비점오염원 배출특성과 관리방안(최지용·한국환경정책평가연구원 정책연구부장) 관리기반 구축·처리대책 강구 시급생활하수·분뇨 동시처리 할 수 있는 합병정화조 보급 확산 필요
특히 일부 독성오염물질의 경우, 비점오염원에 의한 농도가 점오염원보다 높은 항목도 존재하며, 강우시 유입량도 막대하여 수질환경에 큰 영향을 미친다.
현재 우리나라에서는 ‘맑은 물 공급종합대책’ 등과 같은 범정부적 수질관리 시책을 추진하고 있으나, 아직도 하천과 호소의 수질은 크게 향상되지 않고 있다. 이 원인 중의 하나는 비점오염원을 적절히 관리하지 못하여 비점오염원으로부터 상당량의 부하량이 공공수역으로 유입되기 때문으로 추정할 수 있다.
장래의 수질관리 성공여부는 비점오염원의 효율적인 관리여부가 큰 변수로 작용할 것으로 본다. 따라서 공공수역의 수질관리를 위해서는 토지이용과 지역특성을 고려한 비점오염원 부하량의 합리적인 조사, 오염부하량 절감을 위한 관리기술의 개발, 비점오염원 관리정책의 개발 등이 필요하다.
1. 문제의 제기
공공수역으로 유입되는 오염물질은 크게 점오염원(point source pollutants)과 비점오염원(nonpoint source pollutants)으로 구분할 수 있다. 비점오염원은 넓은 면적에 분포하는 오염물질로서 산림, 초지, 도시용지, 건설지, 농경지, 하상퇴적물, 도로, 대기오염강하물 등의 부하를 말하며, 일반적으로 이들 부하는 강우시 유출되기 때문에 일간, 계절간 배출량 변화가 크며 예측과 정량화가 어렵다. 비점오염원이 수질에 미치는 영향은 경제활동수준이 증가하고 토지이용도가 고밀도화 되고, 하수처리율이 향상될수록 커진다.
▲ 일정규모 이상의 비점오염원은 점오염원으로 간주하여 방류수 수질기준을 적용하는 등 적극적인 처리방안도 강구하여야 한다.
특히 도시지역 하천의 경우, 각종 유기독성물 및 중금속의 주요 오염원이 비점오염원으로 인한 것으로 밝혀지고 있으며, 폐쇄성 수역의 경우 영양물질의 80% 이상이 비점오염원에 의한 것으로 계산되고 있다. 미국 등 일부 국가에서는 비점오염원의 적극적 규제 및 처리를 실시하고 있으며, 우리나라도 최근에 와서 공공수역의 수질관리를 위해서는 비점오염원 제어가 중요하다는 사실이 점차 인식되고 있다.
2. 비점오염원 배출특성 및 기여율
비점오염원 배출특성을 살펴보기 위해 토지이용별 비점오염원단위를 산정하였고, 원단위 산정을 위한 토지이용 구분은 도시용지, 논, 밭, 목장용지, 산지의 5종류로 분류하였다. 비점오염원 유출량 파악을 위한 유출수의 성분조사는 4대강(한강·낙동강·금강·영산강)별, 각 토지이용별로 대표지역을 3개소씩 총 60개 조사지점을 선정하여 BOD, COD, SS, T-P, T-N 등을 조사하였다.
1). 토지이용형태별 비점오염 배출원단위
우리나라의 토지이용별 비점오염원 배출원단위는 다음 <표 1 designtimesp=8435>에서 보듯이 산지에서 평균 3.4kg BOD/ha/yr, 9.3kg COD/ha/yr, 0.52kg T-P/ha/yr, 8.05kg T-N/ha/yr으로 전 항목에서 배출부하 원단위가 가장 작았으며, 도시지역에서 평균 313.6kg BOD/ha/yr, 388.7kg COD/ha/yr, 7.66kg T-P/ha/yr, 49.98kg T-N/ha/yr으로 BOD의 경우 산지보다 92배나 많았다.
<표-1 designtimesp=8438> 토지이용별 비점오염원 원단위(단위: kg/ha/년)
SS BOD COD T-P T-N
도 시 929.0(24.1) 313.6(92.2) 388.7(41.8) 7.66(14.7) 49.98(6.2)
논 71.8(1.9) 8.4(2.5) 22.6(2.4) 2.22(4.3) 23.93(3.0)
밭 293.4(7.6) 5.8(1.7) 16.5(1.8) 0.87(1.7) 34.45(4.3)
목장용지 933.8(24.2) 128.0(37.6) 264.1(28.4) 6.29(12.1) 19.61(2.4)
산 지 38.5(1.0) 3.4(1.0) 9.3(1.0) 0.52(1.0) 8.02(1.0)
( )내는 산지에 대한 배율
2). 비점오염부하량의 계절별 특성
비점오염부하량은 강우-유출과 밀접한 관련이 있어 전체 비점오염원의 약 45.9%가 7∼8월에 유출되며, 건기인 10월에서 4월까지는 연간 총량의 약 20%, 5월에서 9월까지는 약 80%가 유출된다. 즉 하천유량이 많을 때 비점오염부하량이 증가하므로 홍수기에 오히려 수질이 악화되는 현상이 나타난다.
<표-2 designtimesp=8453> 전국연간 BOD 월별 배출량(단위 : ton, %)
월 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 계
배출량 3,141 4,650 8,252 14,00 15,834 28,729 49,287 48,263 24,445 8,492 4,655 2,649 212,39
> 년비율 1.5 2.2 3.9 6.6 7.5 13.5 23.2 22.7 11.5 4.0 2.2 1.2 100
3). 토지이용별 비점오염류출량
토지이용별 비점오염유출량은 SS, BOD, COD의 경우는 도시지역에서, 영양물질인 T-P와 T-N은 농지지역에서 비교적 많이 유출되고 있다. 특히 우리나라는 몬순기후의 영향을 받아 비점오염원이 우기에 집중적으로 배출되어 공공수역에 큰 오염원으로 작용하고 있다.
<표-3 designtimesp=8464> 전국 토지이용별 연간 배출량(단위: ton)
오염원 도 시 논 밭 목 장 지 산 지 총 계
SS 433,843 91,378 272,715 48,283 278,459 1,124,678
(38.6) (8.1) (24.2) (4.3) (24.8) (100)
BOD 158,713 10,878 5,657 7,117 30,034 212,399
(74.7) (5.1) (2.7) (3.4) (14.1) (100)
COD 196,721 29,267 16,094 14,684 79,804 336,570
(58.4) (8.7) (4.8) (4.4) (23.7) (100)
T-P 3,877 2,875 858 350 4,462 12,422
(31.2) (23.1) (6.9) (2.8) (35.9) (100)
T-N 25,295 30,989 33,603 1,090 68,820 159,797
(15.8) (19.4) (21.0) (0.7) (43.1) (100)
( )내는 전국 총합에 대한 비율임
4). 점오염과 비점오염 부하량 비교
점오염부하량과 비점오염부하량을 비교해 보면 수계로 유입하는 총오염원중 비점오염원에서 유입되는 부하량이 SS가 54.7%, BOD가 16.1%, T-P가 26.2%, T-N가 50.4%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 이 결과에서 보듯이 일부항목에서는 비점오염부하량이 전체 오염부하량의 절반 이상을 차지하고 있다.
<표-4 designtimesp=8484> 점 및 비점오염원의 부하량비교(1995)
점오염원 (톤/년) 비점오염원 (톤/년) 비점오염원 비율(%)
SS 931,522 1,124,678 54.7
BOD 1,110,212 212,399 16.1
T-P 34,917 12,422 26.2
T-N 157,013 159,797 50.4
3. 비점오염원의 효율적 관리 방안
환경기술의 발전에 따라 점오염원을 제어할 수 있는 다양한 기술이 개발되었고 또한 이들 기술을 이용하는 많은 오·폐수처리장이 건설되어 운영되고 있지만 공공수역의 수질개선은 획기적으로 이루어지지 않고 있다. 그 이유 중 하나는 토지이용의 고도화에 따른 비점오염원 발생량 증가에 적절히 대응하지 못했기 때문이며, 특히 폐쇄성 수역의 경우 상당부분의 영양물질이 비점오염원에 의해 유입되고 있다. 미국의 경우, 이와 같은 비점오염원 처리를 위해 상당한 노력을 기울이고 있으며, 효율적인 제어를 위해 일정규모 이상의 비점오염원은 점오염원으로 간주해 방류수 기준을 적용하고 있다.
도시적 토지이용이 비점오염원에 미치는 영향으로는 각종 생산활동과 토지이용의 고도화로 비점오염 발생량이 증가하고, 택지개발 및 도로의 건설 등으로 불투수층의 비율이 높아지면서 비점오염원의 배출력이 증가하게 된다. 한편, 비도시적 토지이용인 농지 및 산지 등도 과도한 개발과 생산추구로 인해 비점오염원 발생량은 증가하는 반면, 비점오염원을 제거할 수 있는 하천변 수림이나 늪지가 파괴되어 비점오염원 유출을 효율적으로 제어하지 못하고 있다.
우리나라는 도시화 및 산업화 밀도가 높고 농지의 경우도 고도로 이용하고 있어 이들에서 발생하는 비점오염원이 수환경에 큰 영향을 미치고 있다. 앞에서도 보았듯이 부유물질과 총질소 등 일부 수질항목은 비점오염부하량이 총 오염부하량의 과반수 이상을 차지하고 있다. 따라서 이러한 비점오염원에 대한 적절한 대책없이는 효율적인 수질관리가 어렵다. 우리나라에서 비점오염원관리를 위해 추진해야 할 사업은 다음과 같다.
1). 비점오염원 관리기반의 구축
비점오염원의 관리를 위해서는 우선 비점오염원의 발생-유출 등에 대한 지속적인 기초조사가 필요하다. 이를 위해 유역별, 토지이용별 대표지역을 설정해 비점오염원의 모니터링을 실시하여 주요 비점오염물질에 대한 발생과 유출 메카니즘을 분석하는 연구가 필요하다. 특히 점오염원은 연간 균일하게 유입되나 비점오염원은 강우시 일시에 다량으로 유입되기 때문에 이와 같은 피크유입에 대한 수질영향 조사가 필요하다. 호수지역에서의 부영양화와 비점오염원 관계 분석 및 폐쇄성 해역에서의 적조와 비점오염원과의 연관성 조사도 이루어져야 한다.
또한, 비점오염원 대량발생지역의 수질관리강화를 위해 공업지역, 건설지역, 매립지, 탄광지, 농지 등에 대한 비점오염원 관리기준이 마련되어야 한다. 특히 일정규모 이상의 도시우수 유출수, 공단지역 우수유출수, 쓰레기 매립장의 침출수 및 우수유출수, 도시내 주요 비점오염원 배출시설(주유소, 제재소, 폐차장, 자동차 정비사업소 등)에 대한 우수유출수 규제방안이 마련되어야 한다.
이를 위해 일정규모 이상의 비점오염원은 점오염원으로 간주하여 방류수 수질기준을 적용하는 등 적극적인 처리방안도 강구하여야 한다. 이와 같은 관리대책이 수립되기 위해서는 우선적으로 우리나라의 동북아시아 몬순기후(장마, 태풍, 집중호우 등)와 토지이용 특성을 반영한 비점오염원 발생, 축적, 유출, 수체영향에 대한 지속적이고 체계적 연구가 선행되어야 한다.
2). 비점오염원 처리대책의 강구
합류식 하수관거 시설이 되어 있는 기존 도시에 대해서는 도시청결관리 및 도시우수의 저류 침전 등을 통한 비점오염부하의 저감대책을 추진하여야 한다. 하수관으로부터의 하수 누출이 도시지역의 주요 비점오염원으로 작용하고 지하수 오염의 주요원인이 되므로 기존 하수관망을 정비하여 하수관의 통수능력 향상 및 누출최소화 대책을 추진하여야 한다. 상수원 수질에 큰 영향을 미치고 있는 소규모 축산농가에 대한 고효율 정화조 설치를 통해 비점오염원발생 원인을 제거하고 하수관거 미보급지역에 대한 정화조 지원 강화와 생활하수와 분뇨를 동시에 처리 할 수 있는 합병정화조의 개발보급이 필요하다. 뿐만 아니라 상수원주변 산림훼손억제, 수변의 목초지대 조성, 기존 습지이용 등의 적정활용 도모 등 우리나라의 특성을 고려한 비점오염원 관리기법의 도입이 필요하다.
▲ 일정규모 이상의 공사장에 대해서는 토사유출방지시설을 의무화함과 동시에 공사 후 사후관리의 철저로 비점오염원 유출을 방지하여야 한다.
우수저류, 우수침투, 유출지체를 통한 비점오염원 유출 억제방안을 고려함과 동시 고형물 걸름장치(bar racks 또는 screens)나 우수내 고형물 분리장치(swirl concentrators 또는 vertex solids separators) 등을 사용하여 우수유출수에서 최대한의 부유고형물질 제거 방안도 고려하여야 한다. 물의 수문학적 순환장애를 최소화하기 위한 침투성 포장재 사용, 녹색댐 건설을 추진하여 강우-유출을 억제하는 기술을 개발해야 한다.
대형 공사장의 토사유출에 대한 규제제도 도입과 토사유출규제를 생태계 복원기술과 연계하여야 한다. 현재 각종 공사장에서 이용하고 있는 단순 토사방지 등과 같은 공학적 기법에 비점오염원 유출억제 및 생태계복원과 연계관리를 유도하도록 한다. 또 정부공사 발주부터 비점오염오염원 관리기법과 생태계 복원기술과 연계관리되도록 하고, 일반 민간공사에 대해서도 일정규모 이상의 공사장에 대해서는 토사유출방지시설을 의무화함과 동시에 공사 후 사후관리의 철저로 비점오염원 유출을 방지하여야 한다.
3). 비점오염원과 점오염원의 연계운영
도시지역의 초기 우수유출수와 같이 수질에 큰 영향을 미치는 비점오염원은 점오염원처리와 연계하여 적극적인 처리방안을 고려하여야 한다. 그리고, 상수보호구역 및 수질관리특별대책지역으로 지정된 지역에서는 비점오염원의 현지처리기법을 도입하고, 비점오염원과 점오염원 처리효율을 비교하여 경제적인 오염원 저감방안을 모색해야 한다.
4). 비점오염원 교육과 홍보 실시
비점오염원의 중요성과 오염특성에 대한 대국민 홍보가 필요하다. 특히 농지 비점오염원에 대한 작물별 비료 및 농약의 최적 살포량을 산정하여 교육하여야 하고 축사에서의 비점오염원관리기법의 개발과 보급도 필요하다. 뿐만 아니라 도시지역에서도 청결관리 등 비점오염원 관리방안을 마련하여 국민에게 적극적인 홍보와 교육을 실시하여야 한다.
4. 맺는 말
지금까지 우리나라에서는 점오염원에 대해서는 적극적인 처리대책이 추진되고 있으나, 비점오염원에 대해서는 구체적인 대책을 추진하지 않아 효율적인 수질관리정책 수립에 있어 사각지대로 존재하고 있다. 앞에서 살펴본 바와 같이 우리나라에서 비점오염원의 기여율은 일부 오염물의 경우 총 배출량의 절반 이상을 차지하고 있으며, 점오염원 처리를 위한 환경기초시설의 완비와 토지이용의 고도화에 따라 비점오염원의 기여율은 더욱 비중이 증가하리라 전망된다. 따라서 효율적인 수질관리를 위해서는 비점오염원 관리기반의 구축, 비점오염원 처리대책의 강구, 비점오염원과 점오염원의 연계운영 등 비점오염원에 대한 적극적인 관리대책이 필요하다.