팔당수계 주요하천 수질의 시 ･ 공간적 특성
한미덕ᆞ이은주ᆞ오조교*ᆞ김웅수*ᆞ이창희ᆞ남궁은ᆞ정욱진†
명지대학교 환경생명공학과
*경기도보건환경연구원
Spatio-temporal Water Quality Characteristics of Major Streams in Pal-dang Watershed
Mideok Han⋅Eunju Lee⋅Jogyo Oh*⋅Woongsoo Kim*⋅Changhee Lee⋅Namkung Eun⋅Wookjin Chung†
Department of Environmental Engineering and Biotechnology, Myongji University
*Gyeonggi-do Research Institute of Health & Environment
(Received 20 November 2008, Revised 25 March 2009, Accepted 1 April 2009)
Abstract
A total of 52 sampling sites were selected in the stream network of the upper Paldang watershed (e.g. Kyonan, Gapyeong, Jojong, Chengmi, Bockha, Yanghwa and Heuk streams). Over the time period of April 2007-February 2008, 1820 samples were collected and analyzed for physico-chemical variables of the upper watershed in order to investigate spatio-temporal water quality variation in particular the relationship with land use. Although temporal variations of water quality in each stream were similar and were significantly influenced by flow, spatial variations in each stream varied as physico-chemical characteristics of upper watershed. As a result of regression analysis, Biological Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), Total Nitrogen (T-N), and Total phosphorus (T-P) concentration were the most significantly and positively associated with people population density. It is necessary to manage not only water quality but also land use of upper watershed and flow flux.
keywords : Human population density, Land use, Stream, Water quality
1. 서 론1)
팔당호는 국내 최대 규모의 광역 상수원으로서 1974년에 북한강, 남한강, 경안천의 세 지류가 모이는 지점에 건설된 인공호로서 강우 및 상류수계의 유입량에 따라 수질 및 수 생태계에 직접적인 영향을 받는 하천형 호소로 알려져 있 다. 이러한 팔당호는 1998년부터 2005년까지 추진된 팔당 호 등 한강수계 특별정합대책으로 연평균 수질 BOD 기준 1.1~1.5 mg/L 내외로 다소 개선되는 양상을 보이고는 있으 나, 목표수질인 1.0 mg/L에는 아직 미달인 상태이며, COD 또한 점점 증가하는 추세에 있어 저감대책이 필요한 시점 이기도 하다. 영양염류의 경우 T-N이 과거 12년간 큰 변화 폭을 보이지 않은 것과는 다르게 T-P는 2001년 이후 0.050 mg/L이상을 유지하며 계속 증가하는 추세를 보이고 있다 (한강유역환경청, 2006b).
이러한 이유로 팔당호의 상류수계에 대한 연구는 다른 유역이나 하천에 비해 활발하게 진행되고 있는 편이다. 팔 당수계로 유입되는 수계 중 유입량은 가장 적지만 오염부 하량이 가장 높은 경안천의 경우 오염현황 분석(이동석과 박갑성, 2004), 하천자연도 평가(김동찬과 박익수, 2004),
†To whom correspondence should be addressed.
인질소의 부하량 산정(유혜진과 박석순, 2003), 비점오염원 유출특성(김성수 등, 2002) 등의 다양한 연구가 이루어져 왔으며, 북한강 수계인 가평천과 조종천의 경우는 수질이나 오염원에 대한 분석보다는 하천생태계의 분석에 관한 연구 가 주류를 이루고 있다(배연재 등, 2003; 윤일병 등, 1990;
이선희 등, 1989; 이현철 등, 1993). 또한 남한강 수계인 복하천을 대상으로 한 연구로는 수질모형을 이용한 수질예 측(신동석과 권순국, 1997), 유역의 토양유실량 및 경작지 에 관한 상관분석(이진영 등, 2006), 수질오염 특성 분석(권 순국과 김한태, 1993) 등이 있다.
그러나 청미천, 흑천, 양화천에 대한 연구는 거의 이루어 지지 않고 있으며, 본 연구에서 다루고자 하는 각 유역들 사이의 연중 수질항목의 시･공간적 분포 및 특징을 비교·
분석한 연구는 보이지 않는다.
본 연구에서는 일부 제한된 하천의 오염현황을 분석한 기존연구와는 다르게, 팔당호 상류수계에 위치한 7개의 주 요하천에 대한 종합적인 평가를 목적으로 한다. 이를 위해 주요하천에서의 시･공간적 수질항목의 변화를 살펴보고 그 변화를 가져온 원인을 분석하였다. 본 연구의 결과는 수질 오염총량제의 실시 및 계획, 권역별 수질관리체계의 확립 과, 중소권역별 물환경관리계획 등의 수립에 있어 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
Table 1. Characteristics of the watershed areas
Watershed Area (km2) Population density (persons/km2) Forest area (%) Paddy field (%)
Kyongan 562.12 676 64.2 8.2
Gapyeong 305.41 45 89.3 2.1
Jojong 260.58 87 81.6 3.4
Chengmi 589.84 158 50.9 12.8
Bockha 334.91 459 42.9 13.9
Yanghwa 180.54 255 35.0 18.7
Heuk 315.81 79 75.6 7.1
Fig. 1. Study area and the 52 sampling sites.
2. 연구 방법
2.1. 연구 대상지
본 연구에서는 팔당호로 유입되는 경안천 수계(경안천), 북한강 수계(가평천, 조종천), 남한강 수계(청미천, 복하천, 양화천, 흑천)에 속하는 7개 하천을 대상으로 한다(Table 1, Fig. 1).
경안천 유역은 총면적 561.1 km2로 경기도 광주시(67%) 와 용인시(33%)의 33개 읍(邑)･면(面)･동(洞)과 86개 리 (里)를 포함하는 넓은 지역이다. 경안천을 중심으로 한 주 변지역의 급격한 도시화에 의해 1975년 0.9%이었던 시가 화/건조지역의 토지피복은 2000년에는 7.0%로 크게 증가되 었으며, 인구밀도도 455 명/km2로 복하천 다음으로 높게 나타나고 있다(한강유역환경청, 2006a).
북한강 수계의 가평천의 유역면적은 306.6 km2로 경기도 가평군과 강원도 춘천시에 포함되며 전체의 88.7%가 임야
로 구성되어 있다. 유역 전체의 인구밀도는 45 명/km2으로 그다지 높지 않게 나타난다. 조종천은 유로연장 39 km, 유 역면적 260.6 km2로 한강의 제2류에 해당하는 지방2급 하 천이다. 유역은 가평천과 마찬가지로 임야가 81.6%(212.7 km2)로 가장 많은 부분을 차지한다.
남한강 수계의 청미천은 유로연장 66.1 km, 유역면적 615.4 km2로 용인시 원산면에서 시작하여 남한강에 이른 다. 남한강 수계 중에서 달천과 섬강에 이어 세 번째로 넓 은 유역을 가지며(국립환경과학원, 2006), 유역면적 중 임 야가 300.4 km2로 48.8%를 차지하고 있다. 복하천은 용인 시 내사면 제일리에서 남한강까지의 수역구간에 해당하며 37.3 km의 유로연장과 288.3 km2의 유역면적을 보유하고 있다. 유역의 토지이용은 임야, 밭, 논의 순으로 높게 나타 나고 있다. 양화천은 이천시 모가면 산내리에서 남한강합류 까지 32.0 km의 유로연장을 보이며, 186.1 km2의 총 유역 면적 중 밭과 논이 각각 26.1%와 18.8%를 차지하고 있어,
Fig. 2. Spatial and temporal distributions of flux, water temperature, conductivity, dissolved oxygen, biological oxygen demand, chemical oxygen demand, total nitrogen concentration, total phosphorus concentration, and Chl-a concentration on Kyongan watershed.
청미천이나 복하천에 비해 임야면적 비율은 낮고 논과 밭 의 비율이 높은 것으로 나타난다. 마지막으로 흑천은 양평 군 청운면 도원리에서 남한강합류까지 37.0 km의 하천길이 를 보유하고 있으며 총 유역면적은 304.4 km2에 해당한다.
흑천의 토지이용 현황을 살펴보면, 임야가 75.7%를 차지하 여 남한강 수계 중에서 가장 넓은 비율의 임야를 포함하고 있다. 남한강 수계 중에서 인구, 가축 및 산업 오염원이 가 장 적은 유역으로 알려져 있다.
2.2. 사용데이터의 측정시기 및 측정지점
분석에서 사용한 데이터는 팔당호로 유입되는 총 7개 하천 의 52개 지점에서 측정된 유량(m3/sec), 수온(°C), 전기전도 도(μS/cm), 용존산소(mg/L), BOD(mg/L), CODMn(mg/L), SS (mg/L), T-N(mg/L), T-P(mg/L), Chl-a(mg/m3)의 10개 항목이 다. 2007년 4월부터 2008년 2월까지 8일 간격으로 총 35회 측정하였으며, 경안천은 상류에서 하류방향으로 KY1~KY11 의 11개 지점, 가평천은 GA1~GA7의 7개 지점, 조종천은
JO1~JO7의 7개 지점, 청미천은 CH1~CH9의 9개 지점, 복하 천은 BO1~BO7의 7개 지점, 양화천은 YA1~ YA5의 5개 지 점, 흑천은 HE1~HE6의 6개 지점에서 측정하였다(Fig. 1).
3. 결과 및 고찰
3.1. 경안천
경안천 KY9 지점과 KY10 지점 사이에 곤지암천(유역면 적: 158.51 km2)이 유입됨에 따라 유량이 급격히 증가함이 확인되었다(Fig. 2). 특히, 경안천 수계의 경우는 7월에서 9 월 사이에 강우에 의해 집중적으로 유량이 증가하였다. DO 는 수온이 낮은 겨울철에 가장 높은 값을 보였다. BOD와 COD의 경우는 KY4, 5와 KY8, 9에서 경안천의 하류인 KY10, 11 지점보다 높은 농도를 보였으며, 장마철인 7~9 월을 제외한 봄, 겨울의 저수기에 높은 값을 보였다. T-N, T-P는 BOD나 COD와는 반대로 봄철보다는 겨울철에 높은 경향을 보였으며, SS는 집중강우가 시작되어 유량이 급속
Fig. 3. Spatial and temporal distributions of flux, water temperature, conductivity, dissolved oxygen, biological oxygen demand, chemical oxygen demand, total nitrogen concentration, total phosphorus concentration, and Chl-a concentration on Gapyeong watershed.
하게 증가하는 7월에 최상류인 KY1, 2 지점을 제외한 전 체 지점에서 높은 농도를 보였다. Chl-a는 하류부분에서 봄 철에 높은 경향을 나타냈다.
KY4 지점에서 BOD가 급격하게 증가한 것은 용인하수처 리장(연평균 방류수질 12.7 mg/L, 2007년 기준)의 방류에 의한 것으로 생각되며, 곤지암천과 합류하기 직전에 위치한 KY8, 9 지점에서의 농도 증가는 ‘경안천 수위표(오산천하 류~곤지암천하류구간)’의 단위유역의 상류부분에 위치한 매 산하수처리장의 방류수(연평균 BOD 방류수질 2.2 mg/L, 2007 년 기준)의 영향이나, 그 밖의 처리시설이 단위유역내에 존 재하지 않아 경안천수위표 소유역에서 발생하는 1,913.5 kg/day의 BOD 배출 오염부하량의 영향이 그대로 반영된 것으로 판단된다. 또한 KY10, 11 지점에서의 BOD와 COD 감소는 곤지암천의 합류에 의한 것으로 추측된다. 곤지암천 의 연평균 유량은 4.783 CMS(곤지암 최하류지점)이고 오 염농도가 비교적 양호한 것으로 알려져 있으며 곤지암천 하류에 위치한 곤지암하수처리장의 2006년 BOD 방류수질
은 2.1 mg/L로 법정 수질 10 mg/L를 크게 밑도는 농도로 적정 운영되고 있다.
3.2. 가평천
가평천은 8월에 집중적으로 높은 유량을 보였다(Fig. 3).
DO는 경안천 수계와 동일하게 수온이 낮은 겨울철에 최대 값인 18.7 mg/L(GA7 지점)의 높은 농도를 나타냈으며, BOD와 COD는 경안천 수계와는 다르게 최하류에서 봄철 과 겨울철에 높은 값을 보였다. SS의 경우 경안천 수계에 서는 집중강우가 시작되는 7월에 높은 농도를 보인 것과는 다르게, 봄철인 4, 5, 6월에 높은 농도를 나타냈다. T-N은 하류에서 겨울철에 높은 값을 보였으며, T-P는 여름철인 8
~ 9월에 중하류에서 높은 경향을 보였다.
가평천의 경우 공간적 변화 패턴이 다른 하천들에 비해 서 확연하게 다르게 나타났다. 특히 BOD의 경우, 상류인 GA1, 2 지점에서는 0.4 mg/L의 값을 보였지만, GA6, 7 지 점에서의 연평균농도는 상류에 비해 약 2배정도 높은 0.7
Fig. 4. Spatial and temporal distributions of flux, water temperature, conductivity, dissolved oxygen, biological oxygen demand, chemical oxygen demand, total nitrogen concentration, total phosphorus concentration, and Chl-a concentration on Jojong watershed.
mg/L와 0.9 mg/L의 BOD를 각각 보였으며, 이는 각 지점 이 포함되어 있는 유역의 오염원이 상이하다는 것에서 원 인을 찾아볼 수 있다. 가평천 상류 단위유역의 총인구는 1,025명이고 산업계오염원의 배출유량은 2.2 m3/day로 집계 되고 있으나 가평천 하류 단위유역의 경우, 총인구는 12배 가 넘는 12,726명이며 산업계오염원 역시 약 162배에 해당 하는 362.2 m3/day로 나타나 생활계 및 산업계 오염원에 있어서 큰 차이를 보이고 있다. 이러한 차이로부터 수질의 상･하류 농도의 차이가 발생한 것으로 판단된다(오염원 자 료: 2006년 기준).
3.3. 조종천
가평천과 함께 북한강수계에 포함되어 있는 조종천의 경 우, 전반적으로 가평천과 비슷한 수질 항목별 시･공간적 분포특성을 보였다(Fig. 4). 유량은 8월에 집중적으로 증가 하였으며 DO는 겨울철에 높았다. 그러나 BOD와 COD가 하류에서 높게 나타났던 가평천과는 다르게 봄철에 모든
지점에서 높은 농도를 보임으로서 공간적 변화 보다는 시 간적 변화가 두드러지게 나타났다. SS는 봄철인 5월에 최 대값인 42.07 mg/L(JO7 지점)을 보였으며, T-N은 겨울철인 1, 2월에 전 지점에 걸쳐 높았다. T-P는 8월에 JO3, 4지점 에서 매우 높은 값을 보였으며, Chl-a는 최상류인 JO1지점 에서 5월에 54.9 mg/m3의 최대값을 나타냈다. 조종천은 상·
하류의 경우 총인구수(각각 11,429명과 11,438명)와 비점오 염 발생부하가 가장 높은 대지면적(각각 5.0 km2와 4.8 km2) 에 있어서 비슷한 수준을 보임에 따라 지점별 수질측정값 에서도 큰 차이를 보이지 않고 있다.
3.4. 청미천
남한강 하류에 속하는 청미천은 9월에 가장 높은 유량을 보였다(Fig. 5). BOD와 COD의 경우 앞서 언급된 하천이 중하류에서 높은 값을 보인 것과는 다르게, 상류 지점인 CH1, 2, 3 지점에서 봄철에 높은 값을 보였으며, CH1, 2 지점의 경우는 겨울철에도 이에 상응하는 높은 농도를 나
Fig. 5. Spatial and temporal distributions of flux, water temperature, conductivity, dissolved oxygen, biological oxygen demand, chemical oxygen demand, total nitrogen concentration, total phosphorus concentration, and Chl-a concentration on Chengmi watershed.
타냈다. SS는 강우가 시작되는 7월에 하류에서 높은 값을 보였다. T-N, T-P 또한 BOD나 COD와 마찬가지로 상류부 분에서 겨울철과 봄철에 각각 고농도를 나타났으며, Chl-a 는 다른 수계와 마찬가지로 봄철인 4, 5, 6월에 높게 나타 났다. 청미천의 상·하류 단위유역의 총인구는 각각 16,831 명과 7,604명으로 큰 차이를 보이고 있으며, 인구, 축산, 산 업, 토지계 오염부하랑을 합산한 전체 오염배출부하량의 경 우는 각각 5,719.4 kg/day와 684.9 kg/day를 보여 상류 단 위유역에서 8배 이상의 오염원이 배출되는 것으로 확인되 었다. 따라서 하류지역에 비해 상류지역에서 4가지의 수질 항목 모두 높은 농도를 보였다.
3.5. 복하천
복하천은 6월말부터 9월초까지 높은 유량을 보였으며, 특 히 7월에 최하류인 BO7 지점에서 27.842 CMS의 최대유량 을 나타냈다(Fig. 6). BOD와 COD는 유량이 적은 4, 5, 6 월에 하류인 BO5, 6, 7 지점에서 비교적 높은 농도를 나타
냈다. SS의 경우는 초기 강우가 시작된 7월에 하류 지점에 서 높게 나타났고, 4월에는 최상류 지점인 BO1 지점에서 2월에는 중류지점인 BO4 지점에서 간헐적으로 높은 농도 를 보였다. T-N과 T-P는 공간적으로는 하류 지점들에서 높 게 나타났으나, 시각적인 변화폭은 그다지 크지 않았다. 즉, 상류지점들에서는 유량이 급격히 증가한 7, 8, 9월을 제외 하고는 지속적으로 높았으며, 상류의 경우는 지속적으로 낮 은 경향을 보인다고 할 수 있다. Chl-a의 경우는 갈수기인 4, 5, 6월에 전지점에 걸쳐 균등하게 높은 농도를 유지했 다. 2008년 2월에 최하류인 BO1 지점에서 가장 높은 농도 를 보이기는 했으나 7월부터 2008년 2월까지 2 mg/m3 이 하의 비교적 낮은 농도를 유지하고 있었다. 복하천은 가평 천과 같이 상·하류의 차이가 크지는 않았으나 하류 단위유 역이 상류에 비해 1.6배 높은 배출오염부하량을 보였으며, 흑천은 가평천이나 복하천과 유사한 상·하류의 오염원 패턴 을 보였다.
Fig. 6. Spatial and temporal distributions of flux, water temperature, conductivity, dissolved oxygen, biological oxygen demand, chemical oxygen demand, total nitrogen concentration, total phosphorus concentration, and Chl-a concentration on Bockha watershed.
3.6. 양화천
양화천의 유량변화는 10월에 급격히 감소하기는 하지만 6월 중순부터 11월까지 지속적으로 풍부한 유량을 보였다 (Fig. 7). 이러한 유량특성에 의해 BOD는 상류지역인 YA1, 2 지점에서 4, 5, 6월에 높은 농도를 보였을 뿐 이외의 시 기와 지점들에서는 5 mg/L이하의 낮은 농도를 보였다.
COD의 경우는 BOD에 비해 범위가 다소 넓기는 하지만 상류지점에서 갈수기에 높은 농도를 유지하고 이외의 지점 과 시기에서는 비교적 낮은 농도인 5 mg/L이하를 나타냈 다. 이러한 갈수기 상류지점에서의 수질악화는 유량감소에 의한 것으로 추측된다. T-N은 10월부터 겨울철에 접어들면 서 전체 지점에서 지속적으로 증가하는 패턴을 보였고, 이 와는 반대로 T-P는 YA2, 3 지점에서 4, 5, 6월에 높은 농 도를 유지했다. Chl-a의 경우는 YA2 지점을 중심으로 5월 에 가장 높은 고농도를 보였다. 양화천 또한 복하천이나 가평천과 같이 상·하류의 오염부하량의 차이로부터 하류보 다 상류에서 지속적으로 높은 수질농도를 보이고 있다고
생각할 수 있다. 이렇듯 하류에 비해 상류의 오염이 심각 한 지역에 대해서는 오염원의 실태와 이동경로를 보다 철 저하게 파악하고 관리하는 것이 필요하다. 결국 상류의 오 염물질은 하수처리장과 산업폐수처리장과 같은 환경기초시 설로부터의 적절한 처리가 이루어지지 않는 한 하류에 그 대로 영향을 미치기 때문에 수계 전체로 오염을 확산시킬 수 있는 요인이 되기 때문이다.
3.7. 흑천
흑천에서는 7월부터 9월에 걸쳐 높은 유량을 나타냈다.
BOD와 COD는 본격적인 강우가 시작된 8월까지 하류지점 인 HE5, 6 지점에서 지속적으로 높은 농도를 유지했다(Fig. 8).
전기전도도는 6월에 전 지점에 걸쳐 높은 농도를 나타낸 후, 이후부터는 최하류 지점인 HE6 지점에서만 높은 값을 보였다. DO는 수온이 낮은 11월부터 다음해 2월까지 높아 짐에 따라 전형적인 온도저하에 따른 용존 농도의 증가 현 상을 보였다. SS는 본격적인 강우가 시작된 7, 8월에 하류
Fig. 7. Spatial and temporal distributions of flux, water temperature, conductivity, dissolved oxygen, biological oxygen demand, chemical oxygen demand, total nitrogen concentration, total phosphorus concentration, and Chl-a concentration on Yanghwa watershed.
지점에서 높게 나타났으며, T-N은 최대강우 및 유량을 보 인 9월을 제외하고 거의 대부분의 지점에서 지속적으로 높 은 농도를 유지했다. 이와는 다르게 T-P는 HE6 지점에서 6월부터 2월에 걸쳐 높은 경향을 보였다. 마지막으로 Chl-a 의 경우는 양화천에서 하류지점에서 5월에 최대값을 보인 것과는 다르게 6월에 최하류 지점인 HE6 지점에서 최대값 을 보였다. 이러한 상․하류의 농도분포특성을 단위유역별 오염배출부하량으로부터 원인을 찾을 수 있다. 흑천의 상류 단위유역의 총인구는 5,509명으로 전체 오염배출부하량이 883.2 kg/day인 반면, 하류 단위유역의 경우는 각각 16,559 명과 1,360.5 kg/day로 상류대비 높은 오염원을 보유하고 있다. 따라서 이러한 유역특성이 하류지역에서의 높은 수질 오염도를 유발하고 있는 것이라고 생각할 수 있다.
4. 결 론
4.1. 하천별 수질의 시․공간적 패턴
결과부분에서 언급한 바와 같이 각 수계별 또는 하천에 서의 수질항목별 시·공간적 패턴은 서로 다른 경향을 보였 다. 시간적으로는 모든 하천에 있어서 대부분의 수질항목이 유량의 영향을 크게 받음으로써 갈수기와 홍수 및 풍수기 의 농도변화패턴이 비슷하게 나타났다. 즉, 봄철과 겨울철 에 유량의 감소와 더불어 BOD와 COD가 높게 나타났고 특히, 갈수기인 봄의 경우 유량의 급격한 감소와 농업용수 로의 취수량 증가로 인하여 하천의 자정능력이 감소하여 수질오염이 심화되는 양상을 보였다. SS는 홍수기에 급격 히 증가하는 양상을 보였다. 그러나 공간적인 특성은 하천 별로 다른 경향을 보였다. 경안천은 중류에서, 가평천, 복 하천 및 흑천은 하류에서, 청미천과 양화천은 상류에서 상 시적으로 높은 농도를 유지하였으며 북한강 수계인 조종천 에서의 BOD와 COD는 공간적으로 그다지 큰 차이를 보이 지 않았다. 분석의 결과 알 수 있는 하천별 수질농도의 공 간적 패턴의 차이는 인접해 있는 유역 특성이나 환경기초 시설의 효율 및 위치 등에 의한 것으로 생각된다.
Fig. 8. Spatial and temporal distributions of flux, water temperature, conductivity, dissolved oxygen, biological oxygen demand, chemical oxygen demand, total nitrogen concentration, total phosphorus concentration, and Chl-a concentration on Heuk watershed
하천수질의 악화현상은 하수처리장 방류수의 영향, 오염 원의 밀집으로 인한 영향, 유역내 물리적 환경에 의한 영향 등 매우 다양한 영향요인들이 존재한다. 경안천의 경우, 용 인, 매산, 오포, 곤지암하수처리장 등 다수의 처리장이 위치 하고 있다. 각각의 하수처리장은 서로 다른 처리용량, 방류 수의 연평균 수질, 방류량을 나타낸다. 특히 용인하수처리 장의 경우 연평균 BOD가 5.8 mg/L(2008년 기준)로 가장 높은 방류수 농도를 보인다. 따라서 하수처리장 하류에 미 치는 영향을 배제할 수 없기 때문에 지속적인 하수처리장 의 유지․보수 및 고도처리시설 등의 재투자를 통한 시설 기능의 향상이 요구될 것이다. 가평천, 복하천, 흑천과 같이 상시적으로 하류에서 높은 농도의 수질을 보이는 하천에 대해서는 하류지역에 밀집되어 있는 오염원의 관리 및 오 염원의 근본적인 삭감을 위한 대책이 필요하다. 마지막으로 청미천이나 양화천과 같이 상류에서의 수질악화가 두드러 진 지역에 한해서는 상류지역에서의 용수의 재이용 등을 통한 유지유량의 확보가 중요한 인자로 작용할 것이다.
4.2. 회귀분석을 통한 주요 원인인자 평가
수계내 화학적 인자는 상류유역의 물리적인 특성의 영향 을 받아서 결정되는 특징을 보였다. 따라서 상류지역의 물 리적 특성이 각 수질항목의 농도에 미치는 영향에 대해서 구체적으로 분석을 실시하였다.
35회에 걸쳐 조사된 BOD, T-N, T-P의 농도를 목적변수 로 하고 하천별 상류유역의 유량(Table 2, Flow), 인구밀도 (Table 2, Population density), 산림면적비(Table 2, Forest area), 논면적비(Table 2, Paddy field)의 유역정보를 설명변 수로 한 회귀분석을 실시한 결과, 유량은 T-N에서만 유의 한 역(逆)관계를 보였다(Table 2). 따라서 T-N은 유량이 감 소할수록 농도가 유의하게 증가한다고 판단할 수 있다.
인구밀도의 경우 3개의 수질항목에 유의하게 가장 큰 영 향을 미치는 것으로 나타났다. 즉, 인구밀도가 높을수록 모 든 수질항목의 농도는 증가한다고 할 수 있다. 반면 임야 면적비가 클수록 수질이 깨끗한 것으로 나타났다. 그리고 논면적비는 모든 수질항목과 정(正)관계를 나타냈지만 유의
Table 2. Coefficients estimated by multiple regression analysis
BODa Total-Na Total-Pa
Regression coefficient
Standard error
Standard regression coefficient
F-value Regression coefficient
Standard error
Standard regression coefficient
F-value Regression coefficient
Standard error
Standard regression coefficient
F-value
Flow -0.0517 0.0170 -0.12 4.37 -0.0440 0.0094 -0.17 12.89b -0.0006 0.1636 -0.04 0.35 Population density 0.0033 0.0007 0.23 116.39b 0.0027 0.0004 0.33 130.03b 0.0002 0.0005 0.45 272.44b
Forest area -0.0425 0.0551 -0.22 30.21b 0.0006 0.0306 0.01 62.60b 0.0001 0.0017 0.02 85.93b Paddy field 0.0605 0.1842 0.09 0.11 0.1171 0.1021 0.31 1.32 0.0079 0.0057 0.34 1.96
aA multiple regression analysis was carried out using the S-plus
bP < 0.01
한 관계를 보이지는 않았다. 이러한 결과를 종합해 볼 때, 유역내의 물리적 환경은 하천의 화학적 물질 농도에 큰 영 향을 미치는 것으로 나타났으며, 특히 인구밀도는 다른 물 리적 환경에 비해 그 영향이 절대적으로 우위에 있음을 확 인할 수 있다. 특히 T-P의 경우 272.44의 F값을 보임에 따 라 BOD나 T-N에 비해 인구에 의한 영향을 크게 받는 것 으로 확인되었다(Table 2).
한강수계의 경우, 현재는 나머지 3대강(낙동강, 영산강, 금강)과는 다르게 수질오염총량관리제의 임의제를 실시하 고 있으나 2009년부터 점차 의무제로의 전환을 계획하고 있어, 수질을 유지하고 관리하기 위한 체계적인 시스템의 구축이 요구되고 있다. 수질은 유역의 점오염원 및 비점오 염원, 그리고 오염물질의 절감을 위한 각종 처리시설 등의 종합적인 결과라고 할 수 있다. 따라서 각 하천별 수질관 리체계를 개선하고 확립하기 위해서는, 각 하천별 유역특성 을 보다 세밀하게 파악하고 수질과의 연관성을 명확히 하 는 작업이 선행되어야 한다. 본 연구의 결과, 즉 각 수계별 수질오염 패턴과 그 원인에 대한 분석의 결과를 기초로 하 여 앞으로도 지속적이고 과학적인 모니터링과 분석이 이루 어져야 할 것이다. 본 연구의 결과와 더불어 분석에 사용 된 기초데이터는 오염총량관리제의 실시 및 계획, 권역별 수질관리체계의 확립 및 중소권역별 물환경관리계획에 있 어 목표수질 설정을 위해 반드시 이루어져야 하는 수질모 델링 기초자료로서의 활용이 기대된다. 실제로 중소권역별 물환경관리계획의 경우 기존의 계획을 비롯하고 현재 진행 되고 있는 계획에 있어서도 삭감계획의 반영과 미반영시의 차이를 모델링하기 위해서 반드시 수행되는 수질모델을 이 용한 장래수질 예측에 있어 모델의 검․보정에 필요한 기 초데이터의 부족으로 계획의 수행이 수월하지 않은 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서와 같이 비교적 조밀한 간격과 지속적인 수질 데이터는 계획 수립에 있어 유용하 게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본연구의 분석 결과는 중권역내에 존재하는 소권역별 투자우선 순위를 결 정하는데 있어서도 참고자료가 될 수 있을 것이다.
사 사
본 연구는 경기도보건환경연구원의 팔당수계 하천 모니 터링｣ 사업의 지원으로 수행되었습니다. 지원에 진심으로
감사드립니다.
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