Effects of controlling plans of non-point pollutant sources in dongcheon of Ulsan

1. 서 론

지표면 혹은 대기 중 오염물질이 강우로 인해 하천으로 유입되는 오염원은 점오염원과 비점오 염원으로 구분할 수 있다. 비점오염원의 경우 오 염발생량 및 발생위치 등의 파악이 어렵고 불규칙 하며, 오염물질이 처리가 되지 않고 하천으로 유 입됨으로써 수질오염을 유발시킨다. 최근 도시화 및 산업화로 인하여 토지개발이 가속화되고 불투 수면적이 증가함에 따라 비점오염원에 의한 하천 수질오염의 영향도 커지고 있다.

기존의 점오염원 관리 중심의 정책만으로는 하 천수질개선에 한계가 있다. 최근 하천의 수질관 리를 위한 비점오염원 제어의 중요성을 인식하고 적극적인 규제 및 처리를 시행하고 있다. 비점오 염원의 제어가 어려운 것은 배출지점이 유역전체 에 걸쳐있어 제어를 한다고 해도 일정한 처리효과 를 얻기 위해서는 장시간이 소요되며, 강우량에 따라 유입량이 크게 변동되므로 일정한 처리효율 을 얻기가 힘들고 관리에도 많은 어려움이 있음을 확인하였다(Kwun, 1998; Lee and Bae, 2002).

비점오염원의 원인은 농경지의 농약과 비료, 축 사에서의 유출물, 도로상 오염물질, 도시지역의 먼지와 쓰레기 및 지표상 퇴적 오염물질 등이 강 우시 빗물과 함께 유출되면서 발생한다고 하였다

•Received 05 February 2014, revised 29 May 2014, accepted 05 June 2014.

* Corresponding author: Tel : +82-52-259-2262 Fax : +82-32-259-2629 E-mail : [email protected]

Effects of controlling plans of non-point pollutant sources in dongcheon of Ulsan

울산시 동천 비점오염원 제어효과

Kang, Ho Seon·Cho, Hong Je

^*

강호선·조홍제^*

Department of Civil & Environmental Engineering, Ulsan University 울산대학교 건설환경공학부

Abstract : In this study, we suggested 4 plans to reduce non-point pollutant sources in Dongcheon and analyzed their control- ling effects by water quality modeling, XP-SWMM. To do this we identified the influx of non-point pollutant sources to the initial rainwater through the water quality survey in the river and analyzed the causes of them at major locations, and suggested 4 kinds of plans reducing non-point pollutant sources. Plans reducing the non-point pollutant sources through cleaning the industrial road around the river(plan A), through a separate treatment facilities like the gutter(plan B), through installing treatement facilities(plan C), or through combing plan B and C(plan D) were analyzed using XP-SWMM model. The analysis showed that plan A, B, C and D reduced non-point pollutant sources average 21.7 %, 24.7 %, 49.3 %, 56.7 % respectively. Therefore, the water quality pollution in Dongcheon due to the influx of non-point pollutant sources is considered to be reduced effectively though cleaning the road, installed at the exits of paddy or factory basins, invasion type facilities or equipment-type facilities.

Key words : non-point pollutant sources, reduction methods, XP-SWMM model, pollutant contaminants(BOD, COD, SS, T-N, T-P)

주제어 : 비점오염원, 저감방안, XP-SWMM 모형, 오염물질(BOD, COD, SS, T-N, T-P)

(Seo et al., 2006). 점오염원 중심의 수질관리 로는 강우시 초기우수에 의해 유입되는 비점오 염원으로 인해 더 이상 수질개선의 효과가 없으 며, 시급히 비점오염원에 대한 대책을 마련하지 않는다면 하천수질 개선은 어려울 것이라 하였 다(Kim, 2006). 우리나라 4대강 유역의 비점오 염원이 차지하는 오염부하를 분석한 결과 한강 30 %, 낙동강 25 %, 금강 21 %, 영산강과 섬진 강 37 %로서 수질오염에 미치는 영향이 큰 것으 로 나타나, 이에 대한 대책 마련의 시급함을 확 인하였다(Choi et al., 2006). 환경부에서는 비 점오염원을 제어하기 위한 정책으로 하천의 허 용 오염부하량을 고려하지 않는 배출허용기준 중심의 농도 규제만으로는 오염부하의 양적증가 를 통제할 수 없으므로 수질개선에 한계가 있다 고 판단하였으며, 4대강 특별법 제정과 오염총 량관리제도를 도입하였다(Ministry of Envi- ronment, 2004). 실용적인 연구로서, 비점오 염모형인 SWAT 모형을 이용하여 서부산 지역 을 포함한 낙동강 하구언 유역의 비점오염 부하 량을 실측자료를 통해 검증하고 비점오염물질의 유출특성을 구명한 바 있다(Lee et al., 2012).

도시 배수분구의 강우유출수와 비점오염원 유출 의 모형화를 통해 저영향기법 시설들에 대한 최 적설치 위치를 SWMM모형을 이용해 결정하였 다(Lee et al., 2012). 그리고 국내 고속도로에 서 시행되고 있는 도로청소를 통한 강우유출시 오염부하의 저감효과가 매우 높은 것으로 나타 났으며, 청소횟수와 청소차량의 주행속도 및 흡 입방식 등에 좌우된다고 하였다(Kang et al., 2012). 최근에는 XP-SWMM 및 WASP 7.5 모 형을 이용한 통합모형을 구축하여, 새만금 유역 의 중요하천인 만경강 유역을 중심으로 비점오 염물질에 의한 새만금만 유입부의 유출유량 및 수질을 예측하였다(Ryu and Lee, 2013).

지금까지 울산시의 하천수질관리는 국가하천 인 태화강 본류를 중심으로 이루어져 왔으며, 주 로 점오염원을 제어하는데 초점이 맞춰져 왔다.

태화강의 주요 지천인 동천유역은 최근 급격한

도시화와 개발 등으로 인해 유역환경이 변화되 어 비점오염원의 증가가 예상되지만, 동천유역 에 대한 체계적인 유역환경 및 비점오염원 조 사는 미진한 상태이다. 동천 유역내에 계획 중 인 농소하수처리장이 2015년 준공되어 처리수 를 방류하게 되면 현재와는 전혀 다른 수질특성 이 보일 것으로 예상되므로, 처리장 완공 전에 체계적인 비점오염원 조사가 필요하다. 또한 초 기우수의 농소하수처리장 유입방안이나 초기 우 수를 처리하는 장치 설치 등에 대한 타당성의 검 토 및 조사가 필요하다.

본 연구에서는 태화강의 주요 지천인 동천유 역에 대해 도로청소, 도로측구 설치, 장치형 시 설 설치 및 2가지 안의 병행 등 4가지의 비점오 염 저감방안을 적용하였을 경우, XP-SWMM 모형을 통한 수질개선 효과를 예측하는데 주안 점을 두었다. 이를 위해 2회에 걸쳐 초기강우시 와 강우종료 후 수일 뒤 동천내 6개 지점에서 BOD를 포함한 10개 항목에 대한 수질조사를 실 시 하였다. 그리고 SWMM모형의 적용성을 근 거로 하여 농소하수처리장의 하수처리수 방류에 따른 하천수질 관리대책을 검토하였다.

2. 연구방법

2.1 연구지역

연구지역인 동천은 국가하천인 태화강의 제1 지류이며, 유역의 상류부는 경상북도에 중·하 류부는 울산광역시에 위치하고 있다. 유역면적 은 165.05 km

²

수리 해석에 필요한 주요 지점을 선정하여 각 지

점별 유역면적, 유로 연장, 유역 평균폭 및 형상 계수를 구하였으며, 그 결과는 Table 1과 같다.

2.2 SWMM 모형

2.2.1 XP-SWMM의 기본이론

SWMM(Storm Water Management Mod- el)은 주로 도시 유역에 대해 수질과 수문현상을 모의할 수 있는 프로그램으로 단일호우 사상과 연속적인 모의가 가능하다. 1회 강우를 대상으 로 할 경우에는 시간 간격을 짧게 하여 하수관거 내 오수의 유량을 산정할 수 있다. 장기간에 걸 친 예측이 필요할 경우에는 장기간에 걸쳐 수집 된 강우량 자료를 기초로 하여 COS (Combined Sewer Overflow)의 유량 및 부하량을 규명할 수 있다. SWMM은 유역특성의 공간적 변화를

반영하기 위해서는 전체 유역을 다수의 소유역 으로 분할하여 각 소유역의 유출을 계산하고, 각 소유역의 유출을 관거망을 통해 추적함으로서 전체 유역의 유출을 계산할 수 있다. 실제유역 은 직사각형으로 개념화되고 면적, 폭, 경사도 등의 적절한 파라미터에 의해서 실제유역의 특 성을 반영할 수 있다. 유출모델링을 수행하기 위 해서는 해당지역 기상대에서 측정한 강우사상을 대상지역에 적용하여 강우강도에 대한 전체유역 의 유출수문곡선과 침투량 등을 계산한다. 배수 관거의 구성은 각 소유역의 수문분석을 통해 얻 어진 유로망을 중첩 분석하므로서 배수관의 흐 름을 자연배수와 유사하게 재현할 수 있으며, 각 소유역에서의 토지이용에 따른 유출특성을 반영 하기 위해서는 소유역내의 각 토지이용별 배수 구역을 연결할 수 있도록 구성된다(Kim, 2008).

2.2.2 SWMM에 의한 수질 모의

SWMM의 Runoff 모듈을 이용하여 지표면 을 통한 강우의 유출과정을 산정하여 대상유역 에 대한 유출현상을 모의한다. 강우-유출현상 의 모의를 위하여, 지표면 유출이 발생하는 소 유역을 지면저류가 없는 불투수지역과 지면저류 가 있는 불투수지역 그리고 투수지역 등의 3가 지 유역으로 구분한다. 이들 지표면을 통한 유출 량은 유역을 비선형수지로 가정한 후 연속방정 식과 Manning 식을 사용하여 계산 할 수 있다.

2) 오염부하량 모의

유역에서의 오염물 배출과정은 강우가 시작

Stream Name Branch Basin area(km

) River extention(km) River width(A/L) Shape factor(A/L

)

Dongcheon

Dongcheon estuary 165.05 29.00 5.69 0.196

Siryecheon join in after 150.00 23.68 6.33 0.268

Siryecheon join in before 137.10 23.68 5.79 0.244

Sangancheon join in after 124.31 22.21 5.60 0.252

Sangancheon join in before 112.04 22.21 5.04 0.227

Maegokcheon join in after 105.70 19.57 5.40 0.276

Maegokcheon join in before 99.40 19.57 5.08 0.260

Table 1. Flat characteristics of drainage basin

Fig. 1. Basin map of Dongcheon.

되기 이전의 오염물 축적 과정과 강우의 개시에 따른 오염물 쓸림 과정으로 크게 구분하여 설명 할 수 있으며, 이들에 관한 모의과정은 SWMM 의 유출과정에서 계산할 수 있다.

3) 오염물의 축적과정

유역에서의 오염물 측적과정은 선행 비강우 기간, 토지의 이용정도, 강우조건, 바람, 도로의 청소상태 등과 같이 인위적인 조건 및 자연적인 조건들에 의하여 영향을 받을 수 있다. 이와 같 은 다양한 인자들을 수학적인 모형으로 구성하 여 모의할 수 있는 여러 가지 방안이 수행된 바 있다. SWMM에서는 오염물의 축적과정을 3가 지 형식의 식을 사용하여 모의하고 있다.

① Power-Linear

PSHED

QFACT

t _ɑ ^QFACT(2)

PSHED

QFACT

② exponential

PSHED

QFACT

QFACT(2)·tɑ

③ Michaelis-Menton

(2.4)

여기서,

PSHED

QFACT

QFACT

QFACT

_ɑ

2.3 모형의 구축 2.3.1 모형 구축 절차

본 연구에서는 수질 모델링을 위해 동천 유역 을 총 11개의 소유역으로 구분하였으며, 수질모

의 지점을 Fig. 2에 나타내었다. 즉 주된 내용이 초기우수로 인한 비점오염원 유입에 따른 수질 변화에 대한 분석임을 고려하여 초기우수로 인 해 오염물질이 유입될 수 있는 도로, 주거지, 공 단지역, 농경지 등의 도심유역과 표면유출로 인 한 오염이 적은 산림유역으로 소유역을 구분하 였다. 즉 도심유역은 4개의 소유역, 산림유역은 7개의 소유역으로 구분하였다.

2.3.2 기상 자료

기상자료는 울산기상대의 자료를 기준으로 하 였고 수질측정시 발생하였던 강우량에 대한 초 기 및 누적강우는 Table 2에 나타내었다. 누적 강우량에 대해서 실제 비점오염원의 유입에 따 른 수질오염의 측정 시점을 Fig. 3 ~ 4에 나타 내었다. 그리고 최근 5년간 울산지역에서 발생 하였던 강우를 대상으로 초기강우(60분 이내)의

PSHED

QFACT

t _ɑ

QFACT

t _ɑ

Fig. 2. Locations of water quality modelling.

Division Measurement Rainfall characteristics Accumulated rainfall at the time of water quality measurement (mm) Duration(hr) Rainfall(mm)

1st Ordinary state 2013.06.05 - - -

2nd During rainfall 2013.10.08 15 91.6 5.0

After rainfall 2013.10.10 - - -

3rd During rainfall 2013.11.25 4 28.3 25.9

After rainfall 2013.11.26 - - -

Table 2. Water quality measurement during rainfall and accumulated rainfall

크기를 조사한 Fig. 5에 따르면, 5 mm 이하가 대부분인 것으로 나타났다.

2.3.3 유역 입력자료

동천 유역의 소유역별 면적, 불투수 면적, 유 역경사, CN값 등 특성치는 수치지도와 토지피 복도 및 정밀토양도에 대한 GIS 분석을 통해 획득하였다. 오염부하량의 변화를 모의하기 위 해 총 10개 항목에 대한 수질측정을 하였으며, 본 연구에서는 주요인자인 BOD, COD, SS 및 T-N 및 T-P 등 5가지 항목에 대해 분석하여 제 시하였다. 수질관련 매개변수는 동천하천정비기 본계획(재정비) 보고서에 수록된 자료를 이용하 여 최적화하여 Table 3에 나타내었으며, Fig. 2 에 제시된 6개 지점에 대해 실측한 수질 및 유량 측정결과는 Table 4와 같다.

2.3.4 하도 입력자료

동천의 하도길이, 하도경사, 조도계수 및 횡

단면은 동천하천정비기본계획(변경) 및 동천하 천기본계획재정비보고서를 참고하여 결정하였 으며(Ulsan metropolitan city, 2004; Ulsan metropolitan city, 2008), 하도자료 구성은 유 역 내 모든 자연하도를 기준으로 하였다.

2.3.5 수질 자료 및 매개변수 최적화

오염부하량의 변화를 모의하기 위해 6개 지점 에 대해, Table 2에 나타낸 바와 같이 초기강우 발생 시점과 강우종료 후 1 ∼ 2일 뒤에 BOD,

Division BOD COD SS T-N T-P

Bulldup Power- linear

Power- linear

Power- linear

Power- linear

Power- linear

Washoff Linear- expo- nental

Linear- expo- nental

Linear- expo- nental

Linear- expo- nental

Linear- expo- nental

Qfact(2) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.025

Qfact(3) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

WASHPO 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

RCOEF 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

Table 3. Water quality related parameters

Stations Discharge (m

/s) BOD (mg/l)

COD (mg/l)

SS (mg/l)

T-N (mg/l)

T-P (mg/l)

No.1 7.53 0.40 15.6 29 2.541 0.153

No.2 6.22 2.06 3.6 11 2.464 0.108

No.3 3.72 2.21 4.8 8 2.454 0.097

No.4 2.19 1.06 4.4 14 2.582 0.100

No.5 2.16 2.57 7.6 11 2.313 0.137

No.6 2.14 1.46 2.0 18 2.444 0.108

Table 4. Measurements of water quality Fig. 3. Accumulated rainfall during water quality measurement

(2013.10.8. ~ 9).

Fig. 4. Accumulated rainfall during water quality measurement (2013.11.25.).

Fig. 5. Initial rainfall(within 60 min) frequency of Ulsan during

these 5 years.

COD 등 총 10개 항목에 대한 수질을 각 2회씩 측정하였다. 본 연구에서는 주요 인자인 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P등 5가지 항목에 대해 SWMM 모형으로 수질변화를 모의하여 제시하 였다. Table 3에 제시된 바와 같이 모형 해석에 필요한 수질관련 매개변수는 환경부가 운영하고 있는 동천 4개 지점의 수질측정망에 대한 5년치 자료를 이용하여 검증하였다. 검증에 적용된 4 개 지점은 제일 APT옆, 신답교, 동천교 및 내 황교와 같고, 사용된 자료는 동천하천기본계획(

재정비)보고서(2008)를 인용하였다. 사용된 5년 치 자료는 2003 ∼ 2007년의 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P등 이다. Table 3의 매개변수는 민 감도 분석을 통한 최적 값이며, BOD에 대한 유 출계수(WASHPO)의 최적화 과정은 Fig. 6에 대 표적으로 나타내었다. 이를 위해 오염물질 유출 에 있어 축적 과정은 Power-linear을 따르는 것으로 가정하였다. 축적에 있어 QFACT(2)와 QFACT(3)의 경우 오염물농도 변화에 크게 반 응하지는 않았다. 또한 강우시 쓸림에 있어서는 유출계수(WASHPO)와 지수(RCOEF)에 변화를 보였으며, 유출계수(WASHPO)에 변화폭이 다 소 큰 것으로 나타났다.

2.3.6 비점오염원 저감방안 선정

비점오염원의 유입에 따른 하천오염을 저감 시키거나 조절하기 위해서는 도시 배수분구에서

배출되는 비점오염원을 적절히 조절해야 한다.

이를 위해서는 하천유역 전반에 가장 효과적인 종류나 장치의 처리시설들을 배치하기 위한 최 적의 위치를 결정할 필요가 있다. 처리시설에는 장치형과 생태저류지, 침투 집수정, 옥상녹화, 식생수로, 빗물탱크 등의 소규모 분산형 그리고 도로 및 주거지역 도시화된 지역의 청소 등 다 양한 방법을 선택한 수 있다. 이와같은 관점에서 대상지역에 대한 비점오염원 저감방안을 선택하 는 것은 하천유역의 특성과 토지이용현황 등을 고려하여 결정하여야 한다.

동천유역은 Fig. 1에 나타낸 바와 같이 10여 개의 지천이 유입하고 있으며, 동천을 따라 왕복 4차선의 경주-울산간 국도 7호선이 있고 교통 량이 매우 많다. 그리고 하천 주변으로 농경지와 공장지역 및 주거 밀집지역이 있어 비점오염원 의 유입이 많을 것으로 예상된다. 이와 같은 동 천유역의 토지이용현황을 고려하여 4가지의 저 감방안을 선정하였다. 즉, 자동차 배기가스와 타 이어 마모물질 등의 도로 내 축적 등을 고려하여 도로청소에 따른 효과, 도로측구를 설치하여 차 집하는 경우, 공단지역이나 주거지 및 논·밭에 대한 우수관 유출부의 초기우수를 처리하기 위 한 장치형 시설 설치 여부 그리고 도로 측구 및 장치형 시설을 동시에 설치하는 경우 등이 동천 의 비점오염원 저감방안으로 적절할 것으로 판 단하였다. 저감방안의 적용은 수치지도 및 항공 사진과 현장답사를 통해, 각 방법의 적용 시 가 장 효과적이고 전유역 대상으로 효과를 얻을 수 있는 지점을 선택하여 모의 하였다.

3. 연구결과

3.1 비점오염원 저감방안별 수질예측 결과

Fig. 6. Result of water quality modelling.

3.1.1 A안(도로 청소)

도로청소의 경우 청소방법, 시기 및 빈도, 청 소구역, 수거퇴적물의 특성 등에 따라 결과가 달 라질 수 있다. 본 연구에서는 강우발생 전에 도로 청소가 이루어진 상태를 전제로 하였으며, 청소 에 대한 구체적인 방안은 필요시 추가적인 분석 이 필요하다. 동천 유역에서 도로부분은 유역면 적 164.19 km

²

²

정 결과 BOD가 10.37 mg/L로 매우 높게 나타 났으며, 색도 및 탁도 역시 매우 높게 나타났다.

도로 청소에 의한 비점오염원 처리효과를 분 석하기 위해 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P 등 에 대해 검토하였다. Fig. 8에 제시된 바와 같 이 현상태와 비교 하였을 경우, 좌·우측으로 도

Table 5. Non-point pollution sources reduction method Division Reduction method Detailed plan

Plan A Clean road

° Reducing the non-point pollutant sources through cleaning the roads around the river

Plan B Wayside gutter management

° Reducing the non-point pollutant sources through seperate treatment facilities like the gutter

Plan C Treatment facili- ties

° Reducing the non-point pollutant sources through installing treatment facilities.

Plan D Plan B + Plan C ° Reducing the non-point pollutant sources through combining plan B and C

Fig. 7. Clean road section.

Fig. 8. Plan A modeling performance.

Plan A BOD and COD

Plan A T-N Plan A SS

Plan A T-P

로가 있는 구간에서 BOD가 12 % ~ 25 % 감소 되는 효과를 보이는 것으로 나타났으며, COD, SS, T-N과 T-P는 각각 12 % ~ 24%, 15 % ~ 38 %, 12 % ~ 20 %, 10 % ~ 20 % 감소되는 것으로 나타났다.

3.1.2 B안(도로 측구 설치)

동천을 따라 위치하고 있는 동천서로 및 산업 로 등 주요 도로에서 강우시 유출되는 우수는 별 도의 장치없이 우수관로를 통하여 대부분 동천 으로 유입되고 있다. 일부 지역에 식생수로와 여 과대 및 빗물펌프장 등이 설치되어 있으나 상류 쪽으로 갈수록 도로에서 하천으로 유출되는 우 수가 많은 것으로 조사되었다. 현 동천수계의 여 건상 우수관과 도로의 규모 및 위치 등을 고려할 때 도로 측구를 설치하여 우수를 처리할 수 있는 위치는 2개 지점을 선정하였으며, Fig. 9에 나 타내었다. 도로 측구설치에 의한 비점오염원 처 리효과를 분석하기 위해 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P 등에 대해 검토하였다. Fig. 10에 제시 된 바와 같이 현상태와 비교 하였을 경우, 좌·

우측으로 도로가 있는 구간에서 BOD가 12 % ~ 25 % 감소되는 효과를 보이는 것으로 나타났으 며, COD, SS, T-N과 T-P는 각각 12 % ~ 22

%, 15 % ~ 37 %, 10 % ~ 24 %, 7 % ~ 25 % 감소되는 효과를 나타내었다.

3.1.3 C안(장치형 시설 설치)

장치형 시설도 그 종류와 규모 등이 다양하여 유역특성과 도시 배수분구의 규모 및 토지이용 도 등에 따라 효과가 다르게 나타나게 된다. 본 연구에서는 장치형의 종류나 구체적인 유지관리

Fig. 9. 2 locations of road gutter installed in plan B.

Fig. 10. Plan B modeling performance.

Plan B BOD and COD

Plan B SS

Plan B T-N

Plan B T-P

방안을 고려하지 않고, 배수분구에 적절한 규모 의 장치형 시설을 계획하는 경우에 대한 비점오 염원 저감효과를 분석하였다. 동천으로 유입되 고 있는 우수관 중에서 공단지역이나 주거지 및 논과 비닐하우스에 대한 우수관의 유출부에 초 기우수를 처리하기 위해 장치형 시설을 설치하 는 경우에 대한 효과를 검토하였다. 장치형 저감 시설을 설치하는 것으로 계획한 위치는 Fig. 11 과 같으며, 외솔교 우안, 시례천 하류부, 진장교

지점, 천곡교 지점 등 4개 지역을 선정하였다.

Fig. 12에 제시한 바와 같이 현상태와 비교 한 결 과, BOD의 경우 12 % ~ 25 % 감소되는 효과를 보이는 것으로 나타났으며, COD, SS, T-N과 T-P는 각각 24 % ~ 48 %, 22 % ~ 55 %, 20

% ~ 41 %, 20 % ~ 63 % 감소되는 효과를 나 타내었다. 장치형 시설을 설치하는 경우 하천으 로 바로 유입되는 우수관이 많은 상류쪽에서도 비교적 큰 효과가 있는 것으로 나타났으며, 하류 로 갈수록 수질오염 감소효과는 누적되어 나타 는 것으로 분석되었다.

3.1.4 D안(B안+3C안, 도로 측구 및 장치형 시설 설치)

Fig. 13에 제시한 바와 같이 현상태와 비교 한 결과, BOD의 경우 24 % ~ 46 % 감소되는 효과 를 보이는 것으로 나타났으며, COD, SS, T-N 과 T-P는 각각 28 % ~ 43 %, 24 % ~ 50 %, 20 % ~ 61 %, 19 % ~ 63 % 감소되는 효과를 보였다. 3안과 비교하여 큰 변화는 없는 것으로 나타났으나, 도로 측구가 설치된 구간에서 BOD

Fig. 11. Locations of reduction facility installed in plan C.

Fig. 12. Plan C modeling performance.

Plan C BOD and COD

Plan C T-N

Plan C SS

Plan C T-P

가 약 2 % 정도 더 감소하는 것으로 나타났다.

3.2 농소하수처리장 처리수 유입에 따른 비점오 염원 저감방안 효과

본 연구는 동천의 비점오염원의 원인조사 및 저감대책 수립에 주안점이 있으나, Fig. 11 의 현재 건설 중인 농소하수처리장이 2016년 2 월 준공되어 처리수를 방류하게 되면 비점오염 원의 처리방안에 의한 수질특성의 변화에도 큰 영향을 미치게 되므로 이에 대해 비교 검토 하 였다. 참고로 농소하수처리장의 계획 방류량은 92,463 m

³

처리수의 계획 방류량과 수질(BOD)에 대해 비점오염원 처리방안별 유입량에 따른 기존 하

천의 수질변화를 예측하였으며, 그 결과는 Fig.

12과 같다. Fig. 12에 나타낸 바와 같이 수질복 원사업소에서 8 mg/l의 수질로 방류하는 경우, 방류구 하류부 하천전체의 수질이 악화되는 것 으로 나타났다. 그리고 비점오염원 처리방안과 연계해서 분석한 바에 따르면, A안의 경우 2.4

~ 4.3 mg/l, B안은 2.2 mg/l ~ 4.1 mg/l, C 안은 2.0 mg/l ~ 3.7 mg/l 그리고 D안의 경우 는 2.0 mg/l ~ 3.8 mg/l로 나타났다. 이는 동 천의 목표수질인 하천 Ⅱ등급(3.0 mg/l) 기준 을 만족하지 못하는 것이며, 농소하수처리장의 방류수질을 더 개선할 필요가 있음을 의미한다.

4. 결 론

울산시의 하천수질 관리는 본류인 태화강을 중심으로 점오염원은 제어하는데 초점을 맞추어 져왔으며, 태화강 수질개선에 많은 성과를 낳았 다. 그러나 비점오염원에 대한 관리계획이 없어 추가적인 수질개선의 효과는 적을 것으로 판단 된다. 본 연구에서는 태화강의 지천 중 최근 급 속한 도시화가 진행 중인 동천유역에 대한 비

Fig. 13. Plan D modeling performance.

Plan D BOD and COD Plan D SS

Plan D T-N Plan D T-P

점오염원 관리방안을 마련하기 위해 수질조사를 통한 제어방안을 검토하였다.

1. 동천의 비점오염원에 대한 수질조사 결 과, 초기강우시 BOD와 COD, SS T-N 및 T-P는 각각 평균 1.34 mg/l, 2.387 mg/l, 0.130 mg/l이었으나, 강우 후에는 각각 평균 0.47 mg/l, 1.916 mg/l, 0.086 mg/l로 감소되었다. 따라서 동천은 초기강 우에 의한 표면유출을 통해 비점오염원이 유입되고 있어 수질이 악화되는 것을 확인 할 수 있었다.

2. 도로 청소(A안)에 의해 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P가 각각 12 % ~ 25 %, 12

% ~ 24 %, 15 % ∼ 38%, 12 % ~ 20 %, 10 % ~ 20 %로 감소 효과를 보였으며, 도 로변 측구관리(B안)에 의해 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P가 각각 12 % ~ 25 %, 12 % ~ 22 %, 15 % ~ 37 %, 10 % ~ 24

%, 7 % ~ 25 %로 감소 효과를 보였다. 장 치형 저감시설 설치(C안)는 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P는 각각 32 % ~ 44 %, 24 % ∼ 48 %, 22 % ∼ 55 %, 20 % ~ 41

%, 20 % ~ 63 % 감소되는 효과를 나타 내었다. 복합적인 방안(D안)에서는 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P는 각각 24 % ~ 46 %, 28 % ~ 43 %, 24 % ~ 60%, 20

% ~ 61 %, 19 % ~ 63 % 감소되는 효과 를 나타내었다.

3. 하천변의 도로 청소에 의한 비점오염원 관 리를 통해서도 상당한 수질개선효과가 있 는 것으로 나타났으며, 유역별로 우수관이 하천으로 유입되는 주요 지점을 선정하여 장치형 저감시설을 설치하였을 때 가장 큰 효과가 나타나는 것으로 확인되었다.

4. 농소하수처리장의 계획된 방류량 92,463 m

³

C안 2.0 ~ 3.7 mg/l 그리고 D안 2.0 ~ 3.8 mg/l로 나타나 하천의 목표수질 Ⅱ등 급(3.0 mg/l)을 초과하는 것으로 나타났 다. 이는 비점오염원에 대한 처리뿐만 아 니라 처리수의 방류수질에 대한 추가개선 이 필요함을 의미한다.

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