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문제 정의
- 본 연구에서는 지천 유입에 따른 낙동강 본류의 수질특성을 분석하기 위하여 연구기간(2003년~2016년)에 대한 수질총량측정지점별 유량 및 수질농도(BOD, TOC, T-P)의최소값, 최대값, 사분위값, 평균값을 산정하였다. 산정 결과는 낙동강 상류에서 하류방향으로 관측소를 정렬한 후 Box plot으로 나타내어 수질항목별 지천의 유입에 따른 본류의 변화 경향을 분석하였다.
- 6). 이를 통해 낙동강본류로 유입되는 주요 지천별 유량과 수질에 따른 본류의 수질 변화를 일목요연하게 파악할 수 있으며 댐과 보의 상하류의 수질변화를 쉽게 파악할 수 있도록 도시하였다. 낙동강 본류 수질악화에 큰 영향을 미치는 금호강의 경우, 신천이 합류된 후인 금호C 지점의 농도가 금호A, 금호B에 비해 BOD, TOC, T-P 모두 나쁘게 나타났다.
제안 방법
- 각 지점에 대한 유량과 수질 분석결과를 바탕으로 낙동강 유역의 지리적 위치와 수질현황을 나타내는 하천 수계도를 구축하였고, 하천 구간별 수질을 하천생활환경기준 7개 등급으로 분류하여 지천 합류 전후와 상·하류의 수질 현황을 공간적으로 분석하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
- 각 지점에 대한 유량과 수질분석 결과로부터 낙동강 유역의 수질현황을 나타내는 하천 수계도를 작성하였고, 하천생활환경기준 7개 등급에 따라 하천구간별 수질을 분류하여 지천 합류 전후와 상·하류의 수질현황을 공간적으로 분석하였다.
- Im and Son (2016)은 2015년 낙동강 195개 지류·지천 지점의 수질, 유량 자료를 이용하여 수질농도 및 오염부하량 등의 수질 현황을 분석하였다. 또한 모니터링 자료를 보다 합리적으로 사용할 수 있도록 모니터링 횟수가 상대적으로 많은 35개 중점관리지점의 자료를 이용하여 변동계수를 산정하여 자료의 대표성 분석을 수행하였다. Lee et al.
- 또한 유입 지천별 수질농도가 하천에 미치는 정도를 공간적으로 분석하기 위하여 GIS (Geographic Information System)를 이용하여 낙동강본류 인근 하천을 관측소가 위치한 전후로 분할하였고, 하천 구간별 수질을 환경정책기본법의 수질농도에 따른 하천 생활환경기준 7개 등급으로 분류하여 지천 합류 전후와 상·하류의 수질현황을 분석하였다.
- 본 연구에서는 지천 유입에 따른 낙동강 본류의 수질특성을 분석하기 위하여 연구기간(2003년~2016년)에 대한 수질총량측정지점별 유량 및 수질농도(BOD, TOC, T-P)의최소값, 최대값, 사분위값, 평균값을 산정하였다. 산정 결과는 낙동강 상류에서 하류방향으로 관측소를 정렬한 후 Box plot으로 나타내어 수질항목별 지천의 유입에 따른 본류의 변화 경향을 분석하였다. 또한 유입 지천별 수질농도가 하천에 미치는 정도를 공간적으로 분석하기 위하여 GIS (Geographic Information System)를 이용하여 낙동강본류 인근 하천을 관측소가 위치한 전후로 분할하였고, 하천 구간별 수질을 환경정책기본법의 수질농도에 따른 하천 생활환경기준 7개 등급으로 분류하여 지천 합류 전후와 상·하류의 수질현황을 분석하였다.
- 연구기간에 대한 각 관측소별 유량 및 BOD, TOC, TP의 평균값 테이블과 낙동강 본류 및 유입지천, 댐, 보, 수질총량관측지점의 공간지형자료를 토대로 구성한 수계도를 결합하여 낙동강 유역의 수질 현황을 공간적으로 파악할 수있는 하천 수계도를 구축하였다(Fig. 6). 이를 통해 낙동강본류로 유입되는 주요 지천별 유량과 수질에 따른 본류의 수질 변화를 일목요연하게 파악할 수 있으며 댐과 보의 상하류의 수질변화를 쉽게 파악할 수 있도록 도시하였다.
- 환경부 물환경정보센터에서 수집한 조사기간(2003년~2016년) 동안의 유량 및 수질항목(BOD, TOC, T-P) 자료를 산술평균하여 수질총량관측지점별 수질농도를 분석하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 유입지천을 고려한 낙동강 본류 구간의 수질 부하 특성을 분석하기 위하여 환경정책기본법의 하천수질 등급 기준의 주요한 수질항목인 BOD, TOC, T-P 농도 자료를 2003년부터 2016년까지 국립환경과학원의 물환경정보시스템(WIES)에서 수집하여 이용하였다(ME, 2017). 또한 수집한 유량 및 수질특성 자료를 공간적으로 분석하기 위하여 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS)에서 제공하는 낙동강 유역도 및 하천(국가하천, 1급 하천) 공간지형자료와 환경부 물환경정보시스템(WIES)에서 제공하는 수질총량관측지점 공간지형자료를 이용하였다(ME, 2017; MOLIT, 2017).
- 수질총량측정망 자료는 유량과 수질을 약 8일 간격으로 동시에 측정하고 관측소별 pH, DO, BOD, COD, SS, 총대장균군, 총질소(T-N), 총인(T-P) 등의 수질농도 자료와 유량 자료를 포함하고 있다(NIER, 2015). 본 연구에서는 유입지천을 고려한 낙동강 본류 구간의 수질 부하 특성을 분석하기 위하여 환경정책기본법의 하천수질 등급 기준의 주요한 수질항목인 BOD, TOC, T-P 농도 자료를 2003년부터 2016년까지 국립환경과학원의 물환경정보시스템(WIES)에서 수집하여 이용하였다(ME, 2017). 또한 수집한 유량 및 수질특성 자료를 공간적으로 분석하기 위하여 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS)에서 제공하는 낙동강 유역도 및 하천(국가하천, 1급 하천) 공간지형자료와 환경부 물환경정보시스템(WIES)에서 제공하는 수질총량관측지점 공간지형자료를 이용하였다(ME, 2017; MOLIT, 2017).
- 본 연구에서는 지천 유입에 따른 낙동강 본류의 수질 특성을 공간적으로 분석하기 위하여 낙동강 본류와 주요 지천 32개 지점의 유량 및 수질자료를 수집하였다. 각 지점에 대한 유량과 수질 분석결과를 바탕으로 낙동강 유역의 지리적 위치와 수질현황을 나타내는 하천 수계도를 구축하였고, 하천 구간별 수질을 하천생활환경기준 7개 등급으로 분류하여 지천 합류 전후와 상·하류의 수질 현황을 공간적으로 분석하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
- 하지만 기존의 연구들은 통계학적 방법을 이용하여 낙동강의 수질특성을 분석한 사례가 대부분이며, 공간 분석을 이용한 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 지천 유입에 따른 낙동강 본류의 수질 특성을 공간적으로 분석하기 위하여 수질오염총량제가 시행되는 낙동강 본류와 주요 지천 32개 지점의 2003년부터 2016년까지의 유량과 수질(BOD, TOC, T-P)자료를 수집하였다. 각 지점에 대한 유량과 수질분석 결과로부터 낙동강 유역의 수질현황을 나타내는 하천 수계도를 작성하였고, 하천생활환경기준 7개 등급에 따라 하천구간별 수질을 분류하여 지천 합류 전후와 상·하류의 수질현황을 공간적으로 분석하였다.
성능/효과
- 10 m3/s로 유입지천 유량이 본류 유량에 미치는 영향은 적은 것으로 나타났다. BOD는 낙동강 본류 구간에서 평균 2.12 mg/L, 유입지천 구간에서 평균 1.63 mg/L로 본류 구간의 BOD가 유입 지천 대비 약 1.3배 높은 것으로 나타났다. TOC는 본류 구간에서 평균 3.
- 오염부하량(kg/일)은 농도(mg/L)와 총량(m3/일) * 10-3의 곱으로 계산할 수 있다. 가장 높은 오염부하량으로 본류에 영향을 주는 유입 지천은 BOD와 TOC 오염부하량의 경우 남강E지점으로 각각 17,111 kg/일, 22,428 kg/일이며, T-P 오염부하량은 금호C 지점이 1,223 kg/일로 가장 높았다. 낙동강본류에 위치한 관측소별 유량 및 수질항목별 농도는 낙동강 최상류 부근인 낙본B 지점에서 모든 항목이 최소값을 보였고, 최대값은 유량의 경우 낙본M 지점, BOD와 TOC는 낙본N 지점, T-P는 낙본G 지점으로 낙동강 상류에서 하류로 이동할수록 수질이 악화되는 경향을 보였다.
- 낙동강 본류 및 유입지천, 수질총량관측지점의 공간지형자료를 토대로 낙동강 상류에서 하류방향으로 수질총량관측지점을 정렬 한 후 낙동강 본류와 유입지천으로 구분하여 농도를 분석한 결과 유량은 낙동강 본류 구간에서 평균 269.04 m3/s, 유입 지천 구간에서 평균 27.10 m3/s로 유입지천 유량이 본류 유량에 미치는 영향은 적은 것으로 나타났다. BOD는 낙동강 본류 구간에서 평균 2.
- 이를 통해 낙동강본류로 유입되는 주요 지천별 유량과 수질에 따른 본류의 수질 변화를 일목요연하게 파악할 수 있으며 댐과 보의 상하류의 수질변화를 쉽게 파악할 수 있도록 도시하였다. 낙동강 본류 수질악화에 큰 영향을 미치는 금호강의 경우, 신천이 합류된 후인 금호C 지점의 농도가 금호A, 금호B에 비해 BOD, TOC, T-P 모두 나쁘게 나타났다. 남강의 경우 유입지천의 유량이 가장 많으며, 남강댐 상류에 비해 남강댐 하류의 수질이 눈에 띄게 나빠지는 결과를 보였다.
- 낙동강 본류와 유입지천으로 구분하여 수질농도를 분석한 결과 낙동강 본류의 BOD와 TOC가 유입지천에 비해 각각 1.3배, 1.2배 높았고, T-P는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 유입지천 중 가장 높은 오염부하량으로 본류에 영향을 주는 지천은 BOD와 TOC의 경우 남강 E지점으로 각각 17,111 kg/일, 22,428 kg/일이며, T-P의 경우 금호C 지점이 1,223 kg/일로 가장 높았다.
- 73 m3/s로 유입 지천 중 가장 컸으며, 유량 추이를 보면 유입지천이 본류에 합류하여 상류에서 하류로 유하하면서 유량이 누적되어 증가하는 것으로 보인다. 낙동강 상류 부근 낙본C 지점까지의 수질농도는 지천의 유입에도 큰 변화가 없는 반면 낙본D ~ 낙본F 구간은 비슷한 수질농도의 지천인 감천이 유입했음에도 BOD, TOC, T-P 농도가 각각 1.67배, 1.29배, 1.8배 증가하였다.
- 88 mg/L)은 농도가 다소 감소하는 경향을 보였다. 낙동강 하구언 부근인 낙본L 지점(3.93 mg/L)에 도달한 후 낙본M 지점(3.87 mg/L)과 낙본N지점(4.91 mg/L)으로 흐르는데 낙본N 지점의 TOC 농도가 낙본M 지점 대비 약 1.0 mg/L 높게 나타났다.(Fig.
- 가장 높은 오염부하량으로 본류에 영향을 주는 유입 지천은 BOD와 TOC 오염부하량의 경우 남강E지점으로 각각 17,111 kg/일, 22,428 kg/일이며, T-P 오염부하량은 금호C 지점이 1,223 kg/일로 가장 높았다. 낙동강본류에 위치한 관측소별 유량 및 수질항목별 농도는 낙동강 최상류 부근인 낙본B 지점에서 모든 항목이 최소값을 보였고, 최대값은 유량의 경우 낙본M 지점, BOD와 TOC는 낙본N 지점, T-P는 낙본G 지점으로 낙동강 상류에서 하류로 이동할수록 수질이 악화되는 경향을 보였다.
- 낙동강 본류 수질악화에 큰 영향을 미치는 금호강의 경우, 신천이 합류된 후인 금호C 지점의 농도가 금호A, 금호B에 비해 BOD, TOC, T-P 모두 나쁘게 나타났다. 남강의 경우 유입지천의 유량이 가장 많으며, 남강댐 상류에 비해 남강댐 하류의 수질이 눈에 띄게 나빠지는 결과를 보였다. 밀양댐 하류에 위치한 밀양B 지점도 상류의 밀양A 지점에 비해 수질이 현저히 나빠지는 결과를 보였다.
- 남강의 경우 유입지천의 유량이 가장 많으며, 남강댐 상류에 비해 남강댐 하류의 수질이 눈에 띄게 나빠지는 결과를 보였다. 밀양댐 하류에 위치한 밀양B 지점도 상류의 밀양A 지점에 비해 수질이 현저히 나빠지는 결과를 보였다. 그러나, 합천댐이 위치한 황강의 경우 상류의 수질에 비해 하류의 수질이 좋은 것으로 나타났다.
- 본 연구를 통해 지천의 경우 금호강의 수질 개선이 가장 필요한 것으로 나타났다. 특히 금호C~금호B 구간내 수질오염도가 큰 것으로 보이며, 낙동강 상류 지천에 비해 수질농도가 높은 남강, 밀양강의 수질 관리도 필요한 것으로 분석된다.
- 63 mg/L로 지천의 유입으로 수질이 급격히 나빠지는 결과를 보였다. 상대적으로 TOC 농도가 낮은 회천A(2.38 mg/L), 황강B(2.04mg/L)의 합류로 낙본H 지점은 4.08 mg/L로 수질이 다소 개선되는 결과를 보였다. 남강E(3.
- 유량은 지천이 낙동강 본류에 합류함에 따라 낙동강 하류 방향으로 점진적으로 증가하여 최종적으로 낙동강 하구언 부근에서 최대값을 나타내며, 유입 지천 중 남강의 영향을 가장 크게 받는 것으로 나타났다. BOD 농도는 낙동강 상류의 경우 본류와 지천 모두 I등급으로 매우 양호하나 낙동강 중류 부근의 지천인 금호강(III등급)의 유입에 따라 II등급(약간좋음)으로 하락한다.
- 75mg/L로 하류로 흘러가면서 수질이 조금씩 나빠지는 결과를 보인다. 유입 지천 중 가장 높은 TOC 농도를 기록한 금호C(6.21 mg/L)의 합류로 낙본G 지점은 4.63 mg/L로 지천의 유입으로 수질이 급격히 나빠지는 결과를 보였다. 상대적으로 TOC 농도가 낮은 회천A(2.
- 감천A 지점의 경우 BOD와 TOC 농도가 낙본D 지점과 비슷한 값을 보이는 반면 T-P 농도는 높은 값을 보였다. 유입지천 중 T-P농도가 가장 높은 금호C(0.37 mg/L) 지점이 합류한 후 낙본G 지점의 T-P 농도는 0.16 mg/L로 낙본E와 낙본F에 비해 약 1.8배 증가한 값을 보였다. 이후 T-P 농도는 낙동강 하류로 이동함에 따라 상대적으로 낮은 T-P 농도를 보이는 유입 지천이 합류하여 꾸준히 감소하는 경향을 보였고, 낙본L 지점에서 0.
- 2배 높았고, T-P는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 유입지천 중 가장 높은 오염부하량으로 본류에 영향을 주는 지천은 BOD와 TOC의 경우 남강 E지점으로 각각 17,111 kg/일, 22,428 kg/일이며, T-P의 경우 금호C 지점이 1,223 kg/일로 가장 높았다.
- 8배 증가한 값을 보였다. 이후 T-P 농도는 낙동강 하류로 이동함에 따라 상대적으로 낮은 T-P 농도를 보이는 유입 지천이 합류하여 꾸준히 감소하는 경향을 보였고, 낙본L 지점에서 0.10 mg/L의 값을 보이며, 낙본N 지점과 낙본M 지점의 T-P 농도는 각각 0.15 mg/L, 0.10 mg/L를 보였다.
- T-P의 경우 3등급 지천인 병성천과 감천이 본류에 유입하지만 영향은 미비한 것으로 보인다. 이후 나쁨수준인 5등급의 금호C ~ 금호B 구간이 합류하여 밀양강 유입 전까지 보통 수준인 3등급의 수질을 보였다.
- 58 mg/L)지점이 큰 영향을 미친 것으로 보인다. 증가하던 BOD 농도는 수질이 양호한 회천A(1.18 mg/L), 황강B(0.77 mg/L)의 영향으로 감소하다 남강E(2.8 mg/L)의 영향으로 다시 증가하지만 이후 하류로 계속 이동하면서 상류와 비슷한 BOD 농도를 유지하여 낙본 L지점에서 2.44 mg/L의 값을 보였다. 낙본 L지점에 도달한 흐름은 최종적으로 낙본M과 낙본N으로 흘러 각각2.
- 본 연구를 통해 지천의 경우 금호강의 수질 개선이 가장 필요한 것으로 나타났다. 특히 금호C~금호B 구간내 수질오염도가 큰 것으로 보이며, 낙동강 상류 지천에 비해 수질농도가 높은 남강, 밀양강의 수질 관리도 필요한 것으로 분석된다. 낙동강 본류 구간의 경우 위천 합류 후~금호강 합류 전, 금호강 합류 후~남강 합류 전, 낙본L~낙본N 구간의 오염원 조사와 수질 개선이 우선적으로 시행되어야 하는 것으로 분석된다.
후속연구
- 본 연구의 한계는 연구기간 전체에 대한 자료 분석과 모든 수질항목을 고려하지 못한 점으로 낙동강의 수질 특성을 시간적으로 분석하고, 모든 수질항목을 고려하여 유입지천이 본류에 미치는 영향을 공간적으로 분석한다면 낙동강의 시·공간적인 수질특성을 고려한 정확하고 효율적인 기초 자료가 될 것이다. 더 나아가 수질 오염 가능성이 높은 구간의 일반측정망 수질자료를 이용한 통계분석과 오염원현황 조사를 통해 낙동강 유역의 수질오염관리정책 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 낙동강 본류 구간의 경우 위천 합류 후~금호강 합류 전, 금호강 합류 후~남강 합류 전, 낙본L~낙본N 구간의 오염원 조사와 수질 개선이 우선적으로 시행되어야 하는 것으로 분석된다. 본 연구의 한계는 연구기간 전체에 대한 자료 분석과 모든 수질항목을 고려하지 못한 점으로 낙동강의 수질 특성을 시간적으로 분석하고, 모든 수질항목을 고려하여 유입지천이 본류에 미치는 영향을 공간적으로 분석한다면 낙동강의 시·공간적인 수질특성을 고려한 정확하고 효율적인 기초 자료가 될 것이다. 더 나아가 수질 오염 가능성이 높은 구간의 일반측정망 수질자료를 이용한 통계분석과 오염원현황 조사를 통해 낙동강 유역의 수질오염관리정책 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
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