수원 종류와 특성

왜 배우는가: 수원은 상수도 계획의 출발점이며, 수량·수질·신뢰성을 어떤 수원으로 확보하느냐가 취수·정수 설계 전체를 결정한다. 수원 종류와 특성은 기술사 시험에서 1교시 용어와 2교시 논술 모두에 반복해 출제되는 기본 개념이다.

출제 이력: 제138회 1교시 2번, 제119회 2교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

수원(水源)은 상수도의 원료가 되는 물의 공급원으로, 천수·지표수·지하수로 나뉘며 수량·수질·신뢰성을 기준으로 선정한다.

수원은 수돗물의 원료가 되는 물의 공급원이며, 천수·지표수·지하수로 구분한다.

핵심 키워드

• 수원(水源)
• 천수(天水)
• 지표수
• 지하수
• 복류수
• 용천수
• 계획취수량
• 갈수기

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 수원은 수돗물을 만들기 위해 처음 손대는 물이다. 강, 호수, 저수지, 땅속 물이 모두 수원이 될 수 있다. 어떤 수원을 고르느냐에 따라 취수 시설, 정수 공정, 수질 관리 방법이 달라진다.

정식으로 정의하면, 수원은 수도 시설에서 계획취수량을 안정적으로 취수할 수 있는 자연수의 공급원을 말한다. 수원의 종류는 크게 세 가지다.

• 천수(天水): 빗물이 주를 이루는 물이다. 빗물 이용 시설이나 소규모 급수에서 쓰인다.
• 지표수: 하천수, 호소수, 저수지 수를 말한다. 수량이 많고 취수가 쉽지만 계절에 따른 수질 변화가 크다.
• 지하수: 천층수, 심층수, 복류수, 용천수를 말한다. 부유물질이나 유기물에 의한 오염이 지표수보다 작다. 다만 광물질 함량이 많은 편이다.

핵심 용어를 정리하면 다음과 같다.

• 복류수: 하천 바닥 아래 자갈·모래층을 흐르는 물로, 지표수와 지하수의 중간 성격을 가진다.
• 용천수: 지하수가 지표로 자연 유출되는 곳의 물이다. 지하수 수질을 갖지만 오염 보호 구조물이 필요하다.
• 지표수 수질 변동: 하천수는 계절에 따른 수질 변화가 가장 큰 수원이다.

수원 선정은 세 가지 조건에서 출발한다. 첫째는 수량이 충분한지, 둘째는 수질이 적합한지, 셋째는 신뢰성이 있는지다. 특히 최대 갈수기에도 계획취수량을 공급할 수 있어야 한다. 이 기준은 다음 장에서 다룰 구비요건과 직접 연결된다.

3. 등장 배경과 필요성

도시가 커지면서 생활용수, 공공용수, 산업용수 수요가 함께 늘었다. 이 수요를 감당하려면 한 종류의 수원만으로는 부족한 경우가 많다. 그래서 지표수와 지하수를 함께 쓰는 복합 수원 체계가 필요해졌다.

수질 측면에서도 배경이 있다. 수도법은 수질을 위생적으로 안전하고 맛이 좋아야 한다는 원칙으로 규정한다. 따라서 오염이 적은 수원을 우선 확보하는 것이 정수 비용과 위생 위험을 줄이는 출발점이 된다.

계획취수량 확보 기준은 수원의 능력을 판단하는 핵심 조건이다. 수량이 부족한 수원은 아무리 정수 기술이 좋아도 상수도 시스템 전체를 지탱할 수 없다.

수원의 필요성은 수도 3요소와 연결된다. 수도의 목적은 수질, 수량, 수압을 만족시키는 것인데, 수원은 그중 수질과 수량을 결정하는 1차 조건이다.

4. 구성요소·원리·절차

수원은 천수, 지표수, 지하수로 나뉘며 각 수원은 수량 확보 방식과 수질 특성이 다르다. 수원을 실제 취수하려면 수원 구성요소를 구분하고, 각 요소가 취수 방식과 수질 관리에 어떤 영향을 주는지 알아야 한다. 지표수는 하천수, 호소수, 저수지수로 구성되며 유량과 수질이 계절에 따라 크게 변한다. 지하수는 천층수, 심층수, 복류수, 용천수로 구분된다. 지하수는 부유물질과 유기물에 의한 오염이 지표수보다 작으나 광물질 함량은 많다.

표는 수원별 구성요소와 특성을 나눈 것이다. 지표수는 수량이 풍부하나 수질 변동이 커서 정수 처리가 필요하다. 지하수는 수질이 안정적이나 경도와 철·망간 등 광물질 관리가 중요하다.

수원에서 원수가 수도 시설로 들어가는 흐름은 다음과 같다.

• 수원에서 계획취수량을 확보한다.
• 취수시설로 원수를 취입한다.
• 침사지에서 모래를 침전시킨다. 침사지는 계획취수량을 10~20분 체류시킬 용량으로 설계하며, 평균 유속은 2~7cm/s 로 한다.
• 도수관으로 정수장에 보낸다.
• 정수 처리 후 송수, 배수, 급수 순으로 공급한다.

원리는 수원의 수량과 수질이 취수 위치와 방식을 결정한다는 것이다. 수량이 부족하면 복류수나 저수시설로 보완하고, 수질이 나쁘면 취수 위치를 상류나 깊은 층으로 옮긴다. 지하수 취수에서는 대수층의 양수량과 지하수위 변화를 함께 본다.

수원 선정은 수량·수질·신뢰성을 함께 평가하여 취수 방식을 정하는 것이다.

5. 관련 법령·기준·표준

수원과 취수에 관한 기준은 수도법과 수질 기준에서 정한다. 상수원 수질 기준은 지표 항목으로 BOD, pH, SS, DO, 대장균 군수를 사용한다. 1급 상수원의 BOD 기준은 1mg/L 이하 이고, 2급은 3mg/L 이하, 3급은 5mg/L 이하 이다. 수도 기술의 3요소인 수질, 수량, 수압은 급수지점에서 충족되어야 한다. 수질은 수도법에 의한 수질 기준에 적합해야 한다.

표는 상수원 수질 기준과 침사지 설계 기준을 함께 정리한 것이다. 수질 기준은 취수 가능 여부를 판단하고, 침사지 기준은 원수 처리 설비의 규모를 정한다.

수도법은 수도 시설의 정의와 수질 기준을 규정한다. 수원 선정 시에는 최대 갈수기에도 계획취수량을 확보할 수 있는지 확인해야 한다. 수질 기준은 상수원 등급별로 적용하며, 현행 기준은 관계 법령과 고시의 최신 개정 내용을 따른다.

개정 연혁

수질 기준과 상수원 관리 체계는 수도법과 환경 관련 고시에 따라 정해진다. 최근 개정 내용은 관련 법령의 현행 조문에서 확인한다.

6. 유형과 비교

수원은 자연 상태의 물이 어디에 있느냐에 따라 천수, 지표수, 지하수로 나뉜다. 각 수원은 수량의 안정성, 수질의 변동 폭, 취수 방식이 달라서 같은 기준으로 비교해야 선정 판단이 쉬워진다. 아래 표는 세 수원의 특성을 세 가지 축으로 나란히 놓은 것이다.

이 표에서 보듯 지표수는 수량이 풍부하지만 수질 변동이 가장 크다. 지하수는 수질이 안정적이지만 경도와 광물질 함량을 따져야 한다.

지표수 내에서도 하천수, 호소수, 저수지수는 체류 특성이 다르다. 하천수는 유속이 빨라 자정 작용이 상대적으로 빠르다. 호소수와 저수지수는 체류 시간이 길어 성층현상과 조류 발생이 문제 된다.