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문제 정의
- 따라서 장기적인 측면에서 볼 때 계곡 내에 설치되는 사방공작물의 적정 관리 및 복원은 최근 심각하게 고려되고 있는 계곡 그리고 계천복원과 연결하여 매우 시급한 문제라 할 수 있다. 따라서 이 연구는 계류에 설치되어 있는 각종 사방 공작물이 계류수질에 미치는 영향을 구명함으로써 계류 복원을 위한 사방공작물의 설치방향을 정립하기 위한 기초자료를 제공하기 위하여 수행하였다.
- 이 연구는 계류에 설치되어 있는 사방공작물이 계류수질에 미치는 영향을 구명함으로써 계류복원을 위한 사방 공작물의 설치방향을 정립하기 위한 기초자료를 제공하기 위하여 수행하였다.
제안 방법
- 북한산 우이동 계곡은 콘크리트 수로 및 바닥막이, 낙차공 등이 연속적으로 설치되어 있어 어느 한 공작물을 기준으로 사방공작물이 계류수질에 영향하는가를 명확하게 밝혀내기 어려운 문제가 있는 등 개별 사방공작물이 위치한 상류와 하류를 분리할 수 없으므로 사방공작물이 없는 자연계류와 이들 사방공작물을 통과하는 계류수질을 Figure 1에서와 같이 조사구 1과 2는 상류유역(자연계류), 조사구 3과 4는 사방공작물을 통과한 계류로 구분하여 계류수질을 분석하였다. 또한 2010년에 준공한 경상남도 산청군 홍계계곡에 설치되어 있는 맞춤형 테트라블록을 이용한 사방공작물(Figure 2)은 단일 사방공작물로 구분이 가능하므로 상류 자연계류와 하류에서 상시 계류수가 유출되는 지점에서 계류수질을 분석하였다.
- 이 연구를 위하여 기왕에 계류에 시설한 사방댐, 바닥막이, 맞춤형 테트라블록을 이용한 사방공작물 등 각종 사방공작물이 설치되어 있는 서울시에 위치한 북한산 우이동 계곡과 경상남도 산청군 홍계리에 위치한 홍계계곡을 대상으로 2012년부터 2013년까지 사방공작물이 설치되어 있지 않는 상류 계류와 사방공작물을 통과한 하류 계류의 수질을 조사 분석하였다. 북한산 우이동 계곡은 콘크리트 수로 및 바닥막이, 낙차공 등이 연속적으로 설치되어 있어 어느 한 공작물을 기준으로 사방공작물이 계류수질에 영향하는가를 명확하게 밝혀내기 어려운 문제가 있는 등 개별 사방공작물이 위치한 상류와 하류를 분리할 수 없으므로 사방공작물이 없는 자연계류와 이들 사방공작물을 통과하는 계류수질을 Figure 1에서와 같이 조사구 1과 2는 상류유역(자연계류), 조사구 3과 4는 사방공작물을 통과한 계류로 구분하여 계류수질을 분석하였다. 또한 2010년에 준공한 경상남도 산청군 홍계계곡에 설치되어 있는 맞춤형 테트라블록을 이용한 사방공작물(Figure 2)은 단일 사방공작물로 구분이 가능하므로 상류 자연계류와 하류에서 상시 계류수가 유출되는 지점에서 계류수질을 분석하였다.
- 산청군 홍계계곡에서에서는 2009년 12월 준공된 맞춤형 테트라블록을 이용한 사방공작물이 시설되어 있는 상류지점과 하류지점으로 구분하여 2012년부터 2013년까지 계절별(4, 7, 10월)로 수질분석한 결과를 평균한 값을 분석하였다. 사방공작물 설치 후 3년 이상이 경과된 현재 평균pH는 상류지점에서 6.
- 선행연구결과 계류수질 평가인자라 판단되는 pH(HI 8314 Membrane pH meter), 용존산소량(DO 11P), 전기전도도(Conductivity meter)는 현장에서 측정하였으며, 양이온(Na+, K+, Mg2+, Ca2+) 4개 항목, 음이온(Cl−, NO3−, SO42−) 3개 항목 등 총 7개 항목에 대하여는 시료를 Ice Box에 보관한 후 실험실에 가져와 0.45 μm의 필터에 각각 2회 통과시킨 후 Ion Chromatography로 분석하였다.
- 45 μm의 필터에 각각 2회 통과시킨 후 Ion Chromatography로 분석하였다. 수질분석은 2012년부터 2013년까지 2개 조사지역 모두 계절(4, 7, 10월)별로 실시하였다.
대상 데이터
- 이 연구를 위하여 기왕에 계류에 시설한 사방댐, 바닥막이, 맞춤형 테트라블록을 이용한 사방공작물 등 각종 사방공작물이 설치되어 있는 서울시에 위치한 북한산 우이동 계곡과 경상남도 산청군 홍계리에 위치한 홍계계곡을 대상으로 2012년부터 2013년까지 사방공작물이 설치되어 있지 않는 상류 계류와 사방공작물을 통과한 하류 계류의 수질을 조사 분석하였다. 북한산 우이동 계곡은 콘크리트 수로 및 바닥막이, 낙차공 등이 연속적으로 설치되어 있어 어느 한 공작물을 기준으로 사방공작물이 계류수질에 영향하는가를 명확하게 밝혀내기 어려운 문제가 있는 등 개별 사방공작물이 위치한 상류와 하류를 분리할 수 없으므로 사방공작물이 없는 자연계류와 이들 사방공작물을 통과하는 계류수질을 Figure 1에서와 같이 조사구 1과 2는 상류유역(자연계류), 조사구 3과 4는 사방공작물을 통과한 계류로 구분하여 계류수질을 분석하였다.
- 조사대상지역인 경상남도 산청군 홍계계곡은 산 정상부의 표고가 925 m인 웅석남능선을 따라 마근담봉을 중심으로 계곡이 연결되어 맞춤형 테트라블록을 이용한 사방공작물은 표고 280 m 위치에 시설되어 있다. 계상의 평균경사도는 약 12/6~18.
성능/효과
- 1. 북한산 우이동 계곡에서 사방공작물이 설치되어 있지 않은 상류지역의 평균 pH는 6.32(5.73~6.90)로 사방공작물을 통과한 계류인 하류지역의 평균 pH[6.53(6.25~6.82)]와 유사하였으며, 상류지역에서의 평균용존산소량은 10.3(9.6~10.6) mg/L로 사방공작물을 통과한 하류지역에서의 평균용존산소량 10.2(9.9~10.4) mg/L과 유사하였다. 평균전기전도도는 상류지역에서는 62.
- 2. 산청군 홍계계곡에서 평균pH는 상류지점에서 6.89(6.61~7.12), 하류지점에서 6.86(6.50~7.10)으로 유사한 값을 나타내었고, 평균용존산소량은 상류지점에서 12.2(11.6~12.6) mg/L, 하류지점에서 11.9(11.5~12.3) mg/L로 유사하였다. 평균전기전도도는 상류지점에서 32.
- 3. 북한산 우이동계곡과 산청군 홍계계곡을 대상으로 사방공작물이 설치되어 있지 않는 자연계류와 사방공작물이 설치된 하류지역에서의 계류수질을 분석한 결과 상하류간의 수질은 큰 차이가 나타나지 않았다.
- 북한산 우이동 계곡에서 사방공작물이 계류수질에 미치는 영향을 파악하기 위해서는 각 사방공작물의 위치에 따른 상하류의 영향을 분석하여야 하는데 우이동계곡의 상류유역(수질조사지점 1과 2)과 하류유역(수질조사지점 3과 4)으로 구분하여 2012년부터 2013년까지 계절별(4, 7, 10월)로 수질 분석한 결과를 평균한 값을 분석해 본 결과(Table 3), 사방공작물이 설치되어 있지 않은 상류계곡의 평균pH는 6.32(5.73~6.90)로 하천수질환경기준에 의한 상수원수 1급수의 범위에 약간 미치지 못하였으나, 하류유역의 평균pH는 6.53(6.25~6.82)으로 하천수질환경기준에 의한 상수원수 1급수의 범위 내인 것으로 나타났다. 즉, 조사 전체 기간을 평균한 상류유역에서의 평균pH는 하류 유역의 평균pH보다 약 0.
- 자연계류인 상류지역에서의 평균용존산소량은 10.3(9.6~10.6) mg/L로 사방공작물을 통과한 하류지역에서의 평균용존산소량 10.2(9.9~10.4)mg/L와 유사한 값을 나타내어 사방공작물의 영향은 없는 것으로 나타났다. 즉, 용존산소량은 수온 및 계상경사에 영향을 미치는 것으로 보고되고 있는데(Kim, 1995), 이 연구에서는 상류유역이 하류유역과 계상경사 및 수온의 차이가 크지 않아 이들 영향도 크지 않았을 뿐만 아니라 사방공작물의 영향도 크지 않은 것으로 사료된다.
- 10)으로 유사한 값을 나타내었으며, 이는 하천수질 상수원수 1급에 해당하는 값이었다. 즉, 맞춤형 테트라블록을 이용한 사방공작물을 시공한 후 3년이 경과한 시점에서 상류지점과 하류지점의 계류수질을 분석한 결과 계류수질에 미치는 사방공작물의 영향은 나타나지 않은 것으로 분석되었는데, 평균 pH는 홍계계곡에 설치한 맞춤형 테트라블록을 이용한 사방공작물을 시공하기 전의 값과 유사하였으며, 맞춤형 테트라블록을 이용한 사방공작물을 시공한 후에도 계류수의 pH는 거의 변화하지 않은 값과 동일한 결과를 나타내었다.
- 82)으로 하천수질환경기준에 의한 상수원수 1급수의 범위 내인 것으로 나타났다. 즉, 조사 전체 기간을 평균한 상류유역에서의 평균pH는 하류 유역의 평균pH보다 약 0.20 낮은 값을 나타내었는데, 이는 계절에 따른 영향과 유량이 적고 인위적 오염이 없는 상류유역 계류수의 pH는 유량이 많고 인위적 오염이 발생되는 하류유역에서의 pH와 다른 양상을 나타내는 것으로 분석되었다. 즉, 상류유역에서는 이러한 결과가 선행연구결과(Johannessen et al.
- 즉, 홍계계곡의 평균전기전도도는 청정한 산림내 계류수에서의 전기전도도값(Park, 2003)을 만족하는 것으로 나타났으며, 이는 계류수질 오염원이 없다고 판단되는 북한산 우이동계곡 상류지역에서의 평균전기전도도(62.2) μS/cm 보다 약 1.9배 낮은 값으로 두 값 모두 청정한 계류수질의 범위에 포함되지만 북한산 우이동의 계류수질이 홍계계류수질보다 평균전기전도도값은 높은 것으로 분석되었다.
- 즉, Park(2003)은 우이동 계류에서 상류지역과 하류지역의 음이온총량은 하류지역에 인접한 위락시설, 사찰, 음식점 등의 오염원 유출 등에 기인한 결과로 발표하여 이 연구에서도 그러한 영향이 사방공작물의 영향보다는 크게 영향한 것으로 판단된다. 특히 음이온총량은 상류유역보다 하류유역에서 높게 나타났으며, 4월보다는 7월과 10월 탐방객이 많고 이용량이 증가하는 시기에 다량 증가하는 것으로 나타나 이러한 위락시설 및 이용에 따른 계류수에 오염원의 유입이 더 큰 영향을 미쳤을 것으로 사료된다.
- 한편, 계류수질에 영향을 미치는 음이온(Cl−, NO3−, SO42−) 등을 총합한 평균음이온총량을 분석한 결과, 상류 지역에서는 4.51(2.56~4.29) mg/L이었으며, 하류지역에서는 5.94(3.43~7.98) mg/L로 하류지역이 상류지역에서보다 평균음이온총량은 1.43 mg/L가 높게 나타났는데, 이는 위락시설 등 오염원의 유입에 의해 하류지역에서 음이온량이 증가한 것으로 사방공작물이 음이온을 유출한 것은 아닌 것으로 판단된다.
- 합리식(Ramser's rational formula)에 의한 조사유역의 홍수량을 산정한 결과, 유역면적은 2.70 km2, 유출계수는 0.80, 도달시간은 4.373 min., 적용빈도는 100년, 강우강도는 140.4 mm/hr, 홍수량은 86.11 m3/sec로 계산되었다.
후속연구
- 4. 사방공작물은 시공과정에서 계류수질에 영향을 미치므로 계류복원을 위하여는 각 개별 사방공작물에 대하여 시공 전후의 계류수질변화과정을 시계열적으로 심도 있게 연구할 필요가 있다.
- 즉, 사방공작물은 산지재해적 측면에서 긍정적 역할을 하지만 그것이 계류수의 유속을 낮추거나 계상을 차단하여 오염된 물이 머무르는 등 마이너스적 영향도 나타내는 것으로 그러한 영향을 미소하게 미친 것으로 판단되지만 그것은 오염원을 근원적으로 증가시킨 것은 아니라고 판단된다. 따라서 사방공작물이 계류수에서 음이온총량을 증가시키는 부분에 대한 연구는 외부오염원이 없는 산지계류에서 사방공작물 설치 전 후의 계류 수질을 지속적으로 모니터링 할 뿐만 아니라 토양침식이 계류에 유입되는 부분에 대한 음이온성분분석도 상류와 하류 그리고 사방공작물의 설치지와 비설치지 등 다양한 부분에 대한 연구분석을 통하여 평가할 필요가 있을 것으로 사료된다. 즉, Park(2003)은 우이동 계류에서 상류지역과 하류지역의 음이온총량은 하류지역에 인접한 위락시설, 사찰, 음식점 등의 오염원 유출 등에 기인한 결과로 발표하여 이 연구에서도 그러한 영향이 사방공작물의 영향보다는 크게 영향한 것으로 판단된다.
- 이는 도심지역과 산림지역, 탐방객 이용이 빈번한 지역의 계류와 탐방객이 유입되지 않는 계류, 지질적인 요인 등 다양한 요인에 의한 결과로 사료된다. 따라서 청정계류라 할지라도 다양한 영향인자를 고려하여 지속적으로 모니터링 한다면 보다 명확한 원인을 파악할 수 있을 것으로 사료된다.
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