초록 ▼

최근까지만 해도 수질오염물질의 관리는 주로 하수 및 공장폐수 등 점오염원에 대한 사후처리를 중심으로 이루어져 왔으며, 그간 상당 부분 오염부하의 저감 및 수질 개선의 효과가 있었다. 그러나 수질 오염부하의 상당부분을 차지하는 비점오염원에 대한 대책 없이 기존의 점오염원에 대한 처리위주의 수질 정책만으로는 더 이상의 수질 개선은 어려운 것이 현실이다. 또한 도시화에 따른 지역의 불투수율의 증가로 인해 지역의 우수유출 특성이 변화하여 수량적인 면에서는 급격한 우수유출로 인해 홍수피해가 증가하고 수질적인 면에서는 각종 오염물질이 우수유출

최근까지만 해도 수질오염물질의 관리는 주로 하수 및 공장폐수 등 점오염원에 대한 사후처리를 중심으로 이루어져 왔으며, 그간 상당 부분 오염부하의 저감 및 수질 개선의 효과가 있었다. 그러나 수질 오염부하의 상당부분을 차지하는 비점오염원에 대한 대책 없이 기존의 점오염원에 대한 처리위주의 수질 정책만으로는 더 이상의 수질 개선은 어려운 것이 현실이다. 또한 도시화에 따른 지역의 불투수율의 증가로 인해 지역의 우수유출 특성이 변화하여 수량적인 면에서는 급격한 우수유출로 인해 홍수피해가 증가하고 수질적인 면에서는 각종 오염물질이 우수유출수와 함께 수계로 유출되어 수질 저하의 원인이 되고 있다. 따라서 비점오염원에 의한 하천 및 호소의 수질 개선 및 우수유출로 인한 홍수 피해의 저감을 위해서는 우수유출수에 대한 관리가 필요하다.
우수유출에 따른 비점오염물질의 유출특성을 살펴보면, BOD, COD, SS, T-N, T-P의 경우 초기 우수유출수에서 비교적 높은 농도를 나타내는 초기세척효과 (first-flushing)를 나타내었으나, 중금속(Zn, Cd, Pb, Cu)의 경우는 초기세척효과 및 우수유출 경향과의 유의성이 나타나지 않았다. 토지이용별 비점오염물질의 지역평균 농도(SMC)를 살펴보면, BOD의 SMC는 5.3∼12.1mg/L의 범위로 비교적 낮은 농도를 나타내었으며, 토지이용별 큰 유의성을 보이지는 않았다. COD 및 SS의 SMC는 각각 115.9∼67.7mg/L, 22.7∼126.6mg/L의 범위를 보이고 있으며, 자동차도로에서 가장 높은 농도를 나타내었다. T-N의 SMC는 3.26∼9.62mg/L의 범위를 보이고 있으며, 상업지역에서 가장 높은 농도를 나타내었으며, T-P의 SMC는 0.09∼0.48의 범위를 나타내었다. 중금속(Zn, Cd, Pb, Cu)의 SMC 비교적 자동차도로 및 주차장에서 높은 농도를 나타내었는데, 이는 자동차 운행에 의한 영향으로 판단된다.
기존의 우수유출억제시설에 의한 비점오염원 저감효과 분석 결과 홍수방재 시설인 빗물펌프장의 유수지를 활용하여 비점오염물질 저감을 위한 우수유출수 처리시설로 이용할 수 있다. 우수유출수의 침전특성 실험결과 전반적으로 우수유출수의 침전특성은 양호하였으며, 일반적으로 12시간의 침전만으로도 총고형물질의 60∼90%의 침전제거가 가능하였다. 빗물펌프장의 저류조를 비점오염물질 제거를 위한 시설로 운전하기 위해서는, 우수유출수를 최소한 12시간 이상 저류/침전시킨 후 상층수부터 유출시키고, 하층부의 혼탁수는 적정처리를 거친 후 유출시켜야 할 것이다. 일반집수정과 침투집수정에서의 우수유출 특성을 살펴보면, 일반집수정의 경우 강우량이 증가함에 따라 유출량도 선형적으로 정비례적으로 증가하였으나, 침투집수정의 경우는 일반 집수정에 비해 유출량이 현저히 저감되었으며, 20mm 이하의 강우에서는 유출이 거의 발생하지 않았다. 비점오염물질의 유출특성이 주로 초기우수유출수에서 높은 오염농도를 보이는 점을 감안하면, 침투집수정의 설치를 통해 비점오염부하의 상당부분을 저감할 수 있으리라 판단된다.
비점오염원 저감을 위한 우수유출수 관리 기반 구축을 위해서는 먼저 일정규모이상의 도시 및 공업지역의 강우유출수에 대해 관리계획을 수립하도록 해야 할 것이다. 우수유출수에 대한 규제는 관리계획을 수립하여 시행한 후 비점오염원에 대한 관리 기반이 구축된 후 시행하여야 할 것이다. 따라서 우선은 각 지자체 및 사업자들이 우수유출수 관리에 대한 중요성을 인식하고 우수유출수에 의한 오염부하의 저감을 위해 노력을 기울일 수 있도록 하여야 할 것이다.
강우에 의한 오염물질 유출특성은 초기 우수유출수에서 비교적 높은 오염농도를 나타내고 우리나라의 경우 전체 강우사상의 80% 이상이 20mm 이하의 소규모 강우이므로, 비점오염원 저감을 위한 우수유출수 처리시설은 약 20mm 정도의 강우를 기준으로 설계되어도 전체 강우사상의 80%이상을 처리할 수 있으며, 해당 집수유역의 비점오염부하의 상당부분을 저감할 수 있을 것이다. 그러나 실제로 해당 지역에 우수 유출수 처리시설을 설치하고자 할 때는 지역의 지형학적 특성, 수리․수문학적 특성, 기후특성, 처리기술 및 방법 등을 고려하여 적정 시설규모를 결정하여야 할 것이다. 또한 우리나라는 년 중 강우의 분포가 일정하지 않고, 특히 여름 장마철에 강수의 70%이상이 집중되고 있으므로, 우수유출수 처리기술 및 방법의 선정 및 시설의 설계시 이러한 강우특성을 충분히 고려하여야 한다. 즉, 건기시는 우수유출수 처리시설의 식생의 생존을 위해 관개대책 등의 고려가 있어야 할 것이고, 장마기간에는 급격한 우수유출에 의한 처리시설의 파손 및 처리효율의 저하를 막기 위해 우회수로를 설치하거나 시설의 안정성을 확보하는 등의 방안을 강구하여야 할 것이다.
지역적 특성에 따라 적용 가능한 우수유출수 처리시설의 종류는 각기 다양할 것이며, 특히 우리나라와 같이 토지이용에 제한이 많은 경우는 처리시설 설치에 필요한 소요면적이 처리시설 선정에 있어 주요 제한 요인이 될 것이다. 일반적으로 도시지역의 경우는 토지확보의 어려움으로 넓은 토지면적을 필요로 하는 우수유출수 처리시설은 설치하기 어려우므로, 비교적 토지이용에 제한이 적은 침투형시설, 특히 기존의 맨홀을 보완하여 비점오염원 관리가 가능토록 하고 그리고 빗물펌프장의 유수지를 초기우수의 비점오염원을 처리할 수 있도록 개선하는 방안도 고려하여야 한다.
Stormceptor, Stormfilter, Swirl/Vertex 등의 장치형시설의 설치는 우리나라의 기후와 지형조건에서 효과를 가져오는지 충분한 사전 검토가 필요하다.
이에 비해 농촌 지역의 경우는 도시지역에 비해 토사의 유출이 많고 정기적인 유지관리가 어려우므로, 비교적 유지관리가 많이 필요한 침투형시설이나 장치형시설은 적절치 않으며, 이중목적저류지, 저류연못, 인공습지, 식생수로, 식생여과대와 같이 비교적 넓은 부지를 소요하나 유지관리가 용이한 시설이 적절할 것이다.
신 도시의 조성시에는 지역의 불투수율 증가에 따른 수문 유출특성의 급격한 변화를 방지하기 위해 도시의 불투수율 면적비를 일정수준으로 제한하거나, 개발전후의 우수유출량의 변화를 비교하여 개발전보다 유출량이 많을 경우에는 이를 조절하기 위한 침투 및 저류시설 등을 설치케 하는 등의 방안이 필요할 것이다.
비점오염원 관리를 위해서는 우수유출수 처리시설의 설치와 병행하여 사전에 비점오염원을 제거하는 노력이 필요하다. 즉, 주기적인 도시청소의 실시, 장마전 맨홀 및 우수관거설비의 점검 및 청소, 유수지 바닥의 퇴적물 준설, 건설지역의 우수유출수 방지턱 설치 등을 통해 도시지역에 산재해 있는 각종 비점오염원을 사전에 제거해야 할 것이다. 향후 연구과제로는 비점오염물질의 유출특성의 파악 및 수질에 미치는 영향을 정량화 하기 위해서 시범지역을 선정하여 연중 우수유출수 및 방류수계에 대한 수질 및 수량 분석을 실시하고, 본 연구에서 제시한 각종 우수유출수 처리시설 및 빗물펌프장 유수지에 대한 시범사업을 실시하여 각 처리시설의 성능파악 및 한국형 우수유출수 처리시설을 조속히 개발하여 보급하기 위해 노력하여야 할 것이다.

(출처 : 국문 요약 4p)

Abstract ▼

So far, the management of water pollution has been focused mainly on the post-treatment of point pollutions such as urban sewage and industrial waste water. Considerable improvement has been made to the water quality and the reduction of pollution. However, this post-treatment oriented policy has no

So far, the management of water pollution has been focused mainly on the post-treatment of point pollutions such as urban sewage and industrial waste water. Considerable improvement has been made to the water quality and the reduction of pollution. However, this post-treatment oriented policy has no countermeasures for non-point pollution that occupies considerable portion of water pollution. Moreover, increased impermeable rate accompanied by urbanization changed the characteristics of storm runoff. It added to the damage from flood due to rapid storm runoff seen from the water volume aspect. Seen from the aspect of water quality, it caused the water quality to be deteriorated with the runoff of various polluting materials into the water body along with the storm runoff. Therefore, immediate action shall be taken to properly control the storm runoff to reduce the risk of flood by rapid storm runoff and to improve the water quality.
The review on the runoff characteristics of non-point pollution materials by storm runoff showed that BOD, CDO, SS, T-N and T-P featured the first-flushing effect, showing relatively high concentration in early-stage storm runoff, however, the heavy metal(Zn, Cd, Pb, Cu) showed no meaningful significance with the first-flushing effect and storm runoff tendency. Another review on the Site Mean Concentration(SMC) of non-point pollution materials according to the use of land revealed that the SMC of BOD was in relatively low concentration in the range of 5.3∼12.1mg/L, no meaningful significance by the use of land. The SMC of COD and SS ranged from 115.9∼67.7mg/L and 22.7∼126.6mg/L, respectively, and showed the highest concentration in motorway. T-N SMC from 3.26∼9.62mg/L and highest in commercial areas and T-P SMC from 0.09∼0.48. Heavy metal (Zn, Cd, Pb, Cu) SMC featured relatively high concentration in motorway and parking lots, which seems to be caused by the vehicular traffic.
The analysis on the effect of reducing non-point pollution by existing rainwater runoff prevention facilities revealed that the rainwater pumping station's reservoir can be utilized as the storm runoff treatment facilities for the reduction of non-point pollution materials. The result of storm runoff precipitation test showed, on the whole, relatively precipitation characteristics. 12 hours of precipitation was sufficient to remove 60∼90% of suspended solid. In order to utilize the pumping station's reservoir to remove non-point pollution materials, the storm runoff must be stored/precipitated for at least 12 hours and the upper portion shall be drained out first followed by properly treated lower portion. When examined the runoff characteristics of general receiving reservoir and infiltration receiving reservoir, the runoff volume in general receiving reservoir increased in proportion to the increase of rainfall while the runoff volume in infiltration receiving reservoir remarkably decreased compared to general reservoir. Little runoff was found in the rainfall volume under 20mm. Considering that the non-point pollution materials have high pollution in the early-stage storm runoff, the infiltration receiving reservoir is expected to reduce considerable amount of non-point pollutions. To build a foundation for the management of storm runoff to reduce the non-point pollution, the management plans for the rainwater runoff in cities and industrial areas that exceed certain scale shall be established first. With the management plan carried out, the restriction on the storm runoff shall be implemented after building the foundation for non-point pollution control. Therefore, it is important that the self-governing communities and carriers recognize the importance of storm runoff control and make efforts to reduce the pollution from storm runoff. Since the characteristic of pollution material runoff by rainfall shows relatively high pollution concentration in early stage runoff and more than 80% of the entire rainfall are 20mm and below in Korea, the storm runoff treatment facilities for the reduction of non-point pollution may be designed to cover approximately 20mm rainfall. It will be able to treat more than 80% of the entire rainfall and contribute to reduce considerably the non-point pollution burden in appropriate drainage area. However, when establishing the storm runoff treatment facilities in certain area, the geomorphologic peculiarities, hydrographical and hydrological characteristics as well as the climate and applicable technologies must be taken into consideration when determining the scale of the facilities. Moreover, the peculiarity of Korean climate, which has more than 70% of rainfall in summer, shall also be considered when selecting the storm runoff treatment technology and designing the facilities. There are many types of storm runoff treatment facilities applicable to each local peculiarity. In Korea, where the use of land is limited, the size of land required for the treatment facilities shall be the main consideration in selecting the location. Generally, the urban areas where wide area is usually unavailable, adopt infiltration facilities that occupy relatively small area. Especially, the appropriate measures are needed to enable the control of non-point pollution by supplementing existing manhole and to improve the rainwater pumping station's reservoir to make it possible to treat the first flush non-point pollutions. The installation of apparatus type facilities such as Stormceptor, Stormfilter and Swirl/Vertex needs sufficient preliminary study in terms of their effectiveness in peculiar climate and geographical features of Korea. Compared to urban areas, rural areas have more earth/sand runoff and periodic maintenance is more troublesome. Therefore, rather than infiltration or apparatus type facilities that require much maintenance works, the rural areas shall adopt multi-purpose retention reservoir, artificial wetland, vegetation waterway and filtering belt that require wide area but easier maintenance. When building new towns, appropriate measures shall be taken to limit the town's impermeable area ratio in certain level to prevent the rapid change of runoff features by the increase of impermeable rate, and to install infiltration facilities to control the increased runoff after the development. For the control of non-point pollutions, preliminary efforts to remove the source of pollution shall be made along with the installations of storm runoff treatment facilities. The efforts to remove the source of non-point pollutions in urban areas can be made through the periodic cleaning of cities, inspection/cleaning of manhole and rainwater irrigational facilities, dredging the bottom of detention reservoir and installation of storm runoff blocking slope in construction areas. Future studies shall focus on the understanding of non-point pollution runoff features and quantification of its effect on the water quality. For this, model site shall be selected to analyze the water quality and water quantity according to the storm runoff and water discharging system all the year round, and the concepts set forth in this report, various storm runoff treatment facilities and rainwater pumping station, shall be embodied to understand the efficiency of each facility and finally to develop the storm runoff treatment facilities that are customized to the characteristics of Korean climate and geographical features.

(출처 : Abstract 215p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 서 언 ... 3
• 국문 요약 ... 4
• 목차 ... 7
• 표목차 ... 9
• 그림목차 ... 11
• 제1장 서 론 ... 14
• 1. 연구의 필요성과 목적 ... 14
• 2. 연구의 범위 및 방법 ... 15
• 제2장 주요 비점오염원 관리기술 및 시설 ... 18
• 1. 저류형 시설 ... 20
• 2. 침투형 시설 ... 26
• 3. 식생형 시설 ... 31
• 4. 장치형 시설 ... 32
• 5. 하수처리형 시설 ... 35
• 제3장 주요국의 비점오염원 및 우수유출수 관리방안 ... 39
• 1. 미국 ... 39
• 2. 일본 ... 48
• 제4장 토지이용별 비점오염 유출특성 고찰 ... 64
• 1. 기존 자료분석에 의한 비점오염원 유출 특성 파악 ... 64
• 2. 토지이용별 비점오염물질 유출특성의 실측 조사 ... 77
• 3. 비점오염 저감시설에 의한 수질개선 효과 분석 ... 93
• 제5장 비점오염원 저감시설의 설치 및 관리방안 ... 105
• 1. 비점오염원 관리기술의 선정 방법 ... 105
• 2. 비점오염원 저감시설의 유지관리 ... 110
• 3. 비점오염원 처리시설 설치방안 ... 114
• 제6장 결론 및 정책제언 ... 172
• 1. 도시지역의 토지이용별 비점오염물질 유출 특성 ... 172
• 2. 비점오염 저감시설에 의한 수질개선 효과 분석 ... 172
• 3. 정책 제언 ... 173
• 참고 문헌 ... 176
• 부 록 ... 178
• 1. Ⅰ지점의 강우시 오염물질 유출특성 분석(강우 1, 2002. 7.14) ... 178
• 2. Ⅰ지점의 강우시 오염물질 유출특성 분석(강우 2, 2002.10. 5) ... 185
• 3. Ⅱ지점의 강우시 오염물질 유출특성 분석(강우 3, 2002. 8.22) ... 194
• 4. Ⅱ지점의 강우시 오염물질 유출특성 분석(강우 4, 2002. 8.31) ... 199
• 5. Ⅱ지점의 강우시 오염물질 유출특성 분석(강우 5, 2002. 9.16) ... 208
• Abstract ... 215
• 집필자 약력 ... 219
• 끝페이지 ... 220