가야산 홍류동 계곡 수질오염원 조사

1. 가야산 홍류동 계곡 수질오염원 조사 법보종찰 해인사교구 가야산 환경위원회 대 구 경 북 환 경 연 구 소

2. 가야산의 주요한 경관을 구성하고 있는 계곡류인 홍류동 계곡은 해인사의 입구를 이루는 계곡으로 해인사와 함께 가야산의 백미라 할 수 있다. 최근 증가하는 가야산의 탐방객과 인근 여관 및 식당에서 발생하는 오수 그리고 상류지역의 타조 농장 및 고랭지 채소 재배단지에서 발생되는 각종 오염 부하로 인하여 과거에 비하여 홍류동 계곡은 갈수기 시 1급수를 유지할 수 없을 정도로 오염이 심화되고 있는 실정이다. 본 조사는 이러한 오염이 심화되고 있는 가야산 홍류동 계곡수의 오염원천을 구명하고 나아가 적절한 오염 방지책을 수립할 목적으로 그에 따른 하천의 수질오염도를 조사 분석하였다. 또한 오염원의 저감을 통한 수질 오염 모형화를 통한 수질 오염 개선에 관한 대책도 수립해 보았다. 1. 개 요 - 1 -

3. 가야산 홍류동 계곡은 행정구역 상 경상남도 합천군 가야면의 일원을 유하하는 소하천으로 그 총 연장이 약 16 km이 이르는 계곡류이다. 그 발원은 장자골의 장자동에서 시작하는 갈래와 내초막에서 발원하는 갈래 등 두 갈래가 있으며 가야산 국립공원 내 해발고도 1112.9 m의 깃대봉과 해발고도 1006.5 m의 마령 사이의 마장 지역을 연결하는 계곡으로부터 그 발원이 시작한다고 정의 할 수 있다. 가야산 홍류동의 유역을 배수구역으로 구분하여 살펴보면 크게 [그림 1.1]과 같이 2개 소구역과 1개 특별소구역으로 구분할 수 있다. 2. 유역의 개황 - 2 -

4. 홍류동 계곡의 배수구역의 면적은 전체 가야산 국립공원 면적인 80.163 km2의 약 72 %인 57.717 km2로서 마장 지역의 고랭지 채소 재배면적인 약 50 ha를 포함하고 있다. 배수구역도상 S-14 지점에 대하여 고찰해 본 결과는 [표 1.1]과 같다. [표 1.1] 홍류동 계곡의 월평균 유출량 - 3 -

5. [그림 1.1] - 4 -

6. [표 2]에서는 홍류동 계곡 배수구역 내의 오염원 현황을 나타내었다. 생활오수에 의한 부하량은 2002년도를 기준으로 볼 때 치인리 일원에 실제 거주자 1,274명 및 가야산 해인사 거주 스님 250명 그리고 홍류동의 일간 탐방객 1,658명을 포함하여 일일 홍류동 배수구역내의 인구를 고려해 보면 3,182명으로 잠정 집계되었다. 가야산 홍류동 계곡의 배수구역에서 발생하는 일간 BOD 및 T-N그리고 T-P의 부하량을 산정해 보면 다음과 같다. BOD 부하량(kg/인.일) = 3,182명 × 0.06 kg = 190.92 kg/인.일 T-N 부하량(kg/인.일) = 3,182명 × 0.015 kg = 47.73 kg/인.일 T-P 부하량(kg/인.일) = 3,182명 × 0.00163 kg = 5.19 kg/인,일 3. 오염 현황 - 5 -

7. 가야산 홍류동 계곡에서 발생하는 오염부하량은 BOD, T-N, T-P의 순 으로 약 190.92 kg/인.일, 47.73 kg/인.일 그리고 5.19 kg/인.일로 산정 되었다. [표 2] 홍류동 계곡 배수구역 내의 오염원 현황 - 6 -

8. (축산폐수 발생부하량의 산정) 축산폐수의 경우 환경부에서 제시한 가축사육두수에 의한 발생량 원단위를 아래식을 사용하여 산정해 보면 다음과 같다. Q = (소 두수 × q1) + (돼지 두수 × q2) + (타조 두수 × q3) q1 : 소 발생량 (14.6 L/두.일) q2 : 돼지 발생량(8.6 L/두.일) q3 : 타조 발생량(2.9 L/두.일) 축산폐수로 인하여 발생되는 오염 부하량을 산정해 보면 다음과 같다. [표 3] 생할 오수 발생 부하량 원단위 - 7 -

9. 축산폐수 발생량 Q = (3,251 × 14.6 L) + (16,026 × 8.6 L) + (150 × 2.9 L) = 185723.2 L = 185.72 m3 가야산 홍류동 계곡의 배수구역 내에서 발생하는 축산폐수의 발생량은 총 185.72 m3으로 산정되었다. 이를 이용하여 발생 부하량을 산정해 보면 다음과 같다. 축산폐수 발생 BOD부하량 BODL = ((47.46 m3 × 2,000 mg/L) + (137.82 m3 × 6,000 mg/L) + (0.44 m3 × 1,000 mg/L)) / 1,000 = 922.28 kg/두.일 따라서 축산폐수로 인한 일일 발생부하량은 922.28 kg/두.일로 산정되었다. 인구 및 가축으로 인한 가야산 홍류동 계곡 일원의 BOD 발생부하량은 총 1,113.2 kg/일로 산정되었다. 가야산 홍류동은 계곡류이며 유역의 기울기가 급함으로 발생된 오염물질이 하천에 도달되는 유달율은 80 % 정도로 일일 BOD 발생부하량 중 80 %인 890.56 kgBOD 정도가 홍류동 계곡에 유입되나 식당가에서 발생되는 식당 오수 및 숙박시설에서 발생되는 오수 그리고 축산 페수가 일부 정화되어 홍류동 계곡으로 유입된다고 판단되어 삭감율 80 %를 적용하여 178 kgBOD/일 정도가 최종적으로 홍류동 계곡에 유입된다고 판단된다. - 8 -

10. 평수기를 기준으로 홍류동 계곡에 흐르는 물의 량이 0.8 m3/초 일 때 일일 69,120 m3/일 로서 이를 역산해 부면 BOD를 기준으로 약 홍류동의 평균 수질은 2.5 mg/L(ppm) 정도로 이다. 그러나 실제로는 제4장에 기술된바와 같이 계곡수의 BOD 농도는 0.4 ~ 2.0 mg/L(ppm)의 범위를 보여주고 있으며 이는 홍류동 자체의 자정작용에 의한 것으로 판단된다. 본 조사지점은 [그림 1.1]와 같이 총 14개 지점에 대하여 수행하였으며 홍류동의 좌안인 극락골 계곡과 중안인 장자골 계곡 그리고 우안인 치인골 계곡을 구분하여 조사 분석하였다. 분석항목은 BOD, SS, T-N, T-P, 엽록소-a 등 5개 항목에 대하여 수행하였다. - 9 -

11. 가야산 홍류동 계곡을 대상으로 한 수질 조사는 홍류동 계곡의 최상류인 장자동에서 구원리 무릉교 하류까지 모두 수행하였으며 조사기간은 2002년 5월 1일부터 2004년 6월 30일간이었으며 조사 지점은 [그림 1]과 같다. 또한 조사기간은 [표 4.1]과 같다. 4. 수질 조사 [표 4.1] 홍류동 수계 수질조사 기간 - 10 -

12. BOD를 기준으로 중상류인 삼정교 지점까지 1급수를 유지하고 있으나 용문폭포 이후에 해인사 집단 시설지구를 지나면서 수질이 악화됨을 알 수 있었다. 주된 원인은 현재, 분석 중이나 인근 자연부락 및 집단시설 지구에서 발생되는 비점오염원인 것으로 유추된다. SS의 오염도를 지점별로 도시한 것으로 오염 경향은 BOD 오염도와 비슷한 경향을 보여주고 있다. 그 원인은 BOD와 동일한 것으로 유추하고 있으나 일부는 자연계에서 유출되는 무기성 오염물질도 일부 포함되어 있는 것으로 판단된다. 총질소(T-N)의 오염도를 도시하였다. 특이한 경향은 BOD나 SS 농도보다는 총질소(T-N)의 농도가 비교적 높은 것으로 이는 상류지역의 농지 및 농장 그리고 산지에서 유출되는 비점오연원 내에 포함된 질소류의 유출에 기안한 것으로 추정되며 탐문조사에 의하면 늦겨울(2월)에서 초봄(4월)간에 다량의 분뇨 및 축산폐수가 고랭지 채소 재배 농가에서 일일 약 10톤 규모를 농지에 살포하는 것으로 조사되어 이로 인하여 년 간 지속적으로 다량의 영양염류가 유출됨을 알 수 있었다. - 11 -

13. 총인(T-N)의 농도는 그다지 높지 않은 것으로 나타나 주변의 비점오염원 내에 유출되는 인의 농도는 미미한 것으로 나타났다. 염록소-a의 농도는 다른 계곡류의 평균 농도인 0.001 ㎍/㎥보다 높은 편으로 이는 높은 질소의 농도에 기인한 것으로 사료된다. 따라서 가야산 홍류동 계곡의 평수기시 수질 오염 농도를 평가하면 비교적 다른 계곡류보다 높은 편이며 이는 인근 자연부락 및 농지 그리고 타조농장 등지에서 발생되는 비점오염원 중 질소류에 의한 오염에 기인한 것으로 판단다. - 12 -

14. - 13 -

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17. 가야산 홍류동 계곡의 배수구역 상에 가장 많은 오염부하를 방생시키는 것으로 판단되는 오염원은 크게 3개소로 그 범위를 한정시킬 수 있으며 1) 고랭지 채소 재배지대, 2) 식당가, 3) 해인사이다. 고랭지 채소 재배지대는 홍류동의 최상류 지역인 마장 지대이며 약 50 ha 이다. 특히 이지대는 2월에서 4월 경에 다량의 생분뇨 및 축산폐수를 비료로 방기하는 지역으로서 질소류의 유출이 매우 심하다고 판단된다. 또한 식당가의 경우 오수처리시설이 설치되어 있으나 그 유지관리가 잘 되지 않으므로 유출수의 안정한 수준의 확보가 어려우며 해인사의 경우에는 오수처리시설이 전무하여 홍류동 계곡수의 수질 악화에 상당한 영향을 미치는 것으로 판단된다. 5. 오염원 분석 - 16 -

18. 따라서 다음과 같은 시나리오를 설정하여 수질 모형화를 한 후 특히, 갈수기때의 수질의 회복 정도를 고찰하여 수질 보전안을 수립해 보았다. 그 시나리오는 다음과 같다. 1. 마장 지역의 고랭지 채소 재배 지역에 대한 생분뇨 및 축산폐수 시비 전면 금지 및 유출수에 대한 자연정화 시행을 통하여 상류부에서의 BOD 부하량 40 kgBOD/일 정도의 저감 2. 식당가 오수처리장에서 유출되는 오수를 처리하여 BOD 부하량을 20 kgBOD/일 정도의 저감 3. 해인사 사찰에서 발생하는 BOD 부하량을 오수처리시설의 설치를 통하여 일 40 kgBOD/일 정도의 저감 따라서 위 시나리오를 통하여 일일 하천에 유달되는 BOD 부하량인 178 kgBOD/일을 100 kgBOD/일 정도 저감하여 78 kgBOD/일 정도를 유달 시킨다고 가정하면 [그림 5.1]과 같이 가야산 홍류동 계곡의 전구간이 모두 년 중 1등급의 수질을 유지할 수 있다고 판단된다. - 17 -

19. [그림 5.2] Qual2e 모형화 중 리치 결정 및 BOD부하 삭감 시나리오 - 18 -

20. [그림 5.2] 시나리오에 따른 홍류동의 수질 회복 - 19 -