김소래
(Sorae Kim)
김상민
(Sang Min Kim)
*†
-
경상대학교 대학원 농공학과,
(Graduate School, Gyeongsang National University)
-
경상대학교 지역환경기반공학과(농업생명과학연구원)
(Department of Agricultural Engineering(Institute of Agriculture and Life Science),
Gyeongsang National University)
© Korean Society on Water Environment. All rights reserved.
Key words
Nakdong River, Spatial Analysis, Tributary, Water Quality
1. Introduction
산업의 발달과 인구 증가로 산업폐수 및 생활하수 등 다 양한 오염원이 수계로 유입되어 수질오염이 증가하고 있다. 또한 지구온난화로 인한 기후변화로
기온이 상승하고, 강수 량이 감소하여 부영양화에 대한 우려도 증가하고 있는 실 정이다. 우리나라는 국토의 대부분이 산지로 이루어져있고, 강우가 여름철에
집중되어 수자원 관리에 어려움이 있으며, 상수원의 90%를 하천과 호소 등의 지표수에 의존하고 있 어 안전한 상수원 확보를 위한 하천 수질 관리는
필수적인 사항이다. 정부는 1977년부터 주요 수질오염 발생원에 대 한 농도규제방식으로 수질관리를 시작하였으며, 최근에는 하천의 환경용량을 고려한
단위유역별 배출부하량을 허용 총량 이하로 관리하는 수질오염총량관리제방식으로 전환하 여 수질관리를 하고 있다(Ahn et al., 2016; Kim et al., 2017; NIER, 2008).
낙동강은 한강과 더불어 우리나라의 대표적인 수자원이며 자연생태 및 친수생활공간을 포함 하는 하천으로 본류 구간 의 20여개 취·정수장을 통해 유역내
주요 상수원으로 이용 되고 있다. 하지만 유역내 대도시와 산업단지, 농지 등이 많아 다양한 형태의 오염물질이 유입되어 수질관리에 많은 어려움이 있다.
특히 유역내 도시하수처리장 방류수 등이 유입지천을 통해 본류로 유입되므로 유입지천의 수질관리 또한 중요한 요소로 인식되고 있다(Lee et al., 2016; Lee et al., 2015; Park et al., 2015). 높은 수질오염도의 지천 유입 은 낙동강 본류의 수질 저하에 직접적인 영향을 미치며, 향 후 낙동강의 적절한 수질관리를 위해서는 지천의 관리가
우 선적으로 이루어져야 한다(Beak, 2003; Hwang et al., 2013; Kim, 2008). 유입지천을 고려하여 낙동강 본류의 수질특 성을 분석한 연구사례를 살펴보면, Park et al. (2010)은 낙동강 유역의 수질관측 자료를 이용하여 낙동강 본류를 중심으로 한 각 수질 측정 지점별 공간특성을 분석하였고, 오염총량관리대상지점의 경우 오염총량
수질기준과 관측된 수질 자료를 비교하여 수질현황을 분석하였다. Hwang et al. (2013)은 낙동강의 적절한 수질관리방안을 모색하기 위 해 금호강과 강정고령보의 합류지점을 대상으로 지류와 하 천의 준설 및 토목공사가 낙동강 본류의 수질에
미치는 영 향을 분석하였다. Im and Son (2016)은 2015년 낙동강 195 개 지류·지천 지점의 수질, 유량 자료를 이용하여 수질농도 및 오염부하량 등의 수질 현황을 분석하였다. 또한 모니터 링
자료를 보다 합리적으로 사용할 수 있도록 모니터링 횟 수가 상대적으로 많은 35개 중점관리지점의 자료를 이용하 여 변동계수를 산정하여 자료의 대표성
분석을 수행하였다. Lee et al. (2016)은 낙동강수계 본류와 유입지천의 대장균 군 오염도 현황을 분석하고, 수계 내 대장균군 오염도에 미치는 환경요인(기상 및 수질항목)의 영향을 파악하기
위 해 본류와 지류에서 오염도가 높은 지점을 선별하여 상관 관계를 분석하였다.
정확하고 효율적인 수질특성 분석을 위해서는 지천 유입 에 따른 낙동강 본류의 공간분석이 선행되어야한다. 오염된 유입지천이 본류에 합류하여 유하하면
낙동강 본류의 하류 구간에 영향을 주게 되므로 공간분석을 통해 유입지천이 합 류하는 구간과 하류 구간에 미치는 영향 정도를 분석하여 우선적으로 수질관리가
이루어져야할 구간을 보다 쉽게 파 악할 수 있다. 하지만 기존의 연구들은 통계학적 방법을 이 용하여 낙동강의 수질특성을 분석한 사례가 대부분이며,
공 간 분석을 이용한 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에 서는 지천 유입에 따른 낙동강 본류의 수질 특성을 공간적 으로 분석하기 위하여 수질오염총량제가
시행되는 낙동강 본류와 주요 지천 32개 지점의 2003년부터 2016년까지의 유량과 수질(BOD, TOC, T-P)자료를 수집하였다. 각 지점에
대한 유량과 수질분석 결과로부터 낙동강 유역의 수질현황 을 나타내는 하천 수계도를 작성하였고, 하천생활환경기준 7개 등급에 따라 하천구간별 수질을
분류하여 지천 합류 전후와 상·하류의 수질현황을 공간적으로 분석하였다.
2. Materials and Methods
2.1. 대상유역
낙동강은 해발 1,567 m의 강원도 태백산에서 발원하여 안동호에 유입된 후 서쪽으로 흘러 반변천, 미천, 내천을 비롯한 지류와 합류하고, 남쪽으로
흐르면서 영강, 병성천, 위천, 감천, 금호강, 회천, 황강, 남강과 합류한 후 동쪽으 로 흐르며 밀양강 및 양산천에 합류 후 낙동강 하구둑을 통해
남해로 흘러 들어간다. 낙동강 유역은 22개 중권역, 195개 소권역으로 구분되고, 804개 하천(국가 14, 지방1급 10, 지방2급 780)을
포함하며, 유역면적 23,717 km2, 유역 연장 511.01 km2, 유역평균표고 290.51 m, 유역평균경사 37.03%, 형상계수 1.62의 유역특성을 가지고 있다(MOLIT, 2017). 낙동강 유역내 하천시설물은 다목적댐 10개소(영주, 안동, 임하, 성덕, 군위, 보연산, 김천부항, 합천, 밀양, 남 강)와 하굿둑 1개소(좌안배수문,
우안배수문)가 위치하고 있다. 또한 4대강 살리기 사업으로 증고된 다기능보 8개소 (상주, 낙단, 구미, 칠곡, 강정고령, 달성, 합천창녕, 창녕함
안)와 농업용저수지 29개소가 위치하고 있으며, 일 허가량 10만 m3 이상의 대용량 하천수사용시설 41개소가 위치하 고 있다(Kim and Choi, 2016). Fig. 1과 Table 1은 유입지 천에 따른 낙동강 유역의 공간 수질특성 분석을 위해 선정 한 32개 수질총량측정관측 지점(낙동강 본류 13개소, 유입 지천 19개소)을
보여주고 있다.
Fig. 1. Nakdong River basin stream network and the main water quality monitoring stations.
Table 1. The total maximum daily load (TMDL) water quality monitoring stations of the main stream and the tributaries of Nakdong River
|
Station in main streams
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Location
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Station in tributaries
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Location
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|---|
|
Nakbon B
|
Andong dam
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Banbyeon B
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Banbyeon-cheon
|
|
Byeongseong A
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Byeongseong-cheon
|
|
Nakbon C
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Andong dam down stream
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Gamcheon A
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Gam-cheon
|
|
Nakbon D
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Nackdong / Gumi
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Geumho A
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Geumho-gang
|
|
Geumho B
|
Geumho-gang
|
|
Nakbon E
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Nakdong / Waegwan
|
Geumho C
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Geumho-gang
|
|
Nakbon F
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Nakdong / Waegwan
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Hwanggang A
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Hapcheon dam
|
|
Hwanggang B
|
Hwang-gang
|
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Nakbon G
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Nakdong / Goryeong
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Hwecheon A
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Hwe-cheon
|
|
Nakbon H
|
Nakdong / Changnyeong
|
Miryang A
|
Miryang-gang
|
|
Miryang B
|
Miryang-gang
|
|
Nakbon I
|
Nakdong / Miryang
|
Naeseong A
|
Naeseong-cheon
|
|
Nakbon J
|
Nakdong / Miryang
|
Naeseong B
|
Naeseong-cheon
|
|
Nakbon K
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Nackdong river estuary weir
|
Namgang A
|
Nam-gang dam
|
|
Namgang B
|
Nam-gang dam
|
|
Nakbon L
|
Nackdong river estuary weir
|
Namgang C
|
Nam-gang
|
|
Nakbon M
|
Nackdong river estuary weir
|
Namgang D
|
Nam-gang
|
|
Namgang E
|
Nam-gang
|
|
Nakbon N
|
Nackdong river estuary weir
|
Wicheon B
|
Wi-cheon
|
2.2. 대상 자료
수질오염총량관리제도는 단위유역별 배출부하량을 하천 의 환경용량을 고려하여 달성 가능한 허용 총량 이하로 관 리하는 유역관리제도로 장기간의 일유량 자료와
이에 해당 하는 수질 자료가 필요하다. 국립환경과학원의 물환경연구 소는 단위유역의 기준부하량 준수 여부와 정확한 수질 평 가를 위하여 2004년부터
단위유역 말단을 대상으로 수질/ 유량 총량측정망 사업을 운영하고 있다. 수질총량측정망 자 료는 유량과 수질을 약 8일 간격으로 동시에 측정하고 관
측소별 pH, DO, BOD, COD, SS, 총대장균군, 총질소 (T-N), 총인(T-P) 등의 수질농도 자료와 유량 자료를 포함 하고 있다(NIER, 2015). 본 연구에서는 유입지천을 고려한 낙동강 본류 구간의 수질 부하 특성을 분석하기 위하여 환 경정책기본법의 하천수질 등급 기준의 주요한 수질항목인
BOD, TOC, T-P 농도 자료를 2003년부터 2016년까지 국 립환경과학원의 물환경정보시스템(WIES)에서 수집하여 이 용하였다(ME, 2017). 또한 수집한 유량 및 수질특성 자료 를 공간적으로 분석하기 위하여 국가수자원관리종합정보시 스템(WAMIS)에서 제공하는 낙동강 유역도 및 하천(국가하
천, 1급 하천) 공간지형자료와 환경부 물환경정보시스템 (WIES)에서 제공하는 수질총량관측지점 공간지형자료를 이 용하였다(ME, 2017; MOLIT, 2017).
2.3. 연구방법
본 연구에서는 지천 유입에 따른 낙동강 본류의 수질특 성을 분석하기 위하여 연구기간(2003년~2016년)에 대한 수질총량측정지점별 유량 및 수질농도(BOD,
TOC, T-P)의 최소값, 최대값, 사분위값, 평균값을 산정하였다. 산정 결 과는 낙동강 상류에서 하류방향으로 관측소를 정렬한 후 Box plot으로
나타내어 수질항목별 지천의 유입에 따른 본류의 변화 경향을 분석하였다. 또한 유입 지천별 수질농 도가 하천에 미치는 정도를 공간적으로 분석하기 위하여
GIS (Geographic Information System)를 이용하여 낙동강 본류 인근 하천을 관측소가 위치한 전후로 분할하였고, 하 천 구간별
수질을 환경정책기본법의 수질농도에 따른 하천 생활환경기준 7개 등급으로 분류하여 지천 합류 전후와 상·하류의 수질현황을 분석하였다. 환경정책기본법의
하천 수 수질환경기준은 총 7개 등급으로 분류되며, 하천수 수 질을 평가하는 항목은 pH, BOD, COD, TOC, SS, DO, T-P, 대장균군수(총대장균군,
분원성대장균군)로 구성된다. 수질 등급은 Ia(매우좋음), Ib(좋음), II(약간좋음), III(보통), IV(약간나쁨), V(나쁨), VI(매우나쁨)이며,
각각의 수질항목 에 대한 기준은 Table 2와 같다(WAMIS).
Table 2. Water quality standard of the stream water according to the Basic Law of Environmental Policy
|
Grade
|
BOD (mg/L)
|
TOC (mg/L)
|
T-P (mg/L)
|
|---|
|
Very Good
|
Ia
|
≤ 1
|
≤ 2
|
≤ 0.02
|
|
Good
|
Ib
|
≤ 2
|
≤ 3
|
≤ 0.04
|
|
Fairly Good
|
II
|
≤ 3
|
≤ 4
|
≤ 0.1
|
|
Fair
|
III
|
≤ 5
|
≤ 5
|
≤ 0.2
|
|
Fairly Poor
|
IV
|
≤ 8
|
≤ 6
|
≤ 0.3
|
|
Poor
|
V
|
≤ 10
|
≤ 8
|
≤ 0.5
|
|
Very Poor
|
VI
|
10 <
|
8 <
|
0.5 <
|
3. Results and Discussion
3.1. 수질항목별 농도 분석
환경부 물환경정보센터에서 수집한 조사기간(2003년~2016 년) 동안의 유량 및 수질항목(BOD, TOC, T-P) 자료를 산 술평균하여 수질총량관측지점별
수질농도를 분석하였다. 낙동강 본류 및 유입지천, 수질총량관측지점의 공간지형자 료를 토대로 낙동강 상류에서 하류방향으로 수질총량관측 지점을 정렬 한
후 낙동강 본류와 유입지천으로 구분하여 농도를 분석한 결과 유량은 낙동강 본류 구간에서 평균 269.04 m3/s, 유입 지천 구간에서 평균 27.10 m3/s로 유입 지천 유량이 본류 유량에 미치는 영향은 적은 것으로 나타 났다. BOD는 낙동강 본류 구간에서 평균 2.12 mg/L, 유입 지천 구간에서
평균 1.63 mg/L로 본류 구간의 BOD가 유 입 지천 대비 약 1.3배 높은 것으로 나타났다. TOC는 본 류 구간에서 평균 3.71 mg/L,
유입 지천 구간에서 평균 3.10 mg/L 로 본류 구간의 농도가 유입 지천 농도 대비 약 1.2배 높았다. T-P는 본류 구간에서 0.1 mg/L,
유입지천에 서 0.09 mg/L로 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 오염부 하량(kg/일)은 농도(mg/L)와 총량(m3/일) * 10-3의 곱으로 계 산할 수 있다. 가장 높은 오염부하량으로 본류에 영향을 주는 유입 지천은 BOD와 TOC 오염부하량의 경우 남강E 지점으로 각각 17,111
kg/일, 22,428 kg/일이며, T-P 오염부 하량은 금호C 지점이 1,223 kg/일로 가장 높았다. 낙동강 본류에 위치한 관측소별 유량 및
수질항목별 농도는 낙동 강 최상류 부근인 낙본B 지점에서 모든 항목이 최소값을 보였고, 최대값은 유량의 경우 낙본M 지점, BOD와 TOC 는 낙본N
지점, T-P는 낙본G 지점으로 낙동강 상류에서 하류로 이동할수록 수질이 악화되는 경향을 보였다.
Fig. 2는 수질총량관측지점별 유량 분석 결과를 나타낸 그림이다. 낙동강 상류 부근인 낙본B, 반변B, 낙본C의 유 량은 100 m3/s 이하로 다소 낮은 값을 보이다 내성천(내성 A, 내성B), 병성천(병성 A), 위천(위천B)과 합류하고 낙본D 에 도달하여 134.69 m3/s의 값을 보인다. 낙동강 중류 부근 유입지천인 감천(감천A)과 금호강(금호A ~ 금호C)은 낙본 E, 낙본F와 합류하여 낙본G에서 224.16
m3/s의 유량값을 보인다. 낙동강 중·하류 부근 유입지천인 회천(회천A)과 황강(황강A, 황강B)은 낙본H에 도달하여 인근 유입지천 중 유량이 가장
큰 남강(남강A~남강E)과 합류하여 낙본 I 에서 361.17 m3/s의 높은 유량값을 나타낸다. 높아진 유량 은 유입 지천인 밀양강(밀양A, 밀양B)과 합류 후 낙본 L에 도달하여 380.68 m3/s 비슷한 값을 보이다 낙동강하구언 부근의 낙본M과 낙본N에서 각각 741.86 m3/s, 216.11 m3/s 의 값을 보인다. 낙본M 지점의 경우 유량 값이 전 관측소 인 낙본L 지점 대비 약 2배가량 증가 하게 되는데 낙본L 지점과 낙본M 지점 구간에서
유량이 급격히 불어난 것으 로 보인다. 낙본M과 낙본N을 제외한 전체 수질총량관측소 의 유량 추이를 보면 낙동강 본류의 유량이 유입지천과 합 류하여
상류에서 하류로 이동하면서 유량이 누적되어 증가 하는 것으로 보인다.
Fig. 2. The observed median, minimum, and maximum flow data for the total maximum daily load (TMDL) stations in Nakdong River from upstream to downstream.
낙동강 본류에 해당하는 수질총량관측소의 BOD 농도는 최상류 부근 유입지천인 반변B(1.10 mg/L)의 영향으로 낙 본B(0.86 mg/L)에서
낙본C(1.00 mg/L)로 약간 증가하였다. 낙본D의 경우 내성B(0.85 mg/L), 병성A(1.72 mg/L), 위천 B(1.66 mg/L)의
영향으로 BOD 농도가 약간 증가하였다. 이는 상대적으로 낮은 BOD를 기록한 내성천(내성A, 내성 B)의 유량이 큰 반면 병성천(병성A), 위천(위천B)의
유량이 적어 본류에 큰 영향을 미치지 않은 것으로 보인다. 낙본 E(1.76 mg/L)와 낙본F(2.05 mg/L)의 BOD 농도는 낙본D에 비해
약 1.5배 증가하였다. 유입지천인 감천A(1.37 mg/L)의 영향은 미미하였지만 값이 크게 증가한 것으로 보아 낙본D 지점과 낙본E, 낙본F 지점
구간에 오염원이 위치하는 것으 로 보인다. 낙본G의 BOD 농도는 2.60 mg/L로 낙본F 지점 에 비해 약 1.3배 증가했는데, 이는 유입지천
중 가장 높은 BOD 값을 기록한 금호C(3.58 mg/L)지점이 큰 영향을 미 친 것으로 보인다. 증가하던 BOD 농도는 수질이 양호한 회천A(1.18
mg/L), 황강B(0.77 mg/L)의 영향으로 감소하다 남강E(2.8 mg/L)의 영향으로 다시 증가하지만 이후 하류로 계속 이동하면서 상류와
비슷한 BOD 농도를 유지하여 낙 본 L지점에서 2.44 mg/L의 값을 보였다. 낙본 L지점에 도 달한 흐름은 최종적으로 낙본M과 낙본N으로 흘러
각각 2.17 mg/L, 3.77 mg/L의 상반되는 BOD 값을 나타내는데 낙본M 지점의 경우 높은 유량의 영향으로 BOD 농도가 감 소한데 반해
낙본 N 지점은 적은 유량으로 인해 BOD 농 도가 증가한 것으로 보인다. 또한 낙본L 지점 대비 낙본 N 지점의 BOD농도가 약 1.6배 증가한
것으로 보아 낙본L ~ 낙본N 구간에 오염원이 위치하는 것으로 보인다(Fig. 3).
Fig. 3. The observed median, minimum, and maximum biochemical oxygen demand (BOD) data for the total maximum daily load (TMDL) stations in Nakdong River from upstream to downstream (the stations located in the tributaries are indicated as a blue box).
낙동강 최상류 지점인 낙본B의 TOC 농도는 1.86 mg/L 로 가장 낮으며, 지천인 반변B(3.76 mg/L)의 유입으로 낙 본C 지점에서 약
2배 증가한 2.95 mg/L의 값을 보인다. 이 후 유입 지천인 내성B(1.95 mg/L), 병성A(3.41 mg/L), 위 천B(4.02 mg/L)가
합류하지만 본류인 낙본D 지점에서 2.91 mg/L의 값으로 지류의 유입이 큰 영향을 보이지 않는다. 낙본E 지점의 TOC 농도는 3.49 mg/L,
낙본F 지점은 3.75 mg/L로 하류로 흘러가면서 수질이 조금씩 나빠지는 결과 를 보인다. 유입 지천 중 가장 높은 TOC 농도를 기록한 금호C(6.21
mg/L)의 합류로 낙본G 지점은 4.63 mg/L로 지 천의 유입으로 수질이 급격히 나빠지는 결과를 보였다. 상 대적으로 TOC 농도가 낮은 회천A(2.38
mg/L), 황강B(2.04 mg/L)의 합류로 낙본H 지점은 4.08 mg/L로 수질이 다소 개선되는 결과를 보였다. 남강E(3.67 mg/L)와
밀양B(2.78 mg/L)의 유입후 낙본K 지점(3.88 mg/L)은 농도가 다소 감 소하는 경향을 보였다. 낙동강 하구언 부근인 낙본L 지점 (3.93
mg/L)에 도달한 후 낙본M 지점(3.87 mg/L)과 낙본N 지점(4.91 mg/L)으로 흐르는데 낙본N 지점의 TOC 농도가 낙본M 지점 대비
약 1.0 mg/L 높게 나타났다.(Fig. 4).
Fig. 4. The observed median, minimum, and maximum total organic carbon (TOC) data for the total maximum daily load (TMDL) stations in Nakdong River from upstream to downstream (the stations located in the tributaries are indicated as a blue box).
Fig. 5는 낙동강 상류에서 낙동강 하류로 이동함에 따른 관측소별 T-P 농도 변화를 보여주고 있다. 낙본B 지점(0.03 mg/L)에서 낙본D 지점(0.05
mg/L)까지의 T-P 농도는 유입 지천과 오염원으로부터 큰 영향을 받지 않고 비슷한 값을 보였다. 감천A 지점(0.17 mg/L)과 합류한 후 낙본E
지점 (0.09 mg/L)에서 농도가 다소 증가하였다. 감천A 지점의 경우 BOD와 TOC 농도가 낙본D 지점과 비슷한 값을 보이 는 반면 T-P
농도는 높은 값을 보였다. 유입지천 중 T-P농 도가 가장 높은 금호C(0.37 mg/L) 지점이 합류한 후 낙본 G 지점의 T-P 농도는 0.16
mg/L로 낙본E와 낙본F에 비해 약 1.8배 증가한 값을 보였다. 이후 T-P 농도는 낙동강 하 류로 이동함에 따라 상대적으로 낮은 T-P 농도를
보이는 유입 지천이 합류하여 꾸준히 감소하는 경향을 보였고, 낙 본L 지점에서 0.10 mg/L의 값을 보이며, 낙본N 지점과 낙 본M 지점의 T-P
농도는 각각 0.15 mg/L, 0.10 mg/L를 보 였다.
Fig. 5. The observed median, minimum, and maximum total phosphorous (TP) data for the total maximum daily load (TMDL) stations in Nakdong River from upstream to downstream (the stations located in the tributaries are indicated as a blue box).
3.2. 공간적 수질농도 분석
연구기간에 대한 각 관측소별 유량 및 BOD, TOC, TP의 평균값 테이블과 낙동강 본류 및 유입지천, 댐, 보, 수질총 량관측지점의 공간지형자료를
토대로 구성한 수계도를 결 합하여 낙동강 유역의 수질 현황을 공간적으로 파악할 수 있는 하천 수계도를 구축하였다(Fig. 6). 이를 통해 낙동강 본류로 유입되는 주요 지천별 유량과 수질에 따른 본류의 수질 변화를 일목요연하게 파악할 수 있으며 댐과 보의 상 하류의 수질변화를
쉽게 파악할 수 있도록 도시하였다. 낙 동강 본류 수질악화에 큰 영향을 미치는 금호강의 경우, 신천이 합류된 후인 금호C 지점의 농도가 금호A, 금호B에
비해 BOD, TOC, T-P 모두 나쁘게 나타났다. 남강의 경우 유입지천의 유량이 가장 많으며, 남강댐 상류에 비해 남강 댐 하류의 수질이 눈에
띄게 나빠지는 결과를 보였다. 밀 양댐 하류에 위치한 밀양B 지점도 상류의 밀양A 지점에 비해 수질이 현저히 나빠지는 결과를 보였다. 그러나, 합천
댐이 위치한 황강의 경우 상류의 수질에 비해 하류의 수질 이 좋은 것으로 나타났다. 낙동강 본류의 수질은 대체로 상류에서 하류로 흘러가면서 조금씩
나빠지는 결과를 보여 주고 있다.
Fig. 6. A status map of the flow and the water quality for Nakdong River.
환경정책기본법의 수질환경기준에 따르면 하천수 수질환 경기준은 총 7개 등급으로 분류된다. 하천수 수질을 평가 하는 항목은 pH, BOD, COD,
TOC, SS, DO, T-P, 대장균 군수(총대장균군, 분원성대장균군)로 구성되며, 수질 등급은 Ia(매우좋음), Ib(좋음), II(약간좋음),
III(보통), IV(약간나 쁨), V(나쁨), VI(매우나쁨)이다(WAMIS). Fig. 7은 낙동강 본류 인근에 위치한 32개의 수질총량관측지점에서 측정된 자료를 환경정책기본법의 하천수 수질환경기준 등급으로 분류하여 하천의 수질 등급 분포와
구간별 수질변화를 공 간적으로 분석한 그림이다.
Fig. 7. A spatial analysis of the flow and water quality grades for the biochemical oxygen demand (BOD), total organic carbon (TOC), and total phosphorous (TP) data for Nakdong River.
유량은 지천이 낙동강 본류에 합류함에 따라 낙동강 하 류 방향으로 점진적으로 증가하여 최종적으로 낙동강 하구 언 부근에서 최대값을 나타내며, 유입
지천 중 남강의 영 향을 가장 크게 받는 것으로 나타났다. BOD 농도는 낙동 강 상류의 경우 본류와 지천 모두 I등급으로 매우 양호하 나 낙동강
중류 부근의 지천인 금호강(III등급)의 유입에 따라 II등급(약간좋음)으로 하락한다. 하락한 등급은 I등급 (매우양호) 지천인 회천과 황강의 유입에도
불구하고 하류 까지 지속되며, 최종적으로 낙본L과 낙본M 구간에서 II등 급, 낙본L과 낙본N 구간에서 III등급을 나타낸다. 이를 통 해 BOD의
경우 금호강 유입 구간과 낙본L~낙본M 구간의 수질개선 대책이 필요한 것으로 판단된다. TOC 농도는 낙 동강 최상류의 수질 등급은 반변천(II등급)의
합류에도 큰 영향 없이 I등급의 매우 양호한 수질을 유지하다 III등급 지천인 위천이 유입하여 II등급으로 하락한다. 이후 약간 나쁨 수준인 IV등급의
금호강이 합류하여 III등급으로 하락 하다 II등급 지천인 남강의 합류로 약간 양호한 수준의 II 등급으로 수질등급이 상승하게 되며, 낙동강 하구언
부근의 낙본M 지점에서 II등급, 낙본N 지점에서 III등급을 나타낸 다. 이를 통해 TOC의 경우 낙동강 중·상류 동쪽 유역의 수질 등급이 낮으며,
위천 합류 구간, 금호강 합류~남강 합 류 전 구간, 낙본 L~낙본M 구간의 수질 개선 대책이 필요 한 것으로 판단된다. T-P 농도는 낙동강 상류에서
II등급 (약간좋음)을 유지하다 V등급(나쁨) 지천인 금호강의 유입 으로 III등급(보통)까지 하락하지만 II등급 지천인 밀양강의 영향으로 II등급으로
상승한다. 이후 낙동강하구언의 낙본 M 지점에서 II등급, 낙본N지점에서 III등급의 수질을 보인 다. 이를 통해 T-P의 경우 낙동강 상류 서쪽
유역, 낙동강 중·하류 동쪽유역의 수질 등급이 낮으며, 금호강 합류 구 간~밀양강 합류전 구간, 낙본 L~낙본N 구간의 수질 개선 대책이 필요한 것으로
판단된다.
4. Conclusion
본 연구에서는 지천 유입에 따른 낙동강 본류의 수질 특 성을 공간적으로 분석하기 위하여 낙동강 본류와 주요 지 천 32개 지점의 유량 및 수질자료를
수집하였다. 각 지점 에 대한 유량과 수질 분석결과를 바탕으로 낙동강 유역의 지리적 위치와 수질현황을 나타내는 하천 수계도를 구축하 였고, 하천 구간별
수질을 하천생활환경기준 7개 등급으로 분류하여 지천 합류 전후와 상·하류의 수질 현황을 공간적 으로 분석하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
낙동강 본류와 유입지천으로 구분하여 수질농도를 분석 한 결과 낙동강 본류의 BOD와 TOC가 유입지천에 비해 각각 1.3배, 1.2배 높았고, T-P는
큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 유입지천 중 가장 높은 오염부하량으로 본류에 영향을 주는 지천은 BOD와 TOC의 경우 남강 E지점으로 각각 17,111
kg/일, 22,428 kg/일이며, T-P의 경우 금호C 지점이 1,223 kg/일로 가장 높았다.
수질총량관측지점별 유량 및 수질오염 현황은 유량의 경 우 남강E 지점이 70.73 m3/s로 유입 지천 중 가장 컸으며, 유량 추이를 보면 유입지천이 본류에 합류하여 상류에서 하류로 유하하면서 유량이 누적되어 증가하는 것으로 보인 다.
낙동강 상류 부근 낙본C 지점까지의 수질농도는 지천 의 유입에도 큰 변화가 없는 반면 낙본D ~낙본F 구간은 비슷한 수질농도의 지천인 감천이 유입했음에도
BOD, TOC, T-P 농도가 각각 1.67배, 1.29배, 1.8배 증가하였다. 이후 지천 중 가장 높은 수질농도를 기록한 금호강이 합류 하여
낙본G 지점의 수질농도는 BOD 3.58 mg/L, TOC 4.63 mg/L, T-P 0.16 mg/L로 낙동강 본류 수질총량측정지 점 중 가장 큰
값을 나타내며, 이는 본류에 가장 큰 영향 을 주는 지천이 금호강임을 나타낸다. 낙본B 지점부터 시 작된 흐름은 낙동강 최하류 부근인 낙본L 지점에
도달하여 낙본M과 낙본N으로 흐르게 되는데, 낙본 M지점은 수질농 도가 감소한 반면 낙본 N지점은 크게 증가하였다.
하천 구간별 수질 등급은 BOD의 경우 금호강의 합류 전 후로 다른 양상을 보이는데 1등급이던 수질은 금호B~금호 C 구간의 유입으로 2등급으로 하락한다.
TOC의 경우 위천 (3등급)의 유입으로 1등급이던 상류 수질은 2등급으로 하 락하게 되며, 4등급 지천인 금호B ~금호C 구간이 합류하 여 본류
수질은 3등급으로 하락한다. 이후 약간 좋음 수준 인 남강이 유입되어 본류의 수질 등급은 2등급으로 상승하 게 된다. T-P의 경우 3등급 지천인
병성천과 감천이 본류 에 유입하지만 영향은 미비한 것으로 보인다. 이후 나쁨 수준인 5등급의 금호C ~ 금호B 구간이 합류하여 밀양강 유 입 전까지
보통 수준인 3등급의 수질을 보였다.
본 연구를 통해 지천의 경우 금호강의 수질 개선이 가장 필요한 것으로 나타났다. 특히 금호C~금호B 구간내 수질오 염도가 큰 것으로 보이며, 낙동강
상류 지천에 비해 수질 농도가 높은 남강, 밀양강의 수질 관리도 필요한 것으로 분석된다. 낙동강 본류 구간의 경우 위천 합류 후~금호강 합류 전,
금호강 합류 후~남강 합류 전, 낙본L~낙본N 구간 의 오염원 조사와 수질 개선이 우선적으로 시행되어야 하 는 것으로 분석된다. 본 연구의 한계는
연구기간 전체에 대한 자료 분석과 모든 수질항목을 고려하지 못한 점으로 낙동강의 수질 특성을 시간적으로 분석하고, 모든 수질항목 을 고려하여 유입지천이
본류에 미치는 영향을 공간적으 로 분석한다면 낙동강의 시·공간적인 수질특성을 고려한 정확하고 효율적인 기초 자료가 될 것이다. 더 나아가 수 질 오염
가능성이 높은 구간의 일반측정망 수질자료를 이 용한 통계분석과 오염원현황 조사를 통해 낙동강 유역의 수질오염관리정책 수립을 위한 기초자료로 활용될
수 있 을 것이다.
Acknowledgement
본 연구는 한국연구재단 이공학 개인기초연구지원사업 연구비지원(과제번호 2016-0988)에 의해 수행 되었습니다.
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