유역-호소 통합수질예측 기법을 이용한 오염원 입지규제에 의한 팔당호 수질개선효과 평가

오희상,이한필,조성진,이상우,황하선 대한환경공학회 2023 대한환경공학회지 Vol.45 No.1

Since the enactment of the 「Han-River Watershed Act」, comprehensive analysis about direct and indirect contributions and effects of various environmental policies and water quality improvement projects for the preservation of water quality in the Han-River watershed is insufficient. Especially, effect of pollutant source location regulation should be inferred and estimated through model prediction cause it does not exist unregulated conditions. In this study, average pollutant density of Gangwon-do, Gyeonggi-do, and Chungcheongbuk-do, where the regulation areas located and average pollutant density of water source management areas were compared and analyzed. After that changes in pollutant sources in regulation areas were estimated by assuming load of pollutant sources in unregulated areas that load of pollutant sources in regulation areas. Since many reservoirs are located in Han-river watershed, it is difficult to simulate the water quality of Paldang reservoir using only watershed model, BASINS/WinHSPF and EFDC-WASP were linked. Water quality improvement of Paldang reservoir was evaluated by applying the discharge load when the pollution source location regulation was not implemented to the calibrated model. As a result of the pollution source location regulation, discharge load in the location regulation area was analyzed to reduced by 53.90% and T-P by 48.58%, and the BOD and T-P improvement effect of Paldang Dam was analyzed 6.77% and T-P 6.62%. Since the water quality improvement effect of Paldang Lake is accumulated to the entire upstream, it is evaluated relatively less than pollutant load reducing effect. It was analyzed that pollutiont source location regulation has water quality improvement effect, despite the small area which only located in near Paldang reservoir compared to the total area of the Han-River watershed. 「한강수계법」 제정 이후, 현재까지 추진된 한강수계 수질보전을 위한 다양한 환경정책 및 수질개선 사업에 대해, 직·간접적 기여도와 효과의 종합적 분석은 부족한 실정이다. 그 중, 오염원 입지규제에 의한 효과는 규제되지 않은 조건에서의 현재 상황이 존재하지 않으므로, 미규제 상황을 유추하고 모델 예측을 통해 추정해야 한다. 본 연구에서는 한강수계 상수원관리지역 중 팔당댐 상류 지역의 입지 규제지역이 위치한 강원, 경기, 충북의 평균 오염원 밀도와 입지 규제지역의 오염원 밀도를 비교 분석함으로써, 입지규제 및 행위제한이 없었을 경우 미규제 지역 수준의 오염원이 입지하였을 것으로 가정하여 규제지역의 오염원 변화를 추정하였다. 한강권역은 댐호소가 다수 존재하여 유역모델만으로 호소의 수질을 모의하는데 어려움이 있어 BASINS/WinHSPF와 EFDC-WASP을 연계 구축하였다. 구축 및 보정된 모델에 오염원 입지규제가 시행되지 않았을 경우의 배출부하량을 적용하여 팔당호 수질개선을 평가하였다. 오염원 입지규제의 효과로 입지 규제지역의 배출부하량은 BOD 53.90%, T-P 48.58% 저감된 것으로 나타났으며, 팔당댐 수질은 BOD는 6.77%, T-P는 6.62% 개선된 것으로 나타나 오염원 입지규제가 팔당호 수질개선에 일정부분 기여한 것으로 분석되었다. 팔당호 수질개선 효과는 상류 전체의 영향까지 누적되므로 규제지역 내 오염부하량 저감효과에 비해 상대적으로 낮게 평가된 것으로 판단된다. 오염원 입지규제는 한강수계 전체면적 대비 상대적으로 면적이 매우 협소한 팔당호 인근의 입지규제에도 불구하고 일정수준 이상 수질개선에 효과를 가지는 것으로 분석되었다.

유역-호소 통합수질예측 기법을 이용한 물왕저수지 수질개선효과 분석

오희상,이한필,Oh, Heesang,Rhee, Han-Pil 한국농공학회 2017 한국농공학회논문집 Vol.59 No.3

Since living environment has improved, waterfront space using and clear water demand have increased. Ministry of Environment (ME) designated polluted reservoir (worse than 4th grade) as a priority management reservoir to improve water quality (better than 3rd grade) accordingly. Minstry of Agriculture, Food and Rural Affairs (MAFRA) aims reservoir water quality 4th not 3rd grade. And water quality of agricultural reservoirs was not a great interest. For this reason, there are very few water quality monitoring data. However after designating as a priority management reservoir, reservoir manager should start water quality and flow monitoring of reservoirs and inflow streams. This process makes it possible setting complex model to accurate prediction of reservoir water quality and volume. Mulwang reservoir designated as a priority management reservoir in September 2014. In this study, BASINS/WinHSPF and EFDC-WASP were used to predict effect of water quality improvement countermeasures in Mulwang reservoir. To improve water quality of Mulwang reservoir, Siheung-si and Korea Rural Community Corporation (KRCC) established water quality improvement countermeasures. However result of simulation adapting these countermeasures cannot achieve 3rd grade. So 4 additional scenarios were adapted and the result satisfied 3rd grade. This study could help to establish water quality improvement countermeasure by using complex modeling.

국내 농업비점오염관리의 기대효과 분석

오희상 ( Heesang Oh ),윤춘경 ( Chun-gyeong Yoon ),이한필 ( Han-pil Rhee ),조문수 ( Moonsoo Cho ),최강원 ( Kangwon Choi ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

우리나라의 연간 수자원량 337억 ㎥ 중 농업용수가 차지하는 양은 160억 ㎥으로 전체 사용수자원의 47%를 차지하고 있으며, 농업용수를 공급하는 농업용수 전용댐과 농업용 저수지, 간척지 담수호의 총저수량은 우리나라 전체 댐호 저수량인 17,663백만 ㎥의 28.1%에 이르고 있다. 가용수자원 수급에 있어서 농업수자원의 비중이 크게 높음에도 불구하고 농업수자원에 대한 관심이 상대적으로 낮아 모니터링 자료가 도시지역 자료보다 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 우리나라의 하천 및 호소에 유입되는 오염물질 중 약 30% 이상을 차지하는 농업활동 등에 의한 비점오염원의 저감효과를 분석하여 보았다. 물환경관리기본계획(환경부, 2006)에 따르면 전체오염부하 중 비점오염은 42∼69 %, SS와 T-N오염부하의 30∼67 %를 차지하며, 관리대책 부재 시 수질에 미치는 영향은 ‘15년경 65∼70 % 수준에 이를 전망이다. 최근 모니터링된 자료로부터 도출된 농경지 원단위를 이용하여 분석하였을 때, 농업비점오염으로 인한 정수 (상수)처리 부담액은 연간 4,700억 원 이상이다. 이러한 농업비점오염을 저감시키면 배출부하량 저감으로 이어져 지역개발에 드는 비용을 완화시킬 수 있으며, 수질개선 및 호소관리, 비점오염저감을 위한 예산의 절감효과를 가져올 수 있다. 또한 간접경제효과로서 저수지 및 담수호 수질관리에 의한 농업환경의 개선과 함께 GAP(우수농산물인증제도) 인증을 통한 농가소득증대를 기대할 수 있다. 이밖에 지속가능한 농업환경보존, 생태계보존, 자연자원보존, 친수활동가치, 심미적효과, 관광증대효과 등 비계량적 가치의 증대도 기대할 수 있을 것이다.

모델링 기법을 이용한 홍성호 유역의 오염부하량 산정 적용성 평가

오희상 ( Heesang Oh ),윤춘경 ( Chun-gyeong Yoon ),조문수 ( Moonsoo Cho ),이승일 ( Seungil Lee ),한대호 ( Dae Ho Han ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

홍보지구(홍성호, 보령호) 방조제는 농업용수 확보, 농어촌 소득증대, 관개 및 배수개선, 편리한 영농기반 조성, 쾌적한 농어촌 생활환경 조성, 육운 개선을 목적으로 대단위 농업종합개발 사업이 시행되어(농어촌진흥공사, 1998) 각 2001년, 2000년 완공되었다. 그러나 상류유역 오염원의 급격한 변동에 따른 수질오염 우려는 홍보지구 개발을 계획대로 추진하는 것을 어렵게 하였다. 1991년 사업 착수 이후 홍성·보령호 상류부 인구는 감소한 반면, 축산업의 활성화 및 축산형태의 소규모에서 대규모로의 변화 등 상류유역 오염원의 증가에 따라 수질이 악화되어왔다. 이로 인해 농업용수 이용에 필요한 기준유지가 어려워 해수유통을 시행하고 있다. 수계오염총량관리제도는 기존의 농도규제 방식으로는 하천의 환경기준 달성에 근본적으로 한계가 있어 목표수질을 달성하기 위해 할당된 오염물질 배출량을 관리하여 환경기준을 준수할 수 있도록 도입되었다(수계오염총량관리제도, 2008). 홍보지구 조성의 본 목적인 농업용수 공급을 위해서는 해수유통의 중지와 담수화 시행이 필요한데, 담수화 시행전 수계오염총량관리제도를 준수할 수 있도록 오염원의 증가추세를 검토하여 장래부하량을 산정하고 예측할 필요가 있다. 본 연구에서는 홍보지구 중 홍성호 유역을 대상으로 2010년 홍성군 보령시의 전수조사자료를 토대로 오염부하량을 산정하였고 유역모델인 HSPF와 수질모형인 WASP을 이용하여 장래부하량 산정의 적합성을 검토하였다. 농어촌연구원의 ‘홍보지구 대단위농업개발사업 사후환경영향조사 보고서(2010~2011)’와 모니터링 자료를 토대로 검보정을 실시하였으며, 검보정 결과 유량과 수질 모두 적합하였고, 유역의 특성을 잘 반영하는 것으로 판단된다.

보령호 유역에 대한 STEPL 적용성 평가

오희상 ( Hee Sang Oh ),윤춘경 ( Chun Gyeong Yoon ),손영권 ( Yeong Kwon Son ),최재호 ( Jae Ho Choi ),한대호 ( Dae Ho Han ) 한국물환경학회 ( 구 한국수질보전학회 ) 2012 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2012 No.-

보령호 유역의 비점오염원 유출 특성

이유진 ( Yujin Lee ),윤춘경 ( Chun-gyeong Yoon ),오희상 ( Heesang Oh ),류제하 ( Je-ha Ryu ),한대호 ( Dae Ho Han ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

보령방조제는 농업용수 확보, 농어촌 소득증대, 관개 및 배수개선, 편리한 영농기반 조성, 쾌적한 농어촌 생활환경조성, 육운 개선을 목적으로 대단위 농업종합개발 사업이 시행되어 2000년 완공되었다. 현재 상당수의 보령지역 주민들이 지하수를 이용한 마을상수도를 이용하고 있으나 지하수 오염에 따른 문제로 2012년까지 대부분 지역의 상수도원을 광역 상수도로 대체할 예정이다. 보령방조제 완공 이후 보령호의 수질악화 문제가 점차 대두되었는데, 보령호 유역에는 구항산업단지, 은하산업단지 이외에도 가축분뇨처리장, 하수처리장 등 오염원이 있고, 축산계 오염원이 증가하고 있어 수질이 점차 악화되고 있다. 현재 보령호는 수질 악화 문제를 해결하기 위해 해수를 유입하여 순환시키고 있다. 하지만 농업용수로 사용하기 위해서는 탈염과정을 통해 영양염류에 대한 유입을 차단하여야 하고 동시에 보령호로 유입되는 하천의 상류 유역의 하천 수질을 개선해야 한다. 우리나라에서는 수질개선을 위해 수계오염총량관리제도를 도입하여 지역별로 오염물질 배출부하량을 할당하여 관리하고 있다. 따라서 수질개선을 통한 물 관리를 실행하기 전, 유입되는 오염물질의 양을 미리 예측하고 감소시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 ‘제2단계 수계오염총량관리기술지침(2008)’을 토대로 홍성군, 보령시의 2010 전수조사자료(환경부)를 이용하여 오염부하량 산정을 산정하였고, 그 중 비점오염 배출부하량을 구분하여 비점오염원의 유출특성을 분석하였다. 수계오염총량관리기술지침을 기초로 산정한 배출부하량은 BOD 2,730kg/d, T-N 1,824kg/d, T-P 236kg/d이고, 그 중비점오염 배출부하량은 BOD 2,124kg/d, T-N 1,329kg/d, T-P 150kg/d으로 BOD, T-N, T-P 비점오염 배출부하량은 각각 총 배출부하량의 77.8%, 72.9%, 63.6%를 차지했다. 축산계 부하량이 대부분을 차지하였으며 토지계 부하량이 그 다음으로 많이 차지하였다. 비점오염 부하량 점유율이 매우 높은 것을 볼 수 있는데, 비점오염원의 지속적인 관리가 필요할 것으로 판단된다.

도시 주거지역의 비점오염물질 부하량에 대한 회귀분석

최재호 ( Jae Ho Choi ),윤춘경 ( Chun Gyeong Yoon ),오희상 ( Hee Sang Oh ),류제하 ( Je Ha Ryu ),류덕희 ( Doug Hee Rhew ),이형진 ( Hyung Jin Lee ) 한국물환경학회 ( 구 한국수질보전학회 ) 2012 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2012 No.-

수질모델을 이용한 산업폐수 배출시설 적정 관리 방안 연구

조문수 ( Moon Soo Cho ),윤춘경 ( Chun Gyeong Yoon ),이승재 ( Seung Jae Lee ),오희상 ( Hee Sang Oh ),한대호 ( Dae Ho Han ) 한국물환경학회 ( 구 한국수질보전학회 ) 2012 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2012 No.-

다양한 담수심에 따른 논에서의 오염물질 농도의 비교

김준식 ( Joon-sik Kim ),윤춘경 ( Chun-gyeong Yoon ),조문수 ( Moonsoo Cho ),오희상 ( Heesang Oh ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

우리나라는 농업용수의 80% 이상을 논에서 사용하고 있다. 논 농사는 지역이나 토양, 기후 특성, 오염원 종류, 관개 및 시비 등 다양한 형태의 영농 기법이 시행되고 있으며, 다른 토지이용과 수문현상이나 오염배출형태가 현저히 달라서, 기존의 토지이용에서 수행한 배출부하량에 관한 연구결과를 그대로 적용할 수 없는 매우 독특한 특성을 지니고 있어 논의 비점오염물질 순환기작에 대한 정량적 평가가 필요하다. 하지만 영농 방법에 따른 논 농사에서 농업 비점오염원 모니터링, 유출 특성 규명, 배출 특성에 따른 부하량의 정량화 기법에 관한 연구가 상대적으로 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 남양주에 위치한 각기 다른 3가지 관개 방법을 사용한 총 12개의 논을 대상으로 하였으며, 각각의 논은 물떼기 기간을 제외한 다른 기간에 각각 일반관개(10cm), 절수관개(5cm), 초절수관개(2cm), 천수관개(0cm) 방법에 따라 각기 다른 담수심을 유지할 수 있도록 관개를 실시하였다. 연구기간중 절수 관개 시설의 관개량은 각각 일반관개가 782.9mm, 절수관개가 437.4mm, 초절수관개가 150.9mm, 천수관개가 52.2mm 였으며, 연구시설의 강우량은 1886.6mm을 기록하였다. 평시 논물 농도는 영농 기간 초기 논물의 5월 TN 농도는 11.3mg/L(일반관개), 12.3mg/L(절수관개), 13.3mg/L(초절수관개), 12.9mg/L(천수관개)였으며, TP 농도는 0.76mg/L, 1.23mg/L, 1.41mg/L, 1.31mg/L로 차이가 많이 발생하였으나 영농 활동 끝부분인 9월은 TN 농도가 3.8mg/L, 2.7mg/L, 2.9mg/L, 3.2mg/L 였으며, TP 농도는 0.21mg/L, 0.21mg/L, 0.12mg/L, 0.5mg/L로 천수관개를 제외하고는 큰 차이가 발생하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 이러한 결과를 바탕으로 다양한 물 관리에 의한 논 내의 논 물의 수질 농도 분석을 통해 논에서의 비점오염배출을 저감할 수 있는 최적관리기법(BMP)을 선정하고 평가하기 위한 기초자료를 수집하고, 이를 통해 농촌 비점오염에 관한 기초자료로 활용하고 물 환경 보전을 위한 정책개발을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.