1. Introduction
갑천 최상류부 지역은 대전광역시에서 중요한 생태하천으 로 주민들이 흑석유원지, 장평유원지, 상보원유원지 등을 친 환경 물놀이 지역으로 이용되어 왔다.
그러나, 이러한 지역은 하수처리구역외 지역이므로 미처리된 오수가 하수관로에 차 집되지 않거나, 계룡공공하수처리시설의 방류수가 두계천을 통해 갑천에
합류되어 수질오염을 가중시키고 있다. 또한, 갑 천 상류부 용천교 지점 근처인 서구 평촌동, 용촌동, 매노동 등 일원에 시설용량 6,000m3/일 규모의 평촌공공폐수처리시 설이 2020년 조성 예정이고(Lim, 2018) 농업용수로 활용되는 방동저수지의 배출수가 갑천으로 유입되어 향후 수질오염에 악영향을 끼칠 것으로 우려하고 있다(Chu and Lim, 2018).
최근 갑천 상류부 주요 수질측정망 지점인 봉곡2교 지점은 하류 지점인 가수원교(갑천1) 지점에 비해 수질이 악화되고 있는 실정이다. 이는 계룡공공하수처리시설
방류수가 제1지 류하천인 두계천으로 유입되어 수질이 양호하지 않을 뿐만 아니라 갑천 상류부에 유입되어 봉곡2교 등의 수질에 영향 을 미쳤기 때문인
것으로 판단된다.
2017년 수질자료에 의하면 두계천(우면동지점)의 연평균 총질소(TN) 농도는 갑천 상류부 봉곡2교에 비해 1.8배, 가수 원교에 비해 2.3배가
높고, 연평균 총인(TP) 농도의 경우에 도 두계천이 봉곡2교에 비해 1.3배, 가수원교에 비해 1.5배로 높은 경향을 띄고 있다. 봉곡2교의 수질에
영향을 미치는 요 인은주변지역의 도시화에 의한 영향도 있지만 계룡공공하수 처리시설의 방류수와 두계천의 수질변화와 관계가 있을 것 으로 추정된다(Lee, 2012). 두계천과 갑천 주요 지점의 5년 간(2013 ~ 2017) 총질소와 총인의 수질변화를 살펴보면 두계 천의 경우 갑천의 가수원교에 비해 총질소
농도는 급격히 증 가하고, 총인 농도의 경우는 급격히 감소하는 특징을 나타내 고 있다. 이러한 원인은 방류수 수질기준 가운데 총질소 농 도는 20
mg/L이하, 총인 농도는 0.3 mg/L이하로 총질소 농도 기준이 총인농도에 비해 매우 강화되지 않았기 때문인 것으 로 유추된다.
이와 유사한 현상이 갑천의 하류부에도 발생하고 있는데 갑천의 수질은 전반적으로 차집관로의 설치, 공공하수처리시 설의 고도처리공법 도입 등으로 개선되는
경향이나 공공하 수처리시설 방류수 배출지점 이하의 갑천 하류부는 공공하 수처리시설의 방류수와 대전 1,2 산업단지와 인근 생활권에 서 발생하는 하수가
이송 과정에서 하천으로 유입되어 특히 갑천4 지점(갑천교)의 수질이 악화되는 경향을 보이고 있다 (Guemgang Water Basin Management Committee, 2018). 또 한, 1992년 1월부터 2014년 12월까지 대전 공공하수처리시 설의 증설에 따른 해당기간 갑천 주요 지점의 평균 수질농도 변화를 분석한
자료에 의하면 1994년 중반 이후 갑천상류(봉 곡교), 대덕대교 지점은 서로 수질이 유사한 경향을 나타냈 다. 대전 공공하수처리시설 방류수가 유입되고
난 이후의 지 점인 갑천교 지점에서 수질이 급격하게 악화되고 금강과 합 류되기 직전인 신구교 지점의 TP 농도만 다소 차이가 있을 뿐 대부분 갑천교
지점의 농도와 유사한 수준을 보여 급격한 수질 악화는 대전 공공하수처리시설의 영향이 절대적인 것 으로 보고하고 있다(Lee and Seo, 2015; Nam, 2013).
따라서 본 연구의 목적은 갑천 상류부인 봉곡2교를 중심으 로 수질오염 우려구간으로 예상되는 지점을 선정, 수질 특성 파악, 오염원 및 오염부하량 산정
등을 통해 갑천 상류부의 수질관리방안을 제시하는 것이다.
2. Materials and Methods
2.1. 조사지점
갑천중권역의 주요 하천 중 하나인 갑천은 국가하천으로 하 천연장은 33.53 km, 유로연장은 73.7 km, 유역면적은 648.87 km2 이며, 두계천은 갑천 제1지천으로 하천연장은 15.10 km, 유로연 장은 21.40 km, 유역면적은 69.79 km2이다. Fig. 1은 수질조사지 점의 위치를 나타낸 것으로 공공하수처리시설 2곳과 유원지 3곳을 함께 표시하였다. 하천 수질과 유량조사를 동시에 측정 한 지점은 갑천의
경우 용촌교, 봉곡2교, 물안길 지점으로 선정 하였고, 기존 수질측정망 지점은 수질 변화를 알아보기 위해 활용하였다.
Fig. 1. Sampling points of the Gapcheon watershed.
갑천 상류부의 주요 지점인 용촌교, 봉곡2교, 가수원교는 주요 수질측정망 지점으로 대전보건환경연구원에 정기적으 로 조사하는 지점이다. 용촌교는 본류의
최상류지점이고, 봉 곡2교는 두계천이 유입되어 합류하는 지점으로 봉곡2교 하 류부에 비해 오염이 우려되는 지점이다. 가수원교는 농업용 수로 활용되는
방동저수지 배출수가 갑천으로 유입되고, 이 후에 흑석유원지, 장평보 유원지, 상보안 유원지를 거쳐 갑 천에 유입되는 도달되는 수질측정망(갑천1) 지점이다.
두계천은 봉곡2교 지점 전에 유입되는 지방하천으로 두계 천의 주요 측정지점 중 두계교는 충남보건환경연구원에서, 원정교는 대전보건환경연구원에서 각각
수질관리를 위해 조 사하는 지점이며, 계룡휴게소와 우면동은 계룡공공하수처리 시설에서 운영하는 지점이다. 공공하수처리시설 500 m 상류 부가 계룡휴게소이고
500 m 하류부가 우면동이므로 공공하 수처리시설의 방류수가(평균 16,700 m3/d) 계룡휴게소와 우 면동 사이에서 배출되고 있다. 두계교는 계룡휴게소 900 m 상류부에 있고 원정교는 우면동 하류 1.6 km에 있으며, 우면 동
하류 3.5 km 지점에 봉곡2교가 위치하고 있다. 두계보는 두계천 최하류부 지점으로 갑천 합류지점 상류부 약 500 m 정도에 위치하고 있으며 오염부하량을
조사하기 위한 지점 이다.
2.2. 조사방법
유량 측정은 갈수시인 2018년 11월 ~ 12월에 3회 측정하였 고, 유량측정은 Global Water BA1100 Model FP111 Flow
Probe 유속계를 이용하여 유속-단면적 방법으로 측정하였으 며, 현장 여건에 따라 부표를 이용한 유속측정으로 상호 보 완하였다. 실측 유량과 수질을
각각 평균한 자료를 이용하여 주요 지점을 기준으로 유역에 해당하는 오염부하량을 산정 하였으며, 2013년부터 2018년까지의 수질변화 특성을 파악
하기 위해 수질측정망 자료를 활용하였다. 본 연구에서 분석 한 수질항목은 TOC, COD, BOD, SS, TN, TP이고, 분석방법 은 수질오염공정시험기준(ME, 2018)에 따라 분석하였다.
3. Results and Discussion
3.1. 갑천 상류부의 주요 지점의 수질변화
대전시 환경기본조례의 지역환경기준(Daejeon Metropolitan City, 2014)은 지방자치단체에서 별도로 관리하는 하천수질 기준으로 국가에서 제시하는 것보다 약간 강화된 기준이다. 두계천 합류점부터 유등천 합류점전까지의 하천수질기준은
Ib등급(좋음)이며, 환경정책기본법의 하천 생활환경기준에 의한 수질기준은 국가환경기준은 II등급(약간 좋음)에 해당 하는 것으로 나타났다.
Fig. 2는 용촌교, 봉곡2교, 가수원교의 2013년부터 2018년 까지 연평균 COD 농도변화를 나타낸 것이다. 용촌교는 2013년 평균 2.0 m/L에서
2018년 2.9 mg/L로 약간 증가한 추세이며 2013년 봉곡2교 2.9 mg/L, 가수원교 2.7 mg/L에서 2018년에는 봉곡2교 3.9
mg/L, 가수원교 3.7 mg/L로 용촌교 에 비해 두 지점이 약 1.5배 높은 것은 두계천의 유입으로 판단된다. 봉곡2교의 평균 COD농도가 4
mg/L이상으로 나타 내기 시작하는 것은 향후 지역환경기준치를 육박하고 있어 하천수질기준 Ib등급(좋음) 유지하기 위한 노력이 필요하다.
Fig. 2. Changes of annual average concentration of COD at Yongchon Bridge, Bonggok 2 Bridge and Gasuwon Bridge.
Fig. 3은 용촌교, 봉곡2교, 가수원교의 2013년부터 2018년 까지 연평균 COD 농도의 월별 변화를 나타낸 것이다. 용촌 교의 수질이 다른 두 지점에
비해 비교적 양호한 편인 반면, 봉곡2교와 가수원교 두 지점이 COD 3.0 mg/L를 초과한 시 기가 주로 3월부터 9월까지로 나타난 것은 농번기
기간에 하 천수를 농업용수로 활용한 후 하천으로 배출한 것으로 분석 된다.
Fig. 3. Change of monthly concentration of COD at Yongcheon Bridge, Bonggok 2 Bridge and Gasuwon Bridge.
Fig. 4는 용촌교, 봉곡2교, 가수원교의 2013년부터 2018년 까지 연평균 TOC 농도 변화를 나타낸 것이다. 용촌교는 2013 년 평균 1.075 mg/L에서
2018년 1.904 mg/L로 증가하였으며, 봉곡2교는 2013년 1.7 mg/L에서 2018년 2.4 mg/L로 증가하 였고, 가수원교도 2013년
1.609 mg/L에서 2018년 2.533 mg/L로 증가하였다. 세 지점 모두 지역환경기준치 TOC 3.0 mg/L이하로 하천수질기준 Ib등급(좋음)를
유지하였으나 용촌 교에 비해 봉곡2교와 가수원교의 TOC 농도가 BOD와 COD 와 마찬가지로 약간 높은 것으로 나타났다. 이와 같이 TOC가 증가한
원인은 2018년에 두계천 하류부 원정교 지점에 평균 TOC 2.9 mg/L정도로 높게 나타난 것으로 볼 때 두계천의 영 향인 것으로 판단된다.
Fig. 4. Changes of annual average concentration of TOC at Yongchon Bridge, Bonggok 2 Bridge and Gasuwon Bridge.
Fig. 5는 용촌교, 봉곡2교, 가수원교의 2013년부터 2018년 까지 연평균 TOC의 월별 변화를 나타낸 것이다. 봉곡2교와 가수원교 두 지점의 TOC
농도가 2.0 mg/L이상인 시기가 주 로 5월부터 8월까지 나타나 COD 수질변화와 마찬가지로 농 번기에 약간 높은 경향을 보였다.
Fig. 5. Change of monthly concentration of TOC at Yongchon Bridge, Bonggok 2 Bridge and Gasuwon Bridge.
Fig. 6은 용촌교, 봉곡2교, 가수원교의 2013년부터 2018년 까지 연평균 TN 농도변화를 나타낸 것이다. 용촌교는 2013 년 평균 1.743 mg/L에서
2018년 2.179 mg/L로 약간 증가하 였으며, 봉곡2교는 2013년 평균 2.411 mg/L에서 2018년 2.774 mg/L로, 가수원교는
2013년 평균 2.366 mg/L에서 2018년 2.278 mg/L로 증가하였다. 용촌교가 가수원교보다 상류임에도 불구하고 두 지점의 수질이 비슷한
수준을 갖는 것은 용촌교 지역이 하수처리구역이외의 지역이므로 정화조 상등액이 배출되거나 축산분뇨가 일부 배출되는 것으로 추 정한다.
Fig. 6. Changes of annual average concentration of TN at Yongchon Bridge, Bonggok 2 Bridge and Gasuwon Bridge.
한편, 2018년 봉곡2교의 질소성분을 분석해보면 용존총질 소가 평균 2.697 mg/L일 때 암모니아성질소는 0.178 mg/L, 질산성질소는 2.079
mg/L로 질산화된 비율이 77 %정도로 나타났고, 가수원교의 경우도 용존총질소가 평균 2.203 mg/L, 암모니아성질소는 0.071 mg/L,
질산성질소는 1.770 mg/L로 질산화비율이 80 %정도인 것으로 나타났다. 하천에 위치한 보 등으로 인해 체류시간이 증가하여 질산화로 인해 질산성질소
농도가 높은 것으로 판단된다. 봉곡2교의 질소성 분이 높은 이유는 두계천에서 유입되는 질소성분에 의한 것 으로 판단되며, 두계천 최하류부인 두계보에서
실측한 최근 TN 농도도 약 2.9 mg/L정도이고, 상류부인 원정교에서도 3.267 mg/L 수준으로 높은 것으로 나타났다.
Fig. 7은 용촌교, 봉곡2교, 가수원교의 2013년부터 2018년 까지 연평균 TN 농도의 월별 변화를 나타낸 것이다. 농번기 유기물질의 변화가 다른 시기보다
상승한 것에 비해 4월부 터 10월까지 TN 농도가 2.5 mg/L이하로 낮아지는 경향을 보였다. TN 농도가 낮아지는 이유는 하천 내에 갈대, 군락의
흡수 및 수중보 등에 의한 자연적인 탈질효과에 기인한 것으 로 판단되는데, 이는 하천저수로 내 습지면적을 증가시킴으 로써 수생식물에 의해 오염물질제거
효과가 높아진다는 기 존 연구결과에서와 같이 갑천 상류부 및 두계천 등의 습지 내 수생식물에 의한 영양염류 제거 잠재력이 높았기 때문인 것으로 판단된다(Reddy and DeBusk, 1987; Ryu, 2009).
Fig. 7. Changes of monthly concentration of TN at Yongchon Bridge, Bonggok 2 Bridge and Gasuwon Bridge.
Fig. 8은 용촌교, 봉곡2교, 가수원교의 2013년부터 2018년 까지의 연평균 TP 농도변화를 나타낸 것이다. 용촌교는 2013 년 평균 0.035 mg/L에서
2018년 0.010 mg/L로 감소하였고, 봉곡2교는 2013년 평균 0.041 mg/L에서 2018년 0.031 mg/L 로 감소하였으며, 가수원교는
2013년 평균 0.038 mg/L에서 2018년 0.020 mg/L로 큰 폭으로 감소하였다. 지점별로 비교 해보면, 할 때 봉곡2교가 가장 높은
것으로 나타난 반면, 용 촌교가 가장 낮은 것으로 나타났는데, 이는 질소농도 변화와 유사하게 두계천에 의한 영향인 것으로 판단된다.
Fig. 8. Changes of annual average concentration of TP at Yongchon Bridge, Bonggok 2 Bridge and Gasuwon Bridge.
두계천 최하류인 두계교에서 실측한 최근 TP 농도의 경 우도 약 0.035 mg/L이었고, 상류부인 원정교에서도 2018년 평균 TP 농도는 0.032
mg/L, 2013년부터 2016년까지 평균 TP 농도도 0.080 mg/L로 지역환경기준 0.040 mg/L보다 2 배나 높은 것으로 나타났다.
봉곡2교에서 TP 농도가 0.04 mg/L이하 수준을 유지하기 위해서는 두계천에서 유입되는 TP 농도를 낮게 유지하기 위한 노력이 필요한 것으로 판단
된다.
Fig. 9는 용촌교, 봉곡2교, 가수원교의 2013년부터 2018년 까지의 연평균 TP 농도의 월별 변화를 나타낸 것이다. 5월 이후부터 11월까지도 TP가
0.040 mg/L이상으로 높아지는 경향을 보여 농번기에 농경지에서 하천수를 농업용수로 활 용한 이후 하천으로 배출하기 때문인 것으로 판단된다.
Fig. 9. Changes of monthly concentration of TP at Yongchon Bridge, Bonggok 2 Bridge and Gasuwon Bridge.
3.2. 두계천의 주요 지점의 수질변화
Fig. 10은 두계천 주요 지점의 2013년부터 2018년까지 연 평균 BOD 농도 변화를 나타낸 것이다. 최상류인 두계교는 2013년 평균 1.3 mg/L에서
2018년 1.2 mg/L로 큰 변화가 없 는 반면, 최하류부인 원정교 2013년 평균 2.1 mg/L에서 2018년 1.3 mg/L로 약간 감소하였으나
두계교와 큰 차이는 없었다. 반면, 계룡휴게소는 2013년 평균 1.5 mg/L에서 2018 년 2.4 mg/L로 약간 증가하였고, 우면동은 2014년
평균 2.3 mg/L에서 2018년 2.6 mg/L로 약간 증가하였다.
Fig. 10. Changes of annual average concentration of BOD at the main points of Dugaecheon.
Fig. 11은 두계천 주요 지점의 2013년부터 2018년까지 연평 균 COD 농도의 변화를 나타낸 것이다. 두계교는 2013년 평균 3.0 mg/L에서 2015년까지
증가하였다가 다시 감소하여 2018 년 3.3 mg/L 수준을 보인 반면, 계룡휴게소는 2013년 평균 1.5 mg/L에서 2018년 3.4 mg/L로
증가하였다. 우면동은 2013년 평균 4.5 mg/L에서 2018년 3.9 mg/L로 감소한 반면, 원정교는 2013년 평균 3.8 mg/L에서 2018년
4.5 mg/L로 증가하였다. 2018년 기준으로 볼 때 원정교가 두계교에 비해 약 1.4배 증 가한 것으로 나타났는데 이는 계룡공공하수처리시설 방류수
가 두계천 하류부인 원정교까지 영향을 주었기 때문이다.
Fig. 11. Changes of annual average concentration of COD at the main points of Dugaecheon.
Fig. 12은 두계천 주요 지점의 2013년부터 2018년까지 연 평균 TOC 농도 변화를 나타낸 것이다. 두계교는 2013년 평 균 2.045 mg/L에서
2018년까지 연도별 농도 변화가 심하게 나타났다가 2018년 1.733 mg/L 수준인 것으로 나타났다. 원 정교는 2013년 평균 2.263 mg/L에서
2018년 평균 2.884 mg/L로 증가하여 원정교가 두계교에 비해 약 1.7배 높은 것 으로 나타났다.
Fig. 12. Changes of annual average concentration of TOC at the main points of Dugaecheon.
Fig. 13는 두계천 주요 지점의 2013년부터 2018년까지 연 평균 TN 농도 변화를 나타낸 것이다. 두계교는 2013년 평균 1.639 mg/L에서 2018년
1.687 mg/L로 거의 변화가 없었으며, 계룡휴게소는 2013년 평균 0.865 mg/L에서 2018년 1.481 mg/L로 약간 증가한 반면,
우면동은 2013년 평균 2.422 mg/L 에서 2018년까지 5.046 mg/L로 급격히 증가하였다. 이는 동 절기 공공하수처리시설에서 질산화가
충분히 이루어지지 않 아 방류수의 NH3-N 농도에 의해 BOD 농도가 높아진 것을 판단되며, 이러한 현상은 이미 여러 연구에서 입증된 바가 있다(Ekka et al., 2006; Yoon, 2015).
Fig. 13. Changes of annual average concentration of TN at the main points of Dugaecheon.
한편, 원정교는 2013년 평균 3.094 mg/L에서 2018년 3.267 mg/L로 약간 증가하였다. 공공하수처리시설의 방류수 수질기 준이 TN
20 mg/L 이하이나 실제 방류수의 평균 TN 농도는 8 ~ 13 mg/L 수준으로 공공하수처리시설 바로 아래 지점인 우면동에 영향을 미친 것으로
판단되며 하류로 내려갈수록 TN 농도가 희석되거나 감소된 것으로 판단된다.
Fig. 14은 두계천 주요 지점의 2013년부터 2018년까지 연 평균 TN 농도 변화를 나타낸 것이다. 두계교의 2013년 평균 0.024 mg/L에서 2018년
0.029 mg/L로 변화 폭이 크지 않았 고, 계룡휴게소는 2013년 평균 0.046 mg/L에서 2018년 0.057 mg/L로 두계교와 유사하게
변화 폭이 크지 않았다. 반 면, 우면동은 2013년 평균 0.134 mg/L에서2018년 0.066 mg/L 로 매우 큰 폭으로 감소되었고, 원정교는
2013년 평균 0.077 mg/L에서 2018년 0.330 mg/L로 크게 증가한 경향을 보였다. 이러한 원인은 공공하수처리시설 방류수 영향 이외에
우면 동과 원정교 사이에 불명오염원이 유입된 것으로 판단된다.
Fig. 14. Changes of annual average concentration of TP at the main points of Dugaecheon.
3.3. 적합성비교
갑천 상류부 주요 지점이 대전광역시 지역환경기준에 어느 정도 달성하는지 파악하는 것은 하천관리에 중요한 요소이 다. Table 1은 2018년의 수질자료를 이용하여 지역환경기준 (생활환경기준)의 달성여부를 파악한 것이다. 주요 지점 수 질자료는 연평균과 월별로 나누어서 표시하였는데
연평균은 기준치 이내로 만족하더라도 월별로 살펴보면 초과하는 경 우가 있으므로 부분적으로 초과함으로 표시하였다. 수질기준 은 두계천 합류점부터 유등천
합류전까지 구간에서 Ib(좋음) 으로 설정되어 있으므로 두계천이나 용촌교 상류부도 Ib등급 으로 설정하였다. TN은 지역환경기준에 포함되어 있지는
않 지만 본 연구에서 경험적으로 타 수질항목과 비교하여 4.0 mg/L를 기준으로 판단하였다. 적합성에 대한 비교 표시는 지역환경기준을 만족할 경우는
O으로 표시, 월평균 값이 부 분적 초과한 경우는 Δ으로 표시, 연평균 값이 초과한 경우 는 ×으로 표시하였다.
Table 1. Adequacy based on the local environmental standards
Sampling Point
|
BOD
|
COD
|
TOC
|
TN
|
TP
|
Annual Average
|
Monthly Average
|
Annual Average
|
Monthly Average
|
Annual Average
|
Monthly Average
|
Annual Average
|
Monthly Average
|
Annual Average
|
Monthly Average
|
Local environmental standard (mg/L)
|
<2
|
<4
|
<3
|
<4.0
|
<0.04
|
National environmental standard (mg/L)
|
<3
|
<5
|
<4
|
-
|
<0.1
|
Dugye cheon
|
Dugye Bridge
|
〇
|
Δ
|
〇
|
Δ
|
〇
|
〇
|
〇
|
〇
|
〇
|
Δ
|
Gyeryong rest area
|
×
|
Δ
|
〇
|
Δ
|
N.D.
|
N.D.
|
〇
|
〇
|
×
|
Δ
|
Umyun-dong
|
×
|
Δ
|
〇
|
Δ
|
N.D.
|
N.D.
|
×
|
Δ
|
×
|
Δ
|
Wonjeong Bridge
|
×
|
Δ
|
×
|
Δ
|
〇
|
Δ
|
〇
|
Δ
|
〇
|
Δ
|
Gapcheon
|
Yongchon Bridge
|
〇
|
〇
|
〇
|
〇
|
〇
|
〇
|
〇
|
〇
|
〇
|
〇
|
Bonggok 2 Bridge
|
〇
|
〇
|
×
|
Δ
|
〇
|
Δ
|
〇
|
〇
|
〇
|
Δ
|
Gasuwon Bridge
|
〇
|
〇
|
〇
|
Δ
|
〇
|
Δ
|
〇
|
〇
|
〇
|
〇
|
갑천 본류 지점에서 최상류인 용촌교는 모든 수질항목이 만족하는 것으로 나타났으며, 봉곡2교의 연평균 COD 농도는 지역환경기준을 초과하고 있었으며
월별로는 COD 및 TOC 가 모두 부분적으로 초과하였다. 가수원교는 연평균 COD 농 도가 지역환경기준에 만족하였지만 거의 기준인 4.0 mg/L에
근접하는 것으로 나타났으며, 월별로는 COD 및 TOC 농도 가 모두 부분적으로 초과하고 있다. 두계천의 경우 2018년 연평균 수질은 계룡공공하수처리시설
하류부인 우면동, 원정 교의 BOD 농도는 모두 초과하였으며, 우면동의 COD 농도 는 만족하였고, TP 농도는 초과한 반면, 원정교의 COD 농도
는 초과하였고 TP 농도는 만족하였다. 월평균 수질은 두 지 역 모두 BOD, COD, TN 및 TP 농도가 부분 초과하였다.
3.4. 오염부하량 산정 및 비교
갑천 상류부의 물안길 지점에서 다른 주요 지점의 오염부 하량을 파악하는 것은 하천 관리 우선순위를 정하는 중요한 요소이다. 평균 유량은 물안길이 176,650
m3/일, 두계보가 89,980 m3/일, 용촌교가 56,850 m3/일, 계룡공공하수처리장 이 16,700 m3/일로 조사되었다. 물안길 지점을 기준으로 봉곡 2교와 물안길 사이에 유량이 전체 유량의 52 %, 두계보가 26 %, 용촌교가 17 %, 계룡공공하수처리장이
5 %의 비율을 차 지하였다. 각 지점의 수질자료는 수질측정망의 2018년 평균 자료를 활용하였으며, 수질측정망에 없는 자료는 실측자료의 평균치를
이용하였다. BOD, TOC, SS, TN, TP 오염부하량 은 유량과 수질자료를 바탕으로 산술적인 방법을 이용하여 산정하였다(Lim, 2018).
Fig. 15는 물안길을 기준으로 용촌교, 두계천, 계룡공공하 수처리장, 물안길 지점(기타)의 오염부하량을 산정하여 모식 도로 나타난 것이다. 모식도에서 계룡공공하수처리장
부하량 은 별도의 부하량으로 간주하였고, 두계보를 기준으로 한 전 체 부하량에서 계룡공공하수처리장 부하량을 제외한 것이 두계천 유역에서만 발생한 부하량이다.
한편, 물안길 지점은 전체 부하량에서 용촌교, 계룡공공하수처리장, 두계천만의 부하량 모두를 제외한 부하량이다. 참고로 Table 2는 물안길 기준으로 각 유역별 오염물질 부하량의 비율을 구하기 위해 오염부하량을 산정한 결과를 나타내었다.
Fig. 15. Classification of the basin by the measurement survey point.
Table 2. The concentration result and ratio of the pollution load at the main sampling point
|
Yongchon Bridge
|
Gyeryong STP
|
Dugyebo
|
Bonggok 2 Bridge
|
Mulangil
|
Total
|
Flow
|
Survey Flow
|
56,850
|
16,700
|
106,680
|
159,600
|
336,150
|
|
Adjust Flow
|
56,850
|
16,700
|
89,980
|
(-3,930)
|
176,550
|
340,080
|
Ratio(%)
|
17
|
5
|
26
|
0
|
52
|
100
|
BOD
|
Concentration (mg/L)
|
0.9
|
1.6
|
1.3
|
1.1
|
1.3
|
|
Load (kg/d)
|
51
|
27
|
139
|
176
|
437
|
|
Adjust Load(kg/d)
|
51
|
27
|
112
|
(-14)
|
261
|
451
|
Ratio(%)
|
11
|
6
|
25
|
0
|
58
|
100
|
TOC
|
Concentration (mg/L)
|
1.893
|
3.66
|
2.932
|
2.522
|
2.321
|
|
Load (kg/d)
|
108
|
61
|
313
|
402
|
780
|
|
Adjust Load(kg/d)
|
108
|
61
|
252
|
(-19)
|
378
|
799
|
Ratio(%)
|
14
|
8
|
31
|
0
|
47
|
100
|
SS
|
Concentration (mg/L)
|
3.2
|
2.9
|
2.5
|
3.2
|
2.1
|
|
Load (kg/d)
|
182
|
48
|
267
|
510
|
706
|
|
Adjust Load(kg/d)
|
182
|
48
|
219
|
(+61)
|
196
|
645
|
Ratio(%)
|
28
|
8
|
34
|
0
|
30
|
100
|
TN
|
Concentration (mg/L)
|
2.334
|
12.996
|
2.9
|
2.885
|
2.2
|
|
Load (kg/d)
|
133
|
217
|
309
|
460
|
740
|
|
Adjust Load(kg/d)
|
133
|
217
|
92
|
(+18)
|
280
|
722
|
Ratio(%)
|
18
|
30
|
13
|
0
|
39
|
100
|
TP
|
Concentration (mg/L)
|
0.01
|
0.120
|
0.035
|
0.032
|
0.022
|
|
Load (kg/d)
|
0.57
|
2.0
|
3.73
|
5.11
|
7.39
|
|
Adjust Load(kg/d)
|
0.57
|
2.0
|
1.73
|
(+0.81)
|
2.28
|
6.58
|
Ratio(%)
|
9
|
30
|
26
|
0
|
35
|
100
|
Fig. 16은 물안길 기준으로 오염물질 부하량을 100 %로 가정 하였을 때, 최상류 지점인 용촌교, 계룡공공하수처리장 방류수, 계룡공공하수처리장 방류수가 유입되어
갑천 합류점 이르기 전인 두계보, 합류 후 봉곡2교로부터 물안길지점에 대한 오염 물질 부하량의 비율을 개별 유역별로 나타낸 결과이다.
Fig. 16. Ratio of the pollution load accoding to the each basin.
물안길 지점의 오염부하에 가장 큰 영향을 끼치는 유역은 봉곡2교와 물안길에서 유입되는 부하량으로 BOD 기준으로 58 %, TOC 기준으로 47 %,
SS 기준으로 30 %로 나타났다. 유기물질 부하량은 하수처리구역 외 지역에서 방류되는 오 염물질, 축산농가 주변의 비점오염물질 등이 지류하천(금곡
천, 매노천 등)을 통해 유입되기 때문인 것으로 판단된다.
TN과 TP 부하량의 비율은 봉곡2교와 물안길 사이에서 유 입되는 물안길지점 TN 부하량이 39 %, TP 부하량이 35 %로 높은 편이지만, 계룡공공하수처리장에서
방류되는 부하량 비 율이 각각 30 % 수준으로 유기물질 부하량 비율보다는 약 4 배 정도 높은 것으로 나타났다. 공공하수처리장 방류수를 포 함하여
전체 두계천 TN과 TP 부하량 비율은 각각 43 %, 56 % 로 갑천 본류에 미치는 영향이 높은 것으로 판단된다. 계룡 공공하수처리장은 고도처리공정이
도입되어 방류수의 총질소 와 총인 농도가 방류수 수질기준 이하로 처리되더라도 하천 관리 측면에서 부하량 삭감이 필요한 것으로 판단된다.
한편, 본 연구와 유사한 지역의 연구결과를 살펴보면 갑천 의 하류부인 금강합류 직전 지점인 갑천(G5-1) 지점의 오염 부하에 가장 큰 영향을 미치는
요인은 대전공공하수처리시 설 방류수라고 할 수 있으며, 특히 공공하수처리장 방류수 가운데 TN과 TP 부하량의 영향이 각각 63 %와 76 % 정도
를 차지하고 있어 방류수 수질기준 강화에도 불구하고 추가 적인 부하량의 삭감이 필요한 것으로 판단된다. 그러나 BOD 와 COD의 경우는 갑천으로
유입되는 각종 지류하천 및 우 수구에서 유입되는 양이 가장 많은 것으로 산정되어 갑천의 수질관리를 위해서는 소하천 및 비점오염물질의 관리가 매 우
중요할 것으로 사료된다(Lee, 2008; Lee and Seo, 2015).
3.5. 하천의 건강성 회복을 위한 관리방안
갑천 본류의 연평균 수질을 비교한 결과 봉곡2교와 가수원 교가 용촌교에 비해 COD 및 TOC 농도가 높은 것은 두계천 의 갑천에 유입에 기인한 한
것으로 판단되며, TN 농도의 경우 봉곡2교가 다른 두 지점보다 높은 것은 그 영향이 큰 것을 뒷받침 해주고 있다. 월평균 수질의 비교 결과 대부분
농번기에 COD, TOC 및 TP 농도가 높게 나타났는데 이는 농경지에서 발생한 농업용수에 의해 하천의 수질에 악영향 을 끼치거나, 강우시 축산농가로부터
유입되는 비점오염원 때문인 것으로 판단된다.
따라서, 갑천 상류부에 대하여 수질오염원 저감을 위한 관 리방안을 제시하면 농경지에 발생하는 유입오염원과 강우시 축산농가로부터 유입되는 비점오염물질
저감하는 관리가 우 선되어야 할 것으로 판단된다. 물안길지점을 기준으로 볼 때 하천 오염부하에 큰 영향을 미치는 구간은 봉곡2교와 물안 길 구간으로
우선순위가 높은 구역으로 나타났으며, 지류하 천인 금곡천(방동저수지의 배출수)과 매노천의 오염원관리도 필요한 것으로 판단된다.
한편, 두계천의 우면동과 원정교의 연평균 BOD 농도는 지 역환경기준을 초과하였으며 두 지점의 월별 TN, TP 농도는 부분적으로 초과하였는데 이는
계룡공공하수처리장 방류수 가 유입되어 두계천의 수질오염에 영향을 준 것으로 판단된 다. 또한, 두계천에서 유입되는 영양염류의 오염부하량이 갑 천 상류부에
미치는 영향이 질소부하량은 약 43 %, 인부하량 은 약 56 %로 높게 나타난 것을 볼 때 계룡공공하수처리시 설 고도처리공정의 효율적인 운영과 하천
제외지에 식생되 고 있는 습지관리에 대한 노력이 필요하다.
상류부에 위치한 흑석, 장평보, 상보안유원지가 친수공간 으로 지속적으로 활용되고 회복되기 위해 주요 오염원에 대 한 모니터링을 통한 관리, 오염원
삭감시설을 설치하여야 하 며, 여름철에 물놀이 행위를 할 수 있는 적합한 수질관리를 위해서는 흑석하수처리시설 방류수의 대장균 항목에도 주기 적인 조사와
관리가 요구된다.