초록 ▼

IV. 연구결과
1. 대청호 및 보령호 유역 및 오염원 현황 조사 · 분석
가. 대청호 유입지천 및 소옥천 수질조사
대청호로 직접 유입되는 9개 지천인 가산천, 등동천, 묘암천, 소옥천, 안내천, 안남천, 주원천, 품곡천, 회인천에 대해 수질조사를 실시하였으며, 유역면적이 가장 큰 소옥천의 경우 총인의 농도가 5월 최대인 0.446 mg/L로 조사되었으며 조류의 농도 변화와 상관관계는 크지 않은 것으로 나타났다. 이는 하천의 경우 지역별 강우, 영양염류, 기온, 일조량 등 의 변화에 의해 다양한 형태의 패턴을 나타

IV. 연구결과
1. 대청호 및 보령호 유역 및 오염원 현황 조사 · 분석
가. 대청호 유입지천 및 소옥천 수질조사
대청호로 직접 유입되는 9개 지천인 가산천, 등동천, 묘암천, 소옥천, 안내천, 안남천, 주원천, 품곡천, 회인천에 대해 수질조사를 실시하였으며, 유역면적이 가장 큰 소옥천의 경우 총인의 농도가 5월 최대인 0.446 mg/L로 조사되었으며 조류의 농도 변화와 상관관계는 크지 않은 것으로 나타났다. 이는 하천의 경우 지역별 강우, 영양염류, 기온, 일조량 등 의 변화에 의해 다양한 형태의 패턴을 나타내는 것으로 보인다. 소옥천의 경우 추소리 만입부 경계지점이 조류 농도 조사지점으로 대청댐 운영관리를 위해 정체가 시작되기 때문에 여름철과 겨울철에는 클로로필-a 농도가 매우 높게 나타나며 최대 91.4 mg/L로 조사되었다.

나. 대청호 및 보령호 조류발생 조사
대청호 회남수역에서는 8월 12일~10월 7일까지 57일간 조류주의보가 발령되었고, 추동수역에서는 8월 12일~9월 9일까지 29일간, 문의수역에서는 8월 12일~9월 28일까지 48일간 조류주의보가 발령되었다. 조류주의보 발령기간 동안 회남수역의 클로로필-a 농도는 5.7~23.7 mg/ m³, 남조류 세포수는 964~4,284 cells/mL이었으며, 조류주의보 발령기간 동안 추동수역의 경우 클로로필-a 농도는 10.5~25.9 mg/m³, 남조류 세포수는 758~3, 124 cells/mL, 문의수역의 경우 클로로필-a 농도는 6.0-26.0 mg/m³, 남조류 세포수는 960~5,164 cells/mL의 범위에서 나타났다. 조류주의보 발경기간 동안 주요 유해 남조류 속은 Aphanizomenon, Oscillatoria, Microcystis, Anabaena 등이 발견되었고, 그 외 Pseudanabaena, Aphanocapsa 등도 발견되었다.
보령호에서는 조류경보제가 발령되지 않았으나, 대청호에서 조류주의보가 발령되는 기간동안 발견된 우점 유해 남조류는 Microcystis, Aphanizomenon 등이 있으며, 또한 Aphanocapsa가 추가로 발견되었다. 4월 5일부터 11월 14일까지 클로로필 a의 농도는 2.5~33.6 mg/m³, 남조류 세포수는 26~2,506 cells/mL의 범위에서 조사되었다.

2. 대청호 및 보령호의 퇴적물 오염도 및 용출률 조사
추소리 지역과 추동 지역 퇴적물의 유기물 오염도를 평가한 결과, 추동 지역의 강열감량이 11.1(±0.24)%로 추소리 지역에 비해 높았다. 추소리 지역에서도 지점 1과 지점 2의 강열감량은 각각 8.27(±0.77)%와 8.87(±0.66)%로 지점 2의 농도가 약간 높았다. 추소리 지역에서 시기에 따른 영양염류의 농도 변화를 측정하였을 때, 총인의 경우 0.97(±0.08) mg/g sediment이었으며, 총질소는 8.42(±0.60) mg/g sediment로 시기에 따른 변이가 크지 않은 것으로 나타났다. 추동 지역 퇴적물 시료의 강열감량 및 영양염류 결과를 조합하여 판단할 때, 추동지역 퇴적물의 경우 질소와 탄소가 많이 함유된 단백질성의 유기질소에 의한 오염정도가 심한 것으로 판단된다.
추소리 지역에서 채취한 퇴적물에 존재하는 영양염류가 대청호의 부영양화에 미치는 영향을 정량화하기 위하여 퇴적물로부터 영양염류의 용출률을 측정하였다. 실험 결과, 혐기시료에서 용존인, 총인, 총질소의 농도가 지속적으로 증가한 반면, 호기 시료에서는 영양염류의 농도가 크게 높아지지 않는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 대부분의 용출실험에서 관찰된 것으로, 혐기 환경에서 미생물에 의한 유기물 분해가 일어나면서 생성된 산(acid)에 의해 퇴적물 중에 존재하는 영양염류가 용출된 것으로 보인다. 시간에 따른 수체 중 총인 농도의 변화 정도를 이용하여 총인의 용출 속도를 계산한 결과, 2.16~10.7 mg-P/m²/day로 차이가 크게 나타났다.

3. 호소내 기설치 저류저감 시설의 효과분석 및 저감방안
가. 폭기시설 효과분석
추동수역에서 클로로필-a를 조사한 결과, 3차 조사인 8월 25일 폭기에 의한 클로로필-a 억제 효과는 표층에서 약 34% 정도로 나타났다. 그러나, 인산염인의 농도는 폭기지점 심층에서 대조 지점 심층보다 높게 조사되었다. 문의수역에서 클로로필-a를 조사한 결과, 3차 조사인 8월 25일 폭기에 의한 클로로필-a 제어 효과는 확인하기 어려웠다. 추동수역과 마찬가지로 인산염인의 농도는 폭기지점 심층에서 대조지점 심층보다 높게 조사되었다.
추동 및 문의 수역에 설치된 폭기시설에 대한 효과를 분석하기 위하여 수질변화에 영향을 미치는 다양한 환경요인이 존재하므로 그 변화에 대한 장기적인 조사를 통하여 신중하게 접근 해야 할 것으로 판단되었다.

나. 황토살포 대체제 선별 및 대체 효과 분석
황토를 조류제거제로 사용할 때 조류제거율은 20% 정도로 나타났으며, PAC를 함께 사용했 을 때 조류제거율이 30%까지 증가한다. 황토의 조류제거효과는 남조세균과 접촉하는 확률에 따라 달라진다. 황토와 응집제의 농도를 하나의 정해진 농도를 사용하는 것보다 남조세균 농도별 조류제거제와 응집제 사용량을 설정하여 실제 조류제거효과를 얻을 수 있게 해야 한다. 또한 남조세균의 농도는 황토와 직접 접촉하는 확률을 고려하여 단위면적당 남조세균 농도로 설정하여 사용한다.
황토 외에 조류제거 효과를 나타냈던 유기성폐기물처리부산물과 IOSP는 소석회를 포함하고
있어 소석회에 의한 조류제거효과 볼 수 있었다. 유기성폐기물처리부산물과 IOSP는 80% 이상의 조류제거효과를 보였다. 또한 식물성응집제와 함께 사용할 때 조류제거제와 응집제의 결합이 더 견고해져 조류와 조류제거제의 재분리가 어려워 확실한 조류제거효과를 얻을 수 있다. 높은 조류제거효과에도 불구하고 높은 pH로 인해 현장적용은 어려울 것으로 보인다.

다. 수류 및 조류 차단막 효과 분석
본 연구에서는 대청호 상시 대발생 구간에 집중정화구역을 설정하여 다양한 타입별 차단 시 설(커튼형 부상 차단시설, 잠류형 고정 차단시설, Pre-dam 고정 차단시설)을 설치할 경우, 집중정화구역의 조류제어 및 본류수역의 조류발생 억제 효과를 2차원 수리 · 수질 · 생태 연동 모델(CE-QUAL-W2)을 이용하여 평가하였다. 이를 위해 선행연구에서 보정한 모델을 수정하고 다양한 수문사상에 대하여 적용성을 검증하였고, 차단시설들의 효과를 상세하게 해석한 후 최종적으로 물리적 차단시설의 유지관리를 위한 조류 저감 극대화를 위한 결합 시설, 기존 유사 시설 효과와의 비교 · 검토, 환경상의 문제점 검토 및 해소 방안을 제시하였다.
(1) (커튼형 차단시설) 추소리와 회남수역에 설치 · 운영 중인 커튼형 차단시설(C-2)은 대청 호 녹조저감에 매우 효과적인 것으로 나타났으나, 추소리와 대정리 수역에 커튼형 차단시설을 추가 설치하는 대안(C-3~C-6)의 효과는 미미하였다. 따라서 대청호에 추가적인 커튼형 차단 시설을 설치하는 대안은 대청호 상수원 수역의 녹조저감에 효과가 없는 것으로 평가된다.
(2) (잠류형 차단시설) 추소리 유입부에 잠류형 차단시설을 설치하는 대안에 대한 효과를 모의한 결과, 대청호 본류 수역의 조류 농도 저감에 효과가 없는 것으로 평가되었다.
(3) (Pre-dam 차단시설) 추소리 유입부에 Pre-dam을 설치할 경우에는 소옥천 유입수의 PO₄-P 농도를 47.3%까지 감소시키는 효과를 보였으며, 그 결과로 대청호 모든 정점에서 Chl-a농도가 8.4~15.7% 저감되어 Pre-dam은 다른 시설에 비해 유력한 대책으로 평가되었다.
(4) (기존 시설과 Pre-dam 조합) 대청호에 이미 설치된 커튼형 차단시설(U-3)에 Pre-dam 을 추가로 설치할 경우(U-4)에는, 대청호 모든 정점에서 조류 저감효율이 0.5~6.2%에 그쳐 Pre-dam 추가 설치에 따른 녹조제어 상승효과는 크지 않은 것으로 평가되었다.
(5) (소옥천 유입수 바이페스) 소옥천에서 유입하는 하천수를 바이페스 시켜 완전 차단할 경우에는 대청호 모든 정점에서 Chl-a농도가 20.2~31.7% 정도 저감되는 것으로 나타났다.
(6) (물리적 차단시설 유지관리) 대청호에 설치 · 운영 중인 커튼형 부상 차단시설의 상류에 집적된 조류의 처리는 가압부상 기술, 조류제거선, 심층 주입시설(Pump+Draft tube)을 결합하여 적용하는 방안을 추천한다. 커튼형 부상 차단시설은 물리적인 수질제어 대책으로써 생태계와 수환경에 미치는 영향이 가정 작은 것으로 알려져 있어, 환경상의 문제는 특별한 것이 없을 것으로 판단된다. 다만, 시설물의 설치로 자연 경관이 훼손될 수 있으며 홍수시 격렬한 수류에 의해 파손을 방지할 수 있는 유지관리 방법에도 각별한 주의가 요망된다. 또한, 대청호 내부에는 적법 또는 불법의 방법으로 선박운항이 이루어지고 있으며 이에 관련된 안전사고에도 각별한 관리가 요망된다. 특히, 홍수기에는 상류지역에서 다량의 부유성 폐기물들이 유입되어 차단시설 주변에 축적될 가능성이 있으며 이에 대한 처리 대책도 필요하다.

4. 대청호 상류 소규모 축산농가 가축분뇨 적정처리 관리 및 운영방안
가. 효율적인 소규모 축산농가의 가축분뇨 보관 및 처리
대청댐 상류지역별(영동군, 옥천군, 보은군, 금산군, 무주군, 대전 대덕구) 소규모 축산농가의 축사 실태 및 가축분뇨 보관 실태를 조사한 결과, 대부분 농가의 축사는 고/액 분리장치가 전 혀 없었으며, 발생된 가축분뇨는 축사 근처나 인근 공터, 하천 근처에 무단방치하고 있었다. 특히, 하천 근처에 보관된 가축분뇨는 우기 시 일부가 하천으로 유출되는 것으로 조사되었고, 이러한 소규모 축산농가에서 발생된 가축분뇨는 특성상 소량이 유출되더라도 상수원 및 지하수에 대한 영향은 매우 크고, 향후 관리가 이루어지지 않을 경우, 비점오염물질로써 오염부하는 계속적으로 증가할 것으로 예상된다. 소규모 축산농가의 경우, 허가대상이나 신고대상의 축산 농가와는 달리, 가축분뇨 보관 및 처리에 대한 의무가 없고, 처리 시설 설치에 대한 낮은 경제성으로 자체적 관리는 매우 어려울 것으로 판단된다. 따라서 이러한 소규모 농가에서 발생되는 가축분뇨를 수거 및 처리하기 위해서는 면 또는 구 단위의 가축분뇨 보관 및 처리시설이 필요하다고 판단되며 주기적으로 소규모 축산농가에서 발생되는 가축분뇨를 수거하여 현재의 보관 실태에서 발생되는 문제점을 보완해야 한다고 판단된다. 또한, 현재의 가축분뇨 보관 장소가 인근 공터나 하천 주변인 것을 고려할 때, 대부분 외부로 유출될 수 있는 위험성이 있는 만큼, 마을 단위의 일정 지역에 한하여 보관할 수 있도록 주민들에게 홍보할 필요가 있으며, 보관 장소는 외부로의 유출이 방지될 수 있는 시설(빗물 차단막, 콘크리트 바닥재 등)이 필요하다.
대청댐 상류지역의 소규모 축산농가에서 실제 채취한 가축분뇨의 잠재적 메탄 발생량을 평가 한 결과, 영동군이 55.8~125.3, 옥천군 105.1~183.2, 보은군 139.1~215.5, 금산군 114.3~182.8, 무주군 117.5~245.7, 대덕구 189.7~269.3 mL CH₄/g COD_added로 나타났다.
수거된 가축분뇨의 효율적인 혐기성 처리를 위해서는 고/액 분리가 필수이며, 이는 경제성 부분에 큰 영향을 준다. 비교적 분해가 빠른 액상 부분은 UASBr로 처리하여 바이오 가스를 생산하고, 처리수는 양질의 액비로 이용할 수 있으며, 고농도의 유기물과 영양염류를 함유한 고상부분은 건식 혐기성 소화 공정을 적용하여 바이오 가스와 양질의 퇴비를 생산할 수 있다고 판단된다.

나. 소규모 축산농가 의식조사 및 홍보 방안
소규모 축산농가의 의식조사 결과, 가축분뇨에 대한 자원이라는 인식이 높았으며, 대부분 퇴비로 재이용되고 있었다. 가축분뇨의 처리에 있어서 보관, 비용, 운반의 문제가 가장 큰 것으로 조사되었고, 이러한 문제를 해결하기 위한 지원사업의 주체로는 지자체가 가장 적합한 것으로 조사되었다. 가축분뇨의 부적정 처리에 따른 수질오염에 대한 홍보가 매우 부족한 것으로 나타 났으며, 홍보수단으로는 TV 방송, 행정기관 안내문 등을 선호하는 것으로 나타났다. 따라서 발 생되는 가축분뇨에 대한 소규모 축산농가의 자체적 간리는 매우 어려운 것으로 판단되며, 효율 적인 관리 및 처리를 위한 적극적인 홍보와 지자체가 독자적으로 지원 사업을 추진하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

(출처 : 요약문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• 목차 ... 11
• Contents ... 15
• 표목차 ... 19
• 그림목차 ... 22
• 제1장 서론 ... 28
• 제1절 연구배경 및 필요성 ... 30
• 1. 연구사업 배경 ... 30
• 2. 기대효과 및 활용방안 ... 30
• 제2절 연구의 내용 및 범위 ... 31
• 1. 최종목표 ... 31
• 2. 연차별 주요 사업 ... 31
• 3. 당해 연도 사업내용 및 범위 ... 33
• 제2장 대상호소의 유역 및 오염원 현황 조사·분석 ... 36
• 제1절 대청호 유역현황 조사·분석 ... 38
• 1. 대청호 직접 유입하천 유역의 오염원 현황 ... 38
• 2. 대청호 직접 유입하천 유역의 발생부하량 현황 ... 40
• 3. 대청호 직접 유입하천 유역의 배출부하량 현황 ... 42
• 제2절 보령호 유역현황 조사·분석 ... 44
• 1. 보령호 유역의 오염원 현황 ... 44
• 2. 보령호 유역의 발생부하량 현황 ... 46
• 3. 보령호 유역의 배출부하량 현황 ... 47
• 제3절 대청호 유입하천 수질조사 ... 49
• 1. 대청호 직접 유입하천 ... 49
• 2. 소옥천 ... 53
• 제4절 대청호 및 보령호 조류발생 현황 ... 58
• 1. 대청호 조류발생 현황 ... 58
• 2. 보령호 조류발생 현황 ... 67
• 제3장 대청호 및 보령호의 퇴적물 오염도 및 용출률 조사 ... 70
• 제1절 퇴적물 오염도 조사 및 분석 ... 72
• 1. 조사방법 ... 72
• 2. 퇴적물 오염도 조사 및 분석 ... 75
• 제2절 퇴적물에서의 영양염류 용출률 조사 ... 81
• 1. 조사방법 ... 81
• 2. 퇴적토에서 영양염류 용출률 조사 ... 82
• 3. 퇴적토에서 인의 성상별 분석 ... 84
• 제4장 호소내 기설치 조류저감 시설의 효과분석 및 저감방안 ... 88
• 제1절 대청호 폭기시설 ... 90
• 1. 폭기시설 및 조사방법 ... 92
• 2. 수질현황 ... 92
• 제2절 황토 대체재 선별 및 대체 효과 분석 ... 109
• 1. 조사방법 ... 109
• 2. 황토대체재 선별 및 대체효과 분석 ... 112
• 제3절 소옥천 생태습지 ... 133
• 1. 생태습지 조성 ... 133
• 제4절 조류차단막 시설 ... 134
• 1. 집중정화구역 설정 사례 수집·분석 ... 134
• 2. 조류 발생 저감 효과 예측 모델 구축 ... 146
• 3. 물리적 차단시설 설치시 조류 발생 저감 효과 예측 ... 174
• 4. 물리적 차단시설 유지관리 ... 193
• 제5장 대청호 상류 소규모 축산농가 축분 적정처리 관리 및 운영방안 연구 ... 198
• 제1절 기초계획 수립 및 자료수집 ... 200
• 1. 대청댐 상류지역별 가축분뇨 발생량 ... 200
• 2. 대청댐 상류지역별 가축사육 현황 ... 201
• 3. 대청댐 상류지역별 가축분뇨 자원화시설 현황 ... 203
• 제2절 상류지역 소규모 축산농가 가축분뇨 실태 조사 ... 204
• 1. 영동군 ... 204
• 2. 옥천군 ... 210
• 3. 보은군 ... 216
• 4. 금산군 ... 222
• 5. 무주군 ... 227
• 6. 대전 대덕구 ... 232
• 7. 대청댐 상류지역 소규모 축산농가 가축분뇨 재이용 ... 237
• 제3절 소규모 축산농가 가축분뇨 적정 관리 방안 제시 ... 238
• 1. 가축분뇨 수거 및 저장 방안 ... 238
• 2. 가축분뇨 처리 관련 국외 정책 조사 ... 247
• 3. 가축분뇨 에너지 활성도 조사 ... 252
• 4. 최적 처리 방안 제시 ... 258
• 제4절 소규모 축산농가 의식조사 및 홍보방안 ... 259
• 1. 설문조사 실시 ... 259
• 2. 가축분뇨에 대한 인식, 수질오염 및 환경에 대한 인식 ... 259
• 3. 가축분뇨 처리 실태와 애로사항 ... 270
• 4. 가축 분뇨 처리 방법의 선호도 ... 273
• 5. 홍보의 필요성과 적절한 홍보방법 ... 274
• 제6장 결론 ... 278
• 제7장 활용방안 및 향후 추진계획 ... 286
• 제1절 조사연구 목표 달성도 ... 288
• 제2절 활용방안 ... 290
• 제3절 향후 추진계획 ... 291
• 참고문헌 ... 292
• 설문지 ... 300
• 끝페이지 ... 307