비점오염은 건기시 쌓였던 오염물질이 강우 시 유출되어 하천에 유입되는 현상으로 다양한 요인의 영향을 받기 때문에 이를 관리하기 위해서는 장기간의 수질, 유량 모니터링을 통한 정량화가 필요하다. 환경부에서는 강우 유출수 조사방법을 통해 복합 지목 유역의 모니터링 방법으로 유출 초기 24시간은 1시간 등 간격, 48시간 동안은 6시간 간격으로 채수하는 것을 제안하고 있다. 하지만 고빈도 샘플링의 경우 현장 및 분석 인력과 비용이 증가하기 때문에 효율적인 모니터링 방법에 관한 연구가 필요하다. 또한 유량 지속 곡선 (FDC, Flow Duration Curve)과 부하 지속 곡선 (LDC, Load Duration Curve)는 유량변동에 따른 수질의 영향, 목표수질 초과 빈도 특성 등 분석이 가능하여 총량관리계획 및 목표수질 평가 방법에 활용되고 있다. 환경부는 오염총량관리를 위해 과거 10년 유량을 기준유량으로 산정하고 있으며, 선행 연구들은 수질측정망 8일간 수질 자료를 사용하여 목표수질 달성 여부 평가 등을 제시하고 있다. 하지만 새롭게 추가된 총량관리지점 등은 10년 유량 자료가 부족하여 평가가 어려우며, 선행연구들이 활용한 8일간 자료의 경우 강우 시 비점오염물질 배출 특성에 대한 모니터링 자료가 부족하여 비점오염물질 관리 효과를 평가하는데 어려움이 있을 수 있다. 본 연구는 2015~2017년까지 풍영정천 유역을 대상으로 하여 농촌 소유역인 WJ, 도시 소유역인 JS, 유역 말단 PYJ로 구분하고 초기 24시간 1시간 등간격 채수를 2, 3, 4, 6시간 간격으로 채수 간격을 조정하여 부하량의 차이를 비교 분석하였다. FDC의 과거 유량 산정 방법과 개정된 유량 산정 방법을 이용하여 FDC차이를 분석하고, 10개년 자료 중 5개년을 사용하였을 때와 3개년 자료를 사용하였을 때 FDC차이를 비교하였으며, 8일간 자료의 강우 시 자료를 보완하기 위해 실측자료를 사용하여 LDC를 활용한 초과율 분석을 실시하였다.
채수간격 부하량 차이를 통계 분석한 결과 WJ, JS는 모든 수질항목에서 PYJ는 COD, SS, T-N에서 1시간 간격 부하량과 6시간 간격 부하량까지 유의한 차이가 없는 것으로 나타났으나 1시간 간격 부하량과 채수 간격별 부하량 차이의 중앙값과 편차를 분석한 결과 모든 수질항목에서 1시간 간격 부하량과 6시간 간격 부하량 차이 중앙값과 편차는 큰 것으로 나타났다. 채수 간격에 따른 13개의 강우 사상의 부하량 총 합 차이를 분석한 결과 JS의 SS를 제외한 토지이용별 모든 수질항목의 3시간 간격에서 1시간 간격 부하량 차이가 10% 내외로 나타나, 1시간 간격 부하량과 채수 간격별 부하량 차이를 10% 이하로 산정할 수 있는 채수 간격을 적정 채수 간격이라고 가정할 때, 조사된 모든 유역에서 3시간 간격으로 채수를 할 경우 경제적이고 합리적인 부하량 산정을 할 수 있을 것으로 판단된다.
과거 유량산정 방법의 FDC와 개정된 유량 산정 방법의 FDC를 비교한 결과 갈수기를 제외한 나머지 유량 구간에서 비슷한 유량을 보였다. 또한 비점오염 관리 유량인 풍수기에 대한 유량 차이를 알아보기 위해 새롭게 개정된 유량 산정 방법
의 풍수기 평균 유량을 기준으로 5개년을 무작위로 추출하였을 때 풍수기 평균유량과 3개년을 무작위로 추출하였을 때 풍수기 평균 유량을 비교한 결과 5개년 추출하였을 때 –8.9~8.1%, 3개년 추출하였을 때 –13.4~12.6% 차이가 나타났다. 수질측정망 8일간 농도자료와 실측 자료를 활용하여 초과율을 분석한 결과 비점오염원 관리 구간으로 설정한 풍수기 유량에서 강우 시 자료를 활용하였을 때 초과율이 수질측정망 8일간 자료 적용 시 초과율보다 30% 이상 크게 나타났으며, 목표수질 초과 부하량의 차이를 수질측정망 8일간 자료, 강우 시 자료, 무강우시 자료를 적용하여 분석한 결과 수질측정망 8일간 자료 적용 시 보다 강우 시 자료를 적용하였을 때 모든 수질항목에서 초과 부하량이 더 높아 수질측정망 8일간 자료만을 사용하였을 때 비점오염원에 대한 영향을 고려하지 못할 것으로 판단되며, 비점오염관리 시 강우 시 모니터링 자료를 사용해야 정확한 초과 부하량 및 초과율을 분석할 수 있을 것으로 판단된다.
효율적인 강우시 모니터링을 위해서는 적절한 채수 간격 모니터링 방법이 필요하며 이러한 강우시 모니터링 자료는 비점오염원에 대한 영향 평가에 신뢰성 있는 자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
Ⅰ. 서론
비점오염은 건기시 쌓였던 오염물질이 강우 시 유출되어 하천에 유입되는 현상으로 다양한 강우특성에 따라 유출특성이 상이하게 나타난다. 특히, 하천의 수질은 토지 이용 및 관리, 대기, 용수 및 기후 등 다양한 환경요인의 영향을 받기 때문에 (Beman et al., 2005), 개선대책을 수립하기 위해서는 강우 시 수질·유량 모니터링을 통한 오염원의 정량화가 필요하다 (장주형, 2010). 또한, 과학적이고 합리적인 비점오염 관리를 위해서는 비점오염원이 갖는 불확실성 때문에 지속적
비점오염 모니터링이 필요하며, 이를 통한 비점오염물질 유출특성 파악이 선행되어야 한다(전제찬, 2018).
국립환경과학원의 ‘강우유출수 조사방법 (2012)’에는 복합 지목 유역 모니터링 방법에 대한 가이드라인이 제시되어 있으며, 주요 내용으로는 모니터링을 6회/년 이상으로 권장하고, 유출 초기 24시간 동안은 1시간 간격, 유출 지속시간이 24시간을 초과하는 경우 6시간, 간격, 48시간을 초과하는 경우 연구자들이 채수 시간을 임의 조정하여 채수를 실시하도록 권장하고 있다. 고빈도의 채수 간격은 수질변화의 복잡한 패턴을 보여주고 영양물질 변동의 시간적 다양성을 제공할 수 있지만
(Halliday et al., 2012), 유역 모니터링시 현장 및 분석 인력, 수질 분석 비용 등이 증가하기 때문에 효율적인 모니터링 방법에 관한 연구가 필요하다. 많은 효율적인 모니터링에 관한 연구가 진행되었으나 복합 토지이용 유역을 대상으로 하여 토지이용에 따른 채수 간격별 부하량의 차이를 구명하는 연구는 부족하다. 한정된 수질자료를 이용하여 오염부하량을 산정할 때와 집중적으로 채수된 많은 시료를 이용하여 산정된 부하량 차이를 구명하는 것은 모니터링에 따른 오염부하량 산
정 결과의 신뢰 범위를 파악할 뿐만 아니라 경제적인 수질 시료 채수 빈도 수립에도 꼭 필요하다 (Han and Kim, 2005).
과거 우리나라의 수질 농도 규제는 하천의 허용 오염 부하량을 고려하지 않는 배출허용기준 중심의 농도 규제만 되어 있기 때문에 오염부하의 양적 증가를 통제할 수 없어 수질개선의 한계가 있고, 오염원이 밀집한 경우와 그렇지 않은 경우 농도 규제 방식으로는 하천의 환경기준 달성을 평가하는데 한계가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 2000년대 도입된 우리나라 유역관리정책인 수질오염총량관리제는 지자체별로 목표수질을 설정한 뒤 단위유역 내에서 배출되는 오염물질의 총량을 목표수질의 부하량 이내로 관리하는 제도이다. 수질오염총량제는 지자체별 단위유역에 대한 부하 할당량을 지정하여 상호 간 책임을 명확히 하여 효율적으로 관리할 수 있으며, 유역 구성원들의 참여로 목표수질을 설정하고 시행계획을 수립하여 효율적으로 제도를 운영할 수 있다 (환경부, 2011). 미국에서는 2003년부터 효율적인 유역관리를 위해 부하 지속 곡선 (LDC : Load Duration Curve)을 사용하고 있으며, 부하 지속 곡선은 해당 하천의 수질과 유량의 관계를 이용하여 총량관리계획 및 목표수질을 평가할 수 있는 방법으로 다양한 유량 조건에서의 수질 모니터링 자료를 이용하여 계절별 유량변동에 따른 수질의 영향, 목표수질 초과 빈도 특성 확인, 하천의 오염원 해석 등이 가능하다(하돈우, 2016).
환경부에서는 오염총량관리 기본방침 제 5 조에 따라 과거 10년 평균 저수량 및 평수량을 기준유량으로 산정하였으나 2018년 개정된 기준유량 산정법은 과거 10년간 연속적인 일유량 자료를 사용하고 있으며, 선행연구에서는 수질측정
망 8일간 자료를 사용하여 목표수질 달성여부 평가 등을 제시하고 있다. 하지만 새롭게 추가된 총량 관리 지점 등은 10년 유량 자료가 부족하여 모델링이나 실측 모니터링 평가가 어려우며, 8일간 간격으로 조사된 자료는 강우 시 비점오염물질
배출 특성에 대한 모니터링 자료가 부족하여 모델링을 구축하거나 관리 목표 달성 평가를 하기에는 어려움이 있다 (박배경, 2015).
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