1
한강 상수원 및 지천 퇴적물 관리방안 연구 학술 용역 보고서

제 출 문 2
요 약 문 3
<제목 차례> 21
<표 차례> 33
<그림 차례> 39
제1장 
서 론 52
 1. 사업 개요 53
  가. 조사의 필요성 53
  나. 조사 배경 및 목적 54
 2. 이론적 고찰 54
  가. 하천 및 호수 오염퇴적물의 발생 54
  나. 퇴적물의 오염과정과 수질의 영향 55
  다. 오염퇴적물의 폐해 55
   1) 직접적 환경폐해 55
   2) 간접적 환경폐해 56
  라. 오염퇴적물 내 인의 이동형태 57
  마. 오염퇴적물 내 중금속의 이동형태 59
  바. 국내 및 국외 하천?호소 퇴적물 연구현황 60
   1) 하천?호소 퇴적물 모니터링 사업 60
   2) 기타 퇴적물 오염도 조사 사업 60
제2장 
한강서울의 일반 현황 61
 1. 수리 ? 수문학적 현황 61
  가. 한강서울 입지여건 61
  나. 호소현황 및 특징 62
  다. 한강유역 개황 62
   1). 권역구분 62
   2) 하천환경 62
 2. 기상 현황 63
  가. 관측소 현황 및 지리적 특성 63
  나. 지리적 특성 및 관측현황 63
 3. 용수이용현황 64
  가. 물이용 현황 64
  나. 상하수도 현황 64
  다. 환경기초시설이용 현황 64
  라. 공공하수처리시설 64
  마. 소규모 공공하수처리시설 65
  바. 분뇨처리시설 65
 4. 오염원 및 오염 부하 량 현황 65
  가. 인구 65
  나. 축산 65
  다. 산업 65
  라. 토지이용 66
   1) 한강 수계의 오염물질 발생부하량(2015년) 66
   2) 한강 수계의 오염물질 배출부하량(2015년) 66
제3장 
재료 및 조사방법 67
 1. 퇴적물량 조사방법 68
  가. 한강 퇴적물 분포현황 및 오염도 조사 방법 68
  나. 시료채취 현황 68
  다. 시료채취 위치 69
   1).본류 69
   2). 지천 78
    가). 중랑천 78
    나). 탄천 80
    다). 안양천 82
    라). 홍제천 84
   3) 우기 이후 퇴적물 시료 채취 구역 87
  라. 시료의 채취, 분석 방법 및 정도관리 (QA/QC) 88
   1) 퇴적물 채취 방법 88
    가) 포나 그랩 (Ponar Grab) 88
    나) 에크만 그랩(Ekman Grab) 89
    다) 코어(Core) 89
   2) 시료의 사전처리 방법 90
    가) 시료의 운반 91
    나) 시료의 건조 91
   3) 시료의 분쇄 및 체가름 92
   4) 시료의 저장 92
   5) 시료의 전처리 93
    가) 함수율 93
    나) 퇴적물 완전연소 가능량 94
    다) 퇴적물 입도 분석 94
    라) 퇴적물 총 질소 (Total Nitrogen) 96
    마) 퇴적물 총 인 (Total Phosphorus) 97
    바) 퇴적물 중금속(Heavy Metals-Inductively Ooupled Plasma/Atomatic Emmisio -Spectrometry) 98
   6) 정도 관리 101
    가) 정밀도 (Precision) 102
    나) 정확도 (Accuracy) 102
     (1) 시료채취 시 정도관리 102
     (2) 시료 분석 시 정도관리 102
     (3) 기기분석 및 Calibration 103
     (4) Internal QC check 104
    다) CRM (Certified Reference Materials) 분석 106
    라) 분석결과의 검정 106
     (1) Stock Solution 분석 106
     (2) 중복시료 분석(Duplicate Analysis) 107
     (3) CRM시료 분석 107
     (4) 분석과정 107
 2. 한강 수질 및 퇴적물의 인 용출 실험방법 109
  가. 한강 퇴적물의 인 용출 실험 방법 109
  나. 한강의 퇴적물이 부영양화에 미치는 영향 모의 111
   1) 퇴적물 용출 모델링(CE-QUAL-W2 v.3.6) 적용 111
 3. 한강 퇴적물 전함량 분석 방법 113
  가. 퇴적물 시료 채취 지점 113
  나. 퇴적물 시료 채취 방법 114
   1) 입도분포 114
   2) 유기물 함량 114
   3) 부식화도 114
   4) 퇴적물 내 인과 중금속 농도 분석 115
    가) 중금속 존재형태별 중금속 농도 분석 115
    나) 퇴적물 및 토양의 중금속 존재형태(Metal Fraction) 특성 116
     (1) Adsorbed Metal (Exchangeable Fraction) 116
     (2) Carbonate Metal (Bound to Carbonates or Specially Adsorbed) 116
     (3) Reducible Metal[환원성 Metal] (Bound to Fe and Mn Oxides) 116
     (4) Organic Metal(Bound to Organic to Sulfides) 116
     (5) Residual Metal(Mineral Metal) (Residual Fraction) 116
    다) 전 함량 중금속 농도 분석 119
    라) 하상퇴적물의 오염도 평가 119
    마) 인의 존재형태 120
제4장 
조사결과 및 고찰 121
 1. 한강 퇴적물 산출 122
  가. 한강2015년 대비 2018년 퇴적물량 변화 122
  나. 한강 퇴적물 분포도 124
  다. 한강 유역의 연간 퇴적물량 예측 127
 2. 한강 지류의 오염 부하량 산정 130
  가. 조사 및 분석방법 130
  나. 조사결과 133
   1) 건기 수질 133
   2) 강우시 수질 134
   3) 오염 부하량 136
 3. 용출속도 측정 139
  가. 조사 및 분석방법 140
  나. 분석결과 144
 4. 한강 퇴적물의 오염분포현황 148
  가. 한강 퇴적물의 주상도 148
  나. 퇴적물의 물리화학적 특성 155
  다. 퇴적물 오염 평가 172
  라. 퇴적물의 입도분포 178
  마. 부식화도 188
   1) 한강 본류 188
   2) 한강 지천 192
   3) 한강 우기 이후 채취 구역 194
  바. 중금속 농도 평가 195
   1) 중금속의 오염도 평가 195
   2) 비소 207
    가) 본류 207
    나) 지천 210
    다) 우기 이후 채취 구역 212
   3) 카드뮴 213
    가) 본류 213
    나) 지천 216
    다) 우기 이후 채취 구역 218
   4) 크롬 219
    가) 본류 219
    나) 지천 222
    다) 우기 이후 채취 구역 224
   5) 구리 225
    가) 본류 225
    나) 지천 228
    다) 우기 이후 채취 구역 230
   6) 니켈 231
    가) 본류 231
    나) 지천 234
    다) 우기 이후 채취 구역 니켈 236
   7) 납 237
    가) 본류 237
    나) 지천 240
    다) 우기 이후 채취 구역 납 241
   8) 수은 242
    가) 본류 242
    나) 지천 246
    다) 우기 이후 채취 구역 248
   9) 아연 249
    가) 본류 249
    나) 지천 252
    다) 우기 이후 채취 구역 254
   10) 퇴적물의 심도별 중금속농도 평가 255
    가) 본류 256
     (1) 심도별 중금속 1구역 256
     (2) 심도별 중금속 2구역 258
     (3) 심도별 중금속 3구역 260
     (4) 심도별 중금속 4구역 262
     (5) 심도별 중금속 5구역 265
     (6) 심도별 중금속 6구역 267
     (7) 심도별 중금속 7구역 270
     (8) 심도별 중금속 8구역 274
    나) 지천 276
     (1) 중랑천 심도별 중금속 농도 276
     (2) 탄천 심도별 중금속 농도 278
     (3) 안양천 심도별 중금속 지천 280
     (4) 홍제천 심도별 중금속 지천 282
    다) 우기 이후 채취 구역 284
  사. 퇴적물의 중금속 존재형태에 따른 분석 286
   1) 한강 퇴적물 내 중금속의 존재형태 286
    가) 비소(Arsenic) 287
     (1) 본류 287
     (2) 지천 289
    나) 카드뮴(Cadmium) 290
     (1) 본류 290
     (2) 지천 291
    다) 크롬(Chromium) 293
     (1) 본류 293
     (2) 지천 294
    라) 구리(Copper) 295
     (1) 본류 295
     (2) 지천 297
    마) 니켈(Nickel) 298
     (1) 본류 298
     (2) 지천 299
    바) 납(Lead) 301
     (1) 본류 301
     (2) 지천 302
    사) 아연(Zinc) 303
     (1) 본류 303
     (2) 지천 305
  아. 퇴적인의 존재형태에 따른 분석 307
   1) 한강 상류 퇴적물 내 인의 존재형태 307
   2) 한강 중류 퇴적물 내 인의 존재형태 310
   3) 한강 하류 퇴적물 내 인의 존재형태 312
  자. 준설기준에 따른 퇴적물 오염지수 평가(유기물) 314
   1) 본류 314
   2) 지천 324
   3) 우기 이후 채취 구역 327
  차. 준설기준에 따른 퇴적물 오염지수 평가(중금속) 329
   1) 본류 329
   2) 지천 341
   3) 우기 이후 채취 구역 344
 5. 한강 퇴적물 관리방안 346
  가. 수자원 보존 및 수질 개선을 위한 퇴적물 관리 필요성 검토 346
  나. 수자원관리(하상 유지 관리)를 위한 준설 필요성 346
   1) 수자원관리를 위한 준설 예(한강의 주운수로(항로) 확보를 위한 준설) 347
   2) 하상변동 현황 및 분석 347
  다. 오염된 퇴적물 준설기준과 한강 퇴적물 내 오염물질 농도비교 348
   1) 오염물질 농도 354
    가) 본류 354
     (1) 1구역 354
     (2) 2구역 357
     (3) 3구역 360
     (4) 4구역 363
     (5) 5구역 367
     (6) 6구역 370
     (7) 7구역 373
     (8) 8구역 377
    나) 지천 380
     (1) 중랑천 380
     (2) 탄천 383
     (3) 안양천 386
     (4) 홍제천 389
    3) 우기 이후 채취 구역 392
  라. 한강 퇴적물 오염지수에 의한 관리 순위 선정 395
제5장 
결론 400
 1. 한강 수심변화 및 퇴적물 분포 401
  가. 지역별 수심변화 및 특징 401
  나. 지역별 퇴적 특징 401
 2. 한강 지류의 오염 부하량 산정 402
 3. 퇴적물로부터의 오염물질 용출 및 수계에 미치는 영향 402
 4. 한강 퇴적물 오염분포 현황 403
  가. 퇴적물 오염현황 403
   1) 퇴적물 내 총 중금속 403
   2) 퇴적물 내 중금속의 존재형태 404
   3) 유기물(TN, TP, Ignition Loss) 404
   4) 퇴적물 내 인의 존재형태 405
 5. 퇴적물 관리방안 405
 6. 종합결론 408
 7. 한강 퇴적물 관리를 위한 중?장기 대책 408
  가. 지천 퇴적물 관리 대책 408
  나. 본류 퇴적물 관리 대책 409
제6장 
제언 및 관리를 위한 예시 412
 1. 중기관리계획 413
  가. 한강 내 퇴적물로 인한 수질관리 여건 413
  나. 한강 퇴적물의 관리방향 413
  다. 보의 수위 조절에 의한 미립자 퇴적물의 제거 방법 415
  라. 국내 ? 외 퇴적물 준설을 통한 수질개선 사례 및 효과 418
   1) 수질 개선을 위한 국내 사례 418
    가) 마산만 준설사업 419
    나) 울산 태화강 오니토 제거 사업 421
   2) 국외 사례 424
    가) 일본 424
    나) 미국 427
    다) 그 외 국외의 오니토 준설사례 429
  마. 도심지 지류형 하천 복원을 위한 준설 사례 431
   1) 과업목적 431
   2) 과업의 배경 431
   3) 과업의 범위 431
    가) 포천천 퇴적오니의 준설계획 431
  바. 탄천, 중랑천, 안양천, 홍제천 토사발생 저감 방안 433
   1) 완충 식생대 433
   2) 저류지 433
   3) 인공습지 433
   4) 지천 상류지역개발로 유출되는 토사관리 434
 2. 장기계획 435
  가. 유지관리 및 정비 DB 구축 사례 435
  나. 퇴적물 준설로 인한 수질오염 및 관리 대책 438
   1) 수환경변화 및 대책 438
   2) 자연생태변화 및 대책 438
  다. 한강 및 지천 준설을 위한 Road Map 439
   1) 준설 필요성 및 사례 439
    가) 한강 본류 퇴적물 준설 필요성 439
    나) 본류 저수용량 및 수자원관리(하상 유지 관리)를 위한 준설 필요성 439
     ⑴ 상류 지역의 토사 유입으로 인한 퇴적깊이 변화 440
     ⑵ 중류 지역의 토사 유입으로 인한 퇴적깊이 변화 440
     ⑶ 하류 지역의 토사 유입으로 인한 퇴적깊이 변화 440
    다) 수자원관리를 위한 예 (한강의 주운수로(항로) 확보를 위한 준설) 441
     ㈎ 과업의 범위 441
     ㈏ 하상변동 현황 및 분석 441
  라. 한강 본류 수체 오염 기여율 제거를 위한 준설 필요성 442
  마. 한강 본류 및 지류 퇴적물 준설을 위한 기본 계획(안) 수립 442
   1) 개 요 442
   2) 환경준설 공사 시행 445
   3) 설계의 기본 방향 445
    가) 기본 설계 결과에 따른 시공순서<그림 6.5> 445
    나) 퇴적토 처리에 따른 관련 법령 준수 445
     ⑴ 준설토사 처리 445
    다) 배출수 처리 447
    라) 준설토사 매립부지의 토지이용 447
    마) 효율적인 공사 관리 방안 수립 448
     (1) 안전관리 448
     (2) 환경관리 448
     (3) 원가관리 448
     (4) 원가관리 449
    바) 기본 설계의 주요 내용 449
     ⑴ 인허가 사항 449
     ⑵ 시공여건 449
  바. 준설 시 수질오염 영향 예측 및 최소화 방안 450
   1) 준설 작업 시 2차 오염 방지대책 450
    가) 오탁방지대책의 개요 450
   2) 개방수역의 대책 451
    가) 오탁방지 대책의 종류 451
     (1) 오탁의 발생 억제 451
      (가) 시공 속도를 떨어뜨리는 방법 451
      (나) 공법을 바꾸는 방법 451
      (다) 대상 토사를 탁함의 발생이 적은 것으로 하는 방법 451
 3. 한강 퇴적물 관리를 위한 중?장기 대책 요약 452
  가. 지천 퇴적물 관리 대책 452
  나. 본류 퇴적물 관리 대책 452
 4. 준설 방법에 따른 퇴적물 수거 공법 특성 조사 455
  가. 준설공법 개요 455
  나. 준설방법 456
   1) 버켓 래더 준설(Bucket Ladder Dredge) 456
    가) 작동방법 456
    나) 적용 지역 457
   2) 그랩, 크랩쉘 준설기(Grab or Clamshell dredge) 458
    가) 작동방법 458
    나) 적용 지역 459
   3) 굴삭형 준설기(Backhoe and Front Shovel) 459
    가) 작동방법 460
    나) 적용 지역 460
  다. 유압식 준설 461
   1) 플레인 흡입 준설기(Plain Suction Dredge) 461
    가) 작동 방법 463
    나) 적용 지역 463
  라. 기계식 준설 464
   1) 그랩 준설선 464
   2) 백호 준설선 464
   3) 버켓 래더 준설선 465
   4) 유압식준설선 465
    가) 흡입준설선(Suction Dredge) 465
    나) 절삭흡입준설선(Cutter Suction Dredge) 465
    다) 배향흡입호퍼준설선(Trailing Suction Hopper Dredge) 466
  마. 기타 혁신 준설기술 466
   1) 환경오거준설선 468
   2) 디스크바닥준설선(Disc Bottom Dredge) 469
   3) 국자형 준설기(Scoop Dredger) 470
   4) 저 혼탁 준설헤드(Low-Turbidity Dredge Head) 470
   5) 오염해역 준설에 사용되는 장비 사례 471
  바. 환경준설의 고려사항 검토 473
  사. 퇴적물 수거 공법의 장단점 475
   1) 비항 펌프 준설선 475
    가) 특징 475
    나) 장점 475
    다) 단점 475
   2) 자항호퍼 준설선 475
    가) 특징 475
    나) 장점 475
    다) 단점 476
   3) 그래브 준설선 476
    가) 특징 476
    나) 장점 476
    다) 단점 476
   4) 버켓 준설선 477
    가) 특징 477
    나) 장점 477
    다) 단점 477
   5) 디퍼 준설선 477
    가) 특징 477
    나) 장점 477
    다) 단점 477
참고문헌 478
부 록 487
 Ⅰ. 시료채취 지점(전도-세부구역-지천) 488
 Ⅱ. 시료채취 지점별 퇴적물 특성 498
 Ⅲ. 사진첩 521
 Ⅳ. 현장 기록지 614
 Ⅴ. 보고회 조치 계획서 707