우리나라 인공호 관리를 위한 다변수 수질평가 모델의 개발 및 적용 The Development and Application of Multi-metric Water Quality Assessment Model for Reservoir Managements in Korea.원문보기
본 연구에서는 국내 인공호 4대 수계 39곳을 선정하여 2003년 1월부터 2007년 12월까지 5년간의 수질 측정 자료를 바탕으로 우리나라에 적합한 다변수 수질평가 모델을 개발하고, 그 모델을 이용하여 2008년 1년간의 자료를 통해 팔당호와 대청호의 수질평가를 실시하였다. 개발된 다변수 수질평가 모델은 4개의 수질변수를 각각 부영양, 중영양, 빈영양의 3단계로 나누어 점수를 부여하고, 수질변수별 획득점수를 총합하여 총점으로 계량화하였으며, 총점을 구간별로 5등급으로 나누어 최종 수질등급을 부여하였다. 새롭게 제안된 수질평가 모델의 적용 결과, 팔당호는 전반적으로 보통(Fair) 및 악화 (Poor)상태로 나타났으며, 대청호는 최적(Excellent) 및 좋음(Good) 상태로 나타났다. 일반적으로 수자원의 가치를 결정하는 수질항목 중 가장 보편적인 중요성을 가지는 것은 유기물의 함량이며 이런 유기물은 수체 내 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있다. 그렇기 때문에 새로운 수질평가 모델을 개발함에 있어 수체의 수리 수문학적 특성을 비롯해 물리적 특성, 화학적 특성, 생물학적 특성 등의 각종 이화학적인 특성이 고려되었으며, 이러한 항목을 각각 평가 모델의 4가지 메트릭으로 선정하여 호소의 평가에 있어 복수의 측정지표가 활용될 수 있도록 하였다. 이러한 복수 지표를 활용해 개발된 다변수 수질평가 모델은 호소의 영양 단계를 평가함에 있어 보다 정확한 판단을 가능하게 할 것이며, 효과적인 호소의 관리에 도움을 줄 수 있을 것이라 사료된다.
본 연구에서는 국내 인공호 4대 수계 39곳을 선정하여 2003년 1월부터 2007년 12월까지 5년간의 수질 측정 자료를 바탕으로 우리나라에 적합한 다변수 수질평가 모델을 개발하고, 그 모델을 이용하여 2008년 1년간의 자료를 통해 팔당호와 대청호의 수질평가를 실시하였다. 개발된 다변수 수질평가 모델은 4개의 수질변수를 각각 부영양, 중영양, 빈영양의 3단계로 나누어 점수를 부여하고, 수질변수별 획득점수를 총합하여 총점으로 계량화하였으며, 총점을 구간별로 5등급으로 나누어 최종 수질등급을 부여하였다. 새롭게 제안된 수질평가 모델의 적용 결과, 팔당호는 전반적으로 보통(Fair) 및 악화 (Poor)상태로 나타났으며, 대청호는 최적(Excellent) 및 좋음(Good) 상태로 나타났다. 일반적으로 수자원의 가치를 결정하는 수질항목 중 가장 보편적인 중요성을 가지는 것은 유기물의 함량이며 이런 유기물은 수체 내 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있다. 그렇기 때문에 새로운 수질평가 모델을 개발함에 있어 수체의 수리 수문학적 특성을 비롯해 물리적 특성, 화학적 특성, 생물학적 특성 등의 각종 이화학적인 특성이 고려되었으며, 이러한 항목을 각각 평가 모델의 4가지 메트릭으로 선정하여 호소의 평가에 있어 복수의 측정지표가 활용될 수 있도록 하였다. 이러한 복수 지표를 활용해 개발된 다변수 수질평가 모델은 호소의 영양 단계를 평가함에 있어 보다 정확한 판단을 가능하게 할 것이며, 효과적인 호소의 관리에 도움을 줄 수 있을 것이라 사료된다.
The purpose of this study was to develop a Multi-metric Water Quality Assessment (MWQA) model and apply it to dataset sampled from Paldang and Daechung reservoir in 2008. The various water dataset used to this study included 5 year data sets (2003${\sim}$2007) in Korean reservoirs which w...
The purpose of this study was to develop a Multi-metric Water Quality Assessment (MWQA) model and apply it to dataset sampled from Paldang and Daechung reservoir in 2008. The various water dataset used to this study included 5 year data sets (2003${\sim}$2007) in Korean reservoirs which were obtained from the Ministry of Environment, Korea. In this study, suggested MWQA model has 4 metrics that were composed of 4 parameters such as chemical, physical, biological, and hydrological variables. And, each of the variables attributed total phosphorus (TP) concentration in water, secchi depth (SD) measure in water, chlorophyll-${\alpha}$(Chl-${\alpha}$) concentration in water and the ratio of inflow of water into lakes and efflux of water from lakes, input/output (I/O). First, we established the criteria for trophic boundaries. The boundary between oligotrophic and mesotrophic categories was defined by the lower third of the cumulative distribution of the values. The mesotrophic-eutrophic boundary was defined by the upper third of the distribution. Second, each metric was given by a point-oligo=1, meso=3, eu=5. And then, obtained total score from each metric was divided 5 grade-Excellent, Good, Fair, Poor, and Very poor. As the results of applying the proposed MWQA model, the Paldang reservoir obtained "Fair" or "Poor" grade and Daechung reservoir obtained "Excellent" or "Good" grade. The suggested MWQA model through these procedures will enable to manage efficiently the reservoir. And, more studies such as metric numbers and attributes should be done for the accurate application of the new model.
The purpose of this study was to develop a Multi-metric Water Quality Assessment (MWQA) model and apply it to dataset sampled from Paldang and Daechung reservoir in 2008. The various water dataset used to this study included 5 year data sets (2003${\sim}$2007) in Korean reservoirs which were obtained from the Ministry of Environment, Korea. In this study, suggested MWQA model has 4 metrics that were composed of 4 parameters such as chemical, physical, biological, and hydrological variables. And, each of the variables attributed total phosphorus (TP) concentration in water, secchi depth (SD) measure in water, chlorophyll-${\alpha}$(Chl-${\alpha}$) concentration in water and the ratio of inflow of water into lakes and efflux of water from lakes, input/output (I/O). First, we established the criteria for trophic boundaries. The boundary between oligotrophic and mesotrophic categories was defined by the lower third of the cumulative distribution of the values. The mesotrophic-eutrophic boundary was defined by the upper third of the distribution. Second, each metric was given by a point-oligo=1, meso=3, eu=5. And then, obtained total score from each metric was divided 5 grade-Excellent, Good, Fair, Poor, and Very poor. As the results of applying the proposed MWQA model, the Paldang reservoir obtained "Fair" or "Poor" grade and Daechung reservoir obtained "Excellent" or "Good" grade. The suggested MWQA model through these procedures will enable to manage efficiently the reservoir. And, more studies such as metric numbers and attributes should be done for the accurate application of the new model.
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문제 정의
대상은 한강수계의 팔당호와 금강수계의 대청호로 선정하였으며 2008년 1월부터 12월까지 1년 동안의 항목별 월 평균자료를 이용하였다. 그리고 평가 결과의 분석을 통해 새로운 모델의 검정과 효용성을 판단해 보고자 하였다.
, 1978; Welch and Lindell, 1992). 따라서 본 연구에서도 이러한 TN/TP의 비율과 부영양화의 관계를 통해서 평가모델의 검정을 실시해 보았다.
1973년 12월에 준공되어 현재 35년 이상 우리나라 2000만 명 이상의 국민에게 수돗물 공급원으로써 활용되고 있는 팔당댐은 그 호소의 수질 관리에 있어 다른 어느 지역보다 중요성을 가진다고 할 수 있다. 따라서 팔당호의 2008년 1월부터 12월까지 1년 동안의 수질 측정 자료를 바탕으로 새롭게 개발된 수질평가 모델을 적용하여 팔당호의 수질등급을 평가해보고자 하였다. 수집된 측정 자료는 Table 3에 제시하였고, 아울러 이를 바탕으로 새로운 평가모델에 의한 평가를 실시하였다.
또한, 팔당호의 평가 자료를 바탕으로 새롭게 제안된 수질평가 모델에 대한 효용성을 판단해 보았다. 호소 영양 상태를 대별함에 있어 영양염류인 질소(N)와 인(P)의 중요성은 계속해서 언급되었다.
본 연구는 환경부 수생태복원사업단 Eco-STAR project [과제명: 호수생태계 통합적 건강성 평가기 법 개발 (08- IV-U)]의 일환으로 수행되었으며, 이용된 수질자료는 환경부의 수질측정망 자료 및 한국수자원공사의 국가 수자원 관리 종합정보시스템의 댐 유입수 및 방류수 자료를 이용하였기에 이에 대한 감사를 표함.
본 연구에서는 국내 인공호의 영양상태를 평가할 수 있는 새로운 기준의 제안을 위해 호소의 영양상태에 영향을 줄 수 있는 다변수 수질평가 모델 (Multi-metric Water Quality Assessment, MWQA) 즉, 화학적, 물리적,생물학적 그리고 수리 수문학적 변수를 이용한 총체적 호소 평가 기법을 개발하고자 하였다. 또한, 개발된 모델을 2개의 각각 다른 호수에 적용하여 모델에 대한 평가와 검정을 실시하였다.
우리나라 인공호에서 영양단계 평가모델의 개발을 위해서 본 연구에서는 앞서 분석한 우리나라의 5년간의 수질 자료를 바탕으로 최종적인 평가의 메트릭을 선정하였다. 첫째, 화학적 특성을 대변하는 총 인 (TP)의 농도, 둘 째, 물리적 특성을 대변하는 투명도(SD), 셋째, 생물학적 특성을 대 변하는 엽록소 a(Chl-a)의 농도, 마지막으로 수리 수문학적 특성을 대변흐}는 유입량과 유출량의 비율 (I/O)의 총 4가지 수질변수가 그 대상이 되었다.
우리나라의 대형 인공호자료를 바탕으로 본 연구에서 새롭게 제시한 영양단계의 기준안과 여러 연구자에 의해 제시된 기존의 영양단계 기준안을 항목별로 비교해 보고자 하였다. 한편, 유입량과 유출량의 비율(I/O)의 경우, 기존의 기준이 존재하지 않아서 직접적인 비교는 불가능하며, 해당 항목은 다음 단계에서 대상 호소의 적용을 통해 전체적인 평가의 결과로써 효용성을 검정하였다.
그리고 7 이상 16 미만일 경우에는 영양상태가 높은 항목을 기준으로 하고 있다. 이에 따라, 우리나라 인공호에 적합한 수질평가 모델을 개발하기 위하여, 앞서 이용된 우리나라 인공호 5년간의 전 자료를 통해 우리나라 호소에서의 N/P ratio 값을 계산하고 제 한 요인을 알아보았다.
제안 방법
개발된 다변수 수질평가 모델은 4개의 수질변수를 각각 부영양, 중영 양, 빈영양의 3단계로 나누어 점수를 부여하고, 수질변수별 획득점수를 총합하여 총점으로 계 량화하였으며 , 총점을 구간별로 5등급으로 나누어 최종 수질등급을 부여하였다. 새롭게 제안된 수질평가 모델의 적용 결과, 팔당호는 전반적으로 보통 (Fair) 및 악화 (Poor) 상태로 나타났으며, 대청호는 최적 (Excellent) 및 좋음(Good) 상태로나타났다.
그렇기 때문에 새로운 수질 평가 모델을 개발함에 있어 수체의 수리 수문학적 특성을 비롯해 각종 이화학적인 특성이 고려되었다. 그리고 이러한 항목을 각각 평가 모델의 메트릭으로 선정하여 호소의 평가에 있어 복수의 측정지표가 활용될 수 있도록 하였다. 이러한 복수 지표를 활용한 다변수 평가 모델은 호소의 영양 단계를 평가함에 있어 보다 정확한 판단을 가능하게 할 것으루 생각되며, 모델의 검정 결과 비교적 안정적인 적용 가능성을 나타내었으므로 보다 효과적인 호소의 관리에 도움을 줄 수 있을 것이라 사료된다.
따라서 모델 값에 따른 호소 수질 등급은 최적상태 (Excellent, Ex), 양호상태 (Good, G), 보통상태 (Fair, F), 악화상태 (Poor, P) 및 최 악상태 (Very poor, Vp)의 5등급으로 대별하였다. 이에 따라 가능한 총 점수의 경우의 수를 고려하여 총점 20 ~18은 최적 상태 (Excellent, Ex) 로제 시 하였으며 16~ 14는 양호상태 (Good, G), 12 ~ 10은 보통 상태 (Fair, F), 8~6은 악화상태 (Poor, P), 그리고 모든 메트릭에서 최저점수를 획득한 4점을 최악상태 (Very poor, VB로 제안하고자 하였다.
이 가운데 수 체 내 질소(Nitrogen, N)와 인 (Phosphorus, P)의 경우는 호소에서 부영양화의 주된 요인이 되고 있는 조류의생장에 있어 근본적 이고 제한적 인 요인 (limiting factor)으로 알려져 왔다. 따라서 본 연구에서 호소의 영양단계를 판단하기 위해 총 질소(TN)와 총 인 (TP)은 적합한 지표로 이용될 수 있을 것이라고 생각하여 여러 화학적 수질변수 가운데 먼저, 총 질소 (TN)와 총 인 (TP)의 수치에 주목을 하였다.
따라서 본 연구에서도 생물학적 특성 지표로써 엽록소 a(Chl-a)를 선정하였고, 수치의 구간별 빈도분포 양상을 정규분포곡선과 누적빈도분포곡선으로 나타내어 확인하였다(Fig. 3). 그 결과, 획득한 우리나라의 호소자료에서는 대부분 20 μg L-1미만의 수치를 나타냈으며 최소 0.
84%가 16 이상으로 제한염류는 총 인(TP)이 대부분의 경우라고 볼 수 있었다. 따라서 화학적 요인의 메트릭을 선정함에 있어 총 질소 (TN)보다 총 인 (TP)의 수치에 비중을 두었다.
따라서 획득한 자료들에서 주로 수위 (water level), 총인(TP), 총 질소(TN), 투명도(SD), 클로로필 a(Chl-a)의 수치를 중점적으로 고려하였으며, 댐의 수문자료는 국가 수 자원관리종합정보 시스템 (WAMIS)을 통해 획득한 유입량과 유출량의 측정치를 바탕으로 유입 및 유출량의 비율 (input/output ratio, I/O ratio)로써 계산하여 참고하였다
후 구간별 빈도를 계량하고, 빈도분포 양상의 분석을 위해 로그-변환(Log transformation)하여 정규분포곡선과 누적빈도분포곡선으로 나타내어 확인하였다. 또한,총 인 (TP)의 경우에는 최소 2 μg L-1에서 최대 577 μg L-1의 분포 범위를 나타냈으며, 마찬가지로 구간 설정을 통해 빈도를 계량하여 빈도분포 양상을 정규분포곡선과 누적빈도 분포 곡선으로 나타내 어 확인하였다(Fig. 2).
본 연구에서는 국내 인공호 4대 수계 39곳을 선정하여 2003년 1월부터 2007년 12월까지 5년간의 수질 측정 자료를 바탕으로 우리나라에 적합한 다변수 수질평가 모델을 개발하고, 그 모델을 이용하여 2008년 1년간의 자료를 통해 팔당호와 대청호의 수질평가를 실시하였다. 개발된 다변수 수질평가 모델은 4개의 수질변수를 각각 부영양, 중영 양, 빈영양의 3단계로 나누어 점수를 부여하고, 수질변수별 획득점수를 총합하여 총점으로 계 량화하였으며 , 총점을 구간별로 5등급으로 나누어 최종 수질등급을 부여하였다.
새 모델에 대한 보다 정확한 판단을 위하여 추가로 금강수계의 대청호를 선정하여 팔당호와 동일한 방법으로 수질에 대한 영양단계의 평가를 실시하였다. 대청호는 1980년 12월에 준공되어 현재 30년 가까이 충남, 충북을 비롯한 대전권의 400만의 국민에게 상수원으로써의 역할을 하고 있다.
우선, 대청호의 2008년 1월부터 2008년 12월까지 1년 동안 월별 수질 측정 자료를 수집하였고(Table 3), 아울러 이 자료를 바탕으로 새 모델에 의한 수질평가를 실시하였다. 평가 결과에 따르면 2008년 대청댐의 수질 등급은 모델 지수 값을 각각 16~20의 범위로 하며 전반적으로최적 (Excellent) 및 좋음 (Good)상태로 나타났다 (Table 4).
우선, 획득한 자료를 바탕으로 알아본 우리나라 인공호에서의 총 질소(TN)의 분포범위는 최소 약 235 μg L-1에서 최대 7, 974μg L-1 정도로 나타났으며, 이들의 값을 정렬하여 여러 차례 수치에 대한 구간 설정의 과정을 반복한 후 구간별 빈도를 계량하고, 빈도분포 양상의 분석을 위해 로그-변환(Log transformation)하여 정규분포곡선과 누적빈도분포곡선으로 나타내어 확인하였다. 또한,총 인 (TP)의 경우에는 최소 2 μg L-1에서 최대 577 μg L-1의 분포 범위를 나타냈으며, 마찬가지로 구간 설정을 통해 빈도를 계량하여 빈도분포 양상을 정규분포곡선과 누적빈도 분포 곡선으로 나타내 어 확인하였다(Fig.
이 가운데 수질자료의 분석을 통해 화학적 (Chemical) 특성, 물리적 (Physical) 특성, 생물학적 (Biological) 특성 그리 고 수리 수문학적 (Hydrological) 특성을 대표하며 , 호소의 영양단계평가에 적합한 수질변수를 선정하여 새로운 평가 모델의 다변수 메트릭 (M)으로 이용하고자 하였다. 따라서 획득한 자료들에서 주로 수위 (water level), 총인(TP), 총 질소(TN), 투명도(SD), 클로로필 a(Chl-a)의 수치를 중점적으로 고려하였으며, 댐의 수문자료는 국가 수 자원관리종합정보 시스템 (WAMIS)을 통해 획득한 유입량과 유출량의 측정치를 바탕으로 유입 및 유출량의 비율 (input/output ratio, I/O ratio)로써 계산하여 참고하였다
따라서 모델 값에 따른 호소 수질 등급은 최적상태 (Excellent, Ex), 양호상태 (Good, G), 보통상태 (Fair, F), 악화상태 (Poor, P) 및 최 악상태 (Very poor, Vp)의 5등급으로 대별하였다. 이에 따라 가능한 총 점수의 경우의 수를 고려하여 총점 20 ~18은 최적 상태 (Excellent, Ex) 로제 시 하였으며 16~ 14는 양호상태 (Good, G), 12 ~ 10은 보통 상태 (Fair, F), 8~6은 악화상태 (Poor, P), 그리고 모든 메트릭에서 최저점수를 획득한 4점을 최악상태 (Very poor, VB로 제안하고자 하였다. 이와 같은 방법을 거쳐 국내 호소의 영양상태에 따른 등급을 설정하고 수치상으로 계량화하는 이화학적 수질평가 모델을 구축하였다.
이에 따라 가능한 총 점수의 경우의 수를 고려하여 총점 20 ~18은 최적 상태 (Excellent, Ex) 로제 시 하였으며 16~ 14는 양호상태 (Good, G), 12 ~ 10은 보통 상태 (Fair, F), 8~6은 악화상태 (Poor, P), 그리고 모든 메트릭에서 최저점수를 획득한 4점을 최악상태 (Very poor, VB로 제안하고자 하였다. 이와 같은 방법을 거쳐 국내 호소의 영양상태에 따른 등급을 설정하고 수치상으로 계량화하는 이화학적 수질평가 모델을 구축하였다.
앞서 분석된 수질변수 값의 빈도분포를 자료의 총 수 (n)로부터 3등분하여 작은값부터 빈영양 (oligotrophic category), 중영 양 (mesotro- phic category), 부영 양 (eutrophic category)의 세 범 주로나누었다. 이와 같은 방법을 이용하여 우리나라 호소자료를 바탕으로 새롭게 설정된 영양단계기준을 제안하였다 (Table 1). 그리고 이 새로운 기준안에 따른 영양상태의점수를 빈영양(oligotrophic)=5, 중영양(mesotrophic)=3, 부영 양(eutrophic)=1로 부여하였다(Table 2).
이전의 연구들에서 보통 수체 내 조류의 농도가 증가하면 반대로 투명도 (SD)는 감소하게 된다고 알려졌다. 이와 같은 사실을 근거로, 본 연구에서도 호소 평가의 물리적 특성 요인으로 투명도 (SD) 자료를 중점적으로 분석하였다.
첫째, 화학적 특성을 대변하는 총 인 (TP)의 농도, 둘 째, 물리적 특성을 대변하는 투명도(SD), 셋째, 생물학적 특성을 대 변하는 엽록소 a(Chl-a)의 농도, 마지막으로 수리 수문학적 특성을 대변흐}는 유입량과 유출량의 비율 (I/O)의 총 4가지 수질변수가 그 대상이 되었다.
한편, 유입 량과 유출량 자료의 경우, 매일 변동량이 측정되기 때문에 다른 수질변수와는 다르게 월 평균 측정량 자료를 이용하지 않았고, 일별 측정량 자료를 합산해 월별 총 유입량과 유출량의 자료로 만들어 유입 및 유출량의 비율 (input/output, I/O)로써 계산하여 분석에 사용하였다.
하였다. 한편, 유입량과 유출량의 비율(I/O)의 경우, 기존의 기준이 존재하지 않아서 직접적인 비교는 불가능하며, 해당 항목은 다음 단계에서 대상 호소의 적용을 통해 전체적인 평가의 결과로써 효용성을 검정하였다.
한편, 이용된 최종 메트릭은 Mi 총 인(TP), M2 투명도 (SD), M3 엽록소 a (Chl-a), M4 유입 량과 유출량의 비율 (I/O)의 총 4가지 항목이었으며 각각의 메트릭별 획득한 점수의 총합에 따라 호소의 수질 등급을 평가하고자 하였다. 따라서 모델 값에 따른 호소 수질 등급은 최적상태 (Excellent, Ex), 양호상태 (Good, G), 보통상태 (Fair, F), 악화상태 (Poor, P) 및 최 악상태 (Very poor, Vp)의 5등급으로 대별하였다.
대상 데이터
대상 호소의 이화학적 수질자료 분석을 위해 환경부의 환경 통계 포털, 한국수자원공사, 한국 대댐회, 물 환경 정보시스템 및 국가 수자원관리 종합정보시스템 (WAMIS) 등으로부터 우리나라 2003년 1월부터 2007년 12월까지의 최근 5년간 총 4개 수계 39개의 대상호소의 측정 자료를 획득하였다.
평가를 실시하였다. 대상은 한강수계의 팔당호와 금강수계의 대청호로 선정하였으며 2008년 1월부터 12월까지 1년 동안의 항목별 월 평균자료를 이용하였다. 그리고 평가 결과의 분석을 통해 새로운 모델의 검정과 효용성을 판단해 보고자 하였다.
본 연구를 통해 개발된 새로운 수질평가 모델의 검정을 위해 실제 우리나라 인공호 두 곳을 임의 선정하여 영양단계의 평가를 실시하였다. 대상은 한강수계의 팔당호와 금강수계의 대청호로 선정하였으며 2008년 1월부터 12월까지 1년 동안의 항목별 월 평균자료를 이용하였다.
호소 수질 측정자료 및 댐별 수문자료는 한강수계 12 곳, 낙동강수계 14곳, 금강수계 4곳, 영산강수계 9곳으로 총 4개 수계 39개의 국내 인공호 (Fig. 1)를 대상으로 하였으며, 기간은 2003년 1월부터 2007년 12월까지 최근 5년간의 월별로 측정된 자료를 취합하였다. 특히, 댐 수문 자료의 경우 유입량과 유출량의 일별 측정 자료를 합산하여 월별자료로 이용하였다.
데이터처리
평가 기법을 개발하고자 하였다. 또한, 개발된 모델을 2개의 각각 다른 호수에 적용하여 모델에 대한 평가와 검정을 실시하였다.
이론/모형
우선, 3가지 영양단계를 정의하기 위해서 이전의 많은 연구자들에 의해 이용된 영 양상태기준 설정방법 (Dodds et al., 1998)을 통해 메트릭으로 선정한 각각의 수질변수의 빈도 분포를 이용하여 영양상태를 판단하는 비교적 간단한 접근방법을 사용하였다. 앞서 분석된 수질변수 값의 빈도분포를 자료의 총 수 (n)로부터 3등분하여 작은값부터 빈영양 (oligotrophic category), 중영 양 (mesotro- phic category), 부영 양 (eutrophic category)의 세 범 주로나누었다.
성능/효과
그 결과, 우리나라 인공호에서의 N/P ratio는 대부분 200 미만이었지만 최소 1.36에서 최대 1, 193.50 정도까지 다양하게 분포하고 있었으며, 전체의 96.84%가 16 이상으로 제한염류는 총 인(TP)이 대부분의 경우라고 볼 수 있었다. 따라서 화학적 요인의 메트릭을 선정함에 있어 총 질소 (TN)보다 총 인 (TP)의 수치에 비중을 두었다.
그 결과, 획득한 5년간 우리나라 호소의 측정 자료를 바탕으로 유입 및 유출량의 비율 (I/O)은 대부분이 1을 중심으로 좌우 분포하였으며, 최소 0.03에서 일부분 최대 63.06까지의 범위를 나타났다. 유입량과 유출량의 비율이 1에 가깝다는 것은 유입되는 양과 유출량이 같다는 의미로 이보다 값이 커질수록 유입된 물이 나가지 못하고 정체되어 수질에 악영향을 미친다고 분석할 수 있다.
그 결과, 획득한 5년간 우리나라 호소의 측정 자료를 바탕으로 투명도(SD)는 90% 이상의 대부분이 5m 미만의 수치를 보였으며 최소 0.2이에서 최대 8.9m의 범위를 가지는 것으로 나타났다. 한편, 이 값을 정렬하여 마찬가지로 구간별 빈도를 계량하여 빈도분포 양상을 정규분포곡선과 누적 빈도분포곡선으로 나타내 어 확인하였다 (Fig.
3). 그 결과, 획득한 우리나라의 호소자료에서는 대부분 20 μg L-1미만의 수치를 나타냈으며 최소 0.1 μg L-1에서 일부분 95.9 μg L-1까지의 분포 범위를 보이고 있다
기준안 비교결과 전체적인 범위의 분포 양상은 기존의 연구 범위와 큰 차이를 보이지 않았으며 약간의 차이를 보이는 투명도(SD)의 경우, 우리나라 호소의 환경적, 지형적 특성 때문이라고 사료된다. 투명도(SD)는 분명히 식물플랑크톤의 농도와 반비례하지만 이의 감소 요인이 반드시 식물플랑크톤 때문만은 아니다.
개발된 다변수 수질평가 모델은 4개의 수질변수를 각각 부영양, 중영 양, 빈영양의 3단계로 나누어 점수를 부여하고, 수질변수별 획득점수를 총합하여 총점으로 계 량화하였으며 , 총점을 구간별로 5등급으로 나누어 최종 수질등급을 부여하였다. 새롭게 제안된 수질평가 모델의 적용 결과, 팔당호는 전반적으로 보통 (Fair) 및 악화 (Poor) 상태로 나타났으며, 대청호는 최적 (Excellent) 및 좋음(Good) 상태로나타났다.
평가 결과에 따르면 2008년 대청댐의 수질 등급은 모델 지수 값을 각각 16~20의 범위로 하며 전반적으로최적 (Excellent) 및 좋음 (Good)상태로 나타났다 (Table 4).
한편, 대청댐의 평가 자료를 통한 새로운 수질평가 모델의 효용성을 판단해 보기 위해 마찬가지로 TN/TP의 비율과 부영양화의 관계를 통해서 평가모델의 검정을 실시하였으며 그 결과, 팔당댐의 평가 자료와 마찬가지로 2008년 대청댐에서 월별 N/Pratio의 변화양상과 새로운 모델에 의해 얻어진 점수의 변화양상이 어느 정도 유사함을 알 수 있다(Fig. 4). 따라서 이러한 분석결과를 바탕으로 새롭게 개발된 영양상태 평가모델은 대청호에서도 비교적 안정적으로 적용될 수 있는 모델 이라고 사료된다.
후속연구
있다. 그렇기 때문에 새로운 수질평가 모델을 개발함에 있어 수체의 수리 수문학적 특성을 비롯해 물리적 특성, 화학적 특성, 생물학적 특성 등의 각종 이화학적 인 특성이 고려되었으며, 이러한 항목을 각각 평가 모델의 4가지 메트릭으로 선정하여 호소의 평가에 있어 복수의 측정지표가 활용될 수 있도록 하였다. 이러한 복수 지표를 활용해 개발된 다변수 수질평가 모델은 호소의 영양 단계를 평가함에 있어 보다 정확한 판단을 가능하게 할 것이며 효과적인 호소의 관리에 도움을 줄 수 있을 것이라사료된다.
기대된다. 또한 이 수질평가 모델은 대상의 많은 적용을 통해 향후 보정에 대한 연구가 더 이루어진다면 국내 인공호의 영양상태를 확인하고 국가 수자원의 효율적 관리에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
특히, 연 강수량의 2/3가 집중되는 하절기 집중 강우 현상은 유역으로부터 급격한 유량증가를 가져오고 수체에 음적, 양적 변화를 야기시키는 것으로 보고되어 있다(An and Kim, 2003). 또한, 이와 같은 현상으로 인해 호소로흘러들어온 물이 성층화를 형성하고 수 체류 시간을 얼마나 갖는가에 따라 호소의 수질에도 영향을 미칠 수 있을 것이다. 따라서 호소의 유입량 (input)과 유출량 (output) 의 관계양상을 분석해보는 방법도 수리 수문학적 특성의 반영에서 큰 의미를 가질 수 있을 것이라 사료된다.
본 연구를 통해 제시한 항목별 평가 기준에서 알 수 있듯이 선행연구자들에 의한 기존의 항목별 기준과 크게 상이하지 않기 때문에 이를 우리나라 호소에 적용하기에 큰 무리가 없으리라 보이며, 아울러 실제로 팔당댐과 대청댐에 적용하여 수행한 모델의 검정 결과, 특별한 오류가 발생하지 않았다. 이에 따라 본 연구에서 개발한 새로운 수질평가 기법은 비교적 평가 등급 5단계 구분의 용이함으로 우리나라 호소에 어느 정도 안정적으로 적용 가능할 것이라고 사료된다.
그리고 이러한 항목을 각각 평가 모델의 메트릭으로 선정하여 호소의 평가에 있어 복수의 측정지표가 활용될 수 있도록 하였다. 이러한 복수 지표를 활용한 다변수 평가 모델은 호소의 영양 단계를 평가함에 있어 보다 정확한 판단을 가능하게 할 것으루 생각되며, 모델의 검정 결과 비교적 안정적인 적용 가능성을 나타내었으므로 보다 효과적인 호소의 관리에 도움을 줄 수 있을 것이라 사료된다.
그렇기 때문에 새로운 수질평가 모델을 개발함에 있어 수체의 수리 수문학적 특성을 비롯해 물리적 특성, 화학적 특성, 생물학적 특성 등의 각종 이화학적 인 특성이 고려되었으며, 이러한 항목을 각각 평가 모델의 4가지 메트릭으로 선정하여 호소의 평가에 있어 복수의 측정지표가 활용될 수 있도록 하였다. 이러한 복수 지표를 활용해 개발된 다변수 수질평가 모델은 호소의 영양 단계를 평가함에 있어 보다 정확한 판단을 가능하게 할 것이며 효과적인 호소의 관리에 도움을 줄 수 있을 것이라사료된다.
발생하지 않았다. 이에 따라 본 연구에서 개발한 새로운 수질평가 기법은 비교적 평가 등급 5단계 구분의 용이함으로 우리나라 호소에 어느 정도 안정적으로 적용 가능할 것이라고 사료된다.
특히, 본 연구를 통해 개발된 새로운 이화학적 수질 평가모델은 모델의 속성이 국내호소를 기반으로 하였기 때문에 국내 호소의 수질 판정에 있어 지금까지 외국 지표의 혼용으로 인해 있었던 어려움을 다소 완화시켜 줄 것으로 기대된다. 또한 이 수질평가 모델은 대상의 많은 적용을 통해 향후 보정에 대한 연구가 더 이루어진다면 국내 인공호의 영양상태를 확인하고 국가 수자원의 효율적 관리에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
참고문헌 (14)
김범철, 박주현, 허우명, 임병진, 황길순, 최광순, 최종수. 2001. 국내 주요 호소의 육수학적 조사 (4):주암호. 한극육수학회지 24(1): 30-44
김범철, 안태석, 조규송. 1998. 한강수계 언공호의 부영양화에 관한 비교 연구. 한국육수학회지 21: 151-163
김종구, 오승철. 2007. 군산지역 저수지의 수질특성 및 부영양화 평가. 한국환경과학회지 16(3): 357-367
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