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문제 정의
- 나타났다. 20) 지금까지 발표된 인공식물섬의 수질개선효과는 식물체의 제거시 나타나는 영양물질의 제거 효과로 평가하였으나, 본 연구에서는 인공식물섬의 영양염류의 홉수효과 뿐만 아니라 차광효과에 의한 식물성 플랑크톤의 발생억제와 이에 따르는 유기물의 감소효과를 수질모형을 통해 평가하고자 한다.
제안 방법
- 수행하므로 수확하여 제거한다면 저수지의 수질개선에 기여할 수 있다. 갈대의 성장량 자료와 식물체 N, P 농도자료를15) 이용하여 영양염류 흡수량을 추정하였다. Table 1과 같이 인공식물섬에서 갈대는 줄기부에서 질소 43.
- 0 m)이며, 목재틀 위에는 사람이 올라가서 식물을 유지관리를 할 수 있는 구조로 하였다. 수생식물을 지지하기 위해 사각형의 부체 안에 PVC 파이프를 가로와 세로방향으로 각각 40 cm 간격으로 설치하고 그 위에 나이론망(Net)을 포설하였다. PVC 파이프 속에 나이론 줄을 넣고 나이론 줄의 양쪽을 목재틀에 묶었다.
- 수생식물의 성장량 조사는 식물성장기에 매월 1회 간격으로 줄기부를 채취하여 분석하였으며, 뿌리부는 10월에 채취하여 분석하였다. 식물의 성장량은 채취된 수생식물의 줄기와 뿌리부를 65 ℃의 항온조에서 건조시킨 후 건조중량으로 측정하였다.
- 감소 등으로 볼 수 있다. 수질모형의 적용은 이들 요인에 해당되는 방정식을 수정하여 적용하였다.
- 식물에 의한 영양염류 흡수량 자료는 월별 줄기부의 순성장량(Fig. 1)에 줄기부에 대한 뿌리부의 비율을 고려하여 전체 식물순생산량을 계산한 후 식물체 속에 포함된 N과 P의 비율 (Table 1)을 곱하고 이를 일별로 환산하였다. 식물에 의해 제거되는 수질성분은 PO4-P와 NO3-N로 하였다.
- 10월에 채취하여 분석하였다. 식물의 성장량은 채취된 수생식물의 줄기와 뿌리부를 65 ℃의 항온조에서 건조시킨 후 건조중량으로 측정하였다.
- 식물에 의해 제거되는 수질성분은 PO4-P와 NO3-N로 하였다. 인공식물섬 밑의 수중은 태양복사열이 전달되지 않는 것으로 조사된 바 있어 수질모형에 이용된 방정식에서 수중에 전달되는 태양복사열과 재폭기되는 양은 저수지의 수표면에서 인공식물섬이 차지하는 면적의 비율만큼 감하도록 모형을 수정하여 적용하였다.
- 인공식물섬 설치에 따르는 빛에너지 차단효과를 알아보기 위해 인공식물섬이 설치된 수중과 설치되지 않은 수중에서 복사계(Radiometer)로 복사에너지를 측정하였다. 인공식물섬이 설치되지 않은 지역의 수중에서 복사열은 수심 0.
대상 데이터
- PVC 파이프 속에 나이론 줄을 넣고 나이론 줄의 양쪽을 목재틀에 묶었다. 각 인공식물섬에는 다년초 수생식물인 애기부들 {Typha angustifolia), 줄(Zizania latifolia), 갈대(Phragmites australis)를 선정하여 식재하였다. 수생식물은 포장에서 씨앗으로 발아되어 포트(Pot)에서 재배된 식물을 이용하였다.
- 이용한 모형은 복잡한 생태계 모형을 단순화시켜 많은 계수들의 입력에 따른 부정확성을 피하고, 수질정화공법의 영향을 예측할 수 있도록 개발한 모형이다.모형의 보정은 인공식물섬이 설치된 마산저수지의 1998~1999년의 수문 및 수질자료를 이용하였으며, 모형의 검정은 전북 익산시 왕궁저수지의 자료를 이용하였다. 저수지의 수질분석은 수질오염공정시험방법17)에 따라 분석하였다.
- 인공식물섬은 충남 아산시에 위치한 마산저수지에 3조를 설치하였다. 1조는 10개의 부체 (Floating platforms)# 세로 방향 2개, 가로 방향 5개로 서로 연결하였다.
이론/모형
- 인공식물섬에 의한 저수지의 수질개선 효과분석은 수질모형을 이용하였다. 이용한 모형은 복잡한 생태계 모형을 단순화시켜 많은 계수들의 입력에 따른 부정확성을 피하고, 수질정화공법의 영향을 예측할 수 있도록 개발한 모형이다.
- 모형의 보정은 인공식물섬이 설치된 마산저수지의 1998~1999년의 수문 및 수질자료를 이용하였으며, 모형의 검정은 전북 익산시 왕궁저수지의 자료를 이용하였다. 저수지의 수질분석은 수질오염공정시험방법17)에 따라 분석하였다.
성능/효과
- 1. 저수지 내에 부력을 이용한 3개의 인공식물섬을 조성하여 다년생 수생식물인 갈대, 애기부들, 줄을 각각 식재한 결과 인위적인 영양분의 공급 없이도 성장이 가능한 것을 확인하였다. 그러나, 뿌리의 성장량이 지상부에 비해 불량한 애기부들의 경우 파랑과 바람에 의해 유실되는 것으로 나타나 인공식물섬의 조성에서는 수생식물의 종류 선정이 매우 중요한 것으로 생각되었다.
- 2. 인공식물섬에 식재된 지 2년째인 갈대의 줄기부 현존량은 3, 604 g/m2으로 육상습지에서 자생하는 갈대 현존량의 최대치와 비슷한 수준이었다. 갈대의 지상부 제거로 나타날 수 있는 호소 내 영양염류의 제거량은 질소 77.
- 3. 인공식물섬의 수생식물에 의한 영양염류 제거량과 광 에너지의 차단효과를 수질모형에 반영하여 저수지 수질개선효과를 분석한 결과 인공식물섬은 T-N과 T-P의 개선뿐만 아니라 조류의 발생을 크게 억제하여 COD도 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 그러나, 인공식물섬의 설치면적 증가에 따르는 저수지의 수질개선효과를 분석한 결과 인공식물섬만으로 오염된 저수지를 개선하려면 많은 면적이 소요될 것으로 판단되었다.
- 인공식물섬의 수생식물에 의한 영양염류 제거량과 광 에너지의 차단효과를 수질모형에 반영하여 저수지 수질개선효과를 분석한 결과 인공식물섬은 T-N과 T-P의 개선뿐만 아니라 조류의 발생을 크게 억제하여 COD도 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 그러나, 인공식물섬의 설치면적 증가에 따르는 저수지의 수질개선효과를 분석한 결과 인공식물섬만으로 오염된 저수지를 개선하려면 많은 면적이 소요될 것으로 판단되었다.
- 수정된 모형을 이용하여 인공식물섬의 면적이 증가에 따른 저수지 수질 개선효과를 분석한 결과, Table 5-10과 같이 연구 대상 저수지 만수면적(92 ha)의 10%인 9.2 ha 크기의 인공식물섬을 조성할 경우 COD는 설치전의 10.4 mg/L에서 설치 후에는 9.8 mg/L로 예측되어 COD 개선 효과는 5.1%로 나타났다. T-Ne 14.
- 인공식물섬은 식물체에 의한 영양염류의 흡수 이외에 햇빛 차단에 의한 조류생성의 억제, 뿌리 부분 에 부착된 미생물에 의한 오염물질의 제거 기능, 동물성 플랑크톤, 어류, 곤충류, 새들의 증가 등에 의한 생물종다양성의 증진, 호소 경관의 증진 등의 효과가 있는 것으로 나타났다. 20) 지금까지 발표된 인공식물섬의 수질개선효과는 식물체의 제거시 나타나는 영양물질의 제거 효과로 평가하였으나, 본 연구에서는 인공식물섬의 영양염류의 홉수효과 뿐만 아니라 차광효과에 의한 식물성 플랑크톤의 발생억제와 이에 따르는 유기물의 감소효과를 수질모형을 통해 평가하고자 한다.
후속연구
- 4. 따라서 인공식물섬은 저수지의 수질개선 뿐만 아니라 생물 종다양성 증진, 호소경관개선, 친수공간기능 등을 고려하여 저수지의 종합적 관리측면에서 도입되어야 할 것으로 생각된다.
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