표류수 취수지점 선정

왜 배우는가: 표류수 취수지점 선정은 취수 수질의 안정성과 정수처리 비용을 좌우하는 첫 단계이며, 하천·호소의 자정작용과 오염원 분포를 함께 보는 문제라 기술사 시험에서 반복해서 출제된다. 1교시 용어 문제와 2·3교시 논술 문제를 한 흐름으로 묶어 이해하면 답안 구성이 쉬워진다.

출제 이력: 제129회 1교시 7번, 제99회 2교시 2번, 제90회 2교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

표류수 취수지점은 하천·호소의 수량과 수질이 안정되고 오염원 영향이 적은 위치를 골라 계획 취수량을 확보하는 지점이다.

• 표류수
• 계획 취수량
• 갈수기 수량
• 자정작용
• 환경용량
• 취수구 위치
• 오염원 배치
• 수질 안정성

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 강이나 호수에서 물을 떠 쓰는 자리를 정하는 일이다. 같은 강이라도 상류, 중류, 하류에 따라 물의 양과 질이 다르고, 같은 지점이라도 계절에 따라 값이 크게 변한다. 그래서 취수지점은 수량이 충분한 곳이면서 수질이 깨끗하게 유지되는 곳이어야 한다.

정식 정의는 다음과 같다. 표류수(surface water)는 하천수, 호소수, 저수지수처럼 지표에 흐르거나 고여 있는 물을 말한다. 취수지점 선정은 이 표류수 가운데 최대 갈수기에도 계획 취수량을 공급할 수 있고, 수질이 양호하며, 수도 소비자와 연결하기 쉬운 지점을 고르는 절차다.

핵심 용어를 풀이하면 다음과 같다.

표류수는 지표에서 흐르거나 고인 물을 통틀어 부르는 말이다. 하천수와 호소수가 대표적이다.

자정작용은 물이 희석, 확산, 미생물 분해를 거쳐 오염물질을 줄이는 작용이다. 하천이 오염을 얼마나 받아들일 수 있는지는 환경용량으로 나타낸다.

계획 취수량은 설계 기간 동안 필요한 상수 원수량이다. 취수지점은 이 양을 갈수기에도 확보할 수 있어야 한다.

취수구 위치는 취수구가 하천 횡단면이나 호수 수심의 어느 자리에 놓이는지를 말한다. 수심과 유속, 퇴적 조건에 따라 취수 수질이 달라진다.

3. 등장 배경과 필요성

상수도 원수 가운데 표류수는 지하수보다 수량이 많고 개발이 쉬워 널리 쓰인다. 그러나 지표수는 강우, 계절 변화, 상류 오염 유입의 영향을 직접 받는다. 하천수는 계절에 따른 수질 변화가 가장 큰 수원으로 알려져 있다.

인구 증가와 산업 발달로 하천에 배출되는 오수가 늘면서 자정작용만으로 수질을 지키기 어려워졌다. 한 번 이용된 물이 다시 하천으로 돌아오고, 도시 주변에서는 취수량 증가가 하천 유량을 줄이고 환경용량을 낮춘다. 이 때문에 취수지점을 정할 때 수량과 수질을 함께 보는 체계적 판단이 필요해졌다.

수원 선정의 기본 조건은 네 가지로 정리된다. 첫째, 수량이 풍부해야 하며 최대 갈수기에도 계획 취수량의 취수가 가능해야 한다. 둘째, 수질이 양호하고 잠재적 오염원이 적어야 한다. 셋째, 수도 소비자와 가까워야 한다. 넷째, 자연 유하식 취수와 배수가 가능하도록 소비자보다 높은 곳에 있는 것이 좋다.

특히 상수원 수질 기준에서 BOD는 1급 1mg/L 이하, 2급 3mg/L 이下, 3급 5mg/L 이하가 기준이다. BOD 1급 1mg/L 이하와 같은 값은 수원의 등급을 판정하는 근거가 되므로, 취수지점 주변의 오염 부하를 평가할 때 기준으로 쓰인다.

하천 수질오염은 자연적 오염과 인위적 오염으로 나뉜다. 자연적 오염은 강우나 폭설로 오염물질이 늘어나는 경우이고, 인위적 오염은 독성물질을 포함한 오수 배출이다. 두 경우 모두 취수지점의 수질 안정성을 떨어뜨리므로, 선정 단계에서 오염 유입 경로를 미리 파악해야 한다.

4. 구성요소·원리·절차

표류수 취수시설은 하천이나 호소의 표층수를 안정적으로 끌어들여 정수장으로 보내는 설비 전체를 말한다. 취수구, 취수관로, 취수펌프, 제진·스크린 설비, 취수탑 또는 취수문으로 구성된다. 각 구성요소는 수량 확보와 수질 안정성 중 하나 이상을 담당한다.

표 설명: 구성요소는 수량을 확보하는 설비와 수질을 보호하는 설비로 나뉜다. 취수구와 취수관로는 수량 확보의 핵심이고, 제진 설비와 취수탑의 높이 조절은 수질 안정성과 직결된다.

원리는 다음과 같다. 취수는 수위차나 펌프 동력으로 이루어진다. 취수구 위치는 수위가 가장 낮은 갈수기에도 계획 취수량을 흡입할 수 있어야 한다. 또 표층수를 취하기 위해 취수구 높이를 바닥에서 일정 간격 이상 띄운다. 호소에서는 성층현상으로 생긴 저층수 대신 표층 또는 중간층의 물을 취하도록 취수 높이를 정한다.

취수구 위치는 갈수기 최저수위 기준으로 정하고, 바닥 퇴적물과 저층수 유입을 막도록 높이를 정한다.

계획 취수량은 갈수기 수량을 기준으로 정한다. 최대흡입높이는 펌프 설치 위치의 상한을 정하므로 취수 펌프의 위치 결정에 직접 영향을 준다.

절차는 다음 순서로 진행한다.

• 수원의 풍수량·평수량·갈수량을 조사해 계획 취수량을 정한다.
• 하천 단면과 흐름 방향을 조사해 취수 가능 지점을 고른다.
• 수위 변화 범위를 파악해 취수구의 표고와 취수탑 구조를 정한다.
• 수질 조사 결과에 따라 제진 설비와 취수 깊이를 정한다.
• 취수관로와 펌프의 수리 계산을 하고 최대흡입높이를 확인한다.
• 취수구 주변의 오염원 영향과 어류 보호 대책을 검토한다.
• 시공 후 수위·수질을 모니터링해 운영 기준을 보완한다.

흐름도와 같이 취수 위치 결정이 이후 설비 설계를 좌우한다.

5. 관련 법령·기준·표준

표류수 취수지점과 취수시설은 수도법과 수도시설 설계기준의 적용을 받는다. 상수원 보호와 관련해서는 상수원보호구역 제도가 있다. 상수원보호구역 제1권역은 취수지점 인근 수역으로, 직접 영향을 미치는 오염물질로부터 가장 강하게 보호한다. 이 권역에서는 모든 건물의 신축이 제한되고, 도로와 하수차집관거의 설치가 원칙적으로 금지된다.

수질 기준은 상수원 수질 등급으로 관리한다. BOD 기준은 1급 1mg/L 이하, 2급 3mg/L 이하, 3급 5mg/L 이하이다. pH, SS, DO, 대장균 군수도 함께 관리 지표로 쓴다.

하루 50만t 이상의 원수를 취수하는 상수원은 5년마다 상수원 수질개선사업을 수립·실시해야 한다. 이 사업에는 하천·호소 퇴적물 준설과 자정능력 향상 방안이 포함된다.

표 설명: 수질 등급 기준은 취수 가능 여부를 가르는 기준이다. 취수 시설은 등급에 맞는 정수 처리를 전제로 설계한다. 제1권역 규정은 취수구 주변 토지 이용 제한의 근거가 된다.