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[파트 1] 분류식 하수관거 기본방향
[이슈&트렌드] 분류식 하수도 시설·유지보수기준 개선방안 / 김응호 교수(홍익대 토목공학과)
2008년 01월 07일 (월) 00:00:00 편집국 waterjournal@hanmail.net

현행 하수도 관련 규정 합류식 하수관거 위주로 편재
       분류식 하수관거 기준 마련 시급           

재해 예방·수질오염방지 위한 우수 배제기능 강화 필요
상하수도시설 민간위탁 시 ‘ISO/TC 224’ 규정 준수해야

   
▲ 김응호 교수(홍익대 토목공학과)
최근 우리나라의 분류식 하수관거 보급률이 44%에 달하고 있다. 따라서 합류식 하수관거 위주로 편재되어 있는 현행 하수도 관련 규정과는 별도의 분류식 하수관거에 대한 기준 마련 및 하수관거의 재해예방 기능 강화에 따른 분류식 하수관거 체계에서의 내수 배제 및 우수 유출 저감방안의 보강이 필요할 것이다. 

즉, 이번 「분류식 하수도시설기준 및 유지보수기준 개선방안 연구」용역의 목적은 최근 분류식하수관거가 많이 보급되고 있는 현실을 감안하여 필요시 분류식 하수관거 시설기준 마련에 필요한 사항과 분류식 하수관거 유지관리기준, 분류식 하수관거 계획 시 유의사항과 규모설정요령을 마련하기 위한 것이다. 

■  하수배제 방식별 특성분석

우리나라의 하수도정비는 1970년대 이후 시작되었다. 하수도사업의 중심이 기존 도시지역을 대상으로 하수처리시설(차집관거 포함) 설치에 주력하였으며 합류식·분류식 하수관거 정비에 대한 충분한 검토는 없었다.

본격적인 하수도사업은 1980년대 이후 하수처리시설 설치를 중심으로 시작되었다. 하수관거 정비사업은 사실상 2000년 이후라고 볼 수 있으며 서울 등 대도시를 제외하고는 시작단계부터 분류식 우선을 원칙으로 했다.

“최근 공공수역의 수질오염방지 등 하수도의 역할이 커지고 있으므로 앞으로의 하수도 계획에 있어서도 하수 배제방식은 우수에 의한 침수방지뿐 아니라 오수에 의한 공공수역의 수질오염방지 및 슬러지 자원화 등의 미래형 하수도 정비를 위해 원칙적으로 분류식을 채용하는 것이 바람직”

최근 공공수역의 수질오염방지 등 하수도의 역할이 커지고 있으므로 앞으로의 하수도 계획에 있어서도 하수의 배제방식은 우수에 의한 침수방지뿐 아니라 오수에 의한 공공수역의 수질오염방지 및 슬러지 자원화 등의 미래형 하수도 정비를 위해 원칙적으로 분류식을 채용하는 것이 바람직하다.

분류식에는 우수관, 오수관을 완전히 별도의 계통으로 매설하는 ‘완전분류식’과 오수는 암거화한 오수관 계통으로 배제하되, 우수는 도로 측구 및 기존(재래) 수로를 활용하여 주로 배제하는 ‘오수분류식’(또는 ‘불완전분류식’으로도 부름)의 두 가지 종류가 있다.

오수분류식은 완전분류식에 비하여 유지관리면에서 다소 불리하지만 건설비가 훨씬 적게 들어가면서도 공공수역의 수질보전 목적도 조기에 달성할 수 있는 배제방식으로서 우리나라 농어촌을 포함한 지방도시의 하수도정비 모델로 이 오수분류식의 채택을 적극 검토할 가치가 있다.

오수분류식을 택하는 경우 현재 하수구로 사용 중인 도로 측구(U자구 등)는 우수거로 전용할 수 있는 대단히 경제적으로 하수도정비가 가능하나, 우수배제 계통에 오수관을 잘못 연결시키는 소위 ‘오접’을 적극 방지하여야 하며 정기적으로 청소를 해야 하는 등 유지관리에 세심한 주의가 필요하다.

하나의 도시(처리구역) 내에서도 지역 형편에 의하여 합류식과 분류식을 부분적으로 병용하는 경우도 있으며, 이 경우를 ‘합병식(合倂式)’으로 부르기도 한다.

■  합류식·분류식 하수도 특징

분류식 하수도의 경우, 집중호우 시 오수관거 계통으로 과량의 우수(지하수)가 유입되어 분류식 하수도 월류수(SSOs) 문제를 야기하는 등 분류식에서도 우수배제 대책은 합류식과 마찬가지로 대단히 중요하다.

분류식 하수도 계획을 채택하는 경우, 완전분류식의 경우는 물론이고 ‘오수분류식’을 채택하는 경우라 하여도 계획수립의 순서는 우선 우수배제 계획부터 세우고 다음으로 오수배제 계획을 수립하는 것이 수순이며, 하수도정비 계획 시 이 순서를 반드시 지켜야 함을 강조한다.

완전분류식의 경우 우수배제는 완전히 우수관을 매설하는 등 암거화 시설로 우수를 배제하는 것이 보통이며, 오수 분류식의 경우는 기존의 배수로 시설을 최대한 활용하여 우수를 배제하도록 계획한다.

기존의 우수관거 중심의 우수관리 방법과는 기본적으로 다른 혁신적인 대안인 자연배수 시스템(Natural Drainage System;NDS)을 사용할 것을 제안할 수 있다. 기존의 우수관거를 이용한 배수 시스템은 유분, 페인트, 비료성분, 중금속 등 우수에 포함된 미량의 유해성분 물질이 곧바로 하천이나 호소 등으로 유출되어 방류수역의 수질을 저하시키고, 하천 및 해양 먹이사슬을 교란시키는 등 수생 생태계의 보전에 많은 문제를 야기시켰다.

그러나 자연배수 시스템은 신도시나 신규 단지에 조성할 경우 분류식 하수도로 정비하면서 도로면보다 낮게 위치하도록 설계된 화단 등의 자연배수로를 이용하여 될 수 있는 대로 자연 지표면(나무, 풀 등의 식물, 인공낙차공, 소형 습지 등을 이용)과 빗물이 많이 접촉한 후 배수되도록 하여 물이 침투가 되고, 유속을 느리게 하여 여러 가지 오염물질들을 여과하는 친환경적인 기능을 하게 된다.

■  외국 하수관거 문제정관리현황

①  미국 1982년 미국의 ASCE&WPCF가 출간한 『오수관거설계·시공지침서』에 따르면, 오수관거와 우수관거를 분리한 분류식 하수관거 체계는 매우 바람직한 것으로 여겨져 예외적인 경우를 제외하고는 신설 관거의 부설시 사용되는 것이 좋은 것으로 간주하고 있다.

분류식 하수관거 체계의 주요 장점으로 방류수역을 오염으로부터 방지하고 처리장에서 처리해야 할 대상에서 우수를 제외시킴으로써 결과적으로 처리장 건설비와 운영비를 절감할 수 있다는 것이다.

합류식 하수관거 체계는 분류식 하수관거 체계로 전환하기에는 너무 어렵고 비용이 많이 들기 때문에 미국의 오래된 도시에서 흔히 볼 수 있으며, 경제적으로 타당성이 있는 지역에서 하수처리 시설의 규모를 줄이고 에너지 수요를 절감할 수 있는 곳에서만 분류식화가 바람직하다고 보고 있다. 따라서 미국의 동부지역에는 합류식 하수관거 체계를 갖춘 도시가 많고 서부지역에는 분류식 하수관거 체계를 갖춘 도시가 많다.

미국 LA 근교의 오렌지카운티 하수국(OCSD)에서는 지난 50년 동안 중부와 북부 오렌지카운티에 속한 21개의 소도시에서 거주하는 인구 240만 명에 의해 하루동안 발생되는 약 100만㎥의 하수를 안전하게 재이용하고 처리하는 역할을 담당하고 있다.

2007년도의 예산은 5억1천300만 달러인데 이 중 3억6천만 달러를 시설개량에 투자했고, 2017년까지 30억 달러의 예산으로 시설 확장과 시설 개량을 위해 투자할 예정이며, 현재 86개의 프로젝트가 진행 중이다. 이 중 75%가 2012년에 완성 또는 완공될 예정이다.

OCSD의 관계자는 이 지역이 LA가 확장, 발전되면서 새롭게 개발된 곳이라 합류식 하수관거 체계는 존재하지 않았으며, 도시의 생성단계부터 분류식 하수관거 체계를 갖추었던 것으로 기억하고 있다.

세크라멘토 지역 카운티 하수도국은 1974년부터 세크라멘토 카운티의 도시화된 지역을 위한 오수를 수집하고 처리하기 위해 County Sanitation District 1, City of Sacramento와 City of Folsom과 함께 협조하여 일하고 있다. 세크라멘토 다운타운은 오래된 도시라서 일찍이 합류식 하수관거 체계가 발달된 곳이라 이를 계속 유지하고, 그 외 다른 곳은 분류식 하수관거 체계로 건설되어 있다.

3단계의 강우상태, 즉 약한 강우, 중간 강우, 강한 강우로 나누어 관리하고 있었으며, 많은 비가 오는 경우 CSO가 발생하게 되는 구조를 갖고 있다. SSOs는 미국 전체가 관심을 갖고 있는 중요한 문제로 인식, 캘리포니아주 정부에서는 인터넷을 이용해 SSOs의 보고체계를 갖추고 100마일(160㎞)당 10∼20건수의 SSOs가 발생하고 있음을 확인했다. 최근 2∼3년간 SSOs의 발생 저감을 위한 새로운 규제가 만들어지고 이에 따라 자산관리에 관한 연구와 자료의 축적이 이루어지고 있다.

미국 워싱턴주 시애틀을 포함하고 있는 킹카운티는 시애틀을 포함하고 있는 킹카운티는 시애틀 도심에는 합류식 하수관거와 그 나머지 지역에는 분류식 하수관거 체계로 구성된다. 과거에 건설된 시애틀 도심의 합류식 하수도에 많은 비가 내릴 경우 합류식 하수관거에 월류수가 발생되기 때문에 하수관에 유입되는 우수를 줄이기 위한 사업을 하고 있다. 가장 오래된 하수관거는 1906년에 설치되었고 관경은 305㎜(12인치)부터 3천658㎜(12피트) 이상의 대구경관도 있다.

앞으로의 과제로 자산관리 계획을 수립하여 장기적인 하수관거 정비계획과 시행을 하려고 준비중이며, 압력관과 펌프장 등의 기반시설을 교체할 계획인데 앞으로 10년 동안 1억2천500만 달러를 투자해 압력관 보수와 교체를 계획 중이며, 향후 30년에 걸쳐 하수처리구역에 추가인구 100만 명과 54MGD(20만5천200㎥)의 하수량을 집수, 처리할 수 있는 증설계획을 갖고 있다.
분류식 하수관거 시스템으로 150개의 배수분구를, 합류식 하수관거 체계인 320개의 배수분구에 대해 수리모델을 구축하여 관리하고 있으며, 통수용량 부족과 SSO 또는 CSO 발생지역 등의 문제가 있는 지역을 GIS와 연계함으로써 시설개량을 위한 준비를 진행하고 있다. 아울러 I/I 저감을 위해 유량모니터링과 모델링 작업을 확대, 강화하여 실시하고 있으며 이를 위한 파일럿 시험 프로젝트와 시범사업을 추진하고 있다. 높은 편익·비용의 비를 갖는 프로젝트에 사업 우선 순위를 두어 투자하고 있다.  

② 일본  일본의 하수도시설 계획 및 설계 기준은 『하수도 시설계획·설계지침과 해설』을 기본으로 하며, 각 지자체별로 약간씩 변경하여 적용하고 있다. 도쿄는 당초 19C에 분류식을 도입하였으나 현재 합류식이 82%에 달하고 있다. 그 이유로는 지역적 특성상 비가 많이 오고, 일찍이 도시화가 진행된 지역에 대해서는 시공여건이 곤란해 분류식처럼 우수관 및 오수관을 각각 분리하여 시공하기가 여의치 않았고, 도시화에 따른 조속한 하수도 정비가 요구되어 합류식의 비중이 높다.

고베시는 분류식 하수관거 비율이 일본에서 가장 높은 98.5%에 달하지만 기존 합류식 지역을 분류식화한 사례는 아직 없다. 기존관이 노후화 되어 최대오수량의 3배 이상이 유입되어 관거 정비가 필요한 상황이며, 우수 암거는 개거로 변경하는 추세다. 또 2008년부터는 관거의 내진설계를 고려할 예정이다.

사이타마시는 지역적으로 저지대이며 1953년부터 관거 정비를 시작하였고 하수도 보급률은 82.4%이며, 1972년부터 분류식 관거를 도입하여 현재 약 80%가 분류식 관거로 구성되어 있다. 사이타마시 중심부는 합류식이지만 순차적으로 분류식화가 진행되고 있다. 합류식 지역의 경우 폭우 시 하수도 범람으로 아귀 등 환경문제가 발생하고 있어 유역별로 통합하여 하수도 정비를 시행하고 있다.
     
■  국내 하수관거 현황·발전방안

“합류식 하수관거 체계는 비점오염원 저감 등 여러 장점이 있지만 가정 분뇨의 하수관거 직투입과 부엌 음식물 파쇄기 설치 통한 음식물쓰레기 하수관거 직투입이 불가능하고, 대기에 노출되는 물받이·맨홀 구멍으로부터 발생되는 고질적인 악취문제 등을 해결하기 어려워 더욱 고차원적인 하수관거 체계로 발전하는데 한계가 있어”

우리나라의 하수관거는 1396년(태조 5년)에 홍수피해 저감을 위해 청계천 배수 및 정비사업을 시행한 것이 시초라 하겠다. 이후 1410년(태종11년) 개천도감 설치, 1410∼1430년(세종13년)에 청계천 등 주요 하천의 제방 축조와 하천 폭 확장 사업, 1760년(영조37년)과 1833년(순조34년) 청계천의 대대적인 개수 및 준설, 1897년 이후 경성 도시계획에 의거해 6천832m 암거축조, 1918∼1943년 총 225㎞의 지선·간선 관거 설치 등 꾸준한 발전이 이뤄졌다.

6.25 사변을 거치면서 침체에 빠진 하수도사업은 1960년대 초반까지 합류식 관거 보급실적이 600㎞ 이내로 매우 미비하다가 1976년 청계천 하수종말처리장 준공 후 지속적인 하수도 보급이 이루어지면서 1979년 말에는 합류식 관거 위주로 약 1만㎞의 관거가 보급되었다.

그리고 1989년대 초에는 약 331㎞의 분류식 관거가 보급되기 시작했다. 한편, 2000년대에 이르러서는 합류식 하수관거 연장이 거의 포화상태에 도달함에 따라 환경부는 2002년을 ‘하수관거 정비 원년의 해’로 선포했다. 이에 2002년 이후로 한강수계 하수관거 정비사업, 댐상류지역 하수도시설 확충사업, BTL 하수관거 정비사업 등 분류식 하수관거 연장이 급증하기 시작했다.

국제 물협회(IWA)에서는 2000년도에 상수도 서비스에 관한 성과지표의 지침서를 발간하였으며, 이어서 2003년도에도 하수도 서비스에 관한 성과지표의 지침서(2003, IWA)를 발간했다.

2002년 9월 프랑스 파리에서도 상하수도 서비스 표준화를 논의하기 위한 ‘제1차 ISO(국제표준화기구) 전문위원회 224(TC224)’ 총회가 열려 ‘상하수도 관련 서비스 활동’의 국제표준화를 공식의제로 채택, 한국은 ISO기술관리 이사회의 이사 및 TC224의 정회원 자격으로 동 제안에 찬성했다.

국제 표준화는 향후 세계 물 시장에서의 막대한 이권들에 커다란 영향을 미칠 것으로 예상되며, 상하수도 사업의 공사화·민영화 또는 공기업 운영 등 운영체제에 대한 각론이 쏟아지고 있고 무역 자유화라는 세계적인 흐름에 의해 향후 언젠가는 어떤 형태로든 물 시장을 외국사업자들에게도 개방할 수밖에 없는 우리나라의 실정에서 상하수도 서비스 분야에 대한 국제 표준화가 미치는 파장은 적지 않을 것으로 예상된다.

특히 우리나라가 향후 상하수도 시설의 유지관리 등을 민간에게 위탁하도록 할 경우, WTO의 TBT협정(무역의 기술적 장해에 관한 협정) 등에 따라 그 사양이 ISO/TC224(상하수도 서비스 표준화)의 규정에 준해야 할 것이며, WTO의 무역 자유화에 기초하여 현재 세출규모만으로 연간 약 9조 원의 국내 상하수도 시장에 외국기업의 진출을 허용해야 할 것이다.

따라서 상하수도 산업 분야가 시장개방 되기 위해서는 먼저 환경서비스의 분류에 상하수도 서비스가 포함되어야 하고, 각 국의 정부나 지방자치단체가 공영방식으로 운영하고 있는 상하수도 사업을 미간에 개방해야 하는데 이런 이유로 현재 유럽을 필두로 한 거대 물기업을 가지고 있는 선진국들은 환경서비스의 분류를 수정하자는 안을 적극 제안하고 있으며 비교적 많은 국가들로부터 지지를 얻고 있는 실정이다.

이 같은 상하수도 서비스시장 개방이라는 국제적 상황과 국내 여건을 감안할 때 국내 상하수도사업자들의 국제경쟁력 강화를 위해 우선적으로 실시할 수 있는 것은 자체적으로 서비스에 대한 평가를 실시하고 그 결과를 바탕으로 취약한 부분에 대한 재정 및 자원의 재배치를 통해 경영 상황의 개선을 도모할 수 있을 것이다.

또한 이러한 평가제도의 운영을 통해 상하수도사업자들이 소비자에게 제공하는 서비스의 질을 평가할 수 있게 되어 더욱 용이하게 소비자의 기대 및 환경보전 욕구를 충족시킬 수 있을 것이며, 궁극적으로는 동일한 상하수도 사업자간의 벤치마킹이 가능하게 되어 전체 상하수도사업에 건전한 경쟁관계가 형성, 국내 물산업 개방에 대응해 상하수도사업자들의 경쟁력 제고에 기여할 수 있을 것이다.

합류식 하수관거 체계와 분류식 하수관거 체계는 다양한 측면의 장단점을 비교할 수 있으나 전세계적으로 분류식 하수관거 체계로 전환하는 추세는 하수종말처리장에서 처리해야 할 대상으로 우수를 제외시키는 것이 처리장 건설비와 운영비를 절감할 수 있다는 이유 때문이다. 하지만 합류식 하수관거 체계와 분류식 하수관거 체계의 경제성 비교를 정량적으로 시도해 본 사례는 국내외를 통틀어 찾기 어려운 것이 사실이다.

하수배제방식에 관한 전과정비용분석을 시행하면 합류식 하수관거 체계와 분류식 하수관거 체계의 경제성 비교를 할 수 있을 것으로 사료되지만 어떤 도시나 지자체에서 합류식 하수관거 체계와 분류식 하수관거 체계를 선택하는 것은 경제성 비교논리보다는 기술적 장단점과 경제성, 정책집행의 용이성 등을 고려해 의사결정자의 고차원적인 정책적인 결정에 따라 이뤄진 것으로 볼 수 있다.

이미 분류식화가 진행된 지역에서는 오수관거와 우수관거의 오접, 침입수와 유입수의 문제로 인한 하수량 예측의 오류, SSOs의 발생 등으로 최근에 투자가 이루어진 하수관거 정비사업을 실해한 것으로 간주하는 것은 섣부른 판단으로 이러한 문제들은 이미 선진국에서도 경험하고 있는 매우 고전적인 분류식 하수관거 체계의 문제이다.
합류식 하수관거 체계는 비점오염원의 저감 등 여러 장점을 갖고 있지만 가정 분뇨의 하수관거 직투입과 부엌 음식물 파쇄기의 설치를 통한 음식물쓰레기 하수관거 직투입이 불가능하고, 대기에 노출되는 물받이와 맨홀의 구멍으로부터 발생되는 고질적인 악취 문제 등을 해결하기 어려워 더욱 고차원적인 하수관거 체계로 발전하는데 한계가 있음에 유의해야 한다.

결국 분류식 하수관거 체계로 발전하게 된 것은 더욱 높은 수준의 선진하수도를 갖추게 되는 첫 걸음이며, 분류식 하수관거 체계의 문제점들은 앞으로 지속적으로 해결해야 할 과제가 될 것이다.   

 

 

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