해상풍력단지 건설은 해양 수질 환경에 어떤 영향을 주나요?

해양 수질

해상풍력단지 건설은 해양 수질에 어떤 영향을 미치게 될까요?

  • 건설과 운영 과정에서 풍력단지 주변 해수 내에 부유물질 증가, 영양염류, 플랑크톤 및 해수의 화학적 조성에 영향을 미칠 수 있습니다.
  • 부유물질에 의한 탁도 증가는 빛 투과를 감소시켜 식물플랑크톤의 기초생산력 감소로 상위 포식자의 먹이 공급원이 감소하고, 해수 내 중금속 및 유해화학물질은 상위 영양단계로 이어질수록 생물농축이 증가하여 그 영향이 해양생태계뿐만 아니라 인간에게까지 미칠 수 있습니다.
  • 따라서, 해양 수질에 미치는 영향에 대한 정확한 영향평가를 위해 지속적인 모니터링이 필요합니다.

< 해상풍력단지 건설 과정에 따른 환경변화 >

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구분 발생원인 환경변화
건설 시 항타, 케이블 포설 부유물질
운영 중 시설물 유지(연료, 냉각수, 윤활유 등) 금속을 포함한 유해화학물질

해양 수질 영향 평가는 어떻게 하나요?

  • 해상풍력단지 건설이 해양 수질에 미치는 영향을 정확하게 파악하기 위해서는 올바른 평가 항목 설정, 현장 조사 방법 및 분석 방법이 필요합니다.
  • 해양 수질 영향평가 항목은 표층과 저층 해수의 일반항목(수온, 염분, 용존산소 등), 유기물, 영양염류, 미량금속, 유해화학물질 등을 포함한 총 21개 항목입니다.
  • 분석의 전반적인 과정은 해양환경 공정 시험 기준(국립수산과학원, 2021)을 준수하였으며, 중금속은 정확도 및 정밀도 확보를 위해 인증표준물질(CRM)을 시료와 동일하게 분석하였습니다.
  • 미량금속은 오염에 의한 오차 방지를 위해 시료 채수와 분석 장비도 해양환경 공정 시험 기준에서 권장하는 장비를 사용하였습니다.

< 해양수실 항목 분석개요 >

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분석항목 조사 및 분석방법 등 전반적인 과정 비고
수온, 염분, pH(수소이온농도), DO(용존산소), 용존산소포화도, 투명도, SPM(부유입자물질), TOC(총유기탄소), Chl-a, DIN(NH4-N, NO2-N, NO3-N), DIP, 미량금속류(Cr6+, Cu, Ni, Zn, Cd, Pb, As, Hg) 용매추출유분, 총대장균군 해양환경공정시험기준(국립수산과학원, 2021) 표·저층

[ 현장조사 장비 ]

  • 수질항목측정(CTD)

  • 수질시료 채수(NISKIN-X)

  • 투명도 측정(Secchi disk)

  • 현장필터(필터세트)

  • 총대장균군(항온배양기)


[ 수질분석 장비 ]

  • 수질미량금속 전처리장비
    (SeaFAST SP3, Thermo)

  • 미량금속 분석장비
    (ICP-MS, iCAP RQ, Thermo)

  • 영양염자동분석기
    (Quaatro SFA, Seal Analytical)

  • 총유기탄소 분석기
    (TOC-VCPH, SHIMADZU)

해양 수질 영향평가 기준은 무엇이 있나요?

  • 해양 수질을 정확하게 평가하기 위해서 해역 특성을 고려한 기준과 비교가 필요합니다.
  • 우리나라의 해양 환경기준은 해역마다 지정된 용도를 유지, 보호하기 위해서 제안된 오염물질의 배경, 허용 농도 및 생물상 평가 방법으로 규정되며, 적용 대상은 해수, 퇴적물, 생물체입니다.
  • 해양환경 환경기준은 해역별 해양환경 상태 평가 해역별 해양환경 기준 설정, 오염원 관리 정책, 오염된 해역의 복원계획 수립 및 해양오염 관리를 위한 의사결정 과정에 필요한 과학, 기술적 정보에 활용됩니다(해양수산부, 2018).

  • ◈ 해양환경기준 [해양수산부 고시 제2018-10호, 2018.01.23.]

< 생활환경 기준 >

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항목 수소이온농도(pH) 총대장균군(총대장균군수/100㎖) 용매추출유분(㎎/L)
기준 6.5-8.5 1,000 이하 0.01 이하


  • (단위: mg/L)

< 해양생태계 보호 기준 >

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중금속류 구리 납 아연 비소 카드뮴 크롬(6가) 수은 니켈
단기기준* 3.0 7.6 34 9.4 19 200 1.8 11
장기기준** 1.2 1.6 11 3.4 2.2 2.8 1.0 1.8

* : 단기기준 : 1회성 관측값과 비교 적용
** : 장기기준 : 연간평균값(최소 사계절 조사 자료)과 비교 적용


< 사람의 건강보호기준 >

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등급 항목 기준(㎎/L)
전수역 6가크롬 0.05
비소 0.05
카드뮴 0.01
납 0.05
아연 0.1
구리 0.02
시안 0.01
수은 0.0005
폴리클로리네이티드비폐닐 0.0005
다이아지논 0.02
파라티온 0.06
말라티온 0.25
1.1.1-트리클로로에탄 0.1
테트라클로로에틸렌 0.01
트리클로로에틸렌 0.03
디클로로메탄 0.02
벤젠 0.01
페놀 0.005
음이온계면활성제(ABS) 0.5

생태구역에 따른 해역의 수질평가지수(WQI) 및 등급 (해양수산부)

  • 우리나라 해양환경 특성에 적합한 종합적인 해역 수질 평가 기준 설정
  • 해역을 해류, 조석, 탁도, 수심 등을 기준으로 5개 생태구로 구분
  • 동해, 대한해협, 서남 해역, 서해중부, 제주 생태구
  • 평가 항목으로 계산된 수질 등급 기준을 제시
  • 부영양화의 원인 항목 : 용존무기질소(DIN), 용존무기인(DIP)
  • 클로로필(Chl-a), 투명도(SD)
  • 이차반응 항목 : 저층 용존산소 포화도(DOsaturation)

  • ◈ 서남 해역의 수질평가지수(WQI) 및 등급

< 생태기반 해양 수질 기준 >

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등급 Ⅰ(매우좋음) Ⅱ(좋음) Ⅲ(보통) Ⅳ(나쁨) Ⅴ(아주나쁨)
수질평가 지수값
(Water Quality Index)		 23 이하 24-33 34-46 47-59 60이상


< 수질평가지수(수질평가지수 항목별 점수를 이용하여 계산) >

수질평가지수(WQI, Water Quality Index) = 10 × [저층산소포화도(DOsaturation)] + 6 ×[(식물플랑크톤 농도(Chl-a) + 투명도(SD)) + 4 × [(용존무기질소 농도(DIN) + 용존무기인 농도(DIP))/2]



< 수질평가지수 항목별 점수 >

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항목별점수 대상항목
Chl-a(㎍/L), DIN(㎍/L), DIP(㎍/L) DOs(용존산소 포화도, %), 투명도(m)
1 기준값 이하 기준값 이상
2 < 기준값 + 0.10 × 기준값 > 기준값 - 0.10 × 기준값
3 < 기준값 + 0.25 × 기준값 > 기준값 - 0.25 × 기준값
4 < 기준값 + 0.50 × 기준값 > 기준값 - 0.50 × 기준값
5 ≥ 기준값 + 0.10 × 기준값 ≤ 기준값 - 0.50 × 기준값


< 수질평가지수 항목의 해역별 기준값 >

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생태구역
대상항목		 표층 Chl-a(㎍/L) 저층 DOs(포화도, %) 표층 DIN(㎍/L) 표층 DIP(㎍/L) 투명도(m)
동해 2.1 90 140 20 8.5
대한해협 6.3 220 35 2.5
서남해역 3.7 230 25 0.5
서해중부 2.2 425 30 1.0
제주 1.6 165 15 8.0


[ 생태구역 구분도 ]

해양 수질 영향평가를 위한 연구에 대해 간략히 소개할게요.

  • 서남해 해상풍력 실증단지 건설사업 해역이용 협의 시 수립된 조사계획과 고창 및 부안 지역 주민 의견을 반영하여 공사 전·중·후로 나누어 조사 범위와 정점을 선정하였습니다.
  • 공사 전·중에 비해 공사 후의 정점 수가 적고, 범위가 좁기 때문에 퇴적물 항목별 값의 직접적인 비교 시 해석상 오류가 나타날 수 있어 평균값을 비교하였으며, 타 해역과의 비교분석을 위해 인근 해역에서 수행된 문헌조사 결과와 비교하였습니다.
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공사 전·중 정점도 공사 후 정점도 문헌조사 정점(해양환경공단, 2019)


< 공사 전·중·후 조사 시기 >

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구분 공사 전 공사 중 공사 후
해역이용협의 해양환경영향조사 해양환경영향조사
1차 2차 3차 4차 5차 1차 2차 3차 4차 5차 6차 1차 2차 3차
해양수질 - - - 14.11 15.08 17.08 17.10 18.04 18.07 19.05 19.08 20.11 21.03 21.09

관측 결과를 살펴볼까요.

  • 수소이온농도와 용매추출유분은 공사 전·중·후의 차이가 크지 않았고, 모든 시기 및 정점에서 생활환경 기준을 만족하였으며, 총대장균군은 모든 시기 및 정점에서 불검출되었습니다.
  • 생태기반 수질평가지수(WQI) 등급은 2017년 8월에 Ⅲ등급으로 나타났으며, 나머지 시기는 Ⅰ~Ⅱ등급으로, 저층 용존산소포화도와 클로로필-a(Chl-a)가 수질 저하의 주된 원인이었습니다.
  • 문헌조사 결과를 통해 산정한 인근 해역의 수질평가지수(WQI) 등급은 Ⅰ~Ⅳ등급으로 실증단지 해역의 수질평가지수(WQI) 등급은 문헌조사 결과의 변동 범위 내 수준이었습니다.
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수소이온농도(pH) 용매추출유분 수질평가지수(WQI : Water Quality Index)
  • 부유입자물질과 투명도는 공사 중과 공사 전이 대체로 유사하여, 공사의 영향보다는 조사 시기에 따른 해황에 따라 변동을 보이는 것으로 판단됩니다.
  • 해수 미량금속은 비소(As)와 수은(Hg)을 제외하고 공사 전·중·후 대체로 유사한 농도 범위로 모든 시기 및 정점에서 해양생태계 보호 기준(단기)과 사람의 건강 보호 기준 이하입니다.
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부유입자물질(SPM) 투명도
6가크롬(Cr6+) 구리(Cu)
니켈(Ni) 아연(Zn)
카드뮴(Cd) 납(Pb)
비소(As) 수은(Hg)

해양수질 영향평가 결과를 보면 알 수 있어요

서남해 해상풍력 실증단지 건설에 의한 해양 수질에 미치는 영향을 파악하기 위한 본 연구의 결론은 다음과 같습니다.

  • 부유입자물질(SPM)과 투명도는 조사 시기에 따른 해황의 변화 영향
  • 수소이온농도, 용매추출유분은 생활환경 기준을 만족
  • 총대장균군은 모든 시기 및 정점에서 불검출
  • 생태기반 수질평가지수(WQI)는 일부시기를 제외하면 Ⅰ~Ⅱ등급을 유지
  • 수질 등급하락의 주원인은 저층 용존산소포화도(DOsaturation)와 엽록소-a(Chl-a)
  • 해수 미량금속은 수은과 비소를 제외하면, 공사 전·중·후 모두 대체로 유사 → 모든 시기 및 정점에서 해양생태계 보호 기준(단기)과 사람의 건강 보호 기준 이하

해수(바닷물)는 계속 흐르기 때문에 해상풍력단지 건설과 같은 공사의 영향을 단기간에 파악하기 어려우며, 지속해서 관심을 갖고 장기적으로 파악하는 것이 중요합니다.

본 연구는 산업통상자원부의 재원으로 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구(No. 20203030020080, 해상풍력 단지 해양공간 환경 영향 분석 및 데이터베이스 구축, 2020~2024)의 결과입니다(문의 : 한국해상풍력㈜ 박지산 팀장, anode@kowp.co.kr)