수질오염도와 수생태계 건강성의 관련성을 통한 물환경 관리 방안 연구 : 임진강 유역을 중심으로 = A Study on the Water Environment Management Method through the Relationship between Water Pollution and Aquatic Ecosystem Health - around the Imjin River basin

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 최근 지구 온난화와 전세계적인 문제로 대두되고 있는 수질오염 문제의 개선 방안을 도출하기 위해 기존 수질기준이 가지고 있는 한계와 문제 점을 살펴보고, 수질오염도와 수생태계 건강성의 연관성을 파악하는 방식의 수질평가 방안을 제안하였다. 본 연구에서 수질관리 기준을 설정함에 있어서 기존의 수질관리 평가기준이 보였던 한계를 극복하고, 보다 안전하고 친환경적인 물환경 조성과 수생태계 의 보전을 중요하게 고려하였다. 이를 위해 미국, 일본, 영국, 독일 등의 주요 국가에서 시행하고 있는 수질환경기준을 살펴 보았으며, 인간의 건강을 보호 하고 생활환경에 대한 물의 영향을 살피는 것과 인간 외의 생물을 포함하는 생태계를 보호하는 데 있어 물의 영향을 살피는 두 가지의 관점이 있음을 확 인하였다. 생물학적 관점의 수질환경기준을 강조하면서 수시로 변화하는 환경 에 자연스럽게 기준을 변경하고 있는 주요 국가의 수질환경기준에서의 시사 점을 토대로 규제 중심으로 이행하고 있는 현행 국내 수질환경기준을 개정하 고 추가 할 때 경제적 측면과 환경적 측면을 더 고려해야 할 필요성을 도출 하였다. 또한 현재 실시되는 총량제의 수질 평가 결과를 모든 수계에 확대 적 용하는 것은 현실적으로 적합하지 않다는 한계를 극복하고, 친환경성을 강조 한 새로운 수질환경기준을 설정하고자 하였다. 구체적으로 본 연구는 인체 건강과 수생생물 등을 종합적으로 고려한 통합 적인 물환경 관리 방안의 설정을 위한 평가지표로 기존 수질오염도에 대한 변 환과 계산식을 도출하였다. 평가 지표에는 수질오염도와 수생태계 건강성 평 가 결과를 포함하였다. 본 연구는 연구 대상 지역인 임진강 유역에 대한 2020년부터 2022년까지의 3년 동안의 수질오염도 자료를 활용하여 수생태계 건강성 지수를 산출하는 계 산식을 도출하였다. 도출된 계산식을 임진강 유역 7개 지점에 적용하여 정규 분포성을 확인하였으며, 자료의 변환을 위한 계산식이 정규분포에 대한 적합 성을 충족하여 데이터의 신뢰성을 향상할 수 있다는 가능성을 제시하였다. 본 연구에서 산출한 임진강 유역의 수질오염도와 수생태계 건강성 평가 결 과는, 기존의 수질오염도 및 수생태계 건강성 평가 결과와 다소 차이를 보이 고 있다. 먼저 수질오염도의 경우, 기존 임진강 유역의 측정 지점의 측정 결과 와 다르게 본 연구에서는 수질오염물질 각 항목 간 평균과 표준편차 등에 있 어서 항목 간 변화 폭이 감소하였다. 이는 정규분포 산출 방식을 적용하였을 때, 수질기준에 따른 평가 결과의 신뢰성을 높일 수 있음을 시사한다고 할 수 있다. 수생태계 건강성 평가 결과에서도 임진강 수계의 건강성 평가 결과와 달리, 본 연구에서는 임진강 유역에서 하류 지점으로 갈수록 하천생활환경기준이 낮 아지면서 수생태계 건강성 지수 역시 낮아지고 있다는 차이를 보이고 있음이 확인되었다. 향후 본 연구의 결과를 다른 유역으로 확대 적용하여 검토한다면, 수질오염도와 수생태계 건강성이 상호작용하는 기제를 파악하여 좀 더 체계적 인 물환경 관리를 위한 지표를 산출할 수 있을 것으로 기대한다. 주요어 : 수질환경기준, 수질평가, 수질기준, 수생태계 건강성, 수질오염도

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study proposed a water quality evaluation plan by examining the limitations and problems of existing water quality standards and identifying the relationship between water pollution and aquatic ecosystem health in order to derive measures to improve water pollution problems that have recently emerged as global warming and global problems.
In establishing water quality management standards in this study, it was important to overcome the limitations of the existing water quality management evaluation standards, to create a safer and more eco-friendly water environment, and to preserve the aquatic ecosystem. To this end, water quality environmental standards implemented in major countries such as the United States, Japan, the United Kingdom, and Germany were examined, and it was confirmed that there are two perspectives: to protect human health, to examine the effect of water on living environments, and to examine the effect of water in protecting ecosystems including non-human organisms. Based on the implications of the water quality environment standards of major countries that naturally change standards in response to frequent changes while emphasizing water quality environmental standards from a biological point of view, the need to further consider economic and environmental aspects was derived when revising and adding the current domestic water quality environment standards, which are being implemented mainly by regulations. In addition, it was intended to overcome the limitation that it is not practically appropriate to expand the water quality evaluation results of the current total system to all water systems, and to establish new water quality environmental standards emphasizing eco-friendliness.
Specifically, this study derives the conversion and calculation formula for the existing water pollution level as an evaluation index for establishing an integrated water environment management plan that comprehensively considers human health and aquatic life. The evaluation index included the results of the water pollution level and the health evaluation of the aquatic ecosystem.
This study derives a calculation formula to calculate the aquatic ecosystem health index by using the water pollution level data for three years from 2020 to 2022 for the Imjin River basin, which is the area to be studied. The derived calculation formula was applied to 7 points in the Imjin River basin to confirm the normal distribution, and the possibility was suggested that the calculation formula for data conversion can improve the reliability of the data by satisfying the suitability for the normal distribution.
The results of the water pollution level and aquatic ecosystem health evaluation in the Imjin River basin calculated in this study show some differences from the existing water pollution level and aquatic ecosystem health evaluation results. First of all, in the case of water pollution, unlike the measurement results of the existing measurement points in the Imjin River basin, in this study, the range of change between items in terms of the mean and standard deviation between each item of water pollutants decreased. This can be said to suggest that the reliability of evaluation results according to water quality standards can be increased when the normal distribution calculation method is applied.
Unlike the health evaluation results of the Imjin River system in the results of the aquatic ecosystem health evaluation, this study confirmed that the aquatic ecosystem health index is also decreasing as the river living environment standard decreases from the Imjin River basin to the downstream point. In the future, if the results of this study are expanded and reviewed to other watersheds, it is expected that the mechanism by which water pollution and aquatic ecosystem health interact can be identified and indicators for more systematic water environment management can be calculated.

Key words: Water quality environmental standards, water quality assessment, water quality standards, aquatic ecosystem health, water pollution level

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1. 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2. 연구의 내용 및 방법 7
• 제2장 문헌고찰 9
• 2.1 수질 정책 변화 9
• 2.1.1 국내 수질 관련 규제 정책의 양상 9
• 2.1.2 수질오염총량관리제도 12
• 2.2. 수질환경지표 16
• 2.3 주요 국가의 수질환경기준 21
• 2.3.1 미국의 수질환경기준 22
• 2.3.2 일본의 수질환경기준 25
• 2.3.3 영국의 수질환경기준 27
• 2.3.4 독일의 수질환경기준 29
• 2.3.5 시사점 31
• 2.4 기존 수질기준 현황과 개선점 32
• 2.4.1 기존 수질기준 현황과 문제점 32
• 2.4.2 기존 수질기준 및 평가의 개선점 35
• 2.5 소결 38
• 제3장 수질 및 수생태계 건강성 지수 분석 40
• 3.1 연구 대상 지역 40
• 3.2 지점별 수질 자료 구축과 분석 46
• 3.2.1 측정지점의 수질 분석 46
• 3.2.2 분석 자료 구축 52
• 제4장 수질 및 수생태계 건강성의 관련성 분석 59
• 4.1 기준 지표의 도출 59
• 4.2 수질 및 수생태계 건강성의 관련성 61
• 4.2.1. 수질기준 자료 변환 61
• 4.2.2. 물리적 특성에 따른 수생태계 건강성 평가 70
• 제5장 결론 76
• 참고문헌 79
• 부록 87
• ABSTRACT 90