이제 하천의 수질도 날씨예보처럼 오염의 변화 등을 미리 예측해 발표한다는 것이다. 즉 환경정보 융합기술과 수치 모델링을 활용해 조류 등 오염물질 농도를 1주일 간격으로 예측하여 알리는 것을 말한다.
수질예보 전 과정 자동 처리
“최근 계속된 비로 세종보 구간의 조류농도는 대체적으로 낮게 유지되고 있으며…” 이러한 수질예보는 실시간 기상 관측 및 예측자료, 오염원(TMS: Tele-monitoring system) 및 수질관측 자료들을 수치 모형에 입력해 관심 오염물질의 농도 변화를 시·공간적으로 산정해 발표하는 것이다.
그리고 이렇게산정된 예보 결과는 취·정수장, 댐 및 보 운영기관, 환경기초시설 등 물관리 관계기관에 신속히 전파돼 예방적인 하천 수질 관리를 위해 유량확보, 처리시설 최적운영 등 다각적인 대응에 활용할 수 있도록 한다는 것이다.
이를 위해 국립환경과학원은 작년에 수질통합관리센터를 설치한 후 수질예보를 위한 전산시스템의 확충, 첨단 수질예보시스템을 개발하는 등 기술적 인프라를 지속적으로 확대해왔다.
수질예보를 위해 필수적인 각종 관측·예측자료들은 실시간으로 센터의 통합데이터베이스로 전송되어 슈퍼컴퓨터 수준의 전산시스템이 이를 처리한다.
현재 시범운용 중인 수질예보시스템은 국립환경과학원과 네덜란드 수자원 예보전문기관인 Deltares가 공동으로 개발한 것으로 수질예보의 전 과정을 자동으로 처리한다.
수질예보시스템에 탑재된 모델의 조건을 변경하는 시나리오 모의를 통해 물관리 관계기관들이 각각의 상황에 맞게 최적의 결정을 내릴 수 있도록 하는 정책적 지원도 가능하다.
환경부는 올해 말까지 시범예보를 통하여 수질예보의 신뢰성을 높이고 내년부터는 4대강 16개 보 전체에 대하여 수질예보를 본격 시행할 계획이다. 이번 시범운영 기간에는 수온과 클로로필a(엽록소) 등을 중심으로 예보제가 실시된다. 이들 항목은 물의 부영양화 등의 주요 원인이다.
이에 따라 현재 금강수계에 대한 시범예보를 연말까지 다른 수계로 순차적으로 확대할 방침이다. 아울러 수질예보 항목도 현재 클로로필-a와 수온에서 2013년 이후로는 탁도, TOC, 대장균 등으로 확대할 계획이다.
4대강 16개 보 중심 수질오염 측정망 확충
이전에는 조류예보제가 시행돼 왔다. 팔당상수원 등 주요 상수원에서 수질오염예측차원에서 진행돼 온 것이다. 수질예보제는 조류예보제보다 더 업그레이드된 차원의 수질관리정책이라 할 수 있다.
정부는 수질예보제를 도입하기 위해 지난해부터 4대강 구간 16개 보를 중심으로 수질오염 측정망을 확충한 후 국립환경과학원 내 수질통합관리센터 에서 이를 총괄관리하는 체계를 세웠다.
16개 보 안에 대표 수질측정망을 신설하고, 보 상류 오염물질 유입 실시간 감시 자동측정소 설치 확대, 수질오염 취약지역 이동형 자동측정기 설치, 산업단지 하류 소하천 유입 오염물질 상시감시 자동측정소 설치 등을 추진 중이다.
아울러 4대강 유역 중 수질 오염도가 높은 34개 유역을 중심으로 1,300여개의 환경기초시설 설치사업을 진행하고 있다.
그러나 무엇보다 성공적인 수질예보 운영을 위해서는 기상, 수리, 수문, 오염원 및 수질 측정 자료의 원활한 연계가 필요한 실정이다. 수질예보 결과에 따른 수질과 유량 통합관리를 위해서 오염 처리자, 댐·보 운영자 등 관계기관간의 유기적인 협조체계가 구축되어야 한다.
현재 수질예보를 위해 관련된 기관으로는 수질관리기관, 수량관리기관, 기상관련기관을 꼽을 수 있다. 원활한 수질예보를 위한 차원에서 이들 관련기관은 생성한 자료 신뢰도를 검증한 후 즉시 수질통합관리 센터로 발송하도록 하는 시스템이 구축되어야 한다.
실시간 수질 예측의 장점은 수질 변동을 즉시 파악할 수 있다는 점이다. 따라서 조기경보가 가능해지고 15분마다 정확한 정보를 얻을 수 있다고 한다.
이러한 수질예보시스템은 한반도 주변까지 포함하는 광역기상자료와 실시간 연계되어 예보를 위한 수질통합모델의 기초 입력 자료를 자동 생성한다. 그림1은 수질예보시스템의 공간자료 표출기능에 의한 한반도 주변 강우량의 공간분포 화면이다.
화면 좌측의 메뉴를 선택하면 기온, 습도 등 다른 기상 변수들의 시공간적 분포도 한 눈에 볼 수 있다.
수질예보시스템의 다양한 입력 자료들은 예보 시점을 전후로 관측 값과 예측 값 부분으로 구성되어 있다.
그림2에서 볼 때, 낙동강 유역 산청 기상관측지점에서의 특정 예보 시점(붉은 색 실선)을 기준으로 왼쪽이 강우 관측값 구간이며 오른쪽이 강우 예측값 구간이다.
화면 좌측 메뉴를 통해 4대강 유역 내 기상관측소, 오염원(TMS), 댐 등 다양한 관측 지점에 따른 모니터링 자료들의 실시간 연계 현황을 손쉽게 파악할 수 있다.
수질예보시스템은 전국 주요 지점에 위치한 약 700 곳의 점오염원으로부터 배출되는 오염물질의 농도와 그 유량을 실시간으로 관측하는 TMS 자료와 자동 연계되어 예보모델의 주요 입력 자료로 활용된다.
그림3은 영산강 유역 광주 제2하수처리시설에서의 질산성 질소 부하량의 시간대별 변동 상황을 보여준다.
수질예보시스템을 통하여 생성된 수질예측 결과는 주요 지점에서의 시간대별 예측결과, 예보 수질항목의 공간 분포 등 목적에 따라 다양한 그래프와 표 형태로 자동 출력이 되는데, 그림4는 예보 구간 한 시점에서의 한강 본류 구간 (팔당호 주변) 총인 농도의 공간분포를 나타낸다.
한편 인하대학교 사회기반시스템공학부 김계현 교수는 “수질예보제는 정부의 4대강 사업과 관련 안전한 물을 제공할 수 있다는 취지에서 기상예보처럼 수질을 예보함으로 국민에게 수질신뢰도를 높이기 위한 취지로 시작되는 것”이라면서 “국립환경과학원 내 ‘통합수질관리센터’를 통해 3차원적 수질예보가 요구되는 상황에서 실시간 모니터링 강화가 필요하며, 이의 효율적인 시행을 위해서는 부족한 장비와 인력을 보충하기 위한 정부의 예산 지원 등이 요청된다”고 밝혔다.
김 교수는 또 “미국 일부에서 시행하고 있는 수질예보제는 4대강사업으로 오염원 관리가 더 수월해졌다는 측면에서 우리나라에서는 의미가 있는 사업”이라고 평가했다.
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