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해외 제도 적용을 통한 우리나라 수질오염총량관리제도의 발전방향 연구

Title
해외 제도 적용을 통한 우리나라 수질오염총량관리제도의 발전방향 연구
Other Titles
Study of the Direction of Improvement of Korea’s Total Water Pollution Load Management System through an Application of Overseas System
Authors
이하연
Issue Date
2014
Department/Major
대학원 환경공학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
박석순
Abstract
본 연구는 농도규제의 단점을 보완하기 위하여 도입한 수질오염총량관리제도의 발전방향에 대한 연구가 미비하여 이를 보완하기 위하여 시작하였다. 수질오염총량관리제도는 수질이 악화된 지역의 수질을 적극적 부하량 삭감 계획과 이행으로 수질 향상을 목표로 하며, 수질이 좋은 지역에서는 개발의 총량에 제한을 주어 좋은 수질을 유지시키려는 의도를 갖고 있다. 그러나 수질오염총량관리제도는 크게 두 가지 문제점을 안고 있는데 중앙정부 중심의 제도 시행, 비슷한 계획과의 중복이며 이 문제점을 해결하기 위한 연구의 수는 많지 않다. 해외 여러 국가에서도 비슷한 제도를 시행하고 있고 특히 미국의 경우 가장 역사가 오래되고 우수한 수질관리제도인 TMDL을 시행하고 있어 이를 우리나라의 시범지역에 적용, 그 과정 및 결과를 비교하여 개선방안을 제시한다. 연구의 시범지역으로는 한강특대유역에 포함되는 경안천을 선정하였으며 대상물질 선정, 부하량 삭감 및 할당 방법 모두 미국식으로 진행하였다. 대상물질 선정 과정에서 BOD, TP, COD, TOC가 대상물질로 결정 되었으나 우리나라 결과와의 비교 및 총량 목표 수질의 부재로 BOD, TP만을 대상물질로 선정하고 부하량 할당을 진행하였다. 수질모델링의 경우 1차원 하천수질 모델인 QUAL2K를 적용하여 진행하였다. 모델의 보정 및 검증은 기준년도의 중위수 자료를 사용하였다. 기준년도의 유량 및 부하량은 2010년 자료를 사용하였고 장래예측년도인 2020년의 유랑은 기준년도의 유량에 자연 증감정도를 고려하여 계산하였으며 부하량은 미국의 방식으로 새로 계산하여 사용하였다. 부하량 삭감 시 동일삭감율 할당 방법을 사용하여 전 구간에서 같은 비율로 삭감하였다. 또한 부하량 삭감 결과가 수체 전 구간에서 동일한 목표수질을 넘어가지 않도록 하여 부하량 할당을 하였다. 최종부하량은 위의 부하량 할당 값에 안전율 10%를 고려하여 구하였으며 전체적으로 미국방식으로 할당한 결과가 기존 우리나라의 결과보다 상류지역에서는 낮은 값을, 하류지역에서는 높은 값을 보였다. 이는 위에서 설명함과 같이 양국의 제도의 과정이 상이하게 다름으로 인한 것이므로 수치적인 비교만은 위험하나 수계 전체의 수질 개선을 위하여서는 훨씬 적합한 방법이라고 본다. 위의 연구결과들로 인해서 우리나라의 총량제도의 발전방향을 제시할 수 있는 부분들을 발견하였다. 우리나라 총량제도는 미국에 비하여 아직 시행된지 얼마 지나지 않았고 미국과는 그 목적이 근본적으로 다르다. 우리나라의 총량제도의 개선을 위하여서는 대상물질 확대 및 대상물질에 특화된 총량제도의 수립, 지역 특성을 고려한 목표수질 설정, 부하량의 모니터링 및 점오염원과 비점오염원의 구분을 제언했다.;This study was instituted to supplement insufficiency of researches on the direction of improvement of Total Water Pollution Load Management System which was introduced to remedy shortcomings of regulations based on concentration levels of contaminants. Total Water Pollution Load Management System is aimed not only at improving the water quality of areas whose water quality is deteriorated through the active enforcement of pollution load cutback plans, but also at maintaining the water quality of areas whose water quality is in good state through restricting the total amount of development. However, there are two major problems with Total Water Pollution Load Management System. One is that it is enforced by central government, and the other is that it is overlapped with other similar plans. Studies and researches to solve these problems are small in number. Many foreign countries enforce similar systems. Since U.S enforces TMDL which is a longest standing and excellent water quality control system, this study suggests improvement plans by applying TMDL to a test area in Korea and by comparing processes and results of it. Kyeongan Stream which is a part of Han River watershed was designated as the test area and the methods used in TMDL are used in object materials selection, pollution load cutbacks, and pollution load allocation. During the target materials selection phase, BOD, TP, COD, and TOC were pre-selected as object materials. But only BOD and TP were ultimately selected as object materials due to comparison with results of Korea’s system and absence of total target water quality. And the pollution load allocation was progressed accordingly. QUAL2K, one-dimensional river water quality model, was applied for water quality modeling. The medium data of base year was used for calibration and verification of the model, and the flow and pollution load of year 2010 was used as those of base year. The flow of year 2020, year of future prediction, was calculated from the flow of base year in consideration with natural increase and/or decrease. The pollution load of year 2020 was newly calculated by methods used in U.S. During the pollution load cutback, pollution load throughout the test area was cut back by identical rate. And pollution load was allocated for the result of pollution load cutback not to exceed identical target water quality throughout the test area. The final pollution load was calculated by applying 10% safety rates to pollution load allocation value stated above. The pollution load allocation result of U.S. system was lower than that of Korea’s system at the upper region of the test area. And the pollution load allocation result of U.S. system was higher than that of Korea’s system at the lower region of the test area. This is because the systems of both countries are quite different as explained above. Even if it is hasty to mechanically compare those numerical results, I deem that the system of U.S. is much more appropriate to improve the water quality throughout the water system. By the result of this study presented above, I found the parts for which the direction of improvement of Korea’s total water pollution load management system could be suggested. The system of Korea is a relatively new system compared with that of U.S. and the objectives of both systems are fundamentally different. In order to improve Korea’s total water pollution load management system, the object materials must be expanded, total water pollution load management system must be specialized for object materials, target water quality must be set in consideration with characteristics of the areas, pollution load must be monitored, and point pollutant sources must be divided from non-point pollution sources.
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