수질오염총량관리제의 합리적인 시행을 위한 시행절차 개선방안

김영일(Young Il Kim),이상진(Sang Jin Yi) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.8

수질오염총량관리제는 유역에 설정된 목표수질을 달성하기 위해 허용부하량 이내로 오염물질의 배출량을 관리하기위해 도입되었다. 그 동안 수질오염총량관리제를 시행해오면서 수많은 시행착오와 문제점들이 발생하여 이를 개선하기 위한제도적, 기술적 보완이 이루어져 왔으나, 제도의 효율적인 시행을 위해 근본적인 개선이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수질오염총량관리제의 합리적 시행을 위한 개선방안을 새로운 시각에서 제시하고자 한다. 수질오염총량관리제의 시행에 있어 무엇보다도 먼저 지류하천의 수질·유량모니터링을 위한 대상하천의 규모, 측정시기, 항목 및 주기 등을 포함하는 시스템 구축을 통하여 모니터링을 수행하여야 한다. 모니터링 결과를 바탕으로 해당유역의 이수 및 생태목적에 맞도록 대상물질 및 목표수질을 설정하고, 전체유역을 대상으로 기본계획을 수립하여야 한다. 목표수질을 초과하는 유역만을 대상으로 수질개선을 위한 시행계획을 수립하고, 시행계획에 따른 해당유역의 목표수질 만족여부를 주요내용으로 하는 이행평가를 매년 수행해야 한다. 최종적으로 해당유역에 설정된 목표수질을 만족하지 못하거나, 대상항목 또는 목표수질이 변경되면 동일한 순으로 절차를 반복하게 되고, 해당유역에 설정된 목표수질을 만족하면 해당유역의 수질오염총량관리제를 종료하면 된다. The policy of total maximum daily load (TMDL) was introduced to manage wasteload within the loading capacity to achieve water quality standards in the watershed. While the TMDL was implemented, the institutional and technical correction for the improvement of procedure was accomplished even though there were various problems and basically through the process of trial & error. However, a fundamental improvement of this policy is needed to implement the TMDL. This study has come up with a new viewpoint on improving this procedure for reasonable implementation of TMDL. First of all, the water quality and flowrate monitoring of the tributaries should be implemented. This should be done through the establishment of a monitoring system which will include standards of scope, a set time period, water quality parameters and frequency follow ups for the implementation of TMDL. The basic plan in all of the watersheds should be developed based on the establishment of water quality parameters and standards for water use and ecological purposes according to the results of the water quality and flowrate monitoring in the watersheds. The implementation plan for water quality improvement should be established in the watersheds where exceeds the targeted water quality standards. The performance assessment of TMDL should be conducted every year to meet the satisfaction assessment of water quality standards in the watersheds. Finally, if the water quality standards in the watersheds can not be attained or the water quality parameters and standards should be changed, the implementation procedure will be performed according to the iterative process. On the contrary, the policy of TMDL in the watersheds where the water quality standards have been met the goal will be finished.

수질오염총량관리제 시행에 있어서 중앙정부와 지방자치단체 간 역할정립

이상진(Sang Jin Yi) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.5

수질오염총량관리제는 유역에 설정된 오염물질 항목별 목표수질을 만족할 수 있도록 배출부하량을 총량적으로 관리하기 위해서 도입되었다. 그 동안 4대강 수계를 대상으로 수질오염총량관리제를 시행하면서 여러 가지 문제점이 발생되었다. 이러한 문제점들이 일부 보완되었지만, 아직도 중앙정부와 지방자치단체간의 역할에 대한 부분은 명확하게 정립되어 있지 않다. 따라서 본 연구는 수질오염총량관리제의 효율적인 시행을 위한 중앙정부와 지방자치단체간의 역할을 제시하였다. 먼저, 중앙정부는 국가하천의 주요지점에 수질기준 및 대상항목을 포함하는 환경기준을 설정하고, 지방자치단체는 해당유역에서 대상항목의 목표수질을 설정해야 한다. 또한, 지방자치단체는 지류하천의 수질개선정도를 파악하기 위하여 하천의 수질 및 유량모니터링을 지속적으로 시행하여야 한다. 특히, 중앙정부의 유역환경청은 전체 수계를 대상으로 수질오염총량관리기본계획을 수립하여야 하며, 지방자치단체는 목표수질을 초과하는 단위유역을 대상으로 시행계획을 수립하여야 한다. 수질오염총량관리 이행평가는 기초자치단체에서 지류하천의 수질 및 유량을 모니터링을 통하여 매년마다 단위유역의 목표수질만족여부 만을 평가해야 한다. 수질오염총량관리 이행평가보고서는 단위유역의 목표수질 초과에 대한 원인분석을 포함하여 계획기간 최종년도에 유역환경청에 제출하여야 한다. The policy of total maximum daily load (TMDL) was adopted to manage water pollutants so as to keep the total amount of pollutants in the watersheds within established target water quality. While the TMDL was implemented in all four major river basins, various problems occurred. Even though the corrections for problems were conducted, the role between central and local government was not established exactly. This study was presented to suggest a role between central and local governments for effective implementation of TMDL. When the central government establishes the environmental criteria with water quality standards and pollutants in the main rivers, the local government should establish the level of target pollutants in the watershed. Also, the local government should be continuously implementing the water quality and flowrate monitoring of the tributaries to find out the degree of water quality improvement in the tributaries. Especially, the basic plan of TMDL for the whole watershed should be established by the river basin environmental office at the central government. The local government should be established the implementation plan of TMDL for the watershed where exceeds the established target water quality. The performance assessment of TMDL should be implemented every year to the water quality and flowrate monitoring of the tributaries for satisfaction assessment of target water quality in the watershed by the lower-lever government. The performance assessment report of TMDL included with an analysis of causes for the excess water quality in the watershed should be submitted to the river basin environmental office at the end of the TMDL planning period.

TMDL 업무 지원을 위한 Korean Reach File 공간자료 설계 개선 연구

이철용,김계현,박용길,이혁 한국수자원학회 2013 한국수자원학회논문집 Vol.46 No.4

TMDL에서 효율적이고 체계적인 수질관리를 위하여 하천 네트워크 공간자료 구축 및 이를 이용한 GIS기반의 수질모델링, 자료 관리, 공간분석 등이 요구된다. 본 연구에서는 국내 하천 네트워크에 관한 프레임워크 데이터로서 TMDL 실무에서 다양한 활용이 가능하도록 KRF(Korean Reach File) 설계안을 개선하여 제시하는 것을 목표로 하였다. 이를 위해 우선 미국 EPA RF(River Reach File) 사례를 검토하였고, EPA RF 설계 내역을 참고하여 개선된 KRF의 도형 및 속성 설계안을 제시하였다. 결과 검증을 위해 한강수계를 대상으로 KRF를 시범 구축하였으며, 총 2,047개의 stream reach 분할이 가능하였고, 총 2,048개 지점에 대한 노드 생성이 가능하였다. 각 공간객체에 대한 고유식별자가 중복 없이 입력됨이 확인되었고, 이를 통해 유관 DB와의 자료연계에도 KRF가 활용될 수 있을 것으로 판단되었다. 또한 KRF에 위상정보가 강화되어 입력됨에 따라 향후 다양한 네트워크 분석에도 활용이 가능할 것으로 판단되었다. 향후에는 KRF를 이용한 수질모델링 및 자료관리, 공간분석 등 다양한 TMDL 실무 활용에 대한 연구가 필요하다. In order to manage water quality efficiently and systematically through TMDL(Total Maximum Daily Load), the demand for the construction of spatial data for stream networks has increased for use with GIS- based water quality modeling, data management and spatial analysis. The objective of this study was to present an improved KRF(Korean Reach File) design as framework data for domestic stream networks to be used for various purposes in relation to the TMDL. In order to achieve this goal, the US EPA's RF (River Reach File) was initially reviewed. The improved design of the graphic and attribute data for the KRF based on the design of the EPA's RF was presented. To verify the results, the KRF was created for the Han River Basin. In total, 2,047 stream reaches were divided and the relevant nodes were generated at 2,048 points in the study area. The unique identifiers for each spatial object were input into the KRF without redundancy. This approach can serve as a means of linking the KRF with related database. Also, the enhanced topological information was included as attributes of the KRF. Therefore, the KRF can be used in conjunction with various types of network analysis. The utilization of KRF for water quality modeling, data management and spatial analysis as they pertain to the applicability of the TMDL should be conducted.

금강수계 생활계 인구의 수질오염총량제 적용방안

정환도 ( Hoan-do Jeong ),이재근 ( Jae-kune Lee ) 한국환경기술학회 2013 한국환경기술학회지 Vol.14 No.6

한국에서는 수질오염총량제(TMDL)가 2004년부터 수질관리를 위해서 의무적으로 적용되어 왔다. TMDL의 평가를 보면 수질회복을 구축하기에 많은 약점을 가지고 있는데, 그 이유는 이 제도가 각 유역의 정확한 목표수질을 평가하는데 있어 적합한 변수들로써 산정되지 않았기 때문이다. 본 연구는 금강에서 인구와 할당부하량과의 관계를 보여주고 있다. 개별 단위유역에서 갑천A와 무심A는 인구 당 오염부하량을 감소시켰는데, 이는 대도시에서의 하수보급율과 하수처리율이 높았기 때문이다. 금강본류에서는 금본G의 인구당 오염부하량이 가장 작았는데, 이는 갑천A가 유입되었기 때문이다. In South Korea, Total Maximum Daily Load (TMDL) has been enforced since 2004 to manage water quality in the watersheds. However, the appraisal of TMDL has lots of weakness to establish the impartial distribution of pollution load, because previous target water quality was not calculated with adequate variables. This paper presents the correlation between population and allocated pollution in Geum River. At individual watersheds, Gapcheon-A and Musim-A decreased the per-capita pollution load, because Metro-city has high percent of sewered population and removal ratio of sewer. At the Main-stream watersheds, Geumbon-G shows minimum pollution load per-capita 26.71 g/capita/d due to the inflow of Gapcheon-A.

동적모델을 이용한 수질오염총량제 목표수질 설정 및 할당부하량 산정방안 연구

김은정(Eun Jung Kim),박배경(Bae Kyung Park),신동석(Dong Suk Shin),김용석(Yong Seok Kim),류덕희(Doug Hee Rhew) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.9

본 연구에서는 동적모델의 수질오염총량제 적용성을 검토하였으며, 동적모델을 이용한 목표수질 설정 및 할당부하량 산정 방법을 제시하고 그 결과를 분석하였다. 동적모델 중 HSPF 유역모형을 미호천 유역에 대하여 구축하였으며, 보정 결과 구축된 모형은 2009년~2010년에 대하여 일유량 변화와 BOD 농도 변화를 잘 재현하는 것으로 판단되었다. 동적모델을 이용한 수질오염총량제 적용 방안은 3가지 case; (1)저수기 조건을 고려한 수질관리 방법(Case I), (2)연중 전 기간을 고려한 수질관리 방법(Case II), (3)연중 최악의 수질조건을 고려한 수질관리 방법(Case III)으로 나누어 제시하였다. 미호천 유역 말단에서 각 조건에 따른 BOD 목표수질을 산정한 결과는 Case II(4.2 mg/L) < Case I(5.0 mg/L) < Case III(7.8 mg/L) 순으로 연중전 기간을 고려한 경우에서 가장 낮고 최악조건을 고려한 경우에서 가장 높았다. 할당부하량은 Case II > Case I > Case III 순으로 높게 나타났으며 최악조건을 고려한 경우에서 가장 엄격한 할당부하량이 산정되었다. 기준 강우 선정 및 비점오염원의 모델 적용방식 등에 대한 추가연구가 필요하며, 이들이 반영된다면 수질오염총량제에 동적모델을 적용함으로 인해 좀 더 합리적이고 과학적인 수질관리가 이루어질 것이라 사료된다. 본 연구 결과는 동적모델을 이용한 수질오염총량관리가 시행될 경우 기초 연구 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. In this study, the applicability of dynamic water quality model to TMDL system was examined, methods for setting of water quality goal and estimation of allocation loads were suggested and results of applying these methods were analyzed. HSPF model was applied for Miho stream basin as a dynamic water quality model. The model was calibrated using measurement data obtained in 2009~2010 and showed satisfactory performance in predicting daily variations of flow rate and BOD concentration. Methods for TMDL application were categorized into 3 cases; water quality management (1) considering low flow condition(Case I), (2) considering entire period of the year (Case II) and (3) considering the worst water quality condition (Case III). BOD water quality goals at the end of Miho stream watershed increased in the order of Case II<Case I<Case III. Allocation loads decreased in the order of Case II>Case I>Case III. If further researches on base precipitation and method for model input of nonpoint source pollutant were carried out, water quality could be managed more reasonably and scientifically by applying dynamic water quality model to TMDL. The result of this study is expected to be used as primary data for TMDL using dynamic water quality model.

TMDL 지원을 위한 QUAl2E 모델을 이용한 GIS기반의 삭감시나리오 작성 지원시스템 개발에 관한 연구

이철용(Chol Young Lee),김계현(Kye Hyun Kim),이혁(Hyuk Lee),유광현(Kwang Hyun Ryu) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.3

본 연구는 국내 TMDL 지원을 위하여 삭감시나리오 작성 및 수질모의가 가능한 GIS 기반의 삭감시나리오 작성 지원시스템을 개발하는 것을 주요 목적으로 하였다. 연구대상지역은 금강수계 내 삽교천 상류 31 km 구간이며, QUAl₂E 모델이 시스템에 적용되었다. 점 및 비점오염원 속성과 다양한 지도 자료를 수집하여 공간 DB를 구축하였다. 각 단위유역의 BOD, T-N, T-P 배출부하량을 산정하였고, 삭감시나리오 작성 과정에서 이들의 수치만을 간단히 조작하여 수질모의가 가능하도록 시스템을 개발하였다. 세 가지 삭감시나리오가 적용되었으며, GIS 기반의 결과 비교를 통해 효율적인 삭감시나리오 선정이 가능하였다. 따라서 본 연구에서 개발된 시스템은 향후 최적 의사결정지원에 기여할 것으로 기대된다. 아울러 새로운 삭감시나리오 작성 방법 및 알고리즘 개발에도 활용될 것으로 판단된다. 향후 시스템 고도화를 위해서는 오염원별 관리에 따른 삭감시나리오의 작성 지원, 대상지역의 확대 적용 등의 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다. This study was mainly focused on the development of GIS based decision support system to easily make mitigation scenarios and to conveniently simulate water quality for TMDL. The study area was the 31km section of upper Sapgyo stream in Geum river basin, and QUAl₂E model was adopted. GIS DB was built through the collection of the data which includes point/non-point source attributes and various thematic maps. The amounts of discharged loads of BOD, T-N and T-P from unit watershed were estimated respectively. Finally, the system, which can operate water quality simulation through simply modifying their values, was developed. The hypothetical three mitigation scenarios were applied, thereby the most efficient mitigation cenario could be chosen by comparison of the results based on GIS. Therefore, it is expected that the developed system can facilitate the decision makers to select the best alternative through the analysis of the available BMPs. Also, it can be used to develop new scenarios using different methods and algorithms. In the future, more study need to be made to enhance its applicability in the perspective of developing mitigation scenarios through the management of individual pollutant sources and extending study areas.

수질오염총량관리 단위유역 유량그룹별 수체 손상 분석

황하선 ( Ha Sun Hwang ),김상수 ( Sang Soo Kim ),김진이 ( Jin Lee Kim ),박배경 ( Bae Kyung Park ) 한국물환경학회 2012 한국물환경학회지 Vol.28 No.6

The purpose of this study is to evaluate the degree of waterbody impairment according to the flow conditions and present to the appropriate water quality improvement alternatives using observed water quality and flow for Total Maximum Daily Load (TMDL) implementation at 39 unit watersheds the nakdong river basin. Observed water quality data for 7 years are divided into five cumulative flow frequency group and comparing the each observed water quality data and TMDL Target water quality (TWQ) the last evaluate the water quality is impaired group. We found that the cumulative flow frequency group-specific the average excess rate of V group was the highest (32.86%), followed by the IV group (26.04%), group III (23.36%), II group (22.67%), I group (20.70%), the degree of impaired waterbody tended to be inversely proportional to the flow rate. Resulted from comulative flow frequency group of impaired water quality assessment, 13 unit watersheds are impaired from a group IV and group V affected by point sources. Therefore, improvement of sewage discharge and the initial composition of the riparian buffer zone are needed. Nakbon F, Namkang D and Namkang E within 13 unit watersheds are impaired from group II and III affected by non-point sources. Therefore, application of Best Management Practices (BMPs) is needed for these watersheds. Evaluation of impaired waterbody using Cumulative flow frequency group is able to determine the extent of the judgment to TWQ exceeded by the flow conditions and helps proper setting Standard flow and planning pollutant reduction for TMDL.

TMDL에서의 토지피복지도 활용 제고를 위한 GIS기반 현행화 방법 연구

곽근호 ( Geun Ho Kwak ),김계현 ( Kye Hyun Kim ),이철용 ( Chol Young Lee ),오성광 ( Seong Kwang Oh ) 한국물환경학회 2014 한국물환경학회지 Vol.30 No.3

Recently, TMDL has been implemented to estimate the amount of pollutant loads and to establish proper mitigation strategy to decrease the pollutant loads by the Ministry of Environment. To estimate the amount of pollutant loads with reasonable accuracy, securing landcover map with periodically updating is essential. However, in reality, due to the technical and financial difficulties, the landcover map has not been updated annually. Hence, this study mainly aims to suggest an effective GIS-based updating method in order to promote utilization of landcover map in the estimation of pollutant loads. Bupyeong-gu at the City of Incheon with the total area of 31.98 km2 was chosen for this study and spatial data including digital topographic maps, ortho aerial photo, and satellite images were collected and utilized. A total of 7,235 feature entities were newly produced through the updating process of five steps and it was revealed that the classification of landcover with the total area of 3.34 km2 was to be changed. The validity and feasibility of the suggested method were proved with the accuracy of 97.9% from the field verification. Further study needs to be made for devising more automated method to update landcover map to facilitate TMDL for individual local governments.

FDC 및 상관관계 분석을 이용한 금호강 유역에서의 오염원추적

박경옥,이창희,차일권 한국습지학회 2016 한국습지학회지 Vol.18 No.3

수질오염총량관리제에서 유역 수질관리 전략을 수립하기 위해서는 수질 항목간 영향관계를 파악하는 것과 함께 유역내의 환경기초시설 방류와 상류 및 지류 하천 부하가 유역 하류에 위치한 목표수질 설정지점의 수질에 미치는 영향을 규명하는 것이 필요하다. 이에 본 연구에서는 지류 및 본류 구간내의 환경부 수질측정자료와 환경기초시설 방류수 측정 자료를 이용하여 오염물질 간의 영향을 파악하고, 단위유역 말단의 수질에 미치는 오염원추적을 실시하였다. 대상유역은 도시지역과 비도시지역 특성을 모두 가지며, 수질오염총량제에서 금호A, 금호B, 금호C 유역으로 구성된 금호강유역으로 설정하였다. FDC(Flow duration curve) 분석을 통해 유량을 5개의 유황 등급별로 군집화 및 상관성분석이 수행되었고, 이를 통해 목표수질 설정지점의 수질을 악화시키는 원인이 되는 지점과 수질항목을 보다 명확하게 규명할 수 있었다. FDC 분석과의 연계를 통해 오염물질 추적의 도구로 사용될 수 있으며, 이를 통해 수질오염총량관리 목표수질 설정 지점에 대한 유역 수질관리 전략을 보다 효율적으로 수립할 수 있을 것이다. In order to establish the watershed water quality management strategy of Total Maximum Daily Load(TMDL), it is necessary to understand the relationship between water quality component impacts, and to identify the impacts on downstream target point of watershed water quality management of waste treatment plant(WTP) discharge and upstream/tributary loads. In this study, we determined the impacts between the water quality contaminants, and traced water pollution sources using monitoring data of ministry of environment in tributaries and main stream and WTP monitoring data. Test area is set to Geumho river basin which has characteristics of urban and rural area and composes of GeumhoA, GeumhoB, GeumhoC watershed units in TMDL. The clustering with five grades of discharge data and the correlation analysis were performed through the FDC(Flow duration curve) analysis, which more clearly identified the points and water contaminants deteriorating target water quality of downstream point. This can be used as a tool for tracing pollutants with FDC analysis, and will help us establish the watershed water quality management strategy for TMDL target point in watershed more effectively.

Web GIS 기반의 오염 부하지속곡선 시스템을 이용한 유역의 수질 및 특성 분석

김종건 ( Jonggun Kim ),( Bernie Engel ),박윤식 ( Youn Shik Park ),( Larry Theller ),( Indrajeet Chaubey ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

수질오염총량관리제도(TMDL)는 유역의 수질 회복 및 관리를 위해 우리나라를 비롯해 미국의 여러 주에서 수립되어 적용되고 있다. 현재 미국에서는 유역 관리를 위한 TMDL의 기준설정에 있어 오염부하지속 곡선(LDC)의 활용이 급격히 증가되고 있다. 그러나 기존의 LDC 방법은 사용자로 하여금 충분한 교육이 필요하고 LDC 생성을 위한 데이터 구축이 수동적으로 이루어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 Web GIS 기반의 LDC 시스템을 개발하였다 (http://www.EnvSys.co.kr/~ldc). 웹기반의 LDC시스템은 미국 지질 조사국(USGS)이나 한국 환경부(MOE) 서버 등을 통해 구축된 자료를 이용하여 오염부하지속곡선을 생성하기까지의 모든 과정이 자동으로 처리되어 기존 수작업에 의한 방법의 단점을 보완하고 있다. 그리하여 본 연구에서는 우리나라 수질오염 총량 관리제도 단위유역인 낙본A와 금본C, 그리고 미국 인디애나 주의 Yellow River와 펜실베이니아 주의 Borkenstraw Creek 유역을 대상으로 웹기반 LDC시스템을 이용하여 유역의 특성을 분석하였다. 본 연구에서 사용된 유량 및 수질 자료는 본 시스템에서 연계된 환경부 서버와 USGS 서버를 통해 구축하였다. 분석 결과 낙본 A 단위유역의 BOD 오염부하량과 농도가 대체적으로 목표수질 기준을 만족하는 것으로 나타났으나 전반적으로 유량이 적을 때 다소 목표수질을 초과하고 있는 나타나, 적합한 수질관리 대책이 필요한 것으로 분석되었다. 금본 C 단위유역의 경우 대부분 BOD 배출부하량이 할당 부하량보다 낮게 나타나는 것을 알 수 있고, 목표수질 농도에 비해 배출되는 BOD 농도 또한 대체적으로 낮은 것을 알 수 있다. 또한 Yellow River 유역의 경우는 유량이 많을 때배출되는 수질농도가 목표수질을 초과하는 것으로 보아 강우시 배출되는 오염물에 대한 대책이 요구되고, Borkenstraw Creek 유역의 경우 유량이 적을 때를 제외하고 대부분 구간에서 배출부하량이 할당부하량을 초과하여 이에 대한 적합한 수질관리가 필요할 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과에서 나타난 바와 같이 웹기반 LDC 시스템을 통해 수질오염총량관리제도 단위유역에 대한 수질 평가 및 특성 분석이 용이하며 수질 회복을 위한 근본적인 해결방법을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.