수질평가지수를 이용한 시화호 내측 및 외측 해역의 시·공간적 수질 변화 평가: 조력발전소 가동에 따른 영향 연구 Evaluation of Spatial and Temporal Variations of Water Quality in Lake Shihwa and Outer Sea by Using Water Quality Index in Korea: A Case Study of Influence of Tidal Power Plant Operation원문보기
인공호수인 시화호 유역은 우리나라에서 가장 고도로 산업화가 진행되고 있는 지역 중 하나이며 현재 조력발전소 가동으로 인한 수질변화가 예상되고 있다. 본 연구에서는 2011~2012년 동안 총 14회에 거쳐 시화호 내 외측의 투명도, 저층 용존산소 포화도, 용존무기인, 용존무기질소 및 클로로필-a의 조사결과를 개정된 수질평가기준(수질평가지수, WQI)에 적용하여 시화호 주변해역의 시 공간적 수질변화 특성과 조력발전소 가동에 따른 수질개선 효과를 평가하였다. 수질평가지수는 시화호 내측의 산업단지 주변과 외측의 하수처리장 방류구 주변에서 상대적으로 높았으며 각각 시화방조제와 외해역으로 갈수록 감소하는 수평분포 특성을 나타내었다. 시화호 내 외측의 수질은 주로 시화호 유역의 산업지역, 도심지역 및 농촌지역에 산재하는 비점오염유출과 하수처리장 방류에 큰 영향을 받고 있는 것을 알 수 있었다. 시화호 내측 수질평가지수는 2011년 평균 53.0(IV 등급, 나쁨)에서 2012년 평균 42.8(III 등급, 보통)로 큰 폭으로 감소하였다. 조력발전소 가동이 해수교환량을 증가시켜 저층 빈산소 환경이 약화되어 시화호 수질이 크게 개선된 것으로 나타났다. 시화호 외측 수질평가지수는 2011년과 2012년 각각 37.4와 35.3으로 모두 보통(III 등급)의 수질상태를 보여 조력발전소 가동 이후 내측 해수의 외측 방류에 의한 수질 오염은 없는 것으로 판단된다. 그러나 군집분석 결과, 산업단지 주변의 시화호 상류지역은 조력발전소 가동을 통한 수질개선 효과가 미미한 것으로 나타났으며, 강우가 집중되는 여름철에 수질이 악화되고 있어 시화호 전체 수질을 개선시키기 위해서는 하천이나 우수토구를 통한 비점오염물질 관리 및 저감대책이 시급한 것으로 판단된다.
인공호수인 시화호 유역은 우리나라에서 가장 고도로 산업화가 진행되고 있는 지역 중 하나이며 현재 조력발전소 가동으로 인한 수질변화가 예상되고 있다. 본 연구에서는 2011~2012년 동안 총 14회에 거쳐 시화호 내 외측의 투명도, 저층 용존산소 포화도, 용존무기인, 용존무기질소 및 클로로필-a의 조사결과를 개정된 수질평가기준(수질평가지수, WQI)에 적용하여 시화호 주변해역의 시 공간적 수질변화 특성과 조력발전소 가동에 따른 수질개선 효과를 평가하였다. 수질평가지수는 시화호 내측의 산업단지 주변과 외측의 하수처리장 방류구 주변에서 상대적으로 높았으며 각각 시화방조제와 외해역으로 갈수록 감소하는 수평분포 특성을 나타내었다. 시화호 내 외측의 수질은 주로 시화호 유역의 산업지역, 도심지역 및 농촌지역에 산재하는 비점오염유출과 하수처리장 방류에 큰 영향을 받고 있는 것을 알 수 있었다. 시화호 내측 수질평가지수는 2011년 평균 53.0(IV 등급, 나쁨)에서 2012년 평균 42.8(III 등급, 보통)로 큰 폭으로 감소하였다. 조력발전소 가동이 해수교환량을 증가시켜 저층 빈산소 환경이 약화되어 시화호 수질이 크게 개선된 것으로 나타났다. 시화호 외측 수질평가지수는 2011년과 2012년 각각 37.4와 35.3으로 모두 보통(III 등급)의 수질상태를 보여 조력발전소 가동 이후 내측 해수의 외측 방류에 의한 수질 오염은 없는 것으로 판단된다. 그러나 군집분석 결과, 산업단지 주변의 시화호 상류지역은 조력발전소 가동을 통한 수질개선 효과가 미미한 것으로 나타났으며, 강우가 집중되는 여름철에 수질이 악화되고 있어 시화호 전체 수질을 개선시키기 위해서는 하천이나 우수토구를 통한 비점오염물질 관리 및 저감대책이 시급한 것으로 판단된다.
The basin of Lake Shihwa is one of highly industrialized region of Korea and a current environmental issue of study area is the operation of tidal power plant (TPP) to improve water quality. The application of water quality index (WQI) which integrates five physiochemical parameters (transparency, D...
The basin of Lake Shihwa is one of highly industrialized region of Korea and a current environmental issue of study area is the operation of tidal power plant (TPP) to improve water quality. The application of water quality index (WQI) which integrates five physiochemical parameters (transparency, DO, DIN, DIP and chlorophyll-a) of water quality in Lake Shihwa and outer sea during 2011~2012 were performed not only to evaluate the spatial and temporal distribution of the water quality but also to assess the effect of water quality improvement by the operation of tidal power plant. The higher WQI values were observed in monitored sites near the industrial complexes in Lake Shihwa and the outfall of wastewater treatment plants (WWTPs) in outer sea. This indicates that the quality of seawater is influenced by diffuse non-point sources from industrial, municipal and agricultural areas in Lake Shihwa and by point sources from the effluence of municipal and industrial wastewater throughout WWTPs in outer sea. Mean WQI value decreased from 53.0 in 2011 to 42.8 in 2012 of Lake Shihwa. Water quality has improved significantly after TPP operation because enhancement of seawater exchange between Lake Shihwa and outer sea leads to improve a hypoxic condition which is primarily a problem in Lake Shihwa. Mean WQI of outer sea showed similar values between 2011 and 2012. However, the results of hierarchical cluster analysis and the deterioration of water quality in summer season indicate that the operation of tidal power plant was not improved the water quality in the upper most area of Lake Shihwa. To successfully improve overall water quality of Lake Shihwa, it is urgently necessary to manage and reduce of non-point pollution sources of the basin of Lake Shihwa.
The basin of Lake Shihwa is one of highly industrialized region of Korea and a current environmental issue of study area is the operation of tidal power plant (TPP) to improve water quality. The application of water quality index (WQI) which integrates five physiochemical parameters (transparency, DO, DIN, DIP and chlorophyll-a) of water quality in Lake Shihwa and outer sea during 2011~2012 were performed not only to evaluate the spatial and temporal distribution of the water quality but also to assess the effect of water quality improvement by the operation of tidal power plant. The higher WQI values were observed in monitored sites near the industrial complexes in Lake Shihwa and the outfall of wastewater treatment plants (WWTPs) in outer sea. This indicates that the quality of seawater is influenced by diffuse non-point sources from industrial, municipal and agricultural areas in Lake Shihwa and by point sources from the effluence of municipal and industrial wastewater throughout WWTPs in outer sea. Mean WQI value decreased from 53.0 in 2011 to 42.8 in 2012 of Lake Shihwa. Water quality has improved significantly after TPP operation because enhancement of seawater exchange between Lake Shihwa and outer sea leads to improve a hypoxic condition which is primarily a problem in Lake Shihwa. Mean WQI of outer sea showed similar values between 2011 and 2012. However, the results of hierarchical cluster analysis and the deterioration of water quality in summer season indicate that the operation of tidal power plant was not improved the water quality in the upper most area of Lake Shihwa. To successfully improve overall water quality of Lake Shihwa, it is urgently necessary to manage and reduce of non-point pollution sources of the basin of Lake Shihwa.
청정에너지 생산 및 수질악화의 문제점을 해결하기 위하여 시화호 조력발전소가 건설되어 현재 운영되고 있고 있으며, 시화호 주변해역의 수질변화가 예상되고 있다. 따라서 본 연구에서는 개정된 수질평가지수를 적용하여 지난 2년간(2011~2012년) 시화호 내·외측에서 수질의 시·공간적 변화 특성과 수질평가를 실시하였으며 조력발전소 운영에 따른 수질개선 효과에 대한 고찰을 실시하였다.
제안 방법
인공호수인 시화호 주변 유역은 우리나라에서 가장 고도로 산업화가 진행되고 있는 지역 중 하나이며 현재 조력발전소 가동으로 인한 수질변화가 예상되고 있다. 본 연구에서는 2011~2012년 동안 총 14회에 걸쳐 시화호 내측과 외측의 수질관측결과를 바탕으로 투명도, 저층 용존산소 포화도, 용존무기인, 용존무기질소 및 클로로필-a 농도를 이용하여 개정된 수질평가기준(수질평가지수값, WQI)에 적용하여 시화호 주변해역의 시·공간적 수질변화 특성과 조력발전소 가동에 따른 수질개선 효과를 평가하였다. WQI는 시화호 내측의 산업단지 인근수역과 외측의 하수처리장 방류구 주변에서 상대적으로 높은 값을 보였고, 시화방조제와 외해역으로 갈수록 감소하는 수평분포 특성을 보였다.
대상 데이터
시화호 내측 14개 정점과 외측 21개 정점에서 2011년 7회(4월, 6월, 7월, 8월, 9월, 10월 및 12월)와 2012년 7회(5월, 6월, 7월, 8월, 9월, 10월 및 11월)에 걸쳐 Niskin 채수기를 이용하여 표층수질와 저층수질을 월별로 조사하였다(Fig. 1). 표층수는 수심 0.
이론/모형
수온 및 염분은 Multi parameter monitoring system(YSI-6600, USA)을 이용하여 현장에서 관측하였다. 투명도는 직경 30 cm의 투명도판을 이용하여 측정하였으며 저층 용존산소 포화도는 winkler법에 의하여 용존산소 농도를 측정한 뒤 수온 및 염분을 이용하여 계산하였다. 용존영양염류 분석은 해수를 선상에서 미리 태운 유리섬유여과지(Whatman 47 mm GF/F)를 통하여 여과한 후, 여액을 채취하여 영양염 자동분석기(Bran+Luebbe QuAAtro, USA)로 측정하였다.
성능/효과
본 연구에서는 2011~2012년 동안 총 14회에 걸쳐 시화호 내측과 외측의 수질관측결과를 바탕으로 투명도, 저층 용존산소 포화도, 용존무기인, 용존무기질소 및 클로로필-a 농도를 이용하여 개정된 수질평가기준(수질평가지수값, WQI)에 적용하여 시화호 주변해역의 시·공간적 수질변화 특성과 조력발전소 가동에 따른 수질개선 효과를 평가하였다. WQI는 시화호 내측의 산업단지 인근수역과 외측의 하수처리장 방류구 주변에서 상대적으로 높은 값을 보였고, 시화방조제와 외해역으로 갈수록 감소하는 수평분포 특성을 보였다. 이는 시화호 내·외측의 수질은 주로 시화호의 유역 내 산업단지, 도심 및 농촌지역에서 유입되는 비점오염물질과 하수처리장 방류수에 큰 영향을 받고 있는 것으로 판단된다.
이는 시화호 내·외측의 수질은 주로 시화호의 유역 내 산업단지, 도심 및 농촌지역에서 유입되는 비점오염물질과 하수처리장 방류수에 큰 영향을 받고 있는 것으로 판단된다. 시화호 내측의 수질평가지수는 2011년 53.0(IV 등급, 나쁨)에서 2012년 42.8(III 등급, 보통)로 감소하여 조력발전소 가동에 의한 해수유통량 증가는 저층 용존산소 농도의 증가로 이어져 전체적으로 시화호 수질을 개선시키는 것으로 나타났다. 외측에서 평균 WQI는 조력발전소 정상 가동 이후 약간 감소하여 우려되었던 내측 해수의 외측 방류에 의한 수질 오염은 미미한 것으로 나타났다.
후속연구
외측에서 평균 WQI는 조력발전소 정상 가동 이후 약간 감소하여 우려되었던 내측 해수의 외측 방류에 의한 수질 오염은 미미한 것으로 나타났다. 그러나 강우가 집중되는 여름철에 수질평가지수가 급격히 증가하였고, 군집분석 결과를 통하여 시화호 상류지역은 조력발전소 가동을 통한 수질개선 효과가 미미한 것으로 나타나, 시화호 전체의 수질개선을 위해서는 유역하천 및 산업단지 내 우수토구를 통한 비점오염물질 관리 및 저감대책이 시급한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
2011년 해양환경관리법에 따른 새로운 수질평가항목은 무엇인가?
2011년 해양환경관리법에 따른 해양환경기준을 통해 국내 수질 악화 및 오염도를 평가하기 위하여 새로운 생태기반 해수수질기준이 설정되었다(국토해양부 고시 제2011-972호). 새로운 수질평가항목은 저층 용존산소 포화도, 식물플랑크톤 농도(클로로필-a), 투명도, 용존무기질소 및 용존무기인의 5 가지로 구성된다. 또한 우리나라를 5개 해역(동해, 대한해협, 서남해역, 서해중부 및 제주)으로 구분하여 각 항목에 대한 기준을 제시함으로써 해역에 따른 특성을 반영할 수 있게 되었다.
개정된 수질평가기준에는 무엇을 적용하였는가?
인공호수인 시화호 유역은 우리나라에서 가장 고도로 산업화가 진행되고 있는 지역 중 하나이며 현재 조력발전소 가동으로 인한 수질변화가 예상되고 있다. 본 연구에서는 2011~2012년 동안 총 14회에 거쳐 시화호 내 외측의 투명도, 저층 용존산소 포화도, 용존무기인, 용존무기질소 및 클로로필-a의 조사결과를 개정된 수질평가기준(수질평가지수, WQI)에 적용하여 시화호 주변해역의 시 공간적 수질변화 특성과 조력발전소 가동에 따른 수질개선 효과를 평가하였다. 수질평가지수는 시화호 내측의 산업단지 주변과 외측의 하수처리장 방류구 주변에서 상대적으로 높았으며 각각 시화방조제와 외해역으로 갈수록 감소하는 수평분포 특성을 나타내었다.
인공호수인 시화호 유역은 어떤 지역인가?
인공호수인 시화호 유역은 우리나라에서 가장 고도로 산업화가 진행되고 있는 지역 중 하나이며 현재 조력발전소 가동으로 인한 수질변화가 예상되고 있다. 본 연구에서는 2011~2012년 동안 총 14회에 거쳐 시화호 내 외측의 투명도, 저층 용존산소 포화도, 용존무기인, 용존무기질소 및 클로로필-a의 조사결과를 개정된 수질평가기준(수질평가지수, WQI)에 적용하여 시화호 주변해역의 시 공간적 수질변화 특성과 조력발전소 가동에 따른 수질개선 효과를 평가하였다.
참고문헌 (11)
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