[논문]수위 변화에 따른 비점오염의 상수원 수질 영향 분석

최미진; 이상현

doi:10.5322/jesi.2015.24.8.1045

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This study evaluated the effect of water level of water resources on water quality in Ulsan. Two reservoirs, Sayeon Dam and Hoeya Dam, were selected and water quality of chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were analyzed from 2012 to 2014. And the characteristi...

This study evaluated the effect of water level of water resources on water quality in Ulsan. Two reservoirs, Sayeon Dam and Hoeya Dam, were selected and water quality of chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were analyzed from 2012 to 2014. And the characteristics of precipitation were also analyzed for 70 years (1945~2014) because runoff of non-point pollutant was strongly affected by precipitation. As a result, water deterioration of Sayeon Dam and Hoeya Dam were affected in accordance with lowering water level. For example, the concentrations of COD and TN was negatively correlated with the water level when the water level of Sayeon Dam was gradually decreased in 2013. The TN concentration was increased to 1.432 mg/L from 0.875 mg/L while the lowest water level of Sayeon Dam was recorded 45 m in 2014. Additionally the concentration of COD and TN was sensitively increased with 0.213 mg/L/m and 0.058 mg/L/m on account of non-point pollutant runoff. It is indicated that hereafter a control of non-point pollutant runoff is the critical factors to maintain water resources because the contribution of non-point pollutant is expected to increase due to the frequent heavy rain events. Therefore, it is necessary to map out a specific plan for non-point pollutant control based on analyses of runoff characteristics, water pollution sources and reduction plans in water pollutants and to establish a water modelling and database system as a preventive action plan.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 울산의 주요 상수원인 사연댐과 회야댐을 대상으로 수위가 변화할 경우 상수원 수질에 미치는 영향을 강수량과 연관시켜 COD, 총질소(TN), 총인(TP)을 중심으로 살펴보고 향후 합리적이고 효과적인 상수원관리 정책 방향을 제안하고자 한다.

제안 방법

1mm이상인 일수를 의미한다. 또한 집중호우는 일반적으로 시간당 30mm 이상이나 하루에 80mm이상의 비가 내릴 때, 또는 연강수량의 10%에 상당하는 비가 하루에 내리는 정도를 말하는데 본 연구에서는 일강수량이 80mm이상인 날을 기준으로 조사하였다. 기상자료는 기상청(http://www.
본 연구는 울산시의 주요 상수원인 사연댐과 회야댐를 대상으로 최근 3년 동안(2012~2014)의 상수원 수위변화에 따른 수질변화를 분석하였고 다음과 같은 결론을 도출하였다.
하지만 최근 기후변화의 영향으로 강우량의 변동 폭이 크고 특히 사연댐의 경우 반구대암각화 보존방안 중 하나로 수위조절이 거론되었기 때문에 본 연구에서는 사연댐과 회야댐을 대상으로 수위가 변화할 경우 수질에 미치는 영향을 최근 3년간의 강우량과 연관시켜 COD, TN, TP를 중심으로 살펴보았다. 울산의 2012년과 2014년의 연강수량은 1458.

대상 데이터

1945년부터 2014년까지 70년간 울산의 강수량의 변화를 분석하기 위하여 강수 자료의 통계에서 강수일수, 집중호우, 강수일에 따른 평균 강수량 등을 구하였다. 기상청에 따르면 강수일은 일강수량이 0.
또한 집중호우는 일반적으로 시간당 30mm 이상이나 하루에 80mm이상의 비가 내릴 때, 또는 연강수량의 10%에 상당하는 비가 하루에 내리는 정도를 말하는데 본 연구에서는 일강수량이 80mm이상인 날을 기준으로 조사하였다. 기상자료는 기상청(http://www.kma.go.kr/)과 기상청 국가기후데이터센터(http://sts.kma.go.kr/)에서 제공하는 자료를 활용하였다.
1). 따라서 사연댐에 대한 수리·수문은 국가수자원관리종합정보시스템(www.wamis.go.kr)에 게재된 2012~2014년도의 일일 자료를 이용하였다. 각 댐의 수질정보는 회야정수처리장과 천상정수처리장으로의 유입수수질정보(COD, TN, TP)를 기준으로 하였다.
본 연구에서는 울산광역시 상수원 중 사연댐과 회야댐을 중심으로 2012~2014년의 수질 및 수리수문정보를 조사하였다. 사연댐은 울산광역시 울주군 사연리에 위치하여 총저수량 25,000m², 만수위 60m로서 수자원공사에서 관리 운영하며, 회야댐의 경우 총저수량 21,530m², 만수위 31.

성능/효과

1) 1945년부터 2014년까지 울산지역의 평균 연강수량은 1266.44mm이며 장기적으로 증가하는 추세이지만 강우일수는 감소하고 있다. 또한 각 년대별 집중호우 평균발생빈도 18.
2) 사연댐과 회야댐에서 정수장으로 유입되는 수질은 수위가 저하됨에 따라 오염도가 상승하는 경향을 파악할 수 있었다. 특히 대표적인 부영양화 유발물질인 TN의 경우 2014년 최저수위(45m)를 기록하였을 때 농도가 1.
3) 국보 285호인 반구대 암각화가 있는 사연댐의 경우 2014년 수위저하의 영향으로 COD증가율은 0.213mg/L/m로 2012년에 비하여 50.1% 높은 것으로 분석되어 수위저하에 따른 수질악화의 민감도가 상당히 높은 것으로 조사되었다. 특히 반구대 보존을 위해 사연댐 수위를 52m로 조절하는 방안이 논의되고 있는 상황에서 본 연구 분석 결과에 따르면 인위적 수위저하는 수체 오염강도를 높일 것으로 판단되어 반구대 암각화 보존 방안과 울산시민 상수원 수질과의 연계성 등 다방면의 검토가 요구된다.

후속연구

4) 사연댐과 회야댐 모두 강우이후 오염물질의 증가가 뚜렷하였는데 이는 비점오염물질 유출의 영향으로 판단되며, 향후 강우 경향의 변동성이 크고 집중호우 증가로 인한 비점오염물질 부하가 증대될 것으로 예상되기 때문에 상수원관리에 있어서 비점오염물질의 관리가 중요한 사항으로 포함되어야 할 것으로 보인다.
5) 마지막으로 강우시 사연댐과 회야댐의 오염도 증가 등의 결과를 고려하여 울산시의 향후 상수원수질관리정책은 토지이용이나 축산현황 등에 관한 자료들을 통하여 사전오염예방적 수질모델 시스템을 구축하고 동시에 발생원, 유출형태, 삭감방안에 관한 구체적인 비점오염원 관리방안을 추진할 필요가 있을 것으로 생각된다.
이러한 변화는 기후변화에 따른 취약성을 평가하는 LCCGIS(Local Climate Change adaptation program based on GIS) 결과에 나타나는데 울산시 상수원이 위치한 울주군의 물관리 분야 중 치수가 타지자체에 비해 취약한 것으로 나타난 결과와 일맥상통한다고 볼 수 있다(이 (2014)). 또한 기후변화에 의한 강우시기의 집중 현상과 강우강도 증가는 비점오염원의 과도한 유출로 수질에 미치는 악영향도 크지만 수자원 및 용수관리에 위협이 되어 물공급 시스템의 개편과 확충이 요구된다.
1회이지만 2010년대에 이미 11회의 집중호우가 발생하였고 강우경향에 있어서 변동성이 높은 것으로 분석되었다. 집중호우에 의한 비점오염원의 과도한 유출은 수질에 미치는 영향이 크기 때문에 강우에 따른 비점오염 유출 예측 및 관리를 통한 수자원 및 용수관리에 대책이 필요한 시점이다.
1% 높은 것으로 분석되어 수위저하에 따른 수질악화의 민감도가 상당히 높은 것으로 조사되었다. 특히 반구대 보존을 위해 사연댐 수위를 52m로 조절하는 방안이 논의되고 있는 상황에서 본 연구 분석 결과에 따르면 인위적 수위저하는 수체 오염강도를 높일 것으로 판단되어 반구대 암각화 보존 방안과 울산시민 상수원 수질과의 연계성 등 다방면의 검토가 요구된다.
사연댐의 경우 2013년부터 수위저하 현상이 뚜렷하지만 낙동강 표류수를 회야댐에 원수(150,000m³/일)로 공급하고 있기 때문에 회야댐의 경우 연평균 수위가 최근 3년 동안 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 하지만 두 곳 모두 강우이후 오염물질의 증가가 뚜렷하게 나타났으며 이는 비점오염물질 유입에 의한 영향으로 보이기 때문에 향후 상수원관리에서 비점오염물질의 조절이 상당히 중요한 사항으로 포함되어야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우리나라 상수원의 어려움은?	우리나라 상수원의 97%는 하천수, 호소 및 다목적댐에서 조성되는 지표수를 사용하고 있으나 산업발전 및 활발한 경제활동으로 인해 공공수역으로의 오염물질 유입의 증가로 풍부한 수량 확보와 깨끗한 수질 보전에 어려움이 있다(이 등(2011)). 특히 비점오염원은 수질오염의 주요인으로 하천호소의 부영양화, 녹조현상 심화, 물고기 집단폐사, 저서생물 서식지 파괴 등 생태계에 직접적인 영향 및 정수처리에 어려움 등을 초래하고 있다.
	해외의 비점오염원관리의 종합적인 대책은?	따라서 오염부하율이 높은 비점오염을 관리하지 않고는 하천의 목표수질 달성이 어렵기 때문에 비점오염원관리의 종합적인 대책이 필요하다. 미국과 일본의 경우도 점오염원의 규제·관리만으로 수질개선에 한계를 파악하고 다양한 비점오염원으로부터 유출되는 비점오염물질을 관리하기 위하여 다양한 법적 규제 및 제어대책을 마련하였을 뿐만 아니라 토지이용을 세부적으로 분류하여 유출특성을 파악하고 최적관리방안을 도출하여 관리하고 있다(최 등(2009)). 우리나라 역시 비점오염관리 방향의 전환이 중요한 이슈로 등장하여 강우유출수 농도저감 정책에서 실질적 비점오염원 저감을 위한 강우유출수 유출량 저감 방향으로 전환되고 있고 비점오염물 차집·처리하는 사후처리적 형태에서 침투량 증대 등 사전예방적 관리로 전환되고 있는 추세이다.
	비점오염원이 수자원에 미치는 영향은?	우리나라 상수원의 97%는 하천수, 호소 및 다목적댐에서 조성되는 지표수를 사용하고 있으나 산업발전 및 활발한 경제활동으로 인해 공공수역으로의 오염물질 유입의 증가로 풍부한 수량 확보와 깨끗한 수질 보전에 어려움이 있다(이 등(2011)). 특히 비점오염원은 수질오염의 주요인으로 하천호소의 부영양화, 녹조현상 심화, 물고기 집단폐사, 저서생물 서식지 파괴 등 생태계에 직접적인 영향 및 정수처리에 어려움 등을 초래하고 있다. 비점오염원에 의한 하천오염 부하율은 BOD 기준, 2003년 53.

참고문헌 (16)

An, S-I., Ha, K-J., Seo, K-H., Yeh, S-W., Min, S-K., Ho, C-H., 2011, A review of recent climate trends and causes over the korean peninsula, Climate Change Research, 2(4), 237-251.
Choi, J. Y., Lee, S. Y., Kim, L-H., 2009, Wash-off characteristics of NPS pollutants from forest landuse, Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, 9(4), 129-134.
Chegal, S. D., Cho, H-j., Kang, H. S., Lee, S. O., 2014, An experimental study on hydraulic characteristics at Bangudae petroglyphs by changing management water level of Sa-yeon dam, Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, 14(2), 277-287.
Hwang, S., Park, K., Yoon, S-O., 2010, Periodic immersion of the Bangudae petroglyphs and rock weathering characteristics, Journal of the Korean Geographical Society, 45(3), 342-359.
Jang, J. H., Ahn, J. H., 2012, Assessing future climate change impact on hydrologic and water quality components in Nakdong river basin, Journal of Korea Water Resources Association, 45(11), 1121-1130.

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Lee, C. H., Chun, T. G., Jo, Y. H., Suh, M., 2012a, Evaluation of slope stability and deterioration degree for Bangudae petroglyphs in Ulsan, Korea, Journal of Conservation Science, 28(2), 153-164.

원문보기 상세보기
Lee, J.-W., Yi, Y.-J., Kwon, H.-G., Yoon, J.-S., Lee, C.-S., Cheon, S.-U., 2012b, Estimation of runoff character -istics of non-point pollutant source by land cover characteristics, Journal of the environmental Sciences, 23(8), 977-988.
Lee, S. E., Choi, I. S., Lee, I. H., Hong, D. B., Oh, J. M., 2011, The characteristics of discharged non-point pollutants on Hwa-sung lake inflow streams on precipitation, Journal of Environmental Impact Assessment, 20(5), 651-661.
Lee, S. H., Cho, H. J., 2013, Analysis of the water quality change due to water level control of Sayeon dam, Journal of Korea Resources Association, 46(11), 1069-1078.

원문보기 상세보기
Lee, S. H., 2014, Water resource security in Ulsan according to climate change, Ulsan Development Institute.
Ministry of Environment, 2006, Water quality management plan.
Ministry of Environment, 2010, National climate change adaptation plan(2011-2015).
Ministry of Environment, 2012, Comprehensive plans on non-point pollutant management('12-'20).
National Institute of Environmental Research, 2010, Estimation and forecast of national water pollutant load
Ulsan Development Institute, 2012, Detailed Action plan of climate change adaptation strategies in Ulsan.
Ulsan metropolitan city, 2004, Investigation and management plan of non-point pollution in Ulsan water system.

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