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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 연구에서는 수도권의 시민들의 생활과 밀접하게 관련이 되어있는 한강수계내의 북한강의 화천댐과 남한강의 충주댐에서 팔당댐까지의 구간(그림 1 참조)를 대상으로 오염실태를 파악하여 오염원의 체계적 관리의 기본이 되는 오염원 자료의 분석을 수행하였다. 이를 위해서 현재 가용한 자료 인 댐 유출량과 방류량 자료와 환경부의 환 경연감 등의 자료를 사용하여 물수지분석과 물질수지분석을 수행하여 대상유역의 오염 부하량을 추정하였다.

제안 방법

• 먼저 대상 유역의 주요댐을 기춘으로 댐 유입량과 방류량의 차로부터 각 댐간 지류유입량을 계산하였는데 춘천댐 유입량과 화천댐 방류량으로부터 화천댐과 춘천댐 간의 지천 유입유량을, 춘천댐 및 소양강댐 방류량과 청평댐 유입량으로부터 춘천댐 소양강댐과 청평 댐간 지 천유입 량을 산정 하고 마찬가지 방법으로 충주댐과 충주조정 지 댐간의 지 천인 달천의 유입량을 산정했다. 다음으로 청평 댐과 충주조정지 댐의 방류량과 팔당댐의 유입량에서 취수량을 뺀 값으로부터 청평댐과 팔당댐간의 지천 유입유량 및 경안천 유입유량의 합을 산정하였다. 그림 2에 각 댐을 기준으로 위 부분에 유입량을 아래부분에 방류량을 나타내고 각 댐간 지천 유입유량 의 산정과정을 보였다.
• 수계에 대한 전체적인 물수지를 파악하고 유역의 장기 유출량을 추정하기 위하여 수력발전 소 운용자료집의 댐 유입량 및 방류량 자료로부터 하류 댐 유입량과 상류 댐 방류량과의 차를 구하여 지천유입량, 즉 유역 유출량을 산정하였다. 대상유역에 대하여 1992년부터 1997년까지 월 별 물수지 분석을 수행하였다. 먼저 대상 유역의 주요댐을 기춘으로 댐 유입량과 방류량의 차로부터 각 댐간 지류유입량을 계산하였는데 춘천댐 유입량과 화천댐 방류량으로부터 화천댐과 춘천댐 간의 지천 유입유량을, 춘천댐 및 소양강댐 방류량과 청평댐 유입량으로부터 춘천댐 소양강댐과 청평 댐간 지 천유입 량을 산정 하고 마찬가지 방법으로 충주댐과 충주조정 지 댐간의 지 천인 달천의 유입량을 산정했다.
• 대상유역에 대하여 1992년부터 1997년까지 월 별 물수지 분석을 수행하였다. 먼저 대상 유역의 주요댐을 기춘으로 댐 유입량과 방류량의 차로부터 각 댐간 지류유입량을 계산하였는데 춘천댐 유입량과 화천댐 방류량으로부터 화천댐과 춘천댐 간의 지천 유입유량을, 춘천댐 및 소양강댐 방류량과 청평댐 유입량으로부터 춘천댐 소양강댐과 청평 댐간 지 천유입 량을 산정 하고 마찬가지 방법으로 충주댐과 충주조정 지 댐간의 지 천인 달천의 유입량을 산정했다. 다음으로 청평 댐과 충주조정지 댐의 방류량과 팔당댐의 유입량에서 취수량을 뺀 값으로부터 청평댐과 팔당댐간의 지천 유입유량 및 경안천 유입유량의 합을 산정하였다.
• 수질 관측 지점이 한 개 이상인 지천에 대해서는 본류에 가장 가까이 위치한 지점에서의 관측 자료를 사용하였다. 먼저 지천 유입부하량 자료를 사용하여 본류 내 각 지점에서의 단위시간당 총질소 흐름률(flux)을 구하고 이를 본류상의 수질관측 지점 에서 관측된 수질 자료를 이용하여 계산된 흐름률과 비교할 수 있도록 함께 고하였다. 비교대상으로 사용한 관측치들은 해당 지첨에서의 총질소 농도 관측치에 물수지분석으로부터 구한 유량값을 곱하여 구한 것으로 남한강 수계에 대하서는 중원, 덕은리, 원주, 강천, 여주 1.
• 수계에 대한 전체적인 물수지를 파악하고 유역의 장기 유출량을 추정하기 위하여 수력발전 소 운용자료집의 댐 유입량 및 방류량 자료로부터 하류 댐 유입량과 상류 댐 방류량과의 차를 구하여 지천유입량, 즉 유역 유출량을 산정하였다. 대상유역에 대하여 1992년부터 1997년까지 월 별 물수지 분석을 수행하였다.
• 비교대상으로 사용한 관측치들은 해당 지첨에서의 총질소 농도 관측치에 물수지분석으로부터 구한 유량값을 곱하여 구한 것으로 남한강 수계에 대하서는 중원, 덕은리, 원주, 강천, 여주 1. 여주2, 및 양평에 대한 관측자료를, 북한강 수계에 대해서는 춘천, 의암, 춘성교, 대성리 및 삼봉리 지점에서의 관측 자료를 각각 사용하여 이들 지점에서의 총질소 흐름률을 각각 계산하였다. 그림 5에 남한강과 북 한강의 오염부하량 계산에 사용된 지류의 입력위치, 물질수지 분석의 결과와 비교대상으로 선정한 본류의 관측지점의 위치와 입력된 자료가 관측치인지 미관측지점에 사용한 평균치인지를 나타내었다.
• 이때 계산결과 중 하나인 오염부하량 본류수치#를 참 값으로 가정하여 상대적 차를 상대오차로 정의하고 위와 같은 분석을 TN과 TP를 대상으로 1992-1997년까지 지점별로 실시하였다. 월별 TN과 TP의 상대오차를 구하고 이 값으로부터 월별 상대오차의 제곱평균제곱군(RMS: Root Mean Square)을 구한것과 월별 물 질수지분석결과의 월별 평균과 본류관측농도에 물수지분석결과를 곱한 오염부하량를 각각 연평균 한 수치의 상대오차를 구하였다. 이 두 가지 연평균 상대오차를 대상기간에 대하여 지점별로 평균 하여 그림 9(a)에 비교하여 나타내고 그림 9(a)에 대상 연도의 모든 지점의 연평균상대오차를 평 균하여 연도별로 비교한 것을 나타내었다.
• 그림 2에 각 댐을 기준으로 위 부분에 유입량을 아래부분에 방류량을 나타내고 각 댐간 지천 유입유량 의 산정과정을 보였다. 이 결과로부터 구해진 각 댐간 지천유입유량의 합을 각 댐간 지천의 점유 유역 면적(표 1 참조)에 대하여 배분하여 각각 지천의 배수유역의 유역 유출량을 산정하였고 이 과정은 북한강 유역와 남한강 유역으로 나누어 수행하였다. 그림 3에 예로서 1997년 8월의 남한 강과 북한강의 물수지분석 결과틀 나타내었다.
• 자료의 통계분석의 일단계로서 본류관측지점의 관측농도에 그 지점 의 유역유출량을 곱한 오염부하량(0)과 같은 지점의 물질수지분석 결과(T)와의 비교분석을 위하여 각 지점의 상대적 차#를 월단위로 구하였다. 이때 계산결과 중 하나인 오염부하량 본류수치#를 참 값으로 가정하여 상대적 차를 상대오차로 정의하고 위와 같은 분석을 TN과 TP를 대상으로 1992-1997년까지 지점별로 실시하였다. 월별 TN과 TP의 상대오차를 구하고 이 값으로부터 월별 상대오차의 제곱평균제곱군(RMS: Root Mean Square)을 구한것과 월별 물 질수지분석결과의 월별 평균과 본류관측농도에 물수지분석결과를 곱한 오염부하량를 각각 연평균 한 수치의 상대오차를 구하였다.
• 본 연구에서는 수도권의 시민들의 생활과 밀접하게 관련이 되어있는 한강수계내의 북한강의 화천댐과 남한강의 충주댐에서 팔당댐까지의 구간(그림 1 참조)를 대상으로 오염실태를 파악하여 오염원의 체계적 관리의 기본이 되는 오염원 자료의 분석을 수행하였다. 이를 위해서 현재 가용한 자료 인 댐 유출량과 방류량 자료와 환경부의 환 경연감 등의 자료를 사용하여 물수지분석과 물질수지분석을 수행하여 대상유역의 오염 부하량을 추정하였다.
• 한강수계의 남한강과 북한강의 화천댐, 충주댐이하 팔당댐까지를 대상으로 1992- 1997년까지의 기간에 대하여 총질소와 총인의 오염부하량의 추정을 수행하였디..

대상 데이터

• 유입수실이 관측되지 않는 나머지 지천들에 대해서는 이 관측치들의 평균치를 유입수질로 서 사용하였다. 북한강수계의 경우 소양강, 공지천, 가평천, 홍천강, 조종천, 묵현천의 6개 지천의 수질 관측치를 사용하였으며, 이들 지천의 수질평균치를 미관측 지천들의 유입수질로서 사용하였다. 북한강 수계의 경우 수질이 측정된 지천들의 점유 유역면적(5, 279 km²)은 화천댐 하류 전체 면적(6, 083 knf)의 87%를 차지 한다.
• 북한강 수계의 경우 수질이 측정된 지천들의 점유 유역면적(5, 279 km²)은 화천댐 하류 전체 면적(6, 083 knf)의 87%를 차지 한다. 수질 관측 지점이 한 개 이상인 지천에 대해서는 본류에 가장 가까이 위치한 지점에서의 관측 자료를 사용하였다. 먼저 지천 유입부하량 자료를 사용하여 본류 내 각 지점에서의 단위시간당 총질소 흐름률(flux)을 구하고 이를 본류상의 수질관측 지점 에서 관측된 수질 자료를 이용하여 계산된 흐름률과 비교할 수 있도록 함께 고하였다.

성능/효과

• . 유역유출량의 산정에는 댐 유입량 및 방유량자료와 하천의 점유유역면적을 사용한 물수지분석을 수행하였고 이를 바탕으로 유입지천농도를 사용한 물질수지분석을 수행하고 이 결과와의 비교분석을 위하여 물수지분석 결과에 본류 관측농도를 곱하여 본류 관측지점의 오염부하량을 산정하여 이를 비교한 결과 7-9월 우기의 오염부하량이 두드러지는 것과 질소와 인의 증감추세가 비슷한 것을 알 수 있다, 또한 대체로 본류관측농도와 물수지분석를 사용한 결과가 물질수지분석결과보다 크게 나타났다. 이는 지류유입 오염부하량 외에도 다른 오염부하량이 본류에 가중되는 것으로 추론할 수 있디.
• 그림 6과 7로부터 대체로 남한강의 오염부하량이 북한강보다 더 크다고 추정할 수 있으나 정확한 추이를 보기위해 그림 8에 1997년의 TN을 대상으로 남한강과 뿍한강의 월별 물수지분석으 로 계산된 오염부하량 평균과 월별 본류관측농도와 물수지분석을 사용한 경우의 평균을 합산한 결과를 상류에서 하류방향으로 나타내었다. 이 결과 남한강의 오염부하량이 북한강보다 더 큰 것을 알 수 있고 상류에서 하류로 갈수록 오염부하량의 양이 늘어나는 것을 볼 수 있다.

후속연구

• 그림 6와 7의 몇몇 경우에서와 같이 지천유입농도를 사용한 물질수지분석결과가 본류관측농 도에 물수지분석을 곱한 수치보다 작게 나타나는 것은 본류의 오염부하량이 지천유입농도외에 다른 오염부하량(비점오염부하량)이 있음을 고려할 때 자료의 신뢰성에대한 문제와 물질수지분석의 정확도에대한 문제가 제시된다. 이와 같은 문제를 해결하고 보다 정확한 오염부하량의 추정을 위해서 향후 자료의 통계적 분석을 시행하여 자료의 추이를 검토하고 통계모형을 구성하여 자료의 모의발생을 통한 보다 신뢰도 높은 자료를 확보하고 이를 바탕으로 물의 흐름, 오염원의 확산 및 여려 수질성분간의 상호반응 등이 적용되는 수학적 모형에 의한 접근방법을 사용한 오염부하량의 추정이 수행되어야 할 것이다. 자료의 통계분석의 일단계로서 본류관측지점의 관측농도에 그 지점 의 유역유출량을 곱한 오염부하량(0)과 같은 지점의 물질수지분석 결과(T)와의 비교분석을 위하여 각 지점의 상대적 차#를 월단위로 구하였다.

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