낙동강 중상류의 영양염류 저감에 따른 수질영향에 관한 연구 · journal of...

Journal of Daegu Gyeongbuk Development lnstituteVol. 12. No.1 2013. 4. pp 87~97

87

Journal of Daegu Gyeongbuk Development lnstitute

낙동강 중상류의 영양염류 저감에 따른 수질영향에 관한 연구

김희철*·김기호

**

The Influence on Water Quality by Nutrient Reduction Scenario

in Mid-Upper Regions of Nakdong-River Watershed

Heechul Kim·Giho Kim

국문 요약

정부의 4 강 살리기 사업으로 인해 낙동강 상류에도 많은 보가 설치되어 많은 유량을 확보하게

되었다. 하지만 하천내 유량은 많아지나 유속이 떨어지고 체류시간이 길어져 2012년에는 특히 부 양화

로 인한 조류 발생으로 일정기간동안 수질을 악화시켰다. 이 연구는 환경부 수질측정망에 의해 측정된

기본 데이터를 사용하여 낙동강의 상류의 수질 변동 시나리오별 수질 측 모델링을 실행하 다.

수질모델링의 시나리오는 재 기술 으로 구 가능성에 기반을 두었으며 총 8개의 변수로 구성하

다. 시나리오 7은 총 질소 감소가 9.8%, 총 인 66.2%, 클로로필-a 9.9%와 시나리오 8이 총 질소에 한

감소 10.2%, 총 인 66.2%, 클로로필-a 10.1% 제거가 가능한 것으로 나타났다. 가장 효과 인 N, P 제거

는 시나리오 8이지만, 기술 , 경제 인 부분을 고려할 경우 시나리오7이 가장 바람직할 것으로 사료된

다. 낙동강 상류의 수질을 개선하기 해서는 하·폐수처리장 방류수질 리 상을 행 BOD, TN,

TP만이 아니라 NH3-N과 비 오염원도 같이 감 시켜야 할 것이다.

주제어 : 양염류, 조류, 수질오염총량 리, 수질모델, QUAL-KO2

Abstract

Concerns about water quality in the Nakdong River have been raised because the Nakdong

River will change from a lotic environment to a lentic environment due to the installation of

eight weirs to be constructed as part of the Four Major Rivers Restoration Project. Accordingly,

this study suggests comprehensive policy directions for management and control of algal blooms

in the Nakdong River through review of current trends in domestic and overseas algal

* 구경북연구원 책임연구원(Assistant Research Fellow, Division of Regional Creation and Balanced Regional

Development, Daegu-Gyeongbuk Development Institute), Email : [email protected],Tel : 053-770-5114

** 구경북연구원 부연구연구원(Associate Research Fellow, Division of Regional Creation and Balanced Regional

Development, Daegu-Gyeongbuk Development Institute), Email : [email protected],Tel : 053-770-5113

88 김희철․김기호

대구경북연구 제12권 제1호

management, collection and analysis of water quality data from the river, and confirmation of

limiting factors for algal blooms.

This study analyzed the trend and interrelation of the fluctuation of discharge and water

quality in Nakdong river's mid-upper regions using basic data measured by the government.

The scenario is based on technical reduction limit and was analyzed by a numerical model to

predict water quality variations in the future. Statistical analysis showed that the river system

of Nakdong river has relatively low velocity and water quality including chlorophyll-a. The

analysis results revealed that good correlations were proved at specified locations between

discharge, BOD, T-N, T-P and Chlorophyll-a.

Scenario 7 showed that Tn, TP and Chl-a were decreased up to 9.8%, 66.2% and 9.9%

respectively. In the meantime, scenario 8 showed that TN, TP and Chl-a were decreased up to

10.2%, 66.2% and 10.1%. The most effective N, P, chlorophyll-a removal scenario is the scenario

8, but technically and economically, consider the best 7 scenario.

Nakdong river's mid-upper stream to improve water quality, effluent of wastewater

treatment plant should be regulated as well as BOD, TN, TP and NH3-N, and reduce nonpoint

source pollution through reduction projects.

Keywords : Nutrient, Algae, Algal bloom, Total pollution load management, Water quality

model, Qualko2

Ⅰ. 서 론

일반 으로 하천의 수질은 인구증가와 산업화,

개발사업 등으로 인해 여러 종류의 오염물질이 유

입되어 수질이 악화된다. 특히 부 양화

(eutrophication)를 일으키는 주요 원인 물질은 통

상 양염류(nutrient)라고 말하는 질소와 인으로

알려져 있다. 수지나 호수에 흘러들어 오는 유

입수 질소와 인의 농도가 높아지면 이들 양

염류를 섭취하여 생장하는 조류가 번성하게 되는

데 이것이 녹조 상(algal bloom)이다. 수계의 부

양화는 양염, 특히 질소, 인 유기 양 물질

의 과도한 유입으로 인해 식물성 랑크톤 등이

량번식 되는 상을 일컬으며 조류가 발생하

게 되면 수질악화로 인해 정수장의 여과지 폐쇄,

이취미장애 응집장애 둥 심각한 문제가 야기될

뿐만 아니라 용수의 이용 공 에 막 한 지장

을 래할 수 있다(국립환경과학원, 1993 ;박재

림, 1999).

낙동강수계는 구경북, 부산경남권의 식수, 농

공업용수로 아주 요한 역할을 하고 있으며, 낙

동강유역환경청, 주변 지자체 등에서 수질보 을

해 많은 노력을 기울이고 있으나 해마다 조류의

발생이 되풀이되고 있는 실정이다. 일반 으로

하천의 수질환경평가 기 은 단일 항목 는 2-3

개의 항목만으로 조사 평가되고 있는데, 낙동

강은 다른 하천에 비해 복잡한 유역이용으로 인하

여 수질이 계 별, 지역별로 다양한 양상을 띠고

있어 단순히 2-3개의 수질항목만으로는 하천의

수질을 제 로 평가하거나 이용, 리하기에 많은

어려움이 있는 것으로 알려져 있다(신성교, 백경

낙동강 상류의 양염류 감에 따른 수질 향에 한 연구 89


훈, 1999).

낙동강은 1970년 이후 하천 유역이 도시화,

산업화되면서 낙동강 유역으로부터 각종 양염

류를 포함한 오염물질의 유입이 증가하 다. 이후

1987년 낙동강 하구언의 건설로 정체 상이 발생

하면서, 최근까지 낙동강 하류를 심으로 하천

유역 생태계 내에서 부 양화 상태가 심화되어 이

취미 발생 정수장애 등과 같은 조류 련 수질

오염 문제가 빈번히 발생하 다(양상용 외, 2004 ;

황동진 외, 2007). 낙동강의 연 조류 천이는 연

규조류가 우 을 이루며, 녹조류와 남조류 등

은 하 기에 상 으로 증가하는 경향을 보인다

(양상용 외, 2004 ; 이정호 외, 2002 ; 주기재 외,

2007). 종다양도는 상류에서 하류로 갈수록 체

로 감소하고, 우 도는 증가하는 경향을 나타내는

것으로 보고되었다(이정호 외, 2002).

본 연구에서는 낙동강수계 상류 유역의 오염

물질 거동을 분석하고 수질모델링을 이용하여 4

강 사업 후의 수질 측을 수행하 으며 부 양

화 문제를 해결하기 해 실 이고 효과 인 질

소, 인 규제 방안을 제시하 다.

II. 연구재료 및 방법

1. 사용 모델(QUAL-KO2)

CEQUAL, WASP, QUAL 계열의 복잡한 수질

모델이 계속하여 개발되어 오고 있으나 QUAL2E

는 그 단순성으로 인해 계속하여 사용되고 있다.

특히, 실험실에서 측정하는 BOD5나 유기성 질소

는 유기성 인을 그 로 입력하여 계산되고 출력

하는 모델은 없다. QUALKO2는 이러한 문제를

해결하기 하여 QUAL2E를 일부 보완한 것으로

국립환경과학원에서 수정·배포한 1차원 수질모델

이다(Brown, L.C. and Barnwell, 1985, 1987).

수질모델을 낙동강 수계에 용하는데 있어 기

존 하천 수질 모의에 많이 사용되어 온 QUAL 모

델인 QUAL2E 모델은 조류에 의한 BOD내 생산

과 Bottle BOD를 모의할 수 없으므로 조류가 수

질에 미치는 향이 큰 낙동강 수계에서는 상

수질을 재 하기 어려운 단 이 있다(정강 ,

2009). 이러한 문제 을 보완하기 하여 조류 생

산 사멸에 의한 내부생산 유기물 증가를 고려

하도록 국내에서 개발된 QUALKO2를 이용하여

낙동강 상류 유역의 수계 특성을 하게 반

하여 모의할 수 있도록 하 다. QUALKO2는

QUAL2E 모형을 근간으로 WASP5의 장 들을

목시켜 bottle BOD의 반응기작, 조류의 생산에

의한 유기물 증가, 탈질화 반응 등 실제 정체수역

이 많은 하천에서 일어날 수 있는 반응기작을 모

의할 수 있도록 보완한 모형이다. 한, 구조 으

로 QUAL2E 모델이 운 상 제한되어 있는 오염

원수, 하천 구간수, 상류경계조건, 계산요소 등을

확장하여 형하천이나 지류가 많은 하천에서도

운 될 수 있도록 보완한 모델이다(고재홍, 2008).

2. 대상유역

수질모델 상구간으로 설정된 낙동강 본류구

간의 길이는 약 67㎞이며 분석된 하천단면수는

109개(특이 구조물 단면 제외)가 사용되었다. 4

강 사업으로 인해 하상단면 분석은 2011년에 새롭

게 수정되었으며 기존보다 수심과 폭이 크게 늘어

나 체류시간이 증가한 것이 큰 특징이다. 본류구

간의 설정 지천으로 고려된 하천은 감천과 백

천으로 구간거리는 각각 30㎞와 10㎞로 설정하

다.



0 10000 20000 30000 40000 500000

10

20

30

40

50

Main Channel Distance (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

WS PF 7

WS PF 6

WS PF 5

WS PF 4

WS PF 3

WS PF 2

WS PF 1

Ground

Left Levee

Right Levee

364

365

367

369

370

371

372

373

374

376

378

379

380

381

382

383

385

386

387

389

391

392

393

394

395

396

397

398

399

401

402

403

404

405

406.

415

2제제

408

409

410

411

413

414

415

416.

064 고고

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

427

429

429.

130

()

당당당당

430

431

431.

380

()

장장당장

432

433

434

435

435.

250

()

이이당당

436

437

439

440.

486 산산

442

443

443.

430

()

구구당장

444

446

447

448

449

449

()

수수당당

450

452

454

456

456.

50

()

습습당당

457

458

459

460

461

463

463.

430

()

대대당장

465

465.

150

()

봉장당당

467

468

468.

200

()

감당장

469

470

471

472

473

RIVER-1 Reach-1

<그림 1> 모델 대상유역의 위치와 종단면도

3. 기준유량 설정

수질모델을 수행하기 앞서 기 유량 설정에

한 몇 가지 가정을 세웠다. 수질오염총량 리 기

본방침과 기술지침에서 정하는 기 유량은 10년

평균 수량 평균평수량으로 산정토록 하고 있

다. 그러나 4 강 보가 공됨에 따라 하폭과 수심

이 증가하고 체류시간이 늘어났으며 담수량을 늘

리기 해 수문을 닫아 환경부 수질측정망에서 제

공하는 유량자료의 변동 폭이 심한 것으로 나타나

10년 평균 유량 용이 실에 부합되지 않는 것

으로 단된다. 그리고 유역내 강수량이 증가하지

않았음에도 보의 담수에 의해서 유량이 증가한 부

분은 모의시에 고려하지 못하 으나 동일 수체 내

에 존재하는 동일 농도의 오염물질은 유량이 증가

한다고 하여 변동되지 않을 것이므로 체류시간이

증가하는 것 외에 변동사항은 제한 일 것이다.

따라서 본 연구에서는 통상 으로 강우일수가

은 철 수기를 기 으로 정하고 2011년 4월 평

균유량을 상구간내 기 유량으로 설정하 다.

유량자료는 환경부에서 제공하는 물환경정보시스

템의 오염총량 리 수질측정망에서 다운받아 사

용하 다.

단유역명

월 2007 2008 2009 2010 2011 2012

낙본D 1 41.6 53.0 26.8 - 47.4 94.0

　 2 39.9 29.7 28.7 45.1 61.6 50.7

　 3 57.3 60.3 26.9 145.2 41.3 65.8

　 4 74.0 61.7 24.7 163.1 43.7

　 5 63.9 34.2 49.7 299.3 361.2

　 6 174.7 72.9 33.9 92.4 522.4

　 7 406.8 132.3 301.4 140.8 953.8

　 8 158.0 278.7 94.1 627.5 522.1

　 9 573.0 84.0 38.3 382.3 156.2

　 10 92.1 46.1 36.3 82.9 37.6

　 11 55.8 36.5 33.8 49.6 26.2

　 12 56.5 31.8 32.1 43.2 91.5

평균　177.3 92.2 75.5 238.7 304.3 49.3

<표 1> 기준유량 조건 및 변화추이(2007∼2012)

(단 : cms)

자료 : 물환경정보시스템 환경부 오염총량 리 수질측정망

(http : //water.nier.go.kr)



4. 시나리오 설정

수질모델 시나리오를 설정하기 해 3가지 변

수를 사용하 는데 총질소, 총인 그리고 비 배출

부하량이다. 총질소와 총인은 모델 구간내 500㎥

/d 이상 하수처리시설을 상으로 하 으며 비

배출부하량의 감은 유역 체를 상으로 하

다. 모의 상구간내 500㎥/d 이상 환경기 시설

은 총 4개소로 상류로부터 김천하수처리장(시설

용량 80,000㎥/d), 구미하수처리장(330,000㎥/d),

약목하수처리장(20,000㎥/d), 왜 하수처리장

(20,000㎥/d)이다.

재 하수도법에 의한 공공하수처리시설의 법

인 총질소 방류농도 기 은 50㎥/d 이상일 경우

20㎎/ℓ 이하로 규정하고 있다. 통상 으로 BNR

처리의 한계 농도는 총질소 10㎎/ℓ로 알려져 있

으며 추가생물여과장치를 후단에 설치할 경우 최

5㎎/ℓ 이하까지 처리 가능한 것으로 알려져

있다. 낙동강의 평균 질소 농도가 2∼3㎎/ℓ임을

감안할 때 수질개선을 해서는 더 낮은 농도를

유지해야 하지만 재 질소 처리 기술의 한계로

단되는 5㎎/ℓ까지 모의하 다.

주마다 다르지만 미국의 총인 규제 농도는 0.01

∼0.1㎎/ℓ 범 로 규정하고 있는데 일반 으로

고도처리를 갖춘 하수처리장에서는 총인이 0.3∼

0.5㎎/ℓ까지 생물학 으로 처리가 가능하며 화학

처리를 거치는 경우 0.02∼0.05㎎/ℓ까지 제거

가 가능한 것으로 알려져 있다. 수계내의 평균 총

인 농도가 0.1㎎/ℓ 정도기 때문에 하천 수질개선

을 해서는 하·폐수처리장의 총인의 농도를 최소

0.05㎎/ℓ 정도까지 낮추어야 한다.

규제강화 구분 시나리오명 변수1 변수2 변수3

질소 규제강화시나리오1 처리장 TN 10㎎/ℓ 없음 없음

시나리오2 처리장 TN 5㎎/ℓ 없음 없음

인 규제강화시나리오3 없음 처리장 TP 0.05㎎/ℓ 없음

시나리오4 없음 처리장 TP 0.02㎎/ℓ 없음

질소, 인 동시 규제강화시나리오5 처리장 TN 10㎎/ℓ 처리장 TP 0.05㎎/ℓ 없음

시나리오6 처리장 TN 5㎎/ℓ 처리장 TP 0.02㎎/ℓ 없음

질소, 인 동시 규제 비 배출 삭감

시나리오7 처리장 TN 5㎎/ℓ 처리장 TP 0.05㎎/ℓ비 배출부하량

20%삭감

시나리오8 처리장 TN 5㎎/ℓ 처리장 TP 0.05㎎/ℓ비 배출부하량

30%삭감

<표 2> 모델에 사용한 시나리오 조건 및 변수

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. HEC-RAS를 이용한 수리계수 산정

QUALKO2 모형은 상구간에 주어진 유량에

한 유속 수심과 같은 수리인자를 결정하기

해 유사한 수리특성을 가지는 구간(Reach)별로

유속과 수심을 결정하게 된다. 이를 해서는 식

(1)의 a, b, α, β 와 같은 수리특성 상수들을 구간

별로 결정해야 하는데 HEC-RAS 모형을 이용하



여 상구간에 한 수리학 부등류 해석을 실시

하여, 수심, 통수단면 , 유속, 경심 등의 자료를

구한 후 그 결과를 수리학 으로 유사한 특성을

가지는 것으로 단되는 구간별로 회귀분석을 실

시하여 수리학 변수들을 구하 다. 소구간 내

횡단면의 가정된 수면표고에 해 통수면 , 동수

반경 평균수심을 계산한 후 이들 단면 특성값

들에 상응하는 평균유속과 유량을 구하 다. 이와

같은 방법으로 구한 평균유속, 평균수심 유량

자료에 해 회귀분석을 용하여 유량계수를 산

출하 으며 <표 3>과 같이 산정되었다. 4 강 보

설치 사업으로 인해 수질모델 상구간인 낙동강

상류에 구미보, 칠곡보, 강정고령보가 공되어

지천의 수리계수와 차이가 많이 나는 것을 알 수

있다.

, α β 식(1)

여기서, a, b, α, β : 하천구간의 유량계수

h : 평균수심 U : 평균유속 Q : 유량

하천명 소구역 단 요소 α β

조도계수a b c d

낙동강 본류 1 9 0.0002 0.9995 9.2155 0.0277 0.030

9 3 0.0013 0.8788 3.2800 0.0827 0.032

10 6 0.0005 0.9333 4.5199 0.0629 0.032

11 5 0.0006 0.9165 5.7779 0.0516 0.032

12 7 0.0005 0.9557 6.6216 0.0456 0.032

13 2 0.0002 0.9995 7.5593 0.0406 0.032

14 3 0.0002 0.9787 8.7302 0.0358 0.031

15 4 0.0002 0.9949 10.4230 0.0307 0.031

16 4 0.0005 0.9786 5.2778 0.0439 0.030

17 7 0.0005 0.9546 5.6920 0.0404 0.030

18 6 0.0002 0.9951 7.2367 0.0323 0.030

21 3 0.0002 0.9787 9.3275 0.0257 0.030

22 6 0.0002 0.9995 9.5421 0.0246 0.025

23 2 0.0485 0.4692 0.0515 0.5287 0.025

감천 2 6 0.3531 0.2778 0.0919 0.4362 0.031

3 11 0.3352 0.2346 0.1643 0.3736 0.028

4 2 0.2889 0.3825 0.1132 0.4397 0.028

5 2 0.2301 0.4314 0.1819 0.4065 0.024

6 3 0.4455 0.2350 0.0864 0.4851 0.024

7 3 0.3672 0.3347 0.1416 0.4073 0.024

8 3 0.3371 0.3219 0.1141 0.3976 0.024

백천 19 5 0.0144 0.7699 1.4378 0.1410 0.025

20 5 0.0114 0.6747 0.6273 0.1996 0.025

<표 3> 수리계수 산정 결과



2 대상유역에 대한 수질해석

1) 모형의 보정

수질모델 보정은 낙동강 오염총량 리 계획 수

립을 해 8일 간격으로 측정한 수질과 유량 자료

와 단 유역 말단자료 제2단계 총량 리 기본

계획의 기 유량의 수기 시 과 유사한 2011년

4월 측정 자료를 이용하여, BOD5, TN, TP, Chl-a

네 가지 수질 항목을 상으로 이루어졌으며, 평

수기 유량과 유사한 2011년 6월 자료를 검증에 이

용하 다.

BOD5, TN, TP, Chl-a 수질 항목을 해 BOD5

는 BOD 분해율 계수 K1, 침 에 의한 SOD 제거

율 K3, TN은 Benthos source rate σ3 과 침 에

의한 제거율 σ4, TP는 Benthos source rate σ2와

침 에 의한 제거율 σ5, Chl-a는 조류 침 율 λ0,

소멸계수 σ1 등 각 수질 항목에 향 정도가 크

게 나타난 변수를 심으로 허용계수 범 내에서

모델을 보정하 다.

측정지

반응계수

단 용범보정시 추정계수

BODK1 day-1 0.02∼3.4 0.10 ∼ 0.29

K3 day-1 -0.36∼0.36 0.0

TNσ3

(㎎-O)/(ft2-day)

variable 0.0

σ4 day-1 0.001 ∼0.1 0.19

TP σ2

(㎎-P)/(ft2-day)

variable -55 ∼ 25

σ5 day-1 0.001 ∼0.1 0.1 ∼ 0.2

Chl-aλ0 ft-1 variable 0.01 ∼ 0.19

σ1 ft/day 0.5∼6.0 0.9 ∼ 13.1

<표 4> 수질모델 보정시 사용한 계수범위

<그림 2> 낙동강 본류의 수질모델 보정 결과(BOD, TP, TN, Chl-a)



2) 모형의 검증

보정된 모델이 수질 악조건인 수기 수질 측

에 한가 단하기 하여 산정된 부하량을 기

반으로 하여 2011년 6월에 하여 모델을 검증하

다. 보정에 사용된 매개변수들을 그 로 사용하

고, 유량자료는 그 시기의 상류의 유입, 방류 유량

자료를 용하 으며, 유량 측정자료가 없는 유입

지천은 지천의 유역 면 비로 유량을 산출하

다. 모델에 유입되는 오염부하량은 총량 리 단

유역별로 산정한 배출부하량을 산정하 다. 검증

결과, 아래 그림에 제시한 바와 같이 실측 수질에

한 측치의 오차범 가 20% 이내로 나타났다.

<그림 3> 낙동강 본류의 수질모델 검증 결과(BOD, TP, TN, Chl-a)

3) 수질모의 결과

질소를 감 상항목으로 정한 시나리오1, 2의

모의 결과 시나리오1은 재조건 비 총질소가

약 1.34%, 시나리오2가 약 9.4% 제거 되었으며 그

외 항목들은 크게 감소되지 않는 것으로 나타났

다. 이는 처리장에서 방류되는 농도가 이미 자연

하천의 총질소보다 높기 때문에 수질을 크게 개선

시킬 수 없기 때문으로 사료된다.

인을 감 상항목으로 정한 시나리오3, 4의

모의 결과 시나리오3은 총인 농도를 약 66.23%의

개선효과를 보 으며 추가로 BOD 8.49%, 클로로

필-a 9.65%를 감소 시켰다. 다만, 시나리오4에서

는 총인 농도를 약 68.83%의 개선효과를 보 으

며 추가로 BOD 9.69%, 클로로필-a 11.06%를 감



소시키는 것으로 모의 되었다.

질소와 인을 동시 감 상항목으로 정한 시나

리오 5, 6의 모델링 결과 시나리오 5는 총질소가

약 1.27%, 총인이 약 66.23%, 시나리오6에서는 총

질소가 약 9.43%, 총인이 약 68.83% 제거 되는 것

으로 나타났다. 동시제거를 수행한 시나리오 5, 6

은 시나리오 1∼4까지의 결과를 산술 으로 조합

한 결과와 크게 다르지 않은 결과를 보 다.

마지막으로 비 배출부하량 삭감까지 고려할

경우 시나리오7은 총질소 9.83%, 총인 66.23%, 클

로로필-a 9.90% 감소되었으며 시나리오8은 총질

소 10.19%, 총인 66.23%, 클로로필-a 1.014%가 감

소되는 것으로 나타났다. 가장 효과 인 질소, 인

제거, 클로로필-a 시나리오는 시나리오8이지만

기술 , 경제 인 부분을 고려해 볼 경우 최선은

시나리오7로 볼 수 있다.

지 항목2011년4월

재조건시나리오7

조건수질개선율

강정고령보

BOD(㎎/ℓ) 2.250 2.046 9.07%

TN(㎎/ℓ) 2.758 2.487 9.83%

TP(㎎/ℓ) 0.077 0.026 66.23%

Chl-a(㎍/ℓ) 45.370 40.880 9.90%

<표 4> 수질모델 결과 강정고령보의 수질개선율

(시나리오 7)

<그림 4> 낙동강본류의 시나리오7의 수질개선(BOD, TP, TN, Chl-a)



Ⅳ 결 론

본 연구에서는 질소와 인과 같은 양염류의 측

에 유리한 QUALKO2 수질모델링을 사용하여 보

설치 후의 낙동강수계 상류 상구간내 시나리

오별 수질 향분석을 수행하 다.

수질모델 시나리오를 설정하기 해 총질소, 총

인 그리고 비 배출부하량을 변수로 설정하 다.

일반 으로 공공하수처리시설의 BNR처리 한계

농도는 총질소 10㎎/ℓ로 알려져 있으며 추가생물

여과장치를 후단에 설치할 경우 최 5㎎/ℓ 이하

까지 처리 가능한 것으로 알려져 있다. 낙동강의

평균 총질소 농도가 2∼3㎎/ℓ임을 감안할 때 수

질개선을 해서는 더 낮은 농도를 유지해야 하지

만 재 질소 처리 기술의 한계로 단되는 5㎎/

ℓ까지 모의하 다. 한, 고도처리를 갖춘 하수

처리장에서는 총인이 0.3∼0.5㎎/ℓ까지 생물학

으로 처리가 가능하며 화학 처리를 거치는 경우

0.02∼0.05㎎/ℓ까지 제거가 가능한 것으로 알려

져 있다. 수계내의 평균 총인 농도가 0.1㎎/ℓ 정

도기 때문에 하천 수질개선을 해서는 하·폐수처

리장의 총인의 방류농도를 최소 0.05㎎/ℓ 정도까

지 낮추어야 할 것이다.

시나리오 1～8까지 수행한 결과 처리기술 한계

를 고려한다면 단독 규제 상항목으로 총질소보

다 총인이 더 효과가 높은 것으로 나타났다. 시나

리오3과 4의 차이가 크지 않은 이유는 이미 시나

리오3에서 설정한 500㎥ 하수처리장 총인 방류농

도 0.05㎎/ℓ가 수계내 수질개선에 크게 향을

주는 매우 낮은 농도 기 때문이며 추가로 수행한

시나리오4의 총인 방류농도 0.02㎎/ℓ는 재 방

류농도에서 감소시킨 시나리오3과 비교할 경우

그 개선효과가 크지 않다는 것을 알 수 있었다.

비 배출부하량 삭감까지 고려한 시나리오7은

총질소 9.83%, 총인 66.23%, 클로로필-a 9.90% 감

소되어 기술 , 경제 인 부분을 고려해 볼 경우

최선의 규제 조건으로 보여진다. 다만, 수질모델

링 결과 비 배출부하량 삭감에 따른 수질개선 효

과가 다소 낮은 것으로 평가되었는데 이는 오염총

량 리제도의 비 배출계수 때문일 것으로 사료

된다. 제2단계 수질오염총량 리 기술지침(2008.

9)을 참고하면 비 배출계수는 수기일 경우

0.15, 평수기일 경우 0.5로 규정하여 일 으로

용하고 있기 때문에 수질모델 내 비 오염원이

수계에 미치는 향이 을 수밖에 없다. 한, 동

일한 이유로 오염원은 비 오염원보다 상

으로 그 효과가 크게 느껴질 수 있기 때문에 향후

이 부분에 해 보완이 필요할 것으로 사료된다.

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논문 수일: 2013. 2. 27, 심사완료일: 2013. 3. 25

최종원고: 2013. 4. 16

낙동강 중상류의 영양염류 저감에 따른 수질영향에 관한 연구 · journal of...

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