“유역오염물질 이동·변화 특성따른 제어대책 필요”  
  ‘팔당 물관리 선진화 국제 심포지엄’서 전문가들 주장

2천만 수도권 주민의 식수원인 팔당호의 물관리 선진화를 위한 국제 심포지엄이 지난달 21일 경기도 문화의 전당 2층 컨벤션센터에서 개최됐다.

▲ 경기개발연구원은 지난달 21일 경기도 문화의 전당 2층 컨벤션센터에서 팔당 물관리 선진화 국제 심포지엄을 개최했다.

또 김한승 명지대 환경공학부 교수, 박석순 이화여대 환경공학과 교수, 안명균 경기환경운동연합 사무처장, 최용수 한국과학기술연구원 환경기술단 선임연구원 등 수질전문가들이 토론자로 나와 ‘팔당 물관리 선진화 방안’에 대한 토론을 벌였다. 이날 주제발표 내용을 요약했다.  

일본 비와호의 유역관리 현황

비와호 유역 통합관리 모델 구축 수질오염 예방

▲ 김 재 규 박사/비와호 환경과학연구센터

비와호를 생활용수로 쓰는 1천400만 명이 13년간 사용할 수 있는 물의 양이다. 비와호는 무려 1천 여종의 동식물이 비와호와 그 주변에 서식할 정도로 풍부한 자연환경과 문화를 가지고 있다. 또한 어획량이 연 2천 톤에 이르고 있으며, 해마다 4천만 명의 관광객이 방문하는 일본의 관광자원이자 학술연구의 장이라고 할 수 있다.

비와호의 수질자동측정실은 호수의 외부환경에 따라 변화하는 수질상태를 상시 연속적으로 측정하고 있다. 이 연속 수질측정자료를 가지고 수질변동의 해석을 광범위하게 실시하여 수질보전의 행정을 추진하는데 큰 기여를 하고 있다.

수질정화 공동실험센터(BIYO) 설립

비와호의 2개 호(湖)의 호심에 채수계통, 신호계통, 제어계통을 갖춘 대형의 수질측정 설비를 설치, 상시 연속측정을 하고 있다. 측정 항목으로는 수온, DO(용존산소), pH(수소이온농도), 전기전도도, 탁도, 클로르필-a, COD(화학적 산소요구량), 총인(T-P), 총질소(T-N) 등 9개 항목이다. 측정된 자료는 텔레메타 시스템을 이용하여 중앙감시국으로 송신하고 중앙감시국에서는 수집된 자료를 처리하고 감시에 이용하고 있다.

수질정화 공동실험센터(BIYO센터)에서는 자연정화 능력을 이용한 수질정화 기술의 연구와 개발이 이루어지고 연구자 연계를 위한 필드 역할과 환경교육도 하고 있다. 이 센터는 1997년에 건설되어 2.5ha 면적에 총 건설비용이 약 6억8천만 엔이 투입됐으며, 연 유지비용은 약 2천600만 엔이다.
BIYO센터 실험시설로는 △생활배수, 도시배수, 농업배수의 정화기술을 개발하는 수로형 정화시설 △수변이나 호수 중의 자연생태계를 재현해서 정화실험을 하는 시가지 중소하천의 수질정화를 가정한 식생 정화시설인 연못형 실험시설 △발생한 오니의 처리 실험을 하는 정화 부산물 처리 실험시설 △목탄, 돌 등 자연소재를 이용한 수질정화 실험시설인 자연순환방식 실험시설 등이 있다.

▲ 일본 비와호는 무려 1천 여종의 동식물이 비와호와 그 주변에 서식할 정도로 풍부한 자연환경을 가지고 있는 것은 물론 해마다 4천만 명의 관광객이 방문, 일본의 관광자원이 되고 있다.

비와호 환경과학연구센터는 1977년 비와호의 수질과 생활환경에 관한 시험검사, 감시업무를 하기 위해 만들어진 위생환경센터와 1982년 비와호 연구의 종합체계화와 수질 오탁(汚濁)에 관한 연구를 중심으로 하기 위해 세워진 비와호연구소가 있다. 2005년에 이 2개의 기관을 통합하여 기능을 강화시켰다. 정규 직원은 50명 정도이고, 센터 자체 순수연구비는 연간 3억8천만 엔이다.

비와호 유역환경의 상황을 파악하고 보전대책의 실시로 인한 비와호 및 유역의 수량·수질의 변화를 예측할 수 있는 수치모델이 필요하여 보전대책이 수질이 미치는 영향을 예측하고 유효한 부하 삭감대책을 검토할 수 있는 수량·수질 시뮬레이션 모델인 ‘비와호 유역 통합 관리 모델’을 구축했다.

비와호 유역 통합관리 모델, 즉 LBIM(Lake Biwa Basin Intergrated Management Model)은 지하수를 기반으로 하고 있고, 오염원 등의 수질 데이터를 통합하는 유역정보 데이터 베이스와 이러한 정보 시스템을 이용하여 집수역과 호소의 수질을 개선하는 수치모델군, 두 가지를 조작해서 대책안을 평가하고 예측하는 유저 인터페이스 등 세 가지의 품목으로 나눌 수 있다. LBIM의 특징은 Mesh별 물, 물질(COD, TN, TP) 순환을 시뮬레이션 하는 3차원의 ‘분포형 모델’이라는 점이다.

오염총량관리제 문제정개선방안

대형 하수처리장 위주의 수질개선사업 지양해야

▲ 서 동 일 교수/충남대 환경공학과

상·하류간 양적·질적 불균형이 심화되고 도심의 상류가 건천화 되기 때문에 대형 하수처리장 위주의 수질개선 사업은 바람직하지 않다고 본다. 50조 원이 넘는 예산 규모의 BTL사업은 적정 수준의 수질 예측이 결여되어 있는데, 검증이 필요한 중요한 문제이다.

현재 국내 수질자료 수집은 환경부와 건설교통부에서 진행된다. 하천의 수질과 수량관리의 이분화로 인해 데이터도 이원으로 관리되고 있다. 수량과 수질은 구분되는 게 아니다. 수질과 수량이 동시에 측정된 자료가 있어야 정확한 수질오염 정도를 파악할 수 있다. 환경부는 수동 측정망인 ‘WEIS’로 전국 주요지점을 월 1회 직접 물을 채취해 자료를 수집하고 있는데 강우 시에는 자료측정이 불가능하다.

측정망·유량조사 통합관리기구 필요

지난 1991년 낙동강 페놀사건 이후 자동측정의 필요성이 제기돼 환경관리공단의 자동측정망을 통해 전국 주요 하천 20개 지점에서 수질을 측정하고 있지만, 비용이 고가이고 잦은 고장을 일으키고 있다. 그리고 수질관리 자료와는 무관하게 운영되고 있다. 한편, 건교부는 유량을 측정하는 ‘WAMIS’를 운영하나 이는 수질을 측정하는 데이터는 아니다. 

특히 수질자료를 측정할 때 그냥 무작정 해서는 안 된다. 현재 월 1회 ‘gram sample’에 의해 지점별 일정한 장소에서 측정되고 있는데, 목적을 가지고 현재의 상황을 시기적·공간적으로 알고 해야 한다. 이 자료들을 활용할 때는 과연 우리가 어디에 쓰고 있고, 상태를 좋아지게 하는 자료가 되고 있는 지, 수질개선에 도움을 줄 수 있는 지에 대해 오염총량관리제 데이터가 모자란다고만 하는 현 시점에서 생각해 볼 문제이다.

자동화를 강조하는데 완벽한 자동화는 없다. 지속적인 관리가 필요하다. 우리나라 현행 수질관리 자료수집은 수질상태 진단을 하거나 수질개선 대안을 수립하거나 오염총량관리제의 자료로 활용될 정도의 수준인지 의문스럽다.

현행 오염총량관리제도는 하천 수질기준의 중심 항목이자 측정이 쉬운 BOD 중심이다. 그러나 BOD는 오염물질 농도를 직접적으로 표현하는 항목이 아니고, 자동모니터링도 불가능하다. 국내에서 지금까지 강과 하천의 유기물 측정지표로 활용하고 있는 BOD와 COD의 경우, 오염물질을 각각 3%, 33% 밖에 측정하지 못한다. 그렇기 때문에 현재 BOD와 COD를 수질오염의 주요 지표로 삼는 것은 문제가 있다.

미국 최대일일배출량제도(TMDL)을 살펴보면 BOD나 COD 지표는 찾아볼 수조차 없다. 오히려 수은, 금속, 침전물 등을 포함해 20여 가지 항목을 통해 수질 데이터를 수집한다. 따라서 BOD를 기본 항목으로 설정하되 해당 지역의 수질문제에 따라 T-P(총인), T-N(총질소), 부유물질(SS), 중금속, 독성유기물 등 추가 항목을 설정해 보완해야 한다.

▲ 오염물질 유입조건 및 현장의 조건에 맞는 방법을 사용하고 인공습지, 하상여과, 생태공원 등 설치 및 유지관리에 비용이 적게 드는 자연적인 방법을 활용하여 하천 및 호수 현장의 수질 제어가 필요하다.

결론적으로 첫째, 수질관리정책 수립을 위한 자료관리 시스템의 획기적인 개선이 필요하다. 타 기관 관련자료와 통합 또는 연계 운영방안 수립(유량측정, 기상측정, 토양분석, 토지이용, 지하수, 대기 등)과 수동 및 자동측정망 자료의 연계 활용을 위해 수동·자동측정망 및 유량조사 통합관리 전담기구가 필요하다. 이와 함께 지역별 수질분석센터 운영(지역 보건환경연구원, 물환경연구소 또는 기타 기관 활용)과 오염총량관리제 수질, 유량 측정자료 활용 방안의 수립도 필요하다.

둘째, 수질모델링을 이용하여 수질관리 의사결정 방법의 합리화를 제고해야 한다. 수질모델링을 통해 수질문제의 과학적 진단을 예측하고 환경사업의 투자효율을 제고하고 시행착오를 감소시킬 수 있다. 단일 수체나 공정을 대상으로 하는 모델을 지양하고 우리나라의 기상요건을 고려한 오염부하 유입조건을 검토해 수리·수문·수질 모델의 연계가 필요하다. 이와 함께 오염총량관리제의 필수적 요소인 모델의 필요 요소 및 전문가 확보 등 실질적인 지원 대책이 시급하다.

셋째, 지표수의 수질개선을 전제로 한 수질관리 방법의 개선 또한 필요하다. 소규모 하수처리장에 의한 기능 분산을 유도하고 분류식 하수관거 시스템으로의 정비와 처리장 영양염류 제거 및 효율 제고가 이뤄져야 한다. 특히 유역의 오염물질 이동 및 변화 특성에 따른 오염물질 제어 즉, △빗물에 의한 오염 제어 △토양침식 제어, 유수지, 인공습지 활용 등 △농약 및 비료 사용량 제어 △도로 및 포장면에 의한 오염제어 등에 대한 대책도 마련되어야 한다.

아울러 오염물질 유입조건 및 현장의 조건에 맞는 방법을 사용하고 인공습지, 하상여과, 생태공원 등 설치 및 유지관리에 비용이 적게 드는 자연적인 방법을 활용하여 하천 및 호수 현장의 수질 제어가 필요하다. 자원봉사 시스템의 활용과 지자체, 방송매체, 시민단체 및 환경에 관심 있는 전문가를 활용하여 팔당호연구소나 대청호연구소 같은 주요 지점 지표수 현장 수질연구소 설립도 요구된다.

그리고 지표수 관리사업 시행을 위한 기관의 일원화도 시급하다. 오염총량관리제의 발전적 활용으로 오염의 원인과 증상을 유역의 차원에서 분석 및 해결하려는 시도와 각종 문제를 근본적으로 연구하는 노력이 있어야 한다. 하천 수질관리를 위한 오염원의 실질적인 관리 방안이 제안될 수 있도록 문을 더 크게 열고 많은 의견에 귀를 기울여야 한다.

팔당 물관리 정책 연구결과·방향

팔당 수질개선 정보지원체계 구축에 주력

▲ 정 종 수 센터장/팔당물환경센터

팔당 수질정화 검증단지 조성 추진

이 중 첫 번째 과제가 팔당 수질개선을 위한 정보지원체계 구축 방안이다. 시·군의 기존 행정자료 수집체계는 일관성 부재 및 일회성 상존의 문제를 가지고 있어 도 차원의 체계적인 오염원 자료관리가 필요했다.

오염원 자료의 양적·질적 요구 수준이 증대되고 과학적 기술적 유역관리 기반 조성이 요구되어 수질오염총량관리제도의 대응체제 마련이 필요한 현시점에서 “모니터를 한 데이터들을 체계적으로 실제 정책에 쓸 수 있도록 만들어야 한다”는 취지로 시작됐다.

오염원 기초자료의 구체적·실질적 현황을 파악하고 확보하여 체계적이고 일관성 있는 수환경 관리를 위한 기초 토대를 마련하고 과학적·기술적 유역관리를 위한 기초 데이터 베이스구축으로 효율적인 도정 운영 토대도 마련했다.

두 번째 세부과제는 하수처리장 운영 개선방안인데, 현재 하수관정비 BTL사업을 통한 합류식의 분류식화가 되어 있다. 유기물질(BOD, SS)제거를 위한 표준활성슬러지 공법에서 영양염류(T-N, T-P)제거를 위한 BNR공법으로 하수처리장의 고도화가 필요했다.

▲ 고품질 수돗물 생산을 위해서는 상수원의 경우 현 상태(BOD 1.2㎎/L) 유지 또는 저감정책을 추진해야 하고 집중 강우 시에는 북한강(사진)과 남한강에 대한 탁수를 관리해야 한다.

또한 하수처리장 정밀진단을 통한 문제점 개선 방안을 도출하고 검증단지 설치운영으로 최적공법을 선정했다. 관거공사 시 정화조 폐쇄는 최종단계에서 시행하고 최종 침전지에서 월류식의 적정처리를 위한 처리시설을 설치하고 기존 개량 관거의 하수관거 정비사업을 시행하여 경안천 유역의 수질을 개선했다. 기존 하수처리장 운영에 대한 정밀진단을 통해 문제점을 개선하고 강우 시 대책을 수립함으로써 저비용으로 큰 효과를 얻을 수 있다.

세 번째 과제는 고품질 수돗물 생산을 위한 수질관리이다. 팔당호는 막대한 예산을 투입하여 BOD 위주의 수질오염도 저감 노력을 했으나, 호소는 탁수 및 부영양화 현상이 자주 발생하고 있다. 게다가 팔당 원수 및 일부 수돗물에서 환경호르몬 등 유해 화학물질과 장(腸) 관계 바이러스 등의 검출이 보고되고 있어 팔당상수원 수질인자와 정수처리와의 상관관계를 분석하여 고품질 수돗물 생산을 위한 팔당상수원 수질관리 방안을 제시했다.

연구 범위는 팔당 수계와 팔당댐 상·하류를 취수원으로 이용하는 경기도 내 정수장으로 설정했다. 물환경 정보 시스템, Wamls, 수역별 수질·수량 관측망 운영 및 평가자료를 분석하여 팔당호 유입 유량 및 유량 기여율을 산출하고 시·군에서 작성한 자료 분석 및 현장조사로 정수처리 현황 및 상수도 통계자료를 연구했다. 또한 경기도 보건환경연구원과 한국과학기술연구원의 자료로 시·군 정수장 및 가정 수도꼭지 수질검사와 팔당 상수원의 장 관계 바이러스 분포현황 및 미량유해물질 검사에 대해 연구해 왔다.

고품질 수돗물 생산을 위한 방안으로 BOD는 상수원의 경우 현 상태(1.2㎎/L) 유지 또는 저감정책을 추진해야 하고 집중 강우 시에는 북한강(고랭지 밭 등)과 남한강에 대한 탁수를 관리해야 한다. 특히 THM(트리할로메탄) 등 일부 소독부산물은 발암성 물질로 상수원에서 용존 유기물질량을 감소시켜야 한다. 팔당 원수 및 일부 정수에서 검출되고 있는 내분비계 교란물질인 프탈레이트와 같은 미량유해물질의 지속적인 감시와 저감대책을 수립해야 한다.

넷째, 색도 유발시설에 대한 시설별 기술진단으로 양주시 신천과 포천시 포천천 수계의 7개  염색폐수처리 시설의 공정개선 방안 제시 및 색도 관리를 위한 합리적이고 실행 가능한 공정기술을 제안하고 배출시설 운영 및 수질관리 실태 파악, 단위공정별 기술진단을 통한 공정개선 방안을 강구하여 합리적인 오염관리 계획을 수립했다.

올해 중점추진 과제로는 12월말까지 1억7천만 원의 예산을 들여 수질오염총량제 합리적 시행을 위한 정책 및 대응전략 연구를 계획하고 있다. 세부내용은 △수질오염총량제 지침 및 이행평가 개선방안 △팔당지역 비점오염 조사 및 저감방안 △팔당호 유역 하천부지 합리적 활용방안 △팔당지역 규제의 합리적 개선방안 △경기도 내 하수종말처리장 운영실태 분석 △오수처리시설 환경공영제 효율적 추진방안 등이다. 

또한 팔당호 수질목표 달성을 위한 정책의 투자대비 효과 분석 등을 바탕으로 종합적인 수질개선대책의 수립이 요구되어 10억 원의 예산으로 팔당유역 수질개선 종합대책 연구를 할 계획이다.

이와 함께 수질오염총량제 대응전략과 소규모 분산형 하수처리 시설 통합관리 방안(남한강 중심), 비점오염원 관리 및 제어방안, 수질개선사업 투자대비 효과 분석에 대해 연구하게 된다. 특히 경안천 하류 수질정화 인공습지 조성사업의 효과를 극대화하고 계몽·홍보를 통한 환경오염 부하저감(BOD 발생부하 30% 저감) 등의 효과를 얻기 위해서 팔당 수질정화 검증단지를 조성할 계획이다.

이와 함께 기술검증을 통해 인공습지 효율 향상을 지원하고 연구단지와 인공습지를 연계하여 인공습지 사업을 안정화하고 기술검증 시스템을 통해 10%의 예산을 절감할 방침이다.