EFDC 모형을 이용한 낙동강 상류 수리 및 수질 특성 모의

Abstract

최근 4대강 사업으로 인하여 낙동강 수질관리의 패러다임이 변경되어 기존의 중권역 중심 또는 수질오염총량관리 단위유역 중심에서 낙동강 본류에 건설되는 8개의 대형 보를 중심으로 관리대상이 변경되었다. 4대강 사업으로 인하여 낙동강 내의 수리 및 수질의 큰 변화가 예상되며, 이에 따른 사회적 관심 또한 증대되고 있다. 특히 부영양화에 대한 우려가 이전보다 증가하고 있는 실정이다. 따라서 낙동강 내의 수질 개선 및 관리 정책의 수립을 위해서 낙동강의 수리적 특성 및 다양한 환경변화를 고려한 연구가 필요한 실정이다. 이를 위해 3차원 모형인 EFDC(Environmetal Fluid Dynamics Code)를 이용하여 낙동강의 수리 및 수질 모의를 실시하여 4대강 사업으로 인한 낙동강 내의 수리 및 수질 특성 변화를 분석하고자한다. 하천모델의 적용을 위해서 미국 육군공병단의 WES(Waterways Experiment Station)와 미 연방도로국(U. S. Federal Highway Administration)이 연계하여 Brigham Young University의 Environmental Modeling Research Laboratory(EMRL)에서 개발한 2차원 동수역학적 모형인 SMS(The Surface-water Modeling System)를 이용하여 낙동강의 격자를 구성하였으며 Dynamic Solution사에서 개발한 EFDC-explorer를 이용하여 모형의 기본 자료를 구축하였다. 또한 관측된 수위, 기상, 수온, 용존산소, 화학적 산소요구량, 총 유기탄소, Chl-a에 대하여 입력 자료를 구축하였다. EFDC 모형 적용을 위해 수심을 단층으로 343개의 격자를 추출하여 격자망을 구성하여 낙동강 내의 수질 변화를 시공간적으로 모의하였다. 모형의 적용성을 판단하기 위하여 환경부에서 제공하는 오염총량관리제를 위해 측정된 2007 ~ 2008년 동안의 8일 단위 유량 및 수질자료를 이용하여 검보정을 실시하였다. EFDC 모형의 검보정 결과, 모의된 유량 및 수질 예측 결과가 모두 실측치와 유사한 경향을 나타내어, 적용성이 있는 것으로 나타났다. 이를 통해 모의 수질은 관측 수질을 적절히 반영하는 것으로 판단된다. EFDC 모형을 이용하여 낙동강 내 보를 중심으로 수리 및 수질을 모의한 결과 수질 오염원의 거동특성을 확인할 수 있었으며, 수온 상승 시나리오를 적용하여 낙동강 수계 내의 수질의 변동성을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 EFDC 모형이 낙동강의 수리 및 수질의 계절적 및 단기적 변동성을 잘 재현하는 것을 확인하였으며, 최근 4대강 사업과 같이 장거리에 걸친 수리 및 수질 특성, 지체 현상 또는 유하시간의 증가에 따른 수질변화, 지류의 희석 및 수공 구조물의 영향에 따른 수질예측 및 관리에 적절하게 적용 가능할 것으로 판단된다.