한강수계 유기물의 시·공간적 분포 특성 비교

유순주,조항수,류인구,손주연,박민지,이보미,Yu, Soonju,Cho, Hangsoo,Ryu, Ingu,Son, Juyeon,Park, Minji,Lee, Bomi 한국물환경학회 2018 한국물환경학회지 Vol.34 No.4

The purpose of this study is to find the characteristics of organic matters based on the distribution and oxidation rates, as noted according to the spatial and temporal variations from 2008 to 2016. Generally speaking, the Han River system is separated into one lower course and two upper courses which are the Namhan River and Bukhan River. The seasonal factor is one of the most important causes of water quality changing in both of the upper courses as a result of a few pollution sources. The concentration of organic matter was measured as higher in the lower course into which great streams with point and non-point sources were identified. According to seasonal variations, however, the change of the organic matter in the lower course is comparatively slighter than that of organic matters in the upper courses. The oxidation rates related to the BOD were 15 %, 17 % and 26 % in the Bukhan River, Namhan River and the lower course, respectively. These results could be explained that more biodegradable organic matter were seen to have existed in the lower courses comparing to the activity in the upper course. The oxidation rates of the BOD were noted as relatively higher in the eutrophicated places with phytoplankton. Therefore the BOD is one of the good index models to find the characteristic of the eutrophicated water. On the other hand BOD would not be enough to estimate concentration of refractory organic matters in the Bukhan and Namhan river. Consequently, both of the TOC and BOD are necessary indices to understand the identified refractory and/or biodegradable characteristics of organic matter.

한강수계 유기물의 시 · 공간적 분포 특성 비교

유순주 ( Soonju Yu ),조항수 ( Hangsoo Cho ),류인구 ( Ingu Ryu ),손주연 ( Juyeon Son ),박민지 ( Minji Park ),이보미 ( Bomi Lee ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2018 한국물환경학회지 Vol.34 No.4

The purpose of this study is to find the characteristics of organic matters based on the distribution and oxidation rates, as noted according to the spatial and temporal variations from 2008 to 2016. Generally speaking, the Han River system is separated into one lower course and two upper courses which are the Namhan River and Bukhan River. The seasonal factor is one of the most important causes of water quality changing in both of the upper courses as a result of a few pollution sources. The concentration of organic matter was measured as higher in the lower course into which great streams with point and non-point sources were identified. According to seasonal variations, however, the change of the organic matter in the lower course is comparatively slighter than that of organic matters in the upper courses. The oxidation rates related to the BOD were 15 %, 17 % and 26 % in the Bukhan River, Namhan River and the lower course, respectively. These results could be explained that more biodegradable organic matter were seen to have existed in the lower courses comparing to the activity in the upper course. The oxidation rates of the BOD were noted as relatively higher in the eutrophicated places with phytoplankton. Therefore the BOD is one of the good index models to find the characteristic of the eutrophicated water. On the other hand BOD would not be enough to estimate concentration of refractory organic matters in the Bukhan and Namhan river. Consequently, both of the TOC and BOD are necessary indices to understand the identified refractory and/or biodegradable characteristics of organic matter.

통계로 보는 팔당호 물환경 변화

유순주 ( Soonju Yu ),이은정 ( Eunjeong Lee ),박민지 ( Minji Park ),김갑순 ( Kapsoon Kim ),임종권 ( Jongkwon Im ),류인구 ( Ingu Ryu ),최황정 ( Hwangjeong Choi ),변명섭 ( Myeongseop Byeon ),노혜란 ( Hyeran Noh ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2018 한국물환경학회지 Vol.34 No.6

Since the 1970s regulations against the pollution of drinking water have been introduced in Lake Paldang watershed area. To understand the effects of water environment management policies and the impacts of climate changes on Lake Paldang, a long-term comprehensive study of this watershed and the changes in its water environment is required. In this study, we analyzed changes in the weather, hydrology, sources of pollution, water quality, and algal development from 2000 to 2015 year based on the statistical data provided by several national information systems. While the population and amount of sewage in the Lake Paldang watershed increased by about 1.5 times, the amount of animal manure showed a decreasing trend during the same period. The wastewater also increased by about 1.5 times while the amount of water intakes rose by about 1.14 times. The water quality in front of the Paldang Dam, which is the representative monitoring site of the Lake Paldang, was stable. The annual average BOD concentration remained within 2 mg/L, which is a “Good (lb)” level according to the environment standards of Republic of Korea. The development of phytoplankton and harmful cyanobacteria were largely influenced by meteorological factors.

기온 변화에 따른 팔당호 수온 이력 현상

유순주 ( Yu Soonju ),류인구 ( Ryu Ingu ),임종권 ( Im Jongkwon ),박민지 ( Park Minji ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

팔당호는 우리나라 인구의 절반을 차지하는 2,600 만명의 상수원이므로 수질 보전과 수생태계 건강성 확보가 매우 중요한 호소이다. 하지만 수질과 수생태계에 직·간접적으로 영향을 미치는 기온은 점차 기후변화와 함께 증가하고 있다. 팔당호 인근 양평기상관측소 자료를 기준으로 평년(1981∼2010년) 평균 기온이 11.5℃ 였으나, 2000년에서 2015년까지 평균 기온은 11.9℃로 약 4℃ 정도 증가하였고, 2018년에는 최고 기온이 40℃로 팔당호 수온도 최고 30℃를 기록하는 등 최근 들어 연평균 기온과 일 최고 기온 등이 높아지는 경향을 보이고 있다. 특히 여름철 수온은 남조류 발생에 영향을 미친다. 기온이 수온에 미치는 영향은 물이 공기에 비하여 비열이 크다는 물리적 특성과 지역에 따라 또는 다양한 영향 인자 특성에 따라 달라진다. 즉 기온은 태양의 복사열을 흡수하여 온도가 올라가며 물의 표면 온도도 순차적으로 상승하는데 물의 비열 때문에 물의 온도가 서서히 올라가며 기온이 떨어져도 수온은 서서히 내려가는 지체 현상을 보인다. 더욱이 호소와 같이 수체의 규모가 크고 수리학적 요인이 크게 작용하는 경우 기온과 수온과의 관계가 수온의 상승 시기와 하강 시기에 따라 다르고 수심별 수온의 변화도 다르게 나타날 수 있다. 따라서 기온과 수온의 관계를 해석하는 데는 해당 수체의 온도 상승기(rising limb: 이른 봄에서 여름철로 이동하는 온도 증가 시기)와 온도 하강기(falling limb: 늦여름에서 겨울철로 이동하는 온도 감소 시기)로 구분하여 계절적 이력 현상을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 한국 최대 상수원인 팔당호를 중심으로 팔당호 수치모형을 이용한 모의를 토대로 연속 수온 자료를 확보하여 기온 변화가 호소 수온에 미치는 영향과 수온의 이력 현상을 파악하고자 하였다. 팔당호 수치모형을 이용한 연속 수온 자료를 토대로, 기온과 수온과의 관계는 결정계수 0.86(2016년 하강기)을 제외하고 대부분 0.9 이상의 높은 상관성을 보여주었다. 수온 상승기에 기온과 수온의 비가 0.71∼0.77이며, 하강기는 0.70∼0.76으로 근사한 값을 보였으나, 절편값이 상승기 0.13∼3.52에 비하여 하강기 6.62∼7.78로 약 4∼5℃ 정도 상승하였다. 특히 여름 고수온을 보인 2015년, 2016년과 2018년 하강기에 절편값이 7 이상을 보여 여름 고수온의 영향이 하강기의 수온 감소를 지체시키는 경향을 보였다. 하천과 다르게 호소에서는 수온의 이력 현상이 더 크게 나타나고 여름철 고수온이 지속될수록 상승한 온도를 그대로 유지하는 일종의 관성을 가지는 이력 현상으로 인하여 수온이 비교적 높게 유지되는 기간이 길어지는 것을 알 수 있다. 이 같은 영향은 팔당호 수질과 수생태계뿐 아니라 조류의 발생을 지속시키는 결과로 이어질 것으로 사료된다.

기온 변화에 따른 팔당호 수온 영향 및 이력현상

유순주 ( Soonju Yu ),임종권 ( Jongkwon Im ),이보미 ( Bomi Lee ) 한국환경영향평가학회 2020 환경영향평가 Vol.29 No.5

국내 최대 상수원인 팔당호를 대상으로 기온과 수온의 변화를 살펴보고 장기간 기온과 수온의 연속자료를 활용하여 이력 현상을 살펴보았다. 계절 Mann-Kendall을 적용한 팔당호 인근 양평의 기온 변화추세는 지난 47년간(1973~2019) 증가(0.048 °C/yr)에 비하여 최근 27년간(1993~2019) 기온의 증가(0.060 °C/yr)가 컸다. 팔당호와 유입 하천에서 수온은 기온과의 상관성이 높으나(R > 0.9, p < 0.005) 호소인 팔당댐앞 지점에서의 수온은 하천 수온 상승에 비하여 느리고 기온 하강기에 들어서 수온이 서서히 감소하였고 수심 평균 수온도 상승기와 하강기 모두 호소 표층보다 변화가 더디게 나타났다. 이는 호소가 하천보다 수체 규모 면에서 크고 체류시간이 길기 때문에 열에너지를 흡수하고 감소하는데 시간이 걸리는 수온의 이력 현상이 크게 작용하는 것으로 판단된다. Abstract: Long-term continuous data were used to investigate changes in air and water temperature and temperature hysteresis at Lake Paldang, the largest source of drinking water in South Korea. Based on the temperatures at Yangpyeong, near Lake Paldang, using a seasonal Mann-Kendall test, the rate of change of increase in temperature over the last 27 years (0.060°C/yr, 1993-2019) was higher than that of during 47 years (0.048°C/yr, 1973-2019). The air and water temperatures in Lake Paldang and its influent rivers had a high correlation (R > 0.9, p < 0.005); however, the water temperature increased at rate slower than the river water temperature, and the water temperature decreased slowly as the air temperature fell. The depth-averaged water temperature also changed more slowly than the surface water of the lake both when the air temperature was high and when it was low. This is likely because the lake has a larger area and a longer heat retention time than rivers, resulting in a greater hysteresis of water temperature at lake.

팔당호 수질 특성 평가를 위한 통계분석기법 적용

최황정 ( Hwang Jeong Choi ),유순주 ( Soonju Yu ),이영준 ( Young Joon Lee ),류인구 ( Ingu Ryu ),정우석 ( Woo-seok Jung ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2018 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2018 No.-

주요 하천에서 무기질소화합물 분포 및 계절적 변동

이승현 ( Seunghyun Lee ),이재호 ( Jaeho Lee ),유순주 ( Soonju Yu ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2016 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2016 No.-

염 함유 폐수처리수에 대한 Daphnia magna 및 Vibrio fischeri 급성독성 비교연구

김종민 ( Jongmin Kim ),신기식 ( Kisik Shin ),유순주 ( Soonju Yu ),이정서 ( Jungseo Lee ),김웅기 ( Woongki Kim ) 한국물환경학회 2015 한국물환경학회지 Vol.31 No.5

This paper aims to evaluate the results of acute toxicity testing with Daphnia magna and Vibrio fischeri and characteristics of ionic substance of treated effluent which contained salt. Acute toxicity with Daphnia magna and Vibrio fischeri and salinity of 19 samples (4 business categories) were analysed. Salinity of effluent could explain the fluctuation of toxicity with D. magna about 66% ~ 91% (r2 = 0.66 ~ 0.91). The results of acute toxicity testing with V. fischeri of treated effluent (aggregate manufacture facilities) did not indicate toxicity (TU = 0), whereas that of chemical manufacture facilities indicated toxicity. V. fischeri, a candidate test organism, seemed suitable test organism for acute toxicity testing of effluent except high salinity (above 65‰ ~ 70‰) in aggregate manufacture facilities (nonmetalic minerals facilities). The performance of ion composition about treated effluent of surveyed facilities indicated that ion concentration of Na+ (5,740 mg/L) and Cl- (9,727 mg/L) showed high level among 6 major ions (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, SO4 2-, Cl-) in effluent of nonmetalic minerals facilities. In addition, Clion seemed to influence the D. magna survival rather than Na+ ion.

해양으로 배출되는 염분함유 폐수처리수의 이온불균형 특성 평가

김종민 ( Jongmin Kim ),신기식 ( Kisik Shin ),유순주 ( Soonju Yu ),이정서 ( Jungseo Lee ),이택준 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2016 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2016 No.-

3차원 수치모형을 이용한 수온 성층 발달시기 팔당호의 물순환 특성 분석

류인구 ( Ryu Ingu ),최황정 ( Choi Hwangjeong ),신동석,유순주 ( Yu Soonju ),정세웅 ( Chung Sewoong ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

하천이 저수지로 유입하면서 저수지 내 물순환 체계가 변화하고 그에 따라 수질 환경도 반응하게 된다. 팔당호는 서로 다른 수리 및 수질 특성을 보이는 남·북한강, 경안천이 합류하는 지역에 댐이 건설되어 형성되었으며, 그 결과 유입하천의 영향이 크며 팔당댐의 자연유하식 운영 방식(run-of-the-river type)과 결합하여 복잡한 물순환 특성을 나타낸다. 특히, 수온이 증가하는 시기에 국지적으로 조류의 과다증식(algal bloom)과 저층 빈산소(hypoxia)가 발생하고 있다. 이러한 팔당호의 시공간적 특성을 이해하기 위해 수온 성층이 발달하는 시기(2016년 5 ∼ 6월)에 3차원 수리동역학 모형(AEM3D)을 구축하여 팔당호의 유속, 수온, 체류시간 및 전기전도도의 관계를 분석하였다. 수치 모의결과는 측정결과 대비 평균적으로 유속은 24% 이내, 수온은 4% 이내, 전기전도도는 16% 이내의 상대 오차를 나타내었으며, 수온 성층 및 물질 순환을 적절히 재현하였다. 수온 성층이 발달하는 시기에 팔당호의 시공간적 물순환 특성은 다음과 같다. 수심별 수온 경사(gradient)가 남한강 구간에서보다 북한강 구간에서 크게 나타났으며, 북한강 구간의 수온약층(thermocline)은 남한강 구간에서보다 낮은 수심에서 형성되었다. 이러한 현상은 남·북한강, 경안천의 유입 수온 차이로, 수온에 의한 밀도류(density currents)가 발생하고 팔당호 내 공간적 차이로 나타나기 때문이다. 특히, 낮은 수온의 북한강 유입수(청평댐 방류수)가 팔당호 내 북한강 구간과 합류 구간의 저층에서 지배적인 흐름을 나타냈으며, 상대적으로 높은 수온의 남한강과 경안천 유입수는 남한강 구간, 북한강 구간 및 합류 구간의 상층부에 주로 지배적인 흐름을 보이는 것을 확인하였다. 이러한 팔당호 내 흐름에서 상층부는 상대적으로 오염도가 높고, 국지적 체류 시간(water age)이 증가하는 조건 속에서 조류의 과다증식에 취약한 물순환 구조를 보여주었다. 또한, 남한강 구간 저층부에서 국지적 체류 시간이 증가하는 공간은 빈산소 현상이 발생하는 공간과 유사하였다. 즉, 수온 성층이 발생하는 시기에 팔당호 내 물순환은 상이한 특성을 가진 하천 유입수가 밀도류의 특성을 나타내며, 그러한 순환 체계에서 물질 이동이 국지적으로 정체되면서 조류의 과다증식, 저층 빈산소와 같은 수질 현상이 발생한다고 볼 수 있다.