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통계분석을 이용한 낙동강유역의 수질변화 특성 조사
Evaluation of Water Quality Characteristics in the Nakdong River using Statistical Analysis 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.45 no.11, 2012년, pp.1157 - 1168  

최길용 (국립환경과학원 낙동강물환경연구소) ,  임태효 (국립환경과학원 낙동강물환경연구소) ,  이재운 (국립환경과학원 낙동강물환경연구소) ,  천세억 (국립환경과학원 낙동강물환경연구소)

초록
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본 연구에서는 시간에 따른 수질 변화를 파악하고 원인에 따른 경향을 분석함으로써 적절한 관리대책을 수립하는 것이 필요하다고 생각되어 이 같은 연구를 하게 되었다. 현재 수질오염이 심각한 낙동강 수계를 대상으로 2006~2010년까지 수질변화를 분석하였다. 수계의 803개, 국가하천 13개소, 지방1급 하천은 10개소, 하천에 합류하는 하천은 31개 지점에서 측정한 수은, BOD(Biological Oxygen Demand), TN(Total Nitrogen)과 TP(Total Phosphorus) 등의 월평균 자료결과를 바탕으로 하여 통계적 분석(상관분석, 회귀분석, 분산분석, 시계열분석)을 통한 낙동강 유역의 인근 지역의 계절별로 수질항목을 확인하였으며, 평가지표에 따른 변화를 측정하고자 하였다. 유역의 지질 및 지형의 영향이 주로 작용하는데 지역의 기후조건, 식생, 지형, 토양, 비포화대 매질의 영향을 받기 때문에 여러가지의 변수를 가지고 유출했으며, 이는 방류량의 결정문제, 호소의 부영양화 문제 등이 제기될 수 있겠으며, 좋은 개선방안을 만들어보려고 한다. 따라서 낙동강의 강우기 유량을 증대하는 대책이 병행되는 것이 바람직하며, 물 관리 대책에는 하천유지용수 확보를 구성을 해야하며, 수로 건설사업 완료를 지속적인 관찰이 필요하다. 그러나 지류에는 물이 흐르지 않는 시기가 발생하는 이유는 자연 상태에서 흘러야 하는 하천수 및 공업용수와 농업용수로 취수했기 때문이다. 따라서 이모든 것을 관찰 및 구성을 하기 위해서는 지속적인 연구가 필요로 하며, 다음과 같은 연구의 목적을 두고 연구조사 하였다.

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In this study, we assess changes in water quality trends over time based on certain control measurements in order to identify and analyze the cause of the trend in water quality. The current water pollution in the Nakdong River was analyzed, as it suggests that the significant changes in water quali...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 낙동강 수계 하천 수질측정지점 중 41개소, 측정항목 10개 등에 대한 연간 주 단위의 측정 data가 생산되며, 낙동강 본류 및 유입 지류와 지천에 대해 조사하였다. 낙동강 수계는 많은 변수가 있지만 그 점을 고려하지 못한 것은 아쉬움을 가지고 있으나 본 연구의 주된 목적은 유역의 각 물질이 어떤 영향을 끼치며, 그것을 어떤 개선책으로 만들어 가는지에 중점을 두고 통계적 기법을 다음과 같이 구성하게 되었다. 문헌연구 및 자료 수집을 통한 기술적 통계(Descriptive statistics)분석을 유사지점의 군집화(Site similarity)를 통해서 상관분석, 회귀분석, 분류분석, 시계열분석을 수질오염에 반영하는 여러 변수들의 수치를 이용하여, 유사한 특성을 나타내는 지점별로 군집화해서 계절별(봄: 3-5, 여름: 6-8, 가을: 9-11, 겨울: 12-2)로 3개월 단위로 구분하여 계절별로 변동성을 분석하고, 계절적 변동성도 함께 규명하는 것에 연구 목적을 두었다.
  • 이에 본 연구는 낙동강의 댐 주변의 상류와 하류 유량을 일정한 주기로 측정하였고, 공급되는 유출의 특성에 따른 계절별 평가지수로는 생활, 공업, 하천유지용수 등 각종 용수를 하천으로 일정하게 직접 및 간접방류가 이루어지고 있다(낙동강물환경연구소, 2010, 2009, 2008). 따라서 본 연구는 평가지수를 배제하고 측정을 하여 앞으로는 이점을 교려하여 연구하려고 한다. 낙동강 수계 하천 수질측정지점 중 41개소, 측정항목 10개 등에 대한 연간 주 단위의 측정 data가 생산되며, 낙동강 본류 및 유입 지류와 지천에 대해 조사하였다.
  • 낙동강 수계는 많은 변수가 있지만 그 점을 고려하지 못한 것은 아쉬움을 가지고 있으나 본 연구의 주된 목적은 유역의 각 물질이 어떤 영향을 끼치며, 그것을 어떤 개선책으로 만들어 가는지에 중점을 두고 통계적 기법을 다음과 같이 구성하게 되었다. 문헌연구 및 자료 수집을 통한 기술적 통계(Descriptive statistics)분석을 유사지점의 군집화(Site similarity)를 통해서 상관분석, 회귀분석, 분류분석, 시계열분석을 수질오염에 반영하는 여러 변수들의 수치를 이용하여, 유사한 특성을 나타내는 지점별로 군집화해서 계절별(봄: 3-5, 여름: 6-8, 가을: 9-11, 겨울: 12-2)로 3개월 단위로 구분하여 계절별로 변동성을 분석하고, 계절적 변동성도 함께 규명하는 것에 연구 목적을 두었다. 연구방법은 다음과 같다.
  • 본 연구는 낙동강수계의 연구 사업으로 진행되는 자료(2006∼2010)를 통합적으로 총괄사업 하는 물환경평가·분석을 통한 낙동강 지류·지천 살리기 대책의 효율적 추진을 지원하기 위한 분기별 유량·수질(Biological Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), Total Nitrogen (TN), and Total Phosphorus (TP) 등 11개 항목), 유역환경 조사결과 D/B구축 및 개선대상 지류·지천 선정하였다.
  • 이를 바탕으로 지속적인 연구를 통한 수질종합평가가 효율적인 연구가 진행이 되었으면 한다. 수질측정망 운영 현황에서 주요한 인자와 주된 물질을 중점으로 지속적인 연구와 발전으로 좋은 결과를 얻도록 다각도의 연구를 진행하고자 한다.
  • 낙동강 유역은 대체적으로 상류에는 임야를 갖는 산지, 중하류는 농경지 면적이 주로 분포하고 있으며, 중하류 대도시에는 다른 하천유역에 비해 비교적 많은 공업단지가 분포하고 있음을 알 수 있다(김미숙, 2002). 이러한 특성을 고려하여 지속적인 연구기간으로서 상수원 및 수계의 수질관리 업무를 효율적으로 수행하고 수질오염사고 발생 시 신속한 대응조치를 할 수 있는 조기경보체계 구축하고자 하며, 나아가 수질측정망, 생물측정망과 연계 운영을 통해 종합적인 물환경평가에 좋은 자료가 되고자 함이다.
  • 하·폐수처리시설의 환경기초시설, 비점저감시설, 부유 쓰레기 제거 등의 하천정화활동, 농경지 비료 적정사용 방안, 취·정수장 수질관리 강화 등으로 문제를 해결하기 보다는 좀 더 구체적인 data값을 통한 법(수질 및 수생태 보전에 관한 법률(제28조) 및 시행령(제30조) “호소환경 조사 지침”)적인 구속력이 불가피 할 것이며, 본 연구는 낙동강유역을 대표하는 지점에 수질·유량을 측정한 값을 통해 계절별로 변동성을 분석하였으며, 계절적 변동성도 함께 규명하는 것을 연구 목적으로 하여 아래와 같은 결론을 얻었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
낙동강의 댐 주변의 상류와 하류 유량 측정을 위하여 몇 개소의 수질측정지점을 조사하였는가? 따라서 본 연구는 평가지수를 배제하고 측정을 하여 앞으로는 이점을 교려하여 연구하려고 한다. 낙동강 수계 하천 수질측정지점 중 41개소, 측정항목 10개 등에 대한 연간 주 단위의 측정 data가 생산되며, 낙동강 본류 및 유입 지류와 지천에 대해 조사하였다. 낙동강 수계는 많은 변수가 있지만 그 점을 고려하지 못한 것은 아쉬움을 가지고 있으나 본 연구의 주된 목적은 유역의 각 물질이 어떤 영향을 끼치며, 그것을 어떤 개선책으로 만들어 가는지에 중점을 두고 통계적 기법을 다음과 같이 구성하게 되었다.
기후변화에 따른 가뭄과 물수요 급증으로 미래의 물 부족이 증가함에 따라 필요시 되고 있는 것은 무엇인가? 기후변화에 따른 가뭄과 물수요 급증으로 미래의 물 부족이 증가함에 따라 수질관리 정책을 수립하기 위해서 현재의 수질을 진단하고, 과거 정책효과의 여부를 잘 파악하여 향후 정책 보완 및 수정을 하기 위해 수질변화에 따른 경향분석의 지속적인 요구가 필요로 하다. 경향분석은 우선 대상 자료의 통계적 특성을 파악하여 신뢰할 수 있는 장기간의 데이터를 수집하는 것이 중요하며, 관측된 수질 자료는 계절별로 심한 변이가 존재하기에 적절한 통계 기법을 적용하여 분석하는 것이 매우 중요하게 생각된다(Lettenmaier, 1988).
수질변화에 따른 경향분석 시에 중요한 것은 무엇인가? 기후변화에 따른 가뭄과 물수요 급증으로 미래의 물 부족이 증가함에 따라 수질관리 정책을 수립하기 위해서 현재의 수질을 진단하고, 과거 정책효과의 여부를 잘 파악하여 향후 정책 보완 및 수정을 하기 위해 수질변화에 따른 경향분석의 지속적인 요구가 필요로 하다. 경향분석은 우선 대상 자료의 통계적 특성을 파악하여 신뢰할 수 있는 장기간의 데이터를 수집하는 것이 중요하며, 관측된 수질 자료는 계절별로 심한 변이가 존재하기에 적절한 통계 기법을 적용하여 분석하는 것이 매우 중요하게 생각된다(Lettenmaier, 1988).
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참고문헌 (3)

  1. 국립환경과학원 낙동강물환경연구소 (2010, 2009, 2008). 오염총량관리를 위한 낙동강수계 유량측정사업 최종보고서. 

  2. 김미숙 (2002). "낙동강 부영양화와 수질환경요인의 통계적 분석." 한국조류학회지, 한국조류학회, pp. 105-115 

  3. Lettenmaier, D.P. (1988). "Multivariate Nonparametric Tests for Trend in Water Quality."Water Resources Bulletin, Vol. 24, No. 3, pp. 505-512. 

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