Estimation of Pollution Using Load Duration Curves at Streams in Sapgyo Watershed

(1)

부하지속곡선을 이용한 삽교호수계 지류하천의 오염원인 분석

최정호

^a,†

⋅김홍수

^b

⋅조병욱

^c

⋅박상현

^d

⋅이무규

^e

⋅이병구

^f

충남연구원 물환경연구센터

Estimation of Pollution Using Load Duration Curves at Streams in Sapgyo Watershed

Jeongho Choi

^a,†

⋅ Hongsu Kim

^b

⋅ Byunguk Cho

^c

⋅ Sanghyun Park

^d

⋅Mukyu Lee

^e

⋅ byeonggu Lee

^f

Water Envirornment Research Center, Chungnam Institute

(Received 15 January 2021, Revised 23 April 2021, Accepted 27 April 2021)

Abstract

In this study, 48 streams in the Sapgyo Watershed were selected, and the Load Duration Curves (LDC) were drawn up for each stream using water quality and flow monitoring over the last three years (2018-2020), and it was evaluated whether the target water quality was achieved for each flow section. As a result of evaluating whether or not the target water quality exceeded according to the LDC, it was found that 22 rivers exceeded the target water quality. Five rivers exceeded the target water quality due to point pollutant sources, 13 rivers exceeded the target water quality due to non-point pollutant sources, and 4 rivers exceeded the target water quality due to both point and non-point pollutant sources. Among the rivers that exceeded the target water quality due to point pollutant sources, which included domestic sewage of the untreated population, there is a need to reduce the influx of polluted loads by the untreated population. The use of eco-friendly fertilizers is recommended for rivers with a relatively high farmland ratio among rivers exceeding the target water quality due to non-point pollutant sources, and installation of boiling point reduction facilities that can reduce the amount of polluted load introduced during rainfall or manage water shores. In rivers with a large number of livestock breeding heads, the livestock houses located in these rivers need to be preferentially transferred to livestock manure treatment plants. Due to the high ratio of land area because of urbanization, initial rainwater treatment facilities are required to reduce the amount of pollutant load flowing into the river through the impermeable layer during rainfall.

Key words : Flow Duration Curves (FDC), Lake Sapgyo, Load Duration Curves (LDC), Pollution

a

Corresponding author,

책임연구원(Senior researcher), [email protected], https://orcid.org/0000-0002-1775-8155

b센터장(Managing Director), [email protected], https://orcid.org/0000-0002-2579-2871

c전임연구원(Full-time researcher), [email protected], https://orcid.org/0000-0001-7124-0456

d전임연구원(Full-time researcher), [email protected], https://orcid.org/0000-0001-9983-2752

e연구원(Researcher), [email protected], https://orcid.org/0000-0003-1107-2248

f연구원(Researcher), [email protected], https://orcid.org/0000-0001-8528-6527

This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/

licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

(2)

1. Introduction

환경부에서는 삽교호의 물환경 목표기준을 생활환경기준 보통(Ⅲ)으로 설정하고 이를 달성하기 위하여 ‘삽교천 중권 역 물환경관리계획(ME, 2018)’, ‘삽교호수계 충청남도 수질 오염총량관리 기본계획(Chungcheongnam-do, 2018)’ 등이 수 립되어 시행되고 있다. 또한 충청남도에서는 삽교호의 수질 개선을 위해 충남도 및 시⋅군, 유관기관이 참여하는 ‘삽교 호수계 물관리 대책협의체’를 운영하고 있으나, 삽교호에 수 질개선효과에 대한 예측 없이 수질개선 사업이 시행되고 있 는 문제점이 있다(Choi et al., 2020).

삽교호는 종전의 배출허용 기준 중심의 규제방식으로는 수질 개선에 한계가 있어 환경부 및 지자체에서는 삽교호 수질개선을 위해 수질오염총량제를 도입하기로 하였다(Chungcheongnam-do,

2018).

그러나 삽교호 전체면적(1,632km²

)

중 가장 큰 면적 을 차지하는 삽교천과 무한천이 제외된 약 30%(곡교천, 천 안천, 남원천)에 해당하는 면적만 제도를 시행함에 따라 삽 교호 수질개선에 한계가 있을 것으로 판단된다(Kim, Cho et

al., 2019).

수질오염총량관리 기본방침에서는 유황시기별 목표수질을 설정하지 않고 기준유량을 과거 10년 저수량을 활용하여 목 표수질을 설정하고 있어 부하량관리를 통한 목표수질 달성 이라는 규제 기준으로서 역할은 만족하지만 유역의 수환경 개선을 위한 관리수단으로서의 역할은 미흡하다(Han et al.,

2007).

또한 다양한 유역들의 수리수문학적 특징을 반영하지

못해 기준유량 시점 때문에 지자체들과 마찰이 빚어지기도 한다(Kim, Yoon et al., 2019).

하천의 유황조건에 따라 적절한 관리방안을 수립하기 위하 여 최근에는 수질변화

,

오염부하량의 크기를 고려하여 수질오 염문제를 규명하고 수질개선 효과 및 목표달성 여부를 평가 하는 방법인 부하지속곡선(Load Duration Curves, LDC)을 활용하고 있는 추세로 부하지속곡선을 활용하면 유황조건에

따라 목표수질 초과원인을 파악할 수 있다(U. S. EPA., 2007).

또한 유역관리를 위한 수질정책의 수립 및 시행을 위해서 는 하천의 수질⋅유량 모니터링을 통하여 해당유역의 현황 을 정확히 파악하고 오염하천 유역을 선정하여 수질을 개선 하는 것이 중요하나, 수질⋅유량 모니터링 구축의 한계로 인 해 유역특성을 고려한 수질개선계획을 수립하는 것은 어려 운 실정이다(Park et al., 2016).

그에 따라 충청남도에서는 충남도내 위치한 지방하천에 대 하여 생활환경기준 좋음(Ⅱ) 등급을 목표로 수질개선사업을 추진하고 있으며, 물 관련 DB구축과 효율적인 수질관리 방 안 제시 등 물 환경 정책의 원활한 추진을 위하여 충남도내 주요하천에 대하여 모니터링을 실시하고 있다.

본 연구에서는 삽교호수계 내 지류하천의 수질⋅유량 모 니터링을 통해 하천별로 부하지속곡선(LDC)를 작성하여 유 황시기별 목표수질 초과여부를 판단해 보고 초과원인을 분 석하여 오염하천에 대한 수질개선계획 수립시 효과적인 방 법을 제시하고자 한다

.

2. Materials and Methods

2.1 유역구분

유역구분을 위하여 국가공간정보포털의 자료를 활용(MOLIT,

2019)하였으며,

세유역 구분을 위하여 1/5,000 축척의 수치

지형도와 1/25,000 축척 수치지형도로부터 표고자료를 추출 하였다. 수치표고 자료로부터 TIN을 생성하고 이를 이용하 여 수치표고자료(DEM)를 생성하였다. 소배수구역은

DEM

자료를 기초로 수계망도를 벡터중첩하여 흐름방향을 결정하 고 흐름누적을 산정한 후 하천셀 집적도에 따라 유역을 생성 하였다

. DEM

자료의 공간분석은 ArcGIS와

SPATIAL ANALYST, ARCHYDRO extension을 사용하였다. 그 결과 총 63개의 세

유역으로 구분하였다.(Fig. 1).

Fig. 1. Unit watershed of Lake Sapgyo. Fig. 2. Tributary monitoring points.

(3)

2.2 주요하천 수질⋅유량 모니터링

충청남도에서는 충남도내 지방하천 163개 지점에 대하여 월 1회 수질⋅유량 모니터링을 실시하고 그 결과를 ‘충청남 도 물통합관리정보시스템(Chungcheongnam-do, 2020)’ 업로 드하여 일반에 공개하고 있다. 본 연구에서는 최근

3년간

(2018년∼2020년)의 수질⋅유량을 활용하였으며,

삽교호수

계 내 주요 지류하천(삽교천 13개소, 무한천 18개소, 곡교천

14개소,

남원⋅도고천

3개소)

총

48개 지점을 선정하였다

(Fig. 2).

측정횟수 및 측정주기는 월 1회 주기로 총 36회를

측정하였다. 수질분석 항목은

6개(BOD

5

, COD

Mn

, TOC, T-N, T-P, SS)이며,

현장측정 항목은 5개(유량, 수온, pH, DO, 전 기전도도)로 현장에서 직접 측정하였다.

2.3 오염원조사

오염원은 2019년 전국오염원조사(NIER, 2020) 자료를 사 용하였으며, 오염원 그룹별(생활계, 축산계, 산업계, 토지계, 양식계, 매립계, 환경기초시설)로 구분하여 조사하였다.

∘ 생활계 : 행정구역별 인구현황, 배출원별 생활계 사용유량

∘ 축산계 : 행정구역별 축산현황, 축종별 사육두수 및 분 뇨처리 형태

∘ 산업계 : 행정구역별 산업현황, 사업장별 폐수배출형태

∘ 양식계 : 행정구역별 양식현황

,

시설면적 및 사료투여량

∘ 토지계 : 행정구역별 지목별 토지현황

∘ 매립계 : 매립시설 현황 및 방류량 및 방류수질

∘ 환경기초시설

:

총유입유량, 관거이송량, 직접이송량, 방류유량, 방류농도

2.4 부하지속곡선 작성 및 목표수질 평가

부하지속곡선(Load Duration Curves, LDC)은 하천의 유황 조건에 따라 적절한 관리방안을 수립하기 위하여 최근에는 수질 변화, 오염부하량의 크기를 고려하여 수질오염 문제를 규명하고 수질 개선 효과 및 목표달성 여부를 평가하는 방법 으로(Kal et al., 2019), 부하지속곡선(LDC) 작성하기 위해서 는 유량지속곡선(Flow Duration Curve, FDC)을 도식화하고, 대상 하천별로 작성된 유량지속곡선에

󰡔

물환경 목표기준 평 가 규정

󰡕

의 평가대상 항목인 생물학적산소요구량(BOD) 및

총인(T-P)을 대상으로 충청남도의 목표인 생활환경기준 Ⅱ 등급(Ⅱ등급, BOD 3.0mg/L, T-P 0.2mg/L)을 곱하여 부하지 속곡선을 작성하였다.

‘오염총량관리시행계획 이행평가기준(환경부고시 제2018-6

호)의 목표수질 관리를 위한 하천의 주요지점 수질⋅유량 평 가표(별지 제3호서식)’에 따라 유량지속곡선(FDC)에 목표수 질을 곱한 부하지속곡선(LDC)를 도식화하고 실제 측정한 유 달부하량(유량×수질)을 표시하였으며, 부하지속곡선(LDC)보 다 유달부하량이 상위에 있을 경우 목표수질을 초과하는 것 으로 평가하였다.

3. Results and Discussion

3.1 유역현황

삽교천유역은 남한의 중서부에 위치하며 북쪽으로는 아산 만 및 안성천 유역과 접하고 있고, 서쪽으로는 와룡천, 역천 유역과 접하고 있으며, 남쪽과 동쪽은 금강 유역과 접하고 있는 우리나라에서

7번째로 큰 유역이며,

총 유역면적은

1,625.9km

²이며 이중 충청남도가 1,602.9km²로 전체면적의

98.6%,

세종특별자치시 23.0km²으로 1.4%를 차지하고 있다.

각 시⋅군별로는 예산군

31.6%,

아산시 24.4%, 천안시 11.8%, 당진시 11.8%, 홍성군 11.5%, 청양군 7.5%, 세종특별자치시

1.4%

순이다. 삽교호수계의 유역현황을

Table 1에 간략히 나

타내었다(Choi et al., 2020).

3.2 주요하천 수질⋅유량 모니터링

수질⋅유량 모니터링 결과 평균 유량은 천안천이 2.514m³

/s

로 가장 많았으며, 다음으로 신양천, 용두천 순으로 나타났다.

BOD는 오천천(8.0mg/L),

천안천(7.7mg/L), 오목천(5.0mg/L) 순으로 나타났다. BOD 유달부하량 기준으로는 천안천, 남원 천, 학성천 순으로 나타났다.

연구대상 48개소 지류하천 중 BOD 기준 3년 평균 수질이 목표등급(Ⅱ등급)을 초과하는 하천은

15개 하천으로 조사 되

었으며, 이중 온천천 Ⅴ등급(나쁨), 천안천과 오목천은 Ⅳ등 급(약간나쁨)으로 나타났다(Table 2), (Fig. 3).

Si-Do Si-Gun Total

area(km

²

)

Area in Watershed

(km

²

)

SiㆍGun share(%)

Area in Watershed(km

²

) Sapgyo

-cheon

Muhan -cheon

Gokyo -cheon

Namwonㆍ Dogo-cheon

Sejong-Si Sejong-si 464.9 23.0 1.4% 0.0 0.0 23.0 0.0

Chingcheongnam -do

Cheonan-si 646.1 191.7 11.8% 0.0 0.0 191.7 0.0

Asan-si 542.2 397.3 24.4% 0.0 13.5 323.2 60.6

Dangjin-si 704.3 191.4 11.8% 49.0 0.0 0.0 142.4

Cheongyang-gun 479.2 122.3 7.5% 0.0 122.3 0.0 0.0

Hongseong-gun 444.0 186.7 11.5% 164.1 22.6 0.0 0.0

Yesan-gun 542.6 513.4 31.6% 212.6 300.8 0.0 0.0

　Total　

3,823.3 1,625.9 100.0% 425.8 459.2 537.9 203.0

Table 1. Si-Gun watered area

(4)

Watershed Stream Flow (m

³

/s)

BOD (mg/L)

TOC (mg/L)

T-P

(mg/L) Watershed Stream Flow

(m

³

/s) BOD (mg/L)

TOC (mg/L)

T-P (mg/L)

Sapgyo cheon

Daecheon 0.574 2.4 3.1 0.621

Muhan cheon

Sinheung 0.078 1.1 1.9 0.462

Deogsan 0.308 1.3 2.7 0.201 Yesan 0.083 1.4 2.0 0.359

Sangsong 0.076 4.5 7.3 0.684 Yonggul 0.078 1.9 2.3 0.326

Seogwo 0.495 2.7 4.4 0.737 Jangjeon 0.048 1.0 1.9 0.160

Seongri 0.372 2.5 3.3 0.378 Tanbang 0.089 1.6 2.6 0.197

Singyeong 0.155 1.0 2.7 0.321 Haengjeong 0.057 1.0 2.1 0.122

Yongbong 0.203 1.4 2.9 0.485 Hwasan 0.536 1.8 2.3 0.184

Jangseong 0.049 2.6 3.2 0.268

Gokyo cheon

Maegok 0.202 3.6 3.7 0.292

Jonghyeon 0.021 3.5 3.8 0.675 Maenggok 0.240 2.5 3.2 0.503

Hapo 0.062 2.4 4.3 0.337 Sinchang 0.160 4.0 5.3 0.668

Hongseong 0.130 1.5 2.3 0.466 Omok 0.217 5.0 4.8 0.344

Hwayang 0.237 1.7 2.7 0.347 Onyang 0.682 1.9 2.6 0.146

Hyogyo 0.284 2.2 3.2 0.237 Oncheon 0.080 8.0 11.2 0.765

Muhan cheon

Gangchon 0.366 1.3 1.9 0.161 Wacheon 0.078 3.8 4.3 0.359

Gurye 0.041 2.4 3.0 0.265 Yonggung 0.130 4.2 7.0 0.415

Gungpyeong 0.015 1.1 2.3 0.425 Yongdu 1.157 0.9 4.7 0.425

Gideog 0.060 1.2 1.8 0.154 Eumbong 0.159 3.0 4.4 0.202

Nojeon 0.059 1.2 2.2 0.222 Cheonan 2.514 7.7 4.7 0.789

Masa 0.026 3.1 4.6 0.440 Pungseo 0.572 1.0 1.5 0.146

Bongnong 0.051 2.4 4.3 0.404 Hagseong 0.608 3.9 4.1 0.429

Sanjeong 0.123 1.9 2.1 0.326 Hoelyong 0.129 1.2 2.2 0.356

Sujeong 0.063 1.0 2.0 0.174 Namwon

ㆍDogo

cheon

Namwon 0.908 3.6 4.4 0.531

Simog 0.051 1.4 2.2 0.121 Dogo 0.273 3.3 3.9 0.258

Sinyang 1.190 1.5 2.2 0.172 Obong 0.447 3.6 4.3 0.596

Table 2. Water quality and flow monitoring results

Fig 3. Water quality of the monitoring site using the Box Plot.

(5)

Watershed Stream Population (person)

Livestock(numbers) Industrial waste (m

³

/d)

Land use(km

²

)

Cattle Pig Poultry Cultivation Forest Other The earth Total

Sapgyo cheon

Daecheon 6,048 15,034 18,162 743,494 450 25.95 20.85 8.21 4.14 59.15

Deogsan 1,772 8,184 44,508 123,480 0 8.16 5.53 1.75 1.17 16.61

Sangsong 1,033 3,578 19,623 63,553 0 4.63 7.36 1.14 1.17 14.30

Seogwo 3,571 682 1,570 32,380 16 11.72 1.47 2.34 2.44 17.97

Seongri 4,415 7,744 19,686 134,861 1,193 15.30 5.64 5.68 2.36 28.98

Singyeong 23,328 951 2,744 0 13 3.82 3.67 5.67 0.99 14.15

Yongbong 7,134 3,647 31,209 120,094 69 6.48 8.82 2.36 1.56 19.22

Jangseong 1,792 4,032 10,947 123,110 0 8.16 11.21 1.92 1.93 23.22

Jonghyeon 350 1,576 2,557 12,866 0 1.19 0.90 0.34 0.15 2.56

Hapo 496 2,392 6,707 56,446 0 3.74 0.29 0.46 0.61 5.10

Hongseong 23,389 867 5,545 50,780 7 4.77 4.68 4.47 0.71 14.62

Hwayang 2,205 4,255 17,838 14,838 53 10.03 10.84 2.47 1.75 25.09

Hyogyo 3,148 7,683 18,226 66,731 23 16.13 12.56 2.64 2.53 33.86

Muhan cheon

Gangchon 1,097 1,368 720 30,316 435 4.06 15.28 1.51 0.96 21.81

Gurye 333 1,409 1,277 54,172 0 1.59 3.34 0.52 0.29 5.74

Gungpyeong 736 384 3,307 224,844 0 2.07 5.90 0.65 0.51 9.14

Gideog 308 204 0 98 0 1.94 5.51 0.33 0.41 8.19

Nojeon 359 701 0 0 0 1.63 3.29 0.49 0.21 5.62

Masa 264 675 8,695 0 0 1.14 2.62 0.41 0.23 4.39

Bongnong 769 130 104 51,660 0 1.45 1.47 0.50 0.22 3.64

Sanjeong 997 120 0 79,331 22 3.69 9.03 1.25 0.52 14.49

Sujeong 274 8 0 70,103 0 1.59 3.88 0.38 0.35 6.19

Simog 358 858 2,118 0 0 1.85 5.54 0.56 0.65 8.60

Sinyang 7,677 32,577 27,863 822,848 506 34.86 105.30 9.59 9.67 159.42

Sinheung 292 1,491 3,182 0 0 1.75 5.09 0.38 0.67 7.89

Yesan 13,290 0 1,690 0 47 1.62 5.01 2.89 0.54 10.05

Yonggul 4,135 33 0 0 26 2.06 6.77 0.86 0.66 10.34

Jangjeon 232 696 0 28,353 0 1.21 4.26 0.32 0.39 6.18

Tanbang 611 1,404 7,683 0 0 2.71 9.13 0.99 0.75 13.58

Haengjeong 391 1,045 744 70,000 0 2.48 7.03 0.58 0.43 10.52

Hwasan 4,009 24,313 19,077 574,264 270 18.07 56.68 4.48 5.55 84.78

Gokyo cheon

Maegok 36,600 427 0 80,192 7,173 8.92 7.88 7.81 1.60 26.21

Maenggok 8,512 762 16,504 107,646 37 2.46 9.59 2.36 0.80 15.21

Sinchang 6,135 1,522 10,077 208,390 157 4.84 3.46 2.32 1.35 11.96

Omok 22,477 1,483 1,963 109,349 2,309 9.61 9.99 4.95 2.17 26.72

Onyang 68,563 2,220 0 10,500 261 18.56 61.53 8.51 5.53 94.13

Oncheon 38,704 7 0 0 5,914 1.20 1.04 3.14 0.46 5.83

Wacheon 813 639 13,260 18,326 74 1.53 7.30 1.49 0.47 10.80

Yonggung 301 582 3,879 27,009 9 1.79 0.59 0.32 0.45 3.15

Yongdu 16,170 369 353 0 163,558 2.42 6.52 4.21 0.57 13.72

Eumbong 3,357 2,143 6,751 135,564 907 5.87 12.03 2.68 1.82 22.40

Cheonan 509,721 84 2,507 13,005 12,089 12.43 21.74 36.18 3.82 74.17

Pungseo 5,387 1,873 2,225 760,915 940 11.40 49.94 5.45 3.35 70.13

Hagseong 1,559 1,189 7,909 88,219 222 6.29 3.74 2.12 1.16 13.32

Hoelyong 11,441 265 1,779 10,229 1,985 3.23 5.51 2.19 0.54 11.48

Namwon

ㆍDogo

cheon

Namwon 28,822 9,505 80,407 1,264,758 249 40.83 28.69 12.65 8.70 90.87

Dogo 3,886 3,164 2,218 109,640 56 11.84 21.53 3.94 3.47 40.79

Obong 20,267 1,511 22,346 378,806 52 11.34 8.69 4.72 2.08 26.82

Table 3. Pollution sources by Stream

(6)

3.3 오염원조사

앞서 산정된 행정구역별(동⋅리) 유역점유율을 토대로 하 천별로 하수처리 유형별 인구, 축종별 가축사육현황, 지목별 토지이용현황, 산업폐수방류량을 ‘오염총량관리 기술지침’에 따라 산정하였다.

대상 하천별 오염원조사 결과 인구는 천안시 시가지가 포 함된 천안천이 509,721명으로 가장 많았으며, 다음으로 아산 시의 온양천, 온천천 순으로 많은 것으로 조사되었다. 인구 가 가장 적은 하천은 무한천의 지류인 장전천이 232명으로 조사되었다.

산업폐수방류량은 곡교천 지류인 아산탕정디스플레이 산 업단지가 위치한 용두천이

163,558m

³

/일로 가장 많았으며,

그다음으로 천안제3&4산업단지가 위치한 천안천이 12,089m³

/

일로 나타났다.

축산사육현황 조사 결과 소(젖소&한우)는 신양천과 화산 천이, 돼지는 남원천과 덕산천이, 가금(닭&오리)은 남원천으 로 나타났다. 토지이용현황 조사 결과 신양천이

159.42km

²로 가장 큰 것으로 나타났으며, 다음으로 온양천 순으로 조사되 었다(Table 3).

Flow Duration Interval Hydrologic Condition Class

0∼10% High Flows

10∼40% Moist Conditions

40∼60% Mid-Range Flows

60∼90% Dry Conditions

90∼100% Low Flows

Table 4. Hydrologic condition classes(U. S. EPA., 2007)

3.4 부하지속곡선 작성 및 목표수질 평가

유량지속곡선 작성을 위하여 앞서 선정한 48개 하천에 대 하여 2018∼2020년 까지의 충청남도 물통합관리 정보시스 템의 유량모니터링 자료를 활용하으며

,

유량지속곡선의 유황 구분은

U. S. EPA. (2007)의 구분방법을 적용하였다(Table 4).

대상 하천별로 작성된 유량지속곡선에 목표수질(BOD,

3.0mg/L)을 곱하여 부하지속곡선을 작성하였으며 , 2018년∼

2020년까지 각 하천별로 실측된 수질⋅유량 모니터링 결과

를 바탕으로 유황시기별로 홍수기(0∼10%), 풍수기

(10∼40%),

평수기(40∼60%), 저수기(60∼90%), 갈수기(90∼100%) 구 분하여 목표수질 달성여부를 평가하였다. 실측된 유달부하량

(유량×수질)이 부하지속곡선보다 상위에 있을 경우 목표수질

을 초과하는 것으로 판단하며 해당 유황시기별로 수질개선 대책을 수립하여야 한다. 연구대상 하천 48개소의 부하지속 곡선을 통한 목표수질 달성 평가 결과는 아래와 같다(Fig 4).

모니터링 결과 유달부하량(유량×수질)이 유황시기별로 각 하천의 목표부하량(유량지속곡선×목표수질)을 초과하는 양 을 비율로 나타냈으며, 100% 초과한다는 것은 해당 유황시 기에 목표부하량을 초과하는 것으로, 부하지속곡선에 따른 유황시기별 목표부하량 초과여부 평가결과

48개 대상하천

중 총 22개 하천에서 목표부하량(생활환경기준 2등급)을 초 과하는 것으로 나타났으며, 유황시기별로는 홍수기 14개소, 풍수기 15개소, 평수기 11개소, 저수기 11개소, 갈수기 8개 소에서 초과하는 것으로 나타났다. 특히 온천천(아산시)의 초과율은 191.4%, 천안천(아산시)의 초과율은 148.6%로 높 게 나타났다(Table 5).

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

Fig 4. Load Duration Curves at the Tributary Stream in the Sapgyo Watershed.

Watershed Stream High Flows Moist

Conditions

Mid-Range

Flows Dry Conditions Low Flows Average

Sapgyo cheon

Daecheon 12.2% - - - - 12.2%

Deogsan - - - - - -

Sangsong - 12.3% 42.8% 71.3% 75.8% 50.6%

Seogwo 47.8% 6.7% - - - 27.2%

Seongri - 3.0% - - - 3.0%

Singyeong - - - - - -

Yongbong - - - - - -

Jangseong 34.4% - - - - 34.4%

Jonghyeon - 71.7% 13.3% - - 42.5%

Hapo - - - - - -

Hongseong - - - - - -

Hwayang - - - - - -

Hyogyo - - - - - -

Muhan cheon

Gangchon - - - - - -

Gurye - 12.0% - - - 12.0%

Gungpyeong - - - - - -

Gideog - - - - - -

Nojeon - - - - - -

Masa - - 84.8% 1.7% - 43.2%

Bongnong 41.1% - - - - 41.1%

Sanjeong - - - - - -

Sujeong - - - - - -

Simog - - - - - -

Table 5. Result of the exceeding rate in Load Duration Curves

(12)

3.5 오염원인 분석

부하지속곡선을 활용한 목표수질을 초과하고 있는

22개

하천에 대하여 오염원인을 파악하고 그에 따른 수질개선 방 법을 제시하고자 한다. 유황시기별로 홍⋅풍수기에 수질이 악화되는 하천은 강우시 발생하는 비점오염원의 영향으로 판단하며, 저⋅갈수기에 수질이 악화되는 하천은 미처리된 생활하수 및 산업폐수 등 점오염원에 의한 영향으로 판단할 수 있다.

강우시 발생하는 비점오염원은 크게 가축사육에 따른 축산 폐수와, 강우시 토지이용(농지&대지)에 따른 강우유출수로 구분할 수 있으며, 이중 논이나 밭, 과수원등 농사시 사용하 는 비료등이 강우시 유출되는 농지와, 건축물이나 도로 등으 로 인한 오염원이 배출되는 대지로 구분할 수 있다. 토지이 용에 따른 오염원인 판단을 위하여, 삽교호수계 토지이용현 황을 분석하였으며 그 결과 전체 면적 대비 농지비율은 약

30%로 나타났으며,

대지비는 15%로 나타났다. 이를 기준으

로 각 대상하천별로 농지비(30%) 및 대지비(15%)를 초과하 는 경우 이를 토지이용현황에 따른 주요 오염원인으로 추정 하였다.

부하지속곡선를 통한 목표수질을 초과하는 22개 하천 중 점오염원에 의한 하천은 상송천 등 5개 하천이며, 비점오염

원에 의한 오염하천은 대천천 등 13개 하천이며, 점/비점 오 염원 모두 관리해야 하는 하천은 천안천 등 4개 하천으로 나 타났다(Table 6).

상대적으로 저⋅갈수기에 수질이 악화되는 하천의 오염원 인을 판단하기 위하여 대상하천별 하수처리 인구 및 산업폐 수방류량을 조사하였으며, 하수미처리 인구가 많거나 산업폐 수방류량이 많을수록 오염원인으로 판단하였다.

점오염원 중 하수미처리 인구에 의한 오염하천은 상송천, 마사천, 도고천, 맹곡천, 학성천으로 나타났으며, 산업폐수방 류량에 의한 오염하천은 오목천, 매곡천으로 나타났다. 미처 리인구 및 산업폐수에 의한 오염하천은 천안천과 온천천으 로 나타났다(Table 7).

비점오염원이 원인인 의한 오염하천 중 음봉천, 와천, 구례 천의 농지비 및 대지비는 기준보다 낮았으며

,

상대적으로 가 축사육두수가 많은 것으로 나타나 가축분뇨에 의한 오염하 천으로 판단하였으며, 본 연구에서 설정한 농지비를 초과하 는 하천은 봉농천, 장성천, 종현천, 오봉천, 석우천, 성리 천, 신창천, 용궁천, 학성천, 오목천으로 나타났으며, 대지 로 인한 오염하천은 천안천과, 온천천으로 나타났다, 가축 및 농지에 의한 오염하천은 대천천, 남원천으로 나타났다

(Table 8).

Watershed Stream High Flows Moist

Conditions

Mid-Range

Flows Dry Conditions Low Flows Average

Muhan cheon

Sinyang - - - - - -

Sinheung - - - - - -

Yesan - - - - - -

Yonggul - - - - - -

Jangjeon - - - - - -

Tanbang - - - - - -

Haengjeong - - - - - -

Hwasan - - - - - -

Gokyo cheon

Maegok - - 95.7% 7.0% 29.2% 44.0%

Maenggok - - - 30.0% - 30.0%

Sinchang 37.8% 85.7% 59.5% - - 61.0%

Omok 61.1% 52.7% 38.1% 107.9% 42.5% 60.5%

Onyang - - - - - -

Oncheon 140.0% 125.7% 133.3% 139.0% 419.2% 191.4%

Wacheon 21.1% 119.0% - - 0.8% 47.0%

Yonggung 26.7% 41.7% 89.2% 68.9% - 56.6%

Yongdu - - - - - -

Eumbong 2.2% 21.7% - - - 11.9%

Cheonan 153.3% 116.3% 205.2% 200.0% 68.3% 148.6%

Pungseo - - - - - -

Hagseong 36.7% 72.3% 40.0% 5.2% - 38.5%

Hoelyong - - - - - -

Namwon

⋅Dogo

cheon

Namwon 136.7% 27.8% - - 28.3% 64.3%

Dogo - - 37.2% 9.6% 25.8% 24.2%

Obong 58.9% 61.3% - 1.7% - 40.6%

(13)

Pollution Stream Average BOD(mg/L)

High Flows Moist Conditions Mid-Range Flows Dry Conditions Low Flows

Point pollution (Population &

Industrial waste)

Sangsong 3.4 4.3 5.1 5.3

Masa 5.5 3.1

Maegok 5.9 3.2 3.9

Maenggok 3.9

Dogo 4.1 3.3 3.8

Non-point pollution (Livestock &

Land use)

Daecheon 3.4

Seogwo 4.4 3.2

Seongri 3.1

Jangseong 4.0

Jonghyeon 5.2 3.4

Gurye 3.4

Bongnong 4.2

Sinchang 4.1 5.6 4.8

Wacheon 3.6 6.6 3.0

Eumbong 3.1 3.7

Namwon 7.1 3.8 3.9

Obong 4.8 4.8 3.1

Point & Non-point pollution

Yonggung 3.8 4.3 5.7 5.1

Omok 4.8 4.6 4.1 6.2 4.3

Oncheon 7.2 6.8 7.0 7.2 15.6

Cheonan 7.6 6.5 9.2 9.0 5.1

Hagseong 4.1 5.2 4.2 3.2

Table 6. Causes of target stream and pollution

Point

pollution Stream Population(person) Industrial waste

(m

³

/d) Total Sewage disposal Untreated sewage

Population

Dogo 3,886 1,779 2,107 56

Hagseong 1,559 608 951 222

Maenggok 8,512 6,628 1,884 37

Masa 264 81 183 0

Sangsong 1,033 470 563 0

Industry Maegok 36,600 34,739 1,861 7,173

Omok 22,477 21,692 785 2,309

Population &

Industry

Cheonan 509,721 475,465 34,256 12,089

Oncheon 38,704 37,447 1,257 5,914

Table 7. Target stream due to a point pollutant source

Non-Point

pollution Stream Livestock(numbers) Land use Rate

Cattle Pig Poultry Cultivation The earth

Livestock

Eumbong 2,143 6,751 135,564 26% 12%

Gurye 1,409 1,277 54,172 28% 9%

Wacheon 639 13,260 18,326 14% 14%

Land(The earth) Cheonan 84 2,507 13,005 17% 49%

Oncheon 7 0 0 21% 54%

Table 8. Target stream due to a non-point pollutant source

(14)

4. Conclusion

4.1 결 론

본 연구에서는 삽교호로 유입되는 지류하천 48개소에 대 하여 수질⋅유량 모니터링을 실시하고 목표수질을 설정하여 부하지속곡선(LDC)을 작성하였다. 유황시기별 목표수질을 초과하는 하천을 선정하고 초과 오염원인을 분석하였으며, 그 결과는 다음과 같다.

1)

실측 수질⋅유량을 반영한 유달부하량(BOD(mg/L)×

Flow(m

³

/s)×86.4)이 목표수질을 반영한 부하지속곡선을 상회

하는 경우 목표수질을 초과하는 것으로 판단할 수 있으며, 대상하천 48개소 중 22개 하천이 목표수질을 초과하는 것으 로 나타났다.

2)

점오염원에 의해 목표수질을 초과하는 하천은 5개소, 비점오염원이 원인인 하천은 13개소, 점/비점오염원 모두가 원인인 하천은 4개하천으로 나타났다.

3)

미처리된 생활하수가 수질악화 원인인 하천은 도고천, 학성천, 매곡천, 마사천, 상송천 5개소로 이들 하천 유역에는 하수처리장 신규설치 처리구역 확대를 통한 미처리인구에 의한 오염부하량 유입을 저감시킬 필요가 있다.

4)

산업폐수방류량이 수질악화 원인인 하천은 오목천과 매 곡천으로 이중 오목천(아산시 실옥동)에 위치하고 산업폐수 를 방류하는 산업체 중 방류량이 많고 방류수질이 상대적으 로 높은 산업체는 2곳으로 조사되었으며, 이들 사업장의 방 류량은 2개소 합계 5,782m³

/일로 많고 방류수질은 BOD

기 준 평균 18.1mg/L로 상대적으로 높아 방류수질 개선이 필요 할 것으로 판단된다.

5)

비점오염원에 의해 목표수질을 초과하는 중 농지비율이 상대적으로 높은 하천은 12개소(봉농천, 학성천, 장성천, 종 현천, 오목천, 석우천, 성리천, 신창천, 용궁천, 오봉천, 대천 천, 남원천)로 이들 하천유역에 위치한 농가들에게 농사시 친환경비료 사용을 권장하고 강우시 유입되는 오염부하량을 저감할 수 있는 비점저감시설(저류지, 둠벙등)을 설치하거나 물꼬관리 등을 통해 강우시 하천으로 유입되는 농업비점 오

염부하량을 저감시켜야 한다.

6)

가축사육두수가 많은 하천은 5개소(음봉천, 구례천, 와 천, 대천천, 남원천)로 이들 하천에 위치한 축사를 우선적으 로 가축분뇨처리장(공공&공동처리, 위탁, 재활용)으로 이송 처리를 추진하고 장기적으로는 가축사육제한구역 지정, 양분 총량제 도입 등의 가축분뇨 관리정책을 추진해 나가야 할 것 으로 판단된다.

7)

도시화에 따른 대지면적 비율이 높은 천안천 및 온천천 은 강우시 하천으로 유입되는 오염부하량을 저감하기 위하 여 초기우수처리시설(간이처리장, 저류지 등)이 필요하며, 비 강우시에는 지속적으로 도로청소차를 활용한 도로청소를 실 시하여 강우시 유입되는 오염물질의 양을 저감시킬 필요가 있다.

8)

본 연구에서 선정된 관리대상 하천 중 오목천에 위치한 신정호(마산저수지)는 2020년 환경부 중점관리저수지로 지 정되어 하수관거 정비, 인공습지 조성, 하수처리수 재이용, 오목천 생태습지 조성 등의 사업

(사업비 513억원)들을 통해

현재 TOC 기준 Ⅴ등급(나쁨)에서 Ⅲ등급(보통) 수준으로 개 선할 예정으로 이들 사업이 완료되면 오목천의 수질이 개선 될 것으로 판단된다.

9)

삽교호로 유입되는 지류하천중 유량이 가장 많고 수질 이 악화되어 있는 천안천은 유역내 하수처리율이 93%로 높 지만 천안공공하수처리장(시설용량

220,000m

³

/일)의 BOD

방류수질은

6.2mg/L(삽교호수계 천안시 수질오염총량관리

시행계획

2019년 이행평가)로 높게 나타나고 있다.

천안공공 하수처리장의 수질개선을 위하여 환경부(금강유역환경청)에 서는

BOD

항목의 기존 법정방류수질을 2025년까지 10mg/L

에서

3mg/L로 강화하는 내용을 포함한 ‘삽교천 단위유역 방

류수질 기준 강화지역 고시(금강유역청고시 제

2019-14호)’를

고시하였으며, 이를 실천하기 위하여 천안시에서는 ‘천안천 수질개선 통합집중형 사업’을 통해 천안공공하수처리장의 방류수질을 3mg/L을 달성할 수 있도록 시설개량을 추진하고 있으므로 지속적인 관찰이 필요할 것으로 보인다.

Non-Point

pollution Stream Livestock(numbers) Land use Rate

Cattle Pig Poultry Cultivation The earth

Land(Cultivation)

Bongnong 130 104 51,660 40% 14%

Hagseong 1,189 7,909 88,219 47% 16%

Jangseong 4,032 10,947 123,110 35% 8%

Jonghyeon 1,576 2,557 12,866 46% 13%

Omok 1,483 1,963 109,349 36% 19%

Seogwo 682 1,570 32,380 65% 13%

Seongri 7,744 19,686 134,861 53% 20%

Sinchang 1,522 10,077 208,390 40% 19%

Yonggung 582 3,879 27,009 57% 10%

Obong 1,511 22,346 378,806 42% 18%

Land(Cultivation)

& Livestock

Daecheon 15,034 18,162 743,494 44% 14%

Namwon 9,505 80,407 1,264,758 45% 14%

(15)

4.2 연구의 한계 및 향후 연구과제

본 연구에서는 삽교호의 수질개선을 위하여 삽교호로 유입 되는 지류하천에 대하여 모니터링을 실시하였며, 그 결과를 바탕으로 부하지속곡선을 작성하고 유황시기별로 오염원인 을 파악하였으며, 오염원인에 대한 수질개선방안을 제시하였 다. 그러나 본 연구에 활용된 수질⋅유량 모니터링 자료는

2018년∼2020년까지 총36회의 측정값 활용하여 부하지속곡

선을 작성하여 전체적인 데이터 개수가 부족하였다.

현재 충남도에서는 본 연구에서 대상하천으로 선정한 48 개소를 포함하여

163개소 지점에 대하여 하천의 수질현황

및 물환경관리계획 수립등을 위하여 월 1회 모니터링 하고 있다. 이에 따라 향후 모니터링 결과를 확보하여 금회 산정 된 부하지속곡선(LDC)의 신뢰도를 향상 시키도록 하겠다.

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