 대청호의 총체적인 물리학적, 화학적 수질의 변화를 분석하고, 유역 내에서 나타나는 유입량 변화양상과 계절성 강우에 따른 영향을 과학적이고 체계적으로 분석하는 것이다. 본 연구 결과는 향후 용담댐 건설에 따른 하류댐 수역의 생태학적 기능변화에 대한 영향 파악 및 하류댐 생태계의 피해를 최소화하기 위한 효과적인 최적관리방안을 수립하는 데 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 한편, 용담댐은 대청댐으로부터 192 km 상류지점에 위치하고 있어 전주권을 포함한 서해안 지역의 안정적인 생활용수, 농업용수 및 공업용수의 수요를 대비하고 홍수립하는데 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
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