[논문]오염총량관리제도의 TOC 목표수질 설정 방안

김용삼; 이은정

doi:10.15681/kswe.2019.35.6.520

오염총량관리제도의 TOC 목표수질 설정 방안
Establishment of Target Water Quality for TOC of Total Water Load Management System 원문보기

한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment, v.35 no.6, 2019년, pp.520 - 538

김용삼 (KE컨설팅) , 이은정 (청주대학교 환경공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, it was proposed that a method of setting the target water quality for TOC using the watershed model and the load duration curves to manage non-biodegradable organics in the total water load management system. To simulate runoff and water quality of the watershed, the HSPF model is used which is appropriate for urban and rural areas. Additionally, the load duration curve is used to reflect the variable water quality correlated with various river flow rates in preparing the TMDL plans in the U.S. First, the model was constructed by inputting the loads calculated from the pollutant sources in 2015. After the calibration and verification process, the water quality by flow conditions was analyzed from the BOD and TOC simulation results. When the BOD achieved the target water quality by inputting the target year loads for 2020, the median and average values of TOC were proposed for the target water quality. The provisional method of TOC target water quality for the management of non-biodegradable organics, which is one of the challenges of the total water load management system, was considered. In the future, it is expected to be used as basic data for the conversion of BOD into TOC in the total water load management system.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig 1. Location of the study area
그림 Fig 2. Calibration and Validation Site
표 Table 1. General calibration/validation target or tolerance for HSPF application
표 Table 2. % difference value range for Model performance
표 Table 3. HSPF parameter values for hydrologic simulation
표 Table 4. HSPF parameter values for simulation of water quality
그림 Fig 3. Overview of Load Duration Curve
표 Table 5. Model statistical performance measures evaluated based on daily flows at the monitoring stations for calibration and validation periods.
표 Table 6. Calibration Results of BOD and TOC (2015 ~ 2016)
표 Table 7. Validation Results of BOD and TOC (2017 ~ 2018)
표 Table 8. The Frequency of water quality measurements(2015 ~ 2017)
표 Table 9. Load Duration Curves of BOD and TOC
표 Table 10. Water Quality Distribution Status by Flow conditions

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

이에 따라 본 연구에서는 오염총량관리제도의 난제 중에 하나인 난분해성 유기물질 관리를 위하여 유역모형과 부하 지속곡선(Load Duration Curves)을 활용하여 TOC의 목표수질을 설정하고자 한다. 먼저 2015년 오염원을 기준으로 산정한 배출부하량을 입력하여 모형을 구축⋅구동하고, 보정 및 검증과정을 거친 후, 현행 관리대상 유기물질인 BOD의 기준유량시기별 분포를 파악하였다.

제안 방법

공공수역 유기물질 관리지표 전환에 따라 오염총량관리제도에서도 유기물질 관리대상 항목을 BOD에서 TOC로 전환하고자 계획하고 있으며, 본 연구에서는 TOC로의 관리대상 물질 변경 계획에 앞서 유역모형과 부하지속곡선을 이용하여 TOC 목표수질을 제안하였다.
본 연구는 유역모형과 부하지속곡선을 활용하여 유량구간별 BOD와 TOC의 수질현황을 파악한 후, TOC 원단위 조사자료에 의하여 산정된 배출부하량과 목표연도의 예측부하량을 입력하여 모의한 결과로부터 저수기 구간의 중앙값과 평균값을 산정하여 목표수질로 제안함으로써 잠정적인 TOC 목표수질 설정방법에 대하여 고찰하였다. 향후, 총량제에서 TOC로의 관리대상물질 전환을 위한 기초연구로서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

대상 데이터

HSPF 모형의 보정 및 검증에 사용한 관측자료는 유량의 경우, 문막교, 원부교, 여주대교, 흥천대교, 흑천교, 양평교, 가평교, 청평교, 경안교, 팔당대교 등 10개의 수위관측소 자료를 이용하였으며, 수질은 한강물환경연구소에서 각 단위유역 말단에서 측정한 연간 40회 정도의 수질자료를 활용하였다(Fig 2). 보정과 검증기간은 각각 2015 ~ 2016년, 2017 ~2018년도 자료를 이용하였다.
HSPF 모형 구축 시 연구대상유역은 충주조정지댐 방류구 부터 팔당댐까지로 남한강 상류유역 중 17개 총량관리 단위 유역(한강D, 섬강A, 섬강B, 한강E, 청미A, 양화A, 복하A, 흑천A, 북한C, 가평A, 조종A, 북한D, 홍천A, 경안A, 경안B, 한강F, 한강G)을 대상으로 하였으며, 총량관리소유역도를 기준으로 유역을 분할하였다. 본 연구의 주요 목적인 TOC목표수질(안)을 제시하기 위하여 경기도 오염총량관리제 시행 대상지역(ME, 2013)으로 목표수질이 설정되어 있는 11개 단위유역(청미A, 양화A, 복하A, 한강E, 흑천A, 가평A, 조종A, 북한D, 경안A, 경안B, 한강F)을 대상으로 연구를 수행하였다.

이론/모형

오염부하량 자료는 2015 ~ 2017년의 전국 오염원조사 자료로부터 배출부하량을 산정하여 입력하였으며, 일평균 방류량이 500 ㎥이상인 하⋅폐수처리시설은 방류량과 방류수질(BOD, SS, T-N, T-P) 자료를 일단위로 수집하여 입력하였고, 유역 내 취수자료는 일 또는 월 단위 취수량을 조사하여 구축 하였다. TOC의 경우, 총량관리기술지침에 오염원별 원단위가 제시되어 있지 않아 “TOC 배출경로 및 원단위의 총량계획 적용성 평가 연구(NIER, 2016)”에서 조사된 결과를 활용 하였다. 오염원 그룹별로 조사된 원단위를 이용하여 TOC 배출부하량을 계산하였으며, 이 중 점오염원에 대한 배출부하량을 합산하여 모델의 입력자료로 활용하였다.
유량의 보정과 검증 결과에 대한 적정성을 평가하기 위하여 결정계수(R2 )를 산정한 후, Donigan (2000)이 제안한 Table 1의 기준을 근거로 판단하였다. 수질의 경우 실측값에 대한 모의 결과의 적정성을 평가하기 위해서 BASINS/HSPF Training Lecture에 수록되어 있는 Table 2의 수질항목별 % difference 신뢰구간과 수질항목별 실측값과 모의값 농도 비율의 평균과 범위(TOC, Average 0.

성능/효과

복하A, 경안A 단위유역의 경우, 예측부하량을 입력하여 모의된 수질이 BOD 목표수질을 초과하여 목표수질을 달성하도록 일정량의 부하량을 감소시킨 후, TOC 저수기 구간의 평균값과 중앙값을 목표수질로 설정하였다. 이렇게 TOC의 목표수질을 상류 단위유역부터 설정하였을 경우, 본 연구대상 유역의 말단인 한강F 지점에서 평수기 구간의 평균값과 중앙값을 산정한 결과, 각각 1.6 ㎎/L, 1.2 ㎎/L로 나타나 팔당댐 중권역의 목표기준인 Ⅰa, 즉, 2.0 ㎎/L이하를 만족하는 것으로 나타났다.

후속연구

본 연구는 유역모형과 부하지속곡선을 활용하여 유량구간별 BOD와 TOC의 수질현황을 파악한 후, TOC 원단위 조사자료에 의하여 산정된 배출부하량과 목표연도의 예측부하량을 입력하여 모의한 결과로부터 저수기 구간의 중앙값과 평균값을 산정하여 목표수질로 제안함으로써 잠정적인 TOC 목표수질 설정방법에 대하여 고찰하였다. 향후, 총량제에서 TOC로의 관리대상물질 전환을 위한 기초연구로서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유기물질을 대표하는 항목에는 무엇이 있는가?	유기물질은 수중오염물질 중 가장 중요한 요인이며, 수질 악화의 원인으로 수질관리에 있어 가장 핵심적인 지표로 활용되고 있다(Seo et al, 2010). 유기물질을 대표하는 항목에는 BOD, COD, TOC가 있으며, 현행 총량제 대상 유기물질인 BOD는 상당부분 개선되었고, 전체 유기물에서 차지하는 비중도 계속해서 감소되고 있다. 반면, 대부분의 환경기초시설들이 생물학적 처리기술을 이용하여 유기물을 처리함으로써 상대적으로 미생물이 분해하기 어려운 난분해성 유기물질의 배출량이 증가하고 있는 실정이다(NIER, 2011).
	오염총량관리제도는 무엇인가?	오염총량관리제도는 개발과 보전이라는 가치의 실현을 위해 2000년대부터 도입된 대표적인 유역관리정책으로서 수계 구간별 목표수질을 설정하고, 목표수질을 달성⋅유지하기 위한 허용부하량을 산정한 후, 해당 총량관리단위유역 내에서 배출되는 오염물질의 총량이 목표수질을 달성할 수 있는 허용부하량 이내로 관리하는 제도이다. 현재 1단계(2004 ~2010), 2단계(2011 ~ 2015)가 완료되었고, 3단계(2016 ~ 2020)가 시행 중에 있으며, 단계별 최종년도를 대상으로 시행성과를 평가하여 할당량을 초과한 지자체는 초과량을 해소할 수 있는 삭감방안을 마련할 때까지 각종 개발계획에 대해 전면 규제조치를 취할 수 있는 강제성이 부여된 제도이다.
	기존의 BOD 중심 유기물질 관리의 한계점은 무엇인가?	유기물질을 대표하는 항목에는 BOD, COD, TOC가 있으며, 현행 총량제 대상 유기물질인 BOD는 상당부분 개선되었고, 전체 유기물에서 차지하는 비중도 계속해서 감소되고 있다. 반면, 대부분의 환경기초시설들이 생물학적 처리기술을 이용하여 유기물을 처리함으로써 상대적으로 미생물이 분해하기 어려운 난분해성 유기물질의 배출량이 증가하고 있는 실정이다(NIER, 2011). 이러한 기존의 BOD 중심 유기물질 관리의 한계점을 보완하고자 오염총량관리제도의 관리대상물질을 3단계부터 TOC로 전환 또는 BOD와 병행하여 관리하는 방안을 검토한 바 있으며 (NIER, 2010), TOC 배출부하량 및 할당부하량을 산정하기 위한 생활계 오염원의 TOC 원단위 조사 연구(NIER, 2013), TOC 배출경로 및 원단위의 총량계획 적용성 평가 연구(NIER, 2016) 등 관련 조사 연구가 지속적으로 진행되어 왔으나, 정책적으로 추진되기 위해서는 아직까지 한계가 있다.

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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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