2.2.1 SWAT 모형의 개요 및 유역별 입력 자료

SWAT 모형은 미국 농무성 농업연구소(United States Department of Agriculture, USDA)가 개발한 유역단위의 모형이다. 본 모형은 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 유역에서의 수문 및 비점오염원의 거동 모의 및 토지 관리 방법 등의 영향 예측을 위하여 개발되었다(^{Neitsch et al., 2005a}; ^{Neitsch et al., 2005b}). SWAT 모형은 유역의 비점오염원 관리를 위한 BMPs와 LID에 의한 유역의 비점오염원 저감계획 분석 및 평가에도 사용되고 있다(^{Park and Kwon, 2014}). SWAT 모형을 이용하여 유량 및 수질을 시⋅공간적으로 분석하기 위해서는 시간적으로 변화하는 기상자료와 공간적으로 변화하는 토지이용, 토양속성 및 지형자료 등이 필요하다(^{Arnold, 1992}; ^{Arnold et al., 1998}).

본 연구에서는 토지이용 특성을 고려한 비점오염 관리방안 시나리오 적용에 따른 비점오염원 저감효율을 산정하기 위해 SWAT 모형을 활용하였다. 이를 위해 도촌천, 공지천, 설성천 유역에 대한 수문 및 비점 모의를 위해 각 유역의 입력 자료를 구축하였다. 유역별 입력 자료 중 도촌천 유역의 기상 자료는 성남 기상관측소, 공지천은 춘천 기상관측소, 설성천은 장호원 기상관측소의 관측 자료를 활용하였다. 기상 자료는 모형의 Warm-up 기간을 고려하여 2011년부터 2016년까지 총 6년에 대해 구축하여 모형의 입력 자료로 사용하였다. 수치표고모형은 국립지리원에서 제공하는 수치지도 1:5,000을 이용하여 구축하였으며, 토양도는 농촌진흥청 농업과학기술원에서 제공하는 정밀토양도 1:25,000을 사용하였다. 토지이용도는 유역별 토지이용 특성 분석에 활용하였던 토지이용도와 동일한 자료를 이용하였다.

유역의 점오염원을 고려한 수문 특성 모의를 위해 유역별 환경배출시설을 조사하였다(Fig. 3). 도촌천 유역에는 유역 내로 배출되고 있는 환경배출시설이 존재하지 않았으며, 공지천 유역과 설성천 유역의 환경배출시설의 방류량 및 배출부하량은 아래 Table 2와 같다. 이를 이용하여 공지천 유역과 설성천 유역에 대하여 점오염원 입력 자료를 구축하여 적용하였다.

Fig. 3. Location of calibration point and point source pollutant facilities.

설성천 유역에는 농업기반시설인 용풍저수지가 위치하고 있다. 1946년 조성된 용풍저수지의 유역은 낮은 능선으로 둘러싸인 평야지대로서 설성산에서 발원한 방추천이 주 유입하천으로 저수지 좌우에 농경지가 넓게 분포되어 있다. 용풍저수지의 평균 저수율은 83%, 제체체적 40,500 m³, 총저수량 824,000 ton, 유효저수량 715,000 ton, 홍수면적 50 ha, 만수면적 24.7 ha로 조사되었다.

2.2.2 SWAT 모형 유출량 및 수질 보정

모형의 적용성을 평가하기 위하여 본 연구에서는 결정계수(R²)와 유효지수(NSE)를 기준으로 하였다. R²와 NSE의 값이 1에 가까울수록 모형의 모의값이 실측값을 잘 모의하는 것을 의미한다. R²와 NSE는 ^{Moriasi et al. (2015)}에서 제시한 기준으로 적용성을 평가하였다(Table 3).

각 유역별 비점오염원 취약 소유역을 선정하고 그에 대한 관리방안의 적용성을 평가하기 위한 SWAT 모형의 보정을 위해 비점오염원 모니터링 실측 자료를 이용하였다. 비점오염원 모니터링 실측 자료는 ^{NIER (2017)}에서 측정한 자료를 활용하였다. 도촌천 유역은 공지천과 설성천 유역면적의 4~5%로 유역면적이 매우 작아 말단인 하류(D1)에서만 보정을 진행하였다. 공지천의 경우 후하천에서 공사가 진행되고 있어 유사 부하량이 다른 유역에 비해 크게 발생하고 있는 상황이었다. 이런 상황으로 인해서 공지천 유역의 최종유출구(G1)만 보정할 경우 공사로 인해 오염원 발생량이 증가된 후하천 소유역의 상황을 제대로 반영할 수 없을 것으로 판단되었다. 따라서 모의 결과의 신뢰성을 높이기 위하여 공지천 유역 말단(G1)과 함께 추가적으로 후하천 유역(G2)을 보정하였다. 설성천의 경우 유역의 하류에서 모니터링 기간 내 가동보가 신설되어 하류 측정지점 관측 자료의 불확실성으로 인해 상류인 방추천 합류전 유역(S1)과 용풍저수지(S2)를 보정하였다(Fig. 3).

도촌천 유역의 보정을 위한 실측 자료는 도촌천 유역 하류에서 직접 측정된 2014년 1월 1일부터 2016년 12월 31일까지 실측된 유출량 및 수질 자료를 사용하였으며, 공지천 유역은 두 개 지점의 모니터링 측정 자료를 통해 매개변수를 보정하였다. 첫 번째 후하천 지점에서 직접 측정된 2015년 1월 1일부터 2016년 12월 31일까지 실측된 유출량 및 수질 자료, 두 번째 공지천 지점에서 직접 측정된 2015년 1월 1일부터 2016년 12월 31일까지 실측된 유출량 및 수질 자료를 사용하였다. 설성천 유역은 방추천 합류전 지점에서 직접 측정된 2016년 1월 1일부터 2016년 12월 31일까지 실측된 유출량 및 수질 자료를 사용하였다. 설성천 유역의 용풍저수지는 한국농어촌공사에서 제공하는 2014년 1월 1일부터 2016년 12월 31일까지의 저수율 자료를 바탕으로 저수량을 산정하고 이를 활용하여 용풍저수지에 대한 모의 결과를 보정하였다. 이때, 용풍저수지의 만수량은 유효저수량인 715,000 ton으로 가정하였다. 다만, 관측기간이 짧고 관측자료 개수가 보정과 검정을 진행하기에는 충분하지 않아, 본 연구에서는 보정만을 진행하였다.

모형의 보정은 유출량에 대한 매개변수를 보정한 후 SS, TN, TP에 대하여 순차적으로 보정을 진행하였다. 이때, SWAT 모형에서는 기본적으로 도시유역에서 발생하는 부하량을 해당 지역의 강수량과 HRU (Hydrologic response unit) 면적중 불투수 면적을 고려한 오염부하 회귀식인 식 (1)을 이용하여 도시지역 오염부하량을 산정한다. 식 (1)은 ^{Driver and Tasker (1988)}가 미국 내 30개 도시유역을 대상으로 강우량에 따른 오염원 발생량 관측 자료를 바탕으로 개발한 회귀식이다.

여기서, Y는 총부하량(kg)을 의미하며 R_day는 해당 기간의 강수량(mm)을 의미한다. 그리고 DA는 배수구역의 HRU 면적(km²)을 의미하며 imp_tot는 총 불투수층 지역의 점유비율(fraction), 변수 β₀, β₁, β₂, β₃, β₄는 회귀계수(regression coeffcients)이다(Table 4). 위의 식 (1)은 영국식 단위로 산정되었기에 미터법 단위로 산정하기 위해서 변환계수(2.5 mm/inch, 2.59 km²/mi², 그리고 2.205 lb/kg)가 적용된다.

Table 4와 같이 도시오염부하량 산정을 위한 회귀식의 계수들은 연강수량에 따라 I, II, III 단계로 나뉘어서 입력되는데, 이러한 계수들은 코드 내에 고정된 값으로 적용되어 있다(^{Driver and Tasker, 1988}). 그러나 회귀식의 계수들은 Driver and Tasker (1988)의 연구대상인 미국의 도시 지역 특성을 바탕으로 산정된 값이므로, 국내 도시 유역의 오염부하 특성을 정확하게 반영할 수 있는지에 대한 평가가 필요하다. 특히, 국내 도시유역은 오⋅우수 분류화 사업을 통해 합류식⋅분류식 하수관거 배제시스템이 도입되어 강우⋅유출수의 오염물질 대부분이 하수처리장으로 이송되고, 일부 오염물질만 하천으로 유입된다. 따라서 미국 도시 지역을 대상으로 도출된 Table 4의 계수들을 이용하여 국내 도시유역 오염부하량을 산정할 경우 오염부하량을 과대 또는 과소 산정할 가능성이 있다. 현재까지 국내에서 게재된 SWAT 모형의 복합토지피복 유역 적용 연구에서는 이러한 문제를 고려하지 않고 유역 말단에서의 부하량만을 평가하여 수행된 문제가 있는 것으로 판단된다. 따라서 국내 도시유역의 특성을 고려한 오염부하량 산정이 가능하도록 도시오염부하량 산정시 연강수량에 따라 코드 내에 고정된 값으로 적용되어 있는 회귀식의 계수들을 사용자가 수정할 수 있도록 SWAT 모형의 소스 코드를 수정하였다. 이를 통해 도심지역인 도촌천 유역(D1)의 모니터링 자료를 활용하여 회귀식 계수들을 수정한 후 보정을 실시하였다. 다만, 본 연구에서는 도촌천 유역 한 곳만을 대상으로 측정된 자료를 기반으로 도출한 회귀계수를 적용한 것이므로 국내의 모든 도시 유역의 특성에 적용하는 것에는 어려움이 있다. 따라서 국내 도시 유역의 도시오염부하량을 산정하기위해서는 여러 도시 유역을 대상으로 측정된 실측자료들을 활용하여 국내 도시지역의 특성을 반영하여 적합한 회귀계수에 대한 도출이 필요할 것으로 판단된다. 이때, 타 토지이용의 특성이 최대한 반영되지 않도록 도시지역이 토지이용의 대부분을 차지하는 작은 도시 배수구역 단위를 대상으로 한 검증이 필요할 것으로 판단된다.

2.2.3 비점오염 취약 소유역 선정 및 저감 효율 분석

비점오염 취약 소유역 선정을 위해 수질 항목별 연간 비점오염부하량 크기에 따라 순위를 산정하고, 순위를 산술 평균하여 소유역별 전체 오염원에 대한 비점오염부하량 순위를 산정하였다. 다만 Fig. 9에서 알 수 있듯이, 도촌천 유역은 공지천 유역과 설성천 유역에 비해 유역 면적이 작고 소유역 개수가 적기 때문에 도촌천 유역은 상위 3개 소유역 그리고 나머지 유역은 상위 5개 소유역을 취약 소유역으로 선정하였다. 선정된 비점오염 취약 소유역에 관리방안을 적용할 때 도시지역에는 LID를 적용하였고 농촌지역에는 밭으로 이용되는 토지에 BMPs 시나리오를 적용하였다. LID 및 BMPs 적용과 이에 따른 효율 분석은 다양한 선행 연구(^{Jang et al., 2010}; ^{Lee et al., 2014}; ^{Lee et al., 2011}; ^{Narasimhan et al., 2007})를 통해 적용성 평가가 이루어진 SWAT 모형을 활용하였다. SWAT 모형에서 관리방안을 모의하는 방법은 자체 모듈을 통해 직접적으로 LID 및 BMPs를 모의하는 방법과 기존 문헌을 통해 검증된 저감효율 혹은 매개변수를 적용하여 모의하는 방법으로 구분된다. 본 연구에서는 LID와 BMPs를 모의하기 위해 ^{Arnold et al. (2012)}이 기술한 각 관리방안별 적용 방법과 Lee et al. (2014)이 제시한 관리방안별 매개변수 값을 활용하였다.

Fig. 9. Ranking of pollutant loads for each sub-watershed and the selected vulnerable sub-watersheds.

LID는 불투수면 감소를 통해 빗물의 표면유출을 줄이고, 침투를 증가시켜 물순환 개선과 오염저감을 동시에 달성하는 방법이다. LID의 종류에는 식생체류지, 침투도랑, 모래여과장치, 식물재배화분, 투수성포장, 옥상녹화 등이 있다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 이용하여 도촌천 유역과 공지천 유역 내 도시지역에 식생체류지, 침투도랑, 모래여과장치, 식물재배화분, 투수성포장, 옥상녹화 6가지의 LID를 적용하여 유역별 LID 적용에 따른 비점오염물질 저감 효율을 분석하였다.

LID 적용시에는 직접유출의 감소에 따라 질소 항목 중 NO₃-N에 대한 영향이 큰 것으로 확인되므로 TN이 아닌 NO₃-N의 저감효율을 평가하였다(^{Seo et al., 2017}). 따라서 LID 적용에 따른 저감효율 평가는 기본적으로 SS, NO₃-N, TP를 대상으로 하였으며, SWAT 모형은 투수성포장과 옥상녹화에 대하여 각각 SS, TP, 그리고 SS, NO₃-N에 대해서만 저감효율을 모의하기 때문에 투수성포장과 옥상녹화에 대해서는 해당 항목만을 대상으로 평가하였다.

BMPs는 강우유출수에 의해 농경지에서 발생되거나 발생 후 하천으로 유입되는 토양유실량을 저감시켜 농약 등과 같은 비점오염 물질 발생량 및 하천 유입량을 저감시킨다. BMPs의 종류에는 식생매트 투수롤, 다발형 식생수로관, 테라스, 초생대 등이 있다. 본 연구에서는 공지천 유역과 설성천 유역 내 농업지역에 식생매트 투수롤, 다발형 식생수로관, 테라스, 초생대 4가지의 BMPs를 적용하여 유역별 BMPs 적용에 따른 비점오염물질(SS, TN, TP) 저감 효율을 분석하였다.

3.3.1 관리방안 적용시 비점오염 취약 소유역에서의 저감효율

본 연구에서는 비점오염 취약 소유역에 관리방안을 적용할 때 도시지역에는 LID를 적용하였고 농촌지역에는 농경지 중 밭으로 이용되는 토지에 BMPs 시나리오를 적용하였다. 이때, 동일한 유역에서는 각각의 LID 혹은 BMPs를 동일한 면적에 적용하였으며, 이를 통해 관리방안별 저감효율을 분석하였다.

도촌천 유역의 비점오염 취약 소유역은 시가화건조 지역이 50.68%로 구성되어 도시지역 LID를 적용하였다. 비점오염 취약 소유역에 LID를 적용한 후 각각의 관리방안 적용에 따른 적용 전⋅후의 저감량을 비교하고 저감효율을 확인하였다(Table 8). 각 관리방안별 효율은 ^{Arnold et al. (2012)}이 제시한 효율을 적용하였다. 식생체류지의 SS, TN, TP의 효율은 각각 80%, 50%, 60%를 적용하였으며, 침투도랑은 각각 80%, 60%, 60%, 모래여과장치는 각각 80%, 25%, 50%, 식물재배화분은 각각 80%, 40%, 60%를 적용하였다. 또한 투수성포장은 SS와 TP에 각각 80%, 80%,를 적용하였으며, 옥상녹화는 SS와 TN에 각각 85%, 25%를 적용하였다. 이때, LID를 적용한 도촌천 유역 내 도시지역의 면적은 전체 유역면적의 5.6%, 취약 소유역면적의 25.0%를 차지한다. 도시 LID를 적용하기 전 도촌천 유역 취약 소유역에서 오염원의 발생부하량을 살펴보면 SS는 29.55 ton/yr 발생하였으며 NO₃-N는 20.62 kg/yr이 발생하였고 TP는 8.18 kg/yr이 발생하였다.

도촌천 유역에 도시 LID를 적용했을 때, SS의 저감효율은 식물재배화분에서 13.08%로 가장 높게 나타났으며, 투수성포장에서 8.77%로 가장 낮게 나타났다. NO₃-N의 저감효율은 침투도랑에서 4.52%로 가장 높게 나타났으며, 옥상녹화와 모래여과장치에서 2.26%로 가장 낮게 나타났다. TP의 저감효율은 식물재배화분에서 20.35%로 가장 높게 나타났으며, 모래여과장치에서 17%로 가장 낮게 나타났다. 저감효율을 확인한 결과, 세 가지 수질항목 중 TP의 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났다.

공지천 유역의 비점오염 취약 소유역은 29.14%가 농경지, 22.26%는 시가화 건조지역으로 구성되어 있다. 본 유역은 농경지와 시가화 지역이 비슷한 비율로 구성되어 있는 복합토지이용 유역이므로 시가화 건조지역에는 도시 LID를 적용하였으며 농경지에는 농업 BMPs를 적용하였다. 비점오염 취약 소유역에 LID와 BMPs를 적용한 후 각각의 관리방안 적용에 따른 적용 전⋅후의 저감효율을 확인하였다(Table 8와 Table 9). 이때, LID를 적용한 공지천 유역 내 도시지역의 면적은 전체 유역면적의 4.5%, 취약 소유역면적의 22.2%를 차지하며, BMPs를 적용한 공지천 유역 내 농촌지역의 면적은 전체 유역면적의 3.4%, 취약 소유역면적의 16.8%를 차지한다. 도시 LID 및 농업 BMPs를 적용하기 전 공지천 유역 취약 소유역에서 오염원의 발생부하량을 살펴보면 SS는 138.69 ton/yr 발생하였으며 TN은 58,620.29 kg/yr, NO₃-N는 3,250.24 kg/yr 발생하였고 TP는 323.03 kg/yr 발생하였다.

공지천 유역의 시가화 건조 지역에 도시 LID를 적용했을 때, SS의 저감효율은 식물재배화분에서 0.8%로 가장 높게 나타났으며, 투수성포장에서 0.54%로 가장 낮게 나타났다. NO₃-N의 저감효율은 침투도랑에서 7.73%로 가장 높게 나타났으며, 옥상녹화에서 3.05%로 가장 낮게 나타났다. 또한 TP의 저감효율은 식생체류지에서 2.04%로 가장 높게 나타났으며, 모래여과장치에서 1.63%로 가장 낮게 나타났다. 저감효율을 확인한 결과, 세 가지 수질항목 중 NO₃-N의 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났다.

도촌천 유역과 공지천 유역 모두 도시지역에 LID를 적용하였으나 도촌천 유역에 비해 공지천 유역의 저감효율이 낮은 것으로 나타났다. 이는 도촌천 유역 비점오염 취약 소유역 내 산림을 제외한 지역이 대부분 시가화건조지역인 반면, 공지천 유역의 경우 시가화건조지역과 농촌지역이 비슷한 비율을 구성하기 때문인 것으로 판단된다. 농촌지역의 경우 시가화건조지역에 비해 강우시 토양 유실로 인한 비점오염물질의 유출이 많이 발생한다. 따라서 공지천 유역의 경우 LID를 적용한 경우라도 취약 소유역 내 농촌지역에서 발생하는 비점오염물질의 부하량에는 영향을 미치지 않기 때문에 도촌천 유역에 비해 저감효율이 낮게 나타나는 것으로 판단된다. 이러한 토지이용 특성뿐만 아니라 공지천 유역의 경우 도촌천 유역에 비해 취약 소유역 면적 대비 상대적으로 적은 면적에 LID가 적용된 것도 공지천 유역의 LID 저감 효율이 상대적으로 낮게 나온 원인으로 판단되었다. 더욱이, 비점오염 관리방안을 적용하지 않은 현재 조건에서 도촌천 유역에 비해 공지천 유역 취약 소유역 내 오염원의 발생부하량이 높은 것으로 나타났다. 이렇듯 전체 취약 소유역면적 대비 LID 적용면적과 시가건조지역에서 발생하는 오염부하량의 차이로 인해 공지천 유역에서 저감효율이 낮게 나타나는 것으로 판단된다.

공지천 유역의 농촌지역에 농업 BMPs를 적용했을 때, SS의 저감효율은 테라스농법에서 22.11%로 가장 높게 나타났으며, 식생매트투수롤에서 8.23%로 가장 낮게 나타났다. TN의 저감효율은 3 m 폭의 초생대에서 4.71%로 가장 높게 나타났으며, 식생매트투수롤에서 0.05%로 가장 낮게 나타났다. 또한 TP의 저감효율은 식생매트투수롤에서 6.51%로 가장 높게 나타났으며, 테라스농법에서 2.78%로 가장 낮게 나타났다. 저감효율을 확인한 결과, 세 가지 수질항목 중 SS의 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났다. 공지천 유역에 BMPs를 적용했을 때에 비해 LID 적용했을 때 SS의 저감효율이 낮은 것으로 나타났다. 이는 LID를 적용한 지역이 불투수 지역이라 주로 콘크리트나 아스팔트로 덮여 있어 BMPs를 적용했을 때에 비해 상대적으로 SS의 저감효율이 낮게 나타난 것으로 판단된다.

식생매트투수롤과 다발형식생수로관에 대한 BMPs 매개변수는 SS 저감효율 산정 자료를 기반으로 도출된 USLE P 값을 이용하여 산정된 것이므로 질소나 인에 대한 저감효과 모의에는 실측 자료 부족으로 어려움이 있다. 정확한 질소와 인의 저감효율 산정을 위해서는 추가적인 모니터링을 통한 매개변수 도출 연구가 필요하다. 또한 식생매트투수롤과 다발형식생수로관은 경사도 7~13% 구간(^{Lee et al., 2014}), 테라스농법은 경사도 25% 미만 구간(^{Neitsch, 2011}; ^{Wischmeier and Smith, 1978})이 적용 범위로 제시되어 있어, 공지천 유역의 경우 설성천에 비해 취약 소유역 면적 대비 작은 면적에 BMPs가 적용되었으며, 유역의 평균적인 경사도가 비교적 높아서 상대적으로 다른 유역에 비해 저감효율이 낮게 나타난 것으로 판단된다.

설성천 유역의 비점오염 취약 소유역은 61.32%가 농경지로 구성되어 있으므로 농업 BMPs를 적용하였다. 비점오염 취약 소유역에 BMPs를 적용한 후 각각의 관리방안 적용에 따른 적용 전⋅후의 저감량을 비교하고 저감효율을 확인하였다(Table 9). 식생매트투수롤과 다발형식생수로관은 Lee et al. (2014)이 제시한 89%와 94%를 각각 적용하였으며, 테라스는 Wischmeier and Smith (1978)와 Neitsch (2011)이 제시한 경사에 따른 효율을 적용하였다. 초생대는 1 m와 3 m 두 가지로 적용하였다. 이때, BMPs를 적용한 공지천 유역 내 농촌지역의 면적은 전체 유역면적의 7.7%, 취약 소유역면적의 35.0%를 차지한다. 농업 BMPs를 적용하기 전 설성천 유역 취약 소유역에서 오염원의 발생부하량을 살펴보면 SS는 2,752.93 ton/yr 발생하였으며 TN은 13,218.87 kg/yr 발생하였고 TP는 3,858.04 kg/yr 발생하였다.

설성천 유역에 농업 BMPs를 적용했을 때, SS의 저감효율은 테라스농법에서 77.75%로 가장 높게 나타났으며, 1 m 폭의 초생대에서 28.82%로 가장 낮게 나타났다. TN의 저감효율은 3 m 폭의 초생대에서 10.02%로 가장 높게 나타났으며, 식생매트투수롤에서 4.9%로 가장 낮게 나타났다. 또한 TP의 저감효율은 테라스농법에서 18.79%로 가장 높게 나타났으며, 식생매트투수롤에서 13.15%로 가장 낮게 나타났다. 저감효율을 확인한 결과, 세 가지 수질항목 중 SS의 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났다.

공지천 유역과 설성천 유역 모두 농촌지역에 BMPs를 적용하였으나 설성천 유역에 비해 공지천 유역의 저감효율이 낮은 것으로 나타났다. 이는 설성천 유역 비점오염 취약 소유역 내 농업지역이 비점오염 취약 소유역 면적 대비 61.3%를 차지하는 것에 비해 공지천 유역의 경우 농업지역이 비점오염 취약 소유역 면적 대비 29.1%를 차지하기 때문으로 보여진다. 설성천 유역의 농업지역 면적의 비율이 공지천 유역에 비해 크기 때문에 전체 유역면적 대비 BMPs의 적용면적이 넓은 설성천 유역의 저감효율이 더 높은 것으로 판단된다.

3.3.2 관리방안 적용시 유역 최종 유출구에서의 저감효율

도시 LID를 적용하기 전 도촌천 유역 말단 소유역에서 오염원의 발생부하량을 살펴보면 SS는 12.07 ton/yr 발생하였으며 NO₃-N는 38.37 kg/yr이 발생하였고 TP는 11.61 kg/yr이 발생하였다. 도촌천 유역에 도시 LID를 적용했을 때, SS의 저감효율은 식물재배화분에서 3.83%로 가장 높게 나타났으며, 투수성포장에서 2.45%로 가장 낮게 나타났다. NO₃-N의 저감효율은 침투도랑에서 2.39%로 가장 높게 나타났으며, 옥상녹화와 모래여과장치에서 1.19%로 가장 낮게 나타났다. 또한 TP의 저감효율은 식물재배화분에서 13.67%로 가장 높게 나타났으며, 모래여과장치에서 11.42%로 가장 낮게 나타났다. 각각의 LID 저감효율을 확인한 결과, 세 가지 수질항목 중 TP의 저감효율이 모든 LID에 대하여 가장 높은 것으로 나타났다(Table 10).

도시 LID 및 농업 BMPs를 적용하기 전 공지천 유역 말단 소유역에서 SS는 1,803.07 ton/yr, TN은 177,802.88 kg/yr, NO₃-N는 10,175.45 kg/yr, TP는 1,431.54 kg/yr 발생하였다. 공지천 유역의 시가화 건조 지역에 도시 LID를 적용했을 때, SS의 저감효율은 식물재배화분과 침투도랑에서 0.06%로 가장 높고, 투수성포장에서 0.04%로 가장 낮게 나타났다. NO₃-N의 저감효율은 침투도랑에서 2.58%로 가장 높고, 옥상녹화에서 1.02%로 가장 낮게 나타났다. 또한 TP의 저감효율은 식생체류지에서 0.4%로 가장 높고, 모래여과장치에서 0.32%로 가장 낮게 나타났다. 저감효율을 확인한 결과, 세 가지 수질항목 중 NO₃-N의 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났다(Table 10).

공지천 유역의 농촌지역에 농업 BMPs를 적용했을 때, SS의 저감효율은 테라스농법에서 1.71%로 가장 높게 나타났으며, 식색매트투수롤에서 0.63%로 가장 낮게 나타났다. TN의 저감효율은 3 m 폭의 초생대에서 1.71%로 가장 높게 나타났으며, 식생매트투수롤에서 0.01%로 가장 낮게 나타났다. 또한 TP의 저감효율은 식생매트투수롤에서 0.5%로 가장 높게 나타났으며, 테라스농법에서 1.18%로 가장 낮게 나타났다. 저감효율을 확인한 결과, 세 가지 수질항목 중 SS의 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났다(Table 11).

농업 BMPs를 적용하기 전 설성천 유역 말단 소유역에서 오염원의 발생부하량을 살펴보면 SS는 2,438.90 ton/yr, TN은 26,092.38 kg/yr, TP는 9,925.38 kg/yr 발생하였다. 설성천 유역에 농업 BMPs를 적용했을 때, SS의 저감효율은 다발형식생수로관에서 3.19%로 가장 높게 나타났으며, 1 m 폭의 초생대에서 1.29%로 가장 낮게 나타났다. TN의 저감효율은 3 m 폭의 초생대에서 4.09%로 가장 높게 나타났으며, 식생매트투수롤에서 2.05%로 가장 낮게 나타났다. 또한 TP의 저감효율은 테라스농법에서 6.22%로 가장 높게 나타났으며, 1 m 폭의 초생대에서 4.07%로 가장 낮게 나타났다. 각각의 BMP별 저감효율을 확인한 결과, 세 가지 수질항목 중 SS의 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났다(Table 11).

유역별로 관리방안을 적용한 면적은 도촌천은 5.6%, 공지천의 도시지역은 4.5%, 농촌지역은 3.4%, 설성천은 7.7%로 세 개의 유역 모두 유역 전체면적 대비 10%가 되지 않는다. 그에 따라 비점오염 취약 소유역에서의 저감효율에 비해 말단에서의 저감효율은 낮은 것으로 나타났다. 특히 공지천 유역의 경우 관리방안을 적용한 면적이 유역 전체 면적의 5% 미만으로 다른 유역에 비해 낮은 것으로 나타났다. 그러나 공지천 유역은 도시지역과 농촌지역이 고르게 분포되어있는 복합유역이므로 LID와 BMPs를 모두 적용할 경우, 다른 유역과 대비하여 저감효율이 낮지 않을 것으로 판단된다. 따라서 토지이용 특성을 고려한 효율적인 관리방안의 적용을 위해서는 넓고 다양한 지역에 관리방안을 적용할 필요가 있으며, 단일기법이 아닌 단일기법들의 복합적인 적용이 필요할 것으로 판단된다.