[논문]대전 갑천의 수질변화 경향 및 주요 수질 영향 인자 분석

이가영; 서동일

doi:10.4491/ksee.2015.37.9.517

대전 갑천의 수질변화 경향 및 주요 수질 영향 인자 분석
Analysis on Trends and Major Impact Factors of Water Quality Dynamics in the Gab-Cheon River, Daejeon, Korea 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.37 no.9, 2015년, pp.517 - 525

초록
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대전 3대 하천의 1992년 1월부터 2014년 12월까지 수질변화 추이를 분석하고, 대전하수처리장의 방류수가 갑천의 수질환경에 미치는 영향을 분석하였다. 2014년 대전의 갑천3 지점의 BOD, COD, TN, TP 연평균 농도는 각각 1.53, 3.36, 2.16, 0.03 mg/L로서 우리나라 하천수질기준으로 Ib 급수의 수준을 나타내나, 하수처리장 방류수가 유입된 이후 금강으로 유입되기 직전 지점인 갑천A 지점에서는 각각 3.43, 11.51, 8.62, 0.12 mg/L 수준으로써 COD는 매우 나쁜 수준인 VI 급수의 수준에해당하며 BOD와 TP는 III 급수의 수준을 나타낸다. 대전하수처리장이 가동을 시작한 1994년 이전의 수질에 비하여 고도처리 시설이 완공된 2013년 이후의 수질을 비교하였을 경우, 전체적으로 수질이 개선되었으나, 갑천 최상류 봉곡교 지점 및 최하류 지점의 TN농도는 각각 2배 및 3배가량 증가한 것으로 조사되었다. 갑천 최하류의 수질에 기여하는 오염부하량 분포를 산정한 결과 대전의 하수처리장 방류수가 TN, TP, BOD와 COD 총부하량의 각각 76%, 63%, 35% 및 46%를 차자하는 것으로 나타났다. 따라서 금강의 수질을 개선하기 위한 갑천의 수질관리는 TN 및 TP 등 영양염류는 하수처리장의 방류수를 추가 개선하는 것이 바람직한 것으로 판단되며, BOD 및 COD를 포함하는 유기물은 하수처리장 방류수의 오염부하와 함께 위 부하량의 각각 54% 및 47%를 차지하는 각종 소하천 및 우수거등 비점오염원에서 유입되는 부하량을 함께 관리해야 할 필요성이 있다고 분석된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study analyzes water quality change trends in three major rivers in Daejeon and effect of discharge from Daejeon Wastewater Treatment Plant between 1992 and 2014. As of 2014, COD concentration in the Gab-cheon-A station is in level VI for Korea river water quality standard while BOD and TP are in level III. As expansions of the treatment plant, water quality in the Gab-cheon River has been improving accordingly. However, during the study period, TN concentrations of the headwater and the most downstream locations of the Gab-cheon River have increased about twice and three times, respectively. It was estimated that the treatment plant is responsible for 35%. 46%, 76% and 63% of BOD, COD, TN and TP loadings of the Gab-cheon River, respectively. It was also estimated that small tributaries and nonpoint sources are responsible for 54% and 47% of BOD and COD loadings of the Gab-cheon River. Therefore, it is recommended to further reduce nutrient loadings from the treatment plant and also reduce surface runoff organic loading from nonpoint sources including small tributaries and storm sewers.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 갑천을 대상으로 환경부 수질측정망자료를 이용하여 지점 및 시기별 수질변화특성과 대전하수처리장의 방류수가 갑천의 수질환경에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 이런 결과는 갑천의 실질적인 수질관리를 위한 유역 및 하수처리장의 향후 개선안 또는 대안 수립에 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

대상 데이터

1992년 1월부터 2014년 12월까지의 대전지방기상청의 월별 강수량 자료를 사용하였다.⁸⁾ 대전지방기상청은 행정구역으로는 대전시 유성구 구성동에 위치하며, 표준유역으로는 갑천 하류 유역에 위치한다.
1에 나타난 바와 같이 수질측정망 G3와 G4 지점 사이에 위치하고 있다.⁹⁾ 1989년 12월 31일에 제 1처리장 준공을 시작으로 1994년 7월 30일에 제 2처리장, 1997년 12월 31일에 제 3처리장, 2000년 12월에 제 4처리장을 준공하였다. 2008년 5월 30일에 제 1~3처리장 고도개선공사를 완료하고, 2012년 12월 27일부터 총인처리시설 및 제 4처리장 고도처리시설을 설치하여 운영하고 있다.
1 km 상류 지점에 총량관리측정지점으로서 선정되어 수질측정이 8일 간격으로 실시되는 곳이다. 각 측정지점의 수질은 1992년 1월부터 2014년 12월까지의 월별 자료를 사용하였으며 본 연구에서 수질항목은 BOD, COD, TN 및 TP를 대상으로 하였다.
본 연구는 갑천 및 유등천과 대전천의 총 10개 수질측정망 지점에서 BOD, COD, TN, TP의 4개 항목의 수질변화 추이를 분석하기 위해 대하여 1992년 1월부터 2014년 12월까지 측정된 환경부 물환경정보시스템의 수질자료를 이용하였으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
우리나라 환경부가 실시하고 있는 갑천의 수질측정 대상 지점은 총 10개 지점으로 Fig. 1 및 Table 2에 나타난 바와 같다.⁷⁾ 한편 G5-1 지점은 오염총량관리제 시행 및 평가를 위해 2007년부터 갑천의 금강합류 0.
한국하천정보시스템을 활용하여 해당 유역의 유량측정 지점을 참고하고 지점별 유량을 산정하였으며, 갑천의 경우두계천이 합류하는 G0 지점부터 금강합류 전 지점인 G5-1까지의 거리는 33.6 km이며 해당구간의 유역면적은 295.82 km²이다.¹²⁾ 유등천의 경우 수질총량측정지점인 유등A부터 갑천으로 합류하는 지점까지 16 km이며 유역면적은 104.

성능/효과

1) 2014년 대전의 갑천3 지점의 BOD, COD, TN, TP 연평균 농도는 각각 1.53, 3.36, 2.16, 0.03 mg/L로서 Ib 급수의 수준을 나타내나, 하수처리장 방류수가 유입되고 나서 금강으로 유입되기 직전 지점인 갑천A 지점의 BOD, COD, TN, TP 농도는 각각 3.43, 11.51, 8.62, 0.12 mg/L 수준이다. 우리나라 환경부의 하천수질 기준으로 보았을 때 COD는 매우 나쁜 수준인 VI 급수에 해당하며 BOD와 TP만을 보아서는 III 급수의 수준을 나타낸다.
또한 하천의 부영양화 및 수질특성은 일반적으로 계절적인 강우분포특성과 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있으며, 우리나라의 경우 여름철 강우 집중도에 따른 유량변동 특성이 수질 측정값에 직접적인 영향을 미친다는 결과가 다수 보고된 바 있다.^1,2) 우리나라의 하수도 보급률은 2013년 말 현재 92.1%로서 대부분의 도시에서 하수처리장이 운영되고 있다고 볼 수 있다.³⁾ 그러나 Table 1에 나타난 바와 같이 하수처리장의 방류수질 기준이 일반적인 하천의 수질보다 현저하게 높으므로 이들의 방류수가 유입되고 난 이후 하류의 수질은 악화될 수밖에 없다.
3 mg/L로 질소를 제외한 항목의 수질기준이 대폭 강화되었다.¹⁰⁾2008년 5월에 제 1~3처리장의 고도처리시설이 완공되면서 이후 방류수 중의 TN과 TP의 농도가 꾸준히 감소되고 있으며, 2012년 12월에 총인처리시설 및 제 4처리장의 고도처리시설이 완공되면서 방류수의 TP의 농도는 0.15 mg/L 정도로 대폭 감소되었다.
이는 하수처리시설로 오염물질을 이송 처리한다고 하여도 G1지점 상류의 난분해성 유기물 및 질소를 포함하는 오염물질의 유입이 과거에 비하여 증가하였다는 것을 의미한다.¹¹⁾ G1 지점의 수질에 영향을 미치는 인자는 주변지역의 도시화에 의한 영향도 있겠지만 갑천 상류 봉곡교 부근에서 계룡시의 하수처리 방류수를 포함하고 있는 두계천의 수질변화와도 관계가 있을 것으로 추정된다.¹²⁾ 그러나 현재 갑천으로 유입되는 두계천의 수질은 환경부의 물환경 시스템에는 포함되어 있지 않으며 따라서 이러한 수질 변화 경향에 대한 정확한 원인의 파악이 어려운 상황이다.
82 km²이다.¹²⁾ 유등천의 경우 수질총량측정지점인 유등A부터 갑천으로 합류하는 지점까지 16 km이며 유역면적은 104.19 km²에 해당한다. D1 지점부터 유등천으로 합류하는 5.
2) 2012년 12월 이후 제 4처리장의 총인처리시설과 고도처리시설이 운영됨에 따라 갑천 하류지점에서 TP의 농도가 2014년 연평균 0.12 mg/L로 감소되었으나 하절기에는 0.15 mg/L 수준까지 나타난다. TP는 고형물질에 흡착되어 이동하는 경향이 있으므로 고형물질이 바닥에 퇴적되어 영양염류를 재용출할 수 있는 가능성이 있음에 따라 금강의 부영양화를 자극할 가능성이 매우 높으므로 이에 대한 추가 처리의 대책을 수립해야 할 필요성이 있다고 판단된다.
3) 대전하수처리장이 건설되기 전인 1994년 이전의 수질에 비하여 고도처리 시설이 완공된 2013년 이후의 수질을 비교하였을 경우, 상류 봉곡교 G1 지점의 COD와 TN 농도를 제외하고는 전 지역에서 수질이 개선된 것을 확인하였다. 이는 G1 지점에 난분해성 유기물 및 질소를 포함하는 오염물질의 유입이 증가한 원인으로 추정된다.
4) 대전시는 오염총량관리제 기준점인 G5-1의 수질에 기여하는 오염부하 분포를 산정한 결과 TN과 TP는 대전의하수처리장 방류수가 각각 76% 및 63%를 차지하는 것이 확인되었으며, BOD와 COD는 도시소하천과 우수구의 영향을 각각 54% 및 47%씩 받는 것으로 산정되었다. 따라서 갑천의 TN 및 TP 부하량 관리는 하수처리장의 시설을 개선함으로써 해결하는 것이 바람직하고 COD로 대표되는 난분해서 유기물은 하수처리장에 더하여 각종 소하천 및 우수거등 비점오염원을 관리해야 할 필요성이 있다고 판단 된다.
5) 대전천과 유등천의 수질은 1990년대 중반 차집관거의 설치로 개선된 바 있으며, 노후화된 하수관거의 정비와 대전천 유역의 하수관로 정비, BTL사업 또한 수질개선에 영향을 미치는 요인으로 작용하므로 지속적인 하수도정비가 필요하다. 그러나 갑천의 수질정화시스템 및 갑천 하상여과시설의 설치는 갑천 유역의 수질개선에 크게 기여하지 않은 것으로 보인다.
29 km로 유등천 면적의 약 13%를 차지하는 지방 1급 하천이다.⁶⁾ Fig. 1에 나타난 바와 같은 갑천, 유등천, 대전천은 대전의 3대 하천으로 지칭되며, 갑천은 대체로 북쪽방향으로 흐르면서 대전광역시를 관류하여 대덕연구단지 입구에 해당하는 대덕대교 부근에서 유등천과 합류하고, 원천교 부근에서 대전시 하수처리장의 방류수가 유입되며 신탄진에서 대청댐에서 방류되는 금강과 합류한다. 둔산 지역에서 유등천과 합류되는 대전천은 기존의 합류식 하수관거등에 대해 지속적인 정비가 이루어져 오고 있으나 대전시 구시가지의 영향을 여전히 나타내고 있으며 합류되는 유등천의 주요 오염원이 되고 있다.
9 mg/L에 비하여 양호한 수준을 나타내고 있다. 전체기간 동안 BOD 농도는 약 65% 가량 감소한 반면, COD 농도는 약 41% 가량 감소한 것으로 나타났다. BOD에 비해 COD 농도가 상대적으로 적게 감소한 것은 유기물 중 난분해성 물질의 비율이 상대적으로 증가한 데에 기인한 영향으로 분석된다.

후속연구

15 mg/L 수준까지 나타난다. TP는 고형물질에 흡착되어 이동하는 경향이 있으므로 고형물질이 바닥에 퇴적되어 영양염류를 재용출할 수 있는 가능성이 있음에 따라 금강의 부영양화를 자극할 가능성이 매우 높으므로 이에 대한 추가 처리의 대책을 수립해야 할 필요성이 있다고 판단된다.
4) 대전시는 오염총량관리제 기준점인 G5-1의 수질에 기여하는 오염부하 분포를 산정한 결과 TN과 TP는 대전의하수처리장 방류수가 각각 76% 및 63%를 차지하는 것이 확인되었으며, BOD와 COD는 도시소하천과 우수구의 영향을 각각 54% 및 47%씩 받는 것으로 산정되었다. 따라서 갑천의 TN 및 TP 부하량 관리는 하수처리장의 시설을 개선함으로써 해결하는 것이 바람직하고 COD로 대표되는 난분해서 유기물은 하수처리장에 더하여 각종 소하천 및 우수거등 비점오염원을 관리해야 할 필요성이 있다고 판단 된다.
본 연구에서는 갑천을 대상으로 환경부 수질측정망자료를 이용하여 지점 및 시기별 수질변화특성과 대전하수처리장의 방류수가 갑천의 수질환경에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 이런 결과는 갑천의 실질적인 수질관리를 위한 유역 및 하수처리장의 향후 개선안 또는 대안 수립에 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대전의 1993년도 인구는 몇 명이었는가?	go.kr)에 의하면 인구는 1993년도에 118만 명 수준에서 2003년에는 143만 명으로 증가하였고 2013년의 인구는 151만 명 정도로서 서울, 부산, 대구, 인천 및 광주에 이어 우리나라에서 6번째의 규모를 나타내고 있다. 대한민국의 인구는 1993년 4천 4백만 명에서 2013년 5천만 명 정도로 꾸준히 증가하며 대전과 광주는 전국적인 인구변화 추이와 유사한 경향을 보이고 있다.
	대전의 3대 하천 중 하나인 유등천의 특징은 무엇인가?	70 km이다. 유등천은 갑천의 제 1지류로, 유역면적은 289.14 km2이며 유로 연장은 44.40 km로 갑천면적의 약 43.7%를 차지하고 있으며 대전천은 갑천의 제 2지류로 대전광역시의 동부 중심을 관류하며, 유역면적은 89.31 km2 , 유로 연장은 26.
	하천수질이 영향을 받는 요인은 무엇인가?	인구 밀도는 2,851인/km2으로서 서울(16,402인/km2) 및 부산(4,450인/km2)과는 다소 차이가 있으며 대구(2,790인/km2), 인천(2,715인/km2) 및 광주(3,021인/km2) 등과 유사한 수준이다. 하천수질은 유역의 지형, 인구활동, 기상특성 및 환경관리 시설의 설치 및 가동 여부 등에 의하여 크게 영향을 받으며 대체적으로 하류로 내려 갈수록 인위적인 활동에 의한 부작용으로 오염부하량이 축적되면서 수질이 악화되는 경향을 보인다. 또한 하천의 부영양화 및 수질특성은 일반적으로 계절적인 강우분포특성과 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있으며, 우리나라의 경우 여름철 강우 집중도에 따른 유량변동 특성이 수질 측정값에 직접적인 영향을 미친다는 결과가 다수 보고된 바 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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