This research analyzed the current situation and problems with an environmental impact assessment to provide a rational ocean physics assessment technique for power plant thermal effluent. This research also tried to create an improvement plan for heated effluent diffusion impact assessment by exami...
This research analyzed the current situation and problems with an environmental impact assessment to provide a rational ocean physics assessment technique for power plant thermal effluent. This research also tried to create an improvement plan for heated effluent diffusion impact assessment by examining the reporting regulations for environmental impact assessment, national and international evaluation guidelines, etc. In the case of evaluating the oceanographic impact of heated effluent discharged from power plants, a pre-investigation is necessary before a full-scale presentence investigation, to accurately predict and minimize power plant construction effects on the surrounding environments. Before this presentence investigation, moreover, an integrated presentence plan, which agrees with the business plan, effect prediction, and post-investigation, needs to be established. A sufficient summit investigation must be made, which considers climate changes, and new and additional power plant construction. For accurate long-term oceanic environmental change prediction, the credibility of effect prediction must be elevated by presenting an evaluation method that is categorized by numerical organization models, verification methods, result presentation, and other things. Furthermore, unproductive conflicts between the people involved in heated effluent evaluation should be reduced by these improvement plans.
This research analyzed the current situation and problems with an environmental impact assessment to provide a rational ocean physics assessment technique for power plant thermal effluent. This research also tried to create an improvement plan for heated effluent diffusion impact assessment by examining the reporting regulations for environmental impact assessment, national and international evaluation guidelines, etc. In the case of evaluating the oceanographic impact of heated effluent discharged from power plants, a pre-investigation is necessary before a full-scale presentence investigation, to accurately predict and minimize power plant construction effects on the surrounding environments. Before this presentence investigation, moreover, an integrated presentence plan, which agrees with the business plan, effect prediction, and post-investigation, needs to be established. A sufficient summit investigation must be made, which considers climate changes, and new and additional power plant construction. For accurate long-term oceanic environmental change prediction, the credibility of effect prediction must be elevated by presenting an evaluation method that is categorized by numerical organization models, verification methods, result presentation, and other things. Furthermore, unproductive conflicts between the people involved in heated effluent evaluation should be reduced by these improvement plans.
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문제 정의
10개 비교대상 평가서 현황분석 내용 및 보완내용을 토대로 환경영향평가서 문제점을 분석하고 분석된 내용을 통한 평가기법에 대한 객관적 방안을 제시하고자 한다.
국내⋅외 환경영향평가 관련 규정 및 가이드라인 검토 결과와 국내 온배수 관련 환경영향평가서 현황 및 문제점에 대하여 각 분야별 사전조사, 현황조사, 영향예측으로 구분하여 개선방안을 제시하고자 한다.
특히, 동해안에 위치한 발전소 평가서 보완내용을 살펴보면 잔차류 분석결과에 대한 문제가 제기되었으며 계절별 유동특성을 상세히 기술하도록 명시하고 있다. 그 외 조사범위 설정을 위한 사전조사에 대한 필요성과 분야별 조사시기, 조사범위, 조사항목 등의 일관성 및 동시성에 대한 필요성을 제기하였다.
기존 평가서의 해양물리분야에 대한 조사내용과 해수유동 및 온배수 확산 수치모델링의 내용에 대하여 상호 비교⋅검토하고 각 분야별 문제점을 파악하여 평가기법에 대한 개선방안을 도출하고자 한다.
본 연구에서는 발전소 온배수 영향조사 과정상 문제점을 평가하고 그에 따른 대안으로서 온배수 영향조사의 객관적 평가 기법을 제시하여 관측과 온배수 수치모델링을 상호 보완하여 보다 과학적이고 객관적인 해양환경영향 평가기법을 도출하고자 한다.
본 연구에서는 발전소 온배수에 의한 환경영향평가 시 해양 물리분야에서 야기되는 문제점 및 보완내용을 분석하고 국⋅내외 사례조사를 통하여 평가기법에 대한 개선방안을 논의하였다.
본 연구에서는 연안해역으로 방류되는 발전소 온배수 배출로 인한 확산범위를 객관적이고 과학적인 방법을 통하여 산정하기 위해 객관적 평가기법 및 개선방안을 마련하는 것을 목적으로 하고 있으며, 객관적 지침에 의한 온배수 확산 예측평가는 이해 당사자 간의 비생산적인 논쟁을 피하여 시간적⋅경제적 낭비를 최소화할 수 있을 것으로 기대된다.
본 절에서는 기존 환경영향평가서 현황을 정리한 후 평가기법 정립을 위한 문제점을 정리하였다.
제안 방법
사업유형별 가이드라인에서는 발전소 건설 및 온배수 관련 내용을 포함한 17개 분야 74개 평가대상 사업 중 각 분야에서 평가가 자주 이루어지는 사업을 대상으로 각 사업의 특성을 고려하여 평가내용을 정리하였고, 사업에 대한 이해도를 높이고자 개발사업의 입지특성과 사업특성 그리고 주요 검토 내용도 함께 제시하고 있다. 각 사업별 주요 검토사항은 대상사업 자체의 특성, 사업 입지의 특성 그리고 환경부의 검토의견을 바탕으로 작성되었다.
평가서별 사용 모델은 사업유형 및 대상해역에 따라 다르나, 일반적으로 VIMS(Virginia institute of marine science)에서 개발한 EFDC (Environmental fluid dynamic computer code)를 가장 많이 사용하였다. 각 평가서별 실험안은 1개 평가서를 제외한 모든 평가서에서 대상해역의 계절특성을 고려한 4계절 실험을 수행하였다.
결과제시는 해수유동, 온배수 확산실험으로 구분하여 각 항목별 결과제시 방법을 세부화하여 비교하였다. 해수유동 결과는 조위분포, 유속벡터, 최강유속분포, 유속변화, 잔차류 벡터로 구분할 수 있으며, 대상해역의 특성에 따라 해수유동 결과를 다르게 나타내고 있다.
공간수온⋅염분관측은 비교현황에 제시한 평가서 모두 넓은 해역에 걸쳐 20개 정점 이상에서 공간관측을 수행하였으며, 4개 평가서를 제외한 모든 평가서에서 계절특성을 고려한 4계절 관측이 수행되었다.
해양환경에 영향을 미칠 것으로 예상되는 해역을 포함하고, 동시에 사전 예측 모델링 등을 통하여 조사지역, 조사시점, 조사범위 등을 선정하고 선정근거를 명확하고 구체적으로 제시해야 하며, 대상사업의 종류, 규모 및 지역의 환경적 특성을 고려하여 조사 항목을 선정하여야 한다. 기후변화와 발전소 신규건설 및 추가 증설을 고려하여 충분한 조사정점을 선정해야 하며, 조사정점 선정 시에는 명확한 선정기준을 제시하고, 각 항목별 분석방법을 상세히 기술한다. 특히 우리나라의 경우 발전소가 일정지역에 집중적으로 건설되거나 추가되는 실정이므로 추가 건설할경우 기존의 발전소 온배수와 누적영향을 반드시 고려하여 현황조사 및 분석을 수행되어야 한다.
대상해역의 조류특성을 정확히 분석하기 위해서는 4계절 층별 장기관측이 병행되어야 하나, 2개 평가서에서는 단기관측 또는 일정 수심에 유속계를 계류하여 1개층에서 관측이 수행되었다.
모델검증은 3개(해수위, 해조류, 수온) 항목으로 구분하여 각 항목별 검증방법을 세부적으로 구분하여 비교하였다. 해수위 검증은 일반적으로 관측자료와 모델자료의 조석조화상수 또는 분석된 조화상수를 재합성하여 시계열로 비교하는 방법이 있으며, 일부 평가서를 제외한 비교대상 평가서 모두 시계열 검증과정을 수행하였다.
모델구성은 각 평가서별 사용모델, 계산영역, 계산시간, 시간 간격, 실험안, 격자체계로 구분하여 비교하였다. 평가서별 사용 모델은 사업유형 및 대상해역에 따라 다르나, 일반적으로 VIMS(Virginia institute of marine science)에서 개발한 EFDC (Environmental fluid dynamic computer code)를 가장 많이 사용하였다.
미국(Shoemaker, et. al., 2005)과 일본(NISA, 2007)의 발전소 온배수 관련 환경영향평가와 관련된 기존 가이드라인, 온배수 조사사례 및 가이드라인을 검토하였다.
수치모델은 10개 평가서에 제시된 내용을 모델구성, 실험조건, 모델검증, 결과제시로 구분하여 각 항목별 세부내용을 정리하였다.
실험조건은 각 평가서별 경계조건, 초기조건, 해양-대기 열교환으로 구분하여 비교⋅검토하였다.
연속수온관측은 단기 또는 장기관측으로 구분하여 조사를 하였다. 연속수온 관측은 대상해역의 계절특성을 고려할 수 있도록 4계절 관측 및 층별 장기관측이 병행되어야 하나, 1개 평가서에서는 관측이 수행되지 않았으며, 관측된 자료는 대상해역의 수온분포 특성 및 온배수 확산 수치모형실험의 검증자료로 사용되었다.
연안 방류수(온배수) 유입 평가와 관련된 기존 10개 환경영향평가서별 현황을 검토하여 평가서별 조사항목을 포함한 세부항목에 대한 현황을 파악하였다(Table 1).
온배수에 의한 해양환경영향 평가기법에 대한 객관적인 방안을 마련하기 위하여 온배수 관련 국내⋅외 환경영향평가 지침을 검토하였다.
환경성평가제도 관련 규정⋅지침에서는 사전환경성검토 및 환경영향평가로 구성되는데, 환경영향평가서의 지침에 “사업유형별 환경영향평가서 작성을 위한 환경영향평가서 작성 가이드라인”을 별책으로 제시하였다. 이 보고서는 평가항목별 공통사항과 사업유형별 가이드라인으로 구성되는데, 평가항목별 공통 사항에서는 환경영향평가 항목 중 환경영향평가 대상사업의 개별 특성과 큰 상관없이 모든 평가 대상사업에 공통적으로 적용할 수 있는 평가내용을 정리하였다. 사업유형별 가이드라인에서는 발전소 건설 및 온배수 관련 내용을 포함한 17개 분야 74개 평가대상 사업 중 각 분야에서 평가가 자주 이루어지는 사업을 대상으로 각 사업의 특성을 고려하여 평가내용을 정리하였고, 사업에 대한 이해도를 높이고자 개발사업의 입지특성과 사업특성 그리고 주요 검토 내용도 함께 제시하고 있다.
제시는 해수유동, 온배수 확산실험 결과에 대한 각 항목별로 세분화할 수 있으며, 해수유동 결과는 일부 평가서에서 잔차류 크기의 결과 제시에 대한 문제를 제기하였다. 온배수 확산실험 결과는 일부 평가서를 제외한 비교대상 평가서 모두 최대확산 범위에 대한 문제가 가장 많이 제기되었다.
조류관측은 단기 또는 장기관측으로 구분하여 조사를 하였으며, 1개 정점 이상에서 관측이 수행되었다.
환경성평가제도 관련 규정⋅지침에서는 사전환경성검토 및 환경영향평가로 구성되는데, 환경영향평가서의 지침에 “사업유형별 환경영향평가서 작성을 위한 환경영향평가서 작성 가이드라인”을 별책으로 제시하였다.
환경영향평가서 해양환경분야 수치모델에 관하여 제기된 보완내용 및 문제제기 내용은 모델구축, 모델검증, 결과제시, 기타 의견으로 구분하여 중복된 내용을 중심으로 문제점을 정리하였다(Table 3).
대상 데이터
국내 사례로는 환경부의 사업유형별 환경영향평가서 작성을 위한 환경영향평가서 작성 가이드라인(MOE, 2009)과 한국해양학회에서 제시한 원전 온배수 관련 어업손실 평가를 위한 해양조사 표준지침(KSO and KSFAS, 2006)을 검토하였다. 국외 사례로는 미국 및 일본의 발전소 건설에 따른 환경영향평가 관련 규제지침 등에 대하여 검토하였다.
해양물리분야 조사는 조석, 조류, 수온, 염분, 해양저질(침⋅퇴적 분야), 부표추적, 인공위성 관측, 파랑관측으로 구분하여 항목별 현황을 정리하였다(Table 2). 그 결과 조석관측은 2개 평가서를 제외한 8개 평가서에서 1개 정점 이상 조위관측을 하였으며, 관측이 되지 않은 평가서는 기존자료를 인용하여 대상해역의 조석특성 및 수치모형실험의 검증자료로 활용하였다.
해수위 경계조건은 조석조화상수 또는 해수위 시계열로 구분되며, 1개 평가서를 제외한 9개 평가서에서 조석조화상수를 경계자료로 사용하였다. 수온 경계조건은 평균수온 또는 관측수온 시계열로 구분되어지며, 연속수온관측 시계열 자료 유무에 따라 시계열 자료 또는 평균 수온 자료를 경계자료로 사용하였다. 하천경계조건은 대상해역의 하천유입으로 해양환경에 영향을 주는 경우 하천유량을 시계열 조건으로 입력하였다.
연속수온관측은 단기 또는 장기관측으로 구분하여 조사를 하였다. 연속수온 관측은 대상해역의 계절특성을 고려할 수 있도록 4계절 관측 및 층별 장기관측이 병행되어야 하나, 1개 평가서에서는 관측이 수행되지 않았으며, 관측된 자료는 대상해역의 수온분포 특성 및 온배수 확산 수치모형실험의 검증자료로 사용되었다.
항공사진 및 인공위성 영상분석은 3개 평가서 작성시 수행되었으며, 분석된 자료는 온배수 확산실험 시 특정 조시의 공간분포 결과와 비교/검토 자료로 활용되었다.
실험조건은 각 평가서별 경계조건, 초기조건, 해양-대기 열교환으로 구분하여 비교⋅검토하였다. 해수위 경계조건은 조석조화상수 또는 해수위 시계열로 구분되며, 1개 평가서를 제외한 9개 평가서에서 조석조화상수를 경계자료로 사용하였다. 수온 경계조건은 평균수온 또는 관측수온 시계열로 구분되어지며, 연속수온관측 시계열 자료 유무에 따라 시계열 자료 또는 평균 수온 자료를 경계자료로 사용하였다.
해양저질 관측은 대상해역을 중심으로 10개 이상의 정점에서 평가서 작성 시 조사가 수행되었으며, 부표추적관측은 일부 평가서를 제외한 7개 평가서에서 1개 정점 이상 조사를 실시하였다.
데이터처리
비교대상 평가서 중 관측자료의 유무에 따라 시계열 또는 인공위성 관측자료와 비교⋅검증 과정을 수행하였다.
해조류 검증은 해수위 검증과 마찬가지로 조석조화상수 또는 분석된 조화상수를 재합성하여 시계열로 비교 하는 방법이 있으며, 대상해역이 해류의 영향을 크게 받을 경우 잔차류 크기를 비교 검토해야 한다. 일부 평가서를 제외한 비교 대상 평가서 모두 층별 또는 표층 시계열 검증과정을 수행하였으며, 잔차류 검증을 일부 평가서에서만 검증과정을 수행하였다. 수온검증은 연속관측 시계열 자료 검증 및 특정 조시에 수온 공간분포를 검증하는 방법이 있으며, 항공기 또는 인공위성 관측자료 유무에 따라 수치모델 결과와 비교 검토하는 방법이 있다.
이론/모형
모델구성은 각 평가서별 사용모델, 계산영역, 계산시간, 시간 간격, 실험안, 격자체계로 구분하여 비교하였다. 평가서별 사용 모델은 사업유형 및 대상해역에 따라 다르나, 일반적으로 VIMS(Virginia institute of marine science)에서 개발한 EFDC (Environmental fluid dynamic computer code)를 가장 많이 사용하였다. 각 평가서별 실험안은 1개 평가서를 제외한 모든 평가서에서 대상해역의 계절특성을 고려한 4계절 실험을 수행하였다.
성능/효과
모델구성은 해역특성 및 실제현상을 잘 반영할 수 있는 수치 모델을 적용해야 하며, 충분한 수평⋅수직해상도을 갖는 수치 격자망 구축이 필요하다. 동일한 실험조건에서 수직격자 크기에 따른 민감도 분석결과 수직층 개수에 따른 확산범위는 수직층을 많이 나눌수록 확산범위가 증가하는 것으로 나타나며, 수직층 5개를 기준으로 수직층 10개와 비교 시 수온증가 범위가 점차 증가하다가 10개층에서 20개층까지의 온배수 확산범위는 크게 변화하지 않은 것으로 나타난다(Fig. 1). 조밀한 수직층 설정 시 수평적 확산범위를 정확히 모의할 수 있지만 계산시간 및 효율적인 수치모의를 위해서는 모델계산영역의 수심 및 해역별 특성을 고려하여 수직층을 설정해야 할 것으로 사료된다.
수치모델 검증의 주요 보완내용은 해수위, 해조류, 수온자료의 검증 유무 및 검증방법에 대한 내용으로 구분할 수 있으며, 비교대상 평가서의 지적사항 중 해조류 검증 및 잔차류 유속검증에 대한 내용이 가장 많이 제기되었다.
수치모델 구축의 주요 보완내용은 모델의 계산영역, 격자해상도, 수직분해능, 외력조건으로 나눌 수 있으며, 수치모델 실험 시 온배수 확산특성을 고려한 수직분해능에 대한 지적사항이 가장 많이 제기되었다. 온배수 특성을 충분히 재현하기에는 부족한 수평 및 수직해상도를 구성함으로써 영향범위를 명확히 예측할 수 없다는 것이 주요 내용이였으며, 그 외 환경영향 범위를 예측하기에는 협소한 수치모델 계산영역 설정에 대한 지적사항 및 외력조건 설정에 대한 기준안이 마련되지 않아 평가서마다 각기 다른 조건으로 영향예측 실험을 수행한 것으로 나타났다.
수치모델 구축의 주요 보완내용은 모델의 계산영역, 격자해상도, 수직분해능, 외력조건으로 나눌 수 있으며, 수치모델 실험 시 온배수 확산특성을 고려한 수직분해능에 대한 지적사항이 가장 많이 제기되었다. 온배수 특성을 충분히 재현하기에는 부족한 수평 및 수직해상도를 구성함으로써 영향범위를 명확히 예측할 수 없다는 것이 주요 내용이였으며, 그 외 환경영향 범위를 예측하기에는 협소한 수치모델 계산영역 설정에 대한 지적사항 및 외력조건 설정에 대한 기준안이 마련되지 않아 평가서마다 각기 다른 조건으로 영향예측 실험을 수행한 것으로 나타났다.
제시는 해수유동, 온배수 확산실험 결과에 대한 각 항목별로 세분화할 수 있으며, 해수유동 결과는 일부 평가서에서 잔차류 크기의 결과 제시에 대한 문제를 제기하였다. 온배수 확산실험 결과는 일부 평가서를 제외한 비교대상 평가서 모두 최대확산 범위에 대한 문제가 가장 많이 제기되었다.
해양물리분야는 조사항목의 분석결과 제시에 대한 보완내용이 가장 많이 제기되었으며, 관측정점에 대한 문제제기는 비교적 적은 것으로 나타났다. 특히, 동해안에 위치한 발전소 평가서 보완내용을 살펴보면 잔차류 분석결과에 대한 문제가 제기되었으며 계절별 유동특성을 상세히 기술하도록 명시하고 있다.
후속연구
우리나라의 발전시설은 계속적으로 증가하고 있으며, 국가 에너지 수급정책과 관련하여 이러한 경향은 앞으로도 지속될 것이다. 결과적으로 향후 신규 발전시설 건설에 따른 온배수 영향에 의한 환경영향평가 등 검토기관의 인허가와 관련하여 조사, 예측 평가가 계속 필요할 것이며, 객관적인 조사지침에 근거하지 않은 조사, 예측, 평가는 과거의 사례에서 보듯이 이의제기, 민원발생, 검토기관의 보완요구가 지속될 것으로 예상된다.
결과제시는 각 항목별(유동변화, 확산범위, 출현율 등) 결과에 대한 기준안을 마련하여 신뢰성과 객관성을 확보하기 위하여 구체적인 검토가 필요하다. 유동변화의 경우 발전소 가동 전․후의 고⋅저조 분포도를 제시하고 대조시, 소조기의 최강 창/낙조류 또는 남⋅북향류 벡터도, 최강유속 및 평균유속의 변화도를 제시할 필요가 있다.
해외의 경우 발전소 온배수 현황조사 계획 시 발전소 건설로 인한 주변 환경에 미치는 영향을 정확히 예측하고 최소화하기 위해서 본격적인 현황조사 이전에 사전조사를 권장하고 있으며, 사전조사 시 기존의 문헌자료뿐만 아니라 청문조사, 사전 예측 모델링 등을 통하여 적절한 현황조사 계획을 수립하고 있다. 따라서 이러한 사전조사 사례를 기반으로 국내 발전소 온배수 관련 환경영향평가 시 사전조사 부분을 반영하여 개선하여야 할 것이다.
모델검증은 사업규모 및 해역별 특성을 고려한 필수검증항목 및 방법에 대한 기준안을 마련하고, 검증항목별 관측결과와 모델결과의 비교방법, 검증정도에 대한 기준안이 필요할 것으로 판단된다. 해수위 검증의 경우 조화분석 등의 기법을 통하여 필터링하지 않은 관측값과 모델값을 정략적으로 비교하여 시계열 그림 및 RMSE(Root mean square error) 등의 방법으로 검증이 필요하며, 해조류의 경우 해수위와 동일하게 필터링 기법을 적용하지 않은 관측값과 모델값을 정량적으로 비교하고 필터링을 통한 비교 시에는 조류성분과 해류성분(잔차류)으로 구분하여각 항목에 대하여 정량적인 검증결과를 제시할 필요가 있다.
이상의 결론은 발전소 온배수에 의한 해양환경영향을 평가하는데 있어서 기존의 평가방법 및 관련 규정의 개선방안을 제시함으로써 온배수 평가 시 발생하는 이해당사자 간의 비생산적인 논쟁이 최소화되기를 기대하며 국내 온배수 환경영향평가 시 지적되었던 문제점들을 보다 근본적으로 해결해 나갈 수 있을 것으로 사료된다.
향후 연구를 통해서 개선방안에 대한 구체적이면서 정량화된 해양물리조사(조석, 조류, 수온, 염분, 파랑 등)와 영향예측(모델 구축, 검증, 결과제시 등)의 연구 결과를 통해 제시될 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하천 플륨은 어떠한 영향을 받는가?
특히 해수와 담수가 교차하는 해역은 밀도차에 의한 성층화 현상이 해수유동과 해수중의 염분과 오염물질 등의 이동과 확산에 중요한 역할을 한다. 담수가 유입되는 연안해역은 고염수의 주위수 속에 저염수인 담수가 확산되는 동역학적인 구조인 하천 플륨의 거동에 대한 이해가 요구되며, 하천 플륨은 방출수의 운동량과 부력, Coriolis force, 지형, 조석, 바람 등의 복잡한 영향을 받는다(Kim, 2006).
연안해역의 해수유동은 어떠한 특성을 나타내는가?
연안해역의 해수유동은 조석에 의한 조류, 외양역을 흐르는 해류, 하천 유출수, 밀도류, 바람에 의한 취송류 등에 의해 지배 되며 복잡한 해안선 및 해저지형 등에 의하여 비정상적인 유동 특성을 나타낸다. 특히 해수와 담수가 교차하는 해역은 밀도차에 의한 성층화 현상이 해수유동과 해수중의 염분과 오염물질 등의 이동과 확산에 중요한 역할을 한다.
연안해역으로 유입되는 대량의 방류수중 하나인 온배수는 어떠한 과정을 거치면서 희석되는가?
연안해역으로 유입되는 대량의 방류수중 하나인 온배수는 발전설비 냉각 등의 목적으로 사용한 후 주변해역의 수온보다 높은 상태에서 배수구를 통하여 다시 방류되는 유출수를 의미한다. 이러한 온배수는 주변해역에 방류되어 확산, 이류 등의 과정을 거치면서 희석되는데, 일정 부분은 주변해역의 수온을 상승시키는 데 기여하고 있어 이 부분이 해양환경에 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다(KHNPC, 2012).
참고문헌 (18)
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