지도교수 : 하 정 협



2020



평택대학교



ICT환경융합 전공






목 차




Ⅰ. 초 록…………………………………………………………………………………………………. 1
Ⅱ. 서 론…………………………………………………………………………………………………. 1

Ⅱ. 연구방법…………………………………………………………………………………………….. 2

1.연구대상 지역……………………………………………………………………………………….. 1
2. 측정방법 측정기기…………………………………………………………………………………. 2

Ⅲ. 결과분석 …………………………………………………………………………………………….. 5
1. BOD분석………………………………………………………………………………………………. 1
2. COD분석………………………………………………………………………………………………. 2
3. T-N분석…………………………………………………………………………………………………. 3
4. T-P분석…………………………………………………………………………………………………. 4
5. SS분석…………………………………………………………………………………………………… 5

Ⅳ. 고찰 ……………………………………………………………………………………………………… 6
1 .고덕국제도시가 미치는 영향………………………………………………………………………. 1

Ⅳ. 결 론 …………………………………………………………………………………………………….. 7

참고문헌…………………………………………………………………………………………………….. 9




초 록


   인간에게서 가장 필요한 물질은 물이라고 생각한다. 물은 일상생활에서나 산업 활동에서 절대적으로 필요하다. 그러나 산업 활동이나 생산 활동에서 수질에 오염을 주는 물질들이 인체에도 악 영향을 주어 각종 질병들을 발생 시킬 수도 있다. 발생하는 물질들을 보면 수소이온농도(PH), 용존산소량(DO),화학적 산소요구량(COD)이 있다. 화학적 산소 요구량(COD)는 수중오염 물질이 과망간산칼륨이나 중크롬산칼륨과 같은 산화제에 의해 산화 될 때 소비되는 산소량으로, 물에 오염물질이 많으면 화학적 산소요구량(COD)가 높게 나타난다. 이 경우 대표적인 중금속류 카드뮴(Cd), 납(Pb), 비소(As), 크롬(Cr), 수은(Hg)가 물에 기준치를 넘어 수질오염에 막대한 영향을 미친다. 이러한 데이터들은 한국 환경 공단(수질오염 방지센터)와 각 시의 공식 홈페이지에서 수질오염이 인체에 영향을 미치는 통계를 사용 하였다. 각 종 중금속류 등의 수치가 높을수록 인체에 각 종 질환으로 인한 사망률이 증가하였다. 각 지역과 다양한 사람들을 대상으로 수질오염의 구체적인 방안과 건강평가의 연구를 지속적으로 강구해야 한다.
   현재 평택에서 진행하고 있는 평택 고덕신도시 사업이 진행중에 있다. 고덕면의 옛 지명은 송탄시에 있는 송탄역 근처이며 하천은 가까운 안성천3에서 진위천3과 진위천1으로 합류하여 오산천을 지나기 전까지이다. 총 3지점으로 나눴으며 BOD(mg/L), COD(mg/L), T-N(mg/L), T-P(mg/L), SS(mg/L)를 분석하며 평택 고덕신도시의 현 개발에 따른 진위천의 수질을 분석하였다.2015년 1월부터 2020년 1월까지의 데이터를 통계로 분석하였다. 분석결과 DO(㎎/L)와 COD(㎎/L)와 SS(㎎/L)값은 안성천3이 가장 높은 수치를 나타내었고 BOD(㎎/L)와 TN(㎎/L)의 값은 진위천3이 가장 높은 수치를 나타내었다.총 3개의 지점중에서 많은 도시들을 지나는 안성천이 가장 많은 수치를 나타내었지만 2016년부터 고덕신도시와 삼성공단의 활발한 개발로 인하여 진위천3의 수질이 나빠지고 있다.이러한 영향으로 진위천이 오산천으로 합류하게 되는데 오산천 또한 수질이 나빠지고 있다.
주제어 : BOD(mg/L), COD(mg/L), T-N(mg/L), T-P(mg/L), SS(mg/L), 고덕신도시



Ⅰ. 서 론

  
신도시란 자연발생적으로 성장한 도시가 아니라 처음부터 계획적, 인공적으로 만들어진 도시를 말한다. 기존의 대도시에 의존적인 도시나 대규모 주택단지를 신도시에 포함시키기도 하지만, 엄격한 의미의 신도시는 생산, 유통, 소비의 기능을 고루 갖춘 경제적 독립도시(자족도시)를 뜻한다. 따라서 영국의 전통적인 신도시와 같이 자립적인 기능을 가진 신도시가 이에 해당된다.
   근대적 신도시 개념은 1898년 영국의 하워드(E. Howard)에 의한 전원도시 구상제안에서 시작된다. 또한 ’신도시(뉴타운, new town)’라는 말은 1946년 영국에서 신도시법에 의해 건설된 도시만을 지칭하는 말로 처음 사용된 것인데, 영국의 신도시 개발정책이 높게 평가됨에 따라 각국에서는 대도시의 주변에 건설되는 대규모의 주택지들도 ’뉴타운’이라 부르게 되었다.
   영국은 1946년 신도시법을 제정한 이후 5년 동안 잉글랜드와 웨일스에 15개의 신도시를 건설하였다. 최초의 신도시는 개발제한구역 외측에 1946년에 형성된 스티버니지이다. 15개의 신도시 중 중 8개는 런던 외곽 지역에 건설되었고, 1972년까지 총 32개의 신도시가 건설되었다.
   우리나라의 처음 신도시 개념은 1980년 12월(1기 신도시)’택지개발촉진법’의 제정을 계기로 신도시 개발을 위한 공영개발이 활성화되었고, 신도시라는 용어가 정부에 의해 공식적으로 신시가지에 사용되었다. 1980년대에 들어서면서부터는 주로 수도권의 주택부족문제 해결에 초점을 맞추고 목동지구(1983)나 상계지구(1986)와 같은 도시 내의 대단위 신시가지 건설이 추진되었다.
   2003년 출범한 참여정부는 서울의 부동산 가격 폭등을 억제하기 위해  2기 신도시를 건설할 것을 발표하였다. 이에 따라 경기 김포(한강), 인천 검단, 화성 동탄1·2, 평택 고덕, 수원 광교, 성남 판교, 서울 송파(위례), 양주 옥정, 파주 운정 등 수도권을 비롯해 충남 천안·아산의 아산 신도시, 대전 도안 신도시 등 12개 지역이 2기 신도시로 지정됐다.  이 중 10곳은 수도권, 2곳은 충청권에 속한다. 2기 신도시는 1기 신도시(분당, 일산, 평촌, 산본, 중동)에 비해 교통 접근성이 떨어지지만, 녹지율을 높여 쾌적한 주거여건을 제공하고 자족기능을 강화해 베드타운으로 전락한 1기 신도시의 한계를 극복하고자 한 목표로 진행됐다.

본 연구의 핵심인 고덕신도시는 2기 신도시에 들어가며 2003년부터 개발에 도입 하였지만 미군부대의 토지 문제로 인하여 2020년도 완공 예정이다. 고덕신도시 중심 하천을 환경부의 데이터를 통하여 안성천3부터 진위천3, 진위천1으로 총 3개의 지점으로 나누고 BOD(mg/L), COD(mg/L),
T-N(mg/L), T-P(mg/L), SS(mg/L)를 중심적으로 분석하여 고덕신도시의 수질을 분석할 것 이다.



Ⅱ. 연구방법

   1.연구대상

   현재 지도상에 표기된 평택시 고덕면 국제 신도시의 모습이다.도시 주변에는 고속도로와 산업 공단들이 줄비하며 많은 천을 지난다.현재도 개발이 진행중이다. 총면적은 13,422 (천㎡)이며 총 세대수는 57,216이다.(한국토지주택공사) 현재 고덕신도시 산업단지에는 많은 중,소기업들과 대기업인 삼성반도체 SSD가 자리하고 있으며 ,안성천으로 부터 흘러 온 물들이 진위천으로 흘러들어갔다.그중 가장많은 빈도를 차지하고있는 삼성반도체SSD와 그 외의 기업들이 모여있는 진위천3과 진위천1의 수질 변화에 대하여 BOD(mg/L), COD(mg/L), T-N(mg/L), T-P(mg/L), SS(mg/L)의 수질을 비교하고 분석하였다.

   본 연구는 데이터 중심으로 나누어 실시 하였다. 조사지점은 위의 그림과 같이 안성천3,진위천3,진위천1을 중심적으로 조사하였으며 환경부 물환경정보시스템을 이용하여 비교분석하였다. 고덕신도시의 수질 조사 항목은 수질환경 보존법에 따라 하천 환경기준 항목BOD(mg/L), COD(mg/L),
T-N(mg/L), T-P(mg/L), SS(mg/L를 선정하였다. 데이터 측정 범위는 고덕면 행정복지센터를 중심으로 고덕면을 통과하기전의 안성천3은 5.3km이고 안성천이 끝난뒤 팽성천과 진위천으로 나뉘는데 진위천으로 흘러들어가는 호수는 진위천3은 고덕면 행정복지센터를 중심으로 3.2km 진위천1은 4.7km이다.

  1. 시료채취
       본 연구에서 이용된 데이터는 「수질오염공정시험기준」에 따라 시료의 채취 및 보존이 이루어진다. 시료채취를 할 때, 시료채취용기를 사용하고 채수 전 3회 이상 세척을 하였다. 그리고 가능한 시료를 채취한 후 즉시 실험을 진행하였다. 보관 할 시에는 「수질오염공정시험기준」을 따랐으며, 미 규정 항목에 대해서는 가급적 4℃ 보관 및 24시간 이내에 분석을 실시하였다.

  2. 수질 측정방법 및 측정장비
       밑에 그림과 같이 측정방법 및 측정장비는 「수질오염공정시험기준」에 따른 기기들을 사용 하였으며 본 연구의 핵심인 BOD(mg/L), COD(mg/L), T-N(mg/L), T-P(mg/L), SS(mg/L)들도 그림의 방법과 같이 측정 하였다.(Table.1)


(Table.1)

   본 연구의 데이터를 항복별로 분석하는데 분석방법은 BOD,COD,SS는 수질오염공정시험기준이며 T-N,T-P는 국가수질자동측정망 방법을 이용하여 분석한다.항목별로 분석하는 방법을 정리하였다(Table.2)
(Table.2)



Ⅲ.결과분석

  1. BOD 결과 분석
    BOD를 측정하기 위해서는 미리 pH완충액·희석수용존산소를 포화시키고 무기영양염류를 함유한 pH7.2의 완충액)·식종세균 시약등을 준비하고, 채취한 시료에 이러한 것들을 알맞게 혼합하여 희석한 후, 희석된 시료와 희석수를 각각 20℃ 부란기에 넣어서 5일간 배양한다.

BOD를 구하기 위한 식은 다음과 같다.

\(BOM(mg/ℓ) = \frac{(D~1~ – D~2~) – (B~1~ – B~2~) * f}{P}\)

  • D1:희석된 시료의 용존산소 (DO:mg/ℓ)
  • D2:5일 배양 후 희석된 시료의 (DO:mg/ℓ)
  • B1:배양 전 희석식종수의 (DO:mg/ℓ)
  • B2:5일 배양 후 희석식종수의 (DO:mg/ℓ)
  • f:희석식종수에 대한 시료의 식종비
    -P:시료량의 비율

\(f = \frac{D~1~에서의 식종(퍼센트)}{B~1~에서의 식종(퍼센트)}\)

   연구결과로는 15년까지는 안성천3이 가장 높은 지수를 나타냈으나 16년부터 진위천1,3의 지표가 기하급수적으로 높아지는 것을 확인하였다.15~16년도중 16년도에 각 지점에 BOD의 관한 데이터는 진위천1 3.4(㎎/L) 진위천3 7.2(㎎/L) 안성천 7.1(㎎/L)을 보였다.고덕신도시와 가정 밀접한 하천인 진위천3이 가장 높은 지수를 나타내는데 이는 고덕신도시의 발전에 큰 영향이 미쳤음을 알 수 가 있다.

  1. COD(㎎/L)결과분석
       BOD와 더불어 수질을 평가하는 주요 지표로 사용되며, 유기오염물질을 화학적으로 분해할 때 요구되는 산소의 양(mg · L－1)이다. 주로 유기물질을 간접적으로 나타내는 지표이다. 우리나라 수질환경기준 중 COD는 주로 호소수에 적용되는데, Ⅰ급수는 1mg · L－1 이하, Ⅱ급수 3mg · L－1 이하,
    Ⅲ급수 6mg · L－1이하, Ⅳ급수 8mg · L－1 Ⅴ급수 10mg · L－1 이하로 정해 놓고 있다.

3CH2O + 16H+ + 2Cr2O72- -> 4Cr3+ + 3CO2+ + 11H2O

적정법(알칼리성 과망간산칼륨법) : 측정 시료를 알칼리성으로 하여 과망간산칼륨을 일정량 넣어 60분간 가열하여 요오드화칼륨 및 황산을 넣어 남아있는 과망간산 칼륨에 의하여 유리된 요오드의 산소의 양을 측정한다.

연구결과 안성천3과 진위천3이 지표가 매우 높았으며 평균적으로 10~12(㎎/L)사이의 농도가 측정 되었다.이 중 진위천3이 3지점중에 가장 높았으며 평균 11.5(㎎/L)의 농도가 측정된다.16년부터 안성천 진위천1 진위천3의 지표는 10.5(㎎/L)/5.5(㎎/L)/10.7(㎎/L)로 15년도 보다 높아 진 것을 알 수 있다. BOD와 마찬가지로 진위천3의 농도가 가장 높았는데 고덕국제신도시 개발로 인해 높은 값이 측정 되었다는 것을 알 수 있다.

  1. T-N(㎎/L)결과 분석
       수중에 존재하고 있는 질소의 총량을 T-N(Total Nitrogen)이라 하며 질소성분이 수중에 존재하는 형태는 암모니아성 질소,아질산성 질소,질산성 질소,무기질소,유기질소가 있다. 그 중 대기중의 질소는 질소고정박테리아에 의해 생물체에 고정된다.이중 유기성 질소는 닥백질성 질소와 비단백질성 질소의 합이다.


자연계에서 질소는 순환하게 된다 미생물과 효소가 관여하는 호기성 분해에 의하여 변화과정을 거친다. 자외선흡광광도법을 이용하여알칼리성 과황산칼륨을 자외선 분해장치에서 90°c로 가열하여 질산이온으로 산화시켜 자외선 흡광광도를 측정한다.

연구결과는 3지점중 진위천3의 지표가 가장 높았다. COD와 BOD와는 다르게 진위천3 지점이 안성천3,진위천1의 지점보다 월등하게 높았다.급격한 도시개발로 인하여 총질소의 관한 대책을 제대로 구비 하지않고 개발에 착수한 것을 알 수 있다.이에 따른 방안을 평택시에서 더 이상 오염 되지 않게 방법을 도모해야 할 것이며 개선해야 할 것이다.

4.T-P(㎎/L)결과 분석
   수중에 포함되어 있는 무기,유기의 인 화합물을 과항산칼륨이나 질산,황산 분해법으로 분해하여 인산염의 인의 형태로 변화시키고 측정되는 모든 인을 의미한다.인은 지질적 원인에 의하여 수중에 용존하기도 하나 분뇨,하수,공장폐수,비료 등의 유입에 의한 경우가 많아 수질오염의 지표가 된다.

   부영양화의 주 된 원인이며 흡광광도법(아스크로빈산환원법)을 사용하여 측정시료중 인화합물을 알칼리성 과황산칼륨을 자외선 분해장치에서 90°c로 가열하여 인산염 형태로 변화시켜 아스크로빈산 흡광광도법으로 측정한다.

   연구 결과로 16년도의 데이터를 봤을 때 안성천3 0.237(㎎/L) 진위천1 0.111(㎎/L) 진위천3 0.453(㎎/L) BOD,COD,T-N의 지표와 마찬가지로 진위천3의 결과 값이 가장 높게 두드러 졌다.그러나 17년도부터 3지점 모두 지표가 점점 줄어들었고 2020년 1월 기준 안성천3 0.248(㎎/L)진위천1 0.034(㎎/L)진위천0.247(㎎/L)으로 진위천1의 지표가 가장 높았다.이는 T-P가 줄어들고 있으며 진위천3은 진위천1로 이어 지기 때문에 진위천3이 T-P가 가장 높았다가 현재는 진위천1로 흘러 간 것을 알 수 있다.


5.SS(㎎/L)결과 분석
   현탁물질로 부유물질(suspended solids)이라고 불리는 경우도 있다. 또한 부유물질량을 가리키는 수도 있다. 물 속에 현탁되어 있는 모든 불용성물질 또는 입자를 가리킨다. 하천에서는 미생물 점도 모래, 초목 등이 중심이다. 산업배수에서는 토사, 금속, 기름성분이 문제가 되지만, 특히 식품공업에서는 원료의 일부가 부유물질이 되기 쉽다. 측정법: 유리여과기법. 분획이나 깔때기법. 석면층에 의한 여과법. 원심분리법이 있어 일정한 방법에 집약되어 있지 않고 시료에 따라 적당한 방법으로 측정한다. 단위는 ppm이다.

   연구결과로는 15년부터 20년도까지 SS의 지표가 가장 높게 나온 지점은 3개의 지점중 진위천3의 지점이다.안성천3과 진위천3의 SS의 농도는 큰 차이를 보이지 않았고 진위천1은 3지점중 가장 낮은 농도를 나타 내었다.이로 인한 이야기는 안성천3과 진위천3의 수질은 나쁨을 나태내고 있으며 진위천1의 수질 역시 나쁨을 나타 내었지만 두 지점 보다는 수질 상태가 안정적이였다.



Ⅳ고 찰

고덕 국제신도시의 개발로 인한여 (구)송탄시 (현) 고덕면의 수질에 미치는 영향을 알아 보기 위함이였다.이는 위의 실험들이 고덕의 국제화계획지구 택지개발사업이 수질이 미치는 영향을 분석하여 수질의 현 상태와 미래 상태를 알 수 있다.
밑의 지표에 따라 현재와 사업준공에 상태를 알 수 있다.

위의 Table.3을 보는 것과 같이 2005년 평택 신도시 개발이 발표되어 2006년 2008년 2013년까지 개발 계획과 승인 절차만 이루어 졌다면 14년도 하반기에 개발공사가 착수가 되어 15년부터 실질적으로 활발한 개발이 이루어 진 것을 볼 수가 있다. 개발은 현재까지 이루어 지고있으며 본 실험항목인 BOD(mg/L), COD(mg/L), T-N(mg/L), T-P(mg/L), SS(mg/L)가 신도시의 개발로 인해 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 15년부터 수질이 지속적으로 나빠지고 있으며 그 중에서도 가장 고덕 신도시 개발구역과 가장 가까운 안성천3과 진위천3이 농도가 가장 높았으며 현재까지도 나빠지고 있는 추세이다.



Ⅴ.결론


   본 연구는 고덕국제신도시의 가까운 하천의 지점을 물환경정보시스템의 데이터를 이용하여 2015년부터 2020년까지의 BOD(mg/L), COD(mg/L), T-N(mg/L), T-P(mg/L), SS(mg/L)의 농도를 분석하였다. 이에 따른 고덕국제신도시의 결과는 다음과 같이 정의 할 수 있다.

  1. 세 지점의 BOD, COD 농도를 분석한 결과, BOD와 COD의 농도는 15년부터 20년도 까지를 전체적으로 보았을 때 연도가 지날수록 증가하는 것을 볼수 있었다. 개발 공사를 착수한 2015년부터 농도가 더욱 더 나빠지고 있었음을 확인하였으며 2015년도 BOD, COD의 농도증가는 고덕국제신도시 개발의 영향으로 많은 기업체가 들어왔으며 유동인구가 증가함으로 인하여 신도시개발사업이 BOD,COD에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

  2. T-N 농도 역시 안성천3 ,진위천3, 진위천1의 지점 모두 15년부터 증가하고 있다는 것을 알 수 있었으며 고덕국제신도시 개발에 가장 가까운 하천인 진위천3에 매우 많은 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다. 2015년도 T-N의 농도증가는 고덕국제신도시 개발의 영향으로 많은 기업체가 들어왔으며 유동인구가 증가함으로 인하여 신도시개발사업이 T-N에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

  3. T-P농도는 BOD,COD,T-N의 농도보다 지표가 낮았고 BOD,COD,T-N의 농도가 가장 높은 진위천3의 경우 17년도 까지는 가장 높았다가 18년도에 진위천1의 농도가 높아졌다.이는 지점의 개발구역이 완료되었고 진위천1의 개발이 18년부터 활성화 되었다는 것을 알 수 있다.

  4. SS는 안성천3,진위천3,진위천1,의 거의 균등했으나 진위천3의 농도가 가장 높게 나타났다.이 역시 2015년도 SS의 농도증가는 고덕국제신도시 개발의 영향으로 많은 기업체가 들어왔으며 유동인구가 증가함으로 인하여 신도시개발사업이 TSS에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

  5. 결과를 이야기 하면 각 지점의 오염도는 고덕 국제신도시의 개발 및 시행 계획과 유동인구 급증기와 관련이 있음을 확인 하였다. 따라서, 고덕 국제신도시의 개발 및 시행 계획과 고덕국제 신도시 인구 증가가 인근 하천에 부정적인 영향을 끼친다는 것이 확인되었다.국제 신도시개발이 사람들의 주거생활이 향상되는 것과 평택시의 발전에 좋은 영향을 미치지만 무분별한 개발로 인해 주변의 하천들은 현재 죽어가고 있다.예로부터 안성천과 진위천은 수질이 좋지 않았지만 현재는 과거보다 더욱 더 악화되고 있음을 알 수 있었다. 고덕국제신도시는 2025년에 완공이 되지만 평택시에서는 현 하천오염에 따른 구체적인 방안과 대책을 제시 하여야 할 것이다.현재 50만인구인 평택시는 2025년 고덕국제도시가 완공된다면 60~70만을 예상하고 있다. 이는 새로 태어나는 아이들이 증가한다는 이야기와 똑 같은 맥락이다. 도시 개발도 좋지만 지속적인 하천 관리를 통하여 수질을 정화 시켜야 한다는 결론이다.



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