AI·딥러닝 활용해 적정 유지 용수량 산출
비점오염원·퇴적물·강우량 등 종합 분석
“낙동강 유지 용수 평균 5만 t 수준으로”
삼락수문 자동화·2년간 현장 실증 추진도

부산 사상구 삼락천에 설치돼 하천의 흐름과 유속에 악영향을 미치고 있는 대형 오수관로. 부산보건환경연구원 제공

여름철마다 반복되는 부산 삼락천의 물고기 집단 폐사와 수질 악화를 막는 데 필요한 하천 유지 용수량을 과학적으로 산출하는 AI(인공지능) 기반 수질 관리 모델이 개발됐다. 지방하천의 수질관리를 위해 AI와 딥러닝을 활용해 적정 유지 용수량을 산정한 것은 전국 최초 사례다. 모델을 개발한 부산보건환경연구원은 향후 2년간 실증 연구를 거쳐 전국의 다른 지방하천에도 관리 모델을 확산시킨다는 구상이다.

부산보건환경연구원(이하 연구원)은 사상구 삼락천의 고질적인 수질 문제 등 생태·환경 오염을 해결하기 위한 수질 관리 모델을 개발했다고 15일 밝혔다. 삼락천의 수질과 외부 오염원 등 데이터를 분석해 적정 하천 유지 용수량을 산출하는 산식이 핵심이다.

연구원 조사 결과, 현재 삼락천에 공급되는 하루 평균 약 3만 t의 낙동강 유지 용수를 5만 t 수준까지 늘릴 필요가 있다. 기존에는 수질자동측정망 등을 통한 모니터링과 단순 계산을 바탕으로 수질 악화에 대응해왔지만, 하천의 오염 특성과 외부 오염원 등을 데이터로 분석해 필요한 물의 양을 산출했다는 점에서 의미가 있다.

부산보건환경연구원 이유정 물환경생태팀장(환경연구관)은 “삼락천 특성상 배출 경로가 불명확하고 넓은 지표면을 통해 빗물과 함께 유입되는 비점오염원 등 영향을 반영해 적정 용수량을 파악했다”며 “반복되는 물고기 집단 폐사 등 다양한 문제를 해소할 수 있을 것”이라고 설명했다.

앞서 연구원은 매년 반복되는 삼락천 물고기 집단 폐사의 원인을 분석하면서 연구·개발에 착수했다. 지난 1년 동안 삼락천의 수질·퇴적물 상태와 강우, 기온, 하천 유량 등 각종 데이터를 AI와 딥러닝으로 분석해 오염 해소를 위해 어느 정도의 하천 유지 용수가 필요한지를 추산했다.

삼락천은 공업 지역 사이를 흐르는 데다, 여름철 가뭄으로 유지 용수 공급 부족 문제가 겹치면 수질이 급격히 나빠지는 문제가 반복됐다. 매년 기온이 오르는 6~8월이면 물고기 집단 폐사가 반복되는 문제가 이어져 왔다.

비가 내린다고 수질이 개선되는 것도 아니다. 오히려 주변 포장도로 등에 쌓인 각종 오염물질이 빗물에 씻겨 하천으로 유입되며 오염이 심해졌다. 자연적인 자정 능력도 취약했다. 특히 대형 오수관로 2곳이 하천의 흐름과 유속을 떨어뜨려 일부 구간에 물이 정체되고, 오염물질이 쌓이며 부패와 악취 문제가 심했다. 지난해 말 기준 삼락천의 퇴적물 오염 상태는 ‘매우 나쁨’, 생태 환경은 최하위 수준인 E등급으로 나타났다.

연구원은 이번 연구·개발을 바탕으로 사상구청에 삼락수문 개방률을 기존 25% 수준에서 37%까지 높이는 방안을 제안할 계획이다. 하천 수질·유량 상황에 따라 충분한 유지 용수를 추가 공급하기 위해서다. 또 현재 수동개폐식인 삼락수문을 관리 모델과 연계해 자동화하는 방안도 제안한다. 실시간 수질 데이터를 바탕으로 수문을 자동 조절해 수질 악화를 사전에 예측, 대응하는 체계를 구축한다는 구상이다.

연구원은 관련 학회지 발표 등을 통해 구체적인 모델링 결과와 산식을 공식 공개할 예정이다. 아울러 앞으로 2년간 삼락천에 관리 모델을 실제 적용하는 실증 연구를 진행해 현장 적용 가능성을 검증·보완한다는 방침이다. 이용주 부산보건환경연구원장은 “실시간 수질 변화에 맞춰 필요한 용수를 제때 공급한다면 삼락천 수질 개선은 물론 수변공간을 이용하는 시민들의 편의도 향상될 것”이라며 “현장 검증을 거쳐 전국 지방하천에도 적용할 수 있는 수질 관리모델로 적용 가능한지 살펴보겠다”고 말했다.

손희문 기자 moonsla@busan.com