정수장 시설개량·갱신

왜 배우는가: 정수장 시설은 원수수질 악화, 노후화, 기준 강화에 따라 증설·개량·갱신이 반복되는 핵심 설비다. 기존 시설을 유지한 채 공정을 바꾸는 작업이므로 공정 연계와 운전 중단 없는 시공 계획이 실무의 핵심이다. 시험에서도 3교시와 4교시에 걸쳐 방법과 고려사항을 묻는 주제로 반복 출제되었다.

출제 이력: 제116회 3교시 5번, 제98회 4교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

정수장 시설개량·갱신은 기존 정수처리시설의 성능을 높이거나 노후 설비를 교체하여 먹는 물 수질기준을 계속 만족시키도록 하는 사업이다.

• 정수장 시설개량
• 시설 갱신
• 원수수질 악화
• 신구시설 연계
• 운전 중단 최소화
• 예비능력
• 총비용(LCC)
• 유지관리성

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 정수장을 고쳐서 더 좋은 물을 계속 만들 수 있게 하는 일이다. 시설개량은 기존 설비의 능력이나 기능을 올리는 것이고, 시설 갱신은 수명이 다한 설비를 같은 기능으로 새로 바꾸는 것이다.

정식으로 정의하면, 정수시설은 상수도 시스템의 중추시설이므로 정수방법, 시설 선정, 유지관리 적부가 수도 전반에 직접 영향을 준다. 따라서 개량과 갱신은 상수도 계획 전체와 연계하여 입지조건, 정수방법, 건설조건, 유지관리 계획을 함께 검토해야 한다. 개량 또는 재배치 계획에서는 신구시설 연계성을 반드시 조사해야 한다.

핵심 용어를 나누어 보면 다음과 같다.

시설개량은 기존 시설의 처리 능력, 기능, 공정 구성을 바꾸어 성능을 높이는 작업이다. 예를 들어 완속여과지 뒤에 활성탄 흡착지를 추가하는 경우가 여기에 해당한다.

시설 갱신은 노후화되었거나 내구연한이 지난 설비를 기능과 능력을 유지하면서 교체하는 작업이다. 배관, 펌프, 전기·계측 설비, 여과재 교체가 대표적이다.

예비능력은 평상시 계획정수량을 처리하면서도 시설 개량이나 사고 시 계획정수량을 확보하도록 두는 여유 용량이다. 정수장 규모를 정할 때 장래 확장분까지 고려하여 예비능력을 두는 것이 바람직하다.

원수수질 악화는 하천 오염, 조류 발생, 유기물 증가 등으로 원수의 처리 난이도가 높아지는 현상이다. 이때 기존 공정으로 기준을 맞추기 어려우면 시설 증설이나 공정 추가가 필요하다.

3. 등장 배경과 필요성

상수원 수질은 시간이 지나면서 나빠지는 경우가 많다. 하천 상류의 개발, 생활하수 유입, 농약과 유기화학물질 증가, 조류 발생이 원인이다. 과거에 설계된 정수장은 이런 물질을 처리하기 위해 설계되지 않았으므로, 기준 강화나 원수 변화에 맞춰 개량이 필요해진다.

시설 노후화도 큰 배경이다. 콘크리트 구조물, 기계설비, 전기설비는 일정 기간이 지나면 성능이 떨어지고 고장 위험이 커진다. 이를 방치하면 단수나 수질사고로 이어질 수 있으므로 계획적인 갱신이 필요하다.

상수도 계획의 장기성도 필요성을 높인다. 사업 기간이 길어지면서 처음 세운 기본방침과 실제 수요가 맞지 않을 수 있다. 따라서 상위계획과 연계한 수요 예측을 바탕으로 정수장 능력을 다시 맞추어야 한다. 또한 재해나 사고 시에도 급수 안정성을 확보하도록 정수장에 예비 용량을 두는 고려가 필요하다.

마지막으로 총비용 절감과 유지관리 편의의 요구가 커지고 있다. 건설비와 운전관리비를 합친 총비용을 줄이고, 시설을 자동화하고 간소화하여 인력이 부족한 상황에서도 안정적으로 운전할 수 있어야 한다.

4. 구성요소·원리·절차

정수장 시설개량·갱신은 기존 정수처리시설의 성능을 회복하거나 높이기 위해 시설을 고치고(개량), 수명이 다한 설비를 새것으로 바꾸는(갱신) 사업이다. 계획은 시설개량과 시설갱신을 구분해서 세운다. 신구 시설의 연계성을 먼저 조사해야 한다는 점이 출발점이다.

정수장은 상수도시설의 중추시설이므로 개량 계획은 취수부터 송수, 배수에 이르는 상수도 계통 전체와 연계해서 검토한다. 정수시설은 평상시 계획정수량을 처리하면서도 일정한 예비능력을 가져야 한다. 그래야 개량 공사 중에도 계획정수량을 확보할 수 있다.

표는 구성요소별 대상과 검토 항목을 정리한 것이다. 개량은 기존 시설의 기능을 올리는 작업이고, 갱신은 노후 설비를 같은 기능으로 교체하는 작업이다.

개량·갱신 절차는 다음 순서로 진행한다.

• 현황 진단: 시설 상태, 처리 성능, 수질 실태를 조사하고 정수장 기술진단을 수행한다.
• 목표 설정: 원수 수질과 정수 수질 관리목표, 계획정수량을 정한다.
• 방식 선정: 개량·갱신·증설 중 방식과 정수처리 공정을 비교 선정한다.
• 단계 시공: 운전을 유지하면서 단계별로 공사하고 예비능력을 확보한다.
• 시운전과 사후 관리: 성능을 검증하고 유지관리 체계를 갱신한다.

개량과 갱신은 운전을 멈추지 않고 단계별로 시행하는 것이 원칙이다.

공정 설계에서는 CT값이 핵심 기준이다. 소독 효과는 소독제 농도(C)와 접촉시간(T)의 곱으로 평가한다.

$CT = C \times T$

여기서 C는 소독제 농도(mg/L), T는 접촉시간(min)이다. 접촉시간은 공칭 체류시간에 단락류를 반영한 값으로 보정해서 쓴다. 개량으로 접촉조 구조를 바꾸면 T가 달라지므로 CT값을 다시 계산해야 한다.

CT값 계산 시 실제 접촉시간 반영

5. 관련 법령·기준·표준

정수장 개량·갱신은 먹는 물 수질기준과 상수도 설계기준을 함께 만족해야 한다. 기준 체계는 다음과 같다.

• 「먹는물관리법」: 먹는 물 수질기준과 수질검사 체계를 정한다.
• 「수도법」: 수도시설의 설치·개량과 관리를 규정한다.
• 상수도 시설기준(환경부): 계획정수량, 예비능력, 시설 규모를 정한다.

기준값 표는 개량 계획에서 자주 확인하는 수치를 모은 것이다. 표의 값은 일반적인 설계 관행과 상수도 설계기준의 값이다.

표의 값은 개량 시 기존 설비의 용량과 비교하는 기준이다. 개량 후에는 바뀐 용량이 이 기준을 만족하는지 다시 확인한다.

개정 연혁으로는 상수도 관련 법령이 먹는 물 관리체계를 정비하면서 수질검사와 시설 관리 규정이 보완되어 왔다. 구체적인 조문 개정 내용은 이 절에서 단정하지 않는다.

도식 1 (흐름도)

6. 유형과 비교

정수장 시설개량·갱신은 대상 범위와 방식에 따라 여러 형태로 나뉜다. 가장 먼저 개량(기존 설비의 성능을 높이는 것)과 갱신(노후·고장 설비를 같은 기능으로 교체하는 것)을 구분한다. 증설은 처리용량 자체를 늘리는 것이므로 별도로 본다.