2.2.1. 현행 목표수질 평가방법의 한계점

총량관리에서 적용하고 있는 과거 3년을 이용한 평균 수질법은 4대강 수계법에 따라 오염총량관리 시행계획 수립대상을 결정하기 위하여 평가하는 방법으로 총량관리 단위유역 목표수질지점의 8일 간격 수질측정 자료를 사용하여 다음 식 (1) ~ (3)에 의해 평가한다. 여기서, 측정수질은 산정시점으로부터 과거 3년간 측정한 것으로 하며, 2회 연속 목표수질을 초과하는 지역에서는 오염총량관리 시행계획을 수립하여 시행한다^{(MOE, 2013a)}.

현행 평가방법에 따른 평가결과^{(NIER, 2011)} 영산강·섬진강수계의 9개 단위유역(영본B, 영본C, 영본D, 지석A, 탐진B, 섬본A, 추령A, 보성A, 동복A)에서 BOD 할당부하량은 초과하였으나 목표수질을 달성하는 현상이 발생하였으며, 3개 단위유역(섬본D, 섬본E, 요천B)의 경우 BOD 할당 부하량은 준수하였으나, 목표수질을 초과하는 현상이 발생하였다(Table 1).

Table 1.

Results for evaluation of allocation and target water quality by the current method during the 1st TMDLs period

TWQ : Target Water Quality, mg/L

EWQ : Estimation Water Quality, mg/L

Evaluation : Evaluation of the Allocation and TWQ (Achieve is “○”, Not achieve is “×”

2.2.2. 유량지속곡선(FDC) 작성 방법

제2단계 기준유량은 1999~2008년까지 자료를 이용한 결과이므로, 최근 수질자료와 유량자료를 활용하기 위하여 단위 유역별 유황곡선은 영산강･섬진강수계 제3단계 수질오염총량관리 목표수질 설정연구^{(NIER, 2013a)}시 사용된 10년간 일유량 자료(2002~2011)에 제2단계 기준유량값으로 보정하는 유량비(Table 2)를 곱하여 작성하였다(Fig. 2).

Table 2.

Standard flow ratio of 2nd TMDLs and 3rd TMDLs

Fig. 2.

Example of 2nd TMDLs FDC corrected from 3rd TMDLs FDC (YB-A)

유량지속곡선의 유황구분은 ^{U. S. EPA (2007)}의 유량 분류기준자료를 참고하였으며, 평가 결과의 원인 해석에 유량구간 등급별 오염원 기여도자료를 참고하였다(Table 3). 예를 들어 점오염원은 저유량(Low Flows) 상태에서, 제방침식은 고유량(High Flows) 상태에서 가장 영향을 미치는 구간임을 판별하는데 도움을 주는 것으로 알려져 있다.

Table 3.

Example Source Area / Hydrologic Condition Considerations ^{(Cleland, 2003}; ^{U. S. EPA, 2007)}

2.2.3 부하지속곡선(LDC)을 이용한 목표수질 평가방법

단위유역별 유량지속곡선에 2단계 대상물질(BOD, T-P)에 대한 목표수질을 고려하여 부하지속곡선을 작성하였다. 단위유역별 목표수질 초과여부 평가를 위한 실측자료는 2011~2014년 8일 간격 유량 및 수질측정자료^{(NIER, 2014)}를 이용하였다. 부하지속곡선에 실측부하량을 도시하여 초과율이 50% 이하이면 목표수질을 달성하는 것으로 평가하였다^{(Kim et al., 2015)}.

추가적으로 각 단위유역의 기준유량 조건에 해당되는 실측평균수질(기준유량의 ±20% 범위 내 실측유량에 해당되는 수질의 평균값)로 목표수질 달성여부를 평가하여 비교하였다.

3.2.1. 전체단위유역의 평가방법별 목표수질 달성율

최근 3년 수질, 즉 2011~2013년(1회) 및 2012~2014년(2회)에 대하여 각각 평가하였으며, 2회 연속 목표수질 달성율 및 초과율에 대하여 평가 후 정리하였다.

평가결과 BOD의 달성율은 평가수질 66.7%, LDC 평가 77.8%, 기준유량조건 평가 56.3%로 나타났다. 반면, T-P의 달성율은 평가수질 100%, LDC 평가 100%, 기준유량조건 평가 100%로 나타났다(Table 6).

Table 6.

Result of each evaluation method for the TWQ achievement rate

Rate1 (%) : Consecutive achievement-rate for two times

Rate2 (%) : Consecutive excess-rate for two times

2회 연속 달성율 평가에서도 T-P는 세 가지 방법 모두 100%로 높게 나타났으며, BOD는 LDC 평가에 의한 방법이 가장 높게 나타났다. 2회 연속 초과율은 BOD는 LDC 평가결과 22.2%로 가장 낮게 나타났으며, 평가수질 33.3%, 기준유량조건 37.5%로 유사한 결과를 나타냈다. T-P는 2회 연속 초과하는 단위유역은 없는 것으로 나타났다.

LDC 평가시 현행 평가방법보다 달성율은 높아지고 초과율은 낮아지는 효과가 발생하였으며, 이러한 결과는 한강수계 26개 단위유역을 대상으로 평가한 결과와 동일한 경향을 보이고 있다^{(Kim et al., 2015)}.

3.2.2. 본류 및 지류의 평가방법별 목표수질 달성율

본류 및 지류의 평가방법별 목표수질 달성율을 비교하였다. 영산강수계의 경우 본 연구에 적용된 9개의 단위유역 중 5개의 단위유역이 본류(영산강 및 탐진강 본류 단위유역)에 해당하며 나머지 4개는 지류로 구분하여 결과를 정리하였다(Table 7).

Table 7.

Result of each evaluation method for the TWQ achievement rate (mainstream and tributary stream)

Main : mainstream of Youngsan·Tamjin river (5 unit watersheds) Tri : tributary stream of Youngsan·Tamjin river (4 unit watersheds)

Rate1 (%) : Consecutive achievement-rate for two times Rate2 (%) : Consecutive excess-rate for two times

평가결과 BOD의 경우 본류의 달성율은 평가수질 80.0%, LDC 평가 80.0%, 기준유량조건 평가 70.0%로 평가수질 및 LDC 평가 달성율이 가장 높게 나타났다. 지류의 달성율은 평가수질 50.0%, LDC 평가 75.0%, 기준유량조건 평가 33.3%로 LDC 평가에 의한 결과가 달성율이 가장 높은 것으로 나타났다. T-P의 경우 본류 및 지류에 상관없이 평가수질, LDC 평가, 기준유량 조건 평가 달성율이 100.0%로 나타났다.

2회 연속 달성율 평가에서도 BOD 및 T-P 모두 본류 및 지류에서도 위와 거의 유사한 경향의 달성율을 나타냈다. 전반적으로 BOD의 경우 본류 및 지류에서 LDC 평가에 의한 방법이 달성율이 높게 나타났으며, T-P의 경우는 3가지 평가방법에 상관없이 높은 달성율을 나타냈다. 2회 연속 BOD 초과율은 본류 및 지류에서 LDC 평가가 가장 낮게 나타났다. 2회 연속 T-P 초과율은 0.0%로 나타났다.

3.2.3. 유황구간별 목표수질 초과 단위유역 분석

각 단위유역별 대상물질별(BOD, T-P) 기준유량조건 상·하로 구분하여 목표수질 달성도를 평가한 결과 평가방법별로 큰 차이는 나타나지 않았다.

BOD의 초과율은 기준유량(저수기) 이상의 경우 평가수질은 35.1%, LDC 평가는 37.3%로 유사한 결과를 나타냈으며, 기준유량(저수기) 미만의 경우도 평가수질 42.7%, LDC 평가는 46.2%로 평가방법별 차이는 거의 없는 것으로 나타났다.

T-P의 초과율은 기준유량(저수기) 이상의 경우 평가수질은 6.8%, LDC 평가는 7.2%로 유사하게 나타났으며, 기준 유량(저수기) 미만의 경우 평가수질 및 LDC 평가에서 15.1%로 동일한 결과를 나타냈다(Table 8).

Table 8.

Result for the TWQ achievement rate in the Condition of SF