하수저류시설 계획

왜 배우는가: 하수저류시설은 우천 시 합류식 하수관거의 월류(CSO)와 공장 사고유출수의 하천 유입을 막는 핵심 시설이다. 두 가지 유형의 저류 개념이 함께 출제되므로 정의와 설치 배경을 먼저 정리해야 한다. 이 절은 2교시 논술과 3교시 검토사항 문제의 기초가 된다.

출제 이력: 제117회 3교시 1번, 제96회 2교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

하수저류시설은 강우 시 합류식 하수나 공장 사고유출수를 일시 저류해 처리장과 공공수역의 부하를 줄이는 시설이다.

• 하수저류시설(Sewage Storage Facility)
• 완충저류시설(Buffer Storage Facility)
• 사고유출수(Accidental Spill Water)
• 초기우수(First Flush Runoff)
• 합류식 하수도(Combined Sewer System)
• 월류수(CSO, Combined Sewer Overflow)
• 비점오염저감시설(Non-point Source Pollution Reduction Facility)

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 비가 많이 올 때 넘치는 물을 잠시 가둬 두었다가 천천히 처리장으로 보내는 큰 물그릇이다. 그릇이 없으면 더러운 물이 그대로 하천으로 흘러든다.

정식 정의는 다음과 같다. 하수저류시설은 강우 시 합류식 관거에서 월류하는 혼합하수, 또는 산업단지 내 사고유출수와 초기우수를 일정 용량으로 저류한 뒤 연계 처리하거나 배출하는 시설을 말한다.

완충저류시설은 「물환경보전법」 제21조의4에 근거한 제도상의 시설이다. 공업지역이나 산업단지 내 사고 및 화재로 생긴 사고유출수와 초기우수를 저류한다. 하수도법상 합류식 월류수 저류와는 목적과 대상이 다르므로 구분해 쓴다.

초기우수는 강우 초기에 지표의 오염물질을 씻어 내며 오염 농도가 높은 빗물이다. 초기 일정량을 저류하면 방류수 오염부하를 줄일 수 있다.

CSO는 합류식 관거에서 강우 시 처리장 용량을 넘는 혼합하수가 하천으로 직접 넘치는 현상이다. 저류시설은 이 월류 부하를 줄이는 대표 대책이다.

3. 등장 배경과 필요성

합류식 하수도는 오수와 우수를 한 관거로 모은다. 우천 시 유량이 계획 처리량을 넘으면 혼합하수가 그대로 방류된다. 이 과정에서 하천 수질이 급격히 나빠지고 수생태계에 충격이 생긴다.

산업단지 사고는 다른 배경을 가진다. 2008년 낙동강 페놀 오염사고 이후 공업지역 사고유출수가 취수원에 직접 유입되는 위험이 사회 문제가 되었다. 이에 따라 완충저류시설 설치 대상이 낙동강수계에서 전국으로 확대되었다. 이 과정은 2014년 「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률」 개정으로 법제화되었다.

또한 기후변화로 집중호우 빈도가 높아지면서 저류 기능의 중요성이 커졌다. 저류는 관거 증설보다 적은 비용으로 피크 유량을 분산하는 수단이다. 따라서 설계 시 평상시 활용과 강우 시 저류를 함께 고려하는 것이 최근 흐름이다.

완충저류시설 설치 대상은 면적 150만㎡ 이상인 공업지역 또는 산업단지(「물환경보전법」 시행규칙 제30조의3 기준).

4. 구성요소·원리·절차

완충저류시설은 유입시설, 협잡물 제거시설, 저류시설, 배출 및 이송시설, 부대시설로 구성된다. 각 시설이 자연유하 방식으로 연결되도록 배치하는 것이 원칙이다. 사고유출수가 하천에 직접 유입되지 않도록 차단하고, 평상시에는 초기우수를 처리하는 비점오염저감시설로 운영하는 것이 핵심 원리다.

완충저류시설은 사고유출수와 초기우수를 저류하여 하천 직유입을 차단하는 시설이다.

표 아래 설명: 저류시설은 사고유출수의 하천 직유입을 막는 것이 기능의 핵심이다. 누수가 없어야 토양오염을 막을 수 있으므로 구조 자체의 기밀성이 중요하다. 부대시설은 운영 기능을 뒷받침하는 설비로 구성된다.

설치 및 운영 절차는 다음과 같다.

• 대상지역 현황조사와 설치대상 여부를 확인한다.
• 배수구역을 결정하고 시설 위치와 연계처리시설을 선정한다.
• 기존 유사시설의 활용 가능성을 검토한다.
• 저류시설 용량을 산정하고 저류·처리 방법을 계획한다.
• 설치·운영계획을 수립하여 환경청과 협의한다.
• 기본설계와 실시설계를 협의하고 사업비를 확정한다.
• 공사를 시행하고 준공보고서를 제출한다.
• 전담관리인을 지정하여 운영하고 기술진단을 주기적으로 받는다.

저류 용량 산정은 사고유출수 저류 기능과 초기우수 저류 기능의 조합으로 달라진다. 두 기능을 동시에 수행하는 경우 용량은 사고유출수조 용량과 강우 시 사고대응 용량의 합으로 본다. 사고유출수 저류만 수행하는 경우에는 다음 식을 쓴다.

$V = (V_{s} + Q_{b} \times 4\text{시간}) \times 1.5$

여기서 V는 필요 저류 용량(㎥), V_{s}는 사고유출수조 용량(㎥), Q_{b}는 우수관로 기저유량(㎥/h)이다. 1.5는 안전율이다. 기저유량은 강우 후 최소 3일 이후에 최소 2회 이상 현장 측정하여 4시간 기준 가장 큰 값으로 산정한다.

도식으로 설치 흐름을 정리한다.

5. 관련 법령·기준·표준

완충저류시설의 근거는 「물환경보전법」 제21조의4이다. 설치대상, 설치·운영 기준은 「물환경보전법」 시행규칙에서 위임되었다. 낙동강수계 완충저류시설은 2002년 종합계획 수립에서 출발했고, 2014년 법 개정으로 전국 공업지역·산업단지로 확대되었다. 2024년 1월에는 5년마다 기술진단을 의무화하고 개선계획을 수립·시행하도록 규정했다.

설치대상의 기준값은 다음과 같다.

국고보조 기준과 계획 협의 기준은 다음과 같다.

표 아래 설명: 국고지원 비율과 분담 비율은 사업의 재원 구조를 정하는 핵심 기준이다. 설계 변경과 총사업비 변경은 환경청 협의 대상이 되므로 기준 금액을 함께 기억해야 한다. 기술진단 주기는 운영 단계의 책임을 정하는 기준이다.