[논문]총유기탄소와 화학적산소요구량을 이용한 낙동강 물관리 방안

김보은; 강미아; 정교철

doi:10.9720/kseg.2023.1.051

초록
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낙동강은 수중 생태계의 안전을 위한 자연자원으로서의 기능뿐만 아니라 유역주민들이 상수원수로 사용하고 있다. 사람들의 생활에 이용될 여러 산업에서 발생시키는 폐수와 사람들이 뱉어내는 오·하수 등은 방류수 기준을 만족시켜 낙동강으로 유입시키고 있다. 낙동강본류에서 모니터링되어 공개되고 있는 50개 지점의 수질 자료를 활용하여 신·구 유기물질 항목 간의 상관성을 살펴보았다. 낙동강본류에서 나타나는 신유기물질 항목인 TOC와 구유기물질 항목인 COD는 결정계수(R²)가 0.6134로 나타나 상관성은 높다고 할 수 있다. TOC·COD를 이용하여 평가한 각 지점의 수질 등급에서는 그 차이가 무시할 수준을 넘어섬을 알 수 있다. 즉 COD를 대체하여 TOC를 활용하여 낙동강본류의 평가할 때 상대적으로 더 양호한 등급으로 나타났다. 따라서 TOC의 수질 등급을 재검토할 필요성이 여전히 남아있고 COD의 지속적인 모니터링이 요구된다고 할 수 있다. 이에 더해 신·구 유기물질에 영향을 미치는 인위적인 오염원과 자연적인 요소들에 대해 발생 원인이 명확하게 규명되어야 낙동강의 수질등급을 활용한 물관리가 가능할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Nakdong river is both a natural resource crucial to underwater ecosystems and a water source for its basin's residents. Industrial wastewater and domestic sewage must meet the relevant standards for discharged water before they can flow into the river. The correlation between old and new measure...

The Nakdong river is both a natural resource crucial to underwater ecosystems and a water source for its basin's residents. Industrial wastewater and domestic sewage must meet the relevant standards for discharged water before they can flow into the river. The correlation between old and new measures of organic matter was examined using water quality data from 50 monitoring locations in the main stream of the Nakdong river. The coefficient of determination (R2) for total organic carbon (TOC), the new measure of organic matter, and chemical oxygen demand (COD), the old measure of organic matter, in the main stream of the Nakdong river was 0.6134, indicating high correlation. Water quality at each location assessed using TOC and COD showed disparities that cannot be ignored: quality appeared higher when evaluating the main stream of the Nakdong river using TOC instead of COD. Therefore, there remains a need to review water quality ratings based on TOC; continuous monitoring of COD is also required. In addition, the cause of the difference should be clearly identified to help assess artificial sources of pollution and natural factors affecting organic matter. Water management of the Nakdong river will then be possible using the water quality rating.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Standards for the living environment based on TOC/COD
그림 Fig. 1. Correlation between TOC and COD using the standard for the living environment.
그림 Fig. 2. Correlation between TOC and COD in the Nakdong river (S1-S50; n = 17,376).
그림 Fig. 3. Correlation between TOC and COD in the Nakdong river (Yi, 2017, modified).
그림 Fig. 4. TOC concentrations in the Nakdong river (Jan. 2007-Dec. 2017, S1-S50, n = 17,376; Kim, 2019).
그림 Fig. 5. COD concentrations in the Nakdong river (S1-S50, n = 17,992; Kim, 2019).
표 Table 2. Rating results for standards of the living environment in the Nakdong river (S1-S50, n = 13,340; Kim, 2019)
표 Table 2. Continued
그림 Fig. 6. Cumulative ratio of TOC and COD grade forthe Nakdong river using the standard of the living environment (S1-S50, n = 13,340; Kim, 2019).

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 TOC와 COD의 분포현황, 상관성 등을 분석하였으며 낙동강 수질의 흐름을 유하거리와 질적 수준으로 상 ‧ 중 ‧ 하류로 구분하고자 하였다. 이를 통해 기축적된 자료를 활용할 수 있는 통합물관리 방안을 제안하고자 한다.
수질을 나타내는 항목 중 일반항목으로 분류되는 유기물질로 생물학적산소요구량(biochemical oxygen demanded, BOD), 화학적산소요구량(chemical oxygen demanded, COD), 총유기탄소(total organic carbon, TOC) 등이 있다. 하천 ‧ 호소 등의 생활환경에서 BOD 농도의 회복이 달성되었으나 COD의 농도증가로 인해 난분해성 유기물질에 대한 관심이 고조되고 COD 항목이 갖는 한계를 극복하기 위한 방안에 대해 연구되었다. 이러한 연구들은 유기물질 지표로 TOC의 도입 필요성을 제시하는데 기여한 것으로 보인다.

제안 방법

낙동강본류 총 하천길이 501 km를 기준으로 유하거리를 3등분하여 상 ‧ 중 ‧ 하류로 구분하여 모니터링 지점의 TOC ‧ COD 결과를 분석하였다. 상류(S1~S22), 중류(S23~S35), 하류(S36~S50)으로 표시하였다.
최근 방송에서(TBC, 2022)에서는 유기물질 항목별 수질등급에 대한 적절성을 요구하는 TOC의 중요성을 방송하기도 했다. 따라서 TOC와 COD의 분포현황, 상관성 등을 분석하였으며 낙동강 수질의 흐름을 유하거리와 질적 수준으로 상 ‧ 중 ‧ 하류로 구분하고자 하였다. 이를 통해 기축적된 자료를 활용할 수 있는 통합물관리 방안을 제안하고자 한다.
앞 절에서 사용한 동일 자료를 사용하여 높은 상관성을 나타내는 TOC ‧ COD 기준을 이용하여 하천수 수질 등급을 살펴보았다. TOC 기준이 COD 기준에 비해 Ib 등급부터 1 mg/L 낮게 적용되고 III 등급에서는 2 mg/L 낮게 적용되며 IV 등급부터는 3 mg/L 낮게 적용되어 강화되었음을 알 수 있다.

대상 데이터

본 연구에서는 낙동강수계 본류의 오염수준을 활용하였다. 국가물환경정보시스템(water information system, WIS, 2018)의 수질측정망을 이용한 낙동강수계 관련 논문과 보고서 등을 대상으로 하였다. TOC의 경우는 낙동강본류 지점에 따라 시작된 시기가 달라 측정망 자료의 수에 차이를 나지만 결과를 도출하는데에는 큰 문제가 없는 것으로 판단되었다.
5에 나타낸 거리의 차이는 유하거리를 산술적으로 나눈 것이다. 모니터링 지점(S, Site)과 사용한 자료들은 Kim(2019)에서 정리한 바와 같으며 이 자료들은 환경부 물환경정보시스템에서 다운로드하여 사용하였다.
본 연구에서는 자연으로서의 역할뿐만 아니라 상수원수로 이용하는 낙동강본류 50개 지점을 대상으로 하였다. 낙동강은 낙동강유역의 주민들이 식수원으로 사용하므로 많은 주민들이 낙동강유역에서 나타내는 수질에 대한 관심은 매우 높다.

이론/모형

본 연구에서는 낙동강수계 본류의 오염수준을 활용하였다. 국가물환경정보시스템(water information system, WIS, 2018)의 수질측정망을 이용한 낙동강수계 관련 논문과 보고서 등을 대상으로 하였다.

후속연구

2026년부터 낙동강에 유입되는 산업‧ 오 ‧ 폐수 등의 방류수 등의 관리에 TOC 총량이 도입되어 통합물관리를 하게된다. 따라서 TOC 항목에 대해서도 오염 발생 원인을 규명하여야 하며 등급별 수질 기준에 대한 적정성 연구가 필요하다. 이번 연구는 앞선 연구(Kang, 2014)를 통해 TOC의 효율적 이용을 강조한 바와 같이 물관리에서 가장 중요한 것은 오염에 대한 정확한 원인을 알고 적확한 대책을 마련하여 대비하는 것임을 다시 한 번 증명하였다.

참고문헌 (10)

Choi, B.W., Kang, M., 2018, Availability evaluation of TOC as the environmental standard - Survey of lakes in Nakdong？river basin -, Journal of Wetlands Research, 20(2), 173-180 (in Korean with English abstract).

원문보기 상세보기
Kang, M., 2014, Characteristics and effective usage of organic indexes in water environments -Lakes in Nakdong river？basin-, Journal of Wetlands Research, 16(1), 153-160 (in Korean with English abstract).

원문보기 상세보기
Kim, B.E., 2019, A study of the appropriateness of TOC for water quality evaluation in water environment, Doctoral？Thesis, Andong National University, 144p (in Korean with English abstract).
MOE (Ministry of Environment), 2022, Official test method for water pollution (in Korean).
Oh, E.H., Lee, H.H., Park, J.S., Yang, S.I., Lim, H.S., Ahn, G.W., 2015, The characteristics of TOC, COD/BOD on Youngsan river basin, Journal of the Korean Society for Environmental Analysis, 18(1), 38-48 (in Korean with English abstract).
TBC, 2022, Water pollution of Nakdong river, Retrieved from https://www.youtube.com/watch?vOMxmREmLIbw.
The National Institute of the Korean Language, 2023, https://dic.daum.net/word/view.do?wordidkkw000641610&q%EC%88%98%EC%A7%88+%EA%B8%B0%EC%A4%80&suptypeOPENDIC_KK.
Weinrich, L.A., Jjemba, P.K., Giraldo, E., LeChevallier, M.W., 2010, Implications of organic carbon in the deterioration？of water quality in reclaimed water distribution systems, Water Research, 44, 5367-5375.

상세보기
WIS (Water Information System), 2018, http://water.nier.go.kr/
Yi, S.B., 2017, Quality evaluation of Nakdong river using different organic indexes, Master Thesis, Andong National University, 76p (in Korean with English abstract).

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