통합수질지수 및 오염부하자료를 이용한 공릉천 유입지천과 본류의 오염특성 분석
유재현1a․이한샘2․임병란1b․강주형3․안태웅4․신현상1c,†
1서울과학기술대학교 환경공학과․2서울과학기술대학교 에너지환경공학과․3환경보전협회․4(주)엔솔파트너스
Analysis of Pollution Characteristics in the Mainstream and Its Tributaries of Gongneung Stream Using Water Quality Index and Pollution Load Data
Jae-Hyun Yu1a․Han-Saem Lee2․Byung-Ran Lim1b․Joo-Hyoung Kang3․Tae-Ung Ahn4․Hyun-Sang Shin1c,†
1Department of Environmental Engineering, Seoul National University of Science and Technology
2Department of Environmental Energy Engineering, Seoul National University of Science and Technology
3Environmental Preservation Association
4Environment Solution Partners
(Received 18 February 2020, Revised 16 March 2020, Accepted 18 March 2020)
Abstract
In this study, we identified the major pollution-zones of the mainstream and its tributaries of Gongneung stream and investigated their pollution sources based on water quality, flowrate and pollution-load data of the stream having the characteristics of the urban-rural complex to examine the effect of the tributaries on the water quality changes in the mainstream. The water quality and flowrate data were collected for 10 months (2018 ~ 2019) at 3 points of mainstream and ten tributaries. Water quality index (WQI), load duration curve (LDC), discharge load density (DLD)and delivery ratios for each tributary were obtained so as to investigate the pollution characteristics and some of the information visualized on GIS. The main pollution-zone in the Gongneung stream was in the middle and lower streams, and the tributaries that may affect the pollution of the area were JS, JY, SL and SM. JS and SL had low WQI levels (34.7/37.5) and DLD (kg/d/km2) of BOD and T-P were relatively high in JY (99.2/6.00) and SL (60.0/2.07).
BOD and T-P delivery ratios in JS were high (0.94/0.83), suggesting that JS had significant influence on the water quality of the main pollution-zone in the Gongneung stream. Meanwhile, SM having a high T-P delivery ratio (0.97) was found to be more affected by the non-point source due to the higher LDC excess rate (%) in the low flow compared to high flow. This study provides basic data on the water quality and pollution characteristics of the Gongneung stream, and the analysis results are expected to be used as examples for identifying the main pollution-zone and tributaries of stream and their pollution sources.
Key words : Delivery ratio, Gongneung stream, Load duration curve, Pollution sources, Tributaries, Water quality index
1a 석사(Master), [email protected], https://orcid.org/0000-0001-8051-7744
2 박사과정(Ph.D. Student), [email protected], https://orcid.org/0000-0001-8378-8275
1b 연구교수(Research Professor), [email protected], https://orcid.org/0000-0002-4960-9605
3 연구원(Researcher), [email protected], https://orcid.org/0000-0003-1095-5428
4 연구원(Researcher), [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5492-2591
1c,†Corresponding author, 교수(Professor), [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5197-8645
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1. Introduction
공공수역의 수질은 자연적인 지형 변화와 급속한 도시화, 산업화 등의 지역개발로부터 발생하는 다양한 오염원에 영 향을 받는다. 현재 우리나라는 효율적인 공공수역 수질의 관 리 및 개선을 위해 4대강 수계법에 근거한 수질오염총량제 를 2004년부터 단계적으로 도입해나가고 있으며 2021년부터 는 4대강 수계 전 지역을 대상으로 시행할 예정이다(Lee et al., 2017; Park et al., 2017). 수질오염총량제는 유역 특성에 대한 분석을 기반으로 유역별 문제점을 도출하고, 이를 해결 하기 위한 수질목표 설정 및 달성 단계로 이루어진 유역관리 방법의 일환이다(Han et al., 2007; Lee et al., 2017; Park et al., 2017). 수질오염총량제를 통한 유역관리는 유역 특성에 대한 이해가 선행되고 이를 바탕으로 수질목표 설정이 이루 어지다보니 관리대상 유역의 오염원 분포 및 유입특성에 대 한 조사가 선행적으로 요구되고 있다(Son et al., 2017). 이로 인해 그 동안 본류 중심의 수질관리 체계가 오염원의 발생 및 유입 가능성이 높은 지류 중심으로 변화되고 있어 지류지 천에 대한 관심이 증가하고 있다(Cho et al., 2019; Choi et al., 2012; Kang et al., 2019; Kim et al., 2014; Son et al., 2017).
지류지천은 생활하수, 강우에 의한 비점오염물질, 고농도 축산폐수 및 기타 수질오염사고 등에 의한 오염원 유입 가능 성이 높고 수계 본류 수질에 직접적인 영향을 미친다. 미국 EPA, USGS 등에서는 유입지천의 영향을 정확히 파악하기 위해 이미 장기간 수리 수문 및 수질 모니터링 자료를 축적 함으로서 통합적인 유역관리체계 시스템을 갖추고 있다(Cho et al., 2019). 반면, 국내의 경우 유입지천에 대한 수질 기초 자료와 이를 기반으로 한 지류지천의 오염원 영향평가가 미 흡하여 보다 많은 자료의 확보 및 유입지천에 대한 평가가 필요하다. 한강수계 한강고양 중권역에 속하는 공릉천은 경 기도 양주시에서 발원하여 고양시, 파주시를 거쳐 한강으로 유입되는 유로연장 45.7 km, 261.41 km2의 유역면적을 가지 는 대표적인 도농복합하천이다(Choi, 2011). 공릉천 유역의 지천은 법정하천으로 등록된 유입지천이 총 16 개이며, 소하 천을 포함하면 약 20 개 이상의 유입지천이 분포하고 있다.
공릉천 유역에는 2009년부터 약 5년 동안 생태하천 조성사 업 등의 유역관리가 실시되었지만, 3급수에서도 서식 가능한 잉어가 집단 폐사하는 등의 수질오염 사고가 빈번하게 발생 하여 수질 개선과 오염원 관리를 위한 유역 전반에 대한 정 밀조사가 필요한 상황이다.
우리나라는 현재 유역관리를 위한 수질 기초자료 수집을 위해 물환경측정망을 운영 중에 있으며, 지류지천의 오염도 를 쉽게 파악할 수 있도록 여러 수질항목을 종합하여 산출한 통합수질지수(Water Quality Index, WQI)를 제공하고 있다.
WQI는 1960년도 Horton에 의해 처음으로 제안되었으며 이 용하는 국가의 수질관리체계에 맞춰 다양한 산정방식이 연구 되어 왔다 (Lumb et al., 2011). WQI에는 대표적으로 미국의 NSF(National Sanitation Foundation)-WQI와 캐나다의 CCME (Canadian Council Ministers of the Environment)-WQI이 있
으며, 국내에서는 국내 하천 실정에 맞춰 개발된 K-WQI를 시작으로, K-CWQI, K-SWQI 등이 사용되었으며, 현재에는 CCME-WQI를 기반으로 개발된 RT(Real Time)WQI가 널리 사용하고 있다(Yoon, 2013). 국내에서 WQI는 주로 TMS 장 비가 설치된 하천에서 실시간으로 산정되어 제공되고 있으 며, 이외에도 유역평가를 위한 조사연구에서도 다양하게 활 용되고 있다(Kal et al., 2017; Kim et al., 2018; Shin et al., 2018). 예로서, Kal et al. (2017)은 CCME-WQI를 활용하여 낙동강 지류의 수질 현황을 평가하였고, Shin et al. (2018)은 금호강 유역의 주요 지류 수질평가에 K-CWQI를 활용한 바 있으며, Kim et al. (2018)은 RTWQI와 하천특성을 연계하여 낙동강 유역의 중점관리 지류지천들을 유형화 하는 연구를 수행한 바 있다.
한편, 수질오염총량제에 기반한 유역관리에는 오염부하량 의 산정과 삭감계획에 따른 할당부하량 등이 오염원 관리의 주요지표로 사용되고 있다. 이로 인해 목표수질과 더불어 유 역별 부하량은 유역관리의 달성여부를 결정하는 중요한 평 가인자이다(Cho et al., 2019). 하지만, 현재의 수질오염총량 제에서는 목표수질과 부하량 산정이 단위유역 최말단을 기 준으로 설정됨에 따라 유입지천에 대한 영향 파악이 어렵고 유역구간별 오염도를 반영한 수질오염 우심지역에 대한 관리 및 대책방안의 마련이 어려운 상황이다(Park et al., 2017). 이 러한 문제점을 해결하고자 다양한 유량조건에서도 수질 모 니터링 결과가 목표기준에 부합한지 쉽게 확인할 수 있는 부 하지속곡선(Load Duration Curve, LDC)이 유역평가를 위한 지표로 많이 활용되고 있으며, 근래 들어서는 유역구간별 LDC와 각 지천의 유달율을 도출함으로 집중관리가 필요한 유역 및 하천을 선정하여 관리하는 방안에 대한 연구가 지속 적으로 이루어지고 있다(Cho et al., 2019; Choi et al., 2012;
Kwon et al., 2016; Lee et al., 2017; Park et al., 2017). Park et al. (2017)은 LDC와 오염원에 대한 공간분석을 통해 지류 단위의 우선관리지역 설정 방법에 대해 연구를 수행한 바 있 으며, Choi et al. (2012)은 LDC를 활용하여 유량 조건별 중 랑천의 수질특성을 평가한 바 있으며, Kwon et al. (2016)은 강우시 및 비강우시 모니터링 자료를 활용하여 금호강 유입 지천들의 비점오염원에 대한 유달율을 산정하는 연구를 진 행한 바 있다. 또한, Lee et al. (2017)은 영강유역을 대상으 로 유달 회귀식을 이용한 유달율 및 기준유량 조건의 유달율 등 유달율 산정방법에 따른 비교 연구를 통해 수질오염총량 관리계획 수립에 적합한 유달율 산정방안을 제시하였다. 이 상의 연구는 LDC 및 유달율을 활용한 유역의 주요 오염원 의 도출과 관리방안 마련에 대한 연구로서 가치가 있으며, 보다 다양한 하천 및 유역을 대상으로 한 적용사례의 확보는 중요한 의미를 가진다.
본 연구에서는 공릉천 유역의 유입지천 오염특성을 평가하 기 위해 본류 구간과 유입지천을 포함한 총 13개 지점에 대 한 유량 및 수질을 조사하였으며, 이를 토대로 WQI를 산출 하여 유역 수질 현황을 제시하였다. 또한, 공릉천 유역구간 별 LDC와 유입지천별 배출부하밀도, 유달율 등을 산출하여 주요 수질오염 우심구간을 선정하고, 각 유입지천에 대한 부
하량과 비교분석함으로 오염우심 구간과 지천의 주요 오염 원을 제시하였다. 본 연구의 주요목적은 WQI와 오염부하특 성 등의 분석을 통해 공릉천 유역 의 오염구간과 유입지천의 영향을 파악하고, 유역의 수질 관리방안 마련에 필요한 오염 특성 자료를 확보함에 있다.
2. Materials and Methods
2.1 연구대상 유역 유량 및 수질조사
연구대상 지점은 공릉천 본류와 유입지천을 포함한 총 13 개 지점을 선정하였다 (Fig. 1). 공릉천 유역의 물환경측정망 은 본류 5개, 유입지천 2개 지점이 있으며, 본 연구에서는 본 류의 공릉천-1(GN1), 공릉천-2(GN2), 및 공릉천3(GN3)과 유 입지천의 장진천(JJ), 설문천(SM) 지점에 대한 물환경측정망 자료를 활용하여 유량 및 수질 자료를 수집하였다(ME, 2019).
이외 한강고양 중권역 물환경관리계획(2017 ~ 2021) 분석 결 과 오염원 분포가 높은 것으로 추정된 벽제천(BG), 원당천 (WD), 지영천(JY), 고산천(CS), 장산천(JS), 소리천(SL), 금 촌천(GC) 및 청룡두천(CL), 총 8개 유입지천에 대해서는 2018년 8월부터 2019년 5월까지 총 10개월 동안 직접 시료 채취 및 유량⋅수질 조사를 실시하였다. 물환경측정망 자료 와 본 연구진의 실측 자료를 함께 사용하는 것에 대한 신뢰 성 확보를 위해 측정망 자료와 본 연구에서의 실측 측정지점 이 일치하는 JJ 지점의 수질 자료를 대상으로 T-test를 진행 한 결과, 대부분의 수질항목에서 p>0.05를 만족하여 통계적 으로 서로 연관성이 있음을 확인하였다. 각 지천별 조사지점 은 유속 측정이 가능한 지천 말단으로 선정하였으며 물환경 측정망 자료는 지천 조사일시와 가장 가까운 날짜의 자료를 사용하였다. 유량측정 및 시료채취는 강우의 영향이 없도록 강우시기와 최소 3일 이상 시간을 두고 월 1회 수행하였으며 현장측정항목인 수온, pH, 용존산소(DO), 전기전도도(EC)를
포함한 생물화학적산소요구량(BOD), 화학적산소요구량 (COD), 총유기탄소(TOC), 총질소(T-N), 총인(T-P) 및 부유물 질(SS), 총 10개 항목을 조사하였다. 유량은 수질오염공정시 험기준(이하 시험기준) 상의 유속-면적법에 의해 도출하였으 며 모든 수질 항목 또한 시험기준에 준하여 정도관리 및 분 석을 실시하였다. 현장측정항목인 수온, pH, DO, EC은 현장 측정 장비(pH, EC: LAQUAact-PC110, HORIBA, 일본/수온, DO: LAQUAact-DO120, HORIBA, 일본)를 사용하여 측정하 였으며 BOD는 DO 미터기(YSI 5100, YSI, 미국)를 이용하 여 5일 동안의 산소소모량을 측정하였다. COD는 과망간산 칼륨 산화방식에 따라 분석하였으며, T-N, T-P 분석은 연속 흐름법에 따라 자동분석기(AutoAnalyzer3(AA3), BLTEC, 독 일)로 분석하였다. TOC에는 고온연소산화법의 TOC 분석장 비(FORMARCS HT, SKALAR, 네덜란드)를 사용하였다. 부 유물질은 시험기준에 따라 GF/C(Glass microfiber filters(47 mm), Whatman, 영국)를 이용하여 분석하였다.
2.2 통합수질지수(WQI)
통합수질지수(WQI)는 국내 실시간수질정보시스템(www.
koreawqi.go.kr)에서 사용 중인 RTWQI 산정방식에 따라 도 출하였으며, 기존 총 8개 수질항목(수온, pH, DO, EC, TOC, T-N, T-P, 탁도) 중 탁도는 SS 항목으로 대체하여 산정하였 다. 각 수질항목별 지수설정범위는 기존의 RTWQI의 설정범 위를 사용하였으며, 새로이 추가된 SS 항목은 하천수질환경 기준 II 등급에 해당하는 25 mg/L로 하였다. WQI 값은 10개 월간의 월별 모니터링 결과의 평균을 활용하였다. 산정된 WQI는 수치에 따라 불량(0 ~ 20), 주의(20 ~ 40), 보통(40 ~ 60), 양호(60 ~ 80), 및 우수(80 ~ 100), 총 5개 등급으로 나누 어 표시하였으며, 지류지천별 수치에 따라 시각화하여 지리 정보시스템(GIS)에 나타내었다(Sener et al., 2017). GIS에는 Arc GIS 10.1 프로그램을 사용하였다.
Fig. 1. Location of study sites.
2.3 오염부하특성
부하지속곡선(LDC)은 물환경측정망 중 총량측정망 지점의 주단위(8일) 자료(2015 ~ 2019)를 활용하여 본류 3지점, 지천 2지점, 총 5지점에 대해 작성하였다. LDC 작성을 위해서는 우선 5개년 유량자료를 활용하여 식(1)에 따라 산정하였으며 이를 토대로 해당 유역의 유량지속곡선(Flow Duration Curve, FDC)을 작성하였다. LDC는 FDC에 해당 유역의 목표수질 값을 곱하여 최종적으로 작성하였다(Choi et al., 2012; Lee et al., 2018). 여기서 목표수질 값은 ‘중권역별 물환경 목표 기준’ 법령(환경부고시 제2018-6호)에서 해당 중권역의 생활 환경기준 자료를 활용하였다. LDC 상의 Percent of Days Flow Exceeded(%)는 해당 유역의 유량수준을 나타내는 수 치로 활용가능하며 해당 수치가 25 %, 50 %, 75 %, 및 95 % 일 때의 유량을 각각 풍수량, 평수량, 저수량, 및 갈수량이라 고 한다(Han et al., 2007). 여기서 저수량 대비 풍수량에서의 LDC 초과비율이 높으면 비점오염원에 의한 오염 가능성이 높은 것으로 판단한다(Park et al., 2017).
Percent of Days Flow Exceeded (%)
= rank / number of data ☓100 식(1)
한편, 조사대상 유입지천의 오염원 분포를 보다 명확히 조 사하기 위해 오염원별 배출부하량, 유달부하량, 유달율 및 배 출부하량을 유역면적으로 나눈 배출부하밀도(Discharge Load Density, DLD)를 도출하였다(Park et al., 2016). 오염배출부 하량에는 2017년 공릉천 유역 해당 지자체의 수질오염총량 관리 시행계획 이행평가 보고서에 수록된 자료를 사용하였 으며, 공릉천 유역의 행정구역별 점유율을 고려하여 각 지류 지천별 배출부하량을 직접 산정하였다. 각 유입지천의 유달 부하량은 실측된 유량과 수질농도를 곱한 후 단위환산을 통 해 산출하였으며, 유달율은 각 유입지천의 평균 유달부하량 에 배출부하량을 나눈 실측 유달율로 산정하였다(Lee et al., 2017). 유역면적은 한강고양 중권역 물환경 관리계획(2017 ~
2021) 및 위성지도를 활용하여 도출하였으며 식(2)을 통해 각 오염원(i.e., 생활계: DLDP, 축산계: DLDL, 산업계: DLDI, 토지계: DLDU)에 따른 지류지천별 BOD 및 T-P 배출부하밀 도(i.e., DLDB, DLDP)를 산정하였다. 각 지류지천의 DLD는 지리적 위치와 함께 오염원 분포밀도를 쉽게 파악할 수 있도 록 GIS 프로그램으로 시각화하여 나타내었다. 지리정보시스 템(GIS)의 기본 활용 자료(유역도, 하천도 등)는 국가공간정 보포털의 자료를 사용하였다(MOLIT, 2019).
배출부하밀도 (kg/d/km2)
= 유입지천 배출부하량 (kg/d) / 유역면적 (km2) 식(2)
3. Results and Discussion
3.1 공릉천 유역 수질현황 조사
공릉천 유역의 수질 현황을 분석하기 위해 총 13개 조사지 점에 대한 유량 및 수질 결과를 Table 1에 나타내었다. 주요 수질 지표인 BOD, TOC, T-N, 및 T-P 항목에 대한 지점별 특성은 Fig. 2에 제시하였다. 공릉천 유역내 유입지천의 유량 은 조사대상 기간(2018년 8월 ~ 2019년 5월) 동안 적은 유량 (m3/s)을 보인 JY(0.006 ± 0.008)와 JS(0.024 ± 0.031)를 제외 하고는 0.076 ~ 0.347의 범위를 나타내었다. 유기물지표인 BOD와 TOC 농도는 JS 지점이 BOD 20.4 mg/L, TOC 20.3 mg/L을 나타내어 타 지점에 비해 유기물 오염도가 월등히 높은 것으로 나타났다. 현장조사 결과 JS 지점의 경우, 대부 분이 하수 미처리 구역으로서 생활하수의 유입이 발생하는 지점이어서 이와 같은 유기물 오염도가 매우 높게 나타난 것 으로 판단된다. JS 지점 이외에 BOD와 TOC 항목이 모두 III 등급 이상으로 나타난 지점은 CS, SL, GC, 및 GN3 이었으 며, BOD 5.3 ~ 10.1 mg/L, TOC 5.5 ~ 6.6 mg/L 범위를 보였 다. 영양염류(T-P, T-N) 항목 중 T-P 경우, GN1, GN2, 및 BG 지점을 제외하고 모든 지점에서 III등급 이상을 보였으 며, JS와 SM 지점이 0.863 ~ 0.881 mg/L로 가장 높은 값을
Site Discharge (m3/sec)
Temp (℃)
DO
(mg/L) pH EC
(µS/cm) BOD (mg/L)
COD (mg/L)
TOC (mg/L)
T-N (mg/L)
T-P (mg/L)
SS (mg/L)
BOD/
COD GN1 0.343±0.109 14.7±8.4 11.4±1.8 8.1±0.4 301±40 1.1±0.4 3.3±0.7 1.8±0.4 2.624±0.655 0.022±0.009 5.2±3.3 0.37 GN2 1.662±2.242 14.4±8.9 12.8±1.7 8.2±0.6 396±80 2.3±1.0 4.4±1.4 2.5±0.8 4.308±1.252 0.088±0.032 5.4±3.0 0.50 GN3 2.590±0.602 13.9±8.6 11.1±3.0 7.9±0.4 696±323 7.4±3.9 12.1±4.4 5.5±1.5 8.909±3.720 0.251±0.082 20.3±8.1 0.64 BG 0.114±0.038 12.1±8.6 11.5±1.6 8.5±0.4 420±148 2.2±0.9 3.7±1.0 2.3±0.5 2.789±0.948 0.054±0.029 3.6±1.9 0.60 WD 0.076±0.021 11.6±9.0 10.2±0.9 7.4±0.6 558±216 4.4±1.4 7.3±3.2 4.3±1.6 5.362±1.009 0.255±0.195 12.4±10.8 0.61 JY 0.006±0.008 14.4±8.6 10.2±2.1 7.3±0.7 463±250 3.9±3.1 6.3±3.3 5.3±3.3 12.113±6.235 0.272±0.354 10.3±7.8 0.62 JS 0.024±0.031 14.0±9.0 10.8±2.2 7.6±0.6 624±263 20.4±7.9 22.7±10.1 20.3±10.4 9.011±3.360 0.863±0.442 24.6±13.1 0.90 CS 0.347±0.195 7.8±7.2 10.5±0.5 7.7±0.3 538±31 5.3±1.8 8.1±2.2 5.6±1.8 6.372±0.885 0.362±0.158 14.5±8.4 0.65 JJ 0.247±0.115 11.4±8.7 9.7±1.3 7.4±0.5 529±147 3.5±0.8 6.8±1.4 4.6±1.0 6.044±1.276 0.245±0.093 17.3±20.6 0.51 SM 0.115±0.081 15.3±7.6 8.7±2.0 7.7±0.4 456±72 4.9±2.0 8.3±1.8 4.6±1.4 12.179±4.768 0.881±0.366 9.8±4.5 0.60 SL 0.257±0.267 14.6±9.3 9.1±1.8 7.4±0.5 505±127 10.1±3.0 10.8±2.4 6.6±1.6 8.151±2.672 0.604±0.319 17.9±8.1 0.94 GC 0.140±0.121 13.4±9.9 9.8±1.9 7.3±0.5 520±136 7.6±3.5 9.8±3.3 6.0±1.7 6.354±2.298 0.473±0.276 38.7±26.2 0.78 CL 0.078±0.052 13.6±9.3 11.6±1.2 7.4±0.4 633±142 2.6±1.0 6.8±2.1 4.7±1.4 3.333±0.547 0.226±0.142 28.7±17.0 0.38 Table 1. Discharges and water qualities of the tributaries in Gongneung stream
나타내었다. 오염원 현장조사 결과, JS와 SM 지점은 하수 미 처리구역이 넓게 존재하고 하천변에 농경지가 많아 비점오 염원(비료 등) 유입가능성이 높아 T-P가 매우 높게 나타난 것으로 판단된다. T-N은 JY와 SM 지점이 12.113 ~ 12.179 mg/L로 가장 높았으며, 오염원 현장조사 결과 JY는 하천변 축사로 부터의 가축분뇨, SM은 생활하수 및 농경지 유래 오 염원 등이 각각 T-N이 높게 나타난 원인으로 판단된다. JS, SL, 및 GN3 지점은 이보다 낮은 8.151 ~ 9.011 mg/L 범위를 나타냈다. 공릉천 유역은 전반적으로 유기물 항목보다 영양 염류에 의한 오염도가 높은 것으로 나타났으며, 유입지천 중 JS 지점이 적은 유량에도 불구하고 유기물과 영양염류의 오 염도가 매우 높았다. 한편, 지점별 수질특성을 비교하기 위 해 수중 유기물의 분해 특성을 평가할 수 있는 BOD/COD 비를 산출하여 비교하였다. 일반적으로 BOD/COD 비가 낮 을수록 난분해성 유기물 함량이 높은 것으로 알려진다(Sun et al., 2016). 수질오염도가 낮았던 GN1, GN2, 및 CL 지점의
BOD/COD 비는 0.37 ~ 0.50 범위로 비교적 낮게 나타났다.
반면, 수질오염도가 높았던 JS와 SL 지점에서는 BOD/COD 비가 각각 0.90, 0.94로 높게 나타나 생물학적으로 분해되는 오염물질이 상대적으로 더 높음을 확인하였다. 이는 오염원 현장조사 결과로부터 해당 지점들에 생활하수가 유입되며 발생한 것임을 확인하였다.
3.2 통합수질지수 평가
공릉천 유역의 수질현황을 보다 쉽게 평가할 수 있도록 10 개월간의 수질자료를 사용하여 도출한 평균 WQI를 통해 유 입지천을 등급화 하였으며, 각 유입지천의 등급은 색으로 시 각화하여 Fig. 3에 나타내었다. 그림에서 볼 수 있듯이 공릉 천 본류는 중류에서 하류로 갈수록 오염도가 증가하며 상대 적으로 오염도가 높은 유입지천(JS, SL, GC 등)을 쉽게 확인 할 수 있었다. 구체적으로는 GN1 지점 상류의 양주시 관할 공릉천 구간은 WQI가 평균 82.0점으로 공릉천 유역에서 유 Fig. 2. Water qualities of the tributaries in Gongneung stream.
Fig. 3. WQI Index of water quality for the mainstream and tributaries of Gongneung stream.
일하게 ‘우수’ 등급을 나타내었다. GN2의 WQI는 GN1보다 16.4점이 떨어진 평균 65.6점의 ‘양호’ 등급을 나타내었다.
이는 고양시 관할의 GN1 ~ GN2 유역 구간을 WQI 등급으로 판단할 때 수질관리대책이 시급한 수준의 수질 오염은 유발 되지 않음을 의미한다. 해당 구간에서 조사된 두 개의 유입 지천 중 BG 지점은 평균 72.2점의 ‘양호’ 등급을 나타내었으 며, WD 지점은 평균 43.9점으로 ‘보통’ 등급을 나타냈다. 반 면, 파주시 관할의 공릉천 하류 유역의 WQI는 모두 ‘보통’
등급 이하로 나타났다. 공릉천 말단 지점인 GN3는 평균 38.2점을 나타내 GN2지점보다 27.4점 감소한 ‘주의’ 등급을 보였으며, 앞서 수질오염도가 높게 평가된 JS 지점은 평균 34.7점으로 공릉천 유역에서 가장 오염도가 높은 지천으로 나타났다.
한편, 유입지천의 계절별 수질 변화특성을 확인하기 위해 각 지점에서의 월별 WQI 등급을 Fig. 4에 heatmap으로 나타 내었다. heatmap 분석 결과, 공릉천 중⋅하류에 위치한 유입 지천일수록 ‘주의’ 등급이 많았으며, 이러한 경향은 12월과 1월에 집중되어 나타났다. 평균 WQI가 ‘보통’ 등급 이하인 10 지점 중 80 %가 12월과 1월에 ‘주의’ 등급 이하를 나타내 었으며, 이중 JS, JY, 및 JJ 지점은 ‘주의’ 등급보다 더욱 낮 은 ‘불량’ 등급으로 수질 오염도가 매우 높은 것으로 나타났 다. 즉, WQI와 heatmap을 이용한 수질현황 분석 결과, GN2 지점 이후의 공릉천 중⋅하류 구간이 공릉천 유역의 주요 수 질오염구간이며, 공릉천 중류에 위치한 유입지천의 겨울철 수질오염도가 매우 높은 특징을 가짐을 확인할 수 있었다.
3.3 부하지속곡선 평가
WQI를 통해 확인하기 어려웠던 수량을 고려한 공릉천 유 역구간별 오염부하 현황과 주요 오염원에 대한 분석은 부하 지속곡선(Load Duration Curve, LDC)을 작성하여 해석하였 다. Fig. 5는 공릉천 유역이 포함되는 한강고양 중권역의 목 표수질인 III 등급을 기준으로 제시한 LDC 이다. 공릉천 본 류 및 지류 구간별 BOD와 T-P 항목의 LDC와 실측 유달부
하량을 비교 분석한 결과, 유역 구간에 따라 LDC 기준을 초 과하는 실측치 비율이 상이함을 확인할 수 있었다. 공릉천 최상류 구간인 GN1 지점의 경우, BOD와 T-P 실측값 중 LDC를 초과하는 값은 나타나지 않아 GN1 지점의 상류는 III등급 기준을 100 % 만족하고 있었다. 반면, 공릉천 중류에 위치한 GN2 지점은 전체 실측값 중 BOD 4.05 %, T-P 8.78
%가 수질 III등급 기준의 LDC를 초과하였다. 특히, GN3 지 점은 GN2보다 수질항목별 III등급 기준의 LDC를 초과하는 비율이 모두 높게 나타났으며(BOD: 60.22 %, T-P: 40.32 %), 이는 앞서 WQI를 통해 확인한 바와 같이 GN2 ~ GN3 구간 이 공릉천 유역의 주요 수질오염구간임을 입증하며, 해당 구 간에 대한 수질관리대책이 우선적으로 필요함을 제시한다.
GN2 ~ GN3 구간에 위치한 유입지천 중 물환경측정망이 운 영 중인 JJ와 SM 지점의 경우, SM 지점이 BOD 28.86 %, T-P 98.66 %의 LDC 초과비율(즉, LDC 초과 실측값 수/전체 실측값 수)을 나타내어 BOD 7.43 %, T-P 66.22 %의 JJ 지점 보다 III 등급 수질 달성이 어려운 것으로 나타났다.
일반적으로 저수량 대비 풍수량에서의 LDC 초과비율이 높을수록 비점오염원에 의한 오염 가능성이 높은 것으로 알 려져 있다(Park et al., 2017). 따라서 본류구간과 일부 유입 지천의 주요 오염원을 평가하기 위해 평수량을 기준으로 풍 수량과 저수량을 나눠 LDC 초과비율을 산정하였으며, BOD, T-P 항목과 함께 COD와 TOC 항목도 추가 조사하여 Table 2에 나타내었다. GN1 지점의 경우, 유량에 상관없이 모든 수질항목이 목표기준인 III등급을 초과하지 않았으며, 목표기 준을 II등급으로 낮추어도 BOD 항목의 초과비율은 0 %를 나타냈다. BOD 외의 항목은 전체 2.03 ~ 4.05 %의 초과비율 을 보였으며, COD와 T-P 항목은 풍수량일 때의 초과비율이 저수량일 때보다 다소 높은 것으로 나타났다. 이는 앞서 언 급한 바와 같이 GN1 이전의 공릉천 상류 구간의 주요 오염 원이 주로 비점오염원에 기인함을 제시한다. 반면, GN2 지 점에서는 모든 항목의 저수량 초과비율이 풍수량에 비해 약 5 ~ 7배 높은 것으로 나타났다. 특히, 전체 초과비율이 12.84
Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May
GN1 78.7 89.0 89.4 79.5 68.4 68.4 78.9 88.8 89.4 89.1
BG 45.8 68.3 77.8 88.3 62.7 76.4 77.3 78.4 78.5 68.7
WD 27.8 55.7 57.5 57.3 26.5 32.9 43.4 35.9 55.4 47.3
GN2 37.8 76.9 78.5 78.2 78.6 65.9 67.0 57.1 68.4 47.3
JS 45.2 46.8 44.4 47.0 24.4 14.4 22.2 30.4 47.0 25.3
JY 43.8 65.3 63.3 42.0 16.1 44.2 54.7 63.2 64.6 35.3
CS - - - 39.4 32.8 31.4 41.9 50.3 49.5 48.9
JJ 43.9 46.4 54.3 46.8 14.6 34.5 35.1 53.8 51.0 51.8
SM 32.8 53.1 40.4 47.4 46.4 42.2 42.5 34.7 35.2 40.8
SL 45.3 42.3 41.4 43.2 30.6 30.1 30.2 32.5 52.3 27.0
GC 42.2 56.8 14.6 23.0 31.3 31.4 25.0 32.5 48.5 49.3
GN3 19.1 48.0 55.7 54.2 43.0 30.4 29.1 48.0 26.2 28.5
CL 52.4 46.6 76.5 36.7 26.8 34.3 45.6 33.3 38.1 40.0
Fig. 4. Heatmap of monthly WQI value distribution of the tributaries in Gongneung stream.
Fig. 5. LDC analysis results in the mainstream and tributaries of Gongneung stream (a) GN1, (b) GN2, (c) GN3, (d) JJ, (e) SM, and (1) BOD, (2) T-P.
%로 가장 높았던 COD 항목의 저수량 초과비율은 21.33 % 로 풍수량(4.11 %) 대비 약 5배 이상 높았다. 이러한 결과는 GN1 ~ GN2 구간의 주요 오염원이 점오염원에 기인함을 시 사하며, 특히 해당 구간의 오염된 COD 오염도를 증가시킬 수 있는 점오염원에 대한 관리가 우선돼야 함을 제시한다.
한편, GN3 지점에서의 모든 수질항목별 초과비율은 풍수량 대비 저수량에서 다소 높은 것으로 나타났으나, 유량에 상관 없이 모든 수질항목에서의 초과비율이 약 35 % 이상으로 나 타나 점오염원과 함께 비점오염원에 대한 관리도 필요한 것 으로 판단된다. GN3 지점도 GN2에서와 동일하게 COD 항 목에 대한 초과비율이 가장 높았으며, 이어서 TOC, BOD, T-P 순으로 초과비율이 높게 나타났다.
이상의 LDC 분석을 통해 확인한 공릉천 유역 구간별 주요 오염원이 다름을 확인하였으며, 양주시 관할 GN1 상류 구간 은 비점오염원, 고양시 관할 GN1 ~ GN2 구간은 점오염원, 파주시 관할의 주요 수질오염구간은 점 및 비점오염원이 동 시에 관리대상이 되어야 함을 확인할 수 있었다. 한편, 본류 의 수질오염구간에 영향을 미치는 JJ와 SM 지점의 초과비율 은 각각 풍수량과 저수량 때 높은 것으로 나타났다. 두 지점
에서는 T-P 항목의 LDC 초과비율은 타 수질항목에 비해 높 은 것으로 나타났으며, 이는 두 지점의 대부분이 하수 미처 리구역으로 생활하수가 유입되고, 하천변을 따라 농경지가 위치해 있어 비료와 같은 오염물이 유입되어 나타난 현상이 라고 판단된다. 특히, SM 지점의 COD와 T-P 항목의 경우, 각각 저수량 시 90.67 %, 98.67 %의 초과비율을 나타내어 목 표수질인 III등급을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 이상 의 결과를 통해 공릉천 본류 구간에 대한 오염원의 유입은 주로 유입지천으로부터 유발됨을 확인할 수 있었으며, 각 유 입지천의 오염원 특성에 따른 수질관리대책의 목표 설정과 개선방안 마련이 필요한 것으로 해석된다.
3.4 배출부하밀도 및 유달율 평가
유입지천별 오염원 현황 및 오염부하 특성을 보다 구체적 으로 평가하기 위해 산정한 각 유입지천에 대한 배출부하량 과 유달율 및 배출부하밀도는 각각 Table 3-4와 Fig. 6-7에 제시하였다. 여기서 지천별 배출부하밀도는 식(2)에 따라 얻 었다. 특히 GIS를 활용하여 지도상에 표시한 배출부하밀도 는 관리 대상유역에 얼마나 많은 오염원이 밀집되어 있는지 Site
(target grade)
Excess rate(%) in BOD load
Excess rate(%) in COD load
Excess rate(%) in TOC load
Excess rate(%) in TP load Whole high flow low flow Whole high flow low flow Whole high flow low flow Whole high flow low flow
GN1 (II) 0.00 0.00 0.00 4.05 6.76 1.35 4.05 4.05 4.05 2.03 4.05 0.00
GN1 (III) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
GN2 (III) 4.05 1.37 6.67 12.84 4.11 21.33 5.41 1.37 9.33 8.78 5.48 12.00
GN3 (III) 60.22 54.84 65.59 79.57 72.04 87.10 61.29 46.24 76.34 40.32 35.48 45.16
JJ (III) 7.43 9.46 5.41 26.35 28.38 24.32 12.16 18.92 5.41 66.22 64.86 67.57
SM (III) 28.86 13.51 44.00 83.22 75.68 90.67 34.90 25.67 44.00 98.66 98.65 98.67
*Using water quality monitoring network data during 2015-2019
Table 2. LDC values calculated for the mainstream and tributaries in Gongneung stream*
Site BOD discharge load (kg/d) TP discharge load (kg/d) Delivery load (kg/d) Delivery ratioa Population Livestock Industrial Land use Total Population Livestock Industrial Land use Total BOD TP BOD TP
GN1 - - - 31.7 0.64 - -
GN2 358.3 137.2 13.7 1290.4 1799.6 20.88 10.20 1.30 47.68 80.06 253.5 9.74 0.14 0.12 GN3 1241.8 714.8 155.3 3174.2 5286.1 74.54 48.45 11.97 103.55 238.51 1609.5 53.28 0.30 0.22
BG 85.9 1.5 2.4 190.3 280.1 4.74 0.11 0.06 6.36 11.28 21.1 0.55 0.08 0.05
WD 18.4 12.1 0.9 150.5 182.0 2.08 1.01 0.07 4.69 7.85 28.9 1.65 0.16 0.21
JY 62.7 93.4 3.5 66.6 226.2 4.33 6.39 0.16 2.79 13.67 3.5 0.10 0.02 0.01
JS 11.6 0.3 0.3 25.3 37.5 0.69 0.01 0.20 0.88 1.78 35.3 1.49 0.94 0.83
CS 168.9 122.3 3.5 322.8 627.5 9.05 5.85 1.59 11.50 29.18 145.2 8.55 0.23 0.29
JJ 112.2 114.6 2.0 243.6 472.3 7.25 7.83 0.23 7.40 22.71 74.2 5.05 0.16 0.22
SM 28.6 32.4 0.5 94.3 155.8 2.28 1.79 0.08 2.99 7.14 39.4 6.92 0.25 0.97
SL 227.9 33.4 2.3 603.0 866.6 10.96 2.15 0.65 16.15 29.91 194.0 9.10 0.22 0.30
GC 167.2 0.7 17.3 265.9 451.5 10.32 0.004 0.90 8.77 20.06 87.5 4.50 0.19 0.22
CL 30.5 18.9 0.3 239.6 289.3 2.15 1.54 0.10 7.67 11.47 20.5 1.55 0.07 0.14
adetermined by dividing discharge load(kg/d) with delivery load (kg/d) of each tributaries
Table 3. Results of discharge load, delivery load and delivery ratio in the mainstream and tributaries of Gongneung stream
를 시각적으로 쉽게 확인할 수 있으며, 이를 통해 각 유입지 천에 대한 주요 오염원 현황을 보다 용이하게 평가할 수 있 다. 공릉천 유역의 유입지천은 4대 오염원 중 주로 토지계 오염원에 의한 배출부하밀도(DLDU)가 높은 것으로 나타났 다. 토지계에 의한 BOD 배출부하밀도(DLDBU)는 SL 지점이 41.8 kg/d/km2로 가장 높았으며, 이외에도 WD, JY, SM, 및 CL 지점이 20.1 ~ 35.0 kg/d/km2 범위의 높은 수치를 나타내 었다(Fig. 6). 토지계에 의한 T-P항목의 DLDPU도 타 오염원
에 비해 높은 값을 보였다(Table 4). 특히, JY, SL 지점에서 1.12 ~ 1.22 kg/d/km2 범위로 가장 높았다. 생활계 DLDBP는 유량이 가장 적었던 JY 지점이 27.5 kg/d/km2로 가장 높았으 며, 그 다음으로 SL(15.8 kg/d/km2) 지점이 높은 수치를 나타 내었다. 생활계 T-P 배출부하밀도(DLDPP)는 JY 지점에서 1.90 kg/d/km2의 높은 수치를 나타낸 반면, SL에서는 0.76 kg/d/km2로 낮게 나타났다. 축산계 오염원에 의한 배출부하 밀도(DLDL)는 모든 항목에서 JY 지점이 가장 높았으며, JY의
Site DLDBa (kg/d/km2) DLDPa (kg/d/km2)
Population Livestock Industrial Land use Total Population Livestock Industrial Land use Total
GN1 - - - -
GN2 2.8 1.7 0.1 10.4 15.0 0.16 0.12 0.01 0.38 0.68
GN3 2.1 1.6 0.1 6.2 10.0 0.12 0.13 0.02 0.22 0.47
BG 5.4 0.1 0.2 11.9 17.5 0.30 0.01 0.00 0.40 0.71
WD 2.5 1.6 0.1 20.1 24.3 0.28 0.14 0.01 0.63 1.05
JY 27.5 41.0 1.5 29.2 99.2 1.90 2.80 0.04 1.22 6.00
JS 5.8 0.1 0.1 12.6 18.7 0.34 0.00 0.10 0.44 0.89
CS 6.7 4.9 0.1 12.8 24.9 0.36 0.23 0.06 0.46 1.16
JJ 8.6 8.8 0.2 18.7 36.3 0.56 0.60 0.02 0.57 1.75
SM 7.8 8.9 0.1 25.8 42.7 0.62 0.49 0.02 0.82 1.96
SL 15.8 2.3 0.2 41.8 60.0 0.76 0.15 0.05 1.12 2.07
GC 10.7 0.0 1.1 17.0 28.9 0.66 0.00 0.06 0.56 1.28
CL 2.8 1.7 0.0 21.9 26.4 0.20 0.14 0.01 0.70 1.05
aobtained by dividing discharge load(kg/d) with basin area(km2) of each tributaries
Fig. 6. Discharge load density of BOD by pollutant sources in the Gongneung stream basin, (a) Population (b) Livestock (c) Industry (d) Land use.
Table 4. Results of DLD of the mainstream and tributaries of Gongneung stream
DLDBL과 DLDPL은 각각 41.0 kg/d/km2, 2.80 kg/d/km2이었다.
JY 지점 다음으로 DLDL이 높았던 지점에는 SM(DLDBL 8.9 kg/d/km2, DLDPL 0.49 kg/d/km2)과 JJ(DLDBL 8.8 kg/d/km2, DLDPL 0.60 kg/d/km2)로 나타났다. 산업계의 경우, 공릉천 유역의 모든 유입지천이 타 오염원에 비해 가장 낮은 DLD 를 보여 공릉천 유역의 산업계 오염원 영향은 미미한 것으로 나타났다.
한편, 배출부하량과 실측 유달부하량을 통해 산출한 각 유 입지천의 BOD 유달율은 JS 지점이 0.94로 가장 높았다. 이 는 JS로 유입된 90 % 이상의 오염부하가 공릉천 본류로 유 입됨을 제시하며, JS에서의 BOD 오염원의 영향을 최소화하 기 위한 개선노력이 필요함을 알 수 있다. JS 지점을 제외한 모든 유입지천의 BOD 유달율은 0.02 ~ 0.25의 범위로서 JS 지점에 비해 약 4배 이상 낮아 이들 유입지천을 통한 공릉천 본류로의 BOD 오염원 유입은 비교적 낮음을 알 수 있다.
T-P 유달율도 JS 및 SM 지점을 제외하고는 0.01 ~ 0.30의 낮 은 값을 보여 유입지천을 통한 T-P 오염원 유입은 낮은 것으 로 나타났다. 그러나 JS 및 SM에서의 T-P 유달율은 각각 0.83, 0.97로 높게 나타나, 이들 지천으로 유입되는 T-P 오염 원의 대부분이 정화되지 않은 채 공릉천 본류로 유입되고 있 음을 알 수 있었다. 특히, SM은 앞서 LDC를 통해서도 확인 한 바와 같이 T-P 항목에 대한 우선관리가 필요한 지천으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 공릉천 유입지천에서의 BOD 와 TP 항목에 대한 오염원별 배출부하밀도와 유달부하 특성 에 대한 유용한 정보를 확보할 수 있었으며, 본류 수질 개선 을 위해 우선 사업이 필요한 지류 지천의 도출과 각 지천에 서의 주요 오염 항목을 확인할 수 있었다.
3.5 유입지천의 오염특성 평가
공릉천 본류구간 및 유입지천에 대한 수질 및 오염원 평가 로 확보한 조사지점별 주요 결과(WQI, LDC, DLD, 유달율 등)는 종합적 해석을 위해 Table 5에 정리하였다. 양주시 관 할의 GN1 상류 구간은 WQI로 판단한 수질상태가 우수하고 목표수질인 III등급의 LDC 초과값을 나타내지 않은 반면, 고 양시 관할 GN1 ~ GN2 구간은 수질은 양호하나, 점오염원에 의한 부하량 초과 가능성이 있는 것으로 해석된다. 해당 구 간에 위치한 유입지천의 주요 배출오염원은 토지계이나 배 출부하밀도와 유달율이 타 지류에 비해 낮아 본류에 미치는 영향은 적은 것으로 판단된다.
공릉천 유역의 주요 수질오염구간으로 도출한 파주시 관할 의 GN2 ~ GN3 구간은 유입지천별로 오염특성이 상이하였다.
해당 구간 유입지천의 WQI등급은 ‘보통’ 이하로 전반적으로 오염 수준이 높았으며, 특히, 지류 중에는 JS와 SL, SM 등이 배출부하밀도와 유달율이 높은 특징을 보여 우선관리가 필요 하였다. JS와 JY는 유량이 타 지점에 비해 적으나, JS는 유달 율, JY는 배출부하밀도가 높은 특성을 보였다. JS는 JY에 비 해 약 5배 낮은 배출부하밀도를 보였으나, 유역면적 대비 가 장 높은 유달부하량을 보여 실제 공릉천 본류 수질에 미치는 영향이 높은 것으로 나타났다. 반면, JY 지점은 오염원 배출 부하밀도가 조사지점 중 가장 높았으나 유달율이 가장 낮아 오염원이 효과적으로 관리되고 있는 것으로 판단된다. SL과 SM도 배출부하밀도가 높았으며, LDC 분석 결과 SM은 풍수 량 대비 저수량에서의 LDC 초과비율이 더 높아 점오염원에 의한 영향이 높은 것으로 나타났다. 특히, SM 지점에서의 T-P 항목은 유량과 상관없이 조사기간 동안 목표수질인 III등 Fig. 7. Discharge load density of T-P by pollutant sources in the Gongneung stream basin, (a) Population (b) Livestock (c)
Industry (d) Land use.
급을 초과하였으며 동시에 유달율이 0.97로 높아 공릉천 본 류에 미치는 오염 영향이 클 것으로 판단된다.
이상의 WQI 산정과 LDC 평가를 통해 공릉천 본류와 지 류에 대한 상대적인 오염정도와 점⋅비점오염원의 영향여부 를 판단할 수 있었으며, GIS에 기반한 DLD와 유달율 평가 를 통해 각 지천이 본류에 미치는 영향과 오염원의 영향을 보다 용이하게 해석할 수 있음을 확인하였다.
4. Conclusion
본 연구에서는 공릉천 본류 및 유입지천을 대상으로 수질 과 유량, 통합수질지수(WQI), 부하지속곡선(LDC), 배출부하 밀도(DLD) 및 유달율 등을 평가하였으며, 이를 통해 공릉천 유역의 주요 오염우심 구간과 유입지천 및 오염원 특성을 효 과적으로 파악할 수 있었다. 본 연구를 통해 도출한 주요 결 과는 다음과 같다.
먼저 유입지천의 수질 및 유량 분석결과, 유량은 JS와 JY 가 가장 낮은 반면, 유기물, 영양염류 항목에서는 JS가 가장 높은 오염도를 보였으며, JY의 경우 T-P의 오염도가 높은 특 징을 보였다. 또한 SM은 주로 영양염류의 오염도가 높은 것 으로 나타났다.
수질 분석결과를 활용하여 WQI 산출하여 비교분석한 결 과, 공릉천 본류의 경우 GN1은 ‘우수’, GN2는 ‘양호’, GN3 은 ‘주의’로 나타나 공릉천 하류로 갈수록 오염도가 높아짐 을 시각적으로 확인할 수 있었다. 특히, GN2 지점 이후인 공 릉천 중⋅하류 구간에서 WQI가 낮아졌으며, 해당 구간의 유 입지천의 WQI도 낮아 중⋅하류 구간은 지류의 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다.
LDC 분석 결과에서도 GN1에서 GN3로 갈수록 초과율이 높게 나타나 수질(WQI) 뿐 아니라 오염부하도 높아짐을 확 인하였다. 특히, 공릉천 유입지천인 SM의 LDC는 COD, T-P 의 초과율이 약 80 %를 넘었으며, JJ의 LDC도 COD가 약 60 %를 초과하여 공릉천 본류 구간에서의 오염부하 상승이 주로 유입지천으로부터 유발됨을 알 수 있었다.
배출부하밀도 및 유달율 분석 결과, 배출부하밀도는 BOD, T-P 모두 토지계에서 높은 특징을 보였으며, 유달율은 JS (BOD: 0.94, T-P: 0.83)가 가장 높아 JS로 유입되는 대부분 의 오염원이 공릉천 본류에까지 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 특히 SM의 경우 T-P의 유달율이 0.97로 나타나 T-P 에 대한 오염원 관리가 우선적으로 필요한 것으로 나타났다.
이상의 연구를 통해 공릉천 유역의 오염우심구간과 주요 유입지천을 확인할 수 있었으며, 수질과 유량을 포함한 평가 기법을 적용하여 해석함으로서 해당 오염구간에서의 오염특 성을 파악할 수 있었다. 특히 수질과 오염부하를 WQI 및 GIS와 접목하여 시각화함으로서 해당 구간의 오염현황을 보 다 용이하게 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 공릉천 유역 의 오염우심 구간과 오염 유입지천의 도출 및 주요 오염특성 (점⋅비점 및 오염원 배출과 유달 특성 등)의 파악에 유용한 사례로서 해당구간의 수질개선 방안 마련을 위한 기초자료 로 활용 가능 할 것으로 기대된다.
Acknowledgement
본 연구는 한강수계관리위원회 환경기초조사사업에 의해 이루어졌습니다.
Site WQI (points)
Excess rate of LDC (%) Discharge load density (kg/d/km2) Delivery ratio Items Total High flow Low flow Main pollution
sources DLDB DLDP BOD T-P
GN1 Excellent (82.0) T-P 0.00 0.00 0.00 - - - - -
BG Good (72.2) - - - - Land use 17.5 0.71 0.08 0.05
WD Fair (43.9) - - - - Land use 24.3 1.05 0.16 0.21
GN2 Good (65.6) T-P 8.78 5.48 12.00 - - - - -
JS Poor (34.7) - - - - Land use 18.7 0.89 0.94 0.83
JY Fair (49.3) - - - - Land use 99.2 6.00 0.02 0.01
CS Fair (42.0) - - - - Land use 24.9 1.16 0.23 0.29
JJ Fair (43.2) T-P 66.22 64.86 67.57 Land use 36.3 1.75 0.16 0.22
TOC 12.16 18.92 5.41
SM Fair (41.5) T-P 98.66 98.65 98.67 Land use 42.7 1.96 0.25 0.97
SL Poor (37.5) - - - - Land use 60.0 2.07 0.22 0.30
GC Poor (35.5) - - - - Land use 28.9 1.28 0.19 0.22
GN3 Poor (38.2) T-P 40.32 35.48 45.16 - - - - -
CL Fair (43.0) - - - - Land use 26.4 1.05 0.07 0.14
Table 5. Summary of pollution status for the tributaries studied in this study
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