[논문]QGIS를 이용한 경기도내 토양오염원의 중점관리 지점 선정

손영금; 김지영; 박진호; 임흥빈; 김종수

doi:10.5668/jehs.2020.46.1.88

QGIS를 이용한 경기도내 토양오염원의 중점관리 지점 선정
Priority Management Using the QGIS for Sources of Contaminated Soil in Gyeonggi-do Province 원문보기

韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences, v.46 no.1, 2020년, pp.88 - 95

손영금 (경기도보건환경연구원북부지원) , 김지영 (경기도보건환경연구원북부지원) , 박진호 (경기도보건환경연구원북부지원) , 임흥빈 (경기도보건환경연구원북부지원) , 김종수 (경기도보건환경연구원북부지원)

Abstract ▼ AI-Helper

Object: The purpose of this study was to select priority points for soil management using the location of groundwater and to suggest this method for soil contamination surveys. Method: Groundwater impact range was set to an area of 100 to 500 meters from the center point of agricultural groundwater wells. Data on industrial complex and factory areas, areas of stored or used ores and scrap metals, areas associated with waste and recycling, and traffic-related facilities areas were collected and checked for whether they fall within the groundwater impact range. Longitude and latitude coordinates of these data were mapped on the groundwater impact range using QGIS (Quantum Geographic Information System). Results: Considering the groundwater impact range, the points were selected as follows: 589 points were selected from 6,811 factories and 259 points were selected from 1,511 recycling business points. Traffic-related facility areas were divided between gas stations, bus depots, and auto mechanics. Thirty-four points were selected from 149 bus depots and 573 points were selected from 6,013 auto mechanic points. From the 2,409 gas station points, 323 were selected. Conclusion: Contaminated soil influences groundwater and crops, which can harm human health. However, soil pollution is not easily identified, so it is difficult to determine what has occurred. Pollution must be prevented beforehand and contaminated soil found. By selecting and investigating soil contamination survey points in consideration of the location of groundwater wells, we can safely manage water resources by preventing groundwater contamination in advance.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Agricultural groundwater well and impact range in Gyeonggi-do
표 Table 1. Number of points within groundwater impact area (unit: EA)
그림 Fig. 2. Distribution of factory in Gyeonggi-do
그림 Fig. 3. Distribution of recycling business in Gyeonggi-do
그림 Fig. 4. Distribution of bus depot in Gyeonggi-do
그림 Fig. 5. Distribution of auto mechanic in Gyeonggi-do
그림 Fig. 6. Distribution of gas station in Gyeonggi-do

AI 본문요약
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문제 정의

(2019)⁹⁾ 연구에서는 GIS buffer 기능을 이용하여 버스정류장의 영향 권을 분석하였다. 본 연구에도 QGIS의 공간데이터 분석기능 중 buffer 기능을 활용하여 지하수관정의 영향범위를 표시하고 토양오염원을 함께 도시하여 토양오염실태조사 지점 선정시 지하수 위치를 고려한 중점관리지점을 제안하고자 하였다.
위 오염원의 위치데이터를 지하수 분포와 중첩하여 지하수 근방에 위치한 오염원을 중점관리대상으로 선정하는 것이 본 연구의 목표였으나 지하수는 모니터링이 어렵고 지표수처럼 위치정보가 쉽게 확보되지 못하는 한계점이 있다. 이에 대안으로 지하수 관정 위치정보를 이용하여 지하수 영향 범위를 나타내고자 하였다.

가설 설정

²⁾ 또한 오염된 토양에서 식물이 생장할 경우 식물은 토양으로부터 여러 성분을 흡수하므로 식물로부터 먹이사슬의 고층부로 이동하여 독성 농축의 우려가 있다.¹⁶⁾ 지하수내에서 오염물질의 이동 및 농도변화는 분산과 이산에 의해 좌우된다. 지하수 흐름이 멈춰 있거나 속도가 아주 느릴 때는 확산이 우세하나 흐르는 대부분의 지하수에서 오염물질은 주로 역학적 분산에 의하여 퍼지게 되고 확산은 무시해도 된다.
28 버전¹³⁾ 을 이용하여 공간분석을 실시하였다. 지하수 영향 범위를 표시하기 위하여 QGIS의 buffer 기능을 이용해 지하수 관정을 중심으로 반경 100~500 m 지점을 표시하고 이를 지하수 영향 범위로 가정하였다.¹⁴⁾

제안 방법

본 연구에서 수집한 오염원을 QGIS를 이용해 공간분석을 하여 지하수 영향 범위에 해당되는 오염원을 확인하였으며, 이를 중점관리 대상으로 선정하였다. 또한 지하수의 경우 관정에서 지하수를 뽑아내면 지하수위가 낮아져서 주변 지하수가 관정으로 흘러들어오는 흐름의 특성을 갖고 있으므로 관정과 가까울수록 관리의 우선순위를 제안하였다.
원광석·고철 등의 보관·사용지역과 폐기물 처리및 재활용 관련지역은 일반적인 제조용 원료를 취급하는 것이 아닌 다양한 배출원에서 발생한 고철, 고물 등의 폐기물을 야적, 하역, 상차 및 해체작업에 의해 비산먼지, 침출수 및 배출가스가 발생되는 오염원으로 고물상과 폐기물재활용업이 해당된다. 본연구에서는 이들 분류를 구분없이 경기데이터드림에서 제공하는 폐기물처리업체현황 자료를 활용하여 우선관리지점을 선정하였다. 경기데이터드림에서 제공하는 폐기물처리업 1,551개소 현황을 경·위도 좌표를 이용하여 Fig.
(2019)⁶⁾의 연구에 따르면 토양오염실태조사지역 오염원지역 세부 분류¹⁰⁾ 중 산업단지 및 공장지역, 원광석·고철 등의 보관·사용지역, 폐기물 처리 및 재활용 관련지역, 교통관련시설지역에서 토양오염 중점관리가 필요한 것으로 분석되었다. 이에 본 연구에서는 위의 선정된 지역분류를 중심으로 중점관리 지점을 선정하였다.

대상 데이터

¹¹⁾ 산업단지 및 공장지역은 공장등록일과 업종, 생산품정보, 경·위도 좌표가 포함된 공장등록현황(2019)을 이용하였으며, 원광석·고철 등의 보관·사용지역과 폐기물 처리 및 재활용 관련지역은 폐기물처리업체현황자료(2016)를 활용하였다. 교통관련시설은 버스차고지(2019), 자동 차정비소(2019)와 지자체 협조를 받은 주유소(2019) 위치정보와 등록일자를 활용하였다. 지하수 위치는 농업용 공공관정관리시스템(농어촌공사)에서 제공하는 농업용지하수관정데이터(2019)를 이용하였다.
교통관련시설은 크게 버스차고지, 자동차정비업, 주유소로 버스차고지는 149개소 중 34개소, 자동차 정비업은 6,013개소 중 573개소, 주유소 2,409개 323 개소로 지하수 영향 범위를 고려하여 중점관리지점으로 선정되었다.
본 연구에서 수집한 오염원을 QGIS를 이용해 공간분석을 하여 지하수 영향 범위에 해당되는 오염원을 확인하였으며, 이를 중점관리 대상으로 선정하였다. 또한 지하수의 경우 관정에서 지하수를 뽑아내면 지하수위가 낮아져서 주변 지하수가 관정으로 흘러들어오는 흐름의 특성을 갖고 있으므로 관정과 가까울수록 관리의 우선순위를 제안하였다.
본 연구에서는 QGIS를 이용하여 지하수의 위치를 고려한 토양오염원의 중점관리 지점을 선정하였으며 산업단지 및 공장지역, 원광석·고철 등의 보관·사용 지역과 폐기물 처리 및 재활용 관련지역, 교통관련 시설지역을 대상으로 하였다.
산업단지 및 공장지역은 토양에 영향을 미칠 수 있는 오염원 6,811개소 중 지하수 영향범위에 해당하는 589개소를 중점관 리지점으로 선정했으며 원광석·고철 등의 보관·사용지역과 폐기물 처리 및 재활용 관련지역은 1,551 개소 오염원 중 259개소를 선정하였다.
지하수 분포를 고려한 토양오염중점관리 지점 선 정을 위하여 한국농어촌공사에서 제공하는 농업용지 하수관정 데이터를 활용하여 지하수관정 중심으로 반경 100~500 m를 표시하여 지하수 영향 범위임 Fig. 1과 같이 나타내었다. 영향 범위 안에 들어오는 중점관리 지점의 갯수는 Table 1과 같다.
교통관련시설은 버스차고지(2019), 자동 차정비소(2019)와 지자체 협조를 받은 주유소(2019) 위치정보와 등록일자를 활용하였다. 지하수 위치는 농업용 공공관정관리시스템(농어촌공사)에서 제공하는 농업용지하수관정데이터(2019)를 이용하였다.¹²⁾
토양에 영향을 줄 수 있는 경기도내 오염원 자료는 경기도 공공데이터포털인 경기데이터드림에서 제공하는 공공 데이터를 활용하였다.¹¹⁾ 산업단지 및 공장지역은 공장등록일과 업종, 생산품정보, 경·위도 좌표가 포함된 공장등록현황(2019)을 이용하였으며, 원광석·고철 등의 보관·사용지역과 폐기물 처리 및 재활용 관련지역은 폐기물처리업체현황자료(2016)를 활용하였다.

데이터처리

수집된 자료는 QGIS 2.18.28 버전¹³⁾ 을 이용하여 공간분석을 실시하였다. 지하수 영향 범위를 표시하기 위하여 QGIS의 buffer 기능을 이용해 지하수 관정을 중심으로 반경 100~500 m 지점을 표시하고 이를 지하수 영향 범위로 가정하였다.

성능/효과

¹⁵⁾ 특히 우리나라는 2/3 정도가 오염물질에 대한 완충능력이 약한 화강암계 토양으로 이루어져 있어 오염물질이 유입될 경우 지하 지질을 통해 지하수의 오염이 쉽게 일어나게 된다.²⁾ 또한 오염된 토양에서 식물이 생장할 경우 식물은 토양으로부터 여러 성분을 흡수하므로 식물로부터 먹이사슬의 고층부로 이동하여 독성 농축의 우려가 있다.¹⁶⁾ 지하수내에서 오염물질의 이동 및 농도변화는 분산과 이산에 의해 좌우된다.
3배 초과한 것으로 밝혀진 바 있다.²⁾ 이처럼 오염물질에 노출된 토양은 토양오염에서 그치지 않고 상수원, 지하수에까지 영향을 미치게 된다.
5(b)와 같이 나타내었다. 영향범위에 해당되는 자동차정비업소는 총 573개소로 관정을 중심으로 100 m 이내에 31개소가 분포해 있으며, 100 m에서 200 m 사이에 79개소가 분포해 있는 것으로 확인되었다. 200 m에서 300 m 반경 내에는 129개소가 분포하며, 300 m에서 400 m 반경 내에 162개소가 확인되며, 400 m에서 500 m 반경 내에 172개소가 분포되어 있는 것으로 분석되었다.
6(b)와 같이 나타내었다. 영향범위에 해당되는 주유소는 총 323개소로 관정을 중심으로 100 m 이내에 20개소가 분포해 있으며, 100 m에서 200 m 사이에 41개소가 분포해 있는 것으로 확인되었다. 200 m에서 300 m 반경 내에는 60개소가 분포하며, 300 m에서 400 m 반경 내에 100개소가 확인되며, 400 m에서 500 m 반경 내에 102개소가 분포되어 있는 것으로 분석되었다.
빨간색으로 나타낸 지점은 관정으로부터 100 m 반경에 들어오는 24개 오염원의 분포이고 주황색은 100 m에서 200 m 반경 사이에 들어오는 68 개 지점을 표시한 것이다. 이어 200 m에서 300 m 사이에 131개 지점, 300 m에서 400 m 사이에 159 개 지점, 400 m에서 500 m 사이에 207개 지점이 분포되는 것으로 분석되어 총 589개 공장이 지하수공 공관정 반경 500 m 내에 분포하는 것으로 확인되었다. 동일한 반경 내에 존재하는 공장의 경우에는 공장등록일이 오래된 공장부터 노후화에 따른 오염이 우려되므로 우선순위를 정할 수 있을 것으로 판단된다.

후속연구

19) 이러한 일환으로 토양오염실태조사도 본 연구의 결과처럼 지하수관정에서 반경 100 m 지점에 위치한 각 분류의 오염원을 우선적으로 조사하고 추후 영향범위를 확대해 나간다면 지하수 사전오염예방과 토양·지하수 통합관리가 함께 이루어질 것으로 판단된다.
다만 본 연구에서는 공공데이터로 제공된 농업용 지하수관정 위치데이터만 활용하여 중점관리지점을 선정했지만 추후 모든 지하수개발관정 공간정보를 활용하여 지점선정을 한다면 체계적인 실태조사가 이루어질 것이다. 이를 위해 지하수 미등록 관정에 대한 전수조사 및 정확한 위치정보 확보가 필요할 것으로 판단된다.
위 결과를 바탕으로 향후 토양오염실태조사지점 선정 시 지하수 관정을 중심으로 반경 100 m 이내에 포함되는 오염원을 우선적 조사할 것을 제안하며 점차적으로 반경을 넓혀가며 조사지점 선정할 필요가 있다고 판단한다.
위 오염원의 위치데이터를 지하수 분포와 중첩하여 지하수 근방에 위치한 오염원을 중점관리대상으로 선정하는 것이 본 연구의 목표였으나 지하수는 모니터링이 어렵고 지표수처럼 위치정보가 쉽게 확보되지 못하는 한계점이 있다. 이에 대안으로 지하수 관정 위치정보를 이용하여 지하수 영향 범위를 나타내고자 하였다.
다만 본 연구에서는 공공데이터로 제공된 농업용 지하수관정 위치데이터만 활용하여 중점관리지점을 선정했지만 추후 모든 지하수개발관정 공간정보를 활용하여 지점선정을 한다면 체계적인 실태조사가 이루어질 것이다. 이를 위해 지하수 미등록 관정에 대한 전수조사 및 정확한 위치정보 확보가 필요할 것으로 판단된다.
지하수의 근접한 오염원이라 할지라도 준공연도에 따른 시설 노후화 정도, 화학물질 취급량, 종류 등에 따라 영향을 미치는 정도가 다르므로 이에 대한 고려와 지하수위 심도, 지하수 함양량, 대수층 매질, 토양 매질, 비포화대 매질, 수리전도도 등을 고려하지 못한 한계점이 있으므로 이에 대한 고려도 추후 이루어져야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	토양은 어떤 역할을 해왔나요?	토양은 인류가 생존하기 위한 터전으로 오랜 시간 자원의 공급원천, 다양한 생물의 서식지로 역할을 해왔다. 하지만 산업발달과 인간의 소비증대에 따라 토양이 훼손되고 오염의 규모가 확산되면서 토양 생태계는 물론 인류의 건강까지 위협받고 있다.
	QGIS 프로그램은 어떻게 활용되고 있나요?	QGIS 프로그램은 GIS의 프로그램 중 일부로 공간데이터를 조회, 편집, 분석할 수 있는 대표적인 오픈소스 데스크탑 GIS 프로그램 중의 하나로 많은 연구에서 활용되고 있다. Lee et al.
	경기도 공공데이터포털인 경기데이터드림에서 제공하는 공공 데이터에서 산업단지 및 공장지역, 교통관련시설, 지하수 위치들은 어떤 자료들을 활용하였나요?	토양에 영향을 줄 수 있는 경기도내 오염원 자료는 경기도 공공데이터포털인 경기데이터드림에서 제공하는 공공 데이터를 활용하였다.11) 산업단지 및 공장지역은 공장등록일과 업종, 생산품정보, 경·위도 좌표가 포함된 공장등록현황(2019)을 이용하였으며, 원광석·고철 등의 보관·사용지역과 폐기물 처리 및 재활용 관련지역은 폐기물처리업체현황자료(2016)를 활용하였다. 교통관련시설은 버스차고지(2019), 자동 차정비소(2019)와 지자체 협조를 받은 주유소(2019) 위치정보와 등록일자를 활용하였다. 지하수 위치는 농업용 공공관정관리시스템(농어촌공사)에서 제공하는 농업용지하수관정데이터(2019)를 이용하였다.12)

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