[논문]수질오염총량제 시행 이후 낙동강수계 41개 지점의 BOD와 T-P의 목표수질과 초과율의 공간변화 분석

조현경; 곽은태; 김상민

doi:10.5389/ksae.2020.62.6.097

수질오염총량제 시행 이후 낙동강수계 41개 지점의 BOD와 T-P의 목표수질과 초과율의 공간변화 분석
A Study on the Spatial Variation of Target Water Quality and Excess Rate at 41 Stations in Nakdong River Basin after the Total Maximum Daily Loads 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.62 no.6, 2020년, pp.97 - 109

조현경 (Department of Agricultural Engineering, Gyeongsang National University) , 곽은태 (Department of Agricultural Engineering, Gyeongsang National University) , 김상민 (Department of Agricultural Engineering (Insti. of Agric. and Life Sci.), Gyeongsang National University)

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study was to assess spatial variation of the target water quality criteria and excess rate in Nakdong river basin after the Total Maximum Daily Loads (TMDLs). For this, 41 total water quality monitoring stations were selected BOD and T-P data were collected from 2003 to 2019. The annual average water quality of BOD and T-P were calculated and compared with the target water quality for each stations by peroid. As a result of analyzing the BOD, Kumho A, Nakbon F, Namgang D, Miryang B, Wicheon B and Hoecheon A exceeded the target water quality criteria for two consecutive times. For T-P, Nakbon N, Naeseung B, Miryang A, Hwanggang A and Hoecheon A exceeded the target water quality criteria twice in a row. In the case of T-P, the target water quality excess rate was relatively low after the TMDLs implementation compared to before the TMDLs implementation. However, in the case of BOD, there was no difference in the target water quality excess rate before and after TMDLs. As a result, the overall annual average water quality shows a decreasing trend, but it is necessary to manage the water quality for the Nakdong river basin that exceed the target water quality.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1 Location of TMDL water quality monitoring stations in Nakdong river basin
그림 Fig. 2 Spatial variation of TMDL target water quality (BOD and T-P) in Nakdong river basin (2016∼2020)
표 Table 1 TMDL target water quality (BOD and T-P) for 41 stations in Nakdong river basin
그림 Fig. 3 BOD Evaluated and target water quality at 41 stations in Nakdong river basin points exceeding the target water quality twice in a row
그림 Fig. 4 T-P Evaluated and target water quality at 41 stations in Nakdong river basin points exceeding the target water quality twice in a row
표 Table 2 Evaluated and target water quality at 41 stations in Nakdong river basin (BOD)
표 Table 3 Evaluated and target water quality at 41 stations in Nakdong river basin (T-P)
그림 Fig. 5 Excess rate of target water quality for each stage of TMDLin Nakdong river basin (BOD)
표 Table 4 Excess rate of target water quality for each stage of TMDL in Nakdong river basin (BOD, T-P)
그림 Fig. 6 Excess rate of target water quality for each stage of TMDL in Nakdong river basin (T-P)

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 수질오염총량제 시행 후부터 현재까지 낙동강수계의 오염총량관리 운영결과를 조사 및 정리하여 낙동강수계의 공간적인 수질목표와 수질의 변화를 분석하였다. 수질총량오염제의 오염물질 대상인 BOD와 T-P에 대해 41개 지점의 평균수질을 산정하여 목표수질과 비교하였다.

제안 방법

수질총량오염제의 오염물질 대상인 BOD와 T-P에 대해 41개 지점의 평균수질을 산정하여 목표수질과 비교하였다. T-P의 경우 2단계부터 오염물질 대상으로 관리되고 있으나 측정된 수질자료를 이용하여 수질오염총량제가 시행되기 이전의 T-P 또한 평균수질을 산정하여 분석하였다.
이를 위해 BOD와 T-P에 대해 낙동강유역내에 위치한 41개 오염총량관리 대상지점의 평균수질과 목표수질을 비교, 분석하였다. T-P의 경우 2단계부터 오염물질 대상으로 포함되었으나 수질오염총량제가 시행되기 이전의 T-P 또한 수질을 조사하여 평균수질을 산정하였다.
본 연구에서는 수질총량오염제 실시로 인한 전체적인 낙동강 수질현황을 분석하였으며, 측정 수질값을 이용하여 평균수질을 산정하고 이를 목표수질과 비교, 분석하였다. 또한 목표수질 기준 초과횟수와 수질측정 횟수를 이용하여 목표수질초과율을 산정하여 낙동강 유역의 공간적분석을 실시하였다. 이를 위해 BOD와 T-P에 대해 낙동강유역내에 위치한 41개 오염총량관리 대상지점의 평균수질과 목표수질을 비교, 분석하였다.
목표수질 초과율은 총 수질측정 횟수에 대한 목표수질기준 초과횟수의 비율로 산정하였으며, 수질오염총량관리제도 실시이전 (2003-2004년), 1단계 (2005-2010년), 2단계 (2011-2015년), 3단계 (2016-2019년)로 구분하여 조사하였으며, 2003년부터 2019년의 측정된 수질자료를 이용하여 목표수질을 넘는 비율을 산정하였다. BOD의 경우 실시이전 금호강 유역 인근 본류와 낙동강 하류 남강유역의 초과율이 비교적 높으며, 1단계에서는 남강유역의 초과율이 높은 것으로 나타난다.
본 연구에서는 수질총량오염제 실시로 인한 전체적인 낙동강 수질현황을 분석하였으며, 측정 수질값을 이용하여 평균수질을 산정하고 이를 목표수질과 비교, 분석하였다. 또한 목표수질 기준 초과횟수와 수질측정 횟수를 이용하여 목표수질초과율을 산정하여 낙동강 유역의 공간적분석을 실시하였다.
산정된 평균수질과 목표수질을 비교하여 평가하기 위한 기간 분류는 수질오염총량관리제도 실시이전 (2003년∼2004년), 1단계 (2005년∼2010년), 2단계 (2011년∼2015년), 3단계 (2016년∼2019년)로 구분하여 조사하였다.
따라서 본 연구에서는 수질오염총량제 시행 후부터 현재까지 낙동강수계의 오염총량관리 운영결과를 조사 및 정리하여 낙동강수계의 공간적인 수질목표와 수질의 변화를 분석하였다. 수질총량오염제의 오염물질 대상인 BOD와 T-P에 대해 41개 지점의 평균수질을 산정하여 목표수질과 비교하였다. T-P의 경우 2단계부터 오염물질 대상으로 관리되고 있으나 측정된 수질자료를 이용하여 수질오염총량제가 시행되기 이전의 T-P 또한 평균수질을 산정하여 분석하였다.
또한 목표수질 기준 초과횟수와 수질측정 횟수를 이용하여 목표수질초과율을 산정하여 낙동강 유역의 공간적분석을 실시하였다. 이를 위해 BOD와 T-P에 대해 낙동강유역내에 위치한 41개 오염총량관리 대상지점의 평균수질과 목표수질을 비교, 분석하였다. T-P의 경우 2단계부터 오염물질 대상으로 포함되었으나 수질오염총량제가 시행되기 이전의 T-P 또한 수질을 조사하여 평균수질을 산정하였다.

대상 데이터

평균수질은 목표수질이 정해진 다음 각 단위유역에서의 BOD와 T-P를 평가하기 위한 수질값으로 산정 시점으로부터 과거 3년간 측정한 것으로 하며 낙동강수계 물관리 및 주민지원 등에 관한 법률 시행규칙 (2020)에 따라 계산되었다. 2003년부터 2019년까지의 수질자료를 이용하였으나 목표수질이 2005년부터 제시되어 있어, 2003년 2004년의 목표수질은 1차 목표수질 (2005년 목표수질)을 기준으로 비교, 분석하기 위해 이용되었다. 산정된 평균수질과 목표수질을 비교하여 평가하기 위한 기간 분류는 수질오염총량관리제도 실시이전 (2003년∼2004년), 1단계 (2005년∼2010년), 2단계 (2011년∼2015년), 3단계 (2016년∼2019년)로 구분하여 조사하였다.
BOD, T-P의 낙동강수계 41개 지점의 실측 수질자료를 이용하여 2005∼2019년까지의 평균수질을 산정하였다.
낙동강 유역의 수질오염총량관리에 따른 수질분석을 위해 낙동강물환경연구소에서 낙동강 수계법 제9조∼17조에 따라 관리하는 41개의 단위유역을 선정하였고, 환경부의 물환경정보시스템 (water.nier.go.kr)을 이용하여 2003년부터 2019년까지의 BOD와 T-P 자료를 수집하여 정리하였다.
본 연구의 대상유역은 낙동강 유역으로 낙동강은 해발 1,567 m의 강원도 태백산에서 발원하여 총 길이가 525 km인 강으로 안동호에 유입된 후 서쪽으로 흘러 반변천, 미천, 내천을 비롯한 지류와 합류하고, 남쪽으로 흐르면서 영강, 병성천, 위천, 감천, 금호강, 회천, 황강, 남강과 합류한 후 동쪽으로 흐르며 밀양강 및 양산천에 합류 후 낙동강 하굿둑을 통해 남해로 흘러 들어간다. 낙동강 유역은 22개 중권역, 195개 소권역으로 구분되고, 804개 하천을 포함하며, 유역면적 23,717 km²의 유역특성을 가지고 있다.

이론/모형

평균수질은 목표수질이 정해진 다음 각 단위유역에서의 BOD와 T-P를 평가하기 위한 수질값으로 산정 시점으로부터 과거 3년간 측정한 것으로 하며 낙동강수계 물관리 및 주민지원 등에 관한 법률 시행규칙 (2020)에 따라 계산되었다. 2003년부터 2019년까지의 수질자료를 이용하였으나 목표수질이 2005년부터 제시되어 있어, 2003년 2004년의 목표수질은 1차 목표수질 (2005년 목표수질)을 기준으로 비교, 분석하기 위해 이용되었다.

성능/효과

2단계 (2011-2015년)부터 T-P는 관리대상으로 추가되었으며, 낙동강 본류 Nakbon E∼F와 낙동강하굿둑 부근 Nakbon K∼N에서 높은값을 보였으며, 3단계부터 현재까지는 Nakbon B와 Banbyeon B의 초과율이 비교적 높은 값을 보였다.
2단계 수질오염총량제를 실시시간에는 T-P가 추가되었으며, 낙동강 본류 Nakbon E∼F와 낙동강 하굿둑 부근 Nakbon K∼N이 높은 값을 보였다.
BOD의 경우 지점별로 분석한 결과 Kumho A, Nakbon F, Namgang D, Miryang B, Wicheon B, Hoecheon A 등이 2회 연속 목표수질을 초과하는 것으로 나타났다. 단계별로 분석한 결과 1단계는 9개 지점, 2단계는 5개 지점, 3단계는 11개 지점이 2회 연속 목표수질을 초과하였다.
BOD의 초과율 분석 결과 낙동강 본류 Nakbon E∼F, 남강유역과 금호강유역이 수질오염총량제의 실행에도 여전히 초과율이 높은 것을 알 수 있다.
T-P의 경우 지점별로 분석한 결과 Nakbon N, Naeseung B, Miryang A, Hwanggang A, Hoecheon A 등이 2회 연속 목표수질을 초과하는 것으로 나타났다. 단계별로 분석한 결과 2단계는 23개 지점, 3단계는 3개 지점이 2회 연속 목표수질을 초과하였다.
단계별로 분석한 결과 1단계는 9개 지점, 2단계는 5개 지점, 3단계는 11개 지점이 2회 연속 목표수질을 초과하였다. T-P의 경우 지점별로 분석한 결과 Nakbon N, Naeseung B, Miryang A, Hwanggang A과 Hoecheon A 등이 2회 연속 목표수질을 초과하는 것으로 나타났다. 단계별로 분석한 결과 2단계는 23개 지점, 3단계는 3개 지점이 2회 연속 목표수질을 초과하였다.
T-P의 경우는 수질오염총량제 1과 2단계 시행에서 낙동강 본류 Nakbon E∼F와 낙동강하굿둑 부근 Nakbon K∼N에서 높은 값을 보였으나 3단계 시행 후 평균 14%로 초과율이 많이 낮아진 것을 알 수 있다.
T-P의 경우는 수질오염총량제 1과 2단계　시행에서 낙동강 본류 Nakbon E∼F와 낙동강하굿둑 부근 Nakbon K∼N에서 높은값을 보였으나 3단계 시행 후 평균 14%로 초과율이 많이 낮아졌으며 수질오염총량제의 효과가 있음으로 판단된다.
목표수질기준 초과횟수와 총 수질측정횟수를 이용하여 초과율을 산정하여 공간적으로 분석한 결과 BOD의 경우 수질오염총량제 실시이전에는 금호강 유역 인근 본류와 낙동강 하류 남강유역의 초과율이 비교적 높으며, 1단계 수질오염총량제를 실시기간에는 남강유역의 초과율이 높은 것으로 나타났으며, 2단계에는 금호강 유역의 초과율이 높은 값을 가지며, 3단계부터 현재까지는 낙동강 본류 Nakbon E∼F의 초과율이 높은 값을 보였다.
산술평균으로 계산하였을 때 41개의 지점 BOD의 초과율은 20.4% (실시이전) > 28.4% (1단계) > 31.5% (2단계) > 30.8% (3단계)로 나타났으며, T-P의 초과율은 63.9% (실시이전) > 53.6% (1단계) > 27.3% (2단계) > 14.2% (3단계)로 지속적으로 감소하는 추세를 보였다.
산술평균으로 계산하였을 때 41개의 지점 BOD의 초과율은 20.4% (실시이전)> 28.4% (1단계, 2005∼2010)> 31.5% (2단계, 2011∼2015)> 30.8% (3단계, 2016∼2019)로 나타났고 T-P의 초과율은 63.9% (실시이전)> 53.6% (1단계, 2005∼2010)> 27.3% (2단계, 2011∼2015)> 14.2% (3단계, 2016∼2019)로 지속적으로 감소하는 추세를 보였다.
초과율 분석 결과 낙동강 본류 Nakbon E∼F와 남강유역이 수질오염총량제의 실행에도 여전히 초과율이 높은 것을 알 수 있다.
평균수질과 목표수질을 비교, 분석한 결과 BOD의 경우 Kumho A, Nakbon F, Namgang D, Miryang B, Wicheon B과 Hoecheon A 등이 2회 연속 목표수질을 초과하는 것으로 나타났다. 단계별로 분석한 결과 1단계는 9개 지점, 2단계는 5개 지점, 3단계는 11개 지점이 2회 연속 목표수질을 초과하였다.

후속연구

본 연구를 통해 분석한 결과 낙동강유역의 BOD와 T-P의 평균수질은 대체로 감소 추세를 나타내고 있으나, 낙동강 본류나 금호강유역, 낙동강 하류 등 목표수질을 초과하는 유역이 있으므로 수질관리 방안이 필요한 것으로 판단된다. 또한 목표수질 초과율을 분석한 결과 T-P의 경우 감소추세를 보이고 있으나, BOD의 경우 일부 상승하는 추세를 보이고 있어 목표수질 달성을 위한 오염원관리 및 수질관리 대책이 필요한 것으로 판단된다. 현재의 수질오염총량기준은 3년간의 장기간의 평균치로부터 목표수질이 산정되기 때문에 순간적인 수질악화로 인한 초과사례가 있을 것으로 예상되어 이에 대한 해결책이 필요할 것으로 보인다.
본 연구를 통해 분석한 결과 낙동강유역의 BOD와 T-P의 평균수질은 대체로 감소 추세를 나타내고 있으나, 낙동강 본류나 금호강유역, 낙동강 하류 등 목표수질을 초과하는 유역이 있으므로 수질관리 방안이 필요한 것으로 판단된다. 또한 목표수질 초과율을 분석한 결과 T-P의 경우 감소추세를 보이고 있으나, BOD의 경우 일부 상승하는 추세를 보이고 있어 목표수질 달성을 위한 오염원관리 및 수질관리 대책이 필요한 것으로 판단된다.
또한 목표수질 초과율을 분석한 결과 T-P의 경우 감소추세를 보이고 있으나, BOD의 경우 일부 상승하는 추세를 보이고 있어 목표수질 달성을 위한 오염원관리 및 수질관리 대책이 필요한 것으로 판단된다. 현재의 수질오염총량기준은 3년간의 장기간의 평균치로부터 목표수질이 산정되기 때문에 순간적인 수질악화로 인한 초과사례가 있을 것으로 예상되어 이에 대한 해결책이 필요할 것으로 보인다.

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