In this study, the loading rates (or emission rate) and concentrations of air pollutants (ammonia, hydrogen sulfide, carbon dioxide, methane, nitrous oxide, and particulate matter (PM2.5, PM10 and TSP)) emitted from a naturally ventilated dairy facility were analyzed and compared to enable a better understanding that are in close proximity to each other, air pollution status. In general, the pollution patterns should be similar in measurement sites that are in close proximity to each other, and this hypothesis was fundamental to our approach in this study. For the comparison in nearby different sites, monitoring points were located at inside (source site) and outside the dairy building (ambient site), and concentrations and wind velocity were simultaneously monitored in real time. The patterns of PM2.5 emission rate and loading rate were similar in the source site and the ambient site which was consist with the hypothesis, while the PM2.5 mass concentration were not similar in both sites. As well as PM2.5, the emission rates (source site) of gaseous carbon dioxide (CO2) and nitrous oxide (N2O) were highly correlated to their loading rates (ambient site), while the concentrations of CO2 and N2O were not similar. Therefore, wind velocity, which is included in the emission or loading rate, should be simultaneously monitored with the concentration at the same measurement points for better understanding of the air pollution status.

비점오염원은 도시, 도로, 농지, 산지 등과 같이 불특정장 소에서 빗물 등에 의해 배출되는 오염원으로, 4대강 오염 부하량의 42%~69% 정도를 차지하며, 비점오염물질을 처 리하기 위하여 환경부에서는 수계내 소유역에 비점오염물 질 저감시설을 시범적으로 설치, 운영하고 지속적인 모니터 링을 수행하고 있다. 비점오염 저감시설 시범설치사업은 한 강수계 27개 시설, 금강수계 7개 시설, 영산강수계 7개 시 설, 낙동강수계 5개 시설로 4대강수계 46개 시설이 설치되 어 있다. 비점오염 저감시설은 자연형시설과 장치형시설로 구분되며 자연형시설로는 저류시설, 인공습지, 침투시설, 식생형 시설이 있으며, 장치형시설은 여과형시설, 와류형시 설, 스크린형시설, 응집․침전 처리형 시설, 생물학적 처리형 시설로 구분된다. 비점오염저감시설의 처리효율, 유지관리, 시설의 적정성 등을 평가하기 위하여 한강수계는 2006년부터 낙동강 수계 는 2007년부터 모니터링을 실시하고 있으며, 2008년부터 는 금강과 영산강의 모니터링도 실시되었다. 하지만 모니터 링의 기준은 강우량, 유입/유출 유량 및 농도, 설치비, 유지 관리비 등의 항목으로 이루어져 있어 자연형 시설의 식생에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구는 4대강 비점오 염 저감시설 중 자연형 시설을 중심으로 유형별 식생현황을 파악함으로서 비점오염원 저감에 적합한 식재․유지관리 기 준을 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였다. 연구대상지는 4대강유역의 비점오염 저감시설 중 자연형 시설로 식생수로 유형으로 용인 왕산리, 침투저류지로서 용 인 초부리, 인공습지는 고농도 인공습지 유형으로 논산 양 지리, 저농도 인공습지 유형은 공주 상서리로 구분하여 조 사하였다. 자연형 시설의 유형별 식생현황을 파악하기 위하여 기존 준공도와 현존식생을 조사하여 비교․분석하였으며, 저감효 과를 위하여 9월~11월에 월 2회 식물을 채취하여 식물체내 N, P흡수 저감량 분석을 실시하였다. 식생수로(용인 왕산리)는 기존 준공시 침강지와 식생수 로를 조성하고 수질개선효과를 기대하는 식물종으로 계획 되었으며, 줄, 달뿌리풀, 갈대, 물억새 등이 식재되었으나 현존식생을 조사한 결과 식재종으로 달뿌리풀-환삼덩굴 (12.0%)로 조사되었으며, 자연발생종으로 환삼덩굴(63.2%) 의 피복이 심각한 것으로 파악되었고, 주변부 조사에서 단 풍잎돼지풀, 환삼덩굴-고마리, 돌피 등이 조사되었다. 이는 대상지가 매년 발생하는 태풍, 홍수 등의 생태적 교란이 심 한 하천지역으로, 기존 식재되었던 물억새, 줄, 갈대는 도태 되었으며, 달뿌리풀은 기존 식재지 면적보다 감소된 종으로 조사되어, 식재종 보다는 환삼덩굴, 단풍잎돼지풀 등 생태 계교란야생식물의 피복이 높아진 것으로 조사되었다. 침투저류지(용인 초부리)는 기존 준공시 침강지와 저류 지를 조성하고, 부처꽃, 노랑꽃창포, 쑥부쟁이, 갈대 등이 식재되었으며, 현존식생을 조사한 결과 식재종인 노랑꽃창 포(11.7%), 갈대(3.7%) 등이 조사되었으며, 완사면부의 자 연발생종인 쑥(9.0%), 돌콩(1.5%) 등의 이입식물이 발견되 었으나 비교적 원활한 관리가 이루어지고 있는 것으로 파악 되었다. 기존 준공도와 비교하여 분석한 결과 노랑꽃창포는 97.8%의 면적으로 유지되고 있는 유지종으로 파악되며, 부 처꽃은 37.9%, 갈대는 26.7%로 돌콩 등에 의하여 피압되어 면적이 감소되는 감소종으로 조사되었다. 고농도 인공습지(논산 양지리)는 기존 준공시 돼지 축사 의 오염원을 저감하기 위하여 조성된 인공습지로서, 침강 지, 침전지, 얕은습지와 깊은습지로 조성되었으며, 수질개 선효과를 위하여 애기부들, 물억새, 갈대 등을 식재하였으 며, 현존식생을 조사한 결과 식재종으로 갈대(13.5%), 물억 새(1.7%) 등이 조사되었으며, 자연발생종인 쑥(1.5%), 환삼 덩굴(1.5%), 미국개기장(0.6%) 등이 조사되었다. 기존 식재 되었던 갈대는 113.4%의 면적으로 증가되어 유지․증가종으 로 조사되었으며, 물억새는 68.1%로 감소된 감소종으로 파 악되었고, 애기부들 및 연꽃은 도태되어 도태종으로 나타났 다. 저농도 인공습지(공주 상서리)는 기존 준공시 침강지, 얕 은습지, 깊은습지, 침전지를 조성하였으며, 연꽃, 물억새, 미 나리, 달뿌리풀, 갈대, 창포, 애기부들 등을 식재하였으며, 현존식생을 조사한 결과 기존 식재종인 애기부들(6.4%), 갈 대(4.2%), 창포(2.6%) 등이 조사되었으며, 자연발생종으로 줄풀(1.8%), 갈대-돌콩(0.4%), 창포-줄풀(0.1%) 등으로 조 사되었다. 기존 식재되었던 물억새는 257.8%, 애기부들은 159.2%, 연꽃은 136.2%, 갈대는 125.5%의 면적으로 증가 되어 유지․증가종으로 조사되었으며, 창포는 65.7%, 달뿌리 풀은 47.3%로 감소된 감소종으로 파악되었고, 미나리는 도 태되어 도태종으로 나타났다. 저감효과를 위하여 식물체내 N, P흡수 저감량을 분석한 결과, 식생수로는 조사된 달뿌리풀, 물억새의 식물체내 T-N 비율은 달뿌리풀이 0.364%, 물억새가 0.377%로 파악되었 으며, 식물체내 T-P 비율은 달뿌리풀이 0.198%, 물억새가 0.417%로 조사되었다. 용인 초부리의 침투저류지는 현존 식생에 의해 조사된 식물인 노랑꽃창포, 갈대, 부처꽃의 식 물체내 T-N 비율은 노랑꽃창포가 0.976%, 갈대가 0.35%, 부처꽃이 0.379%로 조사되었으며 노랑꽃창포의 저감효과 가 높은 것으로 파악되었다. 식물체내 T-P 비율은 노랑꽃창 포가 0.657%, 갈대가 0.134%, 부처꽃이 0.157%로 분석되 었으며 T-N 비율과 같은 유형으로 조사되었다. 고농도 인공 습지인 논산 양지리의 경우, 갈대와 물억새를 분석한 결과 식물체내 T-N 비율은 갈대는 0.780%, 물억새가 0.645%, 식물체내 T-P 량을 분석한 결과, 갈대는 0.181%, 물억새가 0.155%로 갈대의 저감효과가 높은 것으로 나타났다. 공주 상서리의 저농도 인공습지는 애기부들의 경우 수심에 따른 저감효과를 알아보기 위하여 깊은습지와 얕은습지로 나누 어 분석하였으며, 분석한 식물종으로 애기부들, 물억새, 연, 달뿌리풀, 창포, 갈대로 조사하였다. 식물체내 T-N 비율은 애기부들의 경우 수심 약 1m 내외의 깊은 습지가 0.474%, 수심 20㎝ 내외의 얕은 습지가 0.324%였다. 연은 1.084%, 물억새 0.312%, 달뿌리풀 0.616%, 창포 0.910%, 갈대 0.615%로 조사되었으며, 연과, 창포, 달뿌리풀의 저감효과 가 높은 것으로 사료되었다. 식물체내 T-P 비율은 애기부들 의 경우 수심 약 1m 내외의 깊은 습지가 0.347%, 수심 20㎝ 내외의 얕은 습지가 0.128%였다. 연은 0.375%, 물억새 0.155%, 달뿌리풀 0.166%, 창포 0.428%, 갈대 0.150%로 T-P의 경우 식물종별 크게 차이는 없지만 깊은습지의 애기 부들과 창포, 연의 저감효과가 다른 종에 비해 비교적 높은 것으로 분석되었다. 모니터링(현존식생, 종구성변화)과 저감효과를 종합분석 한 결과, 적극적 관리 및 소극적 관리로 구분하였다. 이에 세부적인 내용으로 하천변의 식생수로와 고농도 인공습지 는 적극적 관리를 통하여 생태교란야생식물종(환삼덩굴 등) 의 집중적 관리가 필요한 것으로 사료되었으며, 침투저류 지, 저농도 인공습지는 소극적 관리를 도입하여 현재 생육 이 양호한 식재종 유지 및 이입종 관리가 우선시 되야 할 것으로 사료되었다. 또한 우선관리종, 수질정화기능 적정종 을 선정하고 이에 따른, 이입종 관리 및 밀도관리를 위한 방법적 측면을 고려하여 추후 비점오염 저감시설을 설치 시, 적절한 식재종의 선택과 선택적 관리기법을 도입해야 할 것으로 판단된다.

본 연구는 강우시 불투수성 지역에서 비점오염원 유출 특성을 분석하기 위하여 수행되었다. 불투수성 지역의 강 우사상 특성은 강우강도에 대한 영향을 많이 받는 것으 로 나타났으며, 강우강도가 크게 작용하면, 초기강우 현 상이 잘 일어나는 것으로 나타났다. 또한 선행무강우일수 에 의해서 비점오염물질의 농도차가 큰 것으로 나타나, 이에 대한 대책 마련이 필요할 것으로 판단된다. 불투수 성 지역의 비점오염원 유출 경향을 보면, 강우초기 유출 유량에 포함되어 유출되는 오염물질의 농도가 상대적으 로 매우 높게 나타났고, 일정 시간 경과 후에는 지속되는 강우에도 불구하고 오염물질의 농도는 증가하지 않고 낮 은 농도로 안정적인 유출경향을 나타내었다. 이러한 이유 는 건기 시 도로 표면에 집적되어 있던 오염물질들이 강 우시 초기에 유출되어 비점오염물질의 농도가 높게 나타 나는 것으로 나타났다. 불투수성 지역에서 발생하는 비점 오염물질 항목별 단위면적당 오염부하량은 매우 높은 값 을 나타내고 있는데, 이는 불투수성 지역의 특성상 아스 팔트로 되어 있는 도로 및 주차장, 교량 등이 있는 불투 수면이 대부분의 토양상부를 덮고 있기 때문에 강우시 불 투수성 지역 내 모니터링 지점에서 강우가 집중되어 유 출되기 때문에 비점오염물질의 유출이 증가하기 때문에 오염부하량이 증가한 것으로 판단된다. 강우시 초기세척 효과는 TSS의 경우, Event 1, Event 2에서 초기세척효과 가 매우 잘 관찰되었으며, TSS¤CODMn¤T-P 순으로 뚜 렷하게 나타나는 것으로 조사되었다. TSS와 CODMn가 가 장 민감하게 강우에 영향을 받는 것으로 나타났다. 이에 본 연구 결과를 통해 분석된 결과를 토대로 비점오염원 유출특성에 대한 다양한 데이터베이스를 구축하여 향후 비점오염원을 효율적으로 관리하는데 자료로 활용 가능 할 것으로 판단된다. 또한 비점오염원을 체계적으로 관리 하여 수계환경의 오염부하를 줄일 수 있는 방안을 강구 해야 할 것으로 사료된다.

비점오염원은 점오염원과 다르게 불특정하게 배출되며 유출특성에 대하여 명확한 제시를 하기에 어려움이 있다. 이에 정부는 최근 비점오염원에 대한 문제의 심각성을 인식하고, 비점오염원 관리제도와 관리대책을 마련하는 노력을 기울이고 있다. 본 연구에서는 자연형 비점오염 저감시설인 식생수로의 저감효율을 제거 효율법(Efficiency Ratio, ER)과 부하량 합산법(Summantion of Loads, SOL)으로 산정하였다. ER 방법에 의한 T-N, T-P의 저감효율값은 2012년도에 T-N 80 %, T-P 83 %가 2013년도에 T-N 75 %, T-P 85 %, SOL 방법은 2012년도에 T-N 79 %, T-P 87 %, 2013년도에 T-N 71 %, T-P 73 %로 나타났다. 본 연구에서는 하계와 추계에 대한 저감효율 비교분석을 통해 식생수로의 효율평가를 하였으며, 시설의 계절별 관리방안과 설계에 도움이 될 것이라 판단된다.

This study was to investigate the runoff characteristics of non-point pollutants source at the urban area in Suwon city. The highest T-N and T-P concentration of rainfall runoff observed in agricultural area. In residential area, the highest BOD5 and SS concentration of rainfall runoff was investigated. During rainfall events, the peak concentrations of SS and BOD5 were observed after 1~2 hours of rainfall in urban area. Whereas, the peak concentrations occurred within 1~2 hours after rainfall and then the highest concentrations of SS and BOD5 sharply decreased, showing strong first flush effect in urban area. The EMC results indicated that the highest value of T-N and T-P in agricultural area was observed. While residential area was shown the lowest EMC value as T-N and T-P. Non-point pollutant loads on the land use types in urban area were investigated in the order of residential>industrial>agricultural>highway. BOD5 and SS loads on urban watershed were investigated in the order of Suwon>Hwangguji>Seoho>Wonchunri. Whereas, T-N and T-P loads on urban watershed were investigated in the order of Hwangguji>Suwon>Wonchunri>Seho.

도로는 포장지역으로 불투수율이 높고 차량의 운행으로 인하여 비점오염물질의 축적이 큰 토지이용이다. 도로는 대부분 수계와 연관되어 강우시 처리되지 않은 비점오염물질 및 첨두유량으로 인하여 환경수리학적 문제를 야기하여 수생태계에 악영향을 미친다. 이에 미국, 유럽 및 일본을 비롯한 선진국에서는 각종 수리학적 문제를 해결하기 위하여 환경 친화적인 기술을 개발, 저영향개발 기술 (Low Impact Development) 기술을 적용함으로써 도시내 건전한 물순환 구축 및 수생태 보전을 위한 효율적인 유역관리를 하고 있다. 이러한 기술은 강우유출수의 유출을 지연시켜 개발 이전의 지역이 가지고 있던 수리학적 기능을 최대한 흉내 내는 효율적 유역관리로 도시개발사업 등에 적용되어 지고 있다. 따라서 본 연구에서는 도시지역 물순환 시스템의 왜곡 및 수생태계 복원을 위하여 저류 및 여과 기작이 적용된 도로 LID 기술을 개발하고자 수행되었으며, 현장에 적용된 1.4m×1.4m×2.0m (L×W×H) 규모의 Test-bed를 통하여 수목여과시설에 대한 평가를 실시하였다. 본 연구를 통하여 수목여과시설의 비점오염저감 능력에 대한 평가 결과, 10mm 이하의 소규모 강우에서는 대부분의 비점오염물질 항목에서 유입량 대비 70% 이상의 저감되었고, 10mm 이상의 대규모 강우의 경우 40% 이상의 저감효율을 나타내는 것으로 조사되었다. 또한 물순환 기여도 평가를 통하여 10mm 이하의 소규모 강우가 발생할 시 유입수의 73.7%가 시설 내 저류되었으며 10mm 이상의 큰 강우 발생 시에도 유입수의 30.7%가 저류되어 물순환 기여에 도움이 되는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구의 수목여과시설이 도로에 적용시 비점오염물질의 유출 저감에 기여하여 개발과 환경이 공존될 수 있으며 도시내 물 보유를 높여 자연적인 물순환에 기여 할 수 있을 것으로 판단된다.