울산지역 수질특성에 관하여 연구하기 위해 228개 지점에서 수질성분 25개 항목을 분석하였다. 그 성분중 지하수 음용수 9개 수질성분(pH, EC, TDS, Cl, Mn, NO$_3$, SO$_4$, F, Fe)에 관해 수질분포특성 및 오염도를 나타내기 위해 모수적 통계기법인 정규크리깅과 비모수적 통계기법인 지시크리깅 기법을 적용하였다. OK와 IK의 성분별 베리오그램 분석한 결과 OK의 경우 모든 수질성분은 구상형모델(Spherical model)로 선정되었으며, IK의 경우 pH, TDS, SO$_4$, Cl, Mn, F, Fe 성분은 구상형모델로, EC는 지수형모델로, NO$_3$는 선형모델로 선정되었다. 그 결과 정규크리깅의 경우 연구지역의 수질특성을 정량적 분포특성이 잘 나타났다. 특히 태화강, 인접한 남구일원과 중구일원, 북구의 북서 일원 그리고 동구의 방어동일원에서 수질성분 9개 성분들이 다소 높게 나타났다. 특히 EC, TDS 그리고 Cl$^{-}$ NO$_3$ 성분이 높게 나타났다. 그리고 지시크리깅의 경우 정규크리깅과 비교하여 이상치가 크게 영향을 미칠 수 있는 통계학적인 오류를 보완하여 분석한 결과 울산지역 9개 성분 오염도는 EC>TDS>NO$_3$>pH>Fe>Mn>Cl>SO$_4$>F 순으로 오염특성이 나타났다.
울산지역 수질특성에 관하여 연구하기 위해 228개 지점에서 수질성분 25개 항목을 분석하였다. 그 성분중 지하수 음용수 9개 수질성분(pH, EC, TDS, Cl, Mn, NO$_3$, SO$_4$, F, Fe)에 관해 수질분포특성 및 오염도를 나타내기 위해 모수적 통계기법인 정규크리깅과 비모수적 통계기법인 지시크리깅 기법을 적용하였다. OK와 IK의 성분별 베리오그램 분석한 결과 OK의 경우 모든 수질성분은 구상형모델(Spherical model)로 선정되었으며, IK의 경우 pH, TDS, SO$_4$, Cl, Mn, F, Fe 성분은 구상형모델로, EC는 지수형모델로, NO$_3$는 선형모델로 선정되었다. 그 결과 정규크리깅의 경우 연구지역의 수질특성을 정량적 분포특성이 잘 나타났다. 특히 태화강, 인접한 남구일원과 중구일원, 북구의 북서 일원 그리고 동구의 방어동일원에서 수질성분 9개 성분들이 다소 높게 나타났다. 특히 EC, TDS 그리고 Cl$^{-}$ NO$_3$ 성분이 높게 나타났다. 그리고 지시크리깅의 경우 정규크리깅과 비교하여 이상치가 크게 영향을 미칠 수 있는 통계학적인 오류를 보완하여 분석한 결과 울산지역 9개 성분 오염도는 EC>TDS>NO$_3$>pH>Fe>Mn>Cl>SO$_4$>F 순으로 오염특성이 나타났다.
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제안 방법
정규크리깅은 수질특성 분포도를 작성하였으며, 단일지시크리깅은 각 수질성분별 제한 값을 음용수 기준치로 적용하여 "safe"를 0으로, "harzadrous"를 1으로, 자료값들을 [0, 1]사이의 값으로 변환하여 오염분포도를 작성하였다(M. Van Meirvenne, 2001). 여기서 pH는 5.
0K와 IK 분석으로 선정된 베리오그램 모델을 적용하여 각 성분별 추정치를 이용하여 작성된 수질분 포도와 오염분포도가 모사되었다. Fig.
따라서 이러한 단점을 줄이기 위해 비모수적 통계기법인 지시크리깅을 이용하여 수질자료의 추정치를 구하였다. OK와 IK의 수질자료 측정 위치에 따라 특정지점의 이상치 (outher)에 의한 영향성이 매우 크게 나타날 수 있으므로 적합한 값들을 적용하여 상호보완적인 분석을 하였다.
따라서 울산지역의 수질특성을 파악하기 위해 2002년에서 2003년에 걸쳐 228개 지점에서 수질성분 25개 항목을 분석하였다. 그 성분 중 지하수 음용수 9개 성분(pH, EC, TDS, Mn, Cl, NO3, SO4, F, Fe)에 관해 수질특성분포 및 오염분포특성에 관해 모수적 통계기법인 정규크리깅과 비모수적 기법인 지시크리깅 분석을 실시하였다. 정규크리깅의 경우 모집단의 정규분포 가정이 만족되는 경우에는 좋은 추정치를 구할 수 있으나(정상용, 1999), 모집단의 분포가 정규분포와 다른 왜곡된 분포를 갖는 경우에는 오류를 범할 확률이 높다.
도시지역의 경우 산업화의 발달로 다양한 토지이용에 따른 오염원이 점진적으로 증가하며, 도시화는 지하수 충전율과 충전 메커니즘에 큰 변화를 야기하기 때문에 다양한 오염원이 대수층내로 유입되게 된다. 따라서 울산지역의 수질특성을 파악하기 위해 2002년에서 2003년에 걸쳐 228개 지점에서 수질성분 25개 항목을 분석하였다. 그 성분 중 지하수 음용수 9개 성분(pH, EC, TDS, Mn, Cl, NO3, SO4, F, Fe)에 관해 수질특성분포 및 오염분포특성에 관해 모수적 통계기법인 정규크리깅과 비모수적 기법인 지시크리깅 분석을 실시하였다.
대상 데이터
OK와 IK의 성분별 베리오그램 분석을 실시하였으며, 그 결과 OK의 경우 모든 수질성분은 구상형모델(Spherical model)로 선정되었으며, IK의 경우 pH, TDS, SO4, Cl, Mn, F, Fe 성분은 구상형모델로, EC는 지수형모델로, NO는 선형모델로 선정되었다.
데이터처리
각 수질성분별 자료들에 대한 일반통계분석을 이용한 결과 정규분포를 이루기 위해 대수변환(log normal transform)과 루트변환(Square root transform)을 하여 이론상의 정규분포함수에 가장 가깝게 접근하여 분석하였다.
이론/모형
각 수질성분(pH, EC, TDS, Cl, Mn, NO3, SO4, F, Fe)에 대하여 모수적 통계기법인 정규크리깅과 비모수적 통계기법인 지시크리깅 기법을 적용하였다. 정규크리깅의 경우 연구지역의 수질특성을 정량적분포특성이 잘 나타났다.
정규크리깅의 경우 모집단의 정규분포 가정이 만족되는 경우에는 좋은 추정치를 구할 수 있으나(정상용, 1999), 모집단의 분포가 정규분포와 다른 왜곡된 분포를 갖는 경우에는 오류를 범할 확률이 높다. 따라서 이러한 단점을 줄이기 위해 비모수적 통계기법인 지시크리깅을 이용하여 수질자료의 추정치를 구하였다. OK와 IK의 수질자료 측정 위치에 따라 특정지점의 이상치 (outher)에 의한 영향성이 매우 크게 나타날 수 있으므로 적합한 값들을 적용하여 상호보완적인 분석을 하였다.
성능/효과
특히 태화강, 인접한 남구일원과 중구일원, 북구의 경우 북서 일원 그리고 동구의 방어동일원에서 수질성분 9개 성분들이 다소 높게 나타났다. 그리고 도심지 생활하수에 기인하는 N03 성분은 오염이 증가함에 따라 N03 성분이 증가하는 것으로 판단되었다. 태화강과 인접한 남구일 원의 경우 pH, F 그리고 NO3 성분을 제외한 6개 수질성분에서 다른 지역에 비해 다소 수질성분들이 높게 나타났다.
특히 EC, TDS 그리고 Cl-성분 함량이 매우 높게 나타났으며, 그러한 원인은 해수침입에 의한 현상과 과거 이 지역에 일어났던 해수침입 또는 충적층에 있던 울산 제4기 해성점토층 및 잔류해수(Residual saltwater)에 따른 영향으로 판단된다. 그리고 지시크리깅의 경우 정구크리깅과 비교하여 이상치가 크게 영향을 미칠 수 있는 통계학적인 오류를 보완하여 분석한 결과 울산지역 9개 성분오염도는 EC>TDS>NO3>pH>Fe>Mn>Cl>SO4>F 순으로 오염특성이 나타났다.
그리고 도심지 생활하수에 기인하는 N03 성분은 오염이 증가함에 따라 N03 성분이 증가하는 것으로 판단되었다. 태화강과 인접한 남구일 원의 경우 pH, F 그리고 NO3 성분을 제외한 6개 수질성분에서 다른 지역에 비해 다소 수질성분들이 높게 나타났다. 특히 EC, TDS 그리고 Cl-성분 함량이 매우 높게 나타났으며, 그러한 원인은 해수침입에 의한 현상과 과거 이 지역에 일어났던 해수침입 또는 충적층에 있던 울산 제4기 해성점토층 및 잔류해수(Residual saltwater)에 따른 영향으로 판단된다.
태화강과 인접한 남구일 원의 경우 pH, F 그리고 NO3 성분을 제외한 6개 수질성분에서 다른 지역에 비해 다소 수질성분들이 높게 나타났다. 특히 EC, TDS 그리고 Cl-성분 함량이 매우 높게 나타났으며, 그러한 원인은 해수침입에 의한 현상과 과거 이 지역에 일어났던 해수침입 또는 충적층에 있던 울산 제4기 해성점토층 및 잔류해수(Residual saltwater)에 따른 영향으로 판단된다. 그리고 지시크리깅의 경우 정구크리깅과 비교하여 이상치가 크게 영향을 미칠 수 있는 통계학적인 오류를 보완하여 분석한 결과 울산지역 9개 성분오염도는 EC>TDS>NO3>pH>Fe>Mn>Cl>SO4>F 순으로 오염특성이 나타났다.
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