도랑유역 관리에 의한 중권역 유역의 수질 개선 효과 분석

Abstract

수자원 관리의 틀로 수질과 유량, 인간과 환경, 육상생태와 육수생태를 통합적으로 고려하는 유역관리의 중요성이 세계적으로 확대되고 있다. 우리나라도 1990년대 후반부터 전국을 한강, 낙동강, 금강, 영산강·섬진강 유역으로 나누어 유역관리의 체계를 마련하기 시작하였고, 물관리종합대책을 바탕으로 각 유역별 법률에 의거한 수자원(수질) 관리가 이루어지고 있다. 유역관리는 통합수자원관리를 위한 보편적 수단으로서 다양한 이해당사자들의 참여를 기본 원칙으로 삼는다. 이 때 대규모 유역에서는 이해당사자 대표들이 합의하여 유역관리의 목표를 설정하고, 소규모 유역에서는 이해당사자들이 직접 참여하여 유역관리 목표를 실현하기 위한 구체적인 실천 방안을 수립하는 것이 효과적이다. 본 연구에서는 이해당사자 즉 유역에 거주하는 주민들의 참여를 이끌어내기에 적합한 유역 규모로 도랑유역을 제안하고, 유역모델을 이용한 시나리오 분석을 통해 도랑유역 관리에 따라 중권역 유역에서 수질이 개선되는 효과를 확인하였다. 도랑유역은 농촌마을을 포함하는 정도의 규모로 한정하고, 도랑을 1:25,000 수치지도에서 나타나는 1·2차 하천으로 정의하였다. 금강유역 내 중권역 유역인 보청천 유역을 대상으로 도랑유역을 추출한 결과 도랑유역은 1,148 곳으로 보청천 유역 면적의 71.8%를 차지하며, 도랑유역 중 주민이 거주하여 유역 관리에 참여할 수 있는 유역은 338 곳으로 보청천 유역 면적의 29.9%를 차지하는 것으로 파악되었다. 또한 개별 도랑유역의 규모는 평균면적 0.35 km2, 유역 내 평균도랑연장 1.27 km인 것으로 분석되었다. 도랑유역 관리에 의한 중권역 유역의 수질 개선 효과를 파악하기 위하여 물리식을 기반으로 한 분포형 유역모델인 CAMEL(Chemicals, Agricultural Management and Erosion Losses)을 이용하였다. 유역을 분할하는 격자의 크기는 100 m × 100 m로 하였으며, 입출력 시간단위는 한 시간으로 정하여 모델을 구축하였다. 모의항목은 유량, 유사, COD, T-N, T-P으로 모델의 초기 조건은 2009년 기상자료를 이용하여 모델이 안정화 될 때까지 반복 구동하여 형성하였으며, 2010년의 실측 자료를 이용하여 보정을 실시하였고, 2011년 실측 자료를 이용하여 모델을 검정하였다. 유량의 보검정은 금강홍수통제소 기대교 지점에서 관측된 실시간 유량자료를 이용하였으며, 유사와 수질 항목의 보검정은 평균 8일에 한번 관측되는 환경부 총량측정망의 수질 자료를 이용하여 실시하였다. 보검정 결과 유량은 매우 만족하는 수준의 정확도를 나타내었고, 유사와 수질 항목의 경우 실측 자료가 대체로 비강우시에 수집되어 통계적으로 유의성이 있는 평가는 어려우나 강우사상에 의한 경향성을 잘 나타내는 것으로 파악되었다. 검정된 유역모델을 바탕으로 도랑유역에 유역관리 시나리오를 적용하여 수질 개선 효과를 분석하였다. 이때 시나리오를 적용한 공간적 범위는 주민이 거주하는 도랑유역으로 전체 유역 면적의 29.9%에 해당하며, 적용한 시나리오는 다음과 같다. 첫째, 도랑유역 내 논, 밭, 과수원의 시비량을 50% 줄이는 영양물질 관리, 둘째, 미처리 점오염원 중 축산계의 발생부하량을 100% 줄이는 점오염원 관리, 셋째, 밭 주변으로 둑을 조성하고, 넷째, 밭 표면에 볏짚 등을 이용하여 멀칭하는 토양 유실 관리, 다섯째, 주로 산림이 개간되어 형성되었거나 하천변에 위치한 기타재배지와 나지를 초지로 전환하는 토지이용 변화이며, 마지막으로 위의 다섯 가지 시나리오를 복합적으로 적용하였다. 시나리오 적용 결과 모든 시나리오를 복합 적용하는 경우 유사 유달부하량이 4.71% 감소하며, COD, T-N, T-P의 유달부하량은 각각 26.2%, 14.0%, 33.2% 감소하는 것으로 확인되었다. 개별 시나리오 중에서는 밭둑을 조성하는 것이 전체 항목에 대해 가장 효과적이었으며, 다음으로 경작지 멀칭이 효과적인 것으로 파악되어 토양 유실을 관리하는 것이 수질 관리에 매우 중요하다는 것을 확인하였다. 토지이용을 변화 시키는 시나리오는 수질 개선 효과가 가장 낮았는데 이는 시나리오가 적용된 기타재배지와 나지가 유역 내에서 차지하는 면적이 0.11%에 불과하기 때문이다. 지금까지 국내의 유역관리 정책은 중권역 및 대권역 유역에 관심을 두고 있으며, 4대강으로 대변되는 큰 강을 중심으로 관리가 이루어져 왔다. 본 연구는 주민들의 참여가 활발히 이루어질 수 있는 유역의 규모로 도랑유역을 제안하고, 연구대상 유역인 보청천 유역 내에서 그 분포를 파악하였으며, 도랑유역의 관리를 통해서 실효성 있는 수질 개선 효과를 기대할 수 있음을 확인한 점에서 의의를 가진다. 본 연구에서는 보청천 유역 내 모든 도랑유역에 동일한 시나리오를 적용하였으나, 주민들이 참여하여 도랑유역의 문제점을 파악하고 그에 대한 관리 방안을 모색한다면 보다 현실적으로 실현 가능한 유역관리가 행해질 수 있으며, 그에 상응하는 수질 개선 효과를 기대할 수 있을 것이다.