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ISSN : 2288-1115(Print)
ISSN : 2288-1123(Online)
Korean Journal of Ecology and Environment Vol.48 No.1 pp.12-25
DOI : https://doi.org/10.11614/KSL.2015.48.1.012

Water Quality Properties of Tributaries of Daechung Lake, Korea

Moo Joon Shim*, Jae Yong Yoon, Soo Hyung Lee
Geum River Environment Research Center, National Institute of Environmental Research, Okcheon 373-804, Korea
Corresponding author: Tel: +82-43-730-5623, Fax: +82-43-733-9408 moojoonshim@gmail.com
December 8, 2014 March 5, 2015 March 17, 2015

Abstract

The tributaries of Daechung Lake play an important role in controlling eutrophication in the lake, which is used for agricultural purposes and as potable water. However, water quality properties were not extensively studied in the tributaries of Daechung Lake. The objectives of this study are to investigate spatial and temporal properties of water quality and to characterize streams which could threaten water quality of Daechung Lake. For this study, water samples were weekly or monthly collected from February 2014 to October 2014 in 9 streams. Water quality parameters analyzed in this study include biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC), total nitrogen and phosphorus (TN and TP), suspended solids (SS), and chlorophyll a. Based on temporal distribution and principal component analysis, BOD, COD, TOC, SS, and TP were controlled by not only river discharge that increased during summer due to heavy rain fall, but also due to anthropogenic input (e.g., bridge construction and/or agricultural activity). Dilution is also one of the factors explaining TN and conductivity, both of which decreased with increased discharge. Generally, concentrations of contaminants (BOD, COD, TOC, TN and TP) in the tributaries were higher than those of Daechung Lake. However, pollution load indicated that only the main channel of Geum River and Sook Stream may largely influence lake waters, attributed mostly to their large volumes. This implies that the main channel and Sook Stream are the major influences on the water quality of Daechung Lake.


대청호 유입지천의 수질 특성

심 무준*, 윤 재용, 이 수형
국립환경과학원 금강물환경연구소

초록


    서 론

    대청댐은 높이 72 m, 길이 495 m, 체적 123만 4천 m3 의 댐으로 금강상류에 위치하고 있다(Lee et al., 2008). 대청댐이 완공됨으로 생긴 대청호는 저수면적 72.8 km2, 호수길이 80 km, 저수량 15억톤으로서 대전, 청주와 천 안을 비롯한 충청지역과 전북 일부 지역에 생∙공용수 를 공급하며, 금강하류와 미호천 유역에는 농업용수를 제공하는 데 이용되고 있다(Lee et al., 2008; Kim et al., 2012). 또한 홍수조절을 통하여 금강 하류지역의 홍수 피해를 경감시키고 수력발전을 통하여 전력을 생산하는 역할을 해오고 있다(Lee et al., 2008).

    그러나 국내외 여느 인공호수와 마찬가지로 댐의 건 설로 인해 물의 흐름이 느려지고 수 체류시간이 증가하 므로 영양염류가 증가하여 부영양화 현상이 발생되어왔 다(Kim and Kim, 1996; Lee and Kim, 1996; Han et al., 1998; Lee et al., 2008). 이러한 대청호 녹조현상의 원인 을 파악하여 수질개선을 위한 노력이 다각도로 진행되 어왔다 (Lee et al., 2002; Oh and Koh, 2003; Shin et al., 2003; An and Yang, 2007; Kim and An, 2010). 그러나 이런 종류의 연구는 주로 대청호 내 호수 지점에 국한 된 수질조사가 집중되어왔으므로 유입하천에 관한 연구 가 필요하다는 주장이 제기되어왔다 (Kim and Lee, 2011; Kim et al., 2012).

    외국에서는 이미 호수에 유입되는 지천의 수질이 호 수에 미치는 영향에 관해 많은 연구가 진행되고 있다 (Kelly et al., 1991; Hurley et al., 1998; Winter et al., 2007; Makarewicz et al., 2012). Winter et al. (2007)은 Lake Simcoe에 용존산소 고갈현상이 발생하는 것은 지 류에 의해 유입되는 인의 영향으로 보고하였다. Makarewicz et al. (2012)는 Lake Ontario보다 수질 항목의 농도가 유입하천에서 더 높았다는 것을 발견했고 규모 가 작은 하천이라도 유입되는 인의 부하량은 클 수 있 다는 것을 밝혀냈다. 본 연구에서 분석한 항목은 아니지 만 수은도 지류에서 겨울에 눈이 녹을때와 여름에 강우 량이 증가했을 때 Lake Michigan으로 유입되는 부하량 이 증가한 것이 관찰되었다(Hurley et al., 1998).

    이와 같이 호수로 유입되는 지천에 의해 호수의 수질 이 변할 수 있으며 대청호의 수질도 유입지천에 의해 영 향을 받을 수 있으므로 대청호로 유입되는 수질의 특성 을 먼저 파악할 필요가 있다. 실제로 부영양화로 인하여 대청호에서 발생하는 녹조현상은 유입하천에 의한 영향 이 가장 큰 것으로 알려져 있으며(Kim, 1996) 소옥천이 유입되는 추소 수역에서 상대적으로 심하게 나타나는 걸 로 보고되었다 (Cheon et al., 2006). Kim et al. (2012)은 10년간 수질 자료를 분석하여 대청호 유입지천들이 대 청호 수질에 끼칠 수 있는 가능성을 보고하였다. 그 연 구에서는 오염도가 가장 심한 옥천천의 수질 개선이 대 청호 수질 개선에 큰 도움을 줄 것이며 여름철 총인과 부유물의 유입을 최소화시켜야 한다고 적시하였다. 그러 나 여전히 유입하천의 수질을 개선하는 노력은 크게 이 루어지지지 않고 있으며 유입지천에 대한 지속적인 모 니터링이나 수질 특성에 관한 연구도 미미한 형편이다. 따라서 본 연구의 목적으로는 (1) 대청호로 유입되는 지 천의 시∙공간적 수질 특성을 파악하고 (2) 유입지천의 수질을 조절하는 요인을 찾고자 하였으며 (3) 대청호 수 질에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 지천을 선정하는 것 에 있다. 본 연구의 결과는 대청호 수질 개선 계획을 수 립하는 데 기초적인 자료로 이용될 수 있을 것이다.

    재료 및 방법

    1.조사지점 및 채수방법

    대청호로 직접 유입되는 지천 소옥천, 안남천, 안내천, 가산천, 회인천, 묘암천, 품곡천과 등동천을 선택하였고 추가적으로 대청호로 유입되기 전 금강본류에서도 채수 하여 총 9개의 하천에서 채수하였다(Fig. 1). 이중 2014 년 2월부터 2014년 10월까지 본류, 소옥천, 회인천, 안 내천, 등동천에서는 일주일에 한번 채수하였으며 나머지 지천들 (안남천, 가산천, 묘암천, 품곡천)에서는 한 달에 한번 채수하였다. 채수한 시료는 아이스박스에 보관하여 최대한 단시간내로 실험실로 운반하였다. 실험실로 운반 한 뒤 즉시 분석하였으며 즉시 분석이 불가능했던 항목 은 냉장보관하여 수일내로 분석을 완료하였다.

    2.분석방법

    유량 (stream discharge)은 유속-면적법 (velocity-area method)을 이용하였다. 유속을 현장에서 유속계로(Valeport, Valeport BFM 001 & 002 Open Channel Flow Meters) 측정한 뒤 소프트웨어 (Calpad 2003-2004)를 이용 해 유량을 계산하였다. 수온, 전기전도도 (electrical conductivity), 용존산소 (dissolved oxygen) 및 pH는 YSI meter (YSI 650MDS)를 이용하여 현장에서 측정하였다. 생화학적산소요구량(biochemical oxygen demand, BOD), 화학적산소요구량 (chemical oxygen demand, COD), 부 유물질 (suspended solids, SS), 총인 (total phosphorus, TP), 총질소 (total nitrogen, TN)와 엽록소 a (chlorophyll a)는 수질오염공정시험법 (Ministry of Environment, 2011)에 의거하여 분석하였다. 총유기탄소 (total organic carbon, TOC)는 시료 적당량을 고온의 연소기에 주입한 후 연소를 통해서 수중의 유기탄소를 이산화탄소로 산 화시켜 TOC 분석기 (Sievers 5310C, Sievers)로 정량하 였다. 본 연구에서 분석된 수질항목들의 조절 요인(factor) 을 찾기 위한 주성분분석(principal component analysis)은 SPSS (version 18)를 이용해 varimax 회전방법으 로 요인을 추출하였다.

    결과 및 고찰

    1.일반 수질 특성

    각 지천에서 측정된 유량의 월 평균값은 Table 1에 나타냈다. 금강본류 유량이 지천에 비해 현저히 높았으 며 지천에서는 소옥천에서 제일 높았다. 그 다음으로는 안내천과 회인천이며 나머지 지류 간에는 큰 차이는 나 지 않았다. 본 연구에서 선택된 대청호 유입지천 유역에 위치한 도시들의 강수량 (precipitation)은 여름에 증가 하는 전형적인 한국 강수 현상을 보여주고 있다 (Fig. 2). 모든 하천에서 유량은 대체적으로 봄 (5월)과/혹은 초여름 (6월)에 유량이 증가하였고 특히 2014년 8월에 는 전국적으로 집중호우가 내려 8월 중순 모든 지천에 서 유량이 현저하게 증가하였다(Table 1).

    8월 집중강우로 유량이 현저하게 증가된 이후 모든 하천에서 유량이 감소하였으나 소옥천에서는 유량이 감 소하지 않고 정체구간이 형성되었다. 이는 집중강우의 영향으로 대청호 수위가 올라갔지만 방류를 하지 않음 에 따라 소옥천에서 대청호로 물이 더 이상 유입되지 않은 것에 기인하는 것으로 판단된다.

    수온은 겨울에서 여름으로 갈수록 증가하다가 가을이 되면서 감소했으나 용존산소는 수온이 증가할 때 감소 하다가 가을이 되어 다시 증가하였다(Fig. 3). 이는 온도 가 올라갈수록 기체의 용해도가 감소하고 온도가 낮아 질수록 용해도가 높아지기 때문이다. 채수 기간 동안 지 천간 용존산소는 큰 차이가 나지 않았으나 소옥천에서 10월에 20 mg L-1 넘는 높은 값을 나타냈다(Fig. 3). 이 는 8월 중순 이후 정체수역이 형성되면서 과도한 조류 번식으로 용존산소 함량이 증가했기 때문으로 판단된다. 실제로 소옥천에서 정체수역이 형성된 후 높은 엽록소 a 값을 나타냈으며 육안으로도 녹조현상이 관찰되었다.

    pH는 모든 지천에서 계절에 따른 큰 차이를 보이지 않다가 유량이 최대인 이후 소옥천에서 변화가 관찰되 었다 (Fig. 3). 대체적으로 하천수질 환경기준 1등급에서 3등급 기준 6.5~8.5를 넘지 않지만 주로 소옥천에서 8.5를 넘는 경우가 관찰되었다. 소옥천에서 pH가 높았 을 때 엽록소 a와 용존산소도 지천 중 최대값을 보였다 (Fig. 3). 즉 소옥천에서 광합성 작용이 가장 활발하며 그로 인해 엽록소 a와 용존산소의 농도, 그리고 pH가 높아진 것으로 판단된다. 같은 이유로 소옥천에서 정체 수역이 형성된 이후 과도한 조류 번식으로 인해 pH가 9 이상으로 올라간 것으로 판단된다.

    전기전도도는 하천의 유량이 증가할 때 감소하는 경향 을 나타냈다(Fig. 3). 8월에 유량 최대치를 보였을 때 전 기전도도가 감소하는 경향이 뚜렷했으며 6월에 유량이 증가했을 때에도 전기전도도가 감소했다. 이는 유량이 증가함에 따라 용존성 고형물질이 희석되기 때문으로 사 료된다. 지천 간 전기전도도 차이가 현저하게 나타났다. 즉 본류가 대체적으로 제일 낮고 소옥천이 높게 나타났 다. 전기전도도는 수용액이 전류를 통과시키는 능력을 수치로 나타낸 값으로 용존고형물 (dissolved solids)의 농도를 나타낸다. 용존고형물은 주로 이온으로 이루어져 있으며 보통 오염의 정도가 높을수록 용존이온의 농도 가 높기 때문에 높은 전기전도도가 나타난다. 즉 전기전 도도의 차이를 결정하는 것은 용존고형물질의 농도인데 소옥천에서 다른 지천에 비해 높은 이유는 오염물의 함 량이 타 지천에 비해 높다는 것을 의미할 수 있다. 또한 상대적으로 금강 본류에서는 유량이 많아서 희석효과가 상대적으로 크기 때문에 전기전도도가 낮을 수 있다.

    부유물질 역시 강수량이 증가할 때 증가하는 경향을 나타냈다 (Fig. 3). 6월 유량이 증가했을 때 회인천에서 부유물질 함량이 최고로 높았으며 품곡천과 소옥천에서 도 현저히 증가하여 3등급 수질기준(25 mg L-1)을 초과 하였다. 회인천은 상류에 발생하고 있는 공사로 인해 4 월 이후 6월 말까지 탁수가 유입되었으며 7월부터는 탁 수가 관찰되지 않았다. 따라서 회인천에서는 유량과 상 관없이 상류쪽 교량공사로 인해 4월에는 3등급을 초과 한 것으로 판단된다. 품곡천에서도 유량이 높지 않았을 때인 6월에도 높은 부유물질의 농도가 관찰되었다. 따 라서 품곡천에서 부유물질은 유량에 의해서만 통제된다 고 보기에는 어려우며 높은 부유물질 함량을 유발하는 요인에 대해서 조사가 필요하다.

    8월 집중강우 후 유량이 최대가 되었을 때에도 회인 천에서 부유물질이 최고치를 보였으며 본류, 등동천, 소 옥천에서도 3등급을 초과하였다. 소옥천에서 정체수역 이 형성된 이후 엽록소 a와 마찬가지로 9월 하순에 최 고치를 보였다가 점차적으로 감소하였다. 이는 소옥천에 서 정체수역이 형성된 이후 증가한 조류가 부유물질 증 가의 주원인임을 암시한다. 부유물질의 계절에 따른 변 화로 미루어보면 대청호 유입지천에서 부유물질은 주로 유량에 의해 조절되지만 유량과 상관없는 교량공사와 같은 인위적인 활동에 의해서도 조절된다.

    2.유기물 농도와 유기물 지표 간 관계

    유기물 농도를 지시하는 BOD, COD와 TOC 모두 대 체적으로 봄에서 여름으로 갈수록 증가하는 경향을 나 타냈다 (Fig. 4). 이는 대체적으로 여름으로 갈수록 강수 량이 증가함에 따라 유기물을 함유하는 물질이 빗물에 쓸려서 하천으로 유입되기 때문으로 판단된다 (Kim et al., 2014). 하천수질 환경기준 3등급 (보통)을 초과하는 경우도 겨울과 봄에는 나타나지 않았고 6월과 8월에 각 각 등동천과 소옥천에서 나타났다. 등동천 채수지점 상 류에는 품곡하수처리장이 있어서 방류수의 영향을 받을 수 있다. 소옥천에서는 8월 최대 유량 이후 정체수역이 형성되어 BOD, COD, TOC 값이 다른 지천들에 비해 압도적으로 높게 증가하였으며 (Fig. 4) 6등급 (매우 나 쁨) 기준을 훨씬 넘어섰다. 앞서 언급하였듯이 소옥천 정체수역에서 많은 조류의 번식이 유기물 농도 증가의 주원인으로 판단된다. 9월말 최대치를 보인 이후 점차 적으로 감소했으며 엽록소 a와 비슷한 경향을 보였다 (Fig. 4).

    BOD는 생물학적으로 분해가 가능한 유기물을 지시 하는 지시자이며 (Waziri and Ogugbuaja, 2010) TOC는 수질오염공정시험기준에 의하면 수층에서 유기적으로 결합된 탄소의 합을 말한다. 따라서 BOD/TOC비(ratio) 는 수중에 생분해성(biodegradable) 유기물 비중을 나타 낼 수 있다. 즉 BOD/TOC비가 높으면 수중에 생분해성 유기물 함량이 상대적으로 높은 것을 의미한다. 집중호 우 이후 정체된 소옥천에서 BOD의 증가로 BOD/TOC 비가 현저히 증가한 것을 제외하고는 계절에 따른 큰 차이와 지천 간 차이는 없었다(Fig. 5). 또한 모든 지천 에서 대체적으로 0.5 이상으로 생분해성 유기물의 비중 이 높은 것으로 나타났다. 8월 집중강우 후 소옥천에서 BOD/TOC비가 현저히 증가한 이유는 집중강우 후 소 옥천에서 정체수역이 형성된 이후 조류가 과도하게 번 식하였고 그로 인해 생분해성 유기물이 증가하였기 때 문으로 판단된다.

    3.총인과 총질소 시·공간분포

    총인은 전 채수시기에서 대체적으로 등동천에서 높게 나타났으며 5월과 6월 유량이 증가했을 때 등동천, 소 옥천, 안남천에서 3등급(0.2 mg L-1)을 초과하는 수질을 나타냈다 (Fig. 6). 등동천에서 높은 이유는 하수처리장 방류수의 영향으로 추정은 되지만 좀 더 세밀한 조사가 필요하다. 회인천에서는 3등급을 초과하지는 않았지만 6월 하순에 유량이 증가했을 때 총인의 농도가 다른 지 천에서보다 높았다. 6월 회인천에서는 공사가 있었기 때문에 유량 증가로 인한 많은 양의 토사가 유입되었 다. 인은 질소에 비해 흡착성이 높아서 토양 입자에 흡 착되어 입자상으로 존재할 수 있다. 따라서 강수량이 증 가하여 많은 양의 토사가 유입이 되었을 때 흡착되어있 던 인으로 인해서 농도가 증가하는 것으로 생각된다. 또 한 축산폐수가 회인천 유역의 전체 오염부하량 (BOD, 총인과 총질소)의 가장 주요한 오염원으로 알려져 있으 므로(K Water, 2013) 축산폐수의 유입으로 증가했을 가 능성도 배제할 수 없다.

    8월 집중강우 후 각 지천에서 소폭의 상승은 있었으 나 유량에 비례하여 크게 증가하지는 않았다(Fig. 6). 하 지만 등동천에서는 9월 초 현저하게 증가된 총인의 농 도가 발견되었다. 등동천의 유량 변화를 보면 9월 초에 도 유량이 정상적으로 돌아가지 않고 여전히 높은 상태 였다 (Fig. 6). 따라서 등동천에서 총인의 최고값이 최대 유량 직후에 나온 것은 유량이 최대였을 때 일시적 희 석효과로 인한 것으로 사료된다. 소옥천에서 정체수역이 형성된 후 총인의 농도는 BOD, COD, TOC와는 달리 증가하지 않았다. 오히려 9월 초 이후에는 감소하는 경 향을 나타냈다. 이는 물이 흐르지 않아서 조류번식이 왕 성해짐에 따라 총인이 영양염으로 소비되기 때문으로 사료된다.

    총질소는 겨울에서 여름으로 갈수록 감소하는 경향을 나타내다가 6월 강수량 증가시에 증가했다가 8월 집중 강우 후 재증가하였다 (Fig. 6). 총질소는 겨울과 초봄에 는 소옥천에서 높은 경향을 나타냈으나 5월과 6월에는 등동천과 안내천에서 높은 농도가 일시적으로 나타났 다. 즉 안내천에서 유량이 최대치이었을 때 (6월 하순) 총질소 농도가 다른 지천보다도 더 높았다. 반면 등동천 에서 높은 총질소 농도를 보였을 때는 (5월 하순) 상류 지역에 존재하는 논으로부터 탁수 유입이 관찰되었으며 유량은 증가하지 않았다. 따라서 등동천에서 5월 하순 관찰되었던 높은 총질소 농도는 유량과는 큰 상관성이 없으며 상류지역에 존재하는 논에서 비료성분이 많이 함유된 탁수가 유입된 것에 기인하는 것으로 사료된다. 질소 역시 총인과 마찬가지로 8월 집중강우 후 재증가 하였으나 모든 지천에서 유량이 감소하면서 점차적으로 감소하는 경향을 보였다 (Fig. 6). 특히 소옥천에서는 총 인과 마찬가지로 정체수역이 형성된 다음 감소하는 경 향이 뚜렷하게 나타났다. 이는 총인과 더불어 조류번식 에 이용이 되었기 때문에 감소하는 것으로 판단된다.

    총질소/총인 비(TN/TP ratio)는 호수와 하천의 영양염 제한 인자(limiting factor)를 나타내는 지시자로 활용되 어 왔다(Forsberg and Ryding, 1980; Havens et al., 2003; Bergström, 2010; Zan et al., 2011; Varol, 2012). 총질소/ 총인 비가 17 이상이면 인이 제한 인자이며 10보다 작 으면 질소가 제한 인자인 것으로 간주되어왔다 (Varol, 2012). 본 연구에서는 모든 지천에서 일부 시기를 제외 하고는 17 이상으로 인이 제한인자로 작용하는 것으로 판단된다 (Fig. 7). 이는 Kim et al. (2012) 보고한 대청호 내와 유입지천에서 총질소/총인 비가 17 이상으로 인이 제한 요인이라는 결과와 유사하다. 또한 이들은 대청호 내에는 총질소/총인 비가 높아서 (88 이상) 질소가 과잉 공급 상태인 것으로 보고하였으며 회귀분석과 부영양화 지수의 경험적 모델(empirical model)을 통하여 대청호 내로 유입되는 지천의 총인이 대청호 조류성장에 직접 적인 영향을 주는 것으로 밝혔다.

    총질소/총인 비는 여름으로 갈수록 감소하는 모습을 보였으며 유량이 증가했던 시기에도 큰 변화를 보이지 않았다 (Fig. 7). 따라서 대청호 유입지천에서 총질소/총 인 비의 변화는 유량과 상관이 없는 것으로 보인다. 이는 총질소/총인 비와 다른 항목 간 상관성에 의해 뒷받침 될 수 있다. 소옥천을 제외하고 총질소/총인 비는 수온 및 총인과 음의 상관성이 높은 것으로 나타났다 (Table 2). 이는 여름으로 갈수록 총질소의 농도가 감소했기 때 문이며 총인이 총질소/총인 비를 조절하는데 총질소보 다 더 중요한 역할을 하는 것을 의미한다. 금강 본류로 직접 유입되는 유구천에서도 총인이 총질소/총인 비의 조절인자로 더 중요한 역할을 하는 것으로 보고되었다 (An and Shin, 2005). 소옥천에서는 총질소와 총질소/총 인 비와 유의한 양의 상관성이 나타났다(Table 2). 소옥 천에서는 총인 대신 총질소가 총질소/총인 비를 조절하 는 데 더 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다.

    4.유입지천의 수질 조절 인자

    조사된 9개의 지천에서 수질 항목을 조절하는 인자들 을 분석하기 위하여 주성분분석을 하였다. 각각의 지천 을 대상으로 개별적인 주성분분석 결과 대체적으로 3개 혹은 4개의 요인 (factor)에 의해 유입지천들의 수질이 설명될 수 있는 것으로 나타났다 (Table 3). 주로 같은 요인에 대하여 높은 가중치를 보이는 항목들이 발견되 었다. 예를 들어, BOD, COD, TOC, 부유물질, 총인은 예 외도 있지만 대체적으로 같은 요인에 대하여 높은 가중 치를 보였다. 또한 본류를 제외하고 모든 지천에서 전기 전도도와 유량도 같은 요인에 대하여 높은 상관성을 나 타냈다 (Table 3). 모든 지천에서 분석된 자료를 대상으 로 주성분분석을 한 결과 역시 개별적인 하천에서와 유 사한 결과를 나타냈다(Table 4).

    주성분분석 결과 고유치(eigenvalue)가 1 이상인 요인 은 3개이며 이 요인들이 전체의 수질을 66.042%까지 설 명할 수 있는 것으로 나타났다(Table 4). 요인 1은 BOD, COD, TOC, 부유물질, 총인과 유량이 높은 가중치를 보 였다. 따라서 이 항목들은 강수량에 의해 유량이 증가함 에 따라 증가하는 것으로 판단된다. 이미 여러 지천에서 강수량이 증가했을 때 이 항목들이 증가했던 것을 언급 한 바 있다. 요인 2는 온도, 전기전도도, 총질소와 유량 의 가중치가 높은 것으로 나타났다. 유량은 요인 2에 대 해서도 요인 1에 대한 유사한 가중치를 보였다. 앞서 언 급하였듯이 전기전도도는 유량이 증가하면서 대체적으 로 거의 모든 지천에서 감소하는 경향을 나타냈으며 총 질소 역시 집중강우가 발생하기 전까지는 대체적으로 감소하는 것을 살펴본 적 있다. 따라서 요인 2는 강수량 과 관련이 있지만 강수량이 증가하면서 발생하는 희석 효과인 것으로 사료된다. 요인 3은 pH, DO와 엽록소 a 를 설명하고 있다. 따라서 광합성과 같은 물질대사가 영 향을 미치는 것으로 판단되며 유사한 결과가 낙동강 하 구에서도 보고되었다 (Shin et al., 1998). 앞서 언급하였 듯이, 광합성이 발생하면 용존산소가 증가하고 pH가 증 가하기 때문에 이 세 항목이 요인 3에 의해 해석되어지 는 것으로 판단된다.

    5.대청호 수질에 대한 유입지천의 영향

    대청호에 유입되는 지천들이 호수 수질에 끼칠 수 있 는 영향을 알아보기 위하여 대청호 수질 (BOD, COD, TOC, TN, TP)의 2014년 월평균 자료 (http://water.nier.go.kr)와 본 연구에서 분석된 지천의 월평균 수질을 Fig. 8에 도시하였다. 또한 본 연구에서 분석된 월평균으로 유입부하량을 계산하였다(Table 5). 8월과 9월의 소옥천 BOD와 COD는 타 지천보다 현저히 높아서 제외하였다. BOD의 경우 봄과 가을엔 유입지천과 대청호 간 비슷한 농도를 보이지만 여름에는 일부 지천 즉 등동천, 소옥천, 회인천, 품곡천에서 현저히 높은 농도를 나타냈다 (Fig. 8). COD와 총유기탄소는 전 채수 시기에 대체적으로 조사된 모든 유입지천의 농도가 높은 편으로 나타났으 며 BOD와 마찬가지로 여름에 유입지천과 대청호 간의 농도 차이가 크게 나타났다. 총질소와 총인 역시 대체적 으로 유입지천에서 전 시기에 대청호보다 농도가 높게 나타났다 (Fig. 8). 대청호 유입지천에서 채수 시기별로 총인과 총질소의 농도가 높은 하천은 주로 안남천, 등동 천, 소옥천, 회인천이다. 특히 총인의 경우 여름에 등동천 에서의 농도가 뚜렷이 높았으며 이는 유역의 비점오염 으로부터 강우에 의해 총인이 유입되었거나 여름에 조 류의 성장으로 높게 나타난 것일 수 있다.

    그러나 금강본류와 소옥천을 제외하고는 대청호에 유 입되는 부하량은 크지 않았다(Table 5). 즉 앞서 언급하 였듯이 금강본류와 소옥천의 유량이 높기 때문에 금강 본류와 소옥천의 유입부하량이 타 지천들에 비해 현저 하게 높은 것으로 판단된다. 따라서 대부분의 오염물들 은 본류와 소옥천을 통해 대청호에 유입되는 것으로 판 단된다. 앞서 밝혔듯이 등동천이나 품곡천 등과 같이 여 름에 대청호보다 높은 오염물의 농도를 보이는 지천들 이 존재하였다. 그러나 이러한 지천들은 상대적으로 유 량이 적어서 유입되는 오염물질의 양은 상대적으로 적 은 것으로 판단된다.

    본 연구에서 본류를 포함한 모든 지천에서 유입되는 계산된 평균 총인 부하량의 합계는 248 kg day-1이며 K water (2013)에서 밝힌 외부에서 유입되는 인의 부하량 은 268 kg day-1이다. K water (2013)에 의하면 대청호 내부 퇴적물에서 인이 용출되는 양은 약 14 kg day-1이 다. 즉 대청호 내부에서 용출되는 인의 양은 외부에서 유입되는 양의 약 5%에 지나지 않는다. 따라서 외부에 서 유입되는 인의 양이 95% 이상을 차지하고 있어서 대청호 수질개선을 위해서는 대청호로 유입되는 지천에 서의 인의 부하량을 줄이는 노력이 필요하다.

    6.지천 수질 변화

    유입지천의 수질 변화를 추적하기 위해 COD, TN, TP의 최근 3년간 평균값을 이미 출간된 보고서(NIER, 2012)에서 발췌하여 본 연구의 평균값과 비교하였다 (Fig. 9). COD는 2011년부터 2014년까지 소옥천에서 높은 농도를 나타냈다. 소옥천에서는 2012년도에 COD 농도가 증가하였으나 다른 지천에서는 연간 큰 변화는 보이지 않았다. 총인의 경우에도 소옥천과 등동천에서 뚜렷한 변화가 관찰되었다. 등동천에서의 총인 농도 변 화에 대한 이유를 추정하기 어려웠다. 소옥천에서는 2012년도에 총인의 농도가 급격히 줄어들었으며 본 연 구에서도 예전 평균값보다 낮은 농도를 나타냈다. 이는 2011년 생태습지가 옥천하수종말처리장 하류에 조성됨 으로서 총인이 제거되는 효과로 추정되며 이와 유사한 결과가 보고되었다(NIER, 2012). 반면 총질소는 등동천 을 제외하고는 모든 지천에서 연간 변화가 크게 일어나 지 않았다. 따라서 소옥천에 조성된 생태습지는 총질소 를 제거하는 것에는 큰 효과가 없는 것으로 판단된다. 그러나 소옥천에 조성된 생태습지가 소옥천 총인과 총 질소 뿐 아니라 다른 수질에 끼치는 영향에 대하여 심 도있는 연구가 필요할 것이다.

    결 론

    대청호로 유입되는 지천들의 수질은 (BOD, COD, TOC, 총인, 부유물질) 강수량 증가로 인한 여름에 유량 증가로 악화되거나 총질소와 전기전도도 따른 희석에 의해 조절이 된다. 또한 일부 지천(예, 회인천)에서는 교 량공사와 같은 인위적인 활동으로 인한 탁수 유입도 영 향을 미친다. 대청호 수질과 비교해볼 때 모든 지천에서 대체적으로 오염물의 농도가 높았다. 하지만 유입부하량 을 고려했을 때 소옥천과 본류가 대청호 수질에 가장 크게 영향을 미칠 것으로 나타났으며 나머지 하천들은 유량이 작기 때문에 그 영향은 미미할 것으로 판단된다.

    Figure

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    Location map showing sampling sites.

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    Precipitation of the towns around the tributaries of Daechung Lake.

    KSL-48-12_F3.gif

    Temporal variation of water temperature, dissolved oxygen, pH, conductivity, SS, and chlorophyll a in the tributaries. Solid bar represents third grade of Korean standards for stream water quality.

    KSL-48-12_F4.gif

    Temporal variation of BOD, COD, and TOC in the tributaries. Solid bar represents third grade of Korean standards for stream water quality.

    KSL-48-12_F5.gif

    Temporal variation of BOD/TOC ratios in the tributaries.

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    Seasonal variation of TN and TP in the tributaries. Solid bar represents third grade of Korean standards for stream water quality.

    KSL-48-12_F7.gif

    Seasonal variation of TN/TP ratios in the tributaries.

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    Comparison of water qualities between the tributaries and Daechung Lake.

    KSL-48-12_F9.gif

    Variation of water quality for the past 3 years in the tributaries.

    Table

    Monthly average discharge of the tributaries (m3 s-1).

    Correlation coefficients between TN/TP ratios and the other parameters.

    Results of principal component analysis on individual tributaries.

    Results of principal component analysis on the all tributaries selected in this study.

    Average of pollution load (Kg day-1) of pollutants in tributaries during study period.

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