1. 서 론

정부와 해역 관리 지자체는 해역의 환경기준을 유지 달성 하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 도시 및 산업단지로 부터 유입하는 폐하수의 배출기준과 방류수수질 기준으로 규제함에도 불구하고, 인근 연안해역의 수질은 크게 개선되 지 않고 있는 실정이다.

이는 도시화와 산업화에 이어 비점원 오염물질의 증가와 농도기준으로 관리하기 때문이기도 하다. 도시화 및 산업구 조의 변화, 물수요 증대와 오염물질의 배출량 증가에 이어 토지이용에 따른 비점오염원도 증가하고 있다. 이에 정부는 오염원 관리를 위해 법규 마련과 함께 시설관리에 집중하고 있다(KMGL, 2022).

연안오염총량관리제는 연안오염의 주요 원인인 육상기인 오염물질에 대한 사전 예방적 방법으로, 특별관리해역으로 지정된 해역에 목표 수질을 설정하고 이를 달성하기 위해 오염물질 허용배출 총량을 산정하여 그 범위 내에서 오염물 질 배출을 관리하는 제도이다. 즉, 환경기준 또는 목표수질 을 달성, 유지하기 위한 구속력 있는 규제로 유입되는 오염 물질을 농도기준이 아닌 유입 오염물질의 전체 양을 기준으 로 관리하는 것을 의미한다(Park et al., 2013).

일반적으로 농도 규제는 기준설정과 집행이 용이하며 비용 이 저렴하다는 장점이 있다. 단점으로는 규제 효과가 미흡하 고 오염자간 형평성의 논란이 있을 수 있다. 반면에 총량규제 는 농도와 유량을 동시에 규제함으로 직접적인 규제이며, 허 용 유입부하량 이내로 오염물질 배출량을 할당, 관리하는 방 법이다. 장점으로는 규제효과가 높고 오염자간 형평성이 유 지된다는 것이다. 단점으로는 허용 오염물질의 총량 설정이 어렵고 오염원 현황, 유량, 수질모델링 등의 정보에 근거해야 하며, 집행이 어렵고 비용이 많이 소요된다는 점이다.

농도기준의 규제는 해역관리 측면에서는 여러 한계점이 있어 해양환경관리법에서는 해양환경기준 치를 초과하거나 건강이나 생물에 심각한 우려가 예상되는 해역에 대해서는 총량관리를 시행할 것을 권고하고 있다. 총량관리 항목으로 는 COD, N, P, 중금속이며, 현재 연안오염총량관리를 시행하 고 있는 해역은 마산만은 2008년부터 COD, TP를, 시화호는 2013년부터 COD, TP를 부산연안은 2015년부터 COD를 시행 하고 있으며, 울산연안은 2019년부터 중금속을 대상으로 실 시하고 있다(National Library of Korea, 2022).

광양만의 경우엔 아직까지 시행되지 않고 있다. 그 이유 는 지금껏 총량관리에 대한 검토와 연구가 미흡했으며, 현 재 심각한 문제가 나타나지 않고 있기 때문으로 생각된다.

광양만은 동서의 길이가 약 27 km, 남북 방향의 폭이 약 15 km인 반 폐쇄적인 해역으로, 1969년 호남정유 공장을 시 작으로 1970년대에 여천화학단지, 1980년대에 광양제철소, 1990년대 율촌산업단지 및 광양컨테이너 부두가 건립되었다 (Won and Go, 1975). 2010년 이후, 묘도 준설투기장이 조성되 었고, 시설확장에 따른 매립과 준설이 이루어져 광양만의 면적은 1973년에 비해 약 40 %가 감소하여 퇴적환경도 변화 였다(KMGL, 2022;Lee et al., 2013;MOF, 2019).

이런 이유로 인해 이전보다 해수의 흐름이 저하하고 폐수 와 생활하수의 유입으로 수질오염과 해양생태계에 영향이 있는 것으로 보고되고 있다(Park et al., 1984). 특히, 철강, 석 유 산업단지가 많이 밀집하고 있고, 묘도 인근에 패류양식 장이 있으며, 주기적인 준설과 매립이 이루어지고 있다(Wui et al., 1993). 각종 연안개발과 해역이용에 따른 기름과 유해 물질 유입과 같은 해양오염 사고가 발생할 가능성이 높은 상태이다.

따라서 본 연구에서는 총량관리에 앞서 오염물질의 유입 부하와 광양만의 수질상태 및 현황을 조사하고, 현재 총량 관리를 시행하고 있는 다른 해역의 현황을 조사하여 광양만 특별관리 해역에서의 총량관리의 필요성과 해역관리 방안 을 제안하고자 하였다.

2. 연구내용 및 방법

광양만 특별관리 해역의 면적은 해면부가 131.07 km², 육 상부가 334.98 km²으로 행정구역은 광양시, 여수시, 순천시, 하동군, 남해군에 해당한다(Fig. 1). 조사 지점은 광양만 서쪽 내만해역으로 유입하는 오염부하량을 조사하기 위해 2021년 5, 8, 10월에 주요 하천 5개 정점(동천, 서천, 인덕천, 억만천, 용전천), 광양하수처리장 정점에서 조사를 실시하였으며, 해 양 조사 지점은 하천이 유입하는 해역을 중심으로 선정하였 다(Fig. 2).

조사 항목은 하천의 경우 유량, COD, TN, TP, TOC, DOC 등 을 분석하였으며, 해양의 경우 염분, DO, 투명도, Chlorophyll-a, COD, DIN, DIP, TN, TP, TOC, DOC 등 연안오염총량관리제와 생태기반 해수수질평가 항목 위주로 조사하였다.

또한, 광양만과 현재 총량관리를 시행하고 있는 다른 해 역의 COD, TN, TP의 장기변화를 살펴보기 위하여 해양환경 측정망 자료를 이용하였다(www.meis.go.kr). 아울러 광양만 특별관리해역 환경자문위원회의 의견을 수렴하여 광양만에 총량관리를 도입의 필요성을 포함 해역관리 방안을 제안하 고자 하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 오염물질 유입부하

광양만 서측에서 유입하는 하천 유량은 동천, 서천, 인덕 천, 억만천, 용전천 순으로 동천과 서천이 전체 유입량의 약 78.4 %를 차지하였다. 동천은 연 평균 87,009 m³/day으로 가장 많은 유량을 나타내었으며, 광양하수처리장은 2020년 일일 평균 18,535 m³/day로 배출되고 있었다(Fig. 3).

광양만으로 유입하는 하천에서의 COD의 평균 농도는 5월 2.2 ㎎/L, 8월 4.6 ㎎/L, 10월 7.4 ㎎/L로 계절변화에 따라 차이 를 보였다. 8월과 10월의 높은 것은 하수종말처리장의 배출 수 농도가 높았기 때문이며, 전반적으로 5월보다는 8월과 11 월에 높은 농도를 보였다. TN은 0.437 ㎎/L ~ 2.903 ㎎/L으로, 서천의 8월을 제외하면 모든 조사 시기에 2 ㎎/L 이하의 비 교적 낮은 TN 농도를 보였다. TP는 0.034 ~ 1.297 ㎎/L로 나타 났으나, 하수종말처리장 배출수 외 대부분의 정점에서 0.1 ㎎/L 이하를 나타낸 반면, 하수종말처리장 배출수의 경우 0.846 ㎎/L ~ 1.297 ㎎/L으로 상대적으로 높은 농도를 보였다.

하천유량과 각 수질항목별 농도를 이용한 오염부하량은 COD의 경우 3.9 ~ 377.2 kg/day로, 5월 억만천에서 가장 낮게 동천에서 가장 높게 나타났다. 광양만 서측으로 유입하는 하천 중 COD 부하량이 동천과 서천에서 높게 나타났다. 하 수종말처리장 배출수의 경우, 계절에 따라 달랐으나 동·서천 과 비슷하였다(Fig. 4, A).

TN은 2.3 ~ 122.9 kg/day으로, 5월 억만천에서 가장 낮게 동 천에서 가장 높게 나타났다. 광양만 서측으로 유입하는 하 천 중 TN 부하량이 높은 하천은 동천과 서천이었다. 하수종 말처리장은 동천과 서천보다는 낮은 부하량을 보였다(Fig. 4, B).

TP의 부하량은 0.1 ~ 24.0 kg/day으로, 5월 억만천에서 가장 낮았으며, 10월 광양하수처리장에서 가장 높게 나타났다. TP 오염부하량이 높은 하천은 광양 동천과 서천으로 나타났으 며, 하수종말처리장 배출수의 경우 COD, TN과 달리 동천과 서천보다 높게 나타났다(Fig. 4, C).

모든 수질항목에서 동천과 서천이 타 하천보다 높은 이유 는 농도차이에 의한 영향 보다는 하천 유량의 차이에 의한 것으로 나타났다. 반면 하수처리장 배출수는 비교적 적은 유량에도 불구하고 높은 농도에 기인한 것으로 나타났다.

3.2 광양만 해역의 수질 현황

2021년 5, 8, 10월 광양만 12개 정점을 대상으로 수질을 조 사한 결과, 염분은 표층 24.2 ~ 32.7 psu, 저층 28.9 ~ 33.2 psu였 다. 표층 염분의 경우, 계절에 따라 5월에는 담수가 유입되 는 하천 가까운 정점 1~5, 7 에서 32 psu 이하로 낮은 농도를 보인 반면, 정점 6, 8~12 에서는 32 psu 이상으로 높은 농도를 보였다. 8월과 10월에는 전반적으로 30 psu 전후의 낮은 농 도를 보였는데 이는 강우와 담수의 유입 때문으로 보였다.

COD는 표층 0.78 ~ 4.91 mg/L, 저층 0.42 ~ 4.38 mg/L으로 전 반적으로 8월에 높은 농도를 보였고, 5월과 10월은 낮은 농 도를 보였다. 저층에서는 0.83 ~ 3.30 mg/L으로 표층과 같이 8 월에 높은 농도를 보였다. 정점별로는 일정한 경향은 보이 지 않았으나, 표층에서는 8월에는 동천과 서천에서 높은 농 도를 보였으며, 저층에서는 광양만 안쪽에서 높은 농도를 보였다(Fig. 5).

DIN은 표층 12 ~ 604 ㎍/L, 저층 25 ~ 251 ㎍/L로 표·저층 모 두 10월이 높은 농도를 보였다. 8월에 표층 하수종말처리장 인근에 위치한 1번 정점과 6번 정점에서 높은 농도를 보였 다. 저층에서는 정점별 차이는 크지 않았다.

DIP는 표층 14.0 ~ 99.0 ㎍/L, 저층 17.0 ~ 103 ㎍/L로 DIN과 다르게 8월에 표 저층 모두 높은 농도를 보였으며, 공간적으 로는 표층에서 광양만 안쪽에 위치한 정점 1번과 2번에서 조사 시기 모두 높은 농도를 보였다.

TN은 표층 0.409 ~ 1.363 mg/L, 저층 0.426 ~ 0.836 mg/L으로 전반적으로 DIN과 유사한 경향을 보였다. 표층에서는 8월이 가장 높은 농도를 보였으며, 5월에 가장 낮은 농도를 보였 다. 저층에서는 10월이 가장 높은 농도를 그리고 표층과 마 찬가지로 5월에 낮은 농도를 보였다. 공간적으로는 8월 하수 종말처리장 인근에서 높은 농도를 보였다.

TP는 표층 0.023 ~ 0.202 mg/L, 저층 0.022 ~ 0.192 mg/L으로 10월에 높은 농도를 보였다. 공간적으로는 특별한 경향을 보 이지 않으나, TN과 동일하게 하수종말처리장 인근에 위치한 정점에서 높은 농도를 보였다.

광양만의 생태기반 해수수질을 평가한 결과, 5월 Ⅰ~ Ⅱ 등급, 8월 Ⅱ~ Ⅴ등급 10월에 Ⅱ~ Ⅳ등급으로 나타났다. 8월 에 Ⅳ, Ⅴ등급이 나타난 이유는 저층 용존산소 포화도, Chlorophyll-a와 투명도에 의한 영향으로 이는 하계 강우기에 담수의 영향으로 부유물질 및 유기물이 유입되었기 때문이 었고, 하계에 수온 상승으로 수온 약층이 형성되어 표층과 저층의 혼합이 이루어지지 않아 저층에 산소 공급이 충분하 지 않았기 때문으로 판단되었다. 이는 해양환경포털에 공개 된 광양만의 수질평가 등급(WQI)과 유사한 결과를 보였다 (MEIS, 2022).

3.3 특별관리해역의 장기적인 수질변동

현재 연안오염총량제가 시행되고 있는 마산만, 시화호, 부산연안의 해양수질의 장기변동 경향을 파악하기 위하여 연안오염총량관리구역 내에 위치한 해양환경측정망 수질조 사 결과를 이용 COD의 장기적인 변화를 살펴보았다(MEIS, 2022). 아울러 광양만에서도 해양환경측정망 12개 정점의 COD, TN, TP의 장기변화를 살펴보았다(KOEM, 2022).

마산만의 경우, 특별관리해역 내 해양환경측정망 정점은 총 19개로, 이들 정점 결과를 평균하여 분석한 결과, 20년 간 점차 감소하는 경향을 보였으나, 총량관리제가 시행된 2008 년 이후에는 강수량이 많은 하계에 높은 농도가 나타났으며 전반적으로는 2 mg/L 전후로 유지되고 있는 것으로 나타났 다(Fig. 6).

시화호는 총 10개 정점으로 해양환경측정망 조사가 이루 어진 2004년 이후 꾸준히 감소하였으며, 계절별 농도 편차가 크게 나타나고 있는 반면, 연안오염총량관리제가 시행된 2013년도 이후에는 앞서의 마산만과 유사한 경향과 농도 수 준을 보였다. 특히 2019년과 2020년도에 3 mg/L 전후로 시화 호뿐만 아니라 전국적인 현상으로 많은 강수량 때문으로 판 단되었다(Fig. 7).

부산연안의 경우, 총 8개 정점으로 2000년 이후 다른 해역 과 마찬가지로 전체적으로 감소하는 것으로 나타났다. 연안 오염총량관리제가 시행된 2015년 이후 COD 농도가 총량관 리 시행 직전 보다 미소하게 증가하고 있는 것으로 나타났 으나 총량관리제 시행 이후 더 이상의 수질이 악화하지 않 고 2 mg/L 이내로 억제되고 있음 알 수 있었다(Fig. 8).

광양만 특별관리해역의 COD 장기 변화를 보면, 연안오염 총량제가 시행되고 있는 다른 해역과 마찬가지로 2010년까 지 감소하는 경향을 보이다가 2010년 이후 타 해역에서 일 정한 수준으로 유지되고 있는 반면, 광양만의 경우 꾸준히 증가하고 있는 것으로 나타났다. 이는 Kim et al.(2004)이 조 사한 1.19 ~ 2.76 mg/L 보다 높은 것으로 2018년 이후부터 2 mg/L 전후로 농도가 증가하고 있음을 알 수 있었다(Fig. 9).

한편, TN과 TP의 장기 변화를 살펴보면, TN의 경우 2010 년 이후 약간 감소하는 경향을 보였다(Fig. 10). 반면 TP의 경 우엔 2010년 이후 꾸준히 증가하고 있으며, 특히 2010년에는 표층에서 연평균 0.021 mg/L를 보이다가 2021년에는 연평균 0.039 mg/L으로 10년간 약 2배 이상의 높은 농도를 보였다(Fig. 11).

즉, 2010년 이후 광양만 특별관리해역 내 TN은 미소하게 감소하고 있는 반면 COD와 TP는 꾸준히 증가하고 있는 양 상을 보였으며, 특히, 농도가 감소한 TN의 경우 변화 폭이 미미하였지만, COD와 TP의 경우 연평균 농도가 2010년에 비 하여 2021년에 약 두 배 이상 높게 나타났다. COD와 TP의 경우 타 해역에 비해 높은 수준이 아니기 때문에 현재 오염 총량관리제를 시급하게 도입할 이유는 없겠으나, 주요 관리 대상 항목을 지속적으로 모니터링할 필요성이 있는 것으로 판단되었다.

3.4 최근 타 연구자들의 연구 결과와 광양만특별관리해역 자문위원원회의 의견 수렴 결과

Lee et al.(2013)은 1975 ~ 2019년까지 광양만과 관련한 105 편의 연구논문을 분석한 결과, 매립으로 인해 해수 면적이 감소하였고, 조위는 증가한 반면, 유속과 해수교환율은 감소 하였다고 보고하였다. 만내 수질은 2 ~ 3등급이고, 용존성 중 금속과 입자성 미량금속, 지속성 유기오염물질 등이 공단 주변해역에서 상대적으로 높게 분포한다고 보고하였다. 공 단 건립과 같은 개발이 진행됨에 따라 퇴적물은 세립화되었 으며, 무산소 환경의 발생과 중금속, 내분비계 교란물질이 저층 퇴적물과 서식생물에서 발견되고 있다고 보고하였다 (Chung et al., 2006). 한편, 광양만에 출현하는 어류도 과거에 비해 개체 수나 출현 종수가 전체적으로 감소하였고, 저서 환경도 다소 오염된 것으로 평가하였다(Han et al., 2019).

본 연구진은 민관연협의회 기구인 광양만 특별관리해역 환경자문위원들과 이상과 같은 연구 결과를 공유하면서 광 양만 총량관리 도입에 관해 수회에 걸쳐 토론과 의견을 수 렴한 결과(YROOF, 2021), 사전 예방적 조치로서 연안오염물 질총량관리가 필요하다는 의견은 있었으나, 현재 문제시되 는 수질항목이 없어 관리대상 항목을 확정하지 못하였다.

다만, 최근 COD와 TOC 농도가 높게 나타나고 있고, 생태 기반 수질평가지수도 하계에 지속적으로 나쁨(Ⅳ)등급으로 나타나며, 유해화학물질 이송과 석유파이프 파열 사고 등으 로 수산물의 맛과 냄새유발 등의 피해가 우려된다고 지적하 였다. 또한, 개발압력이 높고 철강 석유화학단지를 포함한 공단 밀집지역임을 고려하여 COD, TOC 외 PAH, 중금속, 유 해물질의 지속적인 모니터링이 필요하며, 총량관리 시행 전 이들 항목의 도입 타당성과 효과에 대한 검토가 필요하다는 의견이 있었다.

4. 요약 및 제언

광양만특별관리 해역에 총량관리 도입 검토를 위해 해역 의 특징과 오염부하 및 현황 조사, 연안오염총량관리를 실 시하고 있는 다른 해역들의 현황분석, 광양만 특별관리해역 환경자문위원회의 의견을 수렴한 내용을 요약 정리하면 다 음과 같다.