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문제 정의
- 단위유역의 할당부하량을 준수하고 목표수질을 안정적으로 달성하기 위해서는 단위유역의 토지형태를 적정하게 유지하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 단위유역별 토지이용 변화 특성 및 오염물질 배출형태를 분석하여 총량관리지역의 토지형태를 적정하게 유지하고 효율적으로 관리할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다.
- 단위유역의 할당부하량을 준수하기 위하여, 점 및 비점오염원으로부터 오염부하량을 삭감하기 어려운 경우에는 토지형태별 점유율을 조정하는 방법을 고려해 볼 수 있다. 즉, 비점오염원 중에서 수질농도가 증가하는 대지의 면적비율을 감소시키고 수질농도가 감소하는 임야지역의 면적비율을 증가시키는 것이다. 대지 점유율이 큰 비중을 차지하고 있는 단위유역은 현재까지 상대적으로 지역개발이 많이 이루어진 지역이라고 할 수 있으며, 이와 같은 지역에서는 생태지역의 조성 등을 통하여 이미 개발된 지역에 대한 대지 점유율을 줄일 수 있다.
제안 방법
- 오염부하량 증가를 분석하기 위한 오염물질 항목은 3대강수계 전 지역에서 총량관리 대상물질로 관리하고 있는 Biochemical Oxygen Demand (BOD)를 기준으로 하였다. BOD 부하량의 증가는 점오염원 등 모든 오염원으로부터 발생할 수 있으나, 본 연구에서는 토지이용 변화에 따른 증가율을 파악하고자 하는 것이므로 토지계 비점오염원으로 한정하여 분석하였다. 토지계 BOD 부하량 증가율은 2003년도와 2007년도의 토지형태별 점유율에 따라 산정하였다.
- 단위유역의 토지형태가 수질에 미치는 영향을 파악하기 위하여 토지형태별 점유율과 수질(BOD)과의 관계를 분석하였다. Fig.
- 수질오염총량관리 단위유역의 할당부하량을 안정적으로 준수하고 목표수질을 달성하기 위해서는 유역의 토지이용이 적정하게 관리되어야 한다. 본 연구에서는 3대강수계 단위유역의 토지형태별 점유율 및 전환율을 산정하여 토지이용 변화특성을 분석하고, 토지이용 변화에 따른 오염부하량 증가율 및 토지형태별 전환율 사이의 상관관계를 통하여 오염물질 배출형태를 분석하였다.
- 발생부하원단위를 사용하여 오염부하량을 산정할 경우에는 28개로 세분화되어 있는 지목을 오염물질 발생특성이 유사한 지목들로 그룹화하여 5개의 토지형태로 분류하여 산정한다(NIER, 2012). 본 연구에서도 이와 같은 분류에 따라 토지형태를 분류하였으며, 토지용도가 유사한 전과 답은 하나로 하여 농경지역으로 표기하였다(Table 1 참조). 토지형태 중에서 건물, 공장, 도로 등으로 구성되어 있는 대지는 인위적인 오염요인 존재하는 지역으로서 토지에 의한 수질오염 영향이 매우 큰 지역이다.
- 토지계 발생부하량은 실측조사를 통하여 산정하거나 발생부하원단위을 이용하여 산정한다. 실측조사는 유역 내 전체 토지를 구획으로 구분하여 조사하거나 대표유역을 선정하여 조사한다. 발생원단위에 의한 방법은 지목면적과 연평균 발생부하원단위를 이용하여 산정한다.
- 오염부하량 증가의 주요 요인을 파악하기 위하여 토지형태별 전환율과 오염부하량 증가율과의 상관관계를 분석하였다. Table 3은 토지형태별 전환율과 BOD 부하량 증가율 사이의 상관계수를 나타낸 것이다.
- 그러므로 단위유역 내에서 증가하는 토지형태가 있으면 이에 대응하여 감소하는 토지형태가 존재한다. 증감현상이 발생하는 토지형태 사이의 관련성을 파악하기 위하여 다음 Fig. 5와 같이 토지형태별 증감관계를 분석하였다. 토지형태별 증감관계 분석은, 양(+)의 방향으로 전환되고 있는 토지형태와 음(-)의 방향으로 전환되고 있는 토지형태를 조합으로 하여 분석하였으며, 각 토지전환율은 전환면적에 대한 상대적인 비교가 가능하도록 단위유역의 총면적에 대한 전환율을 사용하였다.
- BOD 부하량의 증가는 점오염원 등 모든 오염원으로부터 발생할 수 있으나, 본 연구에서는 토지이용 변화에 따른 증가율을 파악하고자 하는 것이므로 토지계 비점오염원으로 한정하여 분석하였다. 토지계 BOD 부하량 증가율은 2003년도와 2007년도의 토지형태별 점유율에 따라 산정하였다.
- 단위유역의 토지형태는 오염원의 밀집정도 또는 오염물질의 배출형태와 깊은 관계가 있다. 토지이용 변화에 따른 오염물질 배출형태를 분석하기 위하여 토지계 오염부하량 증가율과 토지형태별 전환율 사이의 상관관계를 분석하였다. 오염부하량 증가를 분석하기 위한 오염물질 항목은 3대강수계 전 지역에서 총량관리 대상물질로 관리하고 있는 Biochemical Oxygen Demand (BOD)를 기준으로 하였다.
- 토지이용 변화특성은 토지형태별 점유율과 전환율을 산정하여 분석하였다. 토지형태별 점유율은 대지, 농경지역, 산림지역 및 기타지역이 단위유역 내에서 각각 차지하고 있는 면적비율을 의미한다.
- , 2012). 토지이용에 따른 수질영향을 파악하기 위하여 단위유역의 토지형태별 점유율과 수질 사이의 관계 그래프를 작성하고 상관계수를 구하였다. 각 단위유역의 토지형태별 점유율과 수질자료는 2007년도 자료를 기준으로 하였다.
- 토지형태별 점유율은 2003년도와 2007년도의 토지면적을 기준으로 하여 산정하였다. 토지형태별 전환율은 2003년부터 2007년까지 각 연도별 전환율을 구한 다음, 연도별 전환율을 평균하여 산정하였다. 2003년도는 제1단계 수질오염총량관리제도가 시작되기 바로 직전연도이며, 2007년도는 제2단계 총량관리 기본계획 수립을 위한 기준년도에 해당된다.
- 5와 같이 토지형태별 증감관계를 분석하였다. 토지형태별 증감관계 분석은, 양(+)의 방향으로 전환되고 있는 토지형태와 음(-)의 방향으로 전환되고 있는 토지형태를 조합으로 하여 분석하였으며, 각 토지전환율은 전환면적에 대한 상대적인 비교가 가능하도록 단위유역의 총면적에 대한 전환율을 사용하였다.
대상 데이터
- 토지이용에 따른 수질영향을 파악하기 위하여 단위유역의 토지형태별 점유율과 수질 사이의 관계 그래프를 작성하고 상관계수를 구하였다. 각 단위유역의 토지형태별 점유율과 수질자료는 2007년도 자료를 기준으로 하였다.
- 본 연구는 토지이용 현황자료 등 자료 확보가 가능한 낙동강, 금강 및 영산강 섬진강수계의 3대강수계를 대상으로 하였다(Fig. 1 참조). 낙동강 등 3대강수계는 2004년 수질 오염총량관리제가 최초로 도입된 이후부터 의무제로 시행되고 있는 지역이다.
- 토지형태별 점유율 및 전환율은 3대강수계 96개 단위유역(낙동강수계 41개, 금강수계 32개 및 영산강 섬진강수계 23개 단위유역)을 대상으로 하여 산정하였다. 토지면적 자료는 제2단계 수질오염총량관리 기본계획 보고서의 토지계 오염원 자료를 이용하였다(Busan Metropolitan City, 2009; Chungcheongbuk-do, 2009; Chungcheongnam-do, 2009; Daegu Metropolitan City, 2009; Daejeon Metropolitan City, 2009; Gangwon-do, 2009; Gwangju Metropolitan City, 2009; Gyeongsangbuk-do, 2009; Gyeongsangnam-do, 2009; Jeollabuk- do, 2009a; Jeollabuk-do, 2009b; Jeollanam-do, 2009a; Jeollanam-do, 2009b). 토지형태별 점유율은 2003년도와 2007년도의 토지면적을 기준으로 하여 산정하였다.
- 토지형태별 점유율 및 전환율은 3대강수계 96개 단위유역(낙동강수계 41개, 금강수계 32개 및 영산강 섬진강수계 23개 단위유역)을 대상으로 하여 산정하였다. 토지면적 자료는 제2단계 수질오염총량관리 기본계획 보고서의 토지계 오염원 자료를 이용하였다(Busan Metropolitan City, 2009; Chungcheongbuk-do, 2009; Chungcheongnam-do, 2009; Daegu Metropolitan City, 2009; Daejeon Metropolitan City, 2009; Gangwon-do, 2009; Gwangju Metropolitan City, 2009; Gyeongsangbuk-do, 2009; Gyeongsangnam-do, 2009; Jeollabuk- do, 2009a; Jeollabuk-do, 2009b; Jeollanam-do, 2009a; Jeollanam-do, 2009b).
이론/모형
- 토지이용 변화에 따른 오염물질 배출형태를 분석하기 위하여 토지계 오염부하량 증가율과 토지형태별 전환율 사이의 상관관계를 분석하였다. 오염부하량 증가를 분석하기 위한 오염물질 항목은 3대강수계 전 지역에서 총량관리 대상물질로 관리하고 있는 Biochemical Oxygen Demand (BOD)를 기준으로 하였다. BOD 부하량의 증가는 점오염원 등 모든 오염원으로부터 발생할 수 있으나, 본 연구에서는 토지이용 변화에 따른 증가율을 파악하고자 하는 것이므로 토지계 비점오염원으로 한정하여 분석하였다.
성능/효과
- Fig. 6의 (a)에 나타난 바와 같이 대지 점유율과 수질과의 상관관계는 상관계수 0.6768로서 비교적 상관관계가 높게 나타나고 있으며, 대지 점유율이 증가할수록 수질 농도도 증가하고 있다. 또한, (b)에서와 같이 농경지역 점유율과 수질과의 상관관계는 상관계수 0.
- 토지계에서 오염부하량의 변화는 현재의 토지이용이 다른 형태의 토지이용으로 전환되기 때문에 발생하며, 3대강수계에서는 BOD 부하량이 모두 증가하는 것으로 나타났다. 2003년도부터 2007년도까지 3대강수계 단위유역별 토지계 BOD 부하량에 대한 증가율을 산정한 결과, 평균 5.56%로 나타났다. 3대강수계 중, 낙동강수계가 6.
- 2003년도부터 2007년도까지 3대강수계 단위유역별 토지계 오염부하량 증가율은 평균 5.56%로 나타났으며, 낙동강 수계가 6.23%로서 가장 높고 금강수계가 5.32% 및 영산강 섬진강수계가 5.14%로 나타났다. 3대강수계에서 토지계 오염부하량의 변화는 주로 대지 전환율에 따라 변화한다.
- 3대강수계 단위유역에 대한 2003년도의 토지형태별 점유율을 보면, 산림지역이 약 63.0%로서 가장 넓은 지역을 차지하고 있으며, 농경지역은 약 23.0%, 기타지역은 약 8.0% 및 대지는 약 6.0%를 차지하고 있는 것으로 나타났다(Fig. 2(a)참조).
- 04%로 나타나고 있다. 3대강수계 단위유역에 대한 토지형태 상호간의 증감관계를 보면, 단위유역 내에서 농경지역과 산림지역의 감소는 대지면적의 증가에 기여하고 있으며, 전환된 면적 중 농경지역의 면적이 더 큰 부분을 차지하는 것으로 나타났다. 또한, 기타지역의 증가는 주로 산림지역의 감소에 의하여 전환된 것이라고 볼 수 있다.
- 토지형태별 전환율 중에서 대지와 기타지역은 증가하고 있는 토지형태이므로 양(+)의 값으로 산정되었으며, 농경지역과 산림지역은 감소하고 있는 토지형태이므로 음(-)의 값으로 산정되었다. 3대강수계의 대지 전환율은 평균 1.76%로 나타났으며, 이것은 매년 3대강수계의 대지면적이 전년도의 대지면적에 비해 1.76%씩 증가하고 있다는 것을 의미한다. 수계별 대지 전환율은 1.
- 오염부하량 증가율이 5% 미만으로서 비교적 낮게 나타나고 있는 단위유역은 유등A 등 12개 단위유역이며, 금본B 등 3개의 단위유역은 오염부하가 감소하는 것으로 나타났다. 금강수계에서 10% 이상의 오염부하량 증가율을 나타내고 있는 단위유역들의 평균 대지 전환율은 3.32%이며, 오염부하량 증가율이 5% 미만인 단위유역들의 평균 대지 전환율은 0.99%이다. 또한, 오염부하가 감소하고 있는 단위유역들의 평균 대지 전환율은 -0.
- 오염부하량 증가율이 높게 나타난 단위유역들은 상대적으로 대지 전환율이 높은 지역들이며, 오염부하량 증가율이 낮게 나타난 단위유역들은 대지 전환율이 낮은 지역들이다. 낙동강수계에서 15%이상의 오염부하량 증가율을 나타내고 있는 단위유역들의 평균 대지 전환율은 4.91%이며, 10% 이상의 오염부하량 증가율을 나타내고 있는 단위유역들의 평균 대지 전환율은 3.75%이다. 또한, 5% 미만의 오염부하량 증가율을 나타내고 있는 단위유역들의 평균 대지 전환율은 0.
- 4와 같다(2007년도 토지형태 기준). 대지의 경우를 보면, 낙동강수계의 단위유역별 대지 점유율은 1.6~25.0%의 범위로 나타났으며, 최대/최소 점유배율(최대점유율을 최소점유율로 나눈 값)은 약 15.6을 보이고 있다. 금강수계에서는 단위유역별 대지 점유율이 2.
- 오염부하량 증가율이 10% 이상으로서 비교적 높게 나타난 지역은 탐진A 단위유역이며, 섬본B 등 13개 단위유역에서는 오염부하량 증가율이 5% 미만으로서 비교적 낮게 나타나고 있다. 영산강 섬진강수계에서 10% 이상의 오염부하량 증가율을 나타내고 있는 단위유역의 대지 전환율은 4.10%이며, 오염부하량 증가율이 5~10% 사이에 있는 단위유역들의 평균 대지 전환율은 2.33%이다. 또한, 오염부하량 증가율이 5% 미만인 단위유역들의 평균 대지 전환율은 1.
- 다음 Table 5는 2007년도를 기준으로 하여 2015년도의 토지형태별 점유율을 예측한 결과이다. 오염발생 요인이 큰 대지의 점유율을 보면, 기준년도의 점유율이 가장 큰 금강수계에서 장래에도 가장 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 금강수계에서는 농경지역의 감소율도 가장 크게 나타나고 있다.
- 98%의 범위를 보이고 있으며, 오염부하량 증가율이 10% 이상으로서 비교적 높게 나타나고 있는 지역은 병천A 등 5개 단위유역이다. 오염부하량 증가율이 5% 미만으로서 비교적 낮게 나타나고 있는 단위유역은 유등A 등 12개 단위유역이며, 금본B 등 3개의 단위유역은 오염부하가 감소하는 것으로 나타났다. 금강수계에서 10% 이상의 오염부하량 증가율을 나타내고 있는 단위유역들의 평균 대지 전환율은 3.
- 3564로서 그다지 높지 않으나 기타지역이 증가할수록 수질농도도 다소 증가하는 경향을 나타내고 있다. 이와 같은 분석결과로 볼 때, 특히 대지 점유율이 높을수록 수질농도는 증가하며, 임야지역의 점유율이 높을수록 수질농도는 감소한다는 것을 알 수 있다.
- 6이다. 임야지역을 보면, 낙동강수계서는 단위유역별 임야지역 점유율이 37.1~89.0%의 범위로 나타났으며, 최대/최소 점유배율은 약 2.4를 보이고 있다. 금강수계에서는 단위유역별 임야지역 점유율이 13.
- 토지계에서 오염부하량의 변화는 현재의 토지이용이 다른 형태의 토지이용으로 전환되기 때문에 발생하며, 3대강수계에서는 BOD 부하량이 모두 증가하는 것으로 나타났다. 2003년도부터 2007년도까지 3대강수계 단위유역별 토지계 BOD 부하량에 대한 증가율을 산정한 결과, 평균 5.
- 낙동강수계에서 오염부하량 증가율이 15% 이상으로 매우 높은 단위유역은 밀양B 등 3개 단위유역이며, 낙본G 등 6개 단위유역에서도 10% 이상의 비교적 높은 증가율을 나타내고 있다. 한편, 오염부하량 증가율이 5% 미만으로서 비교적 낮게 나타나고 있는 단위유역은 남강A 등 21개 단위유역이며, 낙본B 단위유역은 오히려 오염부하가 감소하는 것으로 나타났다. 오염부하량 증가율이 높게 나타난 단위유역들은 상대적으로 대지 전환율이 높은 지역들이며, 오염부하량 증가율이 낮게 나타난 단위유역들은 대지 전환율이 낮은 지역들이다.
후속연구
- 이와 같은 대지와 농경지역의 증감율을 고려해 볼 때 농경지역의 토지형태가 감소하여 대지의 토지형태로 증가된다고 추정할 수 있다. 금강수계의 토지형태별 점유율을 조정하기 위해서는, 특히 기존 대지면적을 생태지역으로 조성하여 대지 점유율을 줄여 나가는 것이 필요할 것으로 본다. 한편, 영산강 섬진강수계에서는 타 수계에 비하여 임야지역의 감소율이 비교적 큰 것으로 나타나고 있는데, 이 지역에서는 산림지역의 감소를 예방할 수 있는 사전대책을 강구하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
- 즉, 대지 점유율이 크거나 전환율이 큰 단위유역에서는 지역개발계획을 축소 조정하거나, 상대적으로 대지점유율 또는 전환율이 작은 단위유역으로 이전하여 토지계 부하량이 특정 단위유역에 집중되지 않도록 하는 것이 필요하다. 또한, 단위유역 내에서 생태지역의 조성 등을 통하여 대지 점유율을 감소시키거나 대지 전환율을 완화시킴으로서 단위유역의 토지형태가 수질오염에 취약한 지역으로 변화되는 것을 사전에 방지하여야 할 것이다.
- 그러므로 비점오염원 할당부하량을 안정적으로 유지하기 위해서는 오염부하 증가요인이 되는 토지변환을 가능한 한 최소로 하여야 한다. 즉, 현재의 토지형태를 기준으로 하여 오염부하 증가요인이 큰 토지형태는 가능한 한 줄이고 오염부하 증가요인이 상대적으로 적은 토지형태는 가능한 한 늘려가는 방향으로 계획을 수립하여야 한다.
- 금강수계의 토지형태별 점유율을 조정하기 위해서는, 특히 기존 대지면적을 생태지역으로 조성하여 대지 점유율을 줄여 나가는 것이 필요할 것으로 본다. 한편, 영산강 섬진강수계에서는 타 수계에 비하여 임야지역의 감소율이 비교적 큰 것으로 나타나고 있는데, 이 지역에서는 산림지역의 감소를 예방할 수 있는 사전대책을 강구하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
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