비점오염원에 의한 4대강의 오염부하증가율이 점점 증가하고 있어 비점오염원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 따라서 환경부는 수질오염총량관리제를 도입하여 수생태계 입장에서 수질개선 정책을 펼치고 있으며, 한강 수계를 비롯한 4대강 유역에 비점저감시설을 설치하여 시범사업을 실시하고 있다. 그러나 현재 적용되어 운영되고 있는 비점오염저감시설은 대부분 외국의 기술을 그대로 이용한 것으로 처리성능 및 효율의 불확실성과 기후 및 유역특성을 반영하고 있지 않는 등 많은 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구는 고속도로내 톨게이트와 주차 장지점에 비점오염저감시설을 설치하여 2~3년 동안 운전하였으며, 비점오염물질의 유출특성과 저감시설의 오염 물질별 제거형태를 파악하였다. 이러한 결과는 비점오염물질 관리를 위한 토지이용별 비점저감시설의 적용, 운영 및 유지관리에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
비점오염원에 의한 4대강의 오염부하증가율이 점점 증가하고 있어 비점오염원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 따라서 환경부는 수질오염총량관리제를 도입하여 수생태계 입장에서 수질개선 정책을 펼치고 있으며, 한강 수계를 비롯한 4대강 유역에 비점저감시설을 설치하여 시범사업을 실시하고 있다. 그러나 현재 적용되어 운영되고 있는 비점오염저감시설은 대부분 외국의 기술을 그대로 이용한 것으로 처리성능 및 효율의 불확실성과 기후 및 유역특성을 반영하고 있지 않는 등 많은 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구는 고속도로내 톨게이트와 주차 장지점에 비점오염저감시설을 설치하여 2~3년 동안 운전하였으며, 비점오염물질의 유출특성과 저감시설의 오염 물질별 제거형태를 파악하였다. 이러한 결과는 비점오염물질 관리를 위한 토지이용별 비점저감시설의 적용, 운영 및 유지관리에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
The increase of pollutant loadings from nonpoint sources affect the water quality of the major rivers in Korea. Consequently, the need for managing the nonpoint source (NPS) pollution becomes the main concern of the Korean Ministry of Environment (MOE). Recently, the policy was changed from pollutan...
The increase of pollutant loadings from nonpoint sources affect the water quality of the major rivers in Korea. Consequently, the need for managing the nonpoint source (NPS) pollution becomes the main concern of the Korean Ministry of Environment (MOE). Recently, the policy was changed from pollutant concentration-restricting approach to the total maximum daily load (TMDL) approach to improve the water quality and protect the aquatic ecosystem. Part of the program is the construction of Best Management Practice (BMP) pilot facilities basically to control NPS. Most of the BMPs adopted were foreign technologies which could not be properly employed in the country due to some limitations such as climate, watershed characteristics, etc. In other words, to be able to apply the BMPs, research on its applicability is necessary. In this study, a three-year monitoring has been conducted to assess the treatment performance of the BMP installed in highway toll plaza and parking lot. The data gathered aid in the characterization of NPS pollutants in runoff and estimation of the pollutant removal efficiency of the BMP. The results will be used for the future implementation of BMP in different land uses as well as for the determination of optimum operation and maintenance.
The increase of pollutant loadings from nonpoint sources affect the water quality of the major rivers in Korea. Consequently, the need for managing the nonpoint source (NPS) pollution becomes the main concern of the Korean Ministry of Environment (MOE). Recently, the policy was changed from pollutant concentration-restricting approach to the total maximum daily load (TMDL) approach to improve the water quality and protect the aquatic ecosystem. Part of the program is the construction of Best Management Practice (BMP) pilot facilities basically to control NPS. Most of the BMPs adopted were foreign technologies which could not be properly employed in the country due to some limitations such as climate, watershed characteristics, etc. In other words, to be able to apply the BMPs, research on its applicability is necessary. In this study, a three-year monitoring has been conducted to assess the treatment performance of the BMP installed in highway toll plaza and parking lot. The data gathered aid in the characterization of NPS pollutants in runoff and estimation of the pollutant removal efficiency of the BMP. The results will be used for the future implementation of BMP in different land uses as well as for the determination of optimum operation and maintenance.
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문제 정의
본 연구는 고속도로내 톨게이트와 주차장에 비점오염원 저감시설을 설치하여 비점오염물질의 유출특성과 함께 저감시설의 오염물질별 제거형태 알아보기 위해 수행되었으며, 이러한 목적으로 수행된 연구결과는 다음과 같다.
제안 방법
실험 항목은 입자상 물질, 유기물질, 무기물질, 중금속 등이며, 각각의 강우사상에 대하여 강우전 건기일수, 총강우량, 강우지속시간, 강우강도 등을 추가적으로 조사하였다. 또한 EPM(Effluent Probability Methods, EPM) 방법을 활용하여 비점오염 저감시설내에서 저감되는 오염물질의 제거 형태를 알아보았으며, SYSTAT 버전 9.0을 이용하여 분석하였다. 이러한 방법은 저감시설내 유입된 EMC와 유출된 EMC 자료를 활용한 방법으로 저감시설의 효율과는 다르게 오염물질의 농도 변화에 따라 제거 형태의 변화를 알 수 있는 장점이 있다.
따라서 국내에서의 적용성이 매우 낮은 상태이며, 국내 강우 및 유역특성을 반영한 저감기술의 개발이 시급히 요구되고 있다. 본 연구는 포장지역에 비점오염저감시설을 설치하여 약 2~3년 동안 운전하였으며, 비점오염물질의 유출 특성과 저감시설의 오염물질별 제거형태를 파악하였다. 이러한 연구는 비점오염물질 관리를 위한 토지이용별 비점저감시설의 적용, 운영 및 유지관리에 활용될 수 있을 것이며, 향후 저감시설의 효율적인 운영을 위해서는 지속적인 모니터링 및 유지관리가 관한 연구가 이루어져야 할 것이다.
3은 저감시설의 공정도를 나타낸 것으로 유입수가 선회류식 침사탱크로 유입되면 침전물 및 부유물 등이 1차 제거되고, 이후 배플 하단부를 통과하여 여과조로 유입된 후 용존성 유기물질, 무기물질, 중금속 등의 오염물질들이 제거된다. 시설용량은 약 7,800 m3의 강우유출수를 처리할 수 있도록 설계되었으며, 여과조에는 일정량의 펄라이트를 충진하여 저감시설을 운전하였다.
모니터링지점에서 채취된 시료들은 모니터링이 끝나자마자 실험실로 운반되어 수질오염공정시험법(2004)에 준하여 수질분석이 이루어졌다. 실험 항목은 입자상 물질, 유기물질, 무기물질, 중금속 등이며, 각각의 강우사상에 대하여 강우전 건기일수, 총강우량, 강우지속시간, 강우강도 등을 추가적으로 조사하였다. 또한 EPM(Effluent Probability Methods, EPM) 방법을 활용하여 비점오염 저감시설내에서 저감되는 오염물질의 제거 형태를 알아보았으며, SYSTAT 버전 9.
저감시설로 유입되는 강우유출수와 저감시설 통과 후 유출되는 수질의 특성을 파악하기 위해 강우가 시작된 직후 첫 번째 수질시료를 채취하였으며, 이후 15분까지는 5분 간격으로, 30분까지는 15분, 1시간까지는 30분 간격으로 시료를 채취하였고, 1시간 이후로는 강우가 끝날 때까지 1시간 간격으로 시료를 채취하였다(김이형과 강주현, 2004a, 2004b). 효율적인 유량 측정과 강우량을 측정하기 위해, 자동유량계(Automatic Flow Meter, Sigma 950) 및 자동강우계(Automatic Rainfall Gauge)를 현장에 설치하여 1분 단위로 강우량과 유출율을 측정하였다.
저감시설로 유입되는 강우유출수와 저감시설 통과 후 유출되는 수질의 특성을 파악하기 위해 강우가 시작된 직후 첫 번째 수질시료를 채취하였으며, 이후 15분까지는 5분 간격으로, 30분까지는 15분, 1시간까지는 30분 간격으로 시료를 채취하였고, 1시간 이후로는 강우가 끝날 때까지 1시간 간격으로 시료를 채취하였다(김이형과 강주현, 2004a, 2004b). 효율적인 유량 측정과 강우량을 측정하기 위해, 자동유량계(Automatic Flow Meter, Sigma 950) 및 자동강우계(Automatic Rainfall Gauge)를 현장에 설치하여 1분 단위로 강우량과 유출율을 측정하였다.
대상 데이터
1에 나타냈다. Site 1은 대전 계룡시의 계룡 톨게이트 지점으로 차량이 톨게이트로 진입 후 가속이 이루어지는 구간으로 타이어 및 브레이크 패드 등의 마모가 많이 발생되는 지역이다. Site 2는 경기도 용인시에 위치해 있는 차량등록사업소 주차장으로 차량등록 업무를 위해 많은 차량의 출입이 이루어지는 공간이며, 주차를 위해 한 지점에 대해 머무르는 시간이 많아져 오염물질의 축적이 높은 지점이다.
비점오염물질의 유출특성 및 저감시설의 저감 특성을 알아보기 위해 고속도로내 톨게이트와 주차장을 모니터링 지점으로 선정하였으며, 선정된 지점의 위치를 Fig. 1에 나타냈다. Site 1은 대전 계룡시의 계룡 톨게이트 지점으로 차량이 톨게이트로 진입 후 가속이 이루어지는 구간으로 타이어 및 브레이크 패드 등의 마모가 많이 발생되는 지역이다.
이론/모형
모니터링지점에서 채취된 시료들은 모니터링이 끝나자마자 실험실로 운반되어 수질오염공정시험법(2004)에 준하여 수질분석이 이루어졌다. 실험 항목은 입자상 물질, 유기물질, 무기물질, 중금속 등이며, 각각의 강우사상에 대하여 강우전 건기일수, 총강우량, 강우지속시간, 강우강도 등을 추가적으로 조사하였다.
성능/효과
1) 모니터링 지점인 고속도로내 톨게이트와 주차장에서 강우초기에 고농도의 오염물질이 유출되는 초기강우현상을 확인할 수 있었다.
2) 저감시설의 유입수 및 유출수에 대한 EMC 산정 후 각 시설에 대한 평균 EMC를 비교해본 결과, 대체적으로 Site 2로 유입되는 강우유출수의 농도가 Site 1에 비해 높은 것으로 나타났으며, Site 2에 설치된 저감시설의 오염물질별 저감효율이 Site 1 보다 높은 것으로 분석되었다.
3) EPM 방법을 이용하여 오염물질별 제거 형태를 살펴본 결과, Site 1의 경우 대체적으로 유입수의 처리가 좋지 않은 것으로 나타났으나, Site 2의 경우 모든 항목에서 저감시설내 유입수 처리가 매우 좋은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 다양한 토지이용에서의 비점오염저감 시설 선정시 저감시설의 효율 자료와 함께 중요한 자료로 활용될 것으로 기대된다.
4) 고속도로내 톨게이트와 주차장지역에 비점오염저감시설을 설치·운영해본 결과, Site 1에서 운전된 저감시설은 현 토지이용에 적용하기 위해서는 저감시설의 용량 확대나 여재교체 등 저감효율을 높이기 위한 방안이 필요한 것으로 판단되며, Site 2의 저감시설은 여재교체주기, 퇴적물 준설작업 등의 유지관리가 잘 이루어진다면 고속도로, 교량 등의 토지이용으로 확대 적용하여도 별 무리가 없을 것으로 판단된다.
4 mg/L 인것으로 분석되었으며. COD의 평균 EMC는 유입수가 15.3 mg/L, 유출수가 13.4 mg/L인 것으로 분석되었다. 또한 Site 2의 TSS 평균 EMC는 유입수가 49.
5는 EPM 방법을 이용하여 비점오염 저감시설내에서 저감되는 오염물질의 제거 형태를 나타낸 것으로 그림에서 나타난 수평축은 오염물질 농도를 나타내며, 수직축은 확률분포의 기대값을 나타낸다. Site 1의 오염물질별 제거 형태를 살펴본 결과, 대체적으로 유입수의 처리가 좋지 않은 것으로 나타났으며. TSS와 Total Pb의 경우 유입수의 농도가 높아질수록 저감시설내 처리가 잘되지 않는 것으로 나타났다.
Site 1의 오염물질별 제거 형태를 살펴본 결과, 대체적으로 유입수의 처리가 좋지 않은 것으로 나타났으며. TSS와 Total Pb의 경우 유입수의 농도가 높아질수록 저감시설내 처리가 잘되지 않는 것으로 나타났다. 그러나 Site 2의 경우 Site 1에 비해 모든 항목에서 저감시설내 유입수의 처리가 매우 좋은 것으로 나타났으며.
저감시설의 유입수 및 유출수에 대하여 식 (1)을 이용하여 EMC를 산정하였으며, Table 4는 산정된 유입수 및 유출수 EMC를 통계 분석하여 정리한 것이다. 그 결과, Site 1의 TSS 평균 EMC는 유입수가 46.2 mg/L, 유출수가 44.4 mg/L 인것으로 분석되었으며. COD의 평균 EMC는 유입수가 15.
그러나 Site 2의 경우 Site 1에 비해 모든 항목에서 저감시설내 유입수의 처리가 매우 좋은 것으로 나타났으며. 대부분 유입수의 농도가 높아질수록 낮은 농도의 유출수를 기대할 수 있는 것으로 분석되었다. 따라서 Site 1에서 운전된 저감시설의 경우 현 토지이용에서 발생되는 비점오염물질을 저감하기 위해서는 저감시설의 용량 확대나 여재교체 등 저감효율을 높이기 위한 방안이 필요한 것으로 판단되며, Site 2의 저감시설은 여재교체주기, 퇴적물 준설 작업 등의 유지관리가 잘 이루어진다면 고속도로, 교량 등의 토지이용으로 확대 적용하여도 별 무리가 없을 것으로 판단된다.
4 mg/L인 것으로 분석되었다. 두 지점에 대한 유입수 및 유출수의 평균 EMC를 비교해본 결과, 대체적으로 Site 2로 유입되는 강우유출수의 농도가 Site 1에 비해 높은 것으로 나타났으며, Site 2에 설치된 저감시설의 오염물질별 저감효율이 Site 1 보다 높은 것으로 분석되었다.
4 mg/L인 것으로 분석되었다. 또한 Site 2의 TSS 평균 EMC는 유입수가 49.0 mg/L, 유출수가 24.4 mg/L인 것으로 나타났으며, COD의 평균 EMC는 유입수가 28.1 mg/L, 유출수가 15.4 mg/L인 것으로 분석되었다. 두 지점에 대한 유입수 및 유출수의 평균 EMC를 비교해본 결과, 대체적으로 Site 2로 유입되는 강우유출수의 농도가 Site 1에 비해 높은 것으로 나타났으며, Site 2에 설치된 저감시설의 오염물질별 저감효율이 Site 1 보다 높은 것으로 분석되었다.
Table 3은 모니터링 결과를 정리한 것으로 모니터링 지점과 강우사상별 강우전 건기 일수, 총 강우량, 강우지속시간 및 평균 강우강도를 나타내고 있다. 모니터링 결과 Site 1은 강우전 건기일수가 2~10일, 총 강우량은 8~19 mm, 강우지속시간은 2~8 hr, 평균 강우강도가 2~5 mm/hr의 범위를 나타내는 것으로 분석되었으며, Site 2는 강우전 건기일수가 1~33일, 총 강우량은 2~56 mm, 강우지속시간은 1~14 hr, 평균 강우강도는 0.2~15 mm/hr의 범위를 나타내는 것으로 조사되었다.
후속연구
따라서 Site 1에서 운전된 저감시설의 경우 현 토지이용에서 발생되는 비점오염물질을 저감하기 위해서는 저감시설의 용량 확대나 여재교체 등 저감효율을 높이기 위한 방안이 필요한 것으로 판단되며, Site 2의 저감시설은 여재교체주기, 퇴적물 준설 작업 등의 유지관리가 잘 이루어진다면 고속도로, 교량 등의 토지이용으로 확대 적용하여도 별 무리가 없을 것으로 판단된다. 이러한 결과는 다양한 토지이용에서의 비점오염저감 시설 선정시 저감시설의 효율 자료와 함께 중요한 자료로 활용될 것으로 기대된다.
본 연구는 포장지역에 비점오염저감시설을 설치하여 약 2~3년 동안 운전하였으며, 비점오염물질의 유출 특성과 저감시설의 오염물질별 제거형태를 파악하였다. 이러한 연구는 비점오염물질 관리를 위한 토지이용별 비점저감시설의 적용, 운영 및 유지관리에 활용될 수 있을 것이며, 향후 저감시설의 효율적인 운영을 위해서는 지속적인 모니터링 및 유지관리가 관한 연구가 이루어져야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
비점오염원 관리의 필요성이 증대되는 이유는?
비점오염원에 의한 4대강의 오염부하증가율이 점점 증가하고 있어 비점오염원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 따라서 환경부는 수질오염총량관리제를 도입하여 수생태계 입장에서 수질개선 정책을 펼치고 있으며, 한강 수계를 비롯한 4대강 유역에 비점저감시설을 설치하여 시범사업을 실시하고 있다.
현재 운영되고 있는 비점오염저감시설의 문제점은?
따라서 환경부는 수질오염총량관리제를 도입하여 수생태계 입장에서 수질개선 정책을 펼치고 있으며, 한강 수계를 비롯한 4대강 유역에 비점저감시설을 설치하여 시범사업을 실시하고 있다. 그러나 현재 적용되어 운영되고 있는 비점오염저감시설은 대부분 외국의 기술을 그대로 이용한 것으로 처리성능 및 효율의 불확실성과 기후 및 유역특성을 반영하고 있지 않는 등 많은 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구는 고속도로내 톨게이트와 주차 장지점에 비점오염저감시설을 설치하여 2~3년 동안 운전하였으며, 비점오염물질의 유출특성과 저감시설의 오염 물질별 제거형태를 파악하였다.
점오염원 관리에도 불구하고 여전히 수질이 개선되지 않는 이유는?
과거 30년 동안 환경기술의 발달과 환경기초시설의 보급으로 점오염원의 관리가 집중적으로 이루어져 많은 부분 수질이 개선되었지만, 이러한 점오염원 관리에도 불구하고 여전히 수질은 개선 되지 않고 있다. 이러한 이유는 다양한 토지이용에서 발생하는 비점오염원물질 때문인 것으로 밝혀졌으며, 도시화로 인한 불투수층의 급격한 증가로 인해 발생되는 비점오염원이 점점 더 증가될 것으로 예측되고 있다. 비점오염원은 도시지역, 농지 및 건설현장 등 인간의 활동이 이루어지는 다양한 토지이용에서 발생하며, 강우 시 강우유출 수와 함께 유출되는 특성을 가지고 있다.
참고문헌 (13)
김이형, 강주현 (2004a), 강우 시 발생하는 고속도로 유출수의 초기우수 특성 및 기준, 한국물환경학회지, 20(6), pp. 641-646.
김이형, 강주현 (2004b), 고속도로 강우 유출수내 오염물질의 EMC 및 부하량 원단위 산정, 한국물환경학회지, 20(6), pp. 631-640.
환경부 (2004), 관계부처합동 [물관리 종합대책]의 추진강화를 위한 4대강 비점오염원관리 종합대책.
환경부 (2004), 수질오염공정시험법.
Bannerman, R. (1984), Evaluation of urban nonpoint source pollution management in Milwaukee County, Wisc. US EPA-Region V, Madison, WI.
Barrett, M.E., Irish, Jr. L.B., Malina, Jr. J.F. and Charbeneau, R.J. (1998), Characterization of highway runoff in austin, texas, area, J. of Environmental Engineering, Vol. 124, No. 2, pp. 131-137.
Becher, K.D., Schnoebelen, D.J. and Akers. K.K.B. (2000), Nutrients discharged to the mississippi river from eastern iowa watershed, 1996-1997, J. of The American Water Resources Associa., Vol. 36, No. 1, pp. 161-173.
Charbeneau, R.J. and Barrett, M.E. (1998), Evaluation of methods for estimating stormwater pollutant loads, J. of Water Environmental Research, Vol. 70, No. 7, pp. 1295-1302.
Deletic, A.B. and Mahsimivic, C.T. (1998), Evaluation of water quality factors in storm runoff from paved areas, J. of water Environmental Engineering, Vol. 124, No. 9, pp. 869-879.
Irish, Jr. L.B., Barrett, M.E., Malina, Jr. J.F. and Charbeneau, R.J. (1998), Use of regression models for analyzing highway stormwater loads, J. of Environment ntal Engineering, 124(10), pp. 987-993.
Kim, L.-H., Kayhanian, K., Lau, S.-L. and Stenstrom, M.K. (2003), A new modeling approach in estimating first flush metal mass loading, proceedings of 7th Int. Conf. on Diffuse Pollution, August, Dublin, Ireland.
Ujevic, I., Odzak, N. and Baric, A. (2000), Trace metal accumulation in different grain size fractions of the sediments from a semi-enclosed bay heavily contaminated by urban and industrial wastewaters, Water Res., Vol. 34, pp. 3055-3061.
Wu, J.S., Allan, C.J., Saunders, W.L. and Evett, J.B. (1998), Characterization and pollutant loading estimation for highway runoff, J. of Environmental Engineering, 124(7), pp. 584-592.
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