4대강 수계오염 22∼37%가 비점오염원
하수도 보급률 선진국 추격…2015년까지 92% 목표
하수관거 개선사업과 병행해 월류수 관리 병행 추진 

▲ 류성국(환경부 생활하수과 사무관)

하수관거 합류식 위주 증가

2005년 후반기에 설치된 하수관거는 8만5천755㎞로써 이 중 합류식이 4만8천257㎞(56.3%), 분류식이 3만7천498㎞(43.7%)로 합류식이 전반적으로 많은 비중을 차지하고 있다. 분류식 관거는 1992년 1만3천958㎞에 비해 2.7배정도 증가했다.

개인하수도의 오수처리시설은 2005년 기준 28만9천217개소로 집계됐으며 하수처리구역 내에는 6만4천244개소(22.2%), 하수처리구역 외에는 22만4천973개소(77.8%)가 설치된 것으로 조사됐다.

1996년 이후 하수처리구역 내 오수처리 시설 비율은 완만한 증가 추세를 보이고 있으며 하수처리구역 외에서는 2001년 이후 급격한 증가 추세를 나타내고 있다 단독정화조는 2005년 후반 280만4천 개소로써 이 중 77%(217만 개소)가 하수처리구역 내에 있고 23%(63만3천 개소)는 하수처리구역 외 지역에 설치돼있다. 단독정화조의 설치 비율은 하수처리구역 내에서는 증가하고 있으나 하수처리구역 외 지역에서는 지속적으로 감소하는 추세이다.

공공수역 유입되는 오염부하들

도시지역에서 발생되는 수질오염 물질은 발생원별로 크게 점오염원과 비점오염원으로 구분된다. 이 중 비점오염원은 일반적으로 강우로 인한 지표면의 유출과 관련이 있으므로 일간, 계절간 배출량 변화가 크고 예측과 정량화가 매우 어렵다.

특히 도시지역에서 발생되는 강우 유출수는 주로 하수관거를 통해 도시 인근 수계로 유출되는데 공공수역으로 유입되는 오염부하로는 크게 CSOs와 SSOs가 있다.

CSOs(Combined Sewer Overflows)는 ‘합류식 하수도 월류수’를 말한다. 합류식 하수도에서 우천 시 하수관거, 빗물펌프장 및 하수처리장을 통해 미처리된 상태로 하천이나 공공수역으로 유입되는 월류 또는 방류되는 하수를 일컫는다.

SSOs(Sanitary Sewer Overflow)는 ‘분류식 하수도 월류수’를 말한다. 이는 분류식 하수도에서 청천 시 및 우천 시 하수관거의 맨홀 등으로 월류하거나 하수처리장에서 하천이나 공공수역으로 방류된 미처리된 하수를 일컫는다.

SW(Stormwater Runoff)는 ‘분류식 우수 유출수’를 말한다. 도시지역으로부터 강우 시 비점오염원의 수질오염물질이 섞여 유출되는 빗물 또는 눈 녹은 물이 분류식 우수관거를 통해 유출되는 물을 일컫는다.

CSOs와 SSOs는 도시지역 비점오염 부하 중 가장 큰 비중을 차지하며 도시하천 생태계를 크게 악화시키고 있다. 외국의 한 연구단체는 CSOs 및 SSOs에 대한 처리 대책이 없는 한 도시하천의 수질개선을 기대하기란 어려울 것이라 전망하기도 했다.

처리시설을 거치지 않고 하천으로 흘러드는 비점오염원의 문제는 심각하다. 2000년 4대 강 수계(한강, 낙동강, 금강, 영산강)의 비점오염원 부하량(BOD기준)은 22∼37%에 불과했다. 그러나 2003년에는 42∼69%로 급증했으며, 앞으로 2015년에는 65∼70%까지 증가할 것으로 예상되고 있다.

특히 한강은 2003년 42%에서 2015년에는 70%로 올라갈 것으로 전망되고 있다. 비점오염원을 효율적으로 관리하지 않고는 수질개선을 기대하기 어렵다. 비점오염원부하량의 절반 이상인 53%가 도시에서 발생되고 있기 때문에 이에 대한 지역적 조치가 시급한 실정이다.

▲ 하수처리시설을 거치지 않고 하천으로 흘러드는 비점오염원의 문제는 심각하다. 2000년 4대 강 수계의 비점오염원 부하량은 22∼37%에 불과했다. 그러나 2003년에는 42∼69%로 급증했으며, 2015년에는 65∼70%까지 증가할 것으로 예상되고 있다.

정부는 2006년부터 신규로 설치되는 도시개발, 산업단지 등 12개 환경영향평가대상 사업과 부지면적이 1만㎡ 이상인 제철시설 등 9개 사업장에 대해 비점오염 저감시설 설치를 의무화하도록 했다. 
자동차 운행이 늘고 투수층이 줄어들면서 도로에 각종 오염물이 쌓이고 있지만 처리되지 않고 하천으로 유입되는 경우가 많다. 처음 도로에서 빗물에 씻긴 물의 오염도는 하수처리장 유입수에 비해 12배나 높다.

따라서 도로 비점오염원 시설 투자는 필수적으로 진행돼야 한다. 하지만 문제의 심각성에 비해 투자가 터무니없이 적다. 1993부터 2004년까지 하수처리장 건설 등 점오염원 관리를 위한 환경 기초시설 투자비는 26조1천617억 원에 이른다.

반면, 비점오염원 관리 투자비는 시범사업비에 541억 원이 고작이다. 점오염 투자비 대비 0.2% 수준에 불과하다. 앞으로 비점오염이 심한 지역을 관리지역으로 지정, 오염을 중점 관리하는 기법을 도출하고 예산을 충분히 투자해야 할 필요가 있다.

미국, 실증수간·추정수간 활용

외국의 CSOs 관리방안을 살펴보면, 미국의 경우 실증수단(Demonstration Approach)방안과 추정수단(Presumption Approach)방안을 활용하고 있다. 실증수단방안은 조사를 통한 증명수단으로 장기적인 수질, 수량 모니터링을 통해 기초자료를 축적 후 모델링을 실시해 목표 수질 달성을 위한 삭감대책을 말한다.
장기간의 시간과 조사비가 투여되는 단점이 있으나 수질 항목별로 삭감량을 달리해 적용이 가능하므로 선택적 삭감계획 수립에 있어서 용이하다는 장점을 가지고 있다.

추정수단방안은 규제를 통한 시설 수간으로 연 4∼6회 이하로 방류하거나 또는 강우기간 중 합류식 하수량 85%이상을 처리할 수 있도록 삭감계획을 수립하는 것이다. 지역별로 발생되는 CSOs 특징을 반영하지 못하는 단점이 있으나 수질 모델링 등에 소요되는 시간 및 조사비가 필요 없고 일률적으로 적용할 수 있어 간단하다는 장점이 있다.

일본은 합류식을 분류식으로 교체할 때 배출되는 오염부하량과 같은 수준을 CSOs 관리목표로 설정하고 있다. 현재 CSOs가 50회 발생하면 25회 발생토록 조치함에 따라 CSOs 발생 횟수가 50% 가량 감축되고 있으며 스크린을 설치해 스티로폼 등 부유물질을 차단함에 따라 협잡물 유출을 최소화시키고 있다.
영국은 친수 이용 정도에 따라 CSOs 빈도를 고려해 기준을 별도로 설정하고 있으며 독일은 합류식 하수도에서의 오염유출 부하량이 분류식 우수관거 유출부하 이하 수준이 될 수 있도록 저류조를 설치하고 있다.

월류수 BOD 40ppm 이하로 관리 

현재 선진국에서는 ‘도시지역의 합류식 하수관과 우수관에서 배출되는 월류수에 대한 처리’를 모델연구로 하는 처리기술이 개발뿐만 아니라 공공수역의 개선효과의 평가, 그리고 발생원의 제어까지 고려한 종합적인 연구도 수행하고 있다. 따라서 우리나라도 국내외적으로 개발된 비점오염 저감시설의 설치를 적극 검토하고 시범사업의 형태로 수행해 나가야 할 것이다.

국내의 CSOs 관련 제도에는 미국, 일본과 같이 CSOs에 대한 직접적인 법적 규제 사항은 없는 상태다. 대신 현재 하수법에 합류식 처리구역 내의 월류수 관리규정에는 월류수 수질을 BOD 40ppm 이하로 관리될 수 있도록 명시하고 있다. 우천 시 방류 부하량의 저감목표도 제시돼 있다.

합류식 하수도에서 처리구역에 배출되는 연간 BOD 방류 부하량을 분류식 하수도로 전환 시 배출량을 BOD 방류 부하량과 같은 정도로 하거나 그 이하로 하도록 제시하고 있다. 그밖에 하수도 정비계획, 공공하수도 운영 지침 등에도 CSOs에 대한 관리사항이 수록돼 있다.

전국 165개 지자체를 대상(1개 특별시, 6개 광역시, 79개 시, 79개 군)으로 729개 하수처리구역에 대한 오염부하 저감시설 설치에 대한 타당성을 조사(2005년 기준)한 결과, 분류식이 253개소 35%, 합류식이 476개소 65%로 나타났으며, 계획도시 일부를 제외하고는 다수 지역에서 합·분류식이 혼재돼 있는 상황으로 조사됐다.

처리구역 면적은 전국 면적 3천 869㎢의 39%인 1천 494㎢가 분류식이었고 61% 2천375㎢가 합류식인 것으로 나타났다. 과거연장으로는 합류식이 56%, 분류식이 44%로 합류식의 비율이 다소 낮은 것으로 나타났다.

일반적인 CSOs 저감시설은 저류형, 처리형, 장치형 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 먼저 저류형은 홍수 방재기능을 겸용할 수 있으나 대규모 부지가 소요되고 사업비가 고가이며 중·대규모 지역에 적합하다.
대구경 하수관거, 지하 저류, 기존 유수지, 지역 내 소규모 저류 등에 적용 가능하며 미국 시카고 TARP, 스페인 바르셀로나 저류조, 일본 가와사끼시 대심관 저류관, 구리시 지하우수 저류조에 적용된 사례가 있다.

장치형의 경우 무동력 운전이 가능하나 처리효율이 미흡하고 소규모 지역에만 적합하다. 해외에는 장치형이 시설된 곳이 다수이나 국내에는‘한강수계 비점오염원 관리시범사업’, 구리시 등에서 시범설치 중에 있다.

초기 우수 저류시설 시범운행

환경부는 2006년 8월 28일부터 올해 6월 27일까지 22개월 간 206억 원을 투자해 경기도 구리시 구리하수처리장 부지 내에서 ‘구리시 초기 우수 저류시설 시범설치 공사’를 시행키로 했다.

2001년 12월 ‘도심지 합류식 하수관거 월류수 및 분류식 오수관거 오수유출 오염부하 기초조사 연구’를 시작으로 2004년 4월에는 ‘초기 우수 저류시설 시범지역 선정을 위한 타당성 조사’를 실시했다. 아울러 2006년 5월에 착수한 시범사업에 대해 올해 6월‘시설공사 준공 및 기대효과 분석’의 최종보고를 앞두고 있다.

초기 우수 저류시설은 우기 때 강으로 유입되는 빗물을 1차적으로 가두고 오염부하물질 등을 제거, 정화시킨 후 재활용하거나 하천수계로 방류해 수처리 시설이다. 수질오염을 원천방지하기 위해서 설치된 시설이다.

비점오염원 처리시설의 일환인 초기 우수 저류시설의 설치 및 운영은 국내 실정에 적합한 비점오염원 관리시설의 모델을 정립하고 비점오염원 관리시설에 대한 데이터 베이스 자료를 구축하는데 큰 역할을 담당한다. 처리시설 설치 및 운영에 따른 사업의 효과를 분석하고 전국에 확대 보급될 전망이다.

환경부는 앞으로 합류식 하수도 월류수 농도를 분류식 우수관거 유출수 수준으로 관리하고 세부관리방안을 마련해 항후 SSOs, 우수 유출수 관리방안을 수립할 예정이다. 합류식 지역에서 분류식으로 정비 시 기존 CSOs 저감시설은 SW 저감시설로 전환될 방침이다.

앞으로 합류식 하수도를 존치하는 하수처리 구역을 대상으로 인구밀도가 높은 지역부터 사업의 시급성, 투자효과, 지자체의 의지 등을 고려해 사업대상지역을 선정해나갈 계획이며, 국고보조사업으로 추진(광역시 30%, 도청 소재지 50%, 일반 시·군 70%)해 사업재원을 조달해나갈 전망이다.

이와 함께 하수도 정비 기본계획 수립 시 ‘CSOs 관리계획’을 포함키로 했으며, 최소 유속 확보, 토구정비 등‘합류식 하수관거 개선사업’과 병행해 추진함으로써 2009년부터 본격 사업 추진을 위한 시범사업 평가 및 보완 등의 세부 관리 방안을 강구해 나갈 예정이다.