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문제 정의
- 따라서 본 연구의 목적은 현재 총량관리 시행중인 한강 수계26개 단위유역을 대상으로 유량지속곡선(Flow Dura- tion Curve, FDC) 및 LDC를 분석하고 분석된자료를 바탕으로 현행방법인 최근3년 수질연속 2회 평가 및LDC방 법과 비교분석하여 목표수질 평가방법 개선방안을 제시하고 총량제도 유연성확대에 기여하고 자한다.
- 본 연구에서는 총량관리제 시행으로 축적된8일 간격의 유량 및 수질을 이용하여 현행 목표수질 평가방법과LDC 를 이용한 목표수질 평가방법 등을 비교하여 그 적정성을 검토하고자 한강수계의 총량시행 단위유역26개에 적용하 였으며연구결과를요약하면다음과같다.
제안 방법
- 도출된 일유량 자료를 최대유량에서 최소유량 순으로 배 열하여 특정유량을 초과하는 일수를 백분율로 계산하여 도 시화한 유량지속곡선을 Fig. 2와 같이 작성하였다.
- 본류 및지류의 평가방법별목표수질달성율을 비교하였다. 한강수계의 경우 본 연구에 적용된26개의 단위유역 중6개의 단위유역이본류(한강 및 북한강 본류 단위유역) 에 해당하며 나머지20개는 지류로 구분하여 결과를 정리 하였다(Table 4 참조)
- 각 단위유역의 일유량자료는 2006~2010년 자료를 사용하 였으며(일부 단위유역 제외) BOD와 T-P 대상물질에 대한 목표수질 초과여부를 평가하기 위한 실측자료는 2011~2014 년 8일 간격 유량 및 수질측정자료(NIER, 2014)를 이용하였다. 부하지속곡선에 실측부하량을 도시하여 초과율이 50% 이하이면 목표수질을 달성하는 것으로 평가하였다.
- 유량지속곡선을 도식화하기 위해 총량관리 단위유역의 부 분계측 유량자료를 일유량자료로 확장하기 위해 8일 간격 (환경부) 유량자료와 하천유량 연계지점(국토해양부)의 일 유량 자료를 이용하여 도출한 선행연구의 단위유역별 회귀 식을 사용하였다(Park et al., 2012).
- 추가적으로 각 단위유역의 기준유량 조건에 해당되는 실 측평균수질(기준유량의 ±20% 범위 내 실측유량에 해당되는 수질의 평균값)로 목표수질 달성여부를 평가하여 비교 하였다.
- 하천유량측정망의 일유량 자료(2006~2010년)를 회귀식에 적용하여 각 총량단위유역별 일유량 자료를 도출하였다. 양 화A 등의 일부 단위유역은 국토해양부 자료의 부족으로 1 년 유량자료를 사용하였다.
- 현행평가방법과LDC평가방법, 기준유량 조건평가 방법의 결과를 비교하였다. 각 방법별로 다르게 나타났으나LDC 평가방법에 의한방법이 기존방법보다 목표수질 달성단위 유역이약20% 정도(4~6개단위유역) 추가되는 것으로 나타났다(Table 1, Table 2 참조).
대상 데이터
- 각 단위유역의 일유량자료는 2006~2010년 자료를 사용하 였으며(일부 단위유역 제외) BOD와 T-P 대상물질에 대한 목표수질 초과여부를 평가하기 위한 실측자료는 2011~2014 년 8일 간격 유량 및 수질측정자료(NIER, 2014)를 이용하였다. 부하지속곡선에 실측부하량을 도시하여 초과율이 50% 이하이면 목표수질을 달성하는 것으로 평가하였다.
- 1 참조). 그 중 해수유통구간 등 목표수질이 설정되어있지 않은 단위유역을 제외하고 현재 총량관리 목표수질이 고시된 26개 단위유역을 대상으로 하 여본연구를진행하였다.
- 부하지속곡선을 이용한 총량관리 목표수질 달성여부 평가대상지역은 한강수계 를 대상으로 하였다. 한강수계는4 대강수계중 가장위쪽에 위치하고 있으며 남한강 및 북한 강, 한강본류, 경안천 수계 등을포함한 총49개 단위유역 으로 구성되어 있다(Fig.
- 실측자료는 총량관리에서 적용하고 있는 과거3년 평균수 질법에 따라 최근 3년수질 2011~2013년(1회), 2012~2014년 (2회) 자료를 사용하여 부하지속곡선에 도식화하여 목표수 질 달성여부를 평가하였다. 일반적으로 부하지속곡선의 고 유량 기간 동안에 나타나는 목표수질 초과현상은 비점오염 원에 의하여 발생되며, 저유량 기간 동안에 나타나는 목표 수질 초과현상은 점오염원에 의하여 발생되는 문제이다 (Nevada, 2003).
- 하천유량측정망의 일유량 자료(2006~2010년)를 회귀식에 적용하여 각 총량단위유역별 일유량 자료를 도출하였다. 양 화A 등의 일부 단위유역은 국토해양부 자료의 부족으로 1 년 유량자료를 사용하였다.
- 최근3년수질인2011~2013년(1회) 및2012~2014년(2회) 에 대하여 각각 평가하였으며, 2회연속 달성율 및 초과율 에대하여평가후정리하였다.
이론/모형
- LDC 작성의 가장 기본이 되는 것은 총량관리 단위유역 의 유황곡선이다. 단위유역의 유황곡선은 선행연구(Park et al., 2012)에서 8일 간격(환경부) 유량자료와 하천유량 연계 지점(국토해양부)의 일유량 자료로 도출된 회귀식을 사용하여 산정된 일유량을 이용하여 작성하였다.
성능/효과
- 1)현행규정에 의한 목표수질 평가방법은 달성율이50~56% 로 나타났으며, LDC에 의한 목표수질 평가방법은 달성 율이69~73%로나타났다.
- 2)목표수질 달성여부를 평가한 결과LDC에 의한 평가방 법이현행방법보다약20% (4~6개단위유역) 정도초 과율이 줄었으며, 이는 현행방법이 하천의 유량변화에 따른수질변화를잘고려하지못한까닭으로보인다.
- 평가율이 높게 나타났다. 2회 연속 초과율은 본 류 및 지류에서BOD, T-P 모두LDC평가에서 가장 낮게 나타났다.
- 2회연속달성율eBOD의경우본류 및지류에서LDC 평가에 의한 방법이 달성율이 가장 높게 나타났으나, T-P 의 경우는 LDC평가와 기준유량 조건평가의 결과가 유사한 패턴으로 평가율이 높게 나타났다. 2회 연속 초과율은 본 류 및 지류에서BOD, T-P 모두LDC평가에서 가장 낮게 나타났다.
- 2회연속달성율도세가지방법중BOD, T-P 모두LDC 평가에 의한방법이 가장높게 나타났으며, 2회 연속초과율 eLDC평가 방법이 가장적게 나타났다.
- 3)본연구에서 도출된 결과에 의해 LDC를 이용하여 목표 수질을 평가할경우 특정 유황조건자료로 인한 목표수질 초과 판정이 감소되어 총량관련계획(시행계획 등) 수립 등의 행정소요를 줄일수 있을것으로 판단된다. 한강수계의 경우 현재수립중인 영평A 단위유역의BOD 시행 계획추가 수립이 불필요해진다.
- BOD의초과율은기준유량(저수기) 이상의 경우 평가수질 은38%, LDC평가는41%로유사하게나타났으며, 기준유량 (저수기) 미만의경우평가수질은53%, LDC평가는 51%로 유사하여 평가방법별 차이는 거의 없는것으로 나타났다.
- 0%로LDC 평가에 의한 결과가달성율이 가장높은 것으로 나타났다. T-P의 경우 본류의 달성율은 평가수질 41.7%, LDC평가 75.0%, 기준유량조건 평가66.7%로LDC평가가 달성율이 가장 높게 나타났으며, 지류의 달성율도 평가수질60.0%, LDC평가72.5%, 기준유량조건 평가70.0%로LDC평가에 의한결과가달성율이가장높은것으로 나타났다.
- T-P의 초과율은 기준유량(저･평수기) 이상의 경우평가수 질은36%, LDC 평가는 37%로 유사하게 나타났으며, 기준 유량(저･평수기) 미만의경우평가수질은31%, LDC평가는 31%로 유사하여 BOD와 마찬가지로 평가방법별 차이는 거 의 없는것으로 나타났다(Table 5 참조).
- 비교하였다. 각 방법별로 다르게 나타났으나LDC 평가방법에 의한방법이 기존방법보다 목표수질 달성단위 유역이약20% 정도(4~6개단위유역) 추가되는 것으로 나타났다(Table 1, Table 2 참조). 영평A(YP-A) 단위유역의 경우 Table 1에서 보면 기존평가방법에 의한 평가수질이 ’11~’13년3.
- 9%로 평가수질과 기준유량 조건평가방법은 유사하고 LDC평가는 달성율이 높게 나타났다. 반면, T-P의 달성율은 평가수질55.8%, LDC평가73.1%, 기준유량조건평가 69.2%로 각각다르게 나타났지만BOD 의 결과와 같이LDC 평가에 의한 결과가 달성율이 가장높 은 것으로 나타났다(Table 3 참조).
- 일반적으로 부하지속곡선의 고 유량 기간 동안에 나타나는 목표수질 초과현상은 비점오염 원에 의하여 발생되며, 저유량 기간 동안에 나타나는 목표 수질 초과현상은 점오염원에 의하여 발생되는 문제이다 (Nevada, 2003). 일례로 한강I (HG-I) 단위유역은 BOD의 경우 현행방법 및 LDC방법 모두 목표수질을 만족하나 T-P의 경우 두 방법 모두 목표수질을 초과하는 것으로 나타났다 (Table 1, Table 2 참조). 이는 아래 Fig.
- 3%로LDC평가가 달성율이 가장 높게 나타났다. 지류의 달성율도 평가수질42.5%, LDC평가65.0%, 기준유량조건평가30.0%로LDC 평가에 의한 결과가달성율이 가장높은 것으로 나타났다. T-P의 경우 본류의 달성율은 평가수질 41.
- 평가결과 BOD의 경우본류의 달성율은 평가수질75.0%, LDC평가83.3%, 기준유량조건 평가33.3%로LDC평가가 달성율이 가장 높게 나타났다. 지류의 달성율도 평가수질42.
- 평가결과 BOD의 달성율은 평가수질 50.0%, LDC평가 69.2%, 기준유량 조건평가 51.9%로 평가수질과 기준유량 조건평가방법은 유사하고 LDC평가는 달성율이 높게 나타났다. 반면, T-P의 달성율은 평가수질55.
후속연구
- 4)또한, 목표수질이 어느유황조건에서 초과하는 지판정이 가능하기 때문에 중점관리 대상오염원(점, 비점)의 선택이 가능해져 총량계획의 삭감계획이나 이행평가시 할당부하 량 초과 원인분석등에 활용될수 있을것으로 판단된다.
- 5)본연구는 한강수계의 시행단위 유역인26개 단위 유역만 적용･평가한 결과로 타수계에도LDC평가방법을적용해보 고기존방법과의 비교결과를 추가적으로 분석하여 LDC방 법적용의타당성을추가검토해야할것으로사료된다.
- 3(b)에서 보는 바와 같이 실측수질이 오른쪽 저유량 시기에서 현저하게 목표수질을 초과하여 점오염원에 기인한 것으로 판단되어 추 후 점오염원을 중심으로 수질관리를 해야 할 것으로 보여 진다. 그러므로 환경기초시설 방류수질 개선 등의 점오염원 삭감방안이 필요할 것으로 판단된다.
- 일례로 한강I (HG-I) 단위유역은 BOD의 경우 현행방법 및 LDC방법 모두 목표수질을 만족하나 T-P의 경우 두 방법 모두 목표수질을 초과하는 것으로 나타났다 (Table 1, Table 2 참조). 이는 아래 Fig. 3(b)에서 보는 바와 같이 실측수질이 오른쪽 저유량 시기에서 현저하게 목표수질을 초과하여 점오염원에 기인한 것으로 판단되어 추 후 점오염원을 중심으로 수질관리를 해야 할 것으로 보여 진다. 그러므로 환경기초시설 방류수질 개선 등의 점오염원 삭감방안이 필요할 것으로 판단된다.
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