물 환경 정책수립에 기초자료로 활용되는 지류하천 수질 유량모니터링 결과는 수질오염총량관리제의 시행에 있어 가장 핵심적이며 중요한 자료이다. 본 연구에서는 지류하천 수질 유량모니터링 자료가 수질오염총량관리제를 시행하는데 있어 유역현황 분석, 단위유역의 목표수질 만족여부 평가, 시행계획 수립대상유역의 선정, 하천그룹화 방법을 이용한 수질개선 하천유역의 선정 등에 어떻게 활용되는지를 소개하고자 하였다. 충청남도 금강수계의 37개 지류하천 수질 유량모니터링 자료를 이용하여 유역현황을 분석한 결과, 금강 중 하류지역에 위치하고 있는 지류하천의 유량이 대부분 많은 것으로 나타났으며, 논산천 유역에 위치한 하천들은 수질항목에 관계없이 수질농도가 상대적으로 높은 경향을 보였다. 해당 단위유역의 지류하천 수질과 관계없이 본류 중심의 수질 유량모니터링 결과로 목표수질 만족여부가 결정되고 시행계획 수립대상지역이 선정되는 문제점을 지류하천 수질 유량모니터링 결과를 활용하여 개선할 수 있었다. 또한, 지류하천 수질 유량모니터링 결과에 기초한 하천그룹화 방법으로 수질개선이 필요한 하천유역을 선정할 수 있었으며, 충청남도 금강수계에서는 하천유량이 많고 수질농도가 높은 논산천, 병천천, 석성천, 조천 유역의 하천들이 오염원 저감을 통한 수질개선이 우선적으로 필요한 것으로 나타났다.
물 환경 정책수립에 기초자료로 활용되는 지류하천 수질 유량모니터링 결과는 수질오염총량관리제의 시행에 있어 가장 핵심적이며 중요한 자료이다. 본 연구에서는 지류하천 수질 유량모니터링 자료가 수질오염총량관리제를 시행하는데 있어 유역현황 분석, 단위유역의 목표수질 만족여부 평가, 시행계획 수립대상유역의 선정, 하천그룹화 방법을 이용한 수질개선 하천유역의 선정 등에 어떻게 활용되는지를 소개하고자 하였다. 충청남도 금강수계의 37개 지류하천 수질 유량모니터링 자료를 이용하여 유역현황을 분석한 결과, 금강 중 하류지역에 위치하고 있는 지류하천의 유량이 대부분 많은 것으로 나타났으며, 논산천 유역에 위치한 하천들은 수질항목에 관계없이 수질농도가 상대적으로 높은 경향을 보였다. 해당 단위유역의 지류하천 수질과 관계없이 본류 중심의 수질 유량모니터링 결과로 목표수질 만족여부가 결정되고 시행계획 수립대상지역이 선정되는 문제점을 지류하천 수질 유량모니터링 결과를 활용하여 개선할 수 있었다. 또한, 지류하천 수질 유량모니터링 결과에 기초한 하천그룹화 방법으로 수질개선이 필요한 하천유역을 선정할 수 있었으며, 충청남도 금강수계에서는 하천유량이 많고 수질농도가 높은 논산천, 병천천, 석성천, 조천 유역의 하천들이 오염원 저감을 통한 수질개선이 우선적으로 필요한 것으로 나타났다.
The tributary water quality and flowrate monitoring result, which is fundamental data for the establishment of the water environmental policy, is used as very important data for the implementation of TMDL. This study introduced how to use the tributary water quality and flowrate monitoring data for ...
The tributary water quality and flowrate monitoring result, which is fundamental data for the establishment of the water environmental policy, is used as very important data for the implementation of TMDL. This study introduced how to use the tributary water quality and flowrate monitoring data for the analysis of the watersheds, the satisfactory assessment of water quality standards in the watersheds, the selection of watersheds for the establishment of the implementation plan, and the selection of the tributary catchments for improving the water quality using a stream grouping method. According to the analytical results of tributary catchment using water quality and flowrate monitoring data of thirty-seven tributaries in the Geum-River watershed at Chungcheongnam-do, the value of flowrate in the tributaries, which is located in the middle-lower Geum-River watershed, was greater than the other areas and the concentration of the water pollutants regardless of water quality parameters in the tributaries at Nonsancheon catchment was relatively higher than the other areas. The problems, which have the determination of satisfaction of water quality standards and selection of target watersheds for establishment of the implementation plan regardless of the water quality of tributary in the watershed due to the water quality and flowrate monitoring results of the main river, were improved use of the results of tributary water quality and flowrate monitoring. Also, the tributary catchments for improving the water quality, according to stream grouping method based on the results of tributary water quality and flowrate monitoring, were selected. In the Geum-River watershed at Chungcheongnam-do, the tributary in the Nonsancheon, Byeongcheoncheon, Seokseongcheon, Jocheon catchments, which has a large flow and a high concentration of water pollutants, should be preferentially selected for improving the water quality of the tributary in accordance with the reduction of the source of pollution.
The tributary water quality and flowrate monitoring result, which is fundamental data for the establishment of the water environmental policy, is used as very important data for the implementation of TMDL. This study introduced how to use the tributary water quality and flowrate monitoring data for the analysis of the watersheds, the satisfactory assessment of water quality standards in the watersheds, the selection of watersheds for the establishment of the implementation plan, and the selection of the tributary catchments for improving the water quality using a stream grouping method. According to the analytical results of tributary catchment using water quality and flowrate monitoring data of thirty-seven tributaries in the Geum-River watershed at Chungcheongnam-do, the value of flowrate in the tributaries, which is located in the middle-lower Geum-River watershed, was greater than the other areas and the concentration of the water pollutants regardless of water quality parameters in the tributaries at Nonsancheon catchment was relatively higher than the other areas. The problems, which have the determination of satisfaction of water quality standards and selection of target watersheds for establishment of the implementation plan regardless of the water quality of tributary in the watershed due to the water quality and flowrate monitoring results of the main river, were improved use of the results of tributary water quality and flowrate monitoring. Also, the tributary catchments for improving the water quality, according to stream grouping method based on the results of tributary water quality and flowrate monitoring, were selected. In the Geum-River watershed at Chungcheongnam-do, the tributary in the Nonsancheon, Byeongcheoncheon, Seokseongcheon, Jocheon catchments, which has a large flow and a high concentration of water pollutants, should be preferentially selected for improving the water quality of the tributary in accordance with the reduction of the source of pollution.
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문제 정의
궁극적으로 본 연구를 통해 지류하천 수질 · 유량모니터링이 수질오염총량관리제를 시행함에 있어 무엇보다도 먼저 선행되어야 할 가장 중요한 과정이라는 것을 다시 한번 부각시키고자 한다.
따라서 본 연구에서는 수질오염총량관리제에서 지류하천 수질 · 유량모니터링의 중요성을 알리기 위해 수질오염총량 관리제를 시행하는 과정에서 지류하천 수질 · 유량모니터링 자료가 어떻게 활용되는지를 소개하고자 하였다.
수질오염총량관리제의 가장 중요한 목표는 지류하천 수질․유량모니터링 결과를 활용하여 수질개선이 필요한 하천 유역을 정확히 선정하고, 수질개선방안의 수립 및 시행을 통하여 궁극적으로 하천 수질을 개선하는 것이다. 특히, 제한 적인 재정여건에서 수질개선 하천유역을 효율적으로 선정하기 위해서는 지류하천 수질․유량모니터링 결과에 기초한 하천그룹화 방법을 이용하여야 한다.
제안 방법
11) 점배출부하량에 단위면적을 고려한 점배출부하밀도(BOD5 kg/d․km2 )를 이용하여 수질개선 하천유역 선정의 적정성을 평가하였다.
7) 지류하천의 수질 · 유량모니터링 결과는 2008~2009년까지 2년간의 자료를 활용하였으며, 유량은 유량지속곡선(flow duration curve)의 저수량, 수질은 하천유량의 산정 및 측정시기의 오류 등을 감안하여 저수량을 중심으로 ±10%에 해당되는 평균값을 사용하였다.
1 m3/sec인 지점 에서 교차하도록 모형화하였다. 9) 이를 바탕으로 각 하천의 저수량과 저수량 시기의 수질을 이용하여 대상하천을 4개의 그룹으로 분류한 다음, 수질개선이 필요한 하천을 선정하였다.
대상 데이터
수질오염총량관리제를 시행하고 있는 충청남도 금강수계를 대상으로 해당유역을 대표할 수 있는 주요 지류하천 37 개를 선정하여 2008~2009년까지 2년 동안 최소 월 1회 이상 수질 및 유량을 모니터링 하였다. 모니터링 대상하천은 해당유역을 대표할 수 있고 일정유량 이상이 항시 흐르는 하천 중에서 Fig. 1에서와 같이 대부분 본류로 유입되는 주요 지류하천의 말단지점을 모니터링 지점으로 선정하였다. 하천 유량측정 및 수질분석은 모두 ‘수질오염공정시험기준’을 따랐으며, 6) 수질은 BOD5 , CODMn , T-N, T-P 등 주요항목을 측정하였고, 유량은 유속-면적법으로 산정하였다.
수질오염총량관리제를 시행하고 있는 충청남도 금강수계를 대상으로 해당유역을 대표할 수 있는 주요 지류하천 37 개를 선정하여 2008~2009년까지 2년 동안 최소 월 1회 이상 수질 및 유량을 모니터링 하였다. 모니터링 대상하천은 해당유역을 대표할 수 있고 일정유량 이상이 항시 흐르는 하천 중에서 Fig.
지류하천 수질․유량모니터링 결과와 하천그룹화를 통해 선정된 수질개선 대상하천의 실제 유역현황을 파악하기 위해 ‘제2단계 충청남도 금강수계 수질오염총량관리 기본계획’ 자료를 이용하였다.
이론/모형
수질개선을 위한 하천유역은 지류하천 수질 · 유량모니터링 결과에 기초한 하천그룹화 방법을 이용하여 선정하였다.
하천 유량측정 및 수질분석은 모두 ‘수질오염공정시험기준’을 따랐으며, 6) 수질은 BOD5 , CODMn , T-N, T-P 등 주요항목을 측정하였고, 유량은 유속-면적법으로 산정하였다.
성능/효과
0 m3 /s 이상인 하천들은 강경천, 노성천, 논산천, 병천천, 봉황천, 석성천, 용수천, 유구천, 정안천, 조천, 지천 등 대부분 금강 중․하류 지역에 위치하고 있는 하천들이었다. 12) 오염물질 가운데 유기물 지표인 BOD5와 CODMn는 각각 0.9~ 10.4 mg/L, 1.5~16.3 mg/L의 농도범위를 보였으며, 대부분 부여 및 논산지역에 위치한 강경천, 대흥천, 어량천, 증산천 등이 높은 경향을 보였다. T-N과 T-P는 각각 1.
이러한 문제점을 개선하기 위해서는 무엇보다도 먼저 목표수질 설정지점을 본류에서 지류하천으로 변경하여야 하며, 계획(기본 및 시행) 수립 및 이행평가와 관계없이 상시적으로 하천 수질 및 유량을 모니터링 할 수 있는 시스템을 구축하여 지류하천을 중심으로 모니터링을 수행하여야 한다.3,18) 궁극적으로 지류하천 수질․유량모니터링 결과의 활용을 통해 시행계획 수립대상 유역이 현행 제도보다 현저하게 감소하여 행정 및 재정적인 낭비를 방지할 수 있을 것으로 판단된다.
8) 하천그룹화를 위해 X-Y축으로 구성된 그래프에 X축에는 BOD5 농도, Y축에는 유량(m3 / sec)을 표시하였으며, X-Y 교차지점은 BOD5 농도 및 유량에 따라 얼마든지 변화가 가능하나 금강 중 · 하류지역 단위유역의 목표수질이 BOD5 3.0 mg/L 이하인 점과 충청남도 주요 지류하천 95% 정도의 하천 유량이 0.1 m3/sec 이상인 점에 기초하여 X축은 3.0 mg/L, Y축은 0.1 m3/sec인 지점 에서 교차하도록 모형화하였다.
2는 하천의 평균 유량 및 수질농도를 공간적으로 나타낸 결과이다. 그림에서 보는 바와 같이 각 지역에 위치하고 있는 지류하천 중에서 유역면적이 큰 하천이 대부분 하천유량 또한 많은 것으로 나타났으며, 특히, 논산천 유역의 하천들이 상대적으로 유량이 많은 것으로 조사되었다. 오염물질의 농도 또한 유량과 마찬가지로 수질항목에 관계없이 논산천 유역에 위치한 하천들이 상대적으로 높았으나, 13) 병천천 유역에 위치한 하천들은 CODMn과 T-P가 다른 유역에 비해 상대적으로 높은 경향을 보였다.
이와 더불어 본류는 중앙정부, 지류하천은 지방자치단체에서 기본 및 시행계획, 이행평가와 관계없이 상시적으로 수질 및 유량을 모니터링 할 수 있는 시스템의 구축과 함께 모니터링 주체에 대한 중앙 및 지방자치단체 간역할정립이 필요한 것으로 판단된다. 또한, 본류 단위유역의 목표수질 초과여부에 따라 실제 유역현황과 달리 시행계획 수립대상유역이 과대하게 선정되는 문제점도 지류하천 수질․유량모니터링 결과를 활용하여 시행계획 수립대상유역을 현행 제도보다 현저하게 감소시켜 행정 및 재정적인 낭비를 방지할 수 있는 개선방안을 마련할 수 있었다. 지류하천 수질․유량모니터링 결과에 기초한 하천그룹화 방법을 통하여 수질개선이 필요한 하천유역을 선정할 수 있었으며, 충청남도 금강수계의 경우 하천유량이 많고 수질농도가 높은 병천천, 조천, 석성천, 논산천 유역에 위치한 하천들이 우선적으로 오염원 저감을 통한 수질개선이 필요한 하천유역인 것으로 나타났다.
또한, 본류 단위유역의 목표수질 초과여부에 따라 실제 유역현황과 달리 시행계획 수립대상유역이 과대하게 선정되는 문제점도 지류하천 수질․유량모니터링 결과를 활용하여 시행계획 수립대상유역을 현행 제도보다 현저하게 감소시켜 행정 및 재정적인 낭비를 방지할 수 있는 개선방안을 마련할 수 있었다. 지류하천 수질․유량모니터링 결과에 기초한 하천그룹화 방법을 통하여 수질개선이 필요한 하천유역을 선정할 수 있었으며, 충청남도 금강수계의 경우 하천유량이 많고 수질농도가 높은 병천천, 조천, 석성천, 논산천 유역에 위치한 하천들이 우선적으로 오염원 저감을 통한 수질개선이 필요한 하천유역인 것으로 나타났다. 결론적으로 지류하천 수질․유량모니터링 자료는 수질오염총량관리제를 시행함에 있어 유역 현황 분석, 단위유역의 목표수질 설정 및 평가, 시행계획 수립대상유역의 선정, 수질개선 대상유역의 선정 및 수질개선 방안 마련을 위한 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
수질오염총량관리제의 시행에 있어 가장 핵심적이며 중요한 과정인 지류하천 수질․유량모니터링을 통해 구축된 자료가 제도의 시행과정에서 어떻게 활용되는지를 살펴본 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 충청남도 금강수계 중․하류지역에 위치한 지류하천 중에서 유역면적이 큰 하천이 대부분 유량이 많은 것으로 나타났으며, 논산천 유역의 하천들이 수질항목에 관계없이 수질농도가 상대적으로 높은 경향을 보였다. 특히, 현행 제도에서 시행하고 있는 본류 중심의 수질․유량모니터링으로 해당 단위유역의 지류하천 수질과 관계없이 목표수질 만족여부가 상류지역의 댐 방류량이나 상류 자치단체에서 배출된 오염물질에 의해 결정되고 있는 근본적인 문제점을 개선하기 위해서는 국가하천인 본류에는 국가차원에서 달성하고자 하는 환경목표(goal)를 설정하고, 목표수질 설정지점을 본류에서 지류하천으로 변경하여야 한다.
)과 저수량을 중심으로 ±10%에 해당되는 수질의 평균값을 요약 정리한 것이다. 표에서 보는 바와 같이 금본 D와 금본F 단위유역의 수질은 목표수질을 만족하는 것으로 나타났으나, 갑천과 미호천이 합류된 이후인 금본H 단위 유역부터는 평균 BOD5 농도가 모두 목표수질을 초과하였다. 이는 상류지역의 댐 방류량이나 상류 자치단체에서 배출된 오염물질에 의해 해당 단위유역의 목표수질 만족여부가 결정되어 목표수질 초과원인과 책임규명이 매우 어려운 근본 적인 문제점을 보여주는 결과라 할 수 있다.
후속연구
지류하천 수질․유량모니터링 결과에 기초한 하천그룹화 방법을 통하여 수질개선이 필요한 하천유역을 선정할 수 있었으며, 충청남도 금강수계의 경우 하천유량이 많고 수질농도가 높은 병천천, 조천, 석성천, 논산천 유역에 위치한 하천들이 우선적으로 오염원 저감을 통한 수질개선이 필요한 하천유역인 것으로 나타났다. 결론적으로 지류하천 수질․유량모니터링 자료는 수질오염총량관리제를 시행함에 있어 유역 현황 분석, 단위유역의 목표수질 설정 및 평가, 시행계획 수립대상유역의 선정, 수질개선 대상유역의 선정 및 수질개선 방안 마련을 위한 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하천 수질․유량모니터링을 통해 얻은 자료는 어떻게 활용되는가?
하천 수질․유량모니터링은 국가하천을 중심으로 수질은 환경부, 유량은 국토해양부가 주도적으로 수행하고 있으며, 모니터링을 통해 축적된 자료는 물환경관리계획, 수자원장 기종합계획 등과 같이 국가 또는 지방에서 수립하는 물환경 및 이․치수 관련 계획에 기초자료로 활용되고 있다. 특히, 수질오염총량관리제의 시행에 있어 지류하천 수질․유량모니터링 결과는 유역현황 파악, 기준유량의 산정, 단위유역의 목표수질 설정 및 평가, 수질개선 대상유역의 선정에 가장 핵심적이며 중요한 기초자료로 활용된다.
수질오염총량관리제의 시행에 있어서 해결해야 할 문제점들은 무엇이 있는가?
현행 수질오염총량관리제에서는 수질․유량 모니터링의 중요성 때문에 4대강수계를 중심으로 수질/유량측정망(총량 측정망)을 환경부에서 통합적으로 운영하고 있다. 4) 그러나 환경부에서 통합적으로 운영하고 있는 총량측정망은 대부분 본류를 중심으로 이루어지고 있어 지류하천에 대한 자료는 구축되지 못하고 있는 실정이다. 이와 같이 본류 중심의 수질․유량모니터링으로 인해 수질오염총량관리 기본 및 시행계획이 실제 유역현황과 다르게 수립되고, 수질개선을 위한 삭감계획 또한 다르게 수립되는 문제점이 발생하고 있다. 5) 또한, 지방자치단체 자체적으로 운영하고 있는 지류하천 모니터링의 경우에는 유량측정 없이 대부분 수질만을 측정하고 있어 수질오염총량관리제의 기초자료로 활용하는데 한계를 가지고 있다. 특히, 지류하천의 수질․유량모니터링은 수질오염총량관리 기본 및 시행계획 수립과정에서 일시 적으로 수행되고 있어 모니터링을 통해 구축된 자료는 수질모델의 기초자료로만 활용되고 있으며, 시행계획의 이행 여부를 평가하는 이행평가 과정에서는 모니터링이 거의 이루어지지 않고 있어 지류하천 유역의 환경변화를 파악하는데 어려움이 많은 실정이다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 환경부에서는 2010년부터 지류하천의 시․군 경계지점을 대상으로 수질․유량모니터링을 수행하고 있으나, 4) 모니터링 위치도 부적절할 뿐만 아니라 지점 수도 상당히 적어 실제 해당 지류하천유역의 특성을 파악하는데 한계가 있는 것이 사실이다.
하천 수질․유량모니터링을 주도하는 기관은?
하천 수질․유량모니터링은 국가하천을 중심으로 수질은 환경부, 유량은 국토해양부가 주도적으로 수행하고 있으며, 모니터링을 통해 축적된 자료는 물환경관리계획, 수자원장 기종합계획 등과 같이 국가 또는 지방에서 수립하는 물환경 및 이․치수 관련 계획에 기초자료로 활용되고 있다. 특히, 수질오염총량관리제의 시행에 있어 지류하천 수질․유량모니터링 결과는 유역현황 파악, 기준유량의 산정, 단위유역의 목표수질 설정 및 평가, 수질개선 대상유역의 선정에 가장 핵심적이며 중요한 기초자료로 활용된다.
참고문헌 (18)
김영일, 김홍수, 정우혁, 이상진, "수질오염총량관리제 시행에 있어 하천 유량.수질모니터링의 중요성," 대한상하수도 학회.한국물환경학회 공동 추계학술발표회 논문요약집, 대한상하수도학회.한국물환경학회, 인천, pp. 185-186(2009).
USEPA, Development of Duration-Curve Based Methods for Quantifying Variability and Change in Watershed Hydrology and Water Quality, EPA/600/R-08/065(2008).
박상현, 문은호, 최정호, 조병욱, 김홍수, 정우혁, 이상진, 김 영일, "충청남도 지류하천의 유량 및 수질 분포특성 분석," 대한환경공학회지, 33(10), 739-747(2011).
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