도시지역 비점오염원의 유출특성 및 저감방안

2013. 10. 10. 15:09ㆍ강과 하천/강, 하천, 도랑살리기

도시지역 비점오염원의 유출특성 및 저감방안

도시지역 비점오염원의 유출특성 및 저감방안

(한국토지공사 자료참조)

 

 

대일산업 주식회사

 

 

 

1. 비점오염원 관리의 필요성

 

도시지역에서 발생되는 오염원은 크게 점오염원(point source)과 비점오염원(nonpoint source)으로 구분될 수 있다. 점오염원은 가정하수, 공장폐수와 같이 오염 배출원이 하나의 점으로 표현될 수 있는 오염원으로 오염물질의 이동경로가 명확해 비교적 처리가 용이한 오염원이나, 비점오염원은 강우시 지표면의 오염물질이 빗물에 씻겨 유출되는 오염원으로 일정한 유출경로가 없기 때문에 처리가 대단히 곤란한 오염원이다. 주택단지 및 산업단지로부터 발생되는 오염원 중 점오염원이 주요 오염발생원이나 하?폐수는 차집관거에 의해 처리장으로 이송되어 처리됨으로써 인근 하천의 수질영향에 대한 대책수립이 가능하다. 비점오염원은 오염물질의 유출이 강우시에만 집중되고, 오염원이 넓은 지역에 분산되어 있기 때문에 오염원으로서의 중요성이 인식되지 못하였다. 하지만 강우초기에 지표면의 오염물질이 유출되는 초기우수유출수(초기우수; first-flush)는 오염물질의 유출농도가 높고, 특히 도시지역의 경우는 중금속 등의 독성물질 함유 가능성이 높아 이에 대한 적절한 제어방안이 요구되고 있다.

도시지역에서 비점오염원은 주로 강우시에 발생되며 이 중 가장 큰 비중을 차지하는 것이 합류식하수관월류수(CSO:Combined Sewer Overflow)이다. 합류식하수관시스템은 건기시에는 차집관거에 의해 발생된 하수를 하수처리장으로 이송처리하나, 강우시 유출량이 증가하게 되면 차집용량 이상의 하수 및 초기우수는 하천으로 방류된다. 2000년말 기준 국내의 하수관거의 63%가 합류식으로 강우시에는 미처리된 도시하수와 지표면에 존재하고 있던 오염물질이 강우에 의해 공공수역으로 유입됨에 따라 수질관리에 심각한 문제를 야기하고 있다.

외국의 경우에는 도시지역 비점오염원에 의한 수질오염을 저감시키기 위해 다양한 법적 규제 및 제어대책을 마련하고 있다. 미국은 1990년 11월 173개 시와 47개 군(county)의 약 100,000여개 공장에 대해 초기우수를 방류할 경우 NPDES의 허가를 받도록 관련 법안을 공포하였으며, 초기우수에 의한 오염저감 방지계획을 제출토록 하였다. 미국 외에도 호주, 영국, 일본 등 여러나라에서 비점오염원 처리시설에 대한 대안을 마련하고 있으며, 오염원의 주요 관리대상이 점오염원에서 비점오염원으로 변화하는 것은 국제적인 추세이다.

최근 국내에서도 비점오염원의 중요성을 인식해 산업단지의 환경영향평가 협의시 비점오염원 처리시설 설치를 요구하는 등 다양한 노력을 기울이고 있다. 2002년 2월 개정된 낙동강수계물관리및주민지원등에관한법률 제18조에 의하여 산업단지의 개발사업시행자는 초기우수 등의 저류를 위한 완충저류시설(緩衝貯留施設)의 설치를 의무화하였다. 이에 대한 시범사업으로 환경부는 40억원의 예산을 들여 경남함안칠서지방산업단지에 초기우수 저류시설 등을 설치할 계획이라고 밝혔다.

비점오염원 처리시설의 필요성은 산업단지에 국한되지 않고, 주택단지에서도 그 필요성이 제기되고 있다. 주택단지 등이 새로이 개발되면 불투수층이 증가해 강우시 유출되는 첨두유출량(尖頭流出量)이 증가하게 되며, 첨두유출량 증가에 따른 홍수피해 저감을 위해 저류지 설치가 필수적이다. 저류지는 기존에는 우천시 강우유출수를 저류하는 단순한 방재기능만을 수행하였으나, 최근에는 효율적인 토지이용과 미관을 고려해 도시공원시설으로서의 기능과 방재시설로서의 기능을 모두 갖도록 하고 있다. 즉, 도시공원내에 저류지를 설치하여 강우시에는 첨두유출량을 저감시키는 방재기능을 수행하고, 건기시에는 도시공원시설로 환경친화적인 수변(水邊)공간을 조성하여 시민들의 휴식공간으로 활용토록 하고 있다(건설교통부, 2000). 하지만, 저류시설의 수원(水源)은 강우유출수로 오염정도가 매우 높아 건기시 환경친화적인 수변공간의 기능을 수행하기가 곤란한 문제점을 안고 있다. 또한, 저류지내 토사침전에 따른 유지관리의 문제점이 제기되고 있다. 저류지의 수질관리를 위해 수생식물에 의한 정화를 제시하고 있으나, 수생식물의 정화기능으로 저류지의 수질개선을 기대하기는 어려운 것이 현실이다. 따라서, 저류지의 수질개선을 위해서는 강우유출수가 저류지로 유입되기 전에 적절한 처리시설을 설치하는 것이 절실히 요구된다.

국내의 경우 도시지역의 비점오염원에 대한 저감방안이 요구되고 있으나, 비점오염원의 유출특성과 처리시설의 설계기준에 대한 기초자료가 부족해 적절한 대책을 수립하기가 곤란한 실정이다.

본 논문은 도시지역 비점오염원의 오염정도를 파악하고 이에 대한 적절한 저감방안 수립을 위해 도시지역 비점오염원의 유출특성을 제시하고 비점오염원 저감을 위해 적용가능한 처리시설 및 제도개선 방안을 제시하고자 하였다.

 

2. 도시비점오염원의 유출특성

강우에 의한 비점오염원 유출은 발생이 매우 불규칙하며, 많은 종류의 오염물질을 함유하고 있고, 발생량과 부하량 변동폭이 크며, 강우초기에 오염물질 농도가 급격하게 증가하는 등의 특성을 가지고 있다. 본 논문에서 제시하고 있는 비점오염원 유출특성은 주택단지와 산업단지를 대상으로 강우시 현장에서 유출량과 수질을 조사한 결과이다. 주택단지는 주거지역 및 상업지역의 토지이용도별로 조사를 실시하였으며, 산업단지의 경우는 기계?금속, 섬유, 음식료품 등 입주업종별로 조사지점을 선정하여 유출특성을 조사하였다.

 

(1) 강우량에 따른 오염물질 유출패턴

강우유출수 내 수질항목별 농도는 그 변화폭이 매우 커 건기시의 기저농도와 비교할 때 수백배 이상의 첨두농도치를 보여주고 있다. <그림 1>은 주택단지에서 측정한 초기우수 내 오염물질 유출특성을 도시한 것이다. 대부분의 수질항목은 강우유출수의 유출패턴과 유사하게 나타나 유출량 증가에 따라 수질농도도 증가하고 첨두유출 전후에 첨두농도치가 나타나며, 유량이 감소하면서 수질농도도 감소하는 경향을 보여주고 있다.

유역면적이 넓은 조사지점의 경우는 유출량과 농도의 그래프가 비교적 완만하게 증가하였다가 완만하게 감소하는 경향을 보였으나, 유역면적이 좁은 지역에서는 유출량과 농도가 급변하는 것으로 나타났다.

 

(2) 유량가중평균농도(EMC; Event Mean Concentration)

조사대상 지역 강우유출수의 EMC를 보면, 주택단지의 평균값은 COD, SS, TKN, 그리고 TP의 EMC가 각각 312.9mg/L, 278.7mg/L, 8.45mg/L, 1.98mg/L로 나타났으며, 산업단지의 경우에는 COD, SS, TKN, 그리고 TP가 각각 80.0mg/L, 106.3mg/L, 5.07mg/L, 1.93mg/L의 범위로 나타났다. 측정결과에서 알 수 있듯이 전반적으로 주택단지의 강우유출수내 오염물질의 농도가 산업단지에 비해 높은 것으로 나타났다. 한편, 주택단지의 토지이용 형태와 산업단지의 입주업종에 따른 유출수의 오염물질 유출특성에는 유의적인 차이가 발견되지는 않았다.

 

(3) 초기세척효과(First-flush effect)

강우초기에 오염물질의 농도가 급격히 증가한 후 서서히 감소해 가는 초기세척효과는 유역특성 및 강우특성에 따라 매우 복잡하게 변화한다. 주택단지와 산업단지를 대상으로 조사한 결과를 보면 주택단지의 토지이용 형태와 산업단지의 입주업종에 따른 초기세척효과의 유의적인 차이는 관찰되지 않았다. 한편, 수질항목별 초기세척효과의 정도를 보면 TKN>COD>SS>HEM>TP>PO4-P의 순서로 그 정도가 크게 나타났으며, NO3-N와 Cr은 비교적 그 정도가 낮은 것으로 조사되었다.

 

(4) SS와 수질항목간의 상관성

강우유출수내 각 수질오염물질별 SS와의 상관성을 보면 Fe>COD>Pb>TP>Cu의 순서로 상관성이 큰 것으로 나타났으며, NO3-N과 PO4-P는 상관성이 매우 낮은 것으로 조사되었다. 또한, 조사 결과 중금속의 상관성이 비교적 높게 나타났는데, 이는 대부분의 중금속이 토양입자 등에 흡착된 형태로 존재하기 때문인 것으로 사료된다. 여기에 근거해 볼 때, 강우 유출수에 대해 물리적인 처리공법을 적용하여 SS를 주 처리 대상물질로 할 경우 SS와 함께 중금속 및 유기물, 그리고 TP에 대한 높은 처리효율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

 

(5) 유출오염부하량

유출오염부하량을 계산한 결과 주택단지의 경우는 COD, SS, TKN, TP, Pb, 그리고 Cr이 각각 2790, 2485, 77.6, 17.7, 2.47, 그리고 0.40 kg/ha/yr의 값을 보였으며, 산업단지의 경우는 동일한 수질항목에 대해 각각 603, 800, 41.0, 27.9, 0.81, 그리고 0.51 kg/ha/yr로 산정되었다.

 

(6) 초기우수내 오염물질의 입경별 분포 특성

강우유출수내의 부유물질에 대한 입경분포 특성은 침전지와 같은 저류시설이나 Swirl이나 Vortex와 같이 원심력을 이용한 물리적 처리장치의 설계 및 운전에 있어 중요한 인자가 된다. 그러나, 이러한 입경분포는 대상유역이나 강우특성 등 여러 가지 요인에 의해 매우 다양하게 나타난다.

조사 자료에 의하면 강우 유출수내의 입자는 입자수에 기준하면 10㎛ 내외의 입자가 가장 많으나, 부피를 기준으로 할 경우에는 180㎛ 정도의 입자가 가장 많은 것으로 조사되었다. 유출수의 처리라는 개념에서는 수중에 포함된 입자수보다는 입자의 양(부피)이 더 의미가 크므로, 이러한 측면에서 볼 때 180㎛ 이상의 입자를 제거하면 총부유물질의 50% 가량을 제거할 수 있을 것으로 기대된다. 강우유출수내 부유물질의 입도분석에 관한 기존 연구사례(Sartor et al., 1974)에 의하면 100㎛ 이상의 입경에 대해 TS는 84%, VS는 57%, BOD는 58%, TKN은 62%, PO4-P는 14%를 차지하고 있어 상대적으로 처리가 어려운 미세입자보다는 입경이 큰 입자를 제거하는 것이 보다 유리한 초기우수 처리대책으로 사료된다.

 

3. 도시지역의 비점오염원 저감시설의 종류

 

비점오염원은 그 발생원과 운반과정이 다양하므로 관리방법도 다양하며 점오염원과 같이 간단하게 처리하기는 매우 곤란하다. 따라서 초기우수를 하수처리 수준으로 처리한다는 것은 불가능하며, 처리에 있어서도 어느 한가지의 처리방법을 이용하여 제어하기는 어렵다. 그러므로 비점오염원에 대해서는 최적관리기술(BMPs:Best Management Practices)이란 측면에서의 접근방법이 필요하다.

일반적인 비점오염원 관리방법으로는 토지이용 규제를 통한 오염발생의 원천적 관리, 집수지로 흘러드는 오염원의 이동 중 처리와 유달율 저감, 초기우수의 직접 처리방법 등이 있다. 또한 비점오염원 관리방법은 각종 처리시설 및 구조물을 설치하여 관리하는 물리적인 방법과 토지이용 규제와 같은 비물리적인 기법을 적용하는 방법이 있으며, 전자의 경우 비점오염원 규제능력이 큰 반면 비용이 많이 소요되고, 후자의 경우 비용은 적게 소요되나 효율이 낮고 민원발생의 소지가 높다. 비점오염원 처리는 오염원에서 멀리 떨어질수록 처리비용이 증가하고 처리 또한 어렵기 때문에, 비점오염원 관리기술의 적용은 비점오염원 발생지점에 적용하는 것이 가장 바람직하며, 일단 비점오염물질이 강우유출수나 지표수로 유입되면 관리는 더욱 어렵게 된다. 따라서 비점오염원 관리기술의 선정은 입지상태와 향후의 토지이용변화 및 수질실태와 장래 용수이용방안 등을 토대로 비점오염원 관리기술 중 가능한 대안에 대해 충분한 검토를 실시하여야 한다. 검토된 기술은 환경영향과 사회문화적 평가와 비용/편익분석이 수행된 후 최종안이 선정되어야 한다.

도시지역에 적용가능한 비점오염원 처리시설은 저류에 의해 오염물질을 제거하는 저류형, 강우유출수의 지하침투를 촉진하는 침투형, 식생조성에 의한 여과와 지하침투 효과를 기대하는 식생형, 관말에 설치하여 초기우수를 직접적으로 처리하는 장치형 등이 있다(표 1).

 

형태

처   리   방   법

저류형

 침전지, 인공습지

침투형

 침투지, 도랑 침투, 투수성 도로포장

식생형

 식생완충대, 완충초지

장치형

 Swirl concentrator, Vortex concentrator, CDS, Hydrodynamic separator

 

(1) 저류형

비점오염원 처리시설로 가장 일반적인 것은 초기우수를 저류시키는 방법이다. 초기우수내 입자상 오염물질의 침전에 의해 제거되기 때문에 저류형 시설은 입자상물질과 입자상물질에 부착되어 있는 오염물질을 제거하는데 효과적이지만, 용존성 물질을 제거하는데는 한계가 있다. 저류형의 경우는 충분한 체류시간 확보를 위해서는 넓은 부지가 요구되는데, 도시지역의 경우는 부지의 확보가 어려우며, 처리시설이 자칫 혐오시설이 될 우려가 있어 인근 주민들의 수용여부에 대한 고려가 선행되어야 한다. 도시지역의 경우에는 오염물질 제거를 위해 침전시설을 설치하는 것은 설치부지 요구도 및 주민수용 여부 등을 고려할 때 적용하기는 곤란할 것으로 판단되며, 이 경우에는 홍수피해 저감을 목적으로 설치된 유수지를 오염물질 침전을 위한 이중목적저류지로 활용하는 방안이 타당할 것이다.

저류시설별 설계시 고려사항 및 이용의 제한사항은 다음과 같다.

 

1) 이중목적저류지(Extended detention ponds)

우리나라는 홍수를 조절의 목적으로 유수지(건식연못)를 운영하고 있으므로 이를 개량해 도시 비점오염원 제어에 이용할 수 있다. 즉, 초기의 우수유출수는 유수지에 저류시키고 그 이후의 유출수는 홍수위험이 없는 한 공공수역으로 방류토록 하고, 만약 공공수역의 홍수위험이 있을 때는 다시 홍수방어용으로 이용함으로써 비점오염원 규제와 홍수방지를 위한 두가지 목적으로 이용할 수 있다. 저류기간 동안 고형물과 무거운 입자들은 침전에 의해 제거되며 식생대를 가지고 있는 경우는 여과와 식생에 의한 오염물질의 포획으로 인해 오염물질을 제거한다. 이러한 이중목적저류지는 부유고형물과 영양물질, 금속제거에는 효과적이나 용존오염물질과 미세한 유기물질의 제거에는 큰 효과가 없어 오염물질 제거효율은 연못 또는 인공습지보다 작다.

② 이용의 제한

대규모 수역에서 사용되는 다른 우수처리시설과 같이 저류지의 시공에 있어서 일차적인 물리적 제한사항은 넓은 부지를 필요로 한다는 것이다. 이러한 이유로 인해 이중목적저류지의 설치는 기개발된 지역에서는 기존의 홍수방지 시설의 개량이 바람직하고, 신규시설은 새로운 개발지역에 설치하는 것이 실용적이다. 이중목적저류지는 합류식 하수거 월류수 및 우수유출수의 비점오염원 처리를 위해 가장 일반적으로 사용되는 방법이며, 실트보다 큰 입자의 제거에 효과적이고, 실트보다 작은 입자를 제거하기 위해서는 응집-혼화의 과정을 추가할 필요가 있다. 홍수방지의 목적으로 건설되어 온 저류시설을 보완하여 비점오염원 처리도 가능하도록 할 수 있는 방안을 적극 검토하여야 한다.

 

2) 연못(Wet ponds)

연못의 설계는 저류지 및 인공습지의 설계와 비슷하다. 강우초기의 우수유출수는 우선 연못으로 유입되고, 일단 연못의 용량이 넘으면 집수된 우수유출수는 임시 우회수로를 통해 공공수역으로 배출된다. 연못은 강우기간 동안 우수유출수를 집수하고 추가적인 우수가 유입되기까지 우수유출수를 저류하도록 설계되어 있다. 연못에서 일차적인 오염물질 제거과정은 우수유출수가 저류되는 동안의 침전에 의해 일어난다. 또 식생에 의한 오염물질 제거도 가능하며, 이를 위해서는 영양염류 등의 용존성 오염물질을 제거할 수 있는 수중식물 등이 식재되어야 한다.

연못은 일반적으로 다양한 수심으로 설계된다. 연못의 일단계 수심은 항상 물이 고여 있는 영구적인 수심을 의미하며, 2단계 수심은 주기적으로 홍수시 침수되는 범위의 수심이다. 이 지역은 식생이 조성되어 있어야 하며, 연못 표면지역의 최소한 30%가 식생대로 되어야 하고 이러한 식생대는 최종적인 여과지역으로서 유출부에 주로 설치한다.

연못의 설계시는 대규모 강우 가능성에 대해서도 고려하여야 하며, 범람을 예방하기 위해 임시 우회수로를 설치하여야 한다. 연못의 유입부와 유출부에는 단회로를 피하고 침전효과를 높일 수 있는 정류판 등이 설치되어야 한다.

② 이용의 제한

연못은 넓은 부지를 요구하므로 새로운 개발지에 적용이 가능하다. 또한 연못은 건기때에도 일정량의 저수가 있어야 하기 때문에 투수성 토양이나 지하수위가 낮은 지역에서는 인공적인 불투수성 물질이나 점토를 이용해 물의 침투손실을 막아야 한다. 연못은 그 지역의 지형에 따라 이용제한이 있으며, 가파른 경사를 가지는 곳에 설치하는 것은 곤란하므로 비교적 평탄한 지형에 유리하다.

 

3) 인공습지(Constructed wetlands)

인공습지에서는 퇴적물, 영양염류, 유분, 박테리아, 그리고 금속을 제거하기 위한 침전, 여과, 흡착, 미생물 분해, 그리고 식물에 의한 오염물질의 섭취 등을 포함하는 등 오염물질에 대한 종합적인 제거과정이 이루어진다. 인공습지는 자연적인 처리시스템보다 환경에 대해 안정적이고 평균 처리효율이 높으며, 습지의 자생식물이 오염물질 제거에 효과적임이 밝혀졌다.

① 설계시 고려사항

습지에서의 우수유출수의 체류시간을 최대화 함으로써 퇴적물이 침전하거나 습지의 식생에 의해 영양물질이나 다른 오염물질이 포획되는 기회를 최대화한다. 우수유출수 체류시간은 습지의 경사를 줄이거나 습지로부터 배출되기 전 우수유출수의 이동거리를 확장시킴으로써 증가시킬 수 있다. 만약 습지에서 유입부와 유출부의 거리가 충분하지 않다면, 대규모 강우시에 유출수는 습지로 들어가서 충분히 혼합되지 못하는 단회로를 발생시켜 습지의 처리효율을 상당히 감소시킨다. 습지 설계시 습지내의 퇴적물 축적이 수명단축과 처리효율의 저감원인임을 감안해 일부 부유고형물은 습지로 유입되기 전에 우수유출수로부터 제거되어야 하고, 축적된 퇴적물을 쉽게 처리할 수 있는 측면경사를 포함해야 한다.

② 이용의 제한

인공습지가 우수유출수에 포함된 각종 오염물질을 효과적으로 처리할 수 있는 반면, 넓은 부지를 필요로 하므로 도시지역에서 습지를 설치하는 것은 곤란하다. 기존의 습지는 생태학적으로 특별히 보호대상이 아닌 경우에는 비점오염물질 제거가 적절히 이루어지도록 개량해서 사용할 수 있다. 습지환경을 유지하기 위해서는 적절한 토양조건과 일정한 지하수위가 보장되어야 하며, 토양은 낮은 투수율을 가져야 하고 일정한 물공급이 있어야 한다.

 

(2) 침투형

침투시설은 강우유출수의 지하 침투능을 증대시켜 우수유출저감과 아울러 지하침투 과정에서 오염물질을 제거할 수 있는 방법이다. 이 방법은 토양의 침투능 및 지표면 저류능 증대를 통한 수리학적 방법으로 지표유출의 양과 빈도를 감소시킴으로써 도시지역의 비점오염원 유출을 관리하는 것이다. 주차장이나 도로를 다공성 포장재로 시공하여 불투수 지역을 감소시키는 방안 등이 적용가능하다. 이와 같이 투수성 포장재를 이용하면 강우유출수 발생량의 감소, 지하수 함양 증가 등의 이점을 기대할 수 있다. 다공성 포장재의 침투효과를 지속시키기 위해서는 주기적으로 지표면을 청소해 주어야 하며, 하부 토양의 침투능이 충분치 못한 경우에는 하부에 적절한 침투능 증가시설을 하여야 한다.

침투형 처리시설의 경우는 토양의 공극을 막고 침투의 효율을 감소시킬 수 있는 물질을 제거하기 위해 초기우수가 조(槽)로 유입되기 전에 부유성 오염물질 제거를 위한 전처리 공정이 필요하다. 침투형은 박테리아, 부유고형물, 비용존성 영양물질, 유분, 그리고 부유 폐기물의 제거에 특히 효과적이지만 용존성 영양염류의 제거에는 한계가 있다. 또한, 강우유출수를 토양속으로 침투시켜 여과 등을 통해 오염물질을 제거하고 지하수로 재충진하는 방법이기 때문에 지하수의 오염이 우려되는 지역에는 설치할 수 없다.

적용가능한 시설은 침투조, 침투도랑, 투수성 포장 등이 있으며, 시설별 설계시 고려사항 및 이용의 제한사항은 다음과 같다.

 

1) 침투조(Infiltration basins)

침투조는 임시 방류수로만 있고 기본적인 유출구조물이 없는 것을 제외하면 건식연못과 유사하다. 침투조는 건식, 습식연못같이 우수유출수를 배수시스템으로부터 수용해서 설계용량까지 저장한다. 방류구를 통해 우수유출수를 방류하는 건식연못과는 달리 침투조는 토양으로의 침투에 의해서만 저류된 우수유출수가 유출된다. 침투조는 박테리아, 부유고형물, 비용존성 영양물질, 유분, 그리고 부유 폐기물의 제거에 특히 효과적이지만 용존성 영양염류의 제거에는 그다지 효과가 없다. 따라서 침투조는 지하수의 오염이 우려되거나 이들 오염물질이 지하수를 통해 지표수로 다시 유입되는 경우에는 사용할 수 없다.

 

① 설계시 고려사항

침투조 설계에 있어 가장 중요한 고려사항은 배수지역에 대한 침투조의 크기 계산과 내부 토양에 대한 사항이다. 외국의 사례를 보면 침투조 설계용량은 배수지역의 강우유출수에 대해 12mm를 집수하여 침투시킬 수 있는 크기를 권장하고 있으며, 침투조는 적어도 3일내에 건조될 수 있도록 설계되어야 한다고 제안하고 있다. 토양의 공극을 막고 침투의 효율을 감소시킬 수 있는 물질을 제거하기 위해 우수유출수가 조(槽)로 유입되기 전에 부유성 오염물질 제거를 위한 일부 전처리공정이 필요하다.

② 이용의 제한

침투조는 비교적 많은 부지를 요구하기 때문에 이미 개발된 지역보다는 개발중인 지역에 적용하기가 적합하다. 침투조가 적절한 효과를 발휘하기 위해서는 일반적으로 바닥이 모래 등의 토양으로 투과율이 5mm/hr 이상인 적당하다. 또한 침투조는 지하수위가 높은 경우 사용이 제한될 수 있기 때문에 지하수위는 적어도 조 바닥에서 60～120cm 하부에 위치해야 한다.

 

2) 침투도랑(Infiltration trenches)

침투도랑 등의 처리방법은 우수유출수를 토양속으로 침투시켜 여과 등을 통해 오염물질을 제거하고 지하수를 재충진하는 방법이다. 이들 침투구조물은 지하에 위치하게 됨으로써 저장공간이 제한된다. 지하 침투시스템은 일반적으로 돌과 다공성 콘크리트 구조물로 구성된다. 일차적인 오염물질 제거기작으로 여과를 사용하고, 일반적으로 소규모 지역에서 사용된다. 이들은 부유성 침전물과 부유쓰레기 등에 대해서는 효과적인 제거가 가능하나, 용존성 영양염류의 제거에는 큰 효과가 없고 침투된 우수유출수가 지하수로 유입되므로 지하수의 오염이 우려된다.

 

① 설계시 고려사항

토양투과율은 침투구조물의 설계에서 가장 중요한 고려사항이며, 바닥 토양의 종류에 따라 침투 적합성을 시험해 보아야 한다. 구조물의 크기도 중요한 고려사항으로서 설계강우를 처리할 정도의 크기를 가져야 함과 동시에 큰 강우를 우회시킬 수 있도록 설계되어야 한다. 본 구조물의 일반적인 요구부피는 최소한 해당 유역의 처음 12mm의 우수유출수를 저장할 수 있는 규모이어야 한다. 우수유출수로부터 오염물을 효과적으로 제거하기 위해서는 구조물의 바닥이 건기동안 충분하게 건조될 수 있어야 하며, 보고에 따르면 침투구조물은 강우 후에 3일 이상 강우를 저류시키면 안된다고 한다.

② 이용의 제한

침투구조물의 설치에 대한 일차적인 제한요소는 토양이 투수성을 가져야 한다는 것이다. 즉, 점토의 함량이 높은 토양에서는 이와 같은 시설물의 적용이 곤란하다. 그 외의 제한요소로는 지하수위로서 적절한 처리와 도시 지하수오염의 가능성을 줄이기 위해 침투구조물의 바닥과 지하수의 평균수위는 60cm 이상 떨어져 있어야 한다. 미국의 Maryland에 적용된 사례를 보면 침투도랑을 적용하기에 적당한 유역의 면적은 5에이커 미만이다. 또한 배수유역의 경사가 5% 이상되면 처리시설로 유입되는 우수유출수의 유속이 커져 본 시설물의 침투능력을 초과하게 된다. 특히 이러한 침투도랑은 동계기간 중 동결이 문제가 되므로 동결심도가 큰 지역에는 적용이 곤란하다.

 

3) 투수성 포장

포장도로와 주차지역은 불투수 지역을 증가시키므로, 도시지역에서 우수유출 증가의 주원인이 된다. 그러나 투수성 포장을 시설함으로써 우수가 아스팔트의 공극을 통과하여 지하수까지 도달하게 됨으로써 우수유출을 감소시킬 수 있다. 이들 투수성 포장재의 사용은 우수유출수량의 감소에 의한 비점오염물질 배출을 감소시킬 수 있으며, 일반적으로 교통량이 적은 주차지역에 설치된다. 투수성 포장은 상당량의 용해성, 입자성 오염물질을 제거할 수 있다. 오염물질의 제거는 우수유출수가 침투되는 동안 여과작용 등에 의해 이루어지며, 제거효율은 포장의 저장용량, 조의 표면적, 그리고 토양의 여과율에 따른다.

 

① 설계시 고려사항

투수성 아스팔트 포장은 일반적으로 25～100mm 두께의 상부포장층과 25～50mm의 굵은 모래층, 통과된 우수를 저장할 수 있는 쇄석층, 그리고 바닥의 여과섬유로 구성된다. 투수성 포장은 우수유출수의 일정량이 집수되고 돌의 저장층에 저장되도록 설계되므로 설계기준은 돌저장층의 깊이에 의해 결정되며 저장층의 최대깊이는 포장 하부토양의 침투율에 영향을 받는다. 우수유출수는 최대설계 강우량 후에 최대 3일 안에 완전히 배수되어서 포장하부토양이 건조되고 오염물질 제거를 개선하기 위한 호기성 상태가 유지되어야 한다.

② 이용제한

투수성 포장은 수리와 대체비용이 고가이기 때문에 일반 차도에 설치하기는 곤란하며 일반적으로 교통량이 적은 주차지역에 사용된다. 포장될 지역은 돌 저장층의 바닥에서 최대지하수위까지 60～120cm의 깊이를 가지는 평탄한 지역이어야 하고, 포장하부의 토양은 침투성이어야 한다. 또한 투수성 포장은 바람이 잦은 지역에는 적용이 곤란한데 이는 바람에 의한 침전물의 양이 많아 투수성 포장의 공극을 메울 수 있기 때문이다.

 

(3) 식생형

도시지역에서 식생은 불침투성 지역을 감소시키고 강우유출수의 침투를 증진시키고 고형물을 제거한다. 이들은 주로 전처리 방법으로 사용되며, 일반적으로 사용되는 방법은 식생수로(grassed swales)와 식생여과대(filter strips) 등이다.

식생수로는 연석을 제거하고 배수시스템을 재정비해야 하기 때문에 기존의 도시지역에는 설치가 곤란하며, 신규로 개발되는 도시지역에 적용 가능하다.

식생여과대는 포장된 불투수 지역이 많은 도시지역의 경우는 강우유출수의 유속이 커 처리에 어려움이 있으며, 식생여과대 조성에 많은 토지가 필요해 도시지역에 설치하기는 곤란하다. 또한, 식생여과대는 토양으로의 침투효과가 처리효율을 결정짓기 때문에 토양의 침투성이 큰 지역에 제한적으로 사용될 수 있다.

식생을 이용한 처리시설별 설계시 고려사항 및 이용의 제한사항은 다음과 같다.

 

1) 식생수로(Grassed swales)

식생수로는 강우시 토양의 침식을 줄이기 위한 식생으로 덮힌 수로를 말한다. 우수유출수는 식생수로를 통과하면서 강우유속이 감소하고 이에 따라 수중의 부유고형물 제거가 촉진된다. 오염물질의 침투는 식생수로를 통해 수행되는 가장 중요한 오염물질의 제거공정이다. 식생수로는 또한 식물에 의한 여과와 고형물의 침전에 의해서도 오염물질이 제거된다. 이들 오염물질 제거기작 때문에 수로는 부유고형물과 금속 따위의 오염물질 제거에도 효과적이고 침투기작에 의해 박테리아도 제거된다. 식생수로는 영양염류 등의 용존성 오염물질에 대해서는 제거효율이 낮으나 금속과 입자성 물질의 제거효과는 높다.

 

 

① 설계시 고려사항

식생수로에서 오염물질 제거 효율은 경사감소, 식생밀도 증가, 소규모 조절댐의 설치 등에 의한 우수유출수의 유속감소에 의해 증가될 수 있다. 수로는 가능한한 우수유출수의 침투를 극대화할 수 있어야 하며, 수로의 측면은 침식을 줄이기 위해 3:1이하의 경사를 가져야 한다.

② 이용의 제한

식생수로는 배수시스템을 재정비해야 하기 때문에 기존의 개발된 지역에서는 해당 시설의 설치가 곤란하며, 새로이 개발되는 지역에 대해 적용 가능하다. 식생수로는 광범위한 유역에 대한 우수처리 시설로는 적용이 곤란하며, 배수가 적절히 이루어지지 않을 경우는 모기 등의 해충발생의 우려가 있다. 또한 토사의 유입이 많은 우수유출수에 대해서는 적용이 곤란하다.

 

2) 식생여과대(Filter strips)

식생여과대는 식생수로와 비슷하나 식생수로인 경우는 집수된 우수유출수를 처리하는 방식이나, 식생여과대는 지표면으로부터 넓게 퍼져 유입되는 우수유출수를 대상으로 처리하는 시스템이다. 이들 시스템이 토양을 통한 평평한 유수에만 적용될 수 있으므로, 물이 고이지 않도록 하는 장치가 필요하다. 여과대에서 오염물질 제거효율은 수역의 크기, 유속, 여과대의 길이와 크기, 경사, 그리고 토양의 여과성에 따른다. 여과대는 퇴적물, 유기성 물질, 그리고 일부 미량 중금속 따위의 오염물질 제거에 가장 효과적이고 영양염류같은 용존성 오염물질의 제거에는 효과가 낮은 편이다.

 

① 설계시 고려사항

식생여과대의 중요한 설계인자는 길이, 너비, 경사, 식생피복 상태이고, 길고 평평한 여과대가 오염물질 제거에 가장 좋다. 설계시에는 유수가 집중해서 유입되거나 수로를 만들지 않도록 하기 위한 시설을 설계에 포함시켜야 한다. 만약 유수가 여과대로 집중해서 유입된다면, 식생과 토양의 침식을 초래하고 오염물질 제거효과를 감소시킨다. 여과대는 침투를 촉진하는 투수성 토양이 있는 지역에 설치되어야 한다. 여과대가 정상적인 기능을 수행하기 위해서는 15～25m 정도가 되어야 한다. 또한 새로이 조성된 식생보다는 기존의 식생이 높은 처리효율을 보인다.

② 이용의 제한

식생여과대 사용에 있어 중요한 제한요소는 토지경사로 경사가 급한 지역이나 포장된 붙투수 지역이 많은 경우는 우수유출수의 유속이 커 처리에 어려움이 있다. 연구사례에 따르면 15°이상의 경사를 가진 지역에서는 우수유출수 처리를 위해 본 시스템의 적용이 곤란하다. 여과대는 토양으로의 침투효과가 커야 하기 때문에 침투성이 큰 토양에서 효과가 크다. 또한 대규모 수역을 처리하는 여과대는 많은 토지가 필요해 도시지역에 설치하기는 곤란하다.

 

(4) 여과형

여과처리방법은 모래와 같은 여과매체를 이용해 우수유출수를 처리하는 것이다. 이들 시설은 침투처리시설보다는 시설의 부지요구가 적으나 오염물 제거효율은 침투처리와 같은 정도의 효과를 보이며 여과조 방법과 사여과 방법이 있다.

 

1) 여과조

여과조로 유입된 우수유출수는 여과되어 유공관에 집수된 후 수역으로 배출된다. 여과조 적용에 있어 주된 문제중의 하나는 동절기 중 여과조가 동결되는 것이나, 우리나라에 적용할 경우는 동계기간 중 우수유출수가 많지 않기 때문에 큰 영향은 없을 것으로 판단된다. 여과조에서의 오염물질 제거는 저류시의 침전작용과 토양매체를 통과할 때의 여과에 의해 일어난다. 여과조에서의 제거효율은 저장용량, 체류시간, 사용된 여과매체 등 여러가지 요인에 따라 달라지며, 체류시간이 길수록 오염물질 제거효율이 증가한다. 초기의 부유성 고형물 침전은 여과조에서 우수유출수 저류시 일어나므로 체류시간의 증가는 침전을 증진시키고 오염물질 제거효율을 증가시킨다. 여과매체의 교체도 여과조의 오염물질 제거효율에 영향을 미치는데, 현재까지는 여과매체로 모래를 많이 사용하고 있으나, 최근에는 모래와 활성탄의 혼합여재가 사용되고 있으며 이는 활성탄의 흡착능력에 의해 오염물질 제거효율을 높일 수 있다.

① 설계시 고려사항

큰 강우시 유출수가 여과시스템의 용량을 넘을 경우, 여과조를 우회시키거나 임시배수로로 배수토록 설계하여야 한다. 여과조의 수명을 증가시키기 위해서는 시스템으로 유입되는 우수유출수에서 부유성 고형물을 전처리하여야 하고, 연못이나 수유입장치의 사용 등의 전처리 방법이 여과조와 함께 사용될 수 있다.

② 이용시 제한

여과조는 토지를 많이 필요로 하므로 고도로 도시화된 지역에는 설치하기가 어렵고 지하수위가 높은 경우도 제한조건이 된다. 결국, 이 방법은 널리 사용될 수 있는 방법은 아니며 일부 제한된 지역에서 적용 가능하다.

 

2) 모래여과

모래여과는 여과조와 비슷한 구조이며 이들 시스템은 무거운 고형물을 침전시키기 위한 우수집수 장치와 여과실로 구성되어 있다. 우수유출수는 우수집수장치로 유입되어 용량이 차면 모래로 채워진 여과실로 월류되어 여지를 통과해 여과실 바닥의 유출관으로 배출된다. 모래여과는 여과조와 같은 오염물질 제거기작을 가지며 유사한 수준의 오염물질 제거율을 갖는다. 초기단계에서는 무거운 고형물이 우수집수장치에서 침전을 통해 제거되고 그 후에 모래가 채워진 여과실을 통과하면서 여과에 의해 처리된다. 모래여과는 특히 부유성 고형물과 부유성 고형물에 부착된 오염물질 제거에 효과적이며, 어느 정도 박테리아의 제거도 기대할 수 있지만 이들 시스템은 질소와 인 등의 용존성 오염물질은 제거하지 못한다.

① 설계시 고려사항

본 기법은 아직 널리 사용되지 않아 일반적으로 확정된 기준은 없다. 우수집수장치 부분은 퇴적물의 일부가 제거되고 모래가 씻기지 않을 정도로 여과실로 유입되도록 설계되어야 한다. 모래여과에 의해 처리될 수 있는 최대배수지역은 약 20,000m2로 보고되고 있으며, 일반적으로 모래여과는 불투수성 지역을 처리하는데 사용된다.

② 이용시 제한

크기가 작으므로 모래여과는 소규모 지역에서 총괄처리를 위해 사용되며, 대규모 지역에서는 전처리를 위해 사용이 가능하나 충분한 처리는 할 수 없다.

 

(5) 장치형

장치형 비점오염원 처리시설로는 Swirl concentrator, Vortex separator, Storm King, Hydroseparator, CDS(Continuous Deflective Separation) 등이 있다. 이러한 시설은 관거에 설치하는 시설로 주로 관거를 통해 우수가 유출되는 도시지역에 적용 가능하다. 장치형 처리시설 중 일부는 처리효율을 높이기 위해 응집제를 투입하는 시설도 있으나, 유출량의 변화가 심한 비점오염원의 유출특성을 감안할 때 응집시설의 도입은 부적합한 것으로 사료된다.

장치형 처리시설은 부유성 고형물질의 제거가 주된 목적이며, 영양염류 및 중금속의 제거효율은 낮은 편이다. 장치형 처리시설은 Swirl 형태가 대표적인데, Swirl 형태가 널리 사용되는 이유는 침전성 부유물질 및 부상성 물질 등의 고형물을 제거 가능할 뿐 아니라, 유량의 조정 및 저류기능이 있어 급격한 유량변동에 대해 탄력적으로 대응할 수 있는 기능이 있다. 또한, 아주 짧은 체류시간으로 인해 소규모화가 가능하고, 구동부분이 없어 유지관리가 용이하며, 유체의 흐름특성을 이용하므로 에너지 소비가 전혀 없는 장점을 가진다(Field, 1974). 특히, 소규모로 지하화할 수 있어 기존 도시의 합류식하수관월류수 처리에 적용된 사례가 많다. 단점으로는 강우사상이 끝난 후 퇴적물을 제거해 주어야 하며, 경우에 따라서는 처리수 이송에 펌프장치가 요구되기도 한다는 것이다.

장치형 처리시설의 대부분은 원심력을 이용한 처리시설로 처리원리는 유출수내 고형물질에 회전에너지를 주어 관성을 이용하여 침전 분리시키는 것이다. Swirl 처리장치는 <그림 9>에서 보는 바와 같이 유입수가 조내에서 회전하도록 유도함으로써 입자에 관성력이 발생하고 짧은 시간내 중력에 의해 침전하는 처리원리를 가진다. 유입수는 원형의 Swirl 장치 하부에 위치한 유입관을 통해 접선방향으로 조내로 유입되면서 회전류가 발생하고, 이 회전류(vortex)에 의한 관성력으로 오염물질이 침강?분리되며, 농축된 오염물질은 유출 오리피스를 통하여 외부로 배출된다. 비중이 1보다 작은 부상물질은 스컴링(scum ring)과 부유물질 트랩(floatables trap)에서 제거되어 회전류에 의해 집수판 아래로 배출되며 Swirl 처리장치의 수위가 내려가면 차집관이나 기타 저류조에 저류되었다가 하수와 함께 배출된다.

 

 

4. 비점오염원 유출저감방안의 적용

 

(1) 비점오염원 처리시설 선정시 고려사항

비점오염원은 강우유출의 간헐성, 방대한 배출지점, 오염원 종류 및 부하의 다양성 때문에 점오염원에 비해 관리가 매우 곤란하다. 따라서 도시유출수를 집수하고 처리하기 위해서는 한 가지 방법만을 적용하기는 어렵고, 물리적인 기법과 비물리적인 기법으로 동시에 접근하는 방법을 고려하여야 한다. 물리적 조절방법은 식생, 침전, 여과에 의해 오염물을 제거하는 장치와 실제 오염물의 물리?화학적 처리방법을 말하며, 비물리적인 방법은 비점오염원 유출문제를 토지개발 및 이용제한 등의 법적인 규제와 오염물질 축적이나 강우기간 동안 씻겨 내려갈 가능성을 줄이는 발생원 조절방안을 포함한다.

도시지역에서의 효율적인 비점오염원 관리방법 선택시는 현재의 지리적, 제도적, 기술적 여건을 고려하여야 한다. 우선 물리적인 시설에 대한 선별기준은 선택된 시설이 바람직한 수준까지 오염물을 처리하는지, 도시지역에서 사용하는데 토지확보가 가능한지, 강우유출수를 처리하는데 있어서 최적의 배수지역인지, 지하수위에 의한 영향이 없는지, 시설에 대한 주민의 수용여부에 문제가 있는지 등을 선별단계에서 고려하여야 한다. 한편, 비물리적인 방법의 선별기준으로서는 본 규제방법이 문제되는 오염물질을 처리하기 위해 효율적인 방법인지, 현 정부의 시책 및 지자체의 특성상 실현 가능성이 있는지, 공공기관이 수용 가능한 시책인지를 검토하여야 한다.

도시지역에 비점오염원 처리시설을 적용할 경우 우선적으로 고려할 사항은 시설설치에 필요한 부지면적과 주민의 수용여부 등이다. 이러한 측면을 고려할 때 저류형, 침투형, 식생형은 부지소요가 크고 주민의 수용여부가 불투명해 도시지역에 적용할 경우는 면밀한 검토가 필요하다.

도시지역 비점오염원 저감의 가장 효과적인 방법은 비점오염원 유출저감과 아울러 우수유출 저감효과도 기대할 수 있는 방법이다. 이러한 방법으로는 저류형과 침투형이 대표적이다. 저류형과 침투형은 시설설치에 필요한 부지면적이 커 기존의 도시지역에 새로이 설치하기에는 무리가 있다. 따라서 기존 도시지역의 경우는 도시에 이미 설치되어 있는 강우 저류시설을 최대한 활용하는 방안을 강구하여야 한다. 즉, 빗물펌프장의 유수지와 수해방지를 목적으로 설치된 저류지를 비점오염원의 오염물질 저류시설로 활용해 오염부하를 저감시킬 수 있다.

유수지와 저류지는 시설은 기존 도시지역에 대부분 설치되어 있는 시설이며, 강우강도가 매우 큰 강우사상을 제외하고는 일년 중 건조상태로 유지되는 경우가 많기 때문에 합류식하수관거월류수(CSO) 및 초기우수를 저류시켜 오염물질을 침전 제거하는 시설로 활용할 수 있다.

기존의 시설 활용 외에 보다 적극적인 비점오염원 처리를 위한 방법은 처리시설을 신규로 설치하는 것이다. 앞에서 고찰한 바와 같이 도시지역의 경우는 시설설치에 필요한 부지면적과 주민의 수용여부를 최우선적으로 고려하여야 하기 때문에 저류형, 침투형, 식생형 처리시설보다는 장치형 처리시설이 적합할 것으로 사료된다.

장치형 처리시설은 부지소요가 작아 신규 개발되는 도시 및 기존 도시에 구분없이 적용 가능하며, 지하화할 수 있어 처리시설에 대한 주민들의 거부감을 배제할 수 있다. 특히, 관말에 설치하는 시설이기 때문에 기존 도시지역의 합류식하수관월류수 처리로도 적용 가능하다. 하지만, 아직 국내 여건에 적합한 장치형 처리시설의 제시가 없는 현실을 감안할 때 우선적으로는 홍수피해 저감목적의 저류시설을 비점오염원 저감시설로 활용하는 방안이 적절하다.

 

(2) 즉시 적용가능한 비점오염원 유출저감방안

도시지역은 전국적인 토지면적에 비해 차지하는 면적은 적으나 초기우수의 오염농도가 매우 크고, 도시활동에 의해 중금속 등 독성물질이 함유되는 사례가 잦아 적절한 처리대책이 절실하다. 도시지역 비점오염원 관리를 위해서는 우선 일정 규모 이상의 도시지역과 산업단지를 대상으로 우선 시행하는 방안을 고려할 수 있다.

비점오염원의 관리대책 중 가장 효율적인 방법은 발생원에서 제어하는 것이다. 국내의 현재 실정을 감안할 때 특별한 제도정비나 시설투자 없이 도시지역에서 적용할 수 있는 비점오염원 관리방안은 다음과 같다.

 

1) 도로청소

오염원을 제어하는 방법으로, 지표면의 오염수준을 감소시키는 방법이다. 도로노면 등에 축적된 오염물질이 강우에 의해 씻겨나오는 것을 방지하기 위해 주기적으로 도로청소를 실시한다. 개략적으로 도시지역이 불투수층인 경우, 거리청소를 실시하면 비점오염원의 15～25%를 줄일 수 있고, 또 우수저류시설을 적절히 설치하여 운영하면 50%의 도시 비점오염원을 저감시킬 수 있다(Novotny, 1991).

도로청소의 효과를 높이기 위해 일기예보를 참고하여 강우 전에 수행될 수 있도록 계획한다. 계절적으로는 여름철 장마 이전에 실시하며, 도로청소시는 차량통행량이 적은 시간대를 선정하여 실시한다.

 

2) 침식방지 및 침투능 증대

나지에는 식생을 조성하여 침식을 방지하고 토양표면을 보호한다. 침투능 및 지표저류능 증대를 위해 차량의 통행이 적고 노면이 대한 하중이 크지 않은 주차장 등에는 투수성 포장을 실시하여 지하 침투능을 증대시킨다. 지표면 배수가 유입되는 측구 유입부에는 식생이나 모래여과층을 설치하도록 하여 지표면 유출수의 침투능을 증대시키고 오염물질의 유출저감 효과를 기할 수 있도록 한다.

 

 

5. 비점오염원 관리를 위한 제도정비 방안

 

비점오염원에 대한 인식이 부족한 국내의 여건을 감안할 때 비점오염원 저감을 위해서는 관련제도의 정비가 필수적이다. 관련제도의 제?개정을 통해 비점오염원 유출을 규제하고 처리시설 설치에 정부의 지원을 가능하게 하도록 하여야 한다.

 

(1) 비점오염원 용어의 도입

비점오염원이 오염원으로 관리되기 위해서는 비점오염원을 오염원의 관리대상에 포함시킬 수 있는 용어의 도입이 필요하다. 용어의 도입방안은 현재 수질환경보전법 상에 ‘기타수질오염원’으로 언급된 수산물양식시설, 골프장, 운수장비정비 또는 폐차장 시설, 농?축?수산물 단순가공 시설, 사진처리시설 외에 비점오염원의 정의와 해당 시설이 언급되어야 한다.

 

(2) 도시지역 우수유출 및 비점오염원 유출저감시설 설치기준 마련

도시지역 우수유출 저감은 비점오염원 유출저감과 직결된다. 침투시설 등의 우수유출 저감시설은 오염원 유출저감과 아울러 첨두유출을 줄여 홍수피해를 저감시킬 수 있고, 지하수 함양을 증대시키는 등 다양한 잇점을 제공하고 있다. 이러한 시설이 도시지역에 적용되기 위해서는 관련 법규 또는 시방서에 설치기준이 제시되어야 한다. 기존 도시지역에 적용할 수 있는 시설과 신규로 조성되는 주택단지와 산업단지의 개발계획 수립시 비점오염원의 침투시설 및 저류시설 설치지침을 제시하여야 한다.

단위시설별 우수유출 저감시설 설치기준 제시 및 일정 규모 이상의 시설에 대해서는 우수유출저감시설 설치를 의무화하도록 한다. 우수유출저감시설 설치 의무화 시설의 우선 적용대상은 지붕면적이 일정면적 이상인 시설이다. 현재 수도법에 의하면 종합운동장?실내체육관 등 지붕면적이 넓은 시설물 중 지붕면적이 2천400제곱미터 이상이고, 관람석 수가 1천400석 이상인 시설물은 빗물이용시설을 설치?운영하여야 하는 것으로 규정하고 있으나, 이러한 기준을 강화해 공공건물 이상 규모의 시설은 의무적으로 빗물이용시설을 설치하도록 하여야 한다.

 

(3) 비점오염원 관리계획 수립

4대강 유역내 일정 규모 이상의 도시와 산업단지에 대해 비점오염원 유출특성 조사와 이에 대한 중장기적인 대책수립이 가능토록 비점오염원 관리계획을 수립토록 한다. 세부적인 시행방안은 현행 총량규제 시행방식과 유사하게 자율적인 비점오염원 관리제로 운영하되 비점오염원 관리계획을 수립한 지자체에는 정부에서 인센티브를 부여하도록 한다.

 

(4) 개발사업에 대한 환경영향평가시 비점오염원 처리대책 제시

현행 환경영향평가제도상에는 비점오염원 저감시설에 대한 언급이 없어 대규모 주택단지 및 산업단지 조성시 적절한 대책수립이 전무한 실정이다. 일부 산업단지의 경우는 환경영향평가 협의시 비점오염원 처리대책 수립이 요구되어 저류시설 형태의 처리시설을 설치한 사례가 있으나, 시설의 유지관리에 많은 문제점이 나타나고 있다. 이는 유역의 특성을 고려하여 처리방법을 선정하지 않았고, 시설의 규모결정 및 설계에 대한 경험부족에 그 원인이 있다고 할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 국내 여건에 적합한 비점오염원 저감시설에 대한 설계기준이 제시되어야 하며, 이러한 설계기준을 근거로 신규 개발사업의 환경영향평가 단계에서 비점오염원 저감대책이 수립되도록 하여야 한다.

 

 

 

 

 

부      문

 

세 부 내 용

도시청결 관리 및 주민홍보

도시청결 유지관리 및 주민홍보

-도시 청소 관리

 :청소주기, 시기, 방법 지침 보급

  지역주민 참여제(인센티브제)

-도시 녹지 농약?비료 및 도로 제설제 사용관리

 :기상연계 살포, 적정량 사용지침, 저오염 대체제 보급

-동물 노상 분뇨 및 가정용 유해물질 수거관리

 :표지판, 수거시설, 과태료 부과, 교육홍보

우?오수관거의 관리

하수관거 준설 관리

-관거준설 시기 및 준설토 처분관리

 :하수관거 유지관리 지침

도로변 측구 및 우수받이 관리

-쓰레기 유입방지 및 퇴적물 관리

 :개량형 우수받이, 퇴적물 준설주기, 시기, 방법

관거오접 및 개선

-오접방지 시공방안

-관거조사 및 오접개선 정비

 :하수도공사 시공관리요령

관거내 침입수/유입수(I/I) 제어

-장기적 관거정비사업 추진

하수관거 분류화

-선택적 분류화 추진

 :CSOs 오염부하 민감지역 위주

토지이용 규제

용도별 토지이용 제한

-토지구획화, 나대지 식생, 민감지역(상수원, 습지) 개발제한

단지내 불투수면적비율 규제

-개발계획 수립시 일정 비율의 투수면적 확보

발생원 관리

우수유출 저감방안

-학교, 운동장, 공원 주차장, 건물간 저류 등 (시설기준 및 관련법조항 제, 개정)

초기우수의 처리

저류형 시설

-빗물펌프장 저류조 및 유수지, 이중목적 저류지, 연못, 인공습지, 지하저류, 관내저류(시설기준 및 관련법조항 제, 개정)

침투형 시설

-우물, 침투지, 침투도랑, 침투통, 지하매관법, 쇄석공극저류법(시설기준및관련법조항 제?개정)

식생형 시설

-식생수로, 식생여과대

 (시설기준 및 관련법조항 제?개정)

장치형 시설

-장치별 적용가능 지역

 (Vortex/Swirl concentrator, Stormceptor, Stormfilter, CDS 등)

 

 

 

 

 

6. 결론

지금까지 국내 수질관리 정책은 하?폐수 등 점오염원의 처리율 확보가 최우선 과제였다고 할 수 있으며, 이러한 정책의 결과 상당한 오염부하의 저감과 수질개선 효과를 거두었다. 하지만, 수질오염부하의 상당부분을 차지하는 비점오염원에 대한 대책없이 점오염원 위주의 정책으로는 더 이상의 수질개선을 기대하기는 어려운 실정이다. 이제는 오염원의 관리대상이 점오염원에서 비점오염원으로 변화되어야 하며, 이는 국제적인 추세이다. 도시지역 비점오염원은 관거를 통해 유출되어 농촌지역 비점오염원에 비해 집수 및 처리가 용이하므로 국내 비점오염원의 관리방안 수립은 도시지역이 우선되어야 한다.

  부 문

세 부 내 용

CSO의 적정관리방안

합류식하수관거시스템의 하수처리장 적정운영 관리방안

-적정차집 및 바이패스 운영관리

-강우시 하수처리 공정 운영관리 지침

CSO의 처리방안

-비점오염원 관리대상 중 최우선 관리대상

-CSO처리는 관거에 매설할 수 있는 장치형 처리시설이 적합

주요 비점오염원의 중점관리

산업단지의 비점오염원 관리방안 수립

-원료 및 생산품의 하적, 야적, 실외가공, 폐기물 보관 등 공업활동시의 오염 발생원 관리 및 자가모니터링

 :오염발생원 관리목록 및 지침, 업종별 비점오염원관리 개별 지침, 자가 모니터링 운영 및 관리지침 작성

-낙동강특별법의 완충저류시설 확대 적용

중점관리대상 지역에 완충녹지대 설치

-산업단지 등 비점오염원 중점관리대상 지역의 경우는 초기우수의 수용하천 유입부에 식생대(filter strips) 설치

국내의 실정을 감안할 때 도시지역 비점오염원 저감대책 수립을 위해서는 단계적인 절차가 필요할 것으로 사료된다. 제도적인 측면에서는 우선 오염원으로서 비점오염원의 중요성을 인식하게 하는 정부의 주도적인 노력이 필요하며, 이러한 분위기가 성숙된 후 비점오염원 관리에 필요한 관련제도의 제?개정되어야 한다.

비점오염원 처리시설 설치에 있어서도 현장에 즉시 적용할 수 있는 단기적인 방안과 장기적으로 연구개발이 필요한 방안으로 구분하여 접근하여야 한다. 단기적인 대책은 기존의 시설을 활용하거나 간이 처리시설을 이용하여 비점오염원 유출을 저감시킬 수 있는 방안이다. 비점오염원 유출저감을 위해 활용가능한 기존 시설은 빗물펌프장의 유수지와 수해방지를 목적으로 설치된 저류지 등이다. 이러한 시설은 설계빈도가 비교적 큰 시설로 일년 중 이용되는 횟수가 많지 않으므로, 시설을 개선하여 초기우수의 저류시설로 활용할 수 있다.

도시지역 비점오염원 저감시설은 오염물질 유출저감과 아울러 우수유출을 저감할 수 있는 시설이어야 한다. 도시지역 우수유출 저감은 비점오염원 유출저감과 직결된다. 침투시설 등의 우수유출 저감시설은 오염원 유출저감과 아울러 첨두유출을 줄여 홍수피해를 저감시킬 수 있고, 지하수 함양을 증대시키는 등 다양한 잇점을 제공하고 있다.

비점오염원 유출저감과 우수유출을 억제할 수 있는 시설로는 저류형과 침투형이 가능하나, 부지소요가 크고 주민의 수용여부가 의문시되기 때문에 시설 설치시 이에 대한 충분한 고려가 있어야 한다. 저류형 시설은 부지소요가 커 도시지역에 신규 설치하기는 곤란하므로 홍수피해 저감을 목적으로 설치된 유수지나 저류지를 활용하는 방안이 적절하다. 침투시설은 저류시설과 함께 도시지역에서 단기적으로 적용가능한 비점오염원 저감시설은 침투시설이다. 도시화로 인해 불투수성인 지표면의 일부를 식생 조성 및 투수성 포장 등을 통해 지표면의 투수능을 증대시키는 방법으로 차량통행이 적은 주차장을 투수성 포장으로 교체하는 방법이 가능하다.

도시지역 비점오염원에 대한 보다 근본적인 저감방안 마련을 위해서는 관련제도의 정비를 통해 비점오염원에 대한 규제기준이 수립되고 시설설치에 필요한 정부의 재정적인 지원제도가 확립되어야 한다. 이는 장기적인 측면의 비점오염원 대책이라 할 수 있다. 비점오염원을 오염원의 관리대상에 포함시킬 수 있는 용어의 도입이 우선되어야 하며, 일정 규모 이상의 개발사업 시행시 비점오염원 저감시설 설치를 의무화 하는 관련제도의 정비가 필요하다.

비점오염원 저감방안 수립과정에서 간과되지 말아야 할 부분이 비점오염원 유출특성에 대한 장기적인 모니터링이다. 비점오염원 모니터링은 다른 조사에 비해 인력과 장비소요가 큰 반면, 조사지점의 유역특성 및 강우사상에 따라 유출특성의 변화가 크기 때문에 일정한 경향을 도출하기 위해서는 매우 방대한 기초조사가 선행되어야 한다.

비점오염원 유출특성에 대한 모니터링과 함께 국내 여건에 적합한 장치형 처리시설 개발에 지속적인 관심을 가져야 한다. 도시지역의 경우 비점오염원 유출저감과 아울러 우수유출을 저감시킬 수 있는 저류형, 침투형 시설이 적절한 시설이나 부지소요가 커 이러한 시설의 적용에는 한계가 있다. 따라서 부지소요가 크지 않은 장치형 처리시설의 설치가 불가피하다.

비점오염원 분야는 타 분야에 비해 기초조사에 방대한 투자가 요구되고, 새로운 기술개발에 대한 동기부여가 약하기 때문에 정부의 주도적인 역할이 매우 중요하다. 비점오염원 기초조사 및 관련시설 설치에 정부의 적극적인 지원이 필요하며, 관련부처간의 긴밀한 협조를 통해 비점오염원 저감시설 설계 기준이 제시되어야 한다. <표 2> 계속<표 2> 도시지역 비점오염원 유출저감 방안 및 세부내용<표 1)> 도시지역 비점오염원 유출저감방안

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블로그 >생각하라.. 생각하라.. 그리고 행동하라..
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