계획오수량 산정

왜 배우는가: 계획오수량은 하수관로 구경과 하수처리장 규모를 정하는 기준값이다. 우천 시 유입수와 지하수량이 설계 유량을 넘으면 월류와 처리 효율 저하가 생기므로 실무에서 핵심 판단 요소다. 기술사 시험에서는 산정 방법과 고려사항이 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제121회 3교시 2번, 제98회 3교시 6번, 제92회 3교시 1번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

계획오수량은 목표연도에 하수처리구역에서 발생하는 오수와 지하수량 등을 합산한 설계 유량이다.

• 계획1일최대오수량
• 계획시간최대오수량
• 계획인구
• 가정하수·공장폐수
• 지하수량
• 불명수(I/I)
• 우천시 유입수
• 하수량 구성(오수·우수·지하수)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 계획오수량은 하수관과 처리장을 얼마나 크게 만들지 정하기 위해 예상하는 하수 양이다. 정식으로는 계획인구, 1인당 오수량, 공장·사업장 폐수량, 지하수량 같은 발생 요소를 목표연도 기준으로 합산한 값이다.

계획1일최대오수량은 하수처리장 설계 규모의 기준이 되는 값이다. 산정식은 (1인 1일 최대 오수량 × 계획 인구) + 공장 폐수량 + 지하수량 + 기타 배수량으로 쓴다.

계획시간최대오수량은 하루 중 유량이 가장 큰 1시간의 유량이다. 하수관로의 설계 유량으로 쓰이며 계획1일최대오수량보다 크다.

지하수량은 하수관로 접합부와 맨홀 등 결함부를 통해 지하수가 들어오는 침입수다. 불명수(I/I)는 지하수 침입(Infiltration)과 맨홀 뚜껑, 통기구, 옥상 배수 같은 개구부를 통한 유입(Inflow)을 합한 말이다.

우천시 유입수는 강우 때 우수가 오수관으로 들어오는 물이다. 이 값은 맑은 날 유량 변동보다 크고, 강우 때 피크를 만든다. 하수량 전체는 오수량, 우수량, 지하수량을 더한 값으로 이해하면 된다.

3. 등장 배경과 필요성

계획오수량을 정확히 잡아야 하는 이유는 두 방향의 오차에 모두 손해가 있기 때문이다. 설계 유량을 낮게 잡으면 관로가 가득 차 월류하거나 처리장이 처리 용량을 넘어 방류수 수질이 나빠진다. 반대로 과대 설계하면 건설비와 유지관리비가 불필요하게 늘고, 맑은 날 유속이 낮아 고형물이 퇴적되기 쉽다.

특히 불명수와 우천시 유입수는 계획 유량을 설계 시점에서 예측하기 어렵게 만든다. 지하수 침입과 우수 유입이 많으면 하수가 희석되어 처리 효율이 떨어지고, 설계 용량을 넘어 관로가 만수 상태(surcharge)가 된다. 합류식 하수도에서는 계획 하수량을 넘는 우천 유량이 들어오면 하수가 월류한다는 점도 같은 문제에서 나온다.

최근에는 극한 강우가 늘면서 치수 시설의 설계 기준을 높이려는 논의가 이어지고 있다. 행정안전부는 지방자치단체에 하수관로와 빗물펌프장 같은 치수 시설의 방재 성능 목표를 30년 빈도에서 50년 빈도 강우량 기준으로 상향하도록 권고했다. 따라서 계획오수량 산정에서도 우천 시 유입 가능성을 현실적으로 반영해야 한다는 요구가 커지고 있다.

4. 구성요소·원리·절차

계획오수량은 하수관거와 처리시설의 규모를 정하는 기준이다. 계획오수량은 계획 1일 최대오수량, 계획 시간최대오수량, 계획 1일 평균오수량으로 나뉘어 각각 다른 시설 설계에 쓰인다. 구성요소를 표로 정리하면 다음과 같다.

가정오수는 계획인구에 1인 1일 최대오수량을 곱해 구한다. 계획인구는 목표연도의 계획구역 내 인구이므로 계획오수량 산정의 출발점이다. 공장폐수와 기타 배수량은 실측 자료나 업종별 원단위로 구하고, 지하수량은 관거 연장과 지하수 유입량 원단위로 추정한다.

계획 1일 최대오수량의 기본식은 다음과 같다.

$Q_{d,max}=(q \times P)+Q_{ind}+Q_{inf}+Q_{etc}$

여기서 q는 1인 1일 최대오수량(L/(인·일)), P는 계획인구(인), Q_{ind}는 공장폐수량(㎥/d), Q_{inf}는 지하수량(㎥/d), Q_{etc}는 기타 배수량(㎥/d)이다.

계획 시간최대오수량은 계획 1일 최대오수량의 1시간당 수량에 1.3~1.8을 곱해 구한다. 시간계수는 하수관거 설계의 피크 유량을 정하는 값이다. 계획 1일 평균오수량은 계획 1일 최대오수량에 일평균 비율을 곱해 구하며, 처리장 운영비와 전력 산정에 쓰인다.

하수량 전체는 오수량과 우수량, 지하수량의 합으로 본다. 합류식에서는 강우시 우수가 같은 관거로 들어오므로 계획오수량과 우수량을 나눠 검토해야 한다. 분류식에서는 우수가 별도 관거로 빠지므로 계획오수량은 주로 오수와 지하수로 구성된다.

계획오수량 산정 절차는 다음과 같다.

• 계획구역과 목표연도를 정하고 계획인구를 추정한다.
• 1인 1일 최대오수량(원단위)을 설정한다.
• 공장폐수량과 기타 배수량을 조사하거나 추정한다.
• 지하수량(침입수)을 관거 연장과 원단위로 추정한다.
• 계획 1일 최대오수량을 합산한다.
• 시간계수를 곱해 계획 시간최대오수량을 구한다.
• 계획 1일 평균오수량을 구해 처리장 운영 규모 검토에 쓴다.

계획오수량은 가정오수·공장폐수·지하수량·기타 배수량의 합으로 구한다

계획 1일 최대오수량 = 1인 1일 최대오수량 × 계획인구 + 공장폐수 + 지하수량 + 기타 배수량

5. 관련 법령·기준·표준

계획오수량 산정의 기준은 「하수도법」과 하수도 계획 지침이다. 하수도 계획은 「하수도법」에 따라 수립하며, 세부 산정 기준은 환경부 하수도 설계 지침에 따른다. 계획오수량의 원단위와 계수는 지역 여건과 과거 실측 자료로 정하는 것이 원칙이다.

계획오수량 산정에 쓰이는 기준값은 다음과 같다.

계획 1일 평균오수량의 비율과 계획 목표연도는 하수도 계획의 일반 기준으로 쓰인다. 시간계수와 지하수량 원단위는 지역별 자료로 정하므로 표에서는 값 대신 산정 방식만 적었다.

6. 유형과 비교

계획오수량은 산정 방법에 따라 값이 달라지므로, 먼저 기준이 되는 값들을 구분해 두어야 한다. 계획1일최대오수량, 계획시간최대오수량, 계획1일평균오수량은 서로 다른 목적에 쓰이는 값이다.

위 표는 설계 목적에 따라 어느 값을 쓰는지 구분하는 기준이다. 처리장은 최대치, 관로는 시간 최대치를 기준으로 삼는다는 점이 핵심이다.