하천 수질개선 우선순위 결정을 위한 등급화 모델 개발

국문 초록 (Abstract)

하천은 국토의 동맥으로서 국가 경제발전과 국민 복지향상을 위한 다양한 기능과 생물 서식처를 제공하는 하천환경기능 그리고 친수·문화 활동공간을 제공하는 친수·문화기능, 용수를 공급하는 이수기능, 홍수를 소통 시키는 치수기능 등을 가지고 있다. 이들 기능을 극대화하기 위해서는 기능 간 균형과 조화를 이룰 수 있도록 통합적으로 하천을 관리하는 것이 중요하다. 정부는 4대강 물관리종합대책을 수립하고, 삭감시설을 확충하는 등의 노력을 하고 있다. 그렇지만 대부분의 지방자치단체에서는 대상 하천에 대한 정확한 진단이나 체계화된 방법이 아닌 지방자치단체의 지역적 특성이나 재정적인 측면에 의해 삭감시설이 설치되고 있어 시설에 대한 효과를 답보할 수 없는 실정이다. 그렇기 때문에 수질개선을 위해 오염원의 유입을 차단하거나 오염원의 저감 대책을 시급하게 시행해야 하는 하천이 오히려 우선순위에서 밀리는 현상이 발생하고 있다. 유역 내 오염원의 제어 및 하천의 수질 개선을 효과적으로 달성하기 위해서는 해당 하천 유역을 정확히 진단하고, 개선이 필요한 하천 유역을 선정하여 제한된 재정여건에서 선택과 집중을 통한 방법이 중요하다. 따라서 하천을 관리하기 위하여 다양한 관점에서 과학적이고 체계적인 하천 평가에 대한 지표 및 지수화가 필요하며, 하천 수질개선의 우선순위를 결정하기 위한 등급화 기준을 마련할 필요가 있다.
본 연구는 하천 수질개선 우선순위를 결정하기 위하여 평가 항목을 설정하고 등급화 모델 방안을 제시하였으며, 이를 위하여 전문가 집단을 대상으로 AHP 기법을 통하여 평가 항목의 계층화를 통하여 상대적인 중요도를 파악하였다. 분석 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) 하천 수질의 종합적인 상태를 나타내기 위하여 배출부하량, 유역 면적, 배출부하량 밀도, 수질, 유량, 유달부하량 등 6가지 평가 분야를 선정하였으며, 평가 분야의 하위 항목으로 20개의 평가 항목을 선정하였다.

2) 평가 항목의 정량적 평가를 위하여 각각 평가 항목에서 평균과 표준편차를 구한 후 히스토그램에서 7개 구간으로 구분하여 각 구간별 정규분포의 확률범위로 평가 항목의 지표를 설정하였으며, 등급화 지표는 5등급으로 구분하여 1등급과 5등급의 수준을 상·하위 10%로 설정하고, 2등급과 4등급 수준을 상·하위 20%로 설정하고, 나머지 3등급을 40%로 설정하였다.

3) 하천 수질개선 우선순위 결정을 위하여 6단계 하천 등급화 모델, 4단계 하천 등급화 모델, 2단계 하천 등급화 모델 등 3가지 등급화 모델을 개발하였으며, 전문가 집단의 AHP 분석 결과 3가지 등급화 모델 중 6단계 하천 등급화 모델이 최적의 수질 등급화 모델로 나타났다.

4) 하천 수질개선 우선순위 결정을 위한 등급화 모델 개발에 적용된 6개의 평가 부분의 중요도는 유달부하량 29.3%, 수질 23.1%, 유량 19.0%, 배출부하량 밀도 12.4%, 배출부하량 10.5%, 면적 5.8% 순으로 나타났다.

5) 등급화 모델에 적용된 20개의 하위 항목의 중요도는 유량이 18.95%를 차지하여 가장 중요도가 높은 것으로 나타났으며, BOD 유달부하량 6.65%, TOC 유달부하량 6.19%, 면적 5.84% 순으로 나타났다. TP 배출부하량 밀도 2.80%, SS 유달부하량 2.74%, TN 배출부하량 2.36%, SS 농도 2.10% 순으로 나타나 상대적으로 중요도가 낮은 것으로 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• (국문초록) ⅷ
• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 배경과 목적 1
• 1.1.1 연구 배경 1
• 1.1.2 연구 목적 2
• 1.2 연구 내용 및 방법 3
• 1.3 연구 범위 5
• 제 2 장 기존 연구 문헌 고찰 6
• 2.1 수질환경기준 6
• 2.1.1 수질환경기준의 의의 6
• 2.1.2 수질관련 환경기준의 변천 6
• 2.1.3 외국의 수질환경기준 10
• 2.2 계층적 의사 결정 방법 16
• 2.2.1 계층적 의사 결정 방법의 개념 17
• 2.2.2 AHP의 적용 및 평가 방법 19
• 2.2.3 AHP 평가의 유용성 25
• 2.3 등급화에 관한 연구 27
• 2.3.1 분야별 등급화 연구사례 27
• 2.3.2 국내외 하천 등급화 연구사례 29
• 제 3 장 하천 등급화 모델 구성 방안 38
• 3.1 하천 등급화 평가 항목 설정 38
• 3.1.1 배출부하량, 유역면적 및 배출부하량 밀도 39
• 3.1.2 유량, 수질 및 유달부하량 39
• 3.2 하천 등급화 평가 항목 지표 구간 설정 40
• 3.3 하천 등급화 모델 개발 41
• 3.4 하천 등급화 평가 항목별 가중치 산정 43
• 3.4.1 조사 방법 및 대상 43
• 3.4.2 조사기간 및 통계처리 44
• 3.4.3 분석 방법 44
• 3.5 하천 수질의 등급화 지표 설정 45
• 3.6 하천 등급화 모델의 구성 자료 수집 46
• 3.6.1 배출부하량, 유역면적 및 배출부하량 밀도 46
• 3.6.2 유량, 수질 및 유달부하량 46
• 제 4 장 대상 유역 및 평가 항목 결과 분석 48
• 4.1 영산강 유역 현황 48
• 4.1.1 영산강 유역의 개황 48
• 4.1.2 영산강 유역의 토양 및 토지이용 53
• 4.1.3 영산강 유역의 기후 및 기상 56
• 4.1.4 영산강 수계의 수질 현황 57
• 4.2 하천 등급화 평가 항목의 지표 결과 59
• 4.3 3가지 하천 등급화 모델 개발 65
• 4.3.1 6단계 하천 등급화 모델 65
• 4.3.2 4단계 하천 등급화 모델 68
• 4.3.3 2단계 하천 등급화 모델 69
• 4.4 하천 등급화 평가 항목별 가중치 결과 71
• 4.4.1 3가지 하천 등급화 모델 중 최적의 수질 등급화 모델 선정 71
• 4.4.2 6개 평가 부분 및 항목별 분석 결과(일관성 검증 전) 73
• 4.4.3 의사결정 참여자의 논리적 일관성 검증 76
• 4.4.4 6개 평가 부분 및 항목별 분석 결과(일관성 검증 후) 79
• 4.5 하천 등급화 영향 인자 자료 구축 83
• 4.5.1 배출부하량, 유역 면적 및 배출부하량 밀도 83
• 4.5.2 유량, 수질 89
• 4.5.3 유달부하량 95
• 제 5 장 하천 등급화 모델 적용 및 고찰 101
• 제 6 장 결 론 및 향후 연구과제 113
• 6.1 결론 113
• 6.2 향후 연구과제 115
• 참고문헌 116
• (Abstract) 124
• 부록 127