The Journal of
the Korean Society on Water Environment

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Journal of Korean Society on Water Environment

J. Korean Soc. Water Environ Vol. 35, No. 2, p.165-180

ISSN (print) :

2289-0971

ISSN (online) :

2289-098X

Received : 03 March 2019Revised : 29 March 2019Accepted : 29 March 2019

Publisher ID :

JKSWE-35-165

DOI :

10.15681/KSWE.2019.35.2.165

Statistical Analysis on Water Quality Characteristics of Large Lakes in Korea

우리나라 주요 호소의 수질특성에 대한 통계적 분석

공동수 (Dongsoo Kong) ^†iD

경기대학교 바이오융합학부 (Department of Bioconvergence, Kyonggi University)

^†Corresponding author : 교수(professor), dskong@kgu.ac.kr, https://orcid.org/0000-0001-8438-3229

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Abstract

Water quality data of 81 lakes in Korea, 2013 ~ 2017 were analyzed. Most water quality parameters showed left-skewed distribution, while dissolved oxygen showed normal distribution. pH and dissolved oxygen showed a positive correlation with organic matter and nutrients, which appeared to be a nonsense correlation mediated by the algae. The ratio of BOD₅ and COD_Mn to CBOD was 21 % and 52 % in the freshwater lakes, respectively. TOC concentration appeared to be underestimated by the UV digestion method, when salinity exceeds 700 μS cm^-1. In terms of nitrogen/phosphorus ratio, the limiting factor for algal growth seemed to be phosphorus in most of the lakes. Chlorophyll α increased acutely with decrease of N/P ratio. However, it seemed to be a nonsense correlation mediated by phosphorus concentration, since the N/P ratio depended on phosphorus. The N/P ratio of brackish lakes was lower than that of the freshwater, at the same concentration of phosphorus. It is worth examining denitrification that occurs, in bottom layer and sediment, during saline stratification. Chl.α concentration decreased in the form of a power function with increase of mean depth. The primary reason is that deep lakes are mainly at the less-disturbed upstream. However, it is necessary to investigate the effect of sediment, on water quality in shallow lakes. Light attenuation in the upper layer, was dominated by tripton (non-algal suspended solids) absorption/scattering (average relative contribution of 39 %), followed by CDOM (colored dissolved organic matter) (average 37 %) and Chl.α (average 21 %).

Key words

BOD₅, COD_Mn, Korean lakes, Lake classification, Light attenuation, Limiting factor, TOC, Water Quality

1. Introduction

우리나라는 강수가 여름 몬순기에 집중되어 홍수와 가뭄 이 주기적으로 반복되어 왔다. 반면 단층, 습곡, 화산 등의 지각활동이 미약하였고, 대륙빙하로 덮인 적도 없기 때문에 홍수와 가뭄을 완충할 수 있는 자연호는 매우 적다. 이러 한 기후와 지리적 조건에 대응하여 일찍이 삼국시대부터 대형 저류시설이 축조되어 왔다. 2010년 말을 기준으로 당 시 건설 중인 시설을 포함한 우리나라의 농업용수댐은 17,569개이고, 다목적댐 등 다른 용수목적의 댐들이 87개로 서 댐과 저수지는 총 17,656개였다(^{KNCOLD, 2019}).

인공호는 자연호와 달리 각종 인위적인 간섭에 의해 부 영양화되기 쉽고 일반적으로 천이속도도 빠른 것으로 알려 져 있다. 또한 체류시간이 짧고 강수의 유출 정도에 따라 유역으로부터 유입되는 외부적 요인의 시간적 변동이 크며, 종적으로는 하천으로부터 댐에 이르기까지 물리적 및 화학 적 생물학적 특성이 다르다(^{Thornton et al., 1990}).

이처럼 시공간적으로 변동이 심한 인공호의 수질특성을 파 악하기 위해서는 광범위한 지역에 대한 고빈도의 장기간 측 정자료가 필요하다. 환경부의 물환경측정망 운영결과를 제 공하는 국립환경과학원의 물환경정보시스템(http://www.water.nier.go.kr)에서는 국내의 81개 호소의 수질에 대하여 과거 에는 전층의 월간 평균치를 제공하였으나 최근에는 월간 또는 주간(주요 지점)의 수층 별 자료를 제공하고 있다. 따 라서 최근의 물환경측정망 자료를 활용하면 수질에 대한 보다 상세한 분석이 가능하고 다양한 특성을 파악할 수 있 다. 특히 상층부 유광층의 방사환경에 미치는 요인들을 분 석하면 육수학적으로 의미 있는 결과를 도출할 수 있다.

본 연구에서는 환경부 물환경측정망의 81개 호소의 수질 자료를 바탕으로 1) 수질분포에 적합한 확률밀도분포 함수 도출 및 특성, 2) 수질항목간 상관관계와 그 시사점, 3) 호 소 생활환경기준 유기물 항목의 대체(COD→TOC)에 대한 타당성과 문제점, 4) 질소와 인의 조류성장 제한 가능성비 교, 5) 주요 수질항목의 상·하층 간 수질구배, 6) 상층부의 소광(light attenuation) 특성을 파악하였다.

2. Materials and Methods

2.1. 대상호소

본 연구에서 사용된 ‘호소’라는 용어는 학술적으로 정의 된 것이 아니며, 환경정책기본법 등 관련법에서 쓰이고 있 는 용어를 반영한 것이다. 본 연구의 대상 수체 중 대부분 이 인공호로서 엄밀한 의미로는 저수지(reservoir)에 해당하 고, 소(沼)라고 분류할 수 있는 대상이 없지만 편의상 일반 적인 용어인 호소로 통칭하여 기술하였다.

분석대상 81개 호소 중 동해안의 석호를 제외한 나머지 는 모두 인공호였으며, 다목적댐을 비롯한 각종 용수 전용 댐과 하구언 및 간척지 담수호(reclaimed lake)와 규모가 큰 농업용 저수지가 포함되었다. 소규모 농업용 저수지의 수질 은 한국농어촌공사에서 950개 저수지를 연 4회, 3,786개 저수지를 연 1회 각각 모니터링하고 있으나 이 자료를 월 1회 또는 주 1회 측정주기의 환경부 자료와 직접 비교하기 어렵기 때문에 본 연구에서는 제외하였다. 소규모 농업용 저수지는 국내의 저류시설 중 수 적으로는 대부분을 차지 하지만 저수용량은 많지 않다. 또한 ^{NIER (2006)}은 환경부 호소측정망 수질자료와 농어촌공사의 저수지측정망 수질자 료가 동일한 상관관계를 보이는지 확인한 결과 유의한 차 이가 없었다고 한 바 있다. 비록 다수의 농업용 저수지가 분석대상에서 제외되었다 하더라도 본 연구의 대상호소는 만수위 기준의 수표면적과 평균수심으로 볼 때 다양한 규 모로 구성되어 있으므로 그 결과는 우리나라 호소의 전반 적인 특성을 포괄하고 있다고 볼 수 있다(Table 1).

Table 1. Number of lakes in relation to lake surface area and mean depth

	Range	Numbers of lakes

Surface area (km²)	<1	17
	1 - 5	24
	5 - 25	22
	>25	18

Mean depth (m)	<5	22
	5 - 10	23
	10 - 20	21
	>20	15

2.2. 분석자료

분석에 사용된 자료는 국립환경과학원의 물환경정보시스 템(http://www.water.nier.go.kr)에서 추출한 2013 ~ 2017년(5 개년)의 자료였다(^{NIER, 2018}). 81개 호소의 총 조사지점은 191개였다. 각 조사지점의 수층별 월간 또는 주간 측정치 를 포함한 총 표본단위(sampling unit)는 29,722개였으며, 조사지점의 월별 수층 평균치의 표본단위는 11,388개였다. 소광 특성의 해석에 사용된 자료는 여름철(6 ~ 9월)의 상층 (upper) 자료였다. 상층 자료는 수심 5 m 이내의 주로 수심 50 cm 내외에서 채수된 시료의 수질이었고, 기수호 중에는 투명도(Secchi-disc depth)가 결측된 경우가 많았다.

2.3. 통계처리

191개 조사지점의 월별 수층 평균수질(표본단위 11,388개) 의 분포특성을 정규분포, 대수정규분포 및 와이블(Weibull) 분포 중 적합한 함수를 적용하여 해석하였다(Table 2).

Table 2. Probability density function (PDF), cumulative distribution function (CDF), and parameters, according to the water quality variables (x)

Item	Normal distribution	Lognormal distribution	Weibull distribution

PDF	1 2 π k e - 1 2 x - λ k 2	1 x 2 π k e - 1 2 ln x - λ k 2	k λ x λ k - 1 e - x λ k
CDF	1 2 er fc - x - λ 2 k	1 2 er fc - ln x - λ 2 k	1 - e - x λ k
Mean (μ)	λ	e λ + k 2 / 2	λ Γ 1 + 1 k
Median	λ	e^λ	λ ln 2 1 / k
Mode	λ	e λ - k 2	λ k - 1 k 1 / k
Standard deviation (σ)	k	e k 2 - 1 e 2 λ + k 2	λ 2 Γ 1 + 2 k - μ 2
Skewness	0	e k 2 + 2 e k 2 - 1	Γ 1 + 3 / k λ 3 - 3 μ σ 2 - μ 3 σ 3
Percentile value (X_p)	λ+Z_pk	e λ + Z p k	λ ln 1 1 - p 1 / k

호소의 유입부 지점들은 동절기에 결빙으로 결측되는 경 우가 종종 있었다. 이처럼 결측치가 있는 지점의 연평균치 는 왜곡될 수 있는데 특히 수온이나 용존산소 등 계절성을 가진 수질항목은 더욱 그러하다. 따라서 호소별 평균치는 여러 지점의 자료를 월별로 평균한 후 그 자료를 다시 평 균하는 방식으로 구하였다.

호소별 평균치를 가지고 수질항목 간 pearson 상관계수 및 양측검정의 유의도를 구하였다. 이때 수질 값이 정규분 포에 가까운 형태를 보이는 pH와 용존산소는 원래의 측정 치를 적용하였고, 그 외 대수정규분포 등으로 편포(skewed) 하는 항목들은 대수치로 변환하여 적용하였다.

2.4. 유형구분

2.4.1. 수리형태 분류

본 연구에서는 여름철 성층 형성의 가능성을 전제로 만 수위 기준으로 평균수심이 10 m 이상이고 체류시간이 30일 이상인 호소는 호수형(Lake-type), 그 외는 하천형(Rivertype) 으로 임의로 구분하였다. 수심에 따른 국내 호소의 유 형화 사례는 ^{Kong (1997b)}이 수심과 Chl.α의 관계에 기초 하여 그 기준을 10 m로 제안한 바 있다. ^{Kim and Hwang (2004)}은 ^{Vollenweider and Kerekes (1982)}가 연평균 Chl.α 농도의 유형을 분류하기 위해 정하였던 7.5 m로 국내의 농 업용저수지를 구분한 바 있다. ^{WFD (2000)}에서는 호수를 평균수심 3 m 미만, 3 ~ 15 m, 15 m 초과로 유형화하였는 데, 여기서 15 m는 호수의 여러 수리학적 특성을 구분하는 임계치를 의미하는 것으로 보인다.

한 여름(midsummer)에 혼합층 깊이(표수층 깊이) E (m) 와 호수의 크기 f(=√A, A: 호수면적(km²))의 관계는 뉴질 랜드의 22개 호수에서 E = 7.69f^0.463으로 나타난 바 있다 (^{Davies-Colley, 1988}). 이 식에 본 연구대상 호소의 만수면 적을 대입하면 전체 호소의 혼합층 깊이는 평균 10 m로 계산되는데, 이는 경험적인 수준에 비추어 다소 큰 값으로 보인다. 그러나 대체로 많은 호소들의 수면적은 연간 상당 한 시기에 만수면적에 이르지 못하기 때문에 실제의 혼합 층 깊이는 그 이하이며 이는 ^{Vollenweider and Kerekes (1982)}의 분류 경계값이나 경험적으로 인식하고 있는 수준 의 혼합층 깊이와 비슷한 수준이 될 것이다. 성층이 형성 될 수 있는 호소의 깊이는 유입유량이 적고 호소의 크기가 작을수록 얕아지겠으나 본 연구에서는 보편적인 수준에서 만수면적 기준으로 10 m를 설정한 것이다.

만수위 저수용량, 저수면적 및 체류시간 자료는 환경부의 ‘호소환경조사 개선방안 마련을 위한 연구’에서 정리된 자 료를 활용하였다(^{ME, 2013}). 유입유량 자료가 없는 호소의 체류시간은 유역의 연유출고를 700 mm로 가정하고 이를 유역면적에 곱하여 계산된 유입유량으로 만수위 저수용량 을 나누어 추정하였다. 그러나 강우량과 유출율이 시공간적 으로 다르고 저수용량도 시기에 따라 변하기 때문에 이러 한 계산은 부정확한 것이며 대략적인 정도를 구분하기 위 한 것으로 이해되어야 한다.

만수위 기준으로 평균수심이 10 m를 넘는 호소는 대부분 만수위 기준의 연평균 체류시간이 30일을 넘는 것으로 계 산된 반면 청평호와 춘천호는 이에 미치지 못했다. 청평호 와 춘천호는 유입유량이 많은 북한강 본류의 댐호로서 성층 형성이 보고된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 연평균 체 류시간 30일을 기준으로 호소형과 하천형을 구분하였다.

2.4.2. 염도(전기전도도)에 따른 분류

유엔 식량농업기구의 기준으로 볼 때 전기전도도가 700 μS/cm, 염분농도가 500 mg L^-1을 넘으면 담수의 수준을 넘 는 염수로 분류되며(^{FAO, 1992}), ^{WFD (2000)}에서도 염분 농도 0.5‰를 담수와 염수의 경계치로 정하고 있다. 우리 나라의 내륙에서는 석회암 지질 또는 폐하수의 영향을 받 는 소규모 하천에서 전기전도도가 높은 값을 보일 수 있으 나 대규모 수체인 호소에서 전기전도도가 700 μS/cm가 넘 는 경우는 대체로 해수의 영향을 받고 있다고 판단할 만하 다. 따라서 본 연구에서는 전기전도도가 700 μS/cm 미만인 경우는 내륙 담수호이거나 제염이 된 간척지 담수호로 보 았고 그 이상인 경우엔 기수호(brackish lake)로 보았다. 청 초호, 영랑호, 경포호, 광포호의 전기전도도는 ^{FAO (1992)} 의 해수 기준인 45,000 μS/cm를 넘는 경우도 있었으나 평 균적으로는 그 이하이므로 기수호로 분류하였다.

2.4.3. 조류성장 제한인자 분류

^{Redfield et al. (1963)}이 대서양 플랑크톤의 C:N:P를 원 자수비로 106:16:1(무게비로 41:7.2:1)로 제시한 이후 식물 플랑크톤의 성장에 요구되는 질소/인의 비에 대한 많은 연 구가 후속되었다. ^{Sakamoto (1966a)}는 N/P 무게비가 17보 다 크면 인 제한, 10보다 작으면 질소 제한, 그 사이면 인· 질소 동시 제한으로 보았다. ^{Morris and Lewis (1988)}는 위 경계 값을 각각 25와 15, ^{Guildford and Hecky (2000)}는 23과 9, ^{Dzialowski et al. (2005)}은 29와 8, ^{Forsberg and Ryding (1978)}과 ^{Forsberg and Ryding (1980)}은 17과 10으 로 제시한 바 있다.

우리나라의 호소 생활환경기준에서는 총질소/총인의 농도 비가 7 미만이거나 16을 초과하면 각각 인과 질소를 적용 치 아니하고 그 사이이면 인과 질소를 동시 적용하는 것으 로 규정하고 있다. 일본은 수질오탁방지법 시행규칙에서 호 소의 수질평가 시 연평균 총인 농도(TP)에 대한 연평균 총 질소 농도(TN)의 비가 20이하이고 총인 농도가 0.02 mg/L 이상인 경우와 그 외의 사유로 질소가 호소식물플랑크톤의 증식요인이 될 때 질소의 기준을 적용하도록 규정하고 있 다(^{JMOE, 1971}). 본 연구에서는 인제한의 임계치는 위에 열거한 여러 사례 중 중앙값에 해당하는 일본의 20을 따르 고 질소제한의 임계치는 ^{Forsberg and Ryding (1980)}의 값 을 따랐다. 즉 수중의 총질소/총인 농도비가 10보다 작으면 질소 제한, 20보다 크면 인 제한, 그 사이면 인·질소 동시 제한으로 구분하였다.

3. Results and Discussion

3.1. 수질분포

전국 81개 호소별 주요 수질항목의 2013 ~ 2017년간 평 균치는 Appendix 1과 같다. 만수위 기준 평균수심 10 m와 체류시간 30일을 기준으로 호수형은 34개소, 하천형은 47 개소였다. 전기전도도 700 μS/cm를 기준으로 담수호는 66 개, 기수호는 15개였고, 호수형은 모두 담수호였다. 총질소/ 총인의 농도비가 20을 넘는 인 제한 호소는 73개, 농도비 가 10 미만인 질소 제한 호소는 1개(광포호), 인·질소 제한 호소는 7개였다. 질소가 제한요인으로 작용할 잠재성이 있 는 8개 호소 중 예당지와 원천지를 제외한 호소는 모두 기 수호였다. 이러한 호소들은 대체로 인 농도가 높은 반면 질소 농도가 상대적으로 낮은데, 염분성층의 형성과 퇴적물 의 혐기화로 야기되는 탈질(^{Senga et al., 2010})에 대한 검 토가 필요할 것으로 보인다.

81개 호소의 지점별 수층혼합 평균의 2013 ~ 2017년 월 간 자료에서 용존산소는 정규분포, 투명도는 와이블분포, 그 외의 수질항목은 대수정규분포를 보였다(Fig. 1).

Fig. 1. Probability density distribution and cumulative distribution of dissolved oxygen (a, b), total organic carbon (c, d), and Secchi depth (e, f), based on monthly data in 191 survey sites of 81 lakes, 2013 ~ 2017.

지금까지 국가적 수준의 공식적인 수질평가에서 확률밀도 함수를 적용한 대표적인 사례는 영국의 일반수질평가(General Quality Assessment, GQA) 체계를 들 수 있다. GQA 체계는 1991년에 영국의 국가하천공단(National Rivers Authority, NRA; 현재의 Environmental Agency)에 의해 처음 발표된 후 1994년에 수정되었는데, 이 수정 체계에서 용존산소 포 화도는 정규분포, BOD₅와 NH₃-N은 대수정규분포 함수를 적용하여 평가하도록 정한 바 있다(^{NRA, 1994}).

국내에서는 ^{Kim and Ahn (2009)}이 안성천 유역의 BOD5 농도 분포해석에 정규분포, 대수정규분포, 감마분포 및 와 이블분포 함수를 적용한 바 있다. 국립환경과학원은 수질오 염총량관리를 위한 수질/유량 총량측정망 141개 지점의 2013년 BOD₅와 T-P 농도 분포를 대수정규분포, 감마분포, 검벨분포(Gumbel distribution), 대수-검벨분포(Log-gumbel sistribution) 함수를 적용하여 해석한 바 있다(^{NIER, 2014}). ^{Kong et al. (2018)}은 전국의 569개 지점의 2008 ~ 2014년 의 평균 자료에서 BOD₅, 총부유물질(total suspended solids, TSS), 총인(total phosphorus, TP) 농도가 대수정규분포하는 것을 확인한 바 있다. 그러나 이들 자료는 모두 하천의 조 사지점에서 얻어진 자료에 적용된 것이고, 전국 호소의 자 료에 대하여 확률분포함수를 적용한 사례는 본 연구가 처 음이어서 비교 고찰할 선례가 없다. 월간 수질자료에서 도 출된 수질항목별 모수 및 추정치는 Table 3과 같다.

Table 3. Parameters of probability density function, mean, median, mode, quartile (X25andX75), standard deviation (SD), and skewness according to water quality parameters

Variable	Unit	Type1)	PDF parameters		SD (σ)	Skewness	Mean (μ)	Median	Mode	X₂₅	X₇₅

			λ	k

pH	-	L	0.992)	0.21	0.6	0.7	7.8	7.7	7.6	7.3	8.1
DO	mg L-1	N	9.90	2.66	2.66	0	9.9	9.9	9.9	8.1	11.7
TOC	mg L-1	L	0.84	0.59	1.8	2.2	2.8	2.3	1.6	1.5	3.4
TSS	mg L-1	L	1.24	1.22	13.3	11.7	7.2	3.5	0.8	1.5	7.8
TN	mg L-1	L	0.45	0.56	1.12	2.1	1.83	1.56	1.14	1.07	2.29
TP	μg L-1	L	3.14	0.95	44.5	5.5	36.5	23.1	9.3	12.1	44.0
Chl.α	μg L-1	L	1.77	1.23	23.4	12.2	12.5	5.9	1.3	2.6	13.5
Z_SD	m	W	2.23	1.50	1.4	1.1	2.0	1.7	1.1	1.0	2.8
Total coliform	CFU/100mL	L	4.21	2.72	1.1×10⁵	6.4×10⁴	2701	68	0	11	422
Fecal coliform	CFU/100mL	L	0.20	3.26	5.1×10⁴	8.5×10⁶	249	1.2	0	0.1	11

1) N: normal distribution, L: lognormal distribution, W: Weibull distribution

2) shifted normal distribution (x → x-3)

pH의 분포는 왜도(skewness)가 0.7로 작아 정규분포에 가 까웠다. 최빈수(mode), 중위수(median), 평균치(mean)는 7.6 ~ 7.8로서 이러한 중앙값으로 본다면 우리나라의 호소는 약 알칼리성이라 할 수 있다. 3/4분위수는 8.1이었는데 이는 우리나라 호소의 월별 pH의 25 % 이상이 8을 넘는다는 것 을 의미한다. 이처럼 pH 값이 전반적으로 알칼리측으로 치 우치는 것은 석회암이 많은 지질적 특성과 더불어 식물플 랑크톤의 증식에 따른 것으로 추정된다.

용존산소 농도의 평균은 9.9 mg L^-1이고 1/4분위수도 8.1 mg L^-1로 높은데 이를 통해 볼 때 우리나라 호소에서 전반 적인 산소부족 문제는 크지 않다고 할 수 있다. 다만 Fig. 1에서 볼 수 있듯이 수층 평균 용존산소 농도가 2 mg L^-1 이하인 빈산소(hypoxic) (^{Tyson and Pearson, 1991}) 지점이 일부 있었으며, 하층 자료만 가지고 분석할 경우 용존산소 농도가 5 mg L^-1 이하인 조사단위는 전체의 16.5 %였고, 2 mg L^-1 이하인 조사단위는 5.5 %로 적지 않았다.

총유기탄소 농도의 왜도는 2.2였고 최빈수는 1.6 mg L^-1, 중위수는 2.3 mg L^-1, 평균은 2.8 mg L^-1였다. TSS 농도의 왜 도는 11.7이었고 최빈수는 0.8 mg L^-1, 중위수는 3.5 mg L^-1, 평균은 7.2 mg L^-1로서 좌측으로 편포(skewed to left)하는 정도가 컸다.

총질소 농도의 1/4분위수는 1.07 mg L^-1였는데 이는 조사 지점의 75 %를 넘는 수준이 호소 생활환경기준의 ‘나쁨’ 등급(1 mg L^-1 미만)을 초과하고 있다는 의미이다. 중위수는 1.56 mg L^-1였는데 이는 ^{Forsberg and Ryding (1980)}의 과 영양 기준인 1.5 mg L^-1를 넘는 수준이다. 즉 조류성장의 제 한인자를 결정하는 질소/인의 비를 고려하지 않고 총질소 농도만을 가지고 판단할 때 전체 조사지점의 절반을 넘는 곳이 과영양상태로 평가된다.

총인 농도는 왜도가 5.5로서 최빈수는 9 μg L^-1, 중위수는 23 μg L^-1, 평균은 36 μg L^-1였고 TOC나 총질소보다는 편포 하는 정도가 컸다. 이는 인이 주로 강우 시 부유물질과 함 께 고농도로 유입되는 경향을 보이기 때문인 것으로 판단 된다(^{Kim and Jung, 2007}). 미국이나 OECD 등의 부영양 기준이 20 ~ 35 μg L^-1의 범위(^{US EPA, 1974}; ^{Vollenweider and Kerekes, 1982})임에 비추어 볼 때 우리나라 호소의 평 균 총인 농도는 그 수준을 넘는다고 할 수 있다.

클로로필 a (Chl.α) 농도의 왜도는 12.2로 매우 컸고 최 빈수는 1.3 μg L^-1, 중위수는 5.9 μg L^-1, 평균은 12.5 μg L^-1로 서 정적으로 편포하는 정도가 컸다. 이는 계절, 강우, 동물 플랑크톤의 섭식에 의해 식물플랑크톤 현존량이 변동하기 때문인 것으로 판단된다. 우리나라와 같이 SCOR/UNESCO 법(^{UNESCO, 1966})으로 Chl.α를 측정하는 일본의 자료로 ^{Aizaki et al. (1981)}이 제안한 부영양화지수에서 Chl.α의 부영양 기준은 약 10 μg L^-1이 되는데 우리나라 호소의 평 균 Chl.α 농도는 그 수준을 넘고 있다. 투명도의 최빈수는 1.1 m, 중위수는 1.7 m, 평균은 2.1 m로 나타났다. ^{US EPA (1974)}나 ^{Carlson (1977)}의 부영양의 기준치가 2 m인 점을 고려할 때 우리나라 호소의 상당수가 부영양 수준으로 분 류된다.

총대장균군수와 분원성대장균군수는 좌측으로 크게 편포 하였다(Fig. 2). 주로 강우 시 유역으로부터 집중 유입되는 대장균군수의 산술평균은 중앙값으로서의 대표성이 낮다. 총 대장균군수와 분원성대장균군수의 산술평균치는 각각 4,427 CFU (100 mL)^-1와 361 CFU (100 mL)^-1였는데, 이는 대수정 규분포 함수식에서 도출된 3/4분위수(Table 3)보다도 월등 히 컸다. 호소별 중위수는 기하평균치와 비슷한 경향을 보 였는데(Fig. 2), 중심치(central tendency)에 대해서는 중위 수 또는 기하평균치를 적용하고 확률순위 값은 해당 확률 밀도함수로부터 구하여 평가하는 것이 바람직할 것으로 판 단된다.

Fig. 2. Relationship between median and mean of total coliform (a), fecal coliform (b).

3.2. 전층 평균값에 의한 수질항목간 관계

3.2.1. 상관성 및 유의성

2013 ~ 2017년간 81개 호소별 전층의 평균치로 분석된 수질항목간 상관계수와 유의도는 Table 4과 같다. pH와 용 존산소 농도는 투명도를 제외한 모든 수질항목 특히 유기 물질 항목과 매우 유의한 양의 상관관계를 보였는데, 이는 일반적인 경향과는 상반되는 것이었다. 이는 식물플랑크톤 의 번성 시 pH와 용존산소 농도의 증가와 함께 BOD 등의 유기물 농도가 동반 상승한데 따른 결과라고 판단된다. 즉 pH와 용존산소의 양이 다른 수질항목과 양의 상관을 보이 는 것은 변수 간의 직접적인 화학적 기작이 아니라 Chl.α 의 매개에 의한 것이라 할 수 있다.

Table 4. Pearson correlation coefficient (r), sample size (n), and significance level among water quality parameters, based on each average value of 81 lakes (whole layer), 2013 ~ 2017

BOD, COD, TSS, T-P 및 Chl.α 농도의 대수치 간 관계 는 모두 상관계수(r)가 0.8을 넘는 높은 관련성을 보였다. 이와 반면에 TOC는 이들 항목과 상관계수가 0.8보다 낮았 는데 이는 측정 상 문제로 비롯된 것으로 보이며 상세한 내용은 다음 절에서 검토하였다. 부유물질에 대한 총인 농 도의 대수치 간 상관값(r = 0.89)은 부유물질과 총질소 농도 의 대수치 간 상관값(r = 0.31)에 비해 현저히 높았는데, 질 소에 비해 인은 강우 시 용존성 및 입자성 형태로 유입되는 정도가 크기 때문인 것으로 판단된다(^{Kim and Jung, 2007}).

3.2.2. 유기물 항목

우리나라의 호소 생활환경기준 항목 중 COD_Mn은 2016년 부터 적용이 배제되었고, 2012년에 편입된 TOC가 유기물 질을 대표하는 항목으로 남아있다. 그 과정에 여러 이견이 있었으나 정책 결정 이후 그 타당성에 대한 사후 검토는 이루어진 바 없다. 본고에서는 TOC가 환경기준 항목으로 편입된 이후 환경부 물환경측정망을 통해 축적된 자료로부 터 관련 유기물 항목의 관계를 분석하여 기준변경의 적정 성을 평가하였다.

TOC 농도에 화학양론비(O₂/C = 2.67)와 유기탄소의 산화 시 소비되는 산소(O₂)의 몰비인 1.1(^{NIER, 2006})을 곱하여 이론적 탄소성 BOD (carbonaceous biological oxygen demand, CBOD)를 환산하였다. CBOD에 대한 BOD₅와 COD_Mn의 비율은 66개 담수호에서 각각 21 %와 52 %에 불 과하였다(Fig. 3). 이는 유기물에 대한 산화제(KMnO₄)의 낮 은 산화력과 생물학적 분해의 한계 때문이다. ^{Kim, Jung et al. (2007)}은 2003년 6월부터 2007년 2월까지 전국 내륙의 8개 호소와 4대강 53개 하천지점에서 측정된 총유기탄소에 대한 BOD의 탄소량은 평균 16 %, COD_Mn의 탄소량은 61 %였다고 보고한 바 있다. 본 연구의 결과는 ^{Kim, Jung et al. (2007)}의 결과와 큰 차이는 없었으나 전국의 66개 호소 에서 얻어진 것이라는 점에 의미가 있다. ^{Kim, Jung et al. (2007)}의 보고와 더불어 본 연구에서 나타난 결과로 볼 때 유기물 지표항목을 TOC로 대체한 것은 수중 유기물의 총 량을 반영한다는 측면에서 합리적이었다고 할 수 있다.

Fig. 3. Relationship between CBOD and BOD5(a), CODMn(b) in 81 lakes (whole layer) of Korea.

반면 염분농도가 높은 기수호는 담수호에 비해 CBOD에 대한 COD_Mn과 BOD₅의 비가 월등히 컸으며 상당수의 호 소에서는 COD_Mn 농도가 CBOD 농도보다 더 높게 나타났 다. 무기물 산화의 영향을 고려치 않는다면 이러한 차이는 COD 및 BOD의 측정 결과가 과대평가 되었거나, TOC의 측정결과가 과소평가되었거나, 또는 양자 모두에 의한 것이 라 판단할 수 있다.

TOC/COD의 비는 전기전도도가 700 μS/cm보다 커지면 0.6 이하로 급격히 감소하는 경향을 보였으며, 전기전도도 가 700 μS/cm를 초과하는 기수호의 TOC에 대한 COD의 비는 3.2로서 담수호의 1.5에 비해 두 배가 넘는 수준이었 다(Fig. 4).

Fig. 4. Relationship between electrical conductivity and the ratio of TOC to CODMn(a), and relationship between TOC and CODMnin 81 lakes (whole layer) of Korea.

염분의 영향이 있을 때 BOD₅ 농도와 COD_Mn 농도가 과 대평가될 가능성이 그 반대의 경우보다 상대적으로 적다고 본다면 이러한 차이는 TOC 측정 결과가 과소평가된 것에 서 비롯되었다고 추정할 수 있다. BOD₅, COD_Mn, TSS, TP, Chl.α 간 상관성에 비해 TOC의 농도와 이들 항목 간 상관 성이 낮은 것도(Table 4) 이를 반증하고 있다.

일반적으로 해수의 경우에는 높은 염 농도, 특히 염소 이 온의 방해 작용으로 인해 유기탄소의 분석이 어려운 것으 로 알려져 있으며, 고온산화방식은 염분 농도에 따라 TOC 산화율이 변화가 없는 반면 UV산화방식에서는 염분 농도 가 증가할 때 TOC 산화율이 뚜렷하게 감소한다(^{Jung et al., 2016}; ^{Kim, Kim et al., 2007}). 우리나라 수질오염공정 시험기준에서는 고온산화방식과 습식산화방식(과황산-UV 산화법 및 과황산-열 산화법)을 모두 정하고 있는데, 염분 농도가 높은 기수호에 대한 시험기준은 고온산화방식으로 제한할 필요가 있다고 본다.

3.2.3. 질소와 인

81개 호소에서 총질소와 총인의 농도비는 8 ~ 159(기하평 균 53) (Fig. 5a), 용존 총인에 대한 용존 총질소의 비는 15 ~ 285(기하평균 82) (Fig 5b), 총무기질소에 대한 반응성인 의 비는 12 ~ 604(기하평균 120) (Fig. 5c)로서 조류가 직접 이용하는 형태일수록 그 물질비가 커졌다. 이는 조류성장의 제한요인으로서 인의 중요성이 상대적으로 크다는 것을 의 미한다. 총질소와 Chl.α의 상관성(r = 0.39)은 총인과 Chl.α 의 상관성(r = 0.89)에 비해 현저히 낮았는데(Table 4), 이를 통해 볼 때도 조류성장에 대한 질소의 영향은 상대적으로 약하다는 것을 알 수 있다.

Fig. 5. Relationship between phosphorus and nitrogen according to speciation (a~c), and TN/TP ratio versus total nitrogen (d).

총질소/총인의 비는 질소 농도와는 유의미한 관계가 없고 (Fig. 5d), 인 농도에 의해 좌우되는데(Fig. 6a) 이는 ^{Lee et al. (2007)}이 국내의 농업용 저수지에서도 확인한 것이다. 총질소/총인의 물질비가 낮을 때 Chl.α 농도가 높게 나타나 는데(Fig. 6b), 이러한 관계는 식물플랑크톤이 낮은 N/P비 를 선호한다기보다는 인 농도가 높아서 나타나는 결과로 판단된다.

Fig. 6. Relationship between total phosphorus and the ratio of nitrogen to phosphorus (TN/TP) (a), TN/TP ratio and chlorophyllαconcentration (d).

3.3. 상층, 하층 평균값에 의한 수리형태 유형별 관계

^{Kong (1997a)}은 국내의 호소를 호수형 인공호와 하천형 인공호로 구분하고 각각의 식물플랑크톤의 증식이 체류시 간의 차이, 성층의 유무, 수문조절의 차이에 따라 서로 다 른 양상을 보인다고 보고한 바 있다. 본 연구에서는 81개 호소 중 수층별로 시료가 채수되고 있는 55개 호소(하천형 23개, 호수형 32개)의 상층과 하층의 2013 ~ 2017년 간 월 별 평균수질을 하천형과 호수형으로 구분하여 비교하였다.

호수형의 상층 수온은 하천형의 상층 수온에 비해 낮았 으며 가온기(2→8월)와 감온기(8→2월)에 수온의 변화속 도가 상대적으로 느렸는데(Fig. 7a), 이는 수심이 깊은 호수 형이 하천형에 비해 주로 상류에 위치하여 있고 열용량이 큰데 원인이 있다고 판단된다.

Fig. 7. Monthly variation of water temperature (a), Chlorophyllα(b), saturation of dissolved oxygen (c), pH (d) at surface and bottom layer of river-type and lake-type reservoirs.

호수형 하층의 수온은 하천형의 하층에 비해 현저히 낮 았다. 하천형 하층의 수온은 상층과 마찬가지로 8월에 가 장 높았음에 비해 호수형 하층의 수온은 9월에 가장 높았 다. 이는 각각 수심이 깊은 호수에서의 여름철 성층에 의 한 대류(convection)의 억제와 큰 열용량에 따른 것으로 볼 수 있다. 수온도 높고 상하층간 수온의 차이도 큰 6 ~ 9월 은 성층의 정도가 강하고, 12 ~ 3월은 순환기이며, 3 ~ 5월 과 10 ~ 11월은 각각 전환기라 할 수 있었다. 또한 호수형 의 경우 5월의 상하층간 수온 차이가 상당한 수준이었으나 수온이 낮은 시기이므로 밀도 구배는 상대적으로 크지 않 을 것으로 판단된다.

Chl.α 농도는 호수형이 하천형에 비해 현저히 낮았고, 상층에 비해 하층이 낮았다. 하천형의 경우 2월과 9월을 전후하여 첨두치를 보이는 쌍봉형으로 나타났고, 호수형에 서는 10월에 최대치를 보이는 미약한 단봉형이었다(Fig. 7b). 하천형에서 겨울철에 Chl.α 농도가 상승하는 것은 규 조의 번성에 의한 것으로 보이며, 7 ~ 10월의 높은 농도는 남조를 포함한 여러 식물플랑크톤의 번성에 따른 것으로 보인다(^{Kong, 1997a}; ^{Reynolds, 1984}). 하천형 호소에서는 일반적으로 여름철에 짧은 체류시간과 강우 시 유입되는 부유물질에 의한 빛 제한으로 식물플랑크톤의 증식이 제한 되는데(^{Kong, 1997a}), 본 연구의 결과처럼 하천형 호소에서 여름철에 Chl.α 농도가 최대치를 보이는 것을 설명하기 위 해서는 식물플랑크톤의 성장요인과 함께 최근의 기상여건 에 대한 면밀한 검토가 필요할 것으로 본다. 하천형에서 4 ~ 5월의 Chl.α 농도는 다른 시기에 비해 현저히 낮았는데 그 원인으로 규산염의 결핍과 동물플랑크톤의 하향조절 (top-down control)을 고려해 볼 수 있으나(^{Ha et al., 1998}; ^{Lee et al., 2014}; ^{Reynolds, 1984}; ^{Talling, 2003}; ^{Wetzel, 2001}; ^{You et al., 2012}), 추후 정밀한 조사를 통해 확인할 필요가 있다. 호수형 하층의 Chl.α 농도는 성층이 형성되 는 여름철에 낮고, 표층수와 혼합이 일어나는 순환기에 높 아졌다.

상층부의 용존산소 농도는 식물플랑크톤의 번성기에 과 포화 상태였던 반면 하층은 전체적으로 불포화 상태였고, 특히 호수형 하층은 8월을 전후하여 50 % 수준의 포화도를 보였다(Fig. 7c). 상층부의 pH는 식물플랑크톤의 번성기에 높아졌으나 빛 제한으로 유기물의 생산보다는 분해가 주를 이룰 것으로 판단되는 호수형의 하층에서는 여름철에 pH 가 감소하는 경향을 보였다(Fig. 7d).

Chl.α 농도와 호소의 평균수심(만수위 기준)은 멱함수의 반비례 관계를 보였는데 평균수심이 10 m를 넘는 호소의 Chl.α 농도는 전반적으로 낮은 수준이었다(Fig. 8). 이는 수 심이 깊은 호소일수록 대체로 오염원이 적은 상류에 위치 하고 있다는 점에서 그 이유를 찾을 수 있으나 그 외에도 수심이 깊어지면 호 내의 혼합층(mixing layer)에 대한 유 광층(photic layer)의 비율이 낮아지고 오염물질의 함량이 높은 퇴적물과의 접촉면의 비율이 작아진다는 점도 원인이 될 수 있다. 반면에 수심이 얕아져 혼합층에 대한 유광층의 비율이 커지면 식물플랑크톤의 현존량이 많아지며(^{Denman and Powell, 1984}; ^{Khanna, et al., 2009}; ^{Wetzel, 2001}), 물 과 퇴적물간 접촉면의 비율이 커지면 퇴적물에 의한 수질 영향이 커진다(^{Gons et al., 1986}; ^{Qin et al., 2006}; ^{Reddy et al., 1996}; ^{Søndergaard et al., 1992}).

Fig. 8. Relationship between mean water depth and Chlorophyllαbased on annual average value, 2013 ~ 2017.

3.4. 하절기(6 ~ 9월)의 상층부 소광 특성

3.4.1. 소광계수

수중의 소광에 영향을 미치는 요인은 순수한 물, 자연용 존유기물(colored dissolved organic matter, CDOM), 비조 류성부유물질(non-algal suspended solids, tripton), 식물플 랑크톤으로 나눌 수 있다(^{Brandáo et al., 2017}; ^{Buiteveld, 1995}; ^{Phlips et al., 1995}; ^{Yamaguchi et al., 2013}). 소광계 수(light attenuation coefficient, ε)는 각 요인별 순서대로 식 (1)과 같이 구성되며, 각 요인에 대한 비소광계수(specific attenuation coefficient)를 고려하면 식 (2)가 된다.

(1)

ϵ = ϵ W + ϵ CDOM + ϵ PHYTO + ϵ TRIPTON

(2)

ϵ = ϵ W + k CDOM CDOM + k Chl Chl . a + k TRI Tripton

여기서, 식물플랑크톤에 의한 소광은 산란과 흡수를 포함하 는 것이다(^{Buiteveld, 1995}; ^{Yamaguchi et al., 2013}). 즉 식 물플랑크톤은 광합성 과정에 빛을 흡수함과 동시에 그 자 체가 부유물로서 빛을 산란한다. 따라서 식물플랑크톤의 전 체적인 소광효과를 파악하기 위해서는 관련 식에서 다른 요인들은 식물플랑크톤 이외의 성분으로 구성되어야 한다. 이러한 이유로 식 (1)에는 TSS가 아니라 비조류성부유물질 (다른 말로 비생물성고형물, tripton 또는 abioseston)이 반 영된 것이다.

상층부에 대한 6 ~ 9월의 평균치로 볼 때 총부유물질 농 도는 Chl.α 농도와 매우 유의한 수준의 상관성을 보이고 있으나 일부 호소들의 TSS 농도는 회귀선을 벗어나는 정 도가 컸고 특히 조석의 영향을 받는 일부 기수호들의 TSS 농도는 회귀선을 크게 상회하였는데(Fig. 9). 이는 tripton의 영향에 의한 것으로 볼 수 있다.

Fig. 9. Relationship between Chlorophyllαand total suspended solids.

Tripton에 의한 소광효과를 분리하여 해석하려면 TSS에서 식물플랑크톤의 의 무게를 감해야 하는데, 이를 위해서는 식 물플랑크톤의 건조중량을 추정하여야 한다. ^{Park (2014)}에 따르면 한강수계 6개 댐호에서 남조가 우점했을 때 식물플 랑크톤의 Chl.α에 대한 건조중량의 비는 평균하여 132였다. 남조가 여름철에 항상 우점하는 것은 아닐지라도 이들 분류 군이 여름철에 주로 출현하는 것을 고려하여 본 연구에서는 이 값(Chl.α의 1 μg당 건조중량은 0.13 mg)을 식물플랑크톤 의 건조중량을 환산하기 위한 화학양론비로 사용하였다.

투명도(SD, m)가 측정된 68개 호소(담수호 65개소와 기 수호 3개소)의 평균 투명도로부터 환산된(ε = 1.7/SD, m^-1; ^{Henderson-Sellers, 1984}; ^{Joehnk and Umlauf, 2001}; ^{Wetzel, 1983}) 소광계수(light attenuation coefficient, ε)와 Chl.α 및 tripton의 관계는 Fig. 10과 같다. 기수호 중 12개 호소에서 는 투명도가 측정되지 않았다. 3개 기수호의 자료를 포함 시킨 것은 이들 호소에 한해서는 그 값이 담수호의 경향과 크게 벗어나지 않았기 때문이다. 소광계수는 Chl.α와 tripton 모두와 높은 상관성을 보였으나 tripton과의 상관성 이 약간 더 높았다.

Fig. 10. Relationship between chlorophyllαconcentration and light attenuation coefficient (a), non-living suspended solids (tripton) and light attenuation coefficient (b).

3.4.2. 소광요인

Chl.α와 식물플랑크톤의 건조중량을 감한 TSS (tripton)로 도출된 다중회귀식은 식 (3)과 같다.

(3)

ϵ = 0.016 Chl . a + 0.094 TSS - 0.13 Chl . a + 0.54 n = 68 , r = 0.91

(ε: m^-1, TSS: mg L^-1, Chl.α: μg L^-1)

식 (1)에서 TSS-0.13Chl.α는 tripton에 해당하는 것으로서 Chl.α로부터 환산된 식물플랑크톤의 건조중량을 TSS에서 뺀 값이다. 계산된 tripton으로 도출된 다중회귀식은 식 (4) 와 같으며, 이를 통해 소광효과를 분리하여 파악할 수 있 다. 즉 순수한 물과 용존물질에 의한 소광계수가 0.54 m^-1 이고, 식물플랑크톤의 비소광계수가 0.016 m² (mg Chl.α)^-1, tription의 비소광계수는 0.094 m² g^-1이 된다.

(4)

ϵ = 0.016 Chl . a + 0.094 Tripton + 0.54 n = 68 , r = 0.91

(TRIPTON: non-living suspended solids, mg L^-1)

식물플랑크톤의 건조중량을 감하지 않고 TSS를 반영하여 도출된 다중회귀식은 식 (5)와 같았는데, 이는 식 (3)으로부 터 환산하여도 같은 결과를 얻는다. 식 (5)를 적용하는 경 우 식물플랑크톤의 비소광계수가 0.0035 m² (mg Chl.α)^-1로 낮아지는데 이는 식물플랑크톤에 의한 빛 산란효과가 TSS 에 포함되어 감해지기 때문이다. 따라서 식물플랑크톤의 비소 광계수를 도출하기 위해 부유물질 농도를 고려하는 경우 식 (5)가 아니라 식 (3)의 형태로 적용하여야 함을 알 수 있다.

(5)

ϵ = 0.0035 Chl . a + 0.094 TSS + 0.54 n = 68 , r = 0.91

식 (4)에서 Chl.α와 tripton의 표준화된 회귀계수(standardized regression coefficient)는 각각 0.36과 0.62로 tripton의 소광에 대한 상관성이 Chl.α에 비해 컸다. 식 (2)에 Chl.α와 Tripton 의 평균 농도를 적용하였을 때 소광에 미치는 영향도는 물 자체와 용존고형물이 40 %, 식물플랑크톤이 21 %, tripton 이 39%였다. 이때 순수한 물 자체에 대한 백색광의 소광계 수를 0.039 m^-1 (^{Sakamoto, 1966b})로 본다면 소광에 대한 영 향도는 tripton (39 %) > CDOM (37 %) > 식물플랑크톤(21 %) > 순수한 물(3 %)의 순이 된다.

68개 호소에서 나타난 소광계수는 0.3 ~ 4.8 m^-1의 범위를 보였고 평균은 1.3 m^-1였다. 이는 ^{Kang et al. (2018)}이 낙동 강 합천창녕보의 특정 구간에서 측정한 평균치와 일치하는 수준이다. ^{Megard et al. (1980)}은 식물플랑크톤의 비소광계 수가 0.009 ~ 0.02 m² (mg Chl.α)^-1의 범위에 있다고 보고한 바 있다. ^{Kong (2017)}은 팔당댐 앞 지점의 30년간 봄철 자 료로부터 Chl.α의 비소광계수를 0.02 m² (mg Chl.α)^-1로 추 정한 바 있고, 이 값은 ^{Lorenzen (1980)}의 값과 동일하다.

^{Kang et al. (2018)}은 순수한 물과 용존물질의 소광계수 를 0.305 m^-1, Chl.α의 비소광계수는 0.013 m² (mg Chl.α)^-1, 부유물질의 비소광계수는 0.090 m² g^-1으로 각각 보고하였 다. 본 연구에서 나타난 Chl.α의 비소광계수 값(0.016 m² (mg Chl.α)^-1)은 ^{Kong (2017)}이나 ^{Lorenzen (1980)}의 값 (0.02 m² (mg Chl.α)^-1)보다는 다소 낮은 반면 ^{Kang et al. (2018)}의 값(0.013 m² (mg Chl.α)^-1)보다는 다소 컸다. 그러 나 ^{Kong (2017)}은 고형물을 분석에 포함시키지 않고 단순 회귀를 하여 계수 값을 얻은 것이고, ^{Kang et al. (2018)}은 식물플랑크톤의 식 (5)와 같이 TSS를 적용하여 계수 값을 구했다는 점이 상이하다. 본 연구의 결과로 볼 때 Chl.α의 비소광계수는 독립변수로 Chl.α만 고려하여 회귀식을 도출 하는 경우 과대평가되고, tripton 대신 TSS를 적용하면 과 소평가된다는 점을 확인할 수 있었다.

4. Conclusion

2013 ~ 2017년간의 환경부 물환경측정망 자료를 활용하여 국내 81개 호소의 수질 특성을 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

용존산소를 제외한 수질항목의 값은 정규분포보다는 좌측으로 편포된 분포를 보인다.
호소의 pH나 용존산소는 유기물과 영양염류와 양의 상관을 보였는데, 이는 항목간 직접적인 인과관계라기보다 는 식물플랑크톤 현존량(Chl.α)의 매개에 의한 것으로 추정 되기 때문에 관련 해석 시 유의할 필요가 있다.
BOD₅나 COD_Mn은 유기물의 양을 과소평가하게 되므 로 호소 환경기준의 유기물 항목을 TOC로 전환한 것은 타 당했다고 볼 수 있다. 다만 염분이 700 μS cm^-1를 넘는 기 수호에서는 UV 산화법에 의한 측정 시 TOC 농도가 낮게 과소평가되므로 수질오염공정시험기준에서 기수호의 TOC 측정은 고온산화법으로 제한하는 것이 바람직하다.
질소/인의 비로 볼 때 국내 대부분의 호소에서 식물플 랑크톤 성장의 제한인자는 인으로 평가되었다. 또한 N/P비 는 질소보다는 인의 상대적 농도에 의해 달라지기 때문에 N/P비와 Chl.α의 멱함수 관계는 N/P비 자체라기보다는 인 농도에 의해 매개되는 것이라 판단된다. 기수호에서는 N/P 비가 같은 인 농도의 조건에서의 담수호보다 낮은데 영분 성층 형성 시 주로 심층수 및 퇴적물에서 일어나는 탈질을 검토할 가치가 있다.
식물플랑크톤 현존량은 하천형 호소에서 겨울과 늦여 름을 전후하여 첨두치를 보이는 쌍봉형으로 호수형 호소에 서는 초가을에 최대치를 보이는 단봉형으로 나타났는데 이 에 대한 보다 상세한 육수학적 조사가 필요하다. 호소의 평균수심이 증가할 때 Chl.α 농도는 멱함수 형태로 감소하 는데, 호소의 위치와 유역의 오염원 분포의 차이 및 수심 과 퇴적물의 영향의 관계를 추후 조사할 필요가 있다.
호소 상층에서의 빛 소멸에 미치는 영향도를 비교할 때 국내 호소의 수중 방사환경은 외부로부터 유입되는 비 생물성 부유물질의 영향을 크게 받는다. Chl.α와 부유물질 농도의 다중회귀식으로부터 적정한 Chl.α의 비소광계수 값 을 얻기 위해서는 식물플랑크톤의 건조중량을 감한 비생물 성고형물(tripton)을 적용하여야 한다.

Acknowledgement

본 연구는 환경부의 “수질 및 수생태계 목표기준 평가 규정 개정안 마련 연구” 과제에서 얻어진 자료와 결과를 보완한 것으로 이에 감사드립니다.

Appendices

Appendix 1. Types of 81 lakes in Korea and average water quality (whole layer), 2013 ~ 2017

Lakes and reservoirs		Type			pH	DO mg/L	EC μS/cm	BOD mg/L	COD mg/L	TOC mg/L	TSS mg/L	TN mg/L	TP μg/L	Chl.α μg/L	SD m

Gachang	가창호	L	F	P	7.3	10.3	77	1.2	2.1	1.8	1.6	1.30	16	4.5	2.1
Gampo	감포호	L	F	P	7.4	9.7	98	0.8	2.6	1.9	1.9	0.64	8	2.4	2.0
Gwangdong	광동호	L	F	P	8.1	11.4	159	1.4	2.3	2.0	2.8	2.28	17	4.5	1.4
Gucheon	구천호	L	F	P	7.0	8.5	63	1.0	1.8	1.2	2.3	1.11	11	3.4	2.6
Gunwi	군위호	L	F	P	7.6	8.9	114	0.8	5.5	3.8	2.7	1.20	15	5.5	1.7
Naju	나주호	L	F	P	7.7	9.8	92	1.2	4.4	2.8	4.1	0.75	21	10.7	1.6
Dalbag	달방호	L	F	P	7.7	11.2	87	1.8	3.0	2.9	1.6	1.71	14	3.4	1.8
Damyang	담양호	L	F	P	7.5	10.0	68	0.7	2.6	1.7	1.9	1.08	13	4.5	2.5
Daegok	대곡호	L	F	P	7.8	7.8	140	1.1	4.0	2.9	4.3	1.16	27	4.9	1.7
Daea	대아지	L	F	P	7.6	10.6	60	1.1	3.2	1.7	3.2	1.63	15	8.4	2.7
Daecheong	대청호	L	F	P	7.8	8.9	162	1.3	3.3	2.0	2.5	1.94	20	6.4	3.1
Dongbok	동복호	L	F	P	7.5	8.9	79	1.4	2.9	2.0	2.0	0.83	11	5.2	1.8
Donghwa	동화호	L	F	P	7.7	10.6	62	0.8	2.5	1.5	1.8	1.21	11	3.6	2.3
Milyang	밀양호	L	F	P	6.9	9.7	50	0.9	1.5	1.2	1.9	1.19	14	2.3	3.0
Boryong	보령호	L	F	P	7.6	9.7	127	1.5	2.7	1.5	2.7	1.92	15	5.5	2.0
Buan	부안호	L	F	P	6.8	9.8	79	1.0	2.8	1.8	1.6	1.18	9	2.7	2.5
Sayon	사연호	L	F	P	7.9	8.0	143	1.2	3.9	2.8	4.0	1.24	25	5.6	1.5
Sangsa	상사호	L	F	P	7.2	8.7	79	1.2	2.7	1.5	1.4	0.86	14	3.9	3.9
Soyang	소양호	L	F	P	7.4	9.1	93	1.2	2.2	1.6	2.4	1.88	14	2.8	3.6
Sueo	수어호	L	F	P	7.3	9.5	142	1.2	2.4	1.5	2.6	1.30	14	3.6	3.1
Angye	안계호	L	F	P	7.7	9.7	160	1.0	4.4	3.4	2.2	1.19	14	6.4	1.9
Andong	안동호	L	F	P	7.2	8.3	139	1.4	2.7	2.3	1.1	1.62	21	2.3	4.8
Yeongcheon	영천호	L	F	P	7.9	9.5	134	1.1	4.5	3.5	2.4	1.35	16	6.7	1.9
Okjeong	옥정호	L	F	P	7.4	8.5	128	1.8	3.0	1.8	2.2	1.82	13	5.7	2.5
Yongdam	용담호	L	F	P	7.4	9.5	80	1.0	2.6	1.6	1.1	1.78	11	3.0	3.8
Unmun	운문호	L	F	P	7.3	8.5	79	1.8	2.3	1.9	3.1	1.22	10	2.4	2.6
Imha	임하호	L	F	P	7.3	8.4	162	2.0	4.5	4.2	2.6	1.98	33	3.3	3.2
Jangseong	장성호	L	F	P	7.8	9.5	93	1.0	3.6	2.2	2.7	0.97	21	8.3	2.2
Jangheung	장흥호	L	F	P	7.6	10.4	81	1.9	2.8	1.9	2.3	0.73	20	3.3	2.3
Juam	주암호	L	F	P	7.3	8.7	81	1.2	2.9	1.9	1.7	0.76	15	5.1	3.1
Chungju	충주호	L	F	P	8.1	10.6	240	1.2	2.4	1.4	3.1	2.45	23	2.7	3.5
Paro	파로호	L	F	P	8.0	10.8	111	0.7	2.3	1.4	1.5	1.37	10	1.6	5.3
Pyonghwa	평화의호	L	F	P	7.8	11.0	173	1.1	1.6	1.1	4.2	1.56	17	1.9
Hapcheon	합천호	L	F	P	7.7	8.9	111	1.0	2.5	1.8	2.1	1.83	16	2.9	2.7
Ganwol	간월호	R	B	N/P	8.3	11.0	2388	6.1	13.7	5.3	21.6	3.40	189	58.6
Gyongcheon	경천지	R	F	P	7.9	10.3	118	1.1	3.9	2.6	2.3	1.90	18	7.7	3.0
Gyongpo	경포호	R	B	N/P	8.1	9.8	34061	4.1	5.5	1.4	34.3	1.40	84	19.2
Gosam	고삼지	R	F	P	8.0	11.2	196	2.5	7.0	4.7	7.0	2.31	63	14.3	1.2
Gwanggyo	광교지	R	F	P	8.0	11.2	155	1.9	5.9	3.6	5.5	2.04	54	12.8	1.2
Gwangju	광주호	R	F	P	7.8	10.3	88	1.1	4.3	2.7	3.7	0.98	21	8.0	1.8
Gwangpo	광포호	R	B	N	8.4	11.7	4682	7.1	11.3	3.8	43.2	1.55	195	96.0
Goesan	괴산호	R	F	P	8.1	10.6	152	1.2	3.4	2.3	6.2	2.12	30	4.5
Geumgang	금강하구	R	F	P	8.2	10.9	346	2.9	8.0	4.5	17.6	2.78	74	40.3	0.8
Geumho	금호호	R	B	P	8.1	10.7	3128	2.0	6.9	4.1	13.9	1.16	42	19.1	0.7
Nakdong	낙동강하구	R	F	P	8.2	10.7	407	1.5	5.2	3.3	7.6	2.79	89	24.5	1.1
Namyang	남양호	R	B	P	7.8	10.7	1082	5.0	11.7	7.2	16.1	4.44	135	43.3	0.8
Daeam	대암호	R	F	P	8.0	9.1	260	1.5	4.3	2.9	7.5	2.03	34	8.1	1.3
Daeho	대호	R	B	N/P	8.2	10.4	2605	2.8	10.2	4.5	10.5	1.31	79	32.4	0.9
Maeho	매호	R	B	N/P	8.1	10.8	9973	3.5	7.5	1.9	18.4	1.11	60	21.9
Bomun	매호	R	F	P	8.2	10.5	164	2.1	6.0	2.9	7.1	0.69	31	17.0	1.0
Boseong	보성호	R	F	P	8.0	11.9	134	1.9	4.4	2.4	8.1	1.26	32	19.2	1.1
Bongpo	봉포호	R	F	P	8.1	9.3	224	2.7	6.8	5.4	7.8	0.83	36	19.0
Bunam	부남호	R	B	P	8.3	10.7	4666	4.4	13.2	3.4	15.3	1.55	75	41.7	0.4
Sapgyo	삽교호	R	F	P	8.2	10.7	639	4.7	10.9	6.1	29.8	4.74	162	72.8	0.6
Seoho	서호	R	F	P	8.2	13.4	524	5.5	11.1	7.3	17.2	6.27	116	65.9	0.7
Seonam	선암호	R	F	P	8.1	9.6	279	1.6	4.3	3.0	6.3	2.17	36	8.9	1.5
Songji	송지호	R	B	P	7.8	11.0	15342	2.4	7.0	1.4	12.8	1.13	39	9.9
Singal	신갈지	R	F	P	8.1	10.9	578	4.2	9.9	6.2	12.7	4.69	123	34.0	1.2
Asan	아산호	R	B	P	8.1	10.9	861	4.0	10.5	5.0	19.9	5.28	116	56.8	0.8
Yoncho	연초호	R	F	P	7.3	8.9	108	1.6	4.0	2.5	7.9	1.04	26	7.0	1.8
Yongrang	영랑호	R	B	P	8.1	10.6	41350	2.1	4.1	1.3	29.8	1.16	45	5.2
Yongsan	영산호	R	F	P	7.8	9.9	685	2.2	6.7	3.8	19.4	3.17	64	19.6	0.6
Yongam	영암호	R	B	P	7.9	10.3	1448	1.0	5.6	3.2	14.0	1.79	34	7.9	0.8
Yedang	예당지	R	F	N/P	8.2	11.0	252	3.3	7.5	4.5	12.6	1.25	70	39.6	1.0
Woncheon	원천지	R	F	N/P	8.0	11.8	417	2.2	5.0	3.7	6.8	0.98	50	15.4	1.0
Uiam	의암호	R	F	P	8.0	11.4	103	1.4	3.3	2.1	3.4	2.13	18	7.5	2.4
Idong	이동지	R	F	P	7.8	10.6	284	2.7	6.4	4.4	8.7	1.67	70	10.9	1.0
Junam	주남저수지	R	F	P	7.8	9.6	239	4.2	9.1	6.6	13.0	1.23	61	31.4	0.7
Jinyang	진양호	R	F	P	7.8	10.3	112	1.4	3.0	2.0	4.2	1.54	24	6.9	2.2
Cheonjin	천진호	R	F	P	8.2	9.1	177	2.4	6.2	4.1	5.8	0.54	22	14.5
Cheongcho	청초호	R	B	P	7.9	9.2	42020	2.2	3.7	1.4	29.7	1.15	53	7.6
Cheongpyong	청평호	R	F	P	7.7	11.1	119	0.8	3.2	1.6	3.1	1.83	17	5.6	2.6
Chuncheon	춘천호	R	F	P	8.1	10.3	99	1.2	3.1	1.9	2.3	1.56	15	5.0	2.5
Chungjujo	충주조정지	R	F	P	8.1	12.0	241	1.6	2.9	1.7	5.4	2.54	39	6.3	1.4
Tapjeong	탑정지	R	F	P	8.1	10.5	149	1.3	4.7	2.9	5.8	1.47	26	10.3	2.3
Paldang	팔당호	R	F	P	8.0	10.8	221	1.5	4.0	2.4	5.7	2.27	32	13.7	1.8
Pyongrim	평림호	R	F	P	7.3	8.0	120	1.8	4.2	2.5	6.1	1.31	24	9.5	1.6
Hyangho	향호	R	B	N/P	8.2	10.9	9575	3.4	8.6	2.1	15.9	1.45	77	19.9
Hwajinpo	화진포호	R	B	P	8.2	10.8	18952	4.1	7.9	1.4	17.4	1.27	56	15.7
Hoeya	회야호	R	F	P	7.6	8.7	325	1.8	5.4	2.8	6.6	1.92	36	13.7	2.0
Hoengseong	횡성호	R	F	P	7.5	8.7	140	1.8	2.3	2.0	1.8	2.52	19	4.4	2.3

[i] L: lake-type, R: river-type, B: brackish, F: freshwater, P: phosphorus-limited, N: nitrogen-limited, N/P: phosphorus-limited and nitrogen-limited

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