“인, 녹조 주요 원인…하수처리 방류수 기준 강화 필요”

저영향개발기법·자연기반해법 도입해 비점오염물질 유출 및 인·질소 저감시켜야
축산분뇨, 하천 상류지역 인 발생 주요 원인…축산총량제·양분관리제 도입 시급

■ 박준홍 위원(좌장) 이번 국가물관리위원회의 제1차 정기세미나는 최근 극한기후로 인해 빈도 및 강도가 증가할 것으로 예상되는 녹조의 다양한 발생 조건을 분석하고, 주요 오염원 관리 대책 및 수돗물 안전성 확보 방안 등을 살피기 위해 마련됐다. 따라서 전문가토론에서는 녹조 문제와 관련된 많은 주제를 선정해 토론할 수 없어 주제를 선별해 발제로 선정했다. 

첫 번째 발제는 녹조 발생의 시뮬레이션, 두 번째 발제는 축산계·농업계 오염 현황 및 저감 방안, 세 번째 발제는 가장 치명적인 수돗물의 안전성, 네 번째 발제는 조류를 활용할 수 있는 기술적 대안과 가능성 및 한계 등을 주제로 했다.

오늘 토론은 김범철 강원대학교 명예교수, 공동수 국가물관리위원회 계획분과장, 김이형 한국습지학회 회장, 맹승진 한국농공학회 회장, 백선재 한국환경공단 물환경이사, 이상호 한국수자원학회 회장, 이승헌 한국농어촌공사 환경관리처장, 백선재 한국환경공단 물환경이사 순으로 진행하겠다.

“하수처리 방류수, 인 농도 강화 필요”

■ 김범철 명예교수 녹조 현상을 해소하기 위해서는 인(P) 농도를 낮추는 것이 핵심이다. 수중 인 농도를 저감하기 위해 하수처리장 방류수의 인 농도를 저감해야 한다. 우리나라 하수처리 방류수의 인 농도는 0.1〜2㎎/L 수준인데 이는 부영양화 임계치인 0.03㎎/L을 초과하는 농도다. 4대강 보 등 하천 하류에서는 체류시간이 조류성장의 제한요인이기 때문에 녹조 현상이 발생하는데 갈수기에는 비점오염원 유출이 거의 없어 인의 주요 근원은 하수다. 하수처리장의 인 제거율을 높여 선진국 수준으로 강화해야 한다.

두 번째로, 하천 상류 댐은 축산분뇨에서 기인하는 퇴비 등 농업 비점오염원이 인의 주요 근원이 되고 있다. 인은 분해되거나 제거되지 않고 끝까지 남기 때문에 부숙 과정에서 인 함량률이 높아지고 부영양화의 원인이 된다. 세 번째로 농림부의 친환경 농업 인증제는 퇴비 생산과정에서 탁수, 인, 부식질 등을 평가하지 않고 있다. 농약뿐만 아니라 생산과정에서 수질오염이 없는 것을 친환경으로 인정하고 환경부가 발급해야 한다. 특히, 친환경 농업 인증제는 보조금을 지원하는데, 이 보조금이 수질 오염 가중을 권유하는 결과를 가져올 수 있다. 

“인, 근본적 해결 위해 ‘축산총량제’ 시행 시급”

최근 퇴비, 축산분뇨가 인의 가장 큰 근원으로 지목되고 있어 축산총량제 시행이 시급하다. 우리나라 국토 환경 용량에 맞는 적정 수준을 산정하고, 적정 사육 두수를 규제하는 선진국의 사례를 채택해야 한다. 녹조 발생 후 처리와 관련해 조류제거선 등 조류를 물리적으로 제거하는 사례가 있다. 이는 전체 호수의 수량에 비해 제거량이 미미하고 조류의 성장속도도 빠르기 때문에 거의 효과가 없어 이런 방법은 지양해야 한다. 

경제성·효율성 있는 사후 처리 방법은 정수장에서 응집제로 사용되는 알루미늄염 수처리제를 사용하는 것이다. 알루미늄염은 인과 불용성 침전을 형성해 조류 성장을 억제할 수 있다. 비용도 물 ㎥당 10원 정도로 저렴해 호수 내 대책으로 유일하게 경제성이 있는 방법이다. 

하지만 우리나라는 아직 상수원 호수에서 수처리제 사용이 제한적이다. 수처리제 사용 대상 호수를 확대해 유해 남조류를 예방하고 수생태계 건강성을 확보해야 한다. 상수원 호수나 저수지에서 수처리제를 사용하면 정수장에 부유물이 유입되기 전에 사전에 제거할 수 있어 정수장에서 응집제 사용량을 줄이고 수돗물의 알루미늄 잔류량도 낮추는 효과를 얻을 수 있다.

“오염원 관리, 선택과 집중 필요”

■ 공동수 위원 지난해 소양호에서 여름철 집중 강우 이후 녹조가 번성했다. 매년 대청호에서 녹조가 발생하는 것도 역시 여름철 집중 강우 이후다. 집중 강후 이후 탁수가 들어오는데 이 탁수는 중층으로 파고들어 성층을 더욱 강화시키고 표층의 남조류는 빛 제한을 받지 않는 상태에서 탁수로부터 확산된다.  

상류에는 많은 사람이 살지 않아 주로 축산계나 농업계가 주요 비점오염원인 반면 하류의 경우 비가 내렸을 때 오염물질이 많이 유입될수록 흙탕물이 돼서 조류가 쉽게 나가거나 성장하지 못한다. 하류의 경우 녹조의 주원인은 하수다. 모든 오염원을 관리하면 좋지만 현실적으로 어려워 선택되고 집중된 관리가 필요하다. 상류 지역의 호수 같은 경우에 축산총량제나 농경지 양분총량제 등이 필요하지만 환경부가 자체적으로 해결할 수 없어 정부 부처간 협업이 필요하다.

녹조 문제 해결 위해 근본적으로 인 처리 강화해야

앞서 첫 번째 발제에서 다뤘던 댐·보 연계 운영 시나리오는 큰 효과를 거두기 어렵다는 생각이 든다. 플러싱을 목적으로 3천만㎥를 방류하면 용수 공급이 가능한 가에 대한 문제가 있으며, 방류한다고 하면 시·공간적으로 피크(Peak)가 달라지고 시나리오의 피크가 더 커진다는 문제가 있다. 최고의 시나리오를 찾아야 하지만 이런 효과를 기대하기보다 근본적인 원인에 대한 관리가 필요하다. 

4대강 사업과 관련해 성장 요인과 축적 요인을 정확히 구별해야 한다. 일반적으로 조류의 성장 요인은 빛, 수온, 영양염류고 체류시간은 축적 요인이다. 성장률이 높았을 경우에 체류시간이 길어질수록 축적되고 반대인 경우 감소한다. 4대강 사업 이후 규조류가 많이 줄었다. 이는 댐이나 보 조성으로 수심이 증가해 빛 제한으로 조류의 성장률이 감소한 것이다. 또 규조류가 남조류보다 생산량이 많기 때문에 수질이 전반적으로 개선됐다. 결국, 이제 남조류가 문제가 되는데 남조류 예방을 위해서는 하·폐수처리장의 방류수 기준을 강화해야 한다. 

4대강 사업으로 방류수 기준을 강화해 화학적 인 처리를 통해 인을 줄였는데도 불구하고 녹조가 저감되지 않는다는 측면에서 질소 관리가 필요하다는 의견이 대두되고 있다. 하지만 갈수기에 질소 농도가 높아지는 것은 강우라는 교락 요인이 있기 때문에 근본적으로 인 처리가 강화돼야 한다. 

“녹조 해소 위한 댐 방류 비현실적”

■ 이상호 회장 앞서 발제에서 EFDC(환경 유체역학 코드)를 통한 낙동강 구간의 유동과 수질 모의 결과를 보면 칠서 지점의 조류 경보제 ‘경계’ 단계 직전에 합천댐과 남강댐에서 방류해 발령을 지연시킬 수 있었다. 하지만 시간이 흘러 칠서 지점의 유해 조류가 ㎖당 4만 개체를 초과했을 때 인접한 보의 수위를 낮췄다가 회복하도록 운영하면 칠서 지점의 유해 조류 개체 수는 저감 정도보다 두 배 증가하는 결과를 보였다. 

이는 합천댐과 남강댐의 방류로 칠서 지점의 ‘경계’ 단계 발령을 늦출 수는 있지만 보 운영 측면에서 칠서 지점의 유해 조류 개체수를 증가시킬 수 있어 댐 방류와 보 운영을 실제로 적용하기에는 어렵다. 합천댐과 남강댐 저수지는 일반적으로 수력 발전 후 방류되는데 발전은 하루 중 전력 수요가 큰 시기에 수행되고 최대 유량에서만 전력이 생산된다. 최적 발전 및 수요 발전에서 벗어난 수질개선을 위한 방류는 금전적인 손해가 된다. 결국 조류 번성에 돈을 들여 대응하는 것이기 때문에 현실적이고 효과적이며 경제적인 방법을 계속 탐구해야 한다.

조류에 초점을 둔 댐과 보 운영 모의 도구의 현 상태와 관련해 두 가지 한계가 있다. 우선 낙동강 지류의 환경부 수질 측정망 수질 및 유량 자료가 EFDC 유동 및 수질 모형에 입력되는데 환경부의 수질 자료는 약 8일 주기로 측정된다. 그런데 조류의 먹이가 되는 영양물질 농도가 커지는 시기는 홍수가 발생할 때고, 낙동강 지류의 각 하천에서 홍수가 발생하는 기간은 길어야 3일 정도다. 낙동강 본류도 홍수가 발생하면 5〜7일간 수위가 상승했다 유량이 줄어들어 수위가 하강한다. 이 때문에 8일 주기의 측정으로는 홍수 및 영양물질의 낙동강 유입에 대한 정보의 높은 정확도를 기대하기 어렵다.

두 번째로, 고난도의 유동 및 수질 모의를 수행했지만 그 전에 필요한 모형 검증 결과가 나타나 있지 않다. 모형 검증에 바람직한 기간은 2018년 8월이며 대상 하천 구간은 합천·창녕보 구간이다. 8월 22일 당시 ㎖당 남조류 개체수 126만 개가 관측돼 그 상태를 재현하는 모형 검증 결과를 얻는다면 그로부터 도출하는 댐과 보의 모의 운영 결과의 신뢰성이 높아질 수 있다. 

“농촌지역 수질개선 위해 부처간 협업 필요”

■ 맹승진 회장 어느 순간 녹조의 원인으로 농업용수에 초점을 맞추고 있다. 이는 우선 도시에도 농촌이 있다보니 농촌의 영역이 넓어지고, 물 분야는 환경부에 관련 국(局)과 실(室)이 있지만 농촌용수는 농식품부의 농업기반과에서 관리해 격이 맞지 않기 때문이다. 

농식품부는 농업환경을 개선하기 위해 농촌의 농업환경을 보전하는 프로그램을 운영 중이다. 농업환경보전 프로그램은 농업인과 농촌주민의 환경보전 활동의 자발적 참여에 대한 인센티브를 부과하는 농업환경지불정책의 일종으로, 직접규제나 혼합접근을 통한 규제 수준 이상의 자발적 보전 활동에 대한 인센티브를 제공하고 있다. 

농업환경보전 프로그램은 2018년 실증연구로 3개 지역에서 시범 사업을 추진해 좋은 효과를 거둬 2019년부터 전국으로 확산해 실시하고 있다. 농촌환경보전 프로그램에는 농업용수 수질개선과 양분유출 방지 등의 과제가 있으며 농촌용수 수질개선 활동으로는 오염된 하천·저수지 청소 및 수생식물 식재가, 양분유출 방지 활동으로는 논 배수물꼬 설치 및 물관리가 있다. 생활과제로는 농촌비점 발생 최소화가 있으며, 영농폐기물 공동수거 및 분리배출 활동이 있다. 

이 외에도 농촌 유역의 물순환 개선을 위한 활동으로 농촌생태계 보호 활동 등이 있다. 하지만 농업인은 경사진 밭에 흙을 가두는 것을 꺼려하는 경향이 있어 군 단위 교육 등 거버넌스가 필요하다. 농촌의 농업용수 관련 수질, 수생태 문제는 부처간 협업을 통해 풀어나간다면 현재보다 좋은 성과를 거둘 수 있을 것으로 기대된다.

“자연기반해법 통한 인·질소 동시 관리 필요”

■ 김이형 회장 이제는 인 관리에 더해 질소(N) 관리를 동시에 추진하는 녹조대책이 필요하다. 한강 상류의 경우 밭이 많기 때문에 지표수 유출로 인한 인의 문제가 있을 수 있지만 금강이나 영산강, 낙동강의 경우 기저 유출로 인한 질산성 질소가 배출부하량의 50%를 차지하고 있다. 한강 외 나머지 3대강에 대해 질소 관리가 포함된 녹조 대책 측면에서 자연기반해법(NBS)이 대두되고 있다. 자연기반해법을 하천의 수변 구역에 적용하거나 하수처리장과 연계한 사례를 보면 인과 질소 제거에 좋은 효과를 얻고 있다. 자연기반해법을 활용한 인과 질소의 동시 관리가 필요하다.

최근 각 수계별 제4차 수변구역관리기본계획이 수립됐다. 이 기본계획에는 한강을 제외한 3대강에 대해서 기저 유출을 자연기반해법으로 관리하자는 내용이 포함돼 있다. 결국 녹조가 발생하고 있는 주변 수변 구역에 대한 기저 유출 관리를 위해 홍수터 복원, 천변저류지 조성, 생태수로 조성 등의 사업이 포함돼 있어 환경부에서 녹조 종합관리대책 수립 시 4차 수변구역관리기본계획을 활용해 녹조대책에 포함켜야 한다.

환경부 산하에 상하수도 분야, 수자원 분야, 물환경 분야 등 여러 R&D가 있는데 최근 5년 사이 비점오염원 관련 R&D가 사라졌다. 이러한 상황에서 4대강으로 유입되는 총인(T-P)과 생물화학적 산소요구량(BOD)의 약 80〜90%는 비점오염원이라는 자료가 공개되고 있지만 관련 연구는 수행되지 않고 있다. 환경부에서 녹조 종합대책과 실질적으로 오염원 관리가 필요한 분야의 R&D에 대해 검토해야 한다.

“농업·축산 종합한 데이터 베이스 구축 필요”

■ 이승헌 처장 임경재 교수의 발제와 관련해 결국 순환 농업을 해야 하는데 가축분뇨는 매일 일정량 발생하고 농업 분야에서 퇴액비 등 양분을 사용할 때 일정 시기에 집중적으로 들어간다. 즉, 농업과 축산은 시간과 공간이 분리돼 있어 이 차이를 고려한 총량제와 데이터 베이스(DB) 구축이 필요하다. 지역의 농업 환경과 현재의 가축분뇨 처리 상태 등을 종합한 행정 DB가 구축돼야 처리 방법이 나올 수 있다.

앞서 김범철 교수의 발제에서 친환경 농업에서 퇴비를 과도하게 사용해 수질 오염의 주범이 되고 있다고 지적했는데 국토 전체를 보면 우리나라의 친환경 농산물의 생산 면적은 3%다. 나머지 97%는 관행 농업을 하고 있다. 이 97%의 농업을 어떻게 친환경적으로 유도해낼 지에 정책의 초점을 맞추고 있다. 윤석열 대통령이 농업직불금 예산을 5조 원으로 확대하겠다는 공약을 발표해 선택형 직불제가 다양하게 늘어날 것으로 예상된다. 여기서 말하는 친환경 농업은 97%의 관행 농업을 하는 곳에서 친환경적인 활동을 했을 때 선택형 직불제 혜택을 받도록 환경 보존 프로그램의 후속사업으로 기획되고 있다. 

거버넌스와 관련해서 환경부와 농식품부가 협치의 주체다. 국가에서 새로운 사업을 추진할 때 기획해서 기재부로 보내고 국회에서 예산 승인을 받아 다시 농식품부로 내려오고 지자체로 가게 된다. 친환경 농업과 수생태 사업을 같이 추진하기 위해서는 특별법을 제정하거나 국정과제에 포함하려는 노력이 필요하다.

“비점오염물질 유출 저감 위해 LID 도입 필요”

■ 백선재 물환경이사 조류의 원인 물질 차단 측면에서 비점오염원 관리가 상당히 중요하다. 정부는 20년 전부터 비점오염물질 관리의 필요성을 절감해 비점오염물질 종합대책을 마련했으며, 국가물관리기본계획에도 가축분뇨 관리 선진화 체계 등 실질적이고 실효성 있는 대비책을 제시하고 있다. 

지난해 환경부와 한국환경공단은 전국 3만여 개의 비점오염저감시설 중 300여 개의 시설을 대상으로 현장 점검했다. 그 결과, 58%의 시설에서 유지·관리가 미흡했다. 비점오염 처리는 제도적으로 처리 구역을 통해 비점오염량 등의 수치를 파악하는데 실질적으로 처리가 되고 있지 않다. 비점오염 관리 대행업이나, 시설관리자 교육 등 시설이 정상적으로 유지·관리될 수 있는 제도의 도입이 필요하다. 아울러 저영향개발기법(LID)을 도입해 수질 저감, 점오염원 감소, 경제적 효과를 거둔 사례가 많아 LID에 집중한 대책을 마련할 필요가 있다. 

네덜란드의 경우 농가에 분뇨할당량을 부여하고 초과 시 초과세를 지불하도록 하고 있다. 우리나라도 EPR 생산자책임재활용제도를 운영하고 있는데, 여기에 더해 허용량은 농장주가 확실하게 처리하고 나머지는 공공 부문에서 처리하는 방향을 병행해야 한다.

“비점오염원, 점오염원화해 관리해야”

비점오염에서 가장 중요한 것은 비점오염이 발생하는 지역을 점오염원화하는 것이다. 비점오염 지역을 수질관리 지역처럼 등급화해서 비점오염이 심각한 지역의 비점오염물질을 차집·이송하는 점오염원화 체계의 도입이 필요하다. 점오염원 관리와 관련해서 간이공공하수처리시설 등 중·소규모 하·폐수 발생원을 정비하는 등 하·폐수 관리 강화가 필요하다. 지금까지 간이공공하수처리시설은 「물환경보전법」에 명시된 Ⅰ·Ⅱ지역에만 설치돼 있는데 이를 전 지역으로 확대해야 된다. 

또한 폐수 관로 노후화로 폐수가 유출되는 곳이 많아 이를 촘촘하게 관리하면 점오염원 관리에 큰 도움이 될 수 있다. 최근 도시침수 대비 사업 관련 정부 예산이 급격하게 늘어났는데 인명 피해에 초점을 맞춰 수질 관리 기능에 누락된 부분이 많다. 설계 시 수질 관리 기능을 포함해 수질과 홍수를 동시에 관리하면 초기 우수를 잡을 가능성이 높다. 

기존 하수처리장은 일 최대 하수 발생량을 기준으로 설계한다. 하지만 강우 시 하수 발생량의 5〜7배가 유입되기 때문에 강우 초기 시 대부분의 오수가 유출되고 있다. 하수처리시설 설계 기준도 강우 시 초과 발생되는 하수의 오염부하량을 적정하게 처리할 수 있는 규모로 증대될 필요가 있다. 

질소와 관련해 일본 비와호(琵琶湖)는 질소, 인 기준을 우리나라보의 30% 수준으로 설정하고 있다. 비와호 인근에 15개 정도의 처리장이 있는데 15개 처리장 모두 질소 방류수 수질 농도는 10㎎/L, 총인은 0.06㎎/L 이하로 운영하고 있다. 이는 2022년 기준 우리나라 하수처리시설 방류수질(총질소 평균 10.01㎎/L, 총인 평균 0.253㎎/L)보다 25% 이하로 낮게 배출되는 수준이며, 운영·관리비는 비슷한 수준이다. 

4대강 사업을 통해 총인 기준이 강화되고 화학적 처리시설이 많이 보급돼 유역하수도 체계가 구축되고 있는 가운데 유역 하수도 상황에 맞는 초고도 처리시설의 도입이 필요하다. 끝으로 녹조와 관련해 오염원관리-조류예측·경보-제거·관리-에너지화를 연계한 조류 통합관리가 필요하다.

[『워터저널』 2024년 3월호에 게재]