KR20100095819A - 유역통합관리를 위한 수질오염 총량관리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유역통합관리를 위한 수질오염 총량관리방법에 관한 것으로, (a) 오염총량관리 대상유역을 선정하고 대상유역의 오염총량관리 대상물질과 목표수질을 설정하는 단계와; (b) 선정된 대상유역의 10년 평균 저수량과 10년 평균 갈수량을 병행 산정하여 기준유량을 설정하는 단계와; (c) 선정된 대상유역의 총 배출오염부하량을 산정하기 위해 오염원 그룹별로 소유역별 배출오염부하량을 산정하는 단계와; (d) 상기 단계(c)에서의 배출오염부하량에서 허용총량(여기서, 허용총량은 기준배출 오염부하량에서 안전율만큼을 제외한 값)을 제외한 삭감오염부하량을 계산하되, 기준배출 오염부하량은 상기 단계(a)의 목표수질과 상기 단계(b)의 기준유량을 이용하여 산정하는 단계, 및 (e) 상기 단계(d)에서의 산정된 삭감오염부하량을 각 소유역 또는 행정구역별로 할당하기 위하여 동일부하삭감방법, 동일비율제거방법과 공평기준을 이용한 방법을 병행하는 단계로 구성됨으로써, 수역별 목표수질 달성을 위해 배출할 수 있는 오염부하총량 이내로 배출부하량을 삭감하는 오염총량 관리방법을 개선하는 효과가 있다.

Description

유역통합관리를 위한 수질오염 총량관리방법 {Method for Total Maximum Daily Load Management System for Integrated Watershed Management}

본 발명은 유역통합관리를 위한 수질오염 총량관리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수역별 목표수질 달성을 위해 배출할 수 있는 오염부하총량 이내로 배출부하량을 삭감하는 오염총량 관리방법을 개선할 수 있는 유역통합관리를 위한 수질오염 총량관리방법에 관한 것이다.

오늘날 급속한 산업발달과 인구증가로 인해 물 사용량이 급격히 증가하였고 오염원 및 오염물질 배출량 또한 지속적으로 늘어났으며 이러한 추세도 앞으로 계속될 전망이다. 또한 생활수준이 향상됨에 따라 보다 깨끗한 물을 요구하게 되었고 인구증가 및 도시화, 농업집약화, 축산 및 양식업의 팽창, 공단의 집단화, 수변 요식업소의 난립 등 오염원의 양적 증가와 지역적 집중화로 환경용량을 초과한 오염물질이 정체된 수체에 유입되어 부영양화가 심화되고 있다.

이로 인해 1998년 한강수계를 시작으로 정부합동의 4대강 물관리종합대책은 오염총량관리, 물이용부담금, 수변구역, 자연정화복원, 물수요관리 등 새로운 유역관리의 개념과 방향을 정립하였다. 정부는 1998년 11월 20일에 ‘팔당호 등 한강수 계 상수원 수질관리특별종합대책’을 수립하면서 지역의 총오염부하량을 감소시키고 지역개발 욕구의 자율조절을 유도하는 수질오염 총량관리제도를 공식적으로 도입하게 되었다. 그 후 ‘한강 수계 상수원 수질개선 및 주민지원등에관한 법률(99.02.08)’, ‘낙동강 수계 물관리 종합대책(99.12.30)’, ‘금강 수계 물관리 종합대책, 영산강 수계 물관리 종합대책(00.10.24)’을 확정하면서 한강수계를 제외한 지역의 환경용량 한도에서 지방자치단체가 자율적으로 환경 친화적 지역 개발을 조화롭게 추진함으로써 수질목표를 달성하는 오염총량관리제를 의무적으로 실시하기로 하였다. 즉, 미국의 TMDL(Total Maximum Daily Load)과 우리나라의 오염총량 관리제도는 같은 목적으로 탄생되었는데, TMDL은 1972년 Clean Water Act 303(d)에 규정되었지만 많은 연구와 투자에도 불구하고 많은 수계의 수질이 그 이용목적에 부합할 수 있을 정도로 개선되지 않아 최근 그 심각성이 드러나고 있고, 우리나라 역시 기존의 농도규제의 한계로 인해서 1998년에 우리나라의 TMDL인 오염총량 관리제도를 실행하고 있다.

기존에 하천에 실행되고 있었던 농도 규제는 하천의 허용오염부하량을 고려하지 않는 배출허용 기준 중심의 농도 규제만으로는 오폐수의 양적 팽창에 따른 오염부하의 증가를 통제할 수 없으며 이에 따라 수체의 환경기준 달성에 근본적인 한계를 안고 있다. 또한 수용할 수 있는 오염물질 부하량을 고려하지 않은 농도규제방식은 오염원이 비교적 적은 상류유역에서는 지나치게 엄격한 규제가 되고 오염원이 과도하게 밀집한 중·하류유역에서는 오히려 관대할 수 있는 비합리적인 제도이다.

또한 수질관리 및 수처리 기술은 배출허용기준을 만족하기 위한 배출시설 관리에 제한되지만, 수질오염 총량관리제도에서는 이를 포함하여 유역의 환경정보 조사, 오염물질 유출에 대한 분석, 예측 및 저감기술은 물론 유량확보 등 총체적인 수질관리 수단이 유도되고 적용될 수 있다.

현재 우리나라 4대강에서 수질오염 총량관리제도를 실시하고 있다. 한강수계의 경우 ‘팔당호 등 한강수계 상수원 수질관리 종합대책’을 마련하였고 이 계획의 시행방안으로 1999년 ‘한강 수계 상수원 수질개선 및 주민지원 등에 관한 법률’을 제정함으로써 임의제 형태의 수질오염 총량관리제를 도입하였으나 낙동강, 금강, 영산강 및 섬진강 수계는 의무제로 시행하는 특별법이 2002년에 제정, 공포되었다. 현재 환경부에서 개정한 오염총량관리계획수립지침(환경부, 2006)에 오염총량관리계획에 대한 전반적인 내용들이 명시되어 있다.

그러나 1999년부터 2007년까지 8년 동안 시행되어 온 오염총량 관리제도에 대해 많은 문제점들이 제기되고 있다. 기준유량 설정의 문제점, 기본계획 및 시행계획 수립을 위한 기술지침의 불명확성, 유량 및 수질 측정 시기에 대한 불확실성, 기준유량 설정방법에 대한 불확실성, 수질 모형의 적용에 대한 불확실성, 안전율 산정에 대한 불확실성, 삭감부하량 할당에 대한 문제점 등이 있다.

상기 문제점들을 구체적으로 살펴보면, 기준유량은 현재 제1차 계획기간(2004 ~ 2010)동안 과거 10년간의 평균 저수량(10년 동안의 저수량을 산술평균한 값)을 사용하도록 명시되어 있다. 일반적으로 갈수기를 제외한 기간 동안 하천에 유입하는 오염물질량의 증가율 보다는 하천유량의 증가율이 높아 수질농도가 낮아 지는 특성이 나타나 수질 기준을 만족시킬 수 있는 확률이 높다. 따라서 저수량을 이용한다면 오염부하량의 산정에 상당한 오류를 범해 수질오염 총량관리제도의 목표 수질 달성 측면에서 문제점이 될 수 있다.

이러한 특성을 볼 때 저수량보다 작은 유량에서는 하천의 수질농도가 높아질 수밖에 없고, 결국 1년 중 약 275일은 목표수질을 만족할 수 있으나 나머지 90일 동안은 목표수질을 초과할 가능성이 커지게 된다.

유량의 증가율이 오염물질량의 증가율보다 작다고 하더라도 저수량의 유량 조건에서 하천의 수질농도가 항상 만족되는 것은 아니다. 갈수기 대부분의 오염은 점오염원으로부터 오지만, 갈수기를 제외한 유량조건 하에서는 강우로 인한 비점오염원까지 고려하여야 하므로 저수량에서 수질 기준을 만족시킬 수 있다고 할 수 없다. 여기서 비점오염원이란 지표면에 쌓여있던(build-up) 오염원 또는 물질이 강우로 인해 씻겨(wash-off) 내려가 하천 또는 호소에 오염을 일으키는 원인 또는 물질을 말한다. 최근 우리나라에서는 비점오염원을 수질환경보전법상에 법정오염원으로 규정하고 있다.

수계별로 통일된 원단위사용에 대한 문제점은 오염부하량을 계산하기 위해 필요한 오염물질별 원단위가 전국적으로 동일하거나 거의 비슷한 값이 사용되고 있기 때문에 발생한다. 그렇게 되면 지역적 특성을 반영할 수 없기 때문에 총량관리 단위유역만의 원단위를 사용하여 오염원 그룹별 오염부하량을 계산하여야 한다.

안전율 설정에 대한 문제점은 오염원 조사, 오염 부하량 산정 및 수질 모형의 불확실성 등을 고려하기 위해 일괄적으로 기준배출 부하량의 10%를 안전율로 두 고 있기 때문에 발생한다. 이는 수질 자료, 수질 모형 등에서 존재할 수 있는 불확실성을 고려하지 않은 값이 될 수 있다.

마지막으로 오염부하량의 할당에 대한 문제점이 발생할 수 있다. 오염총량 관리제도는 일정규모 이상의 점오염원뿐 아니라 토지이용과 연계되는 비점오염원 관리를 포괄하고 있으나, 비점오염원 관리는 그 방법과 비용면에서 어려움이 있다. 이미 오래전부터 오염총량 관리제도를 시행해온 미국의 경우도 아직까지 해결하지 못하고 있는 문제로 앞으로 지속적인 연구가 필요하다.

할당부하량은 오염총량이 수질기준을 넘어서면 각 행정구역별 또는 소유역별로 수질기준을 만족시키기 위해 오염부하량을 삭감해야한다. 그에 따라 환경기초시설의 개설 및 증설, 개발제한 등 직접적으로 경제적인 측면과 연결되며 만약 오염총량이 수질기준을 넘어서지 않는다면 좀 더 오염부하량을 배출할 수 있기 때문에 지역개발 등 경제 발전 계획을 수립할 수 있으므로 합리적인 부하량의 할당이 필요하다.

그러므로 현행 수질오염 총량관리제도가 가지고 있는 문제점들을 보완하여 지역적 특성에 맞는 합리적인 수질오염 총량관리제도를 도입하는 것이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기준유량으로 평균저수량과 평균갈수량을 함께 적용하고, 총 배출부하량을 계산하기 위해 점오염원과 비점오염원 그룹별로 소유역별 배출부하량을 계산하며, 안전율 계산을 보완하기 위해 표준오차를 고려한 안전율과 불확실성과 다양성을 고려한 안전율을 적용하고, 계산된 삭감부하량을 각 소유역 또는 행정구역 별로 할당하기 위하여 3가지 할당방법(동일부하삭감방법, 동일비율제거방법, 공평기준을 이용한 방법)으로 소유역별 삭감부하량과 허용부하량을 계산함으로써, 수역별 목표수질 달성을 위해 배출할 수 있는 오염부하총량 이내로 배출부하량을 삭감하는 오염총량 관리방법을 개선하기 위한 유역통합관리를 위한 수질오염 총량관리방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 오염총량관리 대상유역을 선정하고 대상유역의 오염총량관리 대상물질과 목표수질을 설정하는 단계와; (b) 선정된 대상유역의 10년 평균 저수량과 10년 평균 갈수량을 병행 산정하여 기준유량을 설정하는 단계와; (c) 선정된 대상유역의 총 배출오염부하량을 산정하기 위해 오염원 그룹별로 소유역별 배출오염부하량을 산정하는 단계와; (d) 상기 단계(c)에서의 배출오염부하량에서 허용총량(여기서, 허용총량은 기준배출 오염부하량에서 안전율만큼을 제외한 값)을 제외한 삭감오염부하량을 계산하되, 기준배출 오염부하량은 상기 단계(a)의 목표수질과 상기 단계(b)의 기준유량을 이용하여 산정하는 단계, 및 (e) 상기 단계(d)에서의 산정된 삭감오염부하량을 각 소유역 또는 행정구역별로 할당하기 위하여 동일부하삭감방법, 동일비율제거방법과 공평기준을 이용한 방법을 병행하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 유역통합관리를 위한 수질오염 총량관리방법을 제공한다.

이상에서 살펴본, 본 발명인 유역통합관리를 위한 수질오염 총량관리방법은 기준유량으로 평균저수량과 평균갈수량을 함께 적용하고, 총 배출부하량을 계산하기 위해 점오염원과 비점오염원 그룹별로 소유역별 배출부하량을 계산하며, 안전율 계산을 보완하기 위해 표준오차를 고려한 안전율과 불확실성과 다양성을 고려한 안전율을 적용하고, 계산된 삭감부하량을 각 소유역 또는 행정구역 별로 할당하기 위하여 3가지 할당방법(동일부하삭감방법, 동일비율제거방법, 공평기준을 이용한 방법)으로 소유역별 삭감부하량과 허용부하량을 계산함으로써, 수역별 목표수질 달성을 위해 배출할 수 있는 오염부하총량 이내로 배출부하량을 삭감하는 오염총량 관리방법을 개선하는 효과가 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.

오염총량관리는 수역별 목표수질 달성을 위하여 시·군별로 배출할 수 있는 오염부하총량 이내로 당해 시·군 지역에서 배출되는 오염부하량을 연차적으로 삭 감하는 것을 말한다.

본 발명의 오염총량관리방법은 도 1을 참조하여 개략적으로 다음의 단계를 따른다.

- 총량관리단위유역의 설정

- 목표수질 설정

- 총량관리단위유역을 세분화한 소유역 설정

- 점오염원 및 비점오염원을 오염원그룹으로 구분하여 발생부하량 산정

- 공공수역으로 배출되는 배출부하량 산정

- 총량관리단위구역 및 소유역 하구에서의 오염부하량 산정

현재 우리나라 4대강(금강,낙동강,영산강,한강)에 시행중인 오염총량관리제의 1차 계획기간 중 오염총량관리대상물질은 BOD로 고시되어 있으나, 당해 수역의 여건을 고려하여 필요하다고 인정하는 경우 화학적 산소요구량으로 측정한 유기물질, 총질소 및 총인 등을 추가 지정할 수 있다.

계획기간 중 오염총량관리목표는 수질환경보전법시행령 제36조 제2항의 규정에 의하여 고시된 수역별 목표수질을 목표로 하며 계획기간 중 수역별 목표수질을 달성하기 위해 가능한 모든 삭감수단을 동원하여 목표수질 이하로 수질을 달성하여야 한다. 그러나 이렇게 가능한 모든 삭감수단을 동원하였는데도 불구하고 목표수질을 달성하지 못하고 목표달성의 불가능이 인정되는 경우에는 환경부장관의 승인을 받아 오염총량관리목표를 설정할 수 있다.

수역별 목표수질을 달성한 수역의 경우에는 수립 전년도의 수질보다 악화된 수준을 오염총량관리목표로 설정할 수 없다. 다만 전년도 수질이 수질환경기준 Ⅰ등급 보다 양호한 수계구간인 경우에는 환경부장관의 승인을 받아 수질환경기준 Ⅰ등급 범위 내에서 목표수질을 정할 수 있다.

목표수질의 설정

본 발명에 따른 일실시예의 총량관리대상유역은 안양천 유역으로 선정하며, 목표수질은 1991년에 환경부 고시에 의해 현재 안양천 유역의 수질등급이 5등급(BOD 10 mg/L 이하)으로 정해져 있다.

총량관리단위유역인 안양천 유역의 소유역은 안양천 하구를 최종 출구점으로 하여 상류방향으로 도림, 목감, 시흥, 삼봉, 삼성, 수암, 학의, 산본, 당정, 오전, 왕곡천 유역으로 구분한다.

기준유량의 설정

현재 환경부 오염총량 관리제도에 고시되어 있는 기준유량은 10년 평균저수량이다. 갈수기를 제외한 기간에는 하천에 유입하는 오염물질량의 증가율 보다는 하천유량의 증가율이 높아 수질농도가 낮아지는 특성이 나타나 수질 기준을 충족시킬 수 있는 확률이 높아 오염부하량 산정에 상당한 오류를 범할 수 있고, 또한 1년 중 275일은 목표수질을 만족한다고 볼 수 있으나, 나머지 일수에 해당하는 갈수기 90일 동안은 하천의 농도가 높아질 수 밖에 없기 때문에 목표수질을 초과할 가능성이 커지게 된다.

갈수기 대부분의 오염은 점오염원으로부터 발생하지만, 그 외 기간에는 강우로 인한 비점오염원이 크게 영향을 미치므로 저수량을 기준으로 하는 현재의 조건에서는 만족할 만한 수준을 유지하기 어렵다.

그러므로 본 발명에서는 환경부 고시 10년 평균 저수량과 10년 평균 갈수량을 산정하여 비교한다. 1997년∼2006년의 모의자료를 이용해서 안양천 하구에서의 10년 평균 저수량 및 10년 평균 갈수량은 각각 2.72 cms, 2.00 cms로 계산되었다.

오염부하량의 산정

오염부하량을 구성하는 오염원 그룹은 생활계, 축산계, 산업계, 매립계, 양식계, 토지계로 구분할 수 있고, 본 발명에서 안양천 유역의 경우 오염원 그룹은 생활계, 산업계, 토지계를 고려한다. 여기서 생활계, 산업계는 점오염원으로, 토지계는 비점오염원으로 산정한다.

점오염원으로 간주될 생활계와 산업계 오염부하량의 계산을 위해 도 2를 보면, 오염총량 관리제도의 오염부하량 계산은 총량관리단위유역 내에서 발생한 오염부하량이 유역 내 수계에 배출되어야 하는데, 도림천 배수구역, 봉천·대방천 배수구역, 안양천 우안 배수구역, 안양천 좌안 배수구역, 광명시 배수구역은 안양천 좌안 및 우안에 매설된 차집관로를 따라 서남하수처리장으로 흘러들어가므로 오염 부하량이 총량관리단위유역 내에서 발생되지만 총량관리단위유역 외에 배출되므로 오염부하량의 계산에서 제외된다. 그리고 안양천 좌안 목감천 중류부터 상류에 위치한 시흥시 배수구역과 안양천 우안 학의천의 지류인 갈현천 유역에 위치한 과천시 배수구역 역시 오염 부하량이 총량관리단위유역 내에서 발생되지만 시화하수처리장 및 양재하수처리장으로 오염원이 배출되기 때문에 오염부하량 계산에서 제외된다.

안양천 상류에서 중류에 위치한 안양시 배수구역, 군포시 배수구역, 의왕시 배수구역은 배수구역 내에서 발생되는 오염원 그룹별 부하량은 모두 안양환경사업소(박달 및 석수 하수처리장)로 차집되어 고도처리된 후 안양천 본류 및 지류에 배출되고 있고, 목감천 하류에 위치한 부천시 배수구역 및 안양천 좌안 배수구역 중 서울시 구로구 항동 배수구역에에서 발생되는 오염 부하량은 모두 남부수자원생태공원(구 역곡하수처리장)으로 차집되어 고도처리된 후 목감천 지류인 역곡천에 배출되고 있다. 그러므로 생활계 및 산업계 오염부하량은 부천시 배수구역, 안양천 좌안 배수구역 중 서울시 구로구 항동 배수구역, 안양시 배수구역, 군포시 배수구역,의왕시 배수구역에 대하여 산정한다.

그리고 안양천 유역의 하수도 보급률은 표 1과 같으며, 서울시 행정구역인 강서구, 관악구, 구로구, 금천구, 동작구, 양천구, 영등포구, 경기도 행정구역인 안양시는 100%로 행정구역내 처리구역의 모든 하수를 차집하며, 경기도 행정구역에 포함되어 있는 과천시, 광명시, 군포시, 부천시, 시흥시, 의왕시는 높은 하수도 보급률을 나타내지만 아직까지 유역의 일부분이 미처리되고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 총량관리단위유역 내 주요 오염원인 생활계, 산업계에 대하여 배출부하량은 하수도 보급지역과 미보급 지역을 구분하여 산정한다.

생활계 발생부하량 및 배출부하량은 오염총량 관리계획 수립치침(2006)에 명시되어 있는 대로 각 오염원별 원단위를 이용하여 산정하고, 산업계 폐수 발생부하량 및 배출부하량은 환경부 국립환경과학원에서 매년 발간하고 있는 “공장폐수의 발생과 처리(환경부, 2007)를을 참고한다.

이 통계자료는 2005년 12월 31일을 기준으로 폐수배출시설 설치허가 신고를 받은 사업장에서 제출한 조사표를 지방자치단체 및 유역(지장)환경청에서 e-DACS에 입력·검증하고, 국립환경과학원에서 검토 및 DB구축과 통계처리 하여 작성되었으며 개별 사업장에서 공공수역으로 배출하는 폐수방류량을 중점 조사하였으며, 이를 수계별, 행정구역별 등으로 집계하여 수록하였다.

토지계 배출부하량 역시 오염총량관리계획수립치침(2006)에 따라 산정하고, 소유역의 면적에 따라 오염원별 원단위를 곱하여 산정한다. 토지이용별 발생원단위는 표 2와 같다.

좀 더 안양천에 적합한 배출부하량을 산정하기 위해 ‘안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발(과학기술부, 2007)’에서 산정한 비점오염원단위를 사용하였는데 도림천 유역, 학의천 유역, 안양천 상류유역(기아대교)에 대해 일유출량 자료와 EMC (Event mean concentration) 및 수질 측정자료를 이용하여 각 대상유역의 원단위를 표 3과 같이 산정한다. 그래서 한강수계 오염총량관리기술지침의 발생원단위와 안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발에서 산정한 원단위를 이용하여 배출부하량을 계산하고 비교한다.

현재 오염총량 관리제도에서는 기준유량을 저수량으로 고시하고 있기 때문에 토지계 배출부하량을 계산하기 위한 비점오염원유출계수 역시 저수량에 대해서 계산되어 있다. 비점오염원유출계수는 다음 수학식 1에 의해서 계산될 수 있다.

여기서,

이다.

서울기상대와 수원기상대의 1998년∼2007년까지 최근 10년의 강우량 자료를 이용하여 비점오염원유출계수를 산정하고, 표 4는 한강수계 오염총량관리계획수립지침에 명시되어 있는 비점오염원유출계수와 새로 계산한 비점오염원 유출계수와의 비교를 나타낸다.

수질모형의 선정

수질모형은 오염물질이 물로 유입되어 하천, 호소 또는 바다로 운송되는 중 생성, 소멸되는 물리적, 화학적, 생물학적 제반 과정과 상호작용, 환경과의 관계 등을 수학적으로 추정하기 위한 도구이다.

총량관리단위유역이 설정되고 유역 최하단 출구점에서의 목표수질 및 기준유량이 정해지면 유역의 환경관리상태, 개발계획 등을 고려하여 목표연도 유역에서 배출되는 오염부하량을 과학적 기법을 이용하여 추정하고, 목표수질을 만족하기 위해 유역에서 배출할 수 있는 오염부하량(허용총량)을 산정하기 위해서는 수질모형을 이용하여 유달부하량이 기준배출 부하량 이하의 값이 되도록 해야 한다.

허용총량을 산정하기 위해 GIS를 기반으로 장기 수문 및 수질 모의가 가능한 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran) 모형을 사용하고, HSPF 모형을 사용하기 위해서 수량과 수질을 보정 및 검증한다. 수량에서 보정 및 검증한 매개변수를 이용하여 안양천 전 유역에 적용한 후 보정 및 검증한 수질 매개변수를 적용하여 안양천 하구에서의 BOD의 허용총량을 계산한다.

오염총량의 산정

오염부하량을 계산하는 과정은 다음과 같다.

여기서, t는 대상지역의 최종출구점, i는 대상지역의 소유역, L_t는 대상지역의 관리목표량 (kg/day), Q_i는 대상하천 관리지점의 기준 유량(m³/day) 그리고 C_i는 규정에 의한 당해 수역의 오염총량관리목표수질(mg/L) 이다. 오염부하량 식을 이용하여 좀 더 상세하게 오염부하량을 나타내면 다음과 같다.

2004년∼2006년 생활계, 산업계, 토지계 배출부하량과 HSPF 모형을 이용하여 유달부하량을 계산한 결과는 표 5와 같다.

기준유량을 평균저수량으로 설정한 경우 유역의 기준배출 부하량은 2,352 kg/day로 계산되었고, 여기서 기준유량인 평균저수량에 해당하는 저수기의 수질은 수질측면에서 저수기에 해당하는 3월과 4월의 BOD 농도를 평균하여 사용한다. 마찬가지로 평균갈수량으로 설정한 경우 유역의 기준배출 부하량은 1,728 kg/day로 계산되었고, 기준유량인 평균갈수량에 해당하는 갈수기의 수질도 수질측면에서의 갈수기인 12월 ~ 2월의 BOD 농도를 평균하여 사용한다.

표 6을 보면 평균저수량의 경우 기준배출 부하량이 2,352 kg/day 인데 반해 유달부하량은 연도별로 각각 3,180 kg/day, 3,124 kg/day, 3,114 kg/day로 모두 기준배출 부하량을 초과하는 것을 볼 수 있으며, 평균갈수량의 경우 역시 기준배출 부하량이 1,728 kg/day 인데 반해 유달부하량은 연도별로 각각 2,355 kg/day, 2,501 kg/day, 2,344 kg/day로 기준배출 부하량을 초과하는 것을 볼 수 있다.

유달부하량이 기준배출 부하량 이하가 되게 하기 위해, 즉 허용총량을 구하기 위하여서는 배출부하량을 삭감한 후 HSPF를 이용해 유달부하량을 기준배출 부하량 이하로 모의해야 한다. 배출 부하량을 삭감하는 것은 매우 민감한 문제가 될 수 있다. 당연히 출구에 가장 가까운 지점에서 배출부하량을 삭감하는 것과 출구에서 가장 먼 곳에서 배출부하량을 삭감하는 것에 따라 유달부하량에 매우 큰 영향을 미친다. 현재 환경부에서도 허용총량을 산정하기 위해 배출부하량을 삭감하는 것에 대해 특별하게 기술한 바는 없다. 그래서 각 소유역에 대해 일정비율로 배출부하량을 삭감하여 HSPF를 이용해 표 6과 같이 유달부하량을 산정한다. 평균저수량과 평균갈수량에 대해서 모든 유달부하량이 기준배출 부하량을 만족하는 것을 볼 수 있다. 더 많은 양의 배출부하량을 삭감하면 할수록 기준배출 부하량을 만족시키기 위해 총량관리단위유역 내의 소유역에 더 과중한 삭감량이 할당될 것을 알 수 있다.

표 7과 도 3은 한강유역오염총량관리계획수립지침에 명시된 비점오염원단위를 이용하여 평균저수량과 평균갈수량에 따른 배출부하량, 허용총량, 삭감부하량을 나타낸다.

따라서 평균갈수량보다 평균저수량을 기준유량으로 했을 경우 더 많은 삭감율을 보이는 것을 알 수 있다. 그 이유는 토지계 오염원에서 발생되고 배출되는 오염부하량의 유출계수가 저수기(0.25)보다 갈수기(0.15)가 더 작기 때문이다.

오염총량관리계획수립지침에는 원단위를 사용하되 각 유역 실측자료에 근거한 원단위 사용을 권장하고 있기 때문에 지역의 오염원 특성을 반영하기 위해 앞서 기술한 안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발에서 명시한 비점오염원단위를 사용한다.

안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발에 명시된 비점오염원단위를 사용하면서 오염총량관리계획수립지침의 토지계 오염원 배출부하량 산정과정을 그대로 적용하면, 표 8과 도 4는 평균저수량과 평균갈수량을 기준유량으로 한 배출부하량, 허용총량, 삭감부하량을 나타낸다.

그리고 한강유역 오염총량관리계획수립지침과 안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발의 3년 동안의 총삭감부하량을 비교하면 표 9와 같다. 안양천 유역의 비점오염원단위로 계산한 삭감부하량이 한강유역의 비점오염원단위로 계산한 삭감부하량보다 평균저수량과 평균갈수량에서 각각 2.56배, 2.51배 만큼 많게 계산되었음을 알 수 있다.

허용총량의 산정

삭감부하량은 배출부하량에서 허용총량을 뺀 값으로 기준배출 부하량 이하의 오염총량을 만족시키기 위해 각 소유역에서 분담해야 할 할당부하량이 된다. 각 소유역에 할당이 될 때에는 기준배출 부하량에서 안전율(오염총량 관리제도에서 10%를 고시)을 감안하여 기준배출 부하량의 90%만을 할당하게 한다.

Loading Capacity(LC) = Wasteload Allocation(WLA) + Load Allocation(LA) + Margin of Safety(MOS)

여기서, LC는 수질기준을 위반하지 않고 수체가 받을 수 있는 최대 오염부하량, 즉 TMDL에서 안전율이 제외된 값이고, WLA는 현재 또는 미래에 발생될 수 있는 점오염원이 할당된 방출수의 오염부하량이며, LA는 현재 또는 미래에 발생될 수 있고 대기의 침전물을 포함하여 자연적인 침전물과 오염물 등의 비점오염원에 기인하는 방출수의 오염부하량이고, MOS는 방출수 수체의 수질과 오염부하량 사이의 관계에 대한 불확실성을 설명하는 TMDL의 한 요소이다.

안전율의 적용

현재 오염총량 관리제도에서는 안전율을 10%를 적용하도록 고시되어 있다. 오염총량관리계획수립지침을 참고하면, 안전율의 적용은 ‘환경부장관은 조사·연구반의 검토를 거쳐 다음 각 호의 사항을 고려하여 안전율을 정한다. 다만, 이 고시에 의해 수립되는 오염총량관리계획기간에 적용되는 안전율은 오염총량관리계획에 관한 조사·연구반의 검토결과 특별한 이상이 없는 경우 기준배출 부하량의 1할로 한다.’고 고시되어 있다(환경부, 2006). 이는 오염총량을 산정함에 있어 오염원 조사 및 오염부하량 산정의 불확실성 및 수질모델링 기법의 불확실성 등을 고려하여 기준배출 부하량에 10%의 안전율을 부여하도록 되어 있다.

U.S.EPA에서는 안전율은 수체의 수질과 오염부하량 사이의 관계에 존재하는 불확실성을 설명하는 TMDL의 필수적인 요소라고 명시하고 있다(U.S.EPA, 1991). 수질기준을 개선하거나 극한의 흐름조건하에서의 해석을 하거나 또는 최악의 경우의 배출오염부하량을 설계해야하는 등의 경우에 안전요인이 포함되어야 한다.

오염원 조사, 오염부하량 산정, 수문조건, 모형적용 등 오염총량 관리제도를 실행함에 있어 존재할 수 있는 불확실성들을 고려하기 위해 다음과 같이 두 가지의 방법을 적용할 수 있다.

- 표준오차(standard error)를 고려한 방법

표준오차를 고려한 방법은 1999년 New York 시에서 식용수로서의 저수지를 관리하기 위한 TMDL의 계산에 사용된 방법이다(DEP(New York City Department of Environmental Protection), 1999).

New York 시에서는 Phase I을 실행하는 동안 저수지에서 농도 자료로 계산된 연간 인부하량이 해마다 큰 변동이 있음을 발견하였다. 그래서 큰 폭의 인 농도 변화를 보이는 이러한 저수지들에 TMDL 분석에 있어 불확실성(uncertainty) 요인을 추가하였다.

1999년 시행한 Phase II에서는 안전율 10%는 일반적인 불확실성을 설명하기 위해 각 저수지의 기준으로 적용하고, 각 저수지의 변동성(variability)을 반영하기 위해 이 안전율 10%에 추가적으로 안전율을 더하게 된다. 각 저수지 실제 자료의 변동성이 각 저수지 유역에 대한 자료의 변동성을 정량화하기 위해 표준오차를 계산하는 것으로 하였다.

표준오차는 10%에서 20%까지의 범위가 되는 안전율을 식별하기 위해 선형적으로 1.0에서 3.0사이의 값을 사용하였으며, 표준오차가 1.0보다 작으면 10%, 표준오차가 3.0보다 크면 20%의 안전율을 적용하였고 표 10과 같다.

안양천 유역의 환경부 BOD 농도 실측자료를 이용하여 연별 평균, 표준편차, 표준오차, 안전율을 계산하고, 도 5와 같다.

- 변동성(variability)과 불확실성 (uncertainty)을 고려한 방법

Walker(2003)는 안전율을 변동성과 불확실성의 합으로 나타내었고, 다음 수학식 3과 같다.

MOS = MOV + MOU

여기서, MOS는 Margin of Safety이고, MOV는 margin of variability이며, MOU는 margin of uncertainty를 나타낸다.

MOV가 증가시키면, 즉, 이행률(compliance rate)을 증가시키거나 주어진 수치적인 목표를 만족시키기 위한 확률을 증가시키면 점오염원과 비점오염원의 합인 예상된 허용총량이 작아지게 되어 삭감량이 많아진다. 또한 MOU를 증가시키면, 즉, 신뢰도(confidence level)를 증가시키거나 희망하는 비율에서 목표를 만족시킬 확률을 증가시키면, 허용총량이 작아지게 되어 삭감량이 많아진다. 만약 이행률과 신뢰도를 어떤 특정한 값으로 가정하면 특정 정책결정이나 규정에 의한 결정할 수 있다.

임의의 어떤 연 평균 농도는 해에 따라 변동하는데, 이는 Sv라는 변동계수(coefficient of variation)를 가지는 대수정규분포로 그려질 수 있다. 만약 충분한 실측 농도 자료를 가지고 있다면, 이 실측 농도 자료를 이용하여 각 연별 변동계수를 구하여 Sv를 계산할 수 있다. 또, 주어진 특정 오염부하량 정책하에서 예 측된 오염물 농도에서의 불확실성은 예측 자료의 대수정규분포의 편차를 이용하여 Su라는 변동계수를 계산할 수 있다.

신뢰도(α)를 가지는 특정 이행률(β)에서 특정 오염물 목표를 만족시키기 위해 할당된 장기간 평균 허용총량 L_A는 다음 수학식 4로 치환될 수 있다.

여기서, L_A(= TMDL - MOS)는 할당된 장기간 평균 허용총량, Fv는 실측 오염물 농도의 연별 변동성을 설명하는 인자, Sv는 변동계수, Fu는 예측된 평균 오염물 농도의 불확실성을 설명하는 인자, Su는 예측된 평균 오염물 농도에 대한 변동계수, Z_β는 확률 β를 가지는 표준정규변량치(standard normal variate), Z_α는 확률 α를 가지는 표준정규변량치(standard normal variate), β는 목표 농도보다 작은 농도를 가지는 해의 확률인 가정된 신뢰도, α는 특정 β에서 목표 농도보다 작은 농도의 확률인 가정된 신뢰도이다.

위 식들을 조합에 의해 MOS, MOU와 MOV는 다음 수학식 5와 같이 정량화 할 수 있다.

MOV와 MOU를 산정하기 위해 1997년 ∼ 2006년까지 10년간의 환경부 물환경 정보시스템의 실측자료와, HSPF의 모의자료를 이용하였다.

Fv와 Fu를 구하기 위해 각각의 인자들을 계산하면 표 11과 같다. 여기서, 이행률 β는 80%로 가정한다. 그 이유는 현재 제 1차 총량관리기간의 목표 수질에 대한 이행률은 50%이고, 앞으로 실시될 제 2차 총량관리기간의 목표 수질에 대한 이행률이 75%이기 때문이고, 또 특정 이행률에서 목표를 성취할 확률인 신뢰도 α는 90%로 가정한다. 여기서 50%를 가지는 α와 β의 의미는 각각을 고려하지 않는다는 의미이다. 즉, 연 BOD 농도 자료가 대수정규분포(lognormal distribution)를 따르기 때문에 Fv, Fu 가 1을 가지게 되므로 결국 표준정규변량치가 0이 되므로 α, β의 영향을 고려하지 않는다는 의미가 된다.

표 12는 α, β 가 각각 50% 일 때를 제외한 값들에 대한 안전율을 나타낸다. α, β를 둘 다 고려했을 경우, MOS가 43.760%, MOV가 27.181% 그리고 MOU가 16.579%로 제 1차 오염총량 관리제도의 안전율인 10%에 비해 매우 큰 안전율을 나타낸다. 그 이유는 오염총량 관리제도의 안전율은 불확실성을 고려하여 10%의 안전율을 명시하고 있지만 정확한 방법을 이용하여 산정한 값이 아니기 때문이고, 본 발명에서는 불확실성뿐만 아니라 자료의 다양성을 고려하기 때문이다.

도 6은 평균저수량과 평균갈수량에 대한 α, β가 각각 90%, 80% 일 때 안전율을 고려한 일최대오염부하량을 나타낸다.

안전율을 산정하기 위하여 오염총량 관리제도의 제 1차 계획기간 중 안전율인 10%와 1999년 New York 시에 사용한 표준오차를 고려한 방법과 마지막으로 Walker Jr.(2003)가 사용한 변동성과 불확실성을 고려한 방법까지 3가지 방법을 이용한다.

오염총량 관리제도의 안전율은 오염총량을 산정함에 있어 오염원 조사 및 오염부하량 산정의 불확실성 및 수질모델링 기법의 불확실성 등을 고려하여 기준배출 부하량에 10%의 안전율을 부여하도록 되어 있지만, 산정방법이나 근거 등이 부족하여 자료의 계절성이나 다양성을 반영할 수 없다.

3가지 방법을 이용하여 안전율을 비교해보면 표 13과 같다. 표를 보면 3가지 방법이 큰 차이를 보이는 것을 알 수 있다. 안전율을 산정함에 있어 자료의 불확실성, 다양성, 모형의 오차 등 안전율 산정과 관련된 많은 제반사항을 고려할수록 안전율이 커짐을 알 수 있다. 오염총량 관리제도에 고시된 안전율을 사용할 경우 10%이지만 실측자료의 표준오차를 고려한다면 안전율이 11.63%(단, 2002년∼2006년 평균값)이고, 실측자료의 변동계수와 모형과 확률분포에 의해 예측된 값의 변동계수를 함께 고려한다면 43.76%의 안전율을 사용해야 함을 알 수 있다.

삭감부하량의 계산

삭감부하량은 기준배출 부하량에서 안전율을 제외한 허용총량을 배출부하량에서 뺀 값을 나타낸다. 자료의 불확실성 및 다양성 등으로 인해 안전율이 커지게 되면 허용총량이 작아지게 되며, 결국 유역에서 배출하는 배출부하량과의 차가 커지게 되어 각 소유역 또는 행정 지자체에서 부담해야 하는 삭감량은 줄어들게 된다. 표 14는 오염총량관리계획수립지침의 발생원단위를 이용한 배출부하량, 허용총량, 삭감부하량을 나타내고, 표 15는 안양천 유역의 물순환 건전화 기술 개발의 발생원단위를 이용한 배출부하량, 허용총량 그리고 삭감부하량을 나타낸다.

삭감부하량의 할당

지금까지 수질오염 총량관리제도의 절차에 따라 배출부하량, 기준배출 부하량, 허용총량, 삭감부하량을 계산하였다. 이제 남은 단계는 이렇게 계산된 삭감부하량을 어떻게 또 얼마나 각 소유역 할당을 하는가에 대한 문제이다.

미국 TMDL에서는 할당은 오염원에 대한 오염부하량을 오염원별로 분배하는 방법, 정해진 허용총량을 필요에 따라 오염원별로 나누는 것이라고 정의하였고, 이와 덧붙여 기술적으로 가능해야 하며, 산업 규제 등과 같은 제약조건을 적용하는 주 또는 연방 프로그램이 일관성이 있어야 한다고 U.S.EPA에 명시되어 있다. 가장 일반적으로 사용되는 점오염원 할당 방법은 동일비율제거방법 (equal percent removal method), 동일배출농도방법 (equal effluent concentration method), 혼합방법 (hybrid method)이 있다(U.S.EPA, 1991).

그러나 점오염원에 대한 할당방법이 명시되어 있지만, 최근 문제가 되고 있는 비점오염원에 대해서는 구체적인 방법을 제시하고 있지 않다. 또, 점오염원 할당방법이 명시되어 있다고 해도 U.S.EPA 조차 어떤 할당방안을 선정해야 하는지에 대한 근거를 제시하지 않고 있다. 단, 할당 결정의 근거(기준)가 반드시 제시되어야 한다고 하고 있다(U.S.EPA, 1991).

우리나라 오염총량 관리제도에서도 ‘오염원그룹별 할당부하량에 대해서 총량관리유역의 총오염부하량을 시장·군수는 오염총량관리계획에서 소유역별 할당부하량을 오염원그룹별로 할당한다.’라고 명시했지만(환경부, 2006), 구체적인 할당방법에 대해서는 명시하고 있지 않다.

지금까지 기술한 방법 또는 그 외의 합리적인 방법을 통해 허용총량을 지역 또는 오염원별로 할당하는 것은 오염총량 관리제도에서 가장 핵심이 되는 사항 중 하나이다. 오염총량관리의 시행주체가 될 지자체의 경제적 상황이나 영향 등을 종합적으로 고려하지 못하고 오염할당이 이루어진다면 부작용이 발생할 가능성이 높다.

오염부하량의 할당은 모든 상황에 적용 가능한 방법론은 없으며 대상오염물질의 종류와 현 규제정도, 현 오염수준의 인식정도, 오염원의 종류와 수, 할당결과 경제적인 이해관계와 이해당사자 간 합의에 따라 결정되므로, 오염부하량을 할당함에 있어 과학적이며 합리적인 방법을 이용해야 할 것이다.

- 동일부하삭감방법(Equal load reduction method)

동일부하삭감방법은 총 삭감부하량을 각 소유역에 대해서 같은 양으로 나누는 방법, 즉, 총량관리유역 내 모든 배출자에 대해 발생량을 일정하게 나누어 삭감하여 할당하는 방법이다.

표 16과 표 17은 각각 평균저수량과 평균갈수량에 대하여 오염총량관리계획수립지침의 발생원단위와 안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발의 발생원단위를 이용해 동일부하삭감방법으로 총 삭감부하량을 각 소유역에 할당한 것을 나타내고, 도 7과 도 8은 각각 평균저수량과 평균갈수량에 대하여 안전율의 변화에 따른 오염총량관리계획수립지침의 발생원단위와 안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발의 발생원단위를 이용한 소유역별 할당부하량 및 삭감부하량을 나타낸다.

그러나 표에서 볼 수 있듯이 왕곡천 유역, 오전천 유역, 당정천 유역, 수암천 유역, 삼성천 유역, 삼봉천 유역, 시흥천 유역이 모든 안전율에 대해서 0의 할당부하량을 가지는 것을 볼 수 있다. 그 이유는 총 삭감부하량을 모든 소유역에 일정하게 나누었을 때, 즉 동일부하삭감방법을 사용했을 때 각 소유역별 배출부하량보다 삭감부하량이 더 많기 때문에 음수의 값이 나왔고, 이런 음수의 값이 나온 유역들은 음수 할당부하량을 각 소유역이 속한 행정구역에 할당을 하였다. 즉, 안양천 본류구간 중 왕곡천 유역, 오전천 유역, 당정천 유역은 의왕시 부분에서 삭감하였고, 수암천 유역, 삼성천 유역, 삼봉천 유역은 안양시 부분에서 삭감하였으며, 시흥천 유역은 금천구 부분에서 삭감하였다. 그럼에도 불구하고 안전율이 43.76%일 때, 본류구간(others)의 할당부하량이 음수가 나온 것을 알 수 있다.

위의 결과에서 볼 수 있듯이 동일부하삭감방법으로 총 삭감부하량을 각 소유역에 할당하였을 경우 12개의 소유역 중 7개의 소유역 즉, 왕곡, 오전, 당정, 수암, 삼성, 삼봉, 시흥천 유역에서 음수의 값이 나오는 것을 알 수 있다. 이는 총 삭감부하량을 각 소유역별로 일정하게 나누었을 때 할당부하량이 각 소유역의 배출부하량보다 많은 것을 의미하며, 오염물을 배출하지 않아야 된다는 것은 현실적으로 불가능하다는 것을 알 수 있다.

- 동일비율삭감방법(Equal percent removal method)

동일비율삭감방법은 총 삭감부하량을 각 소유역에 대해서 같은 비율로 나누는 방법, 즉, 총량관리유역 내 모든 배출자에 대해 배출량을 동일한 비율로 나누어 삭감하여 할당하는 방법이다. 표 18과 표 19는 각각 평균저수량과 평균갈수량에 대하여 각각 오염총량관리계획수립지침의 발생원단위와 안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발 발생원단위를 이용해 동일비율삭감방법으로 총 삭감부하량을 각 소유역에 할당한 것을 나타낸다.

도 9와 도 10은 각각 평균저수량과 평균갈수량에 대하여 안전율의 변화에 따른 오염총량관리계획수립지침의 발생원단위와 안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발의 발생원단위를 이용한 소유역별 할당부하량 및 삭감부하량을 나타낸다. 총 배출부하량에 대한 총 삭감부하량의 비율만큼 각 소유역별로 삭감을 하였으며, 동일부하삭감방법에 비해 모든 소유역에서 음수의 값을 보이지 않는 것을 알 수 있다.

동일비율삭감방법은 배출부하량보다 할당된 삭감부하량이 많은 경우 불합리한 동일부하삭감방법에 비해 어떤 소유역의 배출부하량 정도에 상관없이 값은 비율로 삭감을 하기 때문에 합리적일 수 있으나 다른 소유역에 비해서 오염물을 적게 배출하는 소유역에 대해서는 적은 배출량에 비해 큰 비율을 삭감해야 하므로 불합리한 방법이 될 수 있다.

- 공평기준에 의한 할당

Mimi와 Sawalhi (2003)는 이스라엘, 요르단, 레바논, 시리아, 팔레스타인 5개국에 물을 공급하는 Jordan 강 유역의 수자원을 효율적으로 할당하기 위해 연구한 바 있다. 물의 할당방법에 따라 각 국의 물 사용량이 결정되므로 수자원의 배분이 매우 민감한 문제가 되고 있다. 따라서 Jordan 강의 수자원을 합리적으로 배분하기 위해 여러 개의 공평기준을 이용하여 각 국에 물을 할당하였다. 본 발명에서는 안양천 유역의 각 소유역에 대하여 배출부하량과 관계가 깊은 5개의 인자, 즉, 면적, 유출량, 물의 사용량, 인구, 경제력(예산)을 이용하여 F1∼F5까지 각 소유역별 공평 기준을 산정하고, 결과는 표 20에 제시하였다. 한편, 상기 공평기준들은 대상유역 적용시 관련 지역 전문가들의 의견을 반영하여 자유롭게 선택될 수 있다.

위에서 조사한 5가지의 공평 기준, 즉 면적, 인구, 물의 사용량, 유출량, 예산을 각 소유역에 할당하기 위해서는 배출부하량과 5가지 공평 기준간의 상관계수를 이용하여야 한다.

상관계수는 두 변수 간에 얼마나 크게 관련이 있는지를 알아볼 수 있는 계수이며 다음 수학식 6과 같다.

여기서,

,

는 각각 변수 x, y의 평균이며, r의 범위는

이다.

상관계수가 1과 -1에 가까울수록 각각 양의 상관관계 또는 음의 상관관계가 높다고 할 수 있다. 상관계수 r은 x, y가 서로 독립적이며 각 변수의 단위에 대해서도 독립적이다. 그리고 상관계수의 제곱은 선형회귀식(linear regression model)의 결정계수(coefficient of determination)와 같다.

도 11은 배출부하량과 각 인자들 간의 상관관계와 선형 회귀식을 나타내며, 표 21은 배출부하량과 각 인자들 간의 상관계수 및 결정계수를 나타낸다. 배출부하량은 예산과 가장 큰 양의 상관관계를 보이며, 총 면적, 도시면적, 인구, 물의 사용량, 유출량 순으로 0.883∼0.955 값으로 높은 양의 상관관계를 보이고 있다. 결정계수 역시 0.779∼0.912의 값을 가지므로 매우 높은 상관관계를 가짐을 알 수 있 다. 이와 같이 배출부하량과 높은 상관관계를 가지는 면적, 유출량, 물의 사용량, 인구, 예산을 이용하여 각 소유역에 삭감부하량을 할당한다.

공평기준으로 사용되는 5가지의 인자 중에서도 배출부하량에 좀 더 깊이 관여하는 인자가 존재할 수 있기 때문에 각 공평 인자에 가중치를 주어 사용한다. 각 공평기준에 가중치를 주는 것은 매우 주관적이며 민감한 문제이다. 어떻게 가중치를 주는가에 따라서 각 소유역별로 삭감부하량이 많게 혹은 적게 할당된다.

각 소유역을 관할하고 있는 지자체에 많은 삭감부하량이 할당되게 되면 그 만큼의 배출부하량을 줄이기 위해 환경기초시설의 개설 또는 증설, 방류수질의 고도처리 등 많은 비용과 개발의 제약을 받게 된다. 그 반대로 적은 양의 삭감부하량을 할당받게 된 지자체는 그 만큼의 개발의 여지를 가질 수 있게 되므로, 각 공평 인자에 가중치를 부여하는 것은 각 지자체의 이득 또는 손실을 줄 수 있기 때문에 매우 신중하게 다루어 져야 할 문제이다.

위에서 설명한 5개의 공평기준은 각 소유역의 오염부하량 삭감에 대한 권한을 결정하는 중요한 인자가 된다. 그러나 이러한 5개의 공평기준 중에 어떤 것이 각 소유역의 오염부하량 삭감을 위해 사용될지는 알 수 없으며 또 불가능하다. 이러한 공평기준들을 모두 이용하기 위해서는 각 공평인자에 대한 현실적인 가중치가 필요하다.

Mimi와 Sawalhi(2003)는 각 공평기준에 대한 가중치를 물에 관련된 기관, 대학교의 교수, 비정부단체, 경제학자, 수자원 엔지니어와 법률가의 설문조사 결과를 이용하여 산정하였다. 그러나 각 분야 전문가들의 설문조사에 의한 가중치 산정은 어려움이 있다고 판단하여 본 발명에서는 5개의 공평기준의 가중치를 결정하기 위해 시나리오를 설정한다.

시나리오는 면적, 인구, 물의 사용량, 유출량, 예산의 척도를 나타내는 5개의 공평기준에 대해 1개의 인자가 지배적인 경우, 2개의 인자가 지배적일 경우, 3개의 인자가 지배적인 경우의 가중치 대해 구성한다.

표 20과 같은 공평기준을 이용해 최적할당기준을 산정하고, 최적할당기준은 각 소유역에 대해서 구해진 공평기준과 최적할당기준의 차의 제곱의 합이 최소가 되는 값을 사용한다. 즉 가중치, 공평 기준, 최적 할당 비율을 가지는 함수로 구성하고, 이는 다음 수식과 같이 2차 함수 형태(quadratic form)의 목적함수로 표현할 수 있다.

여기서, i=1,...,5이며 5가지의 공평기준을 나타내고, j=1,...,12이며 12개의 소유역을 나타내며, d는 최적 할당 비율과 공평기준의 차이의 합의 제곱,

은 j번째 소유역에 할당된 최적삭감률(%), W_i는 i번째 공평인자의 가중치(%), X_ij는 j번째 소유역에 대한 i번째 공평인자의 몫(%)을 나타낸다.

목적함수가 가장 작은 값을 가지는 곳에서 가능한 할당 결과의 집합으로부터 최적 할당 비율(

)를 찾기 위해서는, 목적함수가 2차 함수이므로 목적함수의 1차 도함수가 영이 되는 점을 찾으면 된다. 따라서 수학식 7의 최적 해를 가지는

는 다음의 수학식 8과 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.

상기 표 20의 안양천 유역의 소유역별 공평인자들과 각 가중치 시나리오들을 이용하여 수학식 9의 최적 할당 비율(

)을 계산할 수 있고, 수학식 7에 계산된 최적 할당 비율(

)을 대입하여 최적 할당 비율과 공평기준 사이의 차이의 합의 제곱 인 d가 가장 작은 값을 가지는 최적 할당 비율(

)을 찾으면 이 값이 안양천 유역의 각 소유역별 삭감부하량 할당율이 된다.

시나리오는 크게 하나의 공평 인자를 고려할 때, 두 개의 공평 인자를 고려할 때 마지막으로 세 개의 공평 인자를 고려할 때로 구성한다.

우선, 하나의 공평기준을 고려하는 것(scenario 1)은 그 공평기준이 다른 4개의 공평기준들 보다 오염물 배출부하량에 지배적인 것을 의미한다. 그래서 면적, 유출량, 물의 사용량, 인구, 예산의 5개 공평기준에 대하여 하나의 공평기준에 가중치 50%를 부여하고, 나머지 4개의 공평기준에 대해서는 4개의 공평기준의 합이 50%가 되도록 하였다. 이렇게 해서 5개의 시나리오를 구성할 수 있다.

위와 같은 가중치를 고려한 경우의 최적 할당 비율(

)을 구하고 이를 수학식 7에 대입하여 가장 작은 MSE를 가지는 최적 할당 비율(

)을 찾아내어 각 소유역별 삭감 비율을 계산하면 표 22와 같다.

표 22의 Scenario 1의 결과로 부터 각 공평 인자에 대한 삭감 비율을 보면, 총 삭감부하량을 각 소유역별로 할당할 경우, 면적(F1)을 지배적인 인자로 고려하여 삭감부하량을 할당하면 수암천 유역과 삼성천 유역이 다른 공평 인자가 지배적인 경우보다 큰 삭감 비율로 할당받게 되고, 유출량(F2)이 지배적인 인자가 되면, 왕곡천 유역, 오전천 유역 그리고 삼봉천 유역이 가장 큰 삭감 비율을 할당 받게 되며, 물의 사용량(F3)이 지배적인 인자가 되면, 학의천 유역과 목감천 유역이 다른 공평 인자의 경우보다 더 큰 삭감 비율을 할당 받게 된다. 또 인구(F4)가 지배적인 인자가 되면, 당정천, 산본천, 시흥천, 도림천 유역이 다른 공평 인자를 고려할 경우 보다 더 큰 삭감 비율을 할당 받게 되는 것을 알 수 있으며, 마지막으로 예산(F5)이 지배적인 인자일 경우, 11개의 소유역을 제외한 본류 구간이 가장 큰 삭감 비율을 할당 받게 된다.

표 23과 표 24는 각각 평균저수량과 평균갈수량에 대해 오염총량관리계획수립지침과 안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발의 발생원단위를 이용하여 scenario 1의 평균값을 적용한 소유역별 오염총량의 계산을 나타내고, 도 12와 도 13은 각각 평균저수량과 평균갈수량에 대해 발생원단위의 차이를 이용하여 scenario 1의 평균값을 적용한 소유역별 허용총량을 나타낸다.

다음으로, 두 개의 공평 인자를 고려하는 것(scenario 2)은 두 개의 공평 인자가 다른 3개의 공평인자 보다 오염물 배출부하량에 지배적인 것을 말한다. 따라서 면적, 유출량, 물의 사용량, 인구, 예산의 5개 공평 기준에 대하여 두 개의 공평 인자에 가중치 60%를 부여하고, 나머지 3개의 공평 인자에 대해서는 3개의 공평 인자의 합이 40%가 되도록 하였다. 이렇게 해서 10개의 시나리오를 구성할 수 있다.

위와 같은 가중치를 고려하여 경우의 수별 최적 할당 비율(

)을 구하고 수학식 7에 대입하여 가장 작은 값을 가지는 최적 할당 비율(

)을 찾아내어 각 소유역별 삭감 비율을 계산하면 표 25와 같다.

표 25를 살펴보면, F1 (면적)과 조합이 된 경우 대부분 가장 큰 삭감 비율을 할당 받게 되는 것을 알 수 있는데, 그 이유는 면적이 지배적인 요소인 비점오염원의 영향 때문이다. 면적이 크면 클수록 비점오염원에 의한 배출부하량 역시 커진다. 세부적으로 결과를 살펴보면, 면적과 유출량(F1 + F2)이 배출부하량에 지배적인 요소인 경우, 학의천 유역과 목감천 유역이 다른 공평기준의 조합에 의한 것보다 더 큰 삭감 비율을 할당 받게 되고, 면적과 물의 사용량(F1 + F3)이 지배적인 요소인 경우, 왕곡천과 삼봉천 유역이 가장 큰 삭감 비율을 할당 받게 되며, 면적과 인구(F1 + F4)가 지배적인 요소인 경우, 당정, 산본, 시흥, 도림천 유역이 가장 큰 삭감 비율을 할당 받게 된다. 그리고 면적과 예산(F1 + F5)이 배출부하량에 지배적인 요소인 경우, 오전천 유역과 본류 유역이 가장 큰 삭감 비율을 할당 받게 되고, 배출부하량에 지배적인 요소인 경우, 오전천 유역과 본류 유역이 가장 큰 삭감 비율을 할당 받게 되며, 유출량과 물의 사용량이 지배적인 요소인 경우, 수암천 유역과 삼성천 유역이 가장 큰 삭감 비율을 할당 받게 된다.

표 26과 표 27은 각각 평균저수량과 평균갈수량에 대해 오염총량관리계획수립지침과 안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발의 발생원단위를 이용하여 scenario 2의 평균값을 적용한 소유역별 오염총량의 계산을 나타내고, 도 14는 평균저수량에 대해 발생원단위의 차이를 이용하여 scenario 2의 평균값을 적용한 소유역별 허용총량을 나타낸다.

그 다음으로, 세 개의 공평 인자를 고려하는 것(scenario 3)은 세 개의 공평 인자가 다른 두 개의 공평인자 보다 오염물 배출부하량에 지배적인 것을 말한다. 그래서 면적, 유출량, 물의 사용량, 인구 그리고 예산의 5개 공평 기준에 대하여 세 개의 공평 인자에 가중치 75%를 부여하고, 나머지 두 개의 공평 인자에 대해서는 두 개의 공평 인자의 합이 25%가 되도록 하였고, 10개의 시나리오를 구성할 수 있다.

위와 같은 가중치를 고려하여 경우의 수별 최적 할당 비율(

)을 구하고 수학식 7에 대입하여 가장 작은 값을 가지는 최적 할당 비율(

)을 찾아내어 각 소유역별 삭감 비율을 계산하면 표 28과 같다.

Scenario 3의 결과를 보면, scenario 1과 scenario 2에서 지배적인 하나의 인자가 가장 큰 삭감 비율을 반영하는데 반해, scenario 3에서는 하나의 지배적인 인자보다는 3개 인자의 다양한 조합에 의해 각 소유역의 다양한 특성이 반영되고, scenario 3은 scenario 1과 scenario 2의 삭감 비율 변화의 폭보다 더 작은 것을 볼 수 있는데, 고려하는 인자가 많아질수록 삭감 비율의 변화는 줄고 있는 것을 알 수 있다. 좀 더 세부적으로 결과를 보면, 면적과 유출량과 물의 사용량(F1 + F2 + F3)이 배출부하량에 대해 지배적인 경우, 왕곡천 유역과 학의천 유역이 다른 공평 기준의 조합들의 경우보다 더 큰 삭감 비율을 할당 받게 되고, 면적과 유출량과 인구(F1 + F2 + F4)가 지배적인 경우, 수암천, 삼성천, 삼봉천 유역이 가장 큰 삭감 비율을 할당 받게 되며, 면적과 유출량과 예산(F1 + F2 + F5)이 지배적인 경우, 오전천 유역과 본류 유역이 다른 공평 기준들의 조합보다 큰 삭감 비율을 할당 받게 된다. 그리고 유출량과 물의 사용량과 인구(F2 + F3 + F4 )의 조합이 지배적인 경우, 목감천 유역이 다른 공평기준 조합들 보다 큰 삭감 비율을 가지게 되고, 유출량과 인구와 예산(F2 + F4 + F5)의 조합이 지배적인 경우, 산본천 유역과 시흥천 유역이 다른 공평 기준 조합들 보다 큰 삭감 비율을 할당 받게 되며, 마지막으로 물의 사용량과 인구와 예산(F3 + F4 + F5)이 지배적인 경우, 당정천 유역과 도림천 유역이 다른 공평 기준의 조합들보다 큰 삭감 비율을 할당 받게 되는 것을 알 수 있다.

표 29와 표 30은 각각 평균저수량과 평균갈수량에 대해 오염총량관리계획수립지침과 안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발의 발생원단위를 이용하여 scenario 3의 평균값을 적용한 소유역별 오염총량의 계산을 나타내고, 도 15는 평균저수량에 대해 발생원단위의 차이를 이용하여 scenario 2의 평균값을 적용한 소유역별허용총량을 나타낸다. 그리고 표 31은 scenario 1, scenario 2, scenario 3의 평균값에 의한 안양천 유역의 소유역별 삭감 비율을 나타낸다.

지금까지 동일부하삭감방법과 동일비율삭감방법 및 공평기준을 이용한 삭감방법까지 3가지 할당방법을 이용하여 안양천 유역의 소유역별 오염총량을 계산하고 할당하였다.

표 32와 표 33, 표34와 표 35는 각각 평균저수량과 평균갈수량에 대한 3가지 할당방법에 따른 오염총량의 비교를 나타낸다. 동일부하삭감방법으로 총 삭감부하량을 할당할 경우 발생원단위와 안전율, 기준유량에 상관없이 왕곡천, 오전천, 당정천, 삼성천, 수암천, 삼봉천, 시흥천 유역은 할당된 삭감부하량이 배출부하량보다 크기 때문에 결국 오염물 배출을 하지 못하게 되므로 현실적으로 어려움이 있다.

동일비율삭감방법으로 삭감부하량을 할당할 경우 동일부하삭감방법으로 할당할 때와는 달리 모든 소유역에서 0인 할당부하량이 나타나지 않는 것을 볼 수 있다. 이는 총 배출부하량에 대한 총 삭감부하량의 비율만큼 각 소유역에 같은 비율로 삭감을 하기 때문이다. 그러나 안전율이나 발생원단위에 상관없이 안양천 유역의 소유역 중에서도 배출부하량이 전체 배출부하량에 대해 1%도 되지 않는 소유역인 왕곡천 유역(0.38%), 삼봉천 유역(0.47%), 오전천 유역(0.89%)에는 매우 불리한 할당방법이 된다. 그 뿐만 아니라 학의천 유역(11.62%), 목감천 유역(17.76%), 도림천 유역(24.38%), 본류 유역(29.38%)을 제외하고는 나머지 소유역들 역시 불리한 할당방법이 될 수 있다.

공평 기준을 이용한 할당방법으로 총 삭감부하량을 할당하는 경우(단, scenario 1, scenario 2, scenario 3의 평균값을 사용한 경우), 기준유량이 저수량이고, 오염총량관리계획수립지침의 발생원단위를 사용할 때 안전율에 상관없이 삼봉천 유역에서 할당된 삭감부하량이 배출부하량보다 많기 때문에 0인 할당부하량이 나타나는 것을 볼 수 있는데, 그 이유는 삼봉천 유역에서 배출되는 배출부하량(0.47%)에 비해 공평기준에 의해 할당된 삭감비율(1.28%)이 높기 때문이다. 그리고 학의천 유역의 경우 기준유량과 안전율에 상관없이 안양천 유역의 물순환 건전화 기술개발의 발생원단위를 사용하게 되는 경우, 할당된 삭감부하량이 배출부하량보다 많기 때문에 0인 할당부하량을 보인다. 그 이유는 최근 학의천 유역의 수질개선으로 인해 실측자료에 의해 계산된 발생원단위가 다른 유역의 실측자료에 의한 발생원단위보다 작은데 비해(BOD 기준으로 도림천의 16.29%, 안양천 중류의 7.95%), 공평기준에 사용된 면적, 유출량, 물의 사용량, 인구, 예산 모든 부분에서 큰 삭감 비율(15.21%)을 할당 받았기 때문이다. 그 외에 안전율이 43.76% 일 때, 할당부하량이 0인 소유역이 발생하는 것을 볼 수 있는데, 이는 안전율 계산 시 실측자료나 모형 예측자료의 불확실성 및 다양성을 고려하였기 때문에 너무 큰 안전율이 계산되었기 때문이다.

행정 구역별 할당

이번에는 삭감부하량을 소유역이 아닌 안양천 유역을 구성하고 있는 14개의 행정구역에 할당을 한다. 할당 방법은 공평 기준을 이용한 할당 방법을 이용하여 할당하는데, 이전에는 면적, 유출량, 물의 사용량, 인구, 예산까지 5개의 공평 인자가 사용된데 반해, 이번에는 면적, 물의 사용량, 인구, 예산까지 4개의 공평 인자가 사용된다. 그 이유는 어느 특정지류의 소유역에서 여러 개의 행정구역이 유역의 유출량에 기여하게 되는데, 이를 행정역별로 나누는 데는 많은 문제점이 있기 때문이다. 그래서 면적, 물의 사용량, 인구, 예산에 대한 행정구역별 공평 인자를 구하면 표 36과 같다. 여기서 행정구역의 이름을 거론하는 것은 논란의 여지가 있기 때문에 행정구역의 이름은 알파벳순으로 A, B, ..., N 등으로 한다. 그리고 가중치를 결정하기 위한 시나리오는 상기에서와 같이 3개의 시나리오를 고려하며, 각 시나리오별 최적 할당 비율(평균)은 표 37과 같다.

계산된 시나리오별 최적 할당 비율을 이용하여 기준유량과 원단위 변화에 따른 행정구역별 할당부하량과 삭감부하량은 도 16과 표 38, 도 17과 표 39, 도 18과 표 40, 도 19와 표 41, 도 20과 표 42 그리고 도 21과 표 43으로 나타낼 수 있다.

시나리오 1의 결과를 보면, H 시에서 기준유량, 원단위, 안전율에 상관없이 배출부하량보다 삭감부하량이 크기 때문에 할당부하량이 모두 음수인 것을 볼 수 있는데, 그 이유는 H 시가 전체 배출부하량의 0.25% 기여하는데 반해, 평균 최적 할당 비율이 0.81%로 배출부하량 기여율보다 크고, 또 인구(0.17%)를 제외한 나머지 면적(1.39%), 물의 사용량(2.03%), 예산(0.64%)과 같은 공평 인자들이 배출부하량의 기여율보다 크기 때문이다. 그리고 L 시는 한강수계 원단위를 사용했을 경우 안전율이 43.76% 일 때, 기준유량에 상관없이 배출부하량보다 삭감부하량이 커서 할당부하량이 음수인 것을 볼 수 있는데, 반해 안양천 유역의 원단위를 사용했을 경우, 기준유량과 안전율에 상관없이 음수가 나오지 않는 것을 볼 때, 안양천 유역의 원단위가 지역 특성을 반영함을 알 수 있다. 그 밖에 A 시에서 안양천 유역의 원단위를 사용하고 기준유량이 저수량일 경우 안전율이 43.76%일 때 할당부하량이 음수인데 반해, 같은 원단위에 기준유량이 갈수량일 경우 모든 안전율에서 양수 값이 나온 것을 볼 때, 저수량이 갈수량보다 더 큰 삭감량을 요구한 다는 것을 알 수 있다. 시나리오 2의 결과를 보면, H 시, L 시, A 시에서 시나리오 1과 같은 결과를 보이고 있고, N 시에서 한강유역의 원단위를 사용했을 경우 기준유량에 상관없이 안전율이 43.76%일 때, 배출부하량보다 삭감부하량이 커서 할당부하량이 음수가 나온 것을 볼 수 있는데 반해, 안양천 유역의 원단위를 사용했을 경우, 기준유량과 안전율에 상관없이 모든 할당부하량에서 양수가 나온 것으로 볼 때, 안양천 유역의 원단위가 지역적 특성을 반영한다고 다시 한번 확인할 수 있다.

마지막으로 시나리오 3의 결과를 보면, H 시와 A 시에서 시나리오 1, 시나리오 2와 같은 결과를 보이고 있음을 알 수 있다. 그러나 L 시의 경우, 시나리오 1과 시나리오 2에서 한강 유역 원단위를 사용했을 경우, 기준유량에 상관없이 안전율이 43.76% 일 때만 할당부하량이 음수의 값을 보인 반면, 시나리오 3에서는 한강 유역 원단위를 사용했을 경우, 기준유량에 상관없이 모든 안전율에서 할당부하량이 음수인 것을 볼 수 있는데, 이는 L 시가 전체 배출부하량에 1.72% 기여하는 반면, 시나리오 3의 평균 최적 할당 비율이 5.08%로 배출부하량의 기여율보다 매우 크기 때문이라고 볼 수 있다.

할당부하량의 검증

지금까지 도 1의 산정 절차에 이용하여, 기준유량, 비점오염원단위, 안전율, 삭감부하량의 할당의 변화에 따라 안양천 유역에 수질오염 총량관리방법을 살펴보았다.

이제 마지막으로 남은 단계는 각 소유역 또는 행정구역에 할당된 부하량이 목표 수질을 만족시키는지 검증하는 단계이다. 따라서 보정 및 검증된 HSPF 모형을 이용하여 할당된 부하량을 각 소유역별로 입력하여 모의한다. 단, 공평 기준을 이용한 할당방법에 의한 할당부하량을 사용하고, 할당부하량은 시나리오의 평균값을 사용하며, 안전율은 11.63%와 43.76%에 대해 비교하고 결과는 표 44와 같다.

기존 배출부하량을 입력할 경우, 목표 수질(BOD 농도 10 mg / L 이하)에 대한 이행률(compliance rate)이 30.56%인데 반해, 우선 기준유량이 저수량일 때, 안전율 11.63%에서 한강 유역 원단위를 사용하면 목표 수질에 대한 이행률이 83.33%이고, 안양천 유역 원단위를 사용하면 86.11%의 이행률을 가지고, 안전율 43.76%에서는 원단위에 상관없이 이행률이 100%로 모두 목표 수질을 만족시킨다. 그리고 기준유량이 갈수량일 때, 안전율 11.63%에서 원단위에 상관없이 목표 수질에 대한 이행률이 94.44%로 나타났고, 안전율이 43.76%에서도 원단위에 상관없이 이행률이 100%로 모두 목표 수질을 만족시킴을 확인할 수 있다.

표 44는 기준유량, 원단위, 안전율의 변화에 따른 연평균 농도를 나타낸다. 기존의 배출부하량이 그대로 사용하였을 경우 기준유량과 원단위에 상관없이 목표 수질인 10 mg/L를 초과하는 것을 볼 수 있는데 반해, 공평 기준을 이용한 할당 방법을 이용한 할당부하량을 사용한 경우 기준유량, 원단위, 안전율에 상관없이 모든 연 평균 BOD 농도가 목표 수질을 만족시키는 것을 알 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 수질오염 총량관리방법의 일실시예를 나타낸 흐름도.

도 2 는 본 발명에 따른 수질오염 총량관리방법의 일실시예의 대상유역으로 선정된 안양천 유역의 하수도 현황을 나타낸 도면.

도 3 은 한강 유역 원단위를 이용한 갈수량과 저수량에 대한 허용부하량과 삭감부하량을 나타낸 도면.

도 4 는 안양천 유역 원단위를 이용한 갈수량과 저수량에 대한 허용부하량과 삭감부하량을 나타낸 도면.

도 5 는 표준편차를 고려한 오염허용총량 산정 결과를 나타낸 도면.

도 6 은 변동성과 불확실성을 고려한 오염허용총량 산정 결과를 나타낸 도면.

도 7 은 저수량에 대한 동일부하삭감법에 의한 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 8 은 갈수량에 대한 동일부하삭감법에 의한 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 9 는 저수량에 대한 동일비율삭감법에 의한 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 10 은 갈수량에 대한 동일비율삭감법에 의한 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 11 은 오염부하량과 공평인자 간의 상관관계를 나타낸 도면.

도 12 는 저수량에 대한 공평기준에 의한 할당법 시나리오 1의 유역별 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 13 은 갈수량에 대한 공평기준에 의한 할당법 시나리오 1의 유역별 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 14 는 저수량에 대한 공평기준에 의한 할당법 시나리오 2의 유역별 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 15 는 저수량에 대한 공평기준에 의한 할당법 시나리오 3의 유역별 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 16 은 저수량에 대한 공평기준에 의한 할당법 시나리오 1의 행정구역별 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 17 은 갈수량에 대한 공평기준에 의한 할당법 시나리오 1의 행정구역별 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 18 은 저수량에 대한 공평기준에 의한 할당법 시나리오 2의 행정구역별 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 19 는 갈수량에 대한 공평기준에 의한 할당법 시나리오 2의 행정구역별 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 20 은 저수량에 대한 공평기준에 의한 할당법 시나리오 3의 행정구역별 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

도 21 은 갈수량에 대한 공평기준에 의한 할당법 시나리오 3의 행정구역별 오염삭감량 분배 결과를 나타낸 도면.

Claims (3)

1. (a) 오염총량관리 대상유역을 선정하고 대상유역의 오염총량관리 대상물질과 목표수질을 설정하는 단계와;

   (b) 선정된 대상유역의 10년 평균 저수량과 10년 평균 갈수량을 병행 산정하여 기준유량을 설정하는 단계와;

   (c) 선정된 대상유역의 총 배출오염부하량을 산정하기 위해 오염원 그룹별로 소유역별 배출오염부하량을 산정하는 단계와;

   (d) 상기 단계(c)에서의 배출오염부하량에서 허용총량(여기서, 허용총량은 기준배출 오염부하량에서 안전율만큼을 제외한 값)을 제외한 삭감오염부하량을 계산하되, 기준배출 오염부하량은 상기 단계(a)의 목표수질과 상기 단계(b)의 기준유량을 이용하여 산정하는 단계, 및

   (e) 상기 단계(d)에서의 산정된 삭감오염부하량을 각 소유역 또는 행정구역별로 할당하기 위하여 동일부하삭감방법, 동일비율제거방법과 공평기준을 이용한 방법을 병행하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 유역통합관리를 위한 수질오염 총량관리방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 단계(d)에서의 안전율은 10%의 안전율과 표준오차를 고려한 안전율 및 변동성과 불확실성을 고려한 안전율을 병행하여 산정하는 것을 특징으로 하는 유역 통합관리를 위한 수질오염 총량관리방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 단계(e)에서의 공평기준에 이용되는 인자는 면적, 유출량, 물의 사용량, 인구 및 예산인 것을 특징으로 하는 유역통합관리를 위한 수질오염 총량관리방법.

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