환경노동위원회

국정감사자료집

수돗물 1%음용 이유 있다.

수도권의 상수원 관리 실태 중심으로...

2008. 10.

국회의원  정 진 섭

(경기도 광주시)

환경노동위원회

국정감사자료집

수돗물 1%음용 이유 있다.

수도권의 상수원 관리 실태 중심으로...

2008. 10.

국회의원  정 진 섭

(경기도 광주시)

-  차 례  -

제 1 장 서론  ················································································ 1

제 2 장 상수원관리와 문제점 ··························································· 3

1. 팔당상수원 현황  ··································································· 3

2. 유역규제 현황  ···································································· 14

3 수질관리 현황  ··································································· 19

4. 취수원 현황  ······································································· 36

제 3 장 간접 취수 도입 검토  ························································ 38

1. 간접취수 개념과 수질개선 효과  ············································ 38

2. 간접취수 방법  ···································································· 42

3. 국외 간접취수 사례  ···························································· 45

4. 국내 사례  ·········································································· 55

5. 강변여과방식에 의해 취수된 원수의 안정성  ··························· 60

6. 간접취수 방법의 선정 및 타당성 조사 방법  ··························· 67

7. 수도권 상수원 적용  ···························································· 68

제 4 장 취수원 이전 검토  ···························································· 70

1. 모델 개요  ·········································································· 71

2. 모델 적용  ·········································································· 73

3. 모델 결과  ·········································································· 79

제 5 장  결 론  ········································································· 86

제 1 장 서론

우리나라는 상수원의 92.8%를 표류수와 호소수에 의존하고 있어 각종 수질오염사고 및 장단기 가뭄에 구조적으로 취약한 실정이다. 정부는 수질오염을 방지하기위해 매년 약 2조 5천억 원을 상수원에 쏟아 붓고 있으나 수질개선은 제자리걸음만 하고 있다. 더욱이 매년 발생되는 수십 건의 수질오염사고와 수계로 배출되는 화학물질 증가, 항생제 등의 일부 의약물질 검출은 상수원이 오염물질에 무방비 상태로 노출되고 있음을 입증하고 있어 수돗물의 불신을 더욱 가중시키고 있다.

’05년도 서울․경기지역의 수돗물 음용실태를 조사한 바에 따르면 30-40%가 끓여서 먹고 또 30-40%가 정수기를 달아서 먹고 있어 결과적으로 정수기를 달거나 끓여서라야 마시는 사람이 80%가 된다고 한다. 아예 수돗물을 마시지 않는 사람도 19% 가까이 된다. 수돗물을 그대로 마시는 사람은 서울 0.5% 경기도 1.5%일 뿐이다. 이렇게 서울과 경기도 주민 거의 전부가 수돗물을 불신하고 있다.

팔당호 수질보호를 위해 매년 1조원이상을 투입하고, 주민들은 년 간 1조원이상의 수도요금을 내면서도 수돗물의 안정성을 의심하여 먹는 물은 정수기와 생수에 의존하고 있다. 그 결과 정수기와 생수시장은 1조 천 억원에 달해 국민들은 직간접적으로 2중 3중의 물 값을 지불해야하는 실정이다.

수도권의 2천 3백만의 생활용수와 산업용수를 공급하기 위하여 현재 팔당댐 하류 11개 지점에서 일일 약 440만 7천 톤, 댐 내 4개 취수장에서 약 325만 톤을 취수하고 있다. 이 취수로 인해 상류지역 주민들은 상수원 보호구역, 특별대책지역, 자연보전권역, 수변구역 등 광범위한 지역에 심한 토지이용 규제를 받고 있으며 낚시, 조정, 수영 금지 등 호수나 하천 활용에도 각종 행위규제를 당하고 있다. 뿐만 아니라 정부는 지금까지 수십조 원에 달하는 예산을 들여 상류지역에 환경기초시설 확충을 비롯한 다양한 수질개선 대책을 추진해 왔다.

그러나 이러한 규제와 투자에도 불구하고 지금의 취수 방법으로는 만족할 정도의 상수원 수질을 얻을 수가 없다. 강우 시 엄청난 쓰레기와 토사, 각종 비점오염물질이 하천으로 유입되고 있으며 연중 녹조현상이 반복되고 있다. 팔당호는 매년 난분해성 유기물(COD)이 증가하고 있으며 높은 농도의 박테리아와 바이러스가 검출되고 있다. 특히, 팔당호 내 지금의 취수지점 부근은 수질이 매우 좋지 않으며 댐 하류의 잠실 상수원은 왕숙천에서 유입되는 오염물질로 인하여 일반 정수처리로는 수돗물의 생산이 불가능한 상수원수 3급수를 초과하는 기간이 발생하기도 한다.

수돗물에 대한 신뢰성을 확보하고 질 좋은 원수를 확보하기위해서는 다음과 같은 문제점을 해소해야 한다.

첫째, 규제중심의 상수원 관리로 인한 난개발과 소규모 오염원 증가, 그리고 수질악화로 이어지는 악순환의 문제점.

둘째는 팔당댐 내 잘못된 취수지점으로 인하여 좋은 수질의 물을 취수할 수 없다는 문제점.

셋째는 현재 잠실 상수원은 식수원으로 적합하지 못한 물을 직접 취수하고 있다는 문제점이다.

우리나라는 적은 비용으로 많은 양의 물을 쉽게 얻을 수 있는 방법을 택한 결과 이러한 문제점을 노정시키고 있는데, 지금의 취수방법으로 인한 피해 또한 심각하다.

팔당 상수원의 경우 수질 관리를 위한 규제 때문에 상류지역 주민이 받는 경제적 피해는 매년 수십조 원에 달하며, 규제지역의 지가 차액은 수백조원에 이르는 것으로 추정하고 있다. 반면에 하류 지역 주민들은 매년 수천억 원의 물이용 부담금을 내놓고 있다. 그러나 상류지역에서는 규제에 대한 불만이 팽배해 있고 하류 지역에서는 만족할 만한 수질의 물을 공급받지 못하고 있다.

본 연구의 목적은 수돗물의 원수를 92.8%를 표류수와 호소수에 의존함에 따른 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 새로운 대안을 제시하고자한다.

제 2 장 상수원 관리와 문제점

1. 팔당상수원 현황

(1) 일반 현황

팔당호는 수체의 형상이 세장하고 만곡도가 심한 수지형 호수이며 <그림2-1>, 같은 면적을 갖는 원주에 대한 호안 길이의 비인 왜곡도가 약 3.4에 이른다. 또한 <표 2-1>에 제시한 바와 같이 상시 만수위인 EL. 25.5m를 기준으로 팔당호의 평균 수심은 8.8m, 수표면적은 28.9km2로 수심에 대한 수표면적의 비는 0.30m/km2에 불과하였다.

<그림 2-1> Location of the study area

(▲: Intake stations for wide-area drinking water supply)

<표 2-1> Dimensional & morphometric characteristics of Lake Paldang

Surface Area (km2)	28.9
Mean Depth (m)	8.8
Maximum Depth (m)	21.0
Water Volume (106m3)	255.3
Drainage Basin Area per Surface Area	824
Mean Depth per Surface Area (m/km2)	0.30

한편 팔당호의 저수용량은 상시 만수위를 기준으로 255.3×106m3인 것으로 분석되었다. 그러나 실제 팔당댐의 수위는 수력발전을 위한 유효 낙차 확보를 위하여 만수위 EL. 25.5m와 저수위 EL. 25.0m 사이에서 조절되고 있으며 <그림 2-2>, 따라서 팔당호의 유효 저수량은 14.5×106m3으로 총 저수량의 약 7%에 불과하였다.

팔당호의 유역면적은 약 23,800km2로 수표면적에 대한 유역면적의 비는 약 824이며, 이는 국외의 호수 중 일본 Biwa호 5, Suwa호 39, 미국 Michigan호 2, Erie호 3 그리고 국내의 호수 중 소양호 39, 충주호 69에 비하여 매우 크다. 특히 팔당호의 주요 유입 지류인 남한강, 북한강 그리고 경안천의 유역 면적은 팔당호 전체 유역 면적의 99% 이상을 차지하고 있으며, 따라서 팔당호의 수리 및 수질은 이들 세 지류 유역으로부터의 강우와 오염물질 유출에 크게 영향을 받게 된다.

팔당호로 유입되는 이들 세 지류 - 남, 북한강 그리고 경안천 - 의 유역은 지형 및 토지 이용 특성이 서로 다르다. <표 2-1>에서 보는 바와 같이 이들 세 지류 유역의 형상은 좁고 긴 수지형이며, 특히 남한강 유역이 다른 두 지류 유역에 비해 상대적으로 세장한 형상을 갖는다. 남한강의 상류 유역은 대부분 산림지역이며, 지천과 하류 유역에는 농경지가 넓게 위치하고 있다. 도시는 주로 하류 유역인 여주, 이천, 원주 지역에 발달되어 있으며, 도시에 인접한 일부지역에 소규모 산업시설이 위치하고 있다. 북한강 유역은 본류 인접 지역에 존재하는 소규모 농경지역을 제외하면 대부분이 산림지역이며, 남한강에 비하여 비교적 하상 경사가 급하다. 춘천시와 가평군 일대에 도시지역이 형성되어 있으나 타 수계의 도시 유역에 비해 규모가 작고 인구밀도가 매우 낮다. 경안천 유역의 경우 남, 북한강 유역에 비해 유역면적이 매우 작고 하천의 유로 연장도 짧다. 남, 북한강 유역이 주로 산지형인데 비하여 경안천 유역은 해발고도 200m 이하의 저지대가 전체 유역면적의 70% 이상을 차지하고 있으며, 수도권에 인접하여 다른 유역에 비해 인구 밀도가 높고 오염원이 밀집되어 있다.

한편 팔당호의 유출은 크게 발전 사용수 방류와 수문 방류 그리고 취수에 의해 조절된다. 즉 평상시에는 댐 북단에 위치한 발전소를 통해 발전 사용수를 하류로 방류하며, 홍수 시에는 댐에 위치한 14개의 수문을 통해 수위를 조절한다. 또한 팔당호 내 위치하고 있는 광역 및 지방 상수도 취수장에서 용수 공급을 위한 취수가 연중 내내 이루어지고 있다. 팔당호 내에서 운영 중인 3개 광역 상수도 취수장의 위치는 <그림 2-1>에 제시한 바와 같으며, 각 취수장의 시설용량은 총 7,430×103m3/day, 2000년의 일평균 공급량은 3,620×103m3이다.

<그림 2-2> Temporal variations of daily mean water level at the dam during 1998~2000

<표 2-2> Drainage basin characteristics of Lake Paldang

	South Branch	North Branch	Kyungan Stream
Drainage Area, A(km2)	12,355	10,698	564
Channel Length, L(km)	382.2	317.5	49.6
Drainage Mean Width, B(km)	32.3	33.7	11.4
Horton's Form Coefficient, F(=B/L)	0.085	0.106	0.230

Source:『하천형 인공호(팔당호)의 수환경 특성 및 수질관리』(공과정, 1999)

(2) 수문 현황

1) 강우 및 유입 지류의 유량 현황

팔당호에서는 안정적인 댐 운영을 위하여 댐 건설 이후부터 지속적인 강우 관측이 이루어지고 있으며, 이들 강우관측자료 중 1998년부터 2002년까지 관측된 일평균 강우자료를 이용하여 팔당호의 강우특성을 분석한 결과, 팔당호의 연평균 강우량은 약 1,390mm이며, 1998년에는 2,000mm 이상의 많은 강우가 내린 것으로 나타났다. 팔당호에서는 몬순 기후의 영향으로 연간 강우량 중 약 80%가 6월에서 9월 사이에 집중되며, 가장 강우량이 많은 달은 8월로 평균 약 550mm의 비가 내리는 것으로 나타났다.

수위관측소에서 측정한 1998년부터 2000년까지의 일별 유량 자료를 분석해보면 팔당호의 연간 유입량은 24,285.7×106m3/yr로 이중 남한강으로부터의 유입량이 40.7%, 북한강 53.1%, 경안천 6.0%를 차지하고 있으며, 수표면 강우에 의한 유입량이 0.2%에 불과하였다. 호수의 수체류시간은 유입수가 수체 내에 저장되어 있는 물을 대체하는데 요구되는 시간으로서 일반적으로 호수의 부피에 대한 유입 또는 유출량의 비로 계산된다(Chapra, 1997).

이러한 정의에 기초하여 볼 때 팔당호의 연평균 수체류시간은 약 4일 정도로 국내 다른 인공호의 수체류시간(소양호 약 245일, 대청호 약 130일 등)에 비하여 매우 짧은 것으로 나타났다. 이처럼 수체류시간이 매우 짧은 것은 팔당호 내 수리 및 수질이 유입 지류의 유량 및 수질 변화에 의해 경시적으로 변화하고 있다는 사실을 뒷받침한다. 팔당호로 유입되는 남, 북한강 그리고 경안천의 유량은 시간에 따른 변이가 매우 심한 편이며, 팔당호 전체의 유입유량에 대한 지난 3년간의 하상계수는 약 145.0에 이른다. 즉 이들 지류의 유량은 여름철에 집중 강우로 인하여 계절에 따른 변이가 매우 크며, 뿐만 아니라 상류에 여러 개의 인공 댐이 계단식으로 연결되어 있는 남, 북한강의 경우에는 이들 댐의 유출조절에 의해 크게 영향을 받는다(나, 2004).

(3) 수질 현황

1) 유입 지류의 수질 특성

팔당호로 유입되는 남, 북한강 그리고 경안천의 수질 현황을 파악하기 위하여 환경부 수질측정망 중 이들 세 지류의 최하류에 위치하고 있는 강상, 삼봉리 그리고 경안천 6 지점에서 측정된 2000년부터 2007년까지의 월별 수질자료를 이용하였으며, 이들 수질측정지점의 위치는 <그림 2-3>에 제시된 바와 같다.

이들 자료를 바탕으로 수행된 주요 수질 항목에 대한 세 유입 지류의 수질 비교 결과를 <표 2-3>에 요약하였으며, 월별 평균값을  <그림 2-4>에 제시하였다. 또한 팔당댐에서 한강으로 유입되는 수질의 현황을 파악하기 위해서, 잠실과 도곡에서 측정된 2000년부터 2007년까지의 월별 수질자료를 이용하여 주요 수질항목들의 비교결과를 <표 2-4>에 나타내었다. 또한 월별 평균값을 <그림 2-5>에 제시하였다.

<그림 2-3> Location of water quality monitoring stations

(●: Monitoring stations at lake, ■: Monitoring stations at rivers)

<표 2-3> 세 유입지류의 주요 수질항목 비교 (2000년~2007년)

Parameters	Location	Mean ± S.D.	Range	No.
Temperature (℃)	남한강	13.8 ± 7.9	2.4 ~ 24.4	96
	북한강	13.2 ± 7.9	2.0 ~ 22.6.	96
	경안천	15.2 ± 9.1	2.5 ~ 26.0	96
Conductivity (㎲/cm)	남한강	198 ± 18	167 ~ 224	96
	북한강	83 ± 7	74 ~ 94	96
	경안천	269 ± 63	183 ~ 372	96
TN (mg/L)	남한강	2.632 ± 0.097	2.477 ~ 2.766	96
	북한강	1.754 ± 0.098	1.623 ~ 1.946	96
	경안천	5.710 ± 1.375	4.229 ~ 8.668	96
TP (mg/L)	남한강	0.061 ± 0.018	0.036 ~ 0.099	96
	북한강	0.030 ± 0.007	0.020 ~ 0.045	96
	경안천	0.192 ± 0.055	0.116 ~ 0.275	96
BOD (mg/L)	남한강	1.6 ± 0.5	0.9 ~ 2.6	96
	북한강	1.1 ± 0.2	0.8 ~ 1.3	96
	경안천	4.3 ± 1.8	2.2 ~ 9.1	96
DO (mg/L)	남한강	11.3 ± 1.6	8.9 ~ 13.9	96
	북한강	11.0 ± 1.8	9.0 ~ 14.0	96
	경안천	9.4 ± 2.0	6.9 ~ 12.5	96
Coliform (MPN/100mL)	남한강	500 ± 638	93 ~ 2103	96
	북한강	446 ± 533	98 ~ 2017	96
	경안천	468 ± 178	250 ~ 788	96

<그림 2-4> 세 유입지류의 주요 수질 항목의 변화 (2000년~2007년)

<표 2-4> 주요 수질항목 비교 (2000년~2007년)

Parameters	Location	Mean ± S.D.	Range	No.
Temperature (℃)	잠실	14.0 ± 8.3	2.6 ~ 24.5	96
	도곡	13.7 ± 7.9	2.6 ~ 23.6	96
Conductivity (㎲/cm)	잠실	162 ± 25	118 ~ 193	96
	도곡	153.1 ± 20.9	112.6 ~ 182.5	96
TN (mg/L)	잠실	2.681 ± 0.316	2.325 ~ 3.416	96
	도곡	2.543 ± 0.275	2.216 ~ 3.199	96
TP (mg/L)	잠실	0.064 ± 0.031	0.038 ~ 0.146	96
	도곡	0.045 ± 0.016	0.026 ~ 0.077	96
BOD (mg/L)	잠실	1.7 ± 0.5	1.1 ~ 2.6	96
	도곡	1.4 ± 0.5	1.0 ~ 2.4	96
DO (mg/L)	잠실	10.2 ± 1.8	8.1 ~ 13.2	96
	도곡	9.9 ± 1.8	8.2 ~ 12.9	96
Coliform (MPN/100mL)	잠실	631 ± 402	274 ~ 1633	96
	도곡	170 ± 80	82 ~ 338	96

<그림 2-5> 주요 수질 항목의 변화 (2000년~2007년)

위에서 보는 바와 같이 남, 북한강의 수온은 큰 차이를 보이지 않는 반면 경안천의 수온은 남, 북한강에 비해 다소 높게 유지되고 있으며, 특히 이들 세 지류 간 수온의 차이는 봄부터 여름에 이르는 기간 동안 뚜렷하게 나타나는 것으로 분석되었다. 이는 팔당호로 유입되는 남, 북한강의 수온이 이들 지류의 상류에 위치하고 있는 댐에서의 방류 수온에 직접적인 영향을 받기 때문인 것으로 판단된다.

TN과 TP 농도의 경우 현재 하천수질환경기준 항목에는 포함되어 있지 않으나 호소환경수질기준을 바탕으로 볼 때 연평균 농도를 기준으로 북한강 Ⅱ등급, 남한강 Ⅳ등급 그리고 경안천은 등급 외의 수질을 유지하는 것으로 나타났다. BOD 평균 농도를 기준으로 세 유입 지류의 수질 등급을 판단해보면 남한강과 북한강은 Ⅱ등급, 경안천은 Ⅲ등급에 해당하며, 특히 남, 북한강과 달리 상류에 유출을 조절하는 댐이 없는 경안천의 경우 갈수기인 봄철에 수질이 악화되는 것으로 나타났다.

전기전도도 역시 오염도가 높은 경안천에서 가장 높게 나타났으며, 다른 수질 항목에 비하여 남한강이 북한강에 비해 상당히 높은 값을 보였다. 북한강과 경안천 유역의 지질은 화강암으로 구성되어 있는 반면 남한강 유역의 지질은 화강암 및 석회암으로 구성되어 있으며, 이러한 지질적 차이가 석회암 지대인 남한강 유역에서의 이온성 물질의 농도 증가에 기인하는 것으로 사료된다.

용존산소(DO: Dissolved Oxygen) 농도와 대장균군수(Coliform)의 경우 다른 수질 항목과는 달리 세 지류 간에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으며, 남, 북한강 그리고 경안천은 DO 평균 농도를 기준으로 Ⅰ등급, 평균 대장균군수를 기준으로 Ⅲ등급의 수질을 유지하는 것으로 나타났다.

잠실과 도곡에서 측정한 수질 항목을 비교해보면, 비교적 계절별 추이가 비슷하고 큰 차이를 보이지 않는 것으로 분석되었다. 그러나 대장균군수(Coliform)의 경우 다른 수질 항목과 달리 잠실이 도곡보다 높은 값을 나타내었고, BOD의 경우, 잠실이 도곡보다 조금 더 높은 값이 나타나는 경향을 보였다. 도곡에서 측정된 수질항목 값들은 팔당댐에서 한강으로 흘러들어오는 물의 수질 현황을 나타내며 잠실에서 측정된 수질항목 값들은 왕숙천, 석실천, 덕소천 등이 지류가 유입된 후의 수질 현황을 나타낸다. 따라서 전반적으로 잠실이 도곡보다 수질 항목이 더 높은 값을 나타내는 것은 한강으로 흘러 들어오는 지류의 오염원이 반영되었기 때문이라고 사료된다.

2) 팔당댐하류 유입지천의 수질 현황

팔당댐하류에서 잠실수중보 상류에서 일일 취수되는 수량은 4,407/톤 으로 수도권 전체공급량의 57%를 차지하고 있다.

그러나 지천에서 본류로 흘러드는 수질은 ’08년 상반기 평균 5.4ppm으로 전처리 등을 거친 고도정수 후 사용가능한 아주 나쁜 3급수에 해당하고 있으나 고도처리정수장은 한 곳도 없는 것으로 파악되고 있다.

아래 표에서도 나타나듯이 도심천과 왕숙천은 생물이 살수 없을 정도로 오염되어있다. 그 지천아래에서 먹는 물을 취수한다는 것이 얼마나 위험한 것인지 다시 한번 생각해보아야할 것이다.

<표 2-4> 잠실수중보상류-팔당댐하류지천의 수질(’08년 상반기)

지점명칭	BOD	COD	T-N	T-P
산곡천	5.0	8.2	4.445	0.058
덕풍천	7.7	7.6	5.917	0.206
도곡	2.2	4.2	2.134	0.032
궁촌천	5.2	5.7	6.220	0.306
도심천	18.8	15.1	10.168	0.852
월문천	4.6	6.6	4.575	0.394
덕소천	4.5	5.5	5.918	0.232
홍릉천	3.6	5.7	8.379	0.184
왕숙천4	12.6	12.6	17.246	1.081
구리	2.1	4.3	2.057	0.019
고덕천	4.0	6.5	8.824	0.110
암사	2.2	4.3	2.418	0.024
구의	2.3	4.4	2.249	0.048
성내천	3.4	4.9	2.774	0.085
잠실	2.5	4.5	2.283	0.024
평균값	5.4	6.8	5.707	0.244

2. 유역 규제 현황

(1) 팔당호 유역 토지이용 규제 현황

1) 「수도법」상 상수원보호구역

전체면적 4,273.9㎢의 3.6%인 157.6㎢를 보호구역으로 설정하였고 광주, 양평, 남양주시를 포함하는 지역이다.

상수원보호구역에서의 행위 제한 내용은 다음과 같다. 공장, 숙박업, 음식점, 축산시설, 양식장, 폐기물처리시설, 골프장, 골프연습장, 집단묘지 입지불허와 일반건축물 및 어업 유․도선업을 제한적으로 허용한다.

2)「한강수계 상수원 수질개선 및 주민지원에 관한 법률」상 수변구역

전체면적 4,273.9㎢의 3.5%인 149.7㎢를 수변구역으로 설정하였으며 이 지역은 광주, 용인, 여주, 양평, 가평, 남양주시를 포함한다.

수변구역에서의 행위를 제한하는 내용은 다음과 같다. 특별대책지역 밖의 수변구역에서는 제한적으로 허용하나 특별대책지역 내 수변구역에서는 공장, 숙박시설, 음식점, 축산시설 입지를 불허한다.

3) 「환경정책기본법」상 팔당특별대책지역

전체면적 4,273.9㎢의 49.2%인 2,101.9㎢를 특별대책지역으로 설정하였고 광주시는 100%가 포함되었다. Ⅰ권역은 1,248.9㎢, Ⅱ권역은 853.0㎢의 면적에 해당한다.

특별대책지역에서의 행위 제한 내용은 다음과 같다. 특정수질유해물질 배출시설, 500톤/일 이상 폐수배출시설의 공장의 입지를 불허하고, 연면적 400㎡이상의 숙박시설 및 음식점, 연면적 800㎡이상의 건축물의 입지를 불허한다(단 하수처리구역 입지가능하고 Ⅱ권역은 제한적으로 허용). 또한 허가대상 축산시설(신고시설은 가능)과 골프장은 입지를 불허한다.

<그림 2-6> 팔당상수원 유역 토지이용 규제 지역 현황

4) 「수도권정비계획법」상 자연보전권역

수질보호를 위해 지정된 자연보전권역 경기도전체면적의 37,7%이며 행위제한사항은 아래 표와 같으며, 타 법령에 의해 수질보호가 가능함에도 지난 30년간 유지되고 있다.

<표2-5> 토지이용 중복 규제현황                             (단위: ㎢)

자연보전권역	팔당상수원 특별대책지역	상 수 원 보호구역	군사시설 보호구역	개발제한 구 역	수변구역
3,838.2 (100%)	2,101.9 (54.8%)	157.6 (4.1%)	149.0 (3.9%)	369.2 (9.6%)	149.7 (3.9%)

<표2-6>토지이용 행위 제한사항

구분	자연보전권역	특별대책지역		상수원 보호구역	수변구역
		Ⅰ권역	Ⅱ권역
지정 면적	3,831㎢ (‘82년 12월)	1,254.5㎢ (‘90년 7월)	847.4㎢ (‘90년 7월)	157㎢ (‘75년 7월)	255㎢ (‘99년 9월)
대상 지역	남양주시 일부 용인시 일부 안성시 일부 이천시, 여주군 양평군, 가평군 광주시,	남양주시 일부 광주시 일부, 용인시 일부, 여주군 일부 양평군 일부 가평군 일부	남양주시 일부 용인시 일부 이천시 일부, 여주군 일부, 양평군 일부 가평군 일부	남양주시 일부 광주시 일부 양평군 일부 *하남시 일부	남양주시 일부 광주시 일부. 용인시 일부, 양평군 일부 가평군 일부 *춘천․원주․충주
공 장	- 공업용지조성 6만㎡초과금지 - 대기업 : 신·증설 금지 - 중소기업 : 도시형 허용	- 특정수질유해물질 배출시설 불허 - 500톤/일이상 폐수 배출시설 신규입지 허용	- 특정수질유해물질 배출시설 불허 - 하수처리장 유입시 500톤/일이상 폐수 배출시설 신규입지 허용	- 입지불허	- 입지불허
일반 건축물	- 인구집중유발시설(학교, 공공청사, 업무용건축물금지)	- 연면적 800㎡이상 입지불허, 증설금지 (하수처리구역은 가능)	- BOD 20ppm 이하 처리 또는 하수처리장 유입시 입지 허용	- 주택(100㎡이하, 영농 및 공공시설 등에 한해 제한적 허용)	- 창고 용도의 건축물 허용
숙박 관광 시설	- 관광지 조성 : 6만㎡이상 금지	- 연면적 400㎡이상불허(하수처리구역은 가능)	〃	- 입지불허	- 입지불허
음식점	-	〃	〃	〃	〃
축산 시설	-	- 우사 : 450㎡이상, 돈사 : 500㎡이상 입지불허	- BOD 50ppm이하로 처리시 허용	〃	퇴비화가 가능하거나 BOD 10ppm 이하로 처리시 허용
양식장	-	신규입지, 면허 연장 불허	신규입지, 면허 연장 불허	〃	-
골프장	-	입지불허 ('95.2.9일부터)	입지불허 ('95.2.9일부터)	〃	입지불허
관계 법규	수도권정비계획법 산업집적활성화법	환경정책기본법		수도법	한강수계상수원수질개선및주민지원등에관한법률

3. 유럽의 상수원 관리 실태

(1) 영국 런던시

❍ 수도사업자 : 테임즈위터 (1989년 민영화)

❍ 상수원 현황 : 표류수 75%, 지하수 25%

❍ 상수원 오염방지를 위한 상수원 보호구역 제도는 표류수에 한정하여 적용 (1989년 Water Act에 의거)

영국의 상수원보전을 위한 제도

구 분	지 정 범 위	규 제 내 용
상수원보호구역	취수정에서 500m	․ 토지매수 ․ 살충제 및 비료의 사용제한
질산염감시구역	상류 농업지역	․ 시비의 제한 등
기 타 조 치	취수정에서 10km	․ 신규 하수처리장의 방류관의 이격거리 제한

※ 신규 하수처리장 방류관의 이격거리는 상수원보호구역 제도와는 관계없음

(2)  프랑스 파리시

❍ 수도사업자 : SAGEP(파리시가 지분 70% 보유)

❍ 상수원 현황 : 표류수 53%, 지하수 47%

❍ 파리시에서 150km 떨어진 지역에서 지하수를 취수하여 도수하고 상수원 보호구역은 지하수를 기준으로 규정

프랑스의 상수원보호구역 지정 내용

구 분	지 정 범 위	규 제 내 용
직접보호구역	10〜100m	․ 출입금지, 주거 및 생활활동 제한 ․토지 매입
근접보호구역	수m〜수백km	․ 살충제 사용금지, 채석장 설치 등 제한․토지 매입
원거리구역	필요인정 지역	․ 특별한 규제사항 없음

(3) 독일 베를린시

❍ 수도사업자 : Berlin Wasser (베를린시가 지분 50.1% 보유)

❍ 상수원 현황 : 지하수 100%

❍ 상수원 오염방지를 위한 상수원 보호구역 제도는 표류수에 한정하여 적용(1989년 Water Act에 의거)하고 상수원보호구역은 각 주의 조례의 의해 설정

독일의 상수원보호구역 지정 내용

구 분	지 정 범 위	규 제 내 용
Zone Ⅰ	취수정에서 10m이내	․ 출입금지, 취사행위 금지 ․ 의무적 수도사업자의 토지소유
Zone Ⅱ	지하수가 취수정까지 도달시간 50일내 지역 (취수정에서 100~200m)	․ 주택, 사업장, 도로건설, 채광, 약품사용, 비료의 저장, 연료의 운반 금지 ․ 농림업 정도만을 허용
Zone Ⅲ	Zone Ⅱ외의 집수구역	․ 난분해성 화학물질에 의한 오염방지 목적 ․ 하수처리장, 축산업 등의 신규입지 금지

영국의 수도권 정책 관련 설명 - (Government Office for London,’07.2)

4. 수질 관리 현황

(1) 공공하수처리장 현황

팔당특별대책지역에는 2007년 12월 현재 42개의 공공하수처리장이 가동 중이다. 이 중 시설용량 20,000㎥/일 이상의 중대형 처리장이 6개소이고 5,000㎥/일 이하의 소형 하수처리장이 30개소를 차지하고 있다. 대부분의 처리장은 영양염류를 제거할 수 있는 고도처리공법을 적용하고 있으며 6개 처리장은 표준 활성슬러지 또는 장기폭기법으로 운전되고 있다.

환경부는 2000년도부터 유입수 수질이 설계수질에 못 미치는 저농도 하수처리문제를 해결하고자 한강수계를 시범사업으로 전국적 하수관거정비사업에 돌입하게 된다.

그동안 합류식, 즉 우수와 오수를 한 하수도관으로 받아서 하수처리장으로 유입하던 것을, 오수관과 우수관으로 분리를 해서 우수는 그냥 하천으로 흘려보내고 고농도의 오수를 유입하여 적정 처리하는 사업이다.

그런데 부실시공으로 하수관에 균열이 많이 생기면서 빗물과 지하수 등 처리를 하지 않아도 될 맑은 물이 오수관으로 유입이 되고 있어, 하수관거정비 사업을 하기 전, 즉 합류식 하수관거 시대와 달라진 것이 없으니 결국 사업실패요. 예산낭비다.

특히 분류식 하수관거를 도입한다고 분뇨를 정화조를 거치지 않고 그대로 오수관으로 배출시키고 있어 큰 문제가 발생하고 있다.

첫째, 우기시에는 오수관의 균열 틈으로 빗물 등이 대량 유입되면서 하수처리장의 시설용량을 넘는 유입하수는 처리 없이 그냥 하천으로 월류되는데, 이 때 처리되지 않은 생분뇨가 하천으로 같이 방류되고 있어 방류수역과 팔당 상수원을 오염시키고 있다.

둘째, 건기시에는 역시 오수관의 균열 틈으로 생분뇨가 지하로 스며들게 되어 토양과 지하수를 오염시키는 등 심각한 환경재앙을 초래한다.

하수도관을 상수도관이나 가스관처럼 강한 금속관으로 쓸 여건도 아니고 결국 옛날에 쓰던 시멘트관 대신 PVC나 PE관 정도를 쓸 수밖에 없는 것인데, 이 정도로는 지상의 충격이나 또는 지반의 부등침하로 인해 끊임없이 균열이 생길 수밖에 없다.

이런 현실에서 하수관거를 대규모 하수종말처리장까지 길게 연장하다보니 균열이 많이 생기게 되고 또 어디에서 균열이 생긴 것인지 관리도 못하게 되는 결과를 초래한 것으로 탁상공론이며, 전시행정일 뿐이다.

이러한 문제를 어떻게 해결할 것 인지, 정책결정자는 심각하게 고민해야 할 것이다.

<표2-7> 양평군 강하하수처리장

구 분	보증치기준유입하수량	2005년
		6/27		6/28	6/29		6/30		7/27			7/28
하수처리장 I/I 유입량	3,776 ㎥/일	8,072 ㎥		7,120 ㎥	7,121 ㎥		6,741 ㎥		7.900 ㎥			6.200 ㎥
구 분	보증치기준유입하수량	2006년
		7/23	7/24			7/25		7/26		7/27	7/28
하수처리장 I/I 유입량	3,776 ㎥/일	5,620 ㎥	4,917㎥			6,663㎥		5,140 ㎥		5,243 ㎥	7,831 ㎥

※ 강하하수처리장 1일 처리용량 : 3,600 ㎥/일

가평군 청평하수처장[집중 호우 ’06. 7. 12] 처리하지 못한 하수 방류

<표 2-8> 팔당특별대책 지역내 공공하수처리시설 현황

구 분	개소수	시설용량(㎥/일)	20,000(㎥/일) 이상
계	42	296,950
용인시	1	48,000	용인
광주시	12	84,500	광주, 경안, 곤지암
이천시	3	72,000	이천
남양주시	9	44,900	화도
여주군	4	2,850
양평군	7	23,400
가평군	6	21,300

※ ’07. 10월 현재 환강유역환경청 국감자료

(2) 마을하수처리시설 현황

’01. 3. 28일 하수도법을 개정하여 “마을하수도라 함은 농어촌지역의 수질오염을 초기단계에서 예방하기위하여 자연마을단위로 설치하는 하수도로서 일일 하수처리능력이 50세제곱미터 이상 500세제곱미터 미만인 공공하수도를 말한다.”라고 규정했다..

그 후 ’06. 9. 27일 법을 개정하여 공공기관이 관리하는 공공하수도와 그 외인 개인하수도로 2분화하였다.

팔당대책지역내 마을하수도는 총 34개소이며 일일 배출량은 3,936톤이다. 마을하수도는 하수도법에 의하여 반기별로 지도․점검을 하도록 되어있는데, 지도․점검 결과 기준초과시설이 ’06년 15개소, ’07년 상반기 11개소로 위반율이 38%에 달하고 있다.

<표 2-9> 팔당특별대책지역내 마을하수처리시설 가동현황

구 분	개소수	시설용량(㎥/일)	500㎥/일 이상
계	34	3,936
용인시	2	250
광주시	1	24
이천시	9	1,280	오천리
여주군	3	485
양평군	18	1,832	창대리
가평군	1	65

※ ’07년. 10. 11일 현재(한강유역환경청)

<표 2-10> 팔당특별대책지역내 마을하수처리시설 규모별 현황

계	50㎥/일 이하	50~500㎥/일	500㎥/일 이상
34개소(100%)	11개소(32.3%)	21개소(61.7%)	2개소(5.8%)

(3) 간이오수처리시설 현황

간이오수처리시설은 법적근거 없이 행자부의 농어촌주거환경개선사업과 농림부의 문화마을 조성사업으로 설치되어 관리주체가 모호해 대책 없이 방치되고 있었으나,  ’07년부터 환경부가 통합관리 하도록 정부방침이 정해져 효율적으로 관리가 가능하게 되었다.

팔당대책지역내 간이오수처리시설은 42개소에 일일 3,473㎥을 처리하고 있으나 하수도법에 따라 적정 처리되는 것이 아니라 법규정이 없음으로 개별오수처리시설에 불과해 BOD와 SS(부유물질)만 적당히 처리해 방류하고 있다. 특히, 일일처리량이 500㎥이상일 경우 ’07. 9. 27일까지 마을하수도로 관리해야 함에도 용문산의 간이오수처리시설은 그대로 방치하고 있다.

그간 전국의 간이오수처리시설의 문제점을 개선하기위해 ’97. 12월에 국무총리령으로 마을하수도통합지침을 만들고, 2001. 3. 28일에는 하수도법을 개정하여 일일 처리용량 50톤 이상 500톤 미만의 시설을 마을하수도로 관리하도록 규정한 바 있다. 그리고 ’07. 9. 27일 개정된 법령에 따라 공공기관이 관리하는 하수도는 하수도법에 의해 BOD,COD, 질소, 인, 부유물질, 대장균을 적정처리 하여야 함에도 BOD와 부유물질만 처리하고 있는 실정이다.

<표 2-11> 팔당특별대책지역내 간이오수처리시설 가동현황

구 분	개소수	시설용량(㎥/일)	500㎥/일 이상
계	42	3,473
가평군	2	90
양평군	21	1,618	용문산(600)
용인시	2	120
이천시	17	1,645

※ ’07, 10말 현재 환경부국감자료

(4) 개별오수처리시설 현황

팔당특별대책지역 내에는 총 17,250개소의 개별하수처리시설이 가동 중에 있으며 하수처리구역 내에 31.6%인 5,454개소, 하수처리구역 외에 68.4%인 11,796개소가 위치하고 있다.

이들 시설에서 하루 배출되는 오수량은 281,380㎥이나 녹조의 원인인 인․질소, 병원성균인 대장균 등은 법적 처리기준에서 제외되고 있어  2천3백만 주민의 식수원인 팔당호로 여과 없이 유입되고 있다.

특히, 법적처리대상인 BOD와 SS의 방류수 수질은 하수처리장의 수질기준 10ppm 보다 완화된 20ppm으로 방류하고, 일부시설들은 전기료의 부담으로 지도․점검을 피해 가동하지 않는 경우도 종종 적발되고 있어 개별처리시설의 관리대책이 시급하다.

동 시설들을 제대로 관리하기위해서는 하수처리구역의 확대로 하수처리장에서 보다 완벽하게 처리하여야 하나 하수처리구역확대로 인한 개발의 부담으로 딜레마에 빠져있는 실정이다.

<표 2-12> 개인하수처리시설 가동 현황

(단위 :개소,㎥/일)

구분	총 계		하수처리구역 내		하수처리구역 외
	개소수	일 처리량	개소수	일 처리량	개소수	일 처리량
총 계	17,250	281,380	5,454	88,965	11,796	192,415
용인시	2,437	39,752	564	9,200	1,873	30,552
남양주시	1,216	19,835	43	701	1,173	19,134
이천시	1,918	31,286	1,373	22,396	545	8,890
광주시	6,938	113,172	3,286	53,601	3,652	59,571
여주군	1,667	27,192	42	685	1,625	26,507
양평군	2,165	35,315	89	1,452	2,076	33,863
가평군	909	14,828	57	930	852	13,898

※ ‘07.12.31일 현재, 일 처리량은 시설별 처리용량을 기준(’08년 환경부 국감자료)

(5) 화학물질 및 의약품등의 오염

1) 미량 유해화학물질의 오염

환경부가 매년 원수․정수에 대해 조사하는 미 규제 미량유해물질 함유실태 ’07년도 조사 결과를 보면, 59종에 대해 조사한 결과 지오스민 등 20종은 검출되었으나, WHO, 미국 등의 먹는 물 수질기준 이하였고, 2.4-D(농약) 등 39종은 검출되지 않았다.

그러나 ’06년도 화학물질유통량의 통계를 보면 ’02년 대비 45.4% 증가한 4억 1,790만톤에 25,479종인 것으로 나타났고, ’04년의 경우 취급부주의로 5만톤 이상이 대기 및 수계로 배출된 것으로 조사되었다.

이를 미루어볼 때 우리가 먹는 물로 취수하는 하천수에 어떠한 물질이 녹아있는지 알 수 없다는 것이다. 전국에 유통되는 화학물질은 25,479종인데 59종의 검사로서는 확인할 수 없고 검사항목을 증가 시킬수록 검출 종과 빈도는 늘어날 것이다.

2) 항생제 등 의약품 검출

먹는 물 관리의 세계표준이 되는 미국에서는 최근 식수에서 항생제등 의약품이 검출됨에 따라 먹는 물에 대한 안정성 확보가 논란이 되고 있다.

환경부는 지난해에 하천수 및 하수․축산폐수에 대해 의약물질 오염을 조사 한 결과 하천수에서는 27종 중 15종,  하수․축산폐수에서는 16종이 검출되었다. 오염수준은 미국 등 다른 나라와 같거나 약간 높게 나타났다.

하천수에서는 동물용 항생/항균제인 클로르테트라시클린은 최고5.404㎍/L, 설파티아졸은 최고1.882㎍/L로 상대적으로 높게 검출되었다. 이는 미국FDA(식품의약품안전청)의 조사결과 하천수가 환경생태계에 영향을 미치는 의약물질 최저농도 1㎍/L 초과한 것이다.

하수처리장 방류수에서는 네오마이신이 최고 7.8㎍/L로 검출되는 등 13종, 축산폐수처리장 방류수에서는 설파티아졸 241.7㎍/L 비롯하여 16종이 검출되었다. 검출빈도를 보면 진통소염제인 아세틸살리실산이 80%로 가장 높게 나타났다.

상수원의 92.8%를 하천수와 호수에 의존하는 우리나라는 다변화된 취수원확보와 정수체계 변화가 시급한 실정이다. 정수과정에서 일부 항생제가 약화되어 인체에 영향을 끼칠만한 수준이 아니더라도 장기간 노출될 경우 치명적 내성을 갖게 만들고 신경작용을 교란시킬 수 있다는 것이다.

아직 정수장에 대한 항생제 등 의약품의 조사 실적이 없으나 하천 수에서 검출될 경우 정수과정에서 완벽하게 처리되지 못한다는 것이 문제점으로 지적된다.

유럽에서 수처리 공정의 의약물질 처리효율을 평가한 POSEIDON프로젝트 연구 결과를 보면 의약물질별, 처리과정별에 따라 완벽하게 처리할 수 있는 기술은 없는 것으로 조사되어, 상수원을 93%가까이 표류수에 의존하는 우리나라는 취수원다변화 등의 대책마련이 시급하다. <아래 표 참조>

환경부는 올해부터 「미규제미량유해물질함유실태조사」에 의약품 9종을 포함시켜 조사할 예정이나 1,200여 가지가 넘는 독성의약물질에 비교할 때 과연 조사의 의미가 있는지 의문시된다.

(미국은 식수에 검출된 의약품만 56가지에 달한다.)

- POSEIDON프로젝트의 수처리 공정의 의약물질 처리효율-

처리기술	산성 의약품				에스트로겐(호르몬)			항생제
	이부 프로펜	디클로 페낙	벤자 피브레이트	클로 피브릭산	에스트론	17β- 에스트라디올	17α- 에치닐 에스트라 디올	설파 메톡사졸	록시스로 마이신
간이 처리	--	--	--	--	+	+	+	--	--
COD 제거l (고형물체류≤2일)	++	--	--	--	--	+	--	+++	+
질산화 (고형물체류 10-15일)	+++	+	+++	--	+++	+++	+++	+++	+
슬러지 안정화 (고형물체류≥25일)	+++	+	+++	--	+++	+++	+++	++	++
여과막생물반응기 (고형물체류≥25일)	+++	+	+++	--	+++	+++	+++	n.d.	++
생물여과법	n.d.	+	n.d.	--	+++	+++	++	n.d.	+
토양, 불포화층	+++	+++	+++	--	+++	+++	+++	--
지하수, 포화층	++	++	n.d.	--	+++	+++	n.d.	n.d.	++
혐기성 슬러지	+	+	n.d.	n.d.				+++	+++
펜톤공정	--	--	--	--	--	--	--	--	--
방류수 오존	+/++	+++	++		+++	+++	+++	+++	+++
제방여과	+++1	+++	++	(--)	+++	+++2	+++2	++	+++
응집	--	--	--	--	n.d.	n.d.	n.d.	--	--
오존처리	+	+++	++	+3	+++	+++	+++	+++	+++
고도산화	++	++	++	++	++	++	++	++	++
입상활성탄	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++	++	+++
한외여과/분말활성탄	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++	++	+++
미세여과	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++
자외선공정	n.d.	+++5	n.d.	n.d.	++	+++4	+4	+++5	n.d.
염소처리	--	++	--	--	(++)	(++)	(++)	(+++)	(++)
이산화염소처리	--	+++	--	--	+++	+++	+++	+++	++

--	+	++	+++	n.d.	( )
10% 이하처리	10∼50% 처리	50∼90% 처리	90%이상처리	자료 없음	전문가 예측

처리기술	중성 의약품		요오드조영제			방향제		제초제
	카바마제핀	디아제팜	이오 프로마이드	디아트리조 에이트	이오파미돌	HHCB	AHTN	아트라진
간이 처리	--	--	--	--	--	+	+	n.d.
COD 제거l (고형물체류≤2일)	--	--	--	--	--	++	++	n.d.
질산화 (고형물체류 10-15일)	--	--	++	--	--	++	++	n.d.
슬러지 안정화 (고형물체류≥25일)	--	--	++	--	--	++	++	n.d.
여과막생물반응기 (고형물체류≥25일)	--	n.d.	++	--	--	++	++	n.d.
생물여과법	--	n.d.	++	--	--	++	++	n.d.
토양, 불포화층	--	n.d.	++	--	--	+++	+++	n.d.
지하수, 포화층	--	+	n.d.	n.d.	n.d.	--	--	n.d.
혐기성 슬러지	+	+	+	n.d.	n.d.	++	+	n.d.
펜톤공정	--	--	--	--	--	--	--	n.d.
방류수 오존	+++	+	+	--	+	++	++	n.d.
제방여과	--		++	--	--	+++	+++
응집	--		--	--	--	--	--	--
오존처리	+++	+	+	--	+	++	++	++
고도산화	++	++	++	+	++	++	++	++
입상활성탄	+++	+++	++	+	++	+++	+++	+++
한외여과/분말활성탄	+++	+++	++	(+)	(++)	+++	+++	+++
미세여과	+++	+++	+++	(+++)	(+++)	(+++)	(+++)	+++
자외선공정	n.d.	n.d.	+++	n.d.	n.d.	n.d.	n.d.	+
염소처리	--	--	(--)	(--)	(--)	(--)	(--)	--
이산화염소처리	--	--	--	--	--	(--)	(--)	--

--	+	++	+++	n.d.	( )
10% 이하처리	10∼50% 처리	50∼90% 처리	90%이상처리	자료 없음	전문가 예측

(6)수질오염사고현황

전국의 수질오염사고 중 한강수계에서 가장 많이 발생하고 있는데, 사고의 원인은 ’05년도 까지 유류, 화학물질 유출로 인한  인적사고가 많았으나 ’05년 이후 부터는 수온상승 등 자연현상에 의한 물고기 폐사가 주된 사고원인이 되고 있다.

이러한 자연현상에 의한 사고 증가는 도시․도로․공장지대에서 발생된 먼지와 수온상승에 따른 물중의 산소부족으로 나타나고 있어 비점오염원의 관리대책이 요구된다.<아래 표 및 그림참조>

<그림2-7> 수계별발생추이

<표 2-13> 한강수계수질사고현황

일련 번호	일 시	수계(지역)	사고원인	사 고 내 용
1	2.26, 15:30	임진강(경기)	관리부주의 (농약)	- 포천시 구운천에서 물고기 폐사(약3kg) - 사고지점 상류에서 살충제병 발견
2	3.9, 10:20	한강(강원)	원인불명	- 양구군 서천에서 물고기 100여 마리 폐사 - 수층혼합, 독성조류 번식 등 자연사 요인 추정
3	3.15 17:20	한강(강원)	원인불명	- 화천군 지촌천에서 물고기 폐사(약 50kg) - 수층혼합, 독성조류 번식 등 자연사 요인 추정
4	3.18 14:00	임진강(경기)	자연현상 (수환경변화)	- 파주시 향양천․동문천 하류에서 물고기 300여마리 폐사 - 용존산소 부족
5	4.10 23:45	한강(경기)	관리부주의 (유류)	- 과천시 소재 꽃농원에서 관리 부주의로 경유 약 300ℓ 인근 양재천 으로 유출
6	4.15 09:00	한강(충북)	원인불명	- 충주시 원곡천에서 물고기 500여 마리 폐사(약 3㎏) - 수층혼합, 독성조류 번식 등 자연사 요인 추정
7	5.2 15:20	한강(강원)	관리부주의 (농약)	- 춘천시 월송천에서 물고기 300여마리 폐사 - 농민이 농지 살포후 잔량의 농약을 경운기를 이용하여 운송중 운전부주의로 희석농약 50ℓ 가량 유출
8	5.18 09:10	한강(강원)	원인불명	- 화천군 사창천에서 물고기 3천여 마리 폐사 - 수층혼합, 독성조류 번식 등 자연사 요인 추정
9	6.6 13:30	한강(강원)	원인불명	- 원주시 서곡천에서 물고기 폐사 (약 2.5㎏) - 수층혼합, 독성조류 번식 등 자연사 요인 추정
10	6.13 09:10	한강(강원)	자연현상 (수환경변화)	- 원주시 원주천에서 전일 호우 후 물고기 폐사(약 5㎏) - 용존산소 부족
11	6.20 03:00	한강(충북)	관리부주의 (폐․하수)	- 괴산군 신항천에서 물고기 20여마리 폐사 - 폐기물 재활용업체(비료생산업)에서 재활용 과정중인 소석회 성분이 포함된 축혈 일부가 노후화된 저장 시설에서 2～3톤 가량이 농수로를 통해 유출
12	6.25 16:50	한강(경기)	원인불명	- 과천시 양재천 상류에서 물고기 약 200여마리 폐사 - 수층혼합, 독성조류 번식 등 자연사 요인 추정
13	7. 3 05:50	한강(강원)	관리부주의 (유류)	- 홍천읍내 복개천에 폐유 약 100ℓ가 유출 - 판넬 부식방지용 기름칠에 사용되는 폐유가 보관되어 있는 폐용기(400ℓ)의 계측관 이탈
14	8.13, 11:50	한강(강원)	원인불명	- 평창군 평창읍 도돈리 평창강일원에서 동자개, 퉁사리등 물고기 약 20～30마리 폐사 - 배터리를 이용한 물고기 포획으로 폐사된 것으로 추정

※ ’08.1~8.30일 까지 사고 현황, 환경부국감자료

(7)비점오염원관리실태

비점오염원은 농지에 살포된 농약, 축사에서의 유출물, 도로상 오염물질, 도시지역의 먼지와 쓰레기, 지표상 퇴적오염물질 등이 강우시 빗물과 함께 유출되면서 발생한다.

정부의 4대강 물관리 종합대책에 따르면, 수계전체의 오염원 중 비점오염원이 차지하는 오염부하가 22~37%(BOD기준)에 달하는 것으로 추정되고 팔당상수원은 1999년 말 기준으로 총 배출부하량에 44.5%를 차지하는 것으로 조사되어 비점오염원이 수질오염에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타나고 있다.

점오염원의 발생량은 지속적으로 늘어나지만 수처리기술의 발달, 배출허용기준 강화, 환경기초시설설치, 각종 수질대책의 수립․시행 등으로 부하량은 점차 감소하고 있으나, 비점오염원은 경제활동수준이 증가하고 토지이용이 고도화 될수록 배출량이 늘어나 부하량 증가하고 있어, 비점오염원에 대한 체계적인 관리 없이는 하천이나 호소수질을 개선하는데 한계가 있다.

정부는 ’04. 3월에 환경부등 7개 부처 합동으로 종합대책수립을 수립하고 ’05. 3월 수질환경보전법 개정, 비점오염원 관리책무부여 하는 등 단계별 종합대책을 시행하고 있다. [1단계 (’04~’05)제도개선 및 시범사업추진, 2단계 (’06~’11)비점오염원에대한 관리의무부여, 3단계 (’12~’20)전국적인 비점오염원관리]

한강수계의 비점오염저감시설은 ’08년 8월말 현재 140억원의 예산을 투입하여 26개소를 운영 중에 있으나, 장치형의 경우 한강유역에 어느 정도 설치해야 효과를 볼 수 있는지 예측자료도 없고 저감효율에 대해서는 아래 표와 같이 오히려 증가하는 사례도 발견되고 있음에도 같은 장비를 여러 곳에 설치하고 있다.

팔당상수원은 수질오염물질의 44.5%가 비점오염원에서 배출되며, 2020년에는 54.3%까지 증가할 것으로 전망되어  비점저감사업은 반드시 필요한 사업임에는 틀림없다. 환경부는 04년부터 시범사업을 통해 축적된 자료와 기술을 토대로 ’08~2011년에는 소유역별로 비점오염원 최적관리사업을 본격적으로 추진할 예정인데 현 사업진행 실태를 보면 계획대로 추진될 것인지 의문시된다.

살펴본바와 같이 현재 비점오염저감시설은 설치 및 운영사례가 부족하여 국내에 적합한 설치․운영기준 및 매뉴얼이 마련되어 있지 않고 미국 등 선진국의 설치 및 운영사례를 참고로 설치․운영되고 있어 국내 실정에 맞는 지침이 조속히 마련 되어야할 것이다.

「한강수계 비점오염저감시설 1차년도 모니터링 실시결과 」

- 자연형 시설의 제거효율

시설명 및 위치	강우량 (mm)	제거효율(%)
		TSS	탁도	BOD	COD	TOC	TN	NH4-N	NO3-N	TP	PO4-P
식생수로 용인삼계리	12~77	15~100	-62~100	10~100	20.2~100	4.1~100	56.4~100	-15.3~100	42.9~100	-1.1~100	21.1~100
식생수로 용인왕산	1.5~24	26.2~96.7	-63.3~93.8	-144.2~91.9	-122.3~91.9	-151.8~92.8	-200.7~91.2	-266.1~95.8	-270.4~87.9	-91.7~96.7	-120.2~94.8
인공습지 용인삼계리	9.5~93	41.7~100	31~100	55~100	31.3~100	25~100	27.4~100	30.2~100	23.9~100	47.3~100	36.9~100
인공습지 이천도지리	11~31.5	66.1~87.2	41.1~79.7	19.3~68.2	25.4~68.2	-71.4~87.8	-34.1~80.4	-40.5~78.6	-75.8~78.9	33.5~90	2.4~85.7
식생여과대 용인 해곡	6.5~34	-33.9~ 100.0	-	20.2~100	-27.6~100	-32.1~100	28.5~100	0~100	8.4~100	-35.8~100	0~100
식생여과대 용인초부리	1.4~7.6	-33.9~ 100	15.0~. 100	-8.5~ 100	2.3~ 100	2.1~ 100	12.8~ 100	-67.3~ 100	-8.9~ 100	10.0~ 100	-103.6~ 100

- 장치형 시설의 제거효율

시설명 및 위치	강우량 (mm)	제거효율(%)
		TSS	BOD	COD	TOC	TN	TP	Oil & Greese	Cd	Pb	Zn
†침투도랑 용인전대1	8~20	82.3~100	66.5~100	34.6~100	15.4~100	60.7~100	40.8~100	NA	83.5~100	54.0~100	61.1~100
†침투도랑 용인전대2	6~48.5	41.1~100	66.4~100	82.4~100	44.2~100	46.9~100	32.4~100	99.8~100	ND	46.4~100	78.2~100
와류형 용인삼계리	6.0 ~15.0	-49.0 ~23.3	-1.1 ~10.1	-12.0 ~15.8	-28.2 ~7.8	-18.9 ~5.9	-11.1 ~50.0	ND ~100.0	ND	0.0 ~100.0	-50.0 ~40.0
와류형 용인운학동	6.5~33.5	10.4~64.9	0.4~54.7	1.9~59.9	2.0~73.3	1.1~58.1	0.7~67.5	-87.5~ 50.5	ND	0~100	0.3~51.8
와류형 광주광남동	1.4~8.6	-44.0~ 38.8	5.0~ 27.6	0.8~ 30.4	1.6~ 36.5	-1.6~ 58.0	-3.9~ 52.0	58.3~ 99	ND	-28.6~ 40.7	-11.4~ 26.7
와류형 광주상번천	1.9~6.7	10.1~ 54.4	1.2~ 48.7	-4.6~ 29.5	-22.9~ 15.1	-10.1~ 11.6	-0.7~ 59.8	25.0~ 100	ND	-5.5~ 68.2	-21.4 41.0
여과형 용인삼계리	8~20	75.9~95.5	24.6~78.8	12.9~91.0	-15.5~76.0	32.0~90.5	48.8~90.2	NA	-30.1~100	-71.3~81.4	-43.2~92.7
여과형 광주보건소	4~27.5	88.0~99.8	91.6~99.7	65.9~91.6	42.9~96.2	11.9~82.4	57.7~99.4	ND~100	ND	90.9~100	79.3~100
여과형 용인왕산	2~11.5	36.4~78	12.0~75.7	16.5~78.3	7.1~79.2	27.7~69.8	33.7~70.6	35.1~94.7	ND	ND	-107.8~ 82.3
여과형 광주추자리	2~11.5	-29.7~42.6	-102.4~39	-37.8~34.5	14.7~40.6	-15.3~33.4	-8.9~37.2	23.5~81.7	ND	ND	-98~65.1
여과형 광주장지동	10.5~26	98.3~100	97.5~99.7	97.9~98.8	98.6~99.7	94.7~98.1	94.7~98.9	98.6~99	ND	ND	96.2~98.1
와류+여과 용인삼가동	6~48.5	-365.5~ 71.6	18.5~56.0	15.5~41.5	7.6~32.9	21.4~46.0	17.6~44.6	25.3~100	ND	8.5~55.3	5.5~42.5
와류+여과 용인김량장	6~48.5	-56.4~ 52.2	-3.3~41.4	-7.7~45.7	-4.4~31.3	-3.4~20.6	-6.9~11.6	ND	ND	ND~100	-6.8~66.7

†침투도랑은 자연형 시설로 분류되나 유입되는 배수구역이 도시지역으로 분석항목이 장치형과 같아 본표에 삽입

※ ND : Not Detected

※ 효율이 음의 값을 갖는 것은 큰규모의 강우로 토양유실 등 미처리된 강우유출수의 월류, 시설 내부에 쌓여 있던 물질이 강우유출수와 함께 유입되어 처리효율에 영향을 미친 것으로 판단됨

※ 100%의 효율의 경우 설계용량 이하의 강수량 및 토양침투율의 증가로 유출이 발생하지 않음

「한강수계 비점오염저감시설 2차년도 모니터링 실시결과 」

- 자연형 시설의 제거효율

시설명 및 위치	강우량 (mm)	제거효율(%)
		TSS	탁도	BOD	COD	TOC	TN	NH4-N	NO3-N	TP	PO4-P
식생수로 용인삼계리	4.5~82	72.4~100	100	18.8~100	17~100	33.5~100	40.5~100	42.8~100	28.6~100	-24.2~100	-200~100
식생수로 용인왕산	4.5~82	50.4~90.2	37~83.4	1.3~91.2	1.3~84.5	5.1~83.3	-20.5~ 84.4	-29.9~84	-37.5~ 69.1	20~83.2	3.7~84.4
인공습지 용인삼계리	1.3~8.0	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
인공습지 이천도지리	7~54.5	53~98	-8.1~85.5	5.8~93.3	27.4~93.5	7.5~87.5	-86.1~78.6	-63.5~96.1	-128~55	12.7~94.9	-8~95.3
식생여과대 용인 해곡	1.2~72.3	85.7~100	-	0.4~64	0.5~46	0.1~60.3	24.7~56.3	0.4~39.4	38.9~68.8	0.1~56.6	0~100
식생여과대 용인초부리	1.0~10.6	85.7~100	65.1~100	62.5~100	28.5~100	42.7~100	27.3~100	9.8~100	53.1~100	63.6~100	58.8~100
침투도랑 이천IC	3~33	50~92	28~81	38~87	39~95	29~94	24~70	45~92	11~62	21~81	14~85
침투저류조 용인IC	18~78	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
침투저류조 용인 초부리	18~78	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100

- 장치형 시설의 제거효율

시설명 및 위치	강우량 (mm)	제거효율(%)
		TSS	BOD	COD	TOC	TN	TP	Oil & Greese	Cd	Pb	Zn
†침투도랑 용인전대1	2.5~28.5	88.9~100	83.5~100	84.8~100	77.0~100	81.8~100	89.6~100	~100	67.0~100	33.0~100	92.2~100
†침투도랑 용인전대2	1.5~84	36.9~100	56.5~100	63.6~100	47.1~100	39.7~100	35.9~100	100	~27.5	32.1~100	44.8~100
와류형 용인삼계리	3.5~87.0	1.4~52.0	-25.0~43.2	-7.6~47.9	-75.8~25.8	-22.7~27.8	-50～50	ND	ND	-100~25.0	0.0~60.0
와류형 용인운학동	6.0~60.5	8.66~63.1	7.08~49	4.61~62.9	6.5~54.3	0.74~45.1	1~64.0	ND~97.5	ND	9.2~39.6	24.74~81.29
와류형 광주광남동	0.7~10.8	4.0~32.4	1.9~31.8	5.1~35.0	1.2~34.3	1.2~63.2	5.5~50.0	32.5~83.0	ND	5.0~71.8	0.3~36.4
와류형 광주상번천	0.7~8.8	3.0~45.4	0.3~35.5	1.9~36.6	0.1~24.0	3.8~47.7	6.0~40.0	14.0~90.2	ND	3.9~45.5	2.5~39.2
여과형 용인삼계리	2.5~28.5	72.2~98.9	6.6~97.5	23.0~96.6	11.3~96.6	20.8~98.1	79.4~98.8	~100	-65.3~78.9	-37.3~99.5	54.5~80.5
여과형 광주보건소	7.5~62	79.3~99.6	25.0~97.2	53.1~95.7	32.7~92.9	10.1~73.6	-50.0~97.4	ND~100	ND	11.6~87.8	56.9~88.3
여과형 용인왕산	8~58	-62.7~54.9	-39.8~81.4	8.2~80.8	-123.5~80.1	-62.7~54.9	16.1~67.2	11.5~65.8	ND	ND-	-32.8~95.1
여과형 광주추자리	16~58	4.8~92.3	14.2~63.3	2~57.9	22.4~63.4	4.8~92.3	20.2~45.3	15.5~65.6	ND	ND	71~100
여과형 광주장지동	16~70	99.7~99.9	98.3~99.5	98.2~99.7	99~99.5	99.7~99.9	99.5~99.9	99.3~100	ND	ND	ND
와류+여과 용인삼가동	1.5~55.5	22.5~62.7	22~60	22.3~55.4	6.3~63.2	-29.4~43.4	16.5~57.0	100	ND~42.9	20.1~70.0	17.3~74.7
와류+여과 용인김량장	3.5~60.5	-13.4~76.6	-7.5~70.1	-54.8~59.1	-20.3~21.1	-74.3~37.9	-11.5~33.3	~66.7	ND	0~90.0	-9.1~66.7
여과 광주경안	2.5~20.5	56.2~98.7	21.6~85.7	28.3~73.4	18.9~66.7	-5.2~84.7	8.7~93.6	36.8~76.8	20.2~99.5	38.9~100	40.0~89.1
와류+저류 광주경안	2.5~10	51.6~82.6	65.8~88.8	71.7~88.3	61.6~80.0	35.9~73.9	70.2~83.8	63.6~90.9	72.1~98.2	67.0~98.9	64.1~83.9
와류+저류 광주곤지암	6~29	-511~89	17~73	-15~76	-61~77	-17~55	7~74	-15~60	ND	-1~100	5~65

†침투도랑은 자연형 시설로 분류되나 유입되는 배수구역이 도시지역으로 분석항목이 장치형과 같아 본표에 삽입

※ ND : Not Detected

4. 취수원 현황

현재 팔당호 주변의 취수장은 총 15개소가 운영되고 있으면 그 중 상류는 팔당1, 2, 3, 광주·용인 공동 취수장의 4개소가 운영되고 있고 하류는 강북, 암사, 구의 자양, 풍납, 덕소, 일산, 인천, 성남, 남양주, 하남의 11개소로 운영되고 있다. 현재 팔당호에서 운영되고 있는 취수장의 총 용량은 15,181(천톤/일)이며 취수량은 7,657(천톤/일)이다. 이중 상류의 취수장 용량은 7,760(천톤/일)이고 취수량은 3,250(천톤/일)이다. 하류의 취수용량은 7,421(천톤/일)이고 취수량은 4,407(천톤/일)로 취수장의 용량은 상류가 하류보다 크지만 취수량은 하류가 상류보다 크다. 팔당 상류에 위치한 4개의 취수장은 현재 서울과 인천, 경기 일부지역과 용인, 광주지역에 물을 공급하고 있다. 팔당 하류에 위치한 취수장은 서울의 종로, 마포, 구로, 강남, 강북, 강서, 동대문, 영등포, 동작 등과 고양, 부평, 의정부, 남양주, 성남시, 하남시 등에 물을 공급하고 있다. 팔당호에 위치한 취수장의 위치와 세부사항은 <그림 2-7>과 <표 2-14>에 제시하였다.

<그림 2-7> 팔당호 주변의 취수장 현황

<표 2-14> 취수장 세부내역

관리 기관	취수 장명	설치 년도	용량 (천톤/일)	취수량 (천톤/일)	공 급 지 역
총계	15개소		15,181	7,657
팔당 하류	11개소		7,421	4,407
서울	강북	’96	1,050	724	종로, 마포, 동대문, 강북 등
	암사	’86	1,710	1,085	구로, 영등포, 동작, 강남 등
	구의	’36	960	571	종로, 광진, 성동, 중랑, 동대문 등
	자양	1908	1,450	542	종로, 중, 용산, 마포, 성동 등
	풍납	’92	700	453	양천, 강서, 금천, 구로
수자원	덕소	’99	225	217	의정부, 고양, 남양주, 양주
	일산	’92	250	179	고양시
인천		’94	700	327	부평, 계양, 서구
성남		’94	300	264	성남시
남양주(도곡)		’82	16	5	남양주시(도곡리)
하남		’83	60	40	하남시
팔당 상류	4개소		7,760	3,250
팔당 1		’79	2,600	600	서울·인천·경기 일부
팔당 2		’88	2,830	1,250	인천·경기 일부
팔당 3		’99	2,000	1,300	인천·경기 일부
광주·용인 공동		’99	330	100	용인, 광주

제 3 장 간접취수 도입 검토

1. 간접취수 개념과 수질개선 효과

(1) 간접취수와 수질개선

간접취수란 기존 지표수에서 직접 취수하여 정수장에 공급하는 취수방법이 아닌 주변 자연환경 즉 하상 및 강변 둑을 이용하여 자연 정화하는 방식으로 직접취수에 비하여 정수장에 보다 양질의 원수를 공급할 수 있다. 이는 하천수(또는 지하수)를 토양을 이용하여 자연 여과함으로써 용존성 유기물질 및 병원성 미생물 그리고 중금속 등을 제거할 수 있으며 최근 부각되고 있는 내분비장애물질까지 제거 가능하기 때문이며 이는 기존의 사여과공정과 같은 원리를 가지는 자연적인 정화방식인 것이다. 특히 원수 중의 용존성 유기물질을 제거함으로 염소 소독 시 발생되는 소독부산물질들을 현저히 줄일 수 있으며 이로 인하여 약품비의 절감뿐만 아니라 슬러지의 발생도 저감시킬 수 있다. 또한 취수 가능지역을 폭넓게 적용할 수 있으므로 물 부족에 대한 방안으로 고려할 수 있다. 일반적으로 알려진 간접취수 방식은 수직정 방식과 방사형 수평 집수관을 이용한 수평집수정에 의한 방식으로 구분되며, 이러한 취수방식의 선정은 지질조건, 취수량, 원수수질, 활용가능 부지 여건 등에 따라 결정된다.

<그림 3-1> 간접취수의 기본 개념도

(2) 간접취수의 원리

간접취수를 통한 원수 중의 오염물질의 제거원리는 물리적인 기작과 화학적/생물학적인 기작으로 구분할 수 있다.

1) 물리적인 제거

하상의 모래 및 자갈의 공극을 통과하면서 발생하는 자연여과 현상으로 하상 입자의 공극보다 큰 부유 물질들은 공극을 통과하지 못하고 하상에 침전되게 된다. 이렇게 침전된 물질들은 하상에 폐색층을 생성함으로써 하천수가 하상에 유입되는 것을 막을 수도 있으나 계절적인 강우 또는 홍수로 인하여 하천의 유속이 증가할 때 하상세굴로 인하여 폐색층은 자연적으로 세정된다. 하천의 세굴은 하천 유속이 0.45m/s 증가 시에 발생할 수 있다고 알려져 있다. 하상의 매립층의 공극보다 작은 크기의 오염물질들은 모래나 토양 입자 사이의 인력 (Van der walls forces) 또는 전하의 차이로 인한 정전기인력에 의해 흡착되게 된다. 이러한 물리적인 제거기작들은 기존의 사여과와 같은 원리라고 볼 수 있다.

<그림 3-2> 물리적인 제거 및 하상폐색층의 생성

2) 화학적/생물학적인 제거

생물학적인 제거는 장기적으로 일어나는 기작으로 모래입자에 흡착된 오염물질들이 미생물의 작용에 의해 무기성 물질로 분해되는 것을 말한다. 흡착되지 않은 오염물질도 충적층을 오랜 시간통과 하면서 충적층에 다양하게 존재하는 미생물들로 인하여 분해된다. 양수에 의해 하천수가 하상에 유입되면 유기오염물질들은 전자공여체로 그리고 산소 및 질산성 질소는 전자수용체로 기능하여 미생물반응에 의하여 분해된다. 따라서 하상의 물리적 특성에 맞는 운전조건으로 양수할 경우 유기오염물질과 질산성 질소를 동시에 제거할 수 있을 것이다.

<그림 3-3> 하상여과 반응 모식도

<호기성반응>

<탈질반응>

상기의 그림에서 하상의 표층 부근은 용존산소가 잔존하는 깊이에서 호기성 미생물의 작용을 나타내고, 용존산소가 고갈된 깊은 층에서는 미생물에 의한 탈질반응을 나타내고 있다. 이 방법의 운전 초기에는 미생물의 증식에 의해 많은 오염물이 처리되지만 시스템이 정상상태에 도달하면 미생물 증식에 의한 오염물 처리는 거의 없어지고, 공급되는 오염물은 분해되면서 이미 증식된 많은 양의 미생물이 생존하는데 필요한 에너지를 공급하면서 제거된다. 여기서 부산물로 발생한 이산화탄소와 질소 등의 가스는 물에 녹아 여과수에 용존된 상태로 양수된다. 따라서 본 방법을 이용하면 유기오염물 뿐만 아니라 전자 수용체로 질산성질소도 동반 제거할 수 있다는 장점이 있다.

여과수가 하상 깊이 이동할수록 여러 기작으로 인하여 유입되는 원수에 포함된 유기오염물은 더욱 많이 제거되지만 이에 따라 전자수용체도 많이 소모된다. 전자수용체의 경우 산소, 질산성질소 순서로 소모된 뒤 망간과 철이 환원되므로 유기물의 산화가 많아질 경우 질산성 제거에는 유리하지만 망간과 철이 용출되어 새로운 오염원이 될 수 있다. 이러한 오염원의 발생지를 막기 위해서는 지역 그리고 집수관의 깊이 그리고 하상에서의 이동거리 및 체류시간을 사전에 파악하여 볼 필요가 있다.

<그림 3-4> 강변/하상여과에서 철, 망간 용출 기작

그러나 대부분 간접취수를 이용하고 있는 정수장에서는 후속공정에 철과 망간 제거를 위한 산화공정이 설치되어 있다. 이렇게 물리적인 원리와 화학적/생물학적인 원리로 유입되는 유기오염물질들의 제거뿐만 아니라 새로운 환경문제로 부각되고 있는 환경호르몬 그리고 원생동물 즉, Giardia 및 Cryptosporidium에 대한 제거 및 가능성에 대한 연구가 해외에서 많이 보고 및 발표되고 있다. 미국 Ohio에 위치한 Greater Cincinnati Water Work 에서 2003년 AWWA 연구발표에 의하면 간접취수를 통하여 Giardia 그리고 Cryptosporidium 유입을 상당하게 줄일 수 있으며 Alage, 호기성 포자 제거에서는 기존 지표수 처리공정 시 보다 매우 우수한 것으로 보고되었다.

2. 간접취수 방법

강변여과 취수방법은 강변에 자연적으로 존재하는 충적층의 오염저감 능력을 이용하여 하천 표류수가장기간 동안 강변의 하상 바닥 또는 측면으로 침투되어 토양의 자정능력에 의하여 오염물질이 여과·제거된 물을 취수하는 방법으로 퇴적층의 분포가 양호한 지역에서 매우 효용성이 있으며 오염된 하천 표류수를 직접 취수하는데 따른 정수처리문제 및 하천 수질오염사고의 취약성 등을 개선하기 위한 간접 취수방법이다. 강변여과수 취수방법에는 강변 둔치(고수부지)에 깊이 20~40m 정도의 취수정을 일정 간격으로 설치하여 물을 취수하는 방식인 수직정 방법과 취수정을 수직으로 설치하지 않고 20도 기울기로 설치하여 수직정보다 좀 더 많은 용량을 취수할 수 있는 경사정 방법이 있다. 그리고 방사형으로 제작한 스크린에 수평집수관을 밀어 넣어서 대용량을 취수할 수 있는 수평집수정 방식이 있다. 본 방법들은 설치현장에 지형 및 지질특성에 따라서 좌우되며 다수의 간접취수 현장에서는 이 두 가지 방식을 혼합하여 사용하는 곳도 여러 있다.

<그림 3-5> 수평집수정 및 수직정의 개념도

(1) 수평집수정(Horizontal Collector Well)

땅속에 원형집수정을 설치하고, 집수정에 연결된 스크린을 수평방향으로 밀어 넣은 후 스크린을 통하여 들어오는 여과수를 집수정에 모아서 취수하는 방법이다. 수평집수정 방법에는 스크린의 위치가 하상으로 연결된 방식과 강변둔치에서 일정한 거리를 두어 체류시간을 늘리는 방식이 있다. 설치한 강이나 호수바닥의 충적층이 얇거나 취수시설의 부지면적이 부족하면서 대용량이 필요할 경우에 많이 사용되는 방식이다. 특히 이 방식은 여러 취수 방법 중 가장 많은 양의 물을 공급할 수 있는 방식으로 미국 Kansas주 Nearman 정수장에 설치된 단일 수평집수정은 세계 최대 규모로 매일 150,000m3 생산할 수 있다고 한다.

<그림 3-6> 수평집수정 설치 방식

(2) 수직정(Vertical Well)

관정을 대수층이나 하천과 호수의 바닥아래까지 수직으로 뚫어서 내린 후 충적층을 통하여 여과된 물을 수직정의 스크린을 통하여 취수하는 방법이다. 체류시간은 평균 40일에서 60일정도이며 하천에서 일정구간 떨어진 지점에 설치하는 방식이다. 수직정의 경우는 체류시간들을 고려한 부지확보가 필요하며 주변지역의 지하수 유입으로 인한 오염물질이 유입 및 지반침하가 발생되지 않아야 하며 충적층이 잘 발달되어 있어야 한다.

<그림 3-7> 수직정의 개념도

(3) 경사정 (Angle Well)

관정을 수직이 아닌 20도 기울기를 주어 관정을 뚫어서 설치하는 방법으로서 수직정에서의 단점인 유량부족을 보안하는 방법이며 넓은 스크린을 장착하고 있다. 이 방식은 기존 수직정에 비하여 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.

<그림 3-8> Angle well 시공현장

(4) 간접취수 방법별 비교

일반적으로 수평집수정을 이용한 간접취수 방법은 미국에서 가장 널리 상용화되어 있으며 하상여과 공법으로 일반적으로 통용되고 있는 반면 수직집수정을 이용한 방법은 독일을 중심으로 한 유럽에서 사용되어 강변여과 공법으로 칭해진다. 두 공법 사이의 특징은 다음 표에서 자세하게 비교하고 있는데 일반적으로 강변여과 공법이 수리학적 체류시간이 수십 배 이상 큰 것이 주된 차이라고 할 수 있다.

하상여과 공법의 경우 시공성이 양호하고 지하수의 유입이 적어 2차 오염발생 가능성이 상대적으로 적다는 장점을 가지고 있기 때문에 국토가 협소한 국내에서 적용하기에 유리하다.

<표 3-1> 간접취수 방법에 따른 장단점 비교

항 목	하상여과 (미국식)	강변여과 (유럽식)
집수정 위치	하천에 인접	하천에서 50 ~ 100m
여과수의 기원	하천수 95 ~ 100 % 지하수 0 ~ 5 %(무시)	하천수 60 ~ 80 % 지하수 20 ~ 40 %
수리학적 체류시간	0.5 ~ 3 일	50 ~ 100일 이상
오염물 체류시간	0.5 ~ 수십 일	50 ~ 100일 이상
시공성	양호	제한적
오염물 유입 가능성	지하수 유입이 적어 유리	배후지에서의 유입 우려 (농약비료, 유류)

3. 국외 간접취수 사례

우리나라보다 먼저 산업화 과정을 거친 라인강변의 서유럽 국가들을 포함한 미국, 일본 등의 선진국은 몰론, 상대적으로 수자원에 대한 관심도가 높은 중동 지역의 쿠웨이트, 이란 등의 국가에서는 오래 전부터 간접취수 방식을 이용하여 오염된 상수원을 개선하고 효율적 취수 방안을 강구하였으며, 수질 사고에 의한 지표수 오염과 같은 비상시를 대비하기 위한 각종 방법들이 연구되었으며 실제적으로도 많이 활용되고 있다.

(1) 미국

미국에서는 유럽보다는 늦게 간접취수 방법이 도입 되었지만 현재 점차 확산되고 있는 추세이다. 현재 18곳의 도시에서 수직정 및 수평정을 이용하여 강변여과를 이용한 간접취수를 하고 있으며 설계 및 시공 중인 곳들도 많이 있다. 이러한 도시들의 공통점은 수자원의 부족 그리고 수원을 여러 주들이 공동으로 사용하고 있다는 것이다. 간접취수를 도입하므로 사전에 수질오염사고 방지 및 양질의 물을 얻을 수 있다고 한다.

<표 3-2> 강변여과 방식을 채택하여 사용하고 있는 미국 도시의 현황

Site	Well Type	Capacity (mgd)	River System
Cincinnati, OH	V	40	Gt Miami
Columbus, OH	H	40	Scioto
Louisville, KY	H	20	Ohio
Terre Haute, IN	H/V	12	Wabash
Jacksonville, IL	H	8	Illinois
Galesburg, IL	H	10	Mississippi
Henry, IL	V	0.7	Illinois
Mr. Carmel, IL	V	1	Wabash
Quincy, IL	H	10	Mississippi
Sacramento, CA	H	10	Sacramento
Sonoma County, CA	H/V	85	Russian
Independence, MO	H	15	Mississippi
Lincoln, NB	H/V	35	Platte
Kennewick, WA	H	3	Columbia
Kalama, WA	H	2.6	Kalama
St. Helens, OR	H	5	Columbia
Kansas City, KS	H	40	Mississippi
Sioux Falls, OK	H	40	Mississippi

■ Nearman 정수장, Kansas

1997년에 Kansas에 완공된 정수장으로 미주리강을 수원으로 이용하고 있으며 단일 수평집수정으로 전 세계에서 가장 크며 하나의 수평집수정에서 최대 일 150,000m3 유량을 양수할 수 있다. 14개의 수평집수관이 2단으로 취수정에 연결되어 있으며 직경이 6m 깊이는 37m 이다. 후속공정으로는 응집, 침전, 여과 그리고 염소소독으로 이어지는 기존 정수처리공정으로 처리하고 있다.

<그림 3-9> Nearman 정수장에 설치된 수평집수정

■ Lincoln, Nebraska

Nebraska에 위치한 Lincoln시에는 East Water Treatment Plant(50 MGD) 그리고 West Water Treatment(60MGD)에서 Platte 강을 수원으로 시민들에게 용수를 공급하고 있다. 1950년경부터 수직정을 이용한 간접취수를 도입하여 취수하고 있다. East Water Treatment Plant의 경우 철과 망간 유입으로 후속공정을 오존공정 그리고 West Water Treatment Plant의 경우 Air/Chlorine 산화공정을 도입하여 사용하고 있다. 현재 Lincoln시에는 52개의 수직정과 2개의 수평정이 운영되고 있으며 일 420,000m3의 용수를 공급하고 있다.

<그림 3-10> East Water Treatment Plant, Lincoln, Nebraska

■ Louisville, Kentucky

Kentucky주에 위치한 Louisville시는 Louisville Water Company (LWC)에서 정수장을 관리하여 Louisville시민에게 수돗물을 공급하고 있다. LWC사에서 운영하고 있는 두 곳의 정수장 중 B.E. Payne 정수장은 현재 강변여과를 통한 간접취수를 도입하기 위해서 1단계 사업으로 2년 동안 수원으로 이용하고 있는 Ohio 강에서 일 76,000m3 규모의 수평정을 시범시설로 운영하였다. 2년의 운전기간 동안 강변여과수에서는 Cryptosporidium와 Giardia 같은 원생동물들이 발견되지 않았으며 TOC 제거가 50%가 넘었고 지하수의 희석을 배려해도 30% 이상 강변여과를 통해서 제거되었다. LWC사에서 발표된 1단계 시범시설 보고서에 의하면 강변여과를 이용한 간접취수는 병원성 미생물에 의한 제거 및 소독부산물을 발생의 원인인 자연유기물의 제거가 매우 뛰어나며 간접취수를 통하여 유입원수 수질변화에도 안정적인 취수원수의 확보할 수 있었다고 한다. 이러한 시범시설의 결과를 바탕으로 2단계 사업에서는 B.E. Payne 정수장의 취수의 전량을 강변여과식으로 도입할 예정이며 방식은 암반터널과 수직정을 조합하여 지상돌출 펌프장을 최소화하는 방식으로 결정하였다고 한다. 사업비는 300억원으로 예정되어 있으며 암반터널의 직경은 3m 그리고 연장은 1,830m 라고 한다.

<그림 3-11> Louisville Water Company 2단계 사업 개략도

<그림 3-12> 암반터널과 수직정을 조합한 간접취수 방식

■ Columbus, Ohio

Ohio주 Columbus시에서는 Water Plant#1과 Water Plant#2를 운영하고 있다. 1950년부터 간접취수를 Water Plant#1 8개의 집수정 그리고 1970년에는 Water Plant#2 11개의 집수정을 설치하여 운영 중에 있다고 한다.

<그림 3-13> Columbus, Ohio 정수처리 공정

(2) 독일

독일에서는 19세기부터 라인강을 따라 분포한 충적층에서 강변여과 방식을 이용하여 필요한 용수원을 개발, 사용하여 왔다. 독일에서 행해지고 있는 대표적인 강변여과 방식은 하천으로부터 50~300m 떨어진 지점에서, 심도 30~40m의 지하수를 음용수원으로 취수하는 방식이며, 오염된 하천수가 하천 주변의 토양과 지층을 통과하면서 인체에 유해한 오염 물질인 화학적 화합물이나 세균이 침전되거나 미생물의 기작에 의해 살균, 분해되는 현상을 이용하는 것이다.

이러한 방식에 의해 확보된 물은, 20세기 초반까지만 하더라도 별도의 처리 과정 없이도 음용수원으로 활용될 정도로 수질이 양호하였으나, 1950년을 전후로 하여, 점차 하천의 수질이 악화됨에 따라 현재는 강변여과 방식을 이용하여 취수하는 대부분의 취수장에서 입상 활성탄 여과(granular acrivated-carbon filter) 처리를 하고 있으며, 필요시 오존처리 등과 같은 정수 처리를 병행하고 있는 실정이다. <표 3-3>은 독일에서 사용 중인 강변여과방식 정수장 사례이다.

<표 3-3> 독일의 강변 여과 적용 세부 내역

시설물명

개 요

특 기 사 항

베를린시 정수장

- 현황: 9개 정수장, 26만 가구, 608,000㎥/일의 상수도 공급

- 시설 개요 (강변여과 취수장 현황)

정수장명	시설용량 (㎥/일)	취수정 수 (수직정)	상수원
계	1,140,000	700
Beelitzhof 정수장	180,000	75	Havel강, Grunewald지역 호수
Kladow 정수장	30,000	14
Tiefwerder 정수장	100,000	55
Spandau 정수장	160,000	44
Tegel 정수장	260,000	130	Tegeler호, Havel강
Stolpe 정수장	120,000	98
Friedrichshagen 정수장	220,000	170	Muggel호
Wuhlheide 정수장	40,000	98	Spree강
Kaulsdorf 정수장	30,000	16

베를린시 Beelitzhof 정수장

- 수원: Havel강, Grunewald지역 호수

- 수처리: 간접취수>포기>여과>정수지

- 시설개요 (수직정 75개)

높이: 50~170m

- 시설용량

o 베를린 전체: 114만㎥/일

o Beelitzhof 정수장: 18만㎥/일

- 정수 수질

온도 11.7도, pH 7.5

탁도 < 0.2NTU,

TOC 3.6mg/L

철 < 0.03mg/L,

망간 < 0.01mg/L

THM 0.01mg/L

Ec 630

에센 정수장

- 수원: 루트강 표류수(95%),

심층지하수(5%)

- 수처리

취수>계단식포기>여과>취수>급수

- 최대·최소 생산량: 3.5~2000㎥/sec

- 퇴적층 두께: 6~8m

- 조류발생억제 위해

과망간산칼륨 사용

- 박테리아 제거용

이산화 염수 주입

- 계단식 포기조 설치

- NaOH사용, pH조정

- 지표수 인공 함양식

뒤셀도르프 전체 정수장

- 수원: 라인강 강변여과수(70~80%),

지하수(20~30%)

- 취수: 둑에서 50~250m 떨어진 우물

- 수처리: 취수>오존>활성탄>공급

- 시설개요: 취수량 357,600㎥/일

- 수직정: 70개소, 방사형: 18개소

- 시설물: 관경 5~6m

수평관직경 250mm

- 수평관: 길이 90 m

- 집수정 50년 사용

5~7년 단위로 청소

- 고도정수처리 시설

세계 최초로 설치

■ 뒤셀도르프 정수장

독일 최대 공업 지대인 루르지방의 중심에 위치하고 있는 뒤셀도르프 정수장은 상수도 수원으로 지하수(20~30%)와 라인강 복류수(70~80%)를 사용하고 있다. 상수도 수원으로는 자갈과 모래로 구성된 라인강둑에서 50~250m 떨어진 곳에 수직 및 방사형 취수정을 설치하여 충적층지하수를 취수하여 사용하고 있다. 집수정에 도달하는 강변지하수는 약 3~12주 이상 지하에 체류한 물로서 집수정 물의 약 2/3는 라인 강물이 침투된 것이고, 나머지는 기존의 지하수이다. 이 정수장은 세계 최초로 강변여과 후 오존과 활성탄을 이용한 고도 정수처리 시설을 설치한 곳이기도 하다.

■ 두이스베르그-함보른 취수장

두이스베르그-함보른 취수장은 라인강 하류에 위치하고 있으며 강변여과시 라인강물의 체류시간은 20~30일 정도로서 지하수에 의한 희석이 거의 일어나지 않는다.

염화물과 황산염의 농도는 강변여과되는 동안 거의 일정하게 나타나서 염화물과 황산염이 지하 경로의 영향을 받지 않는 반면, 다른 무기질 성분들은 강변여과 과정에서 대부분 제거된다.

■ 펠헤정수장

1870년대부터 라인강의 강변여과수를 별다른 수처리공정 없이 식수로 공급해 오다 라인강 오염이 심해지자 오존과 활성탄을 이용한 처리공정을 도입하고 오염사고에 대비하여 지하수 보호구역을 지정하여 각종행위를 제한하고 있으며 관측정을 통해 상시 수질과 수량을 관측하는 등 수질관리에 신경 쓰고 있다.

(3) 헝가리

체펠정수장의 경우 도나우강의 하류 수질이 좋지 않으므로 강변여과수의 선택이 불가피했던 것으로 판단되며 수직, 수평형으로 취수한 원수를 다시 고도정수처리과정을 거쳐 공급하고 있다. 수평정과 수직정의 규모면에서도 가장 많은 집수정을 확보하고 있다. 그리고 방사형 집수정의 수평 집수스크린을 강과 가까운 측은 많이 설치하고 먼 쪽은 적게 설치하여 지하수량을 적절히 고려하여 설계에 반영한 여러 가지 형태의 집수정을 보유하고 있었으며 현재 개발 중인 곳도 있고 기능을 다하여 폐공된 집수정도 많이 있다.

(4) 오스트리아

오스트리아 Wien 정수장의 경우수평집수정이 8공이 설치되어 있으며 신도나우강과 구도나우강 사이의 폭 100m 정도의 기다란 섬을 따라 설치되어 양방향의 대수층을 모두 이용하여 취수하고 있다. 대수층 통과시간 측정은 취수정과 도나우 강의 온도변화를 관찰하여 대수층 통과시간을 추정하는 방법을 사용하고 있다. 또한 취수정 예비공이 많이 있었으며 장기간 취수하지 않은 예비공은 가동상태 점검 등을 위하여 수시로 취수하여 다시 강으로 흘려보내고 있다.

(5) 체코

체코의 프라하시의 경우 3개의 정수장에서 하천수, 댐수, 강변여과수 등 각각 3가지의 원수가 다양하게 이용되고 있다. 이중 가장 오래된 것이 강변여과수를 사용하는 카라니 정수장으로 건설 당시부터 우물을 이용한 취수를 가장 안전한 원수로 신뢰해왔으나 최근 들어 상수도사용량의 증가에 따른 강변여과수 개발량의 한계가 있으므로 댐수를 이용한대규모 정수장이 건설되어 운영되고 있다. 카라니정수장의 주처리 대상은 철이며 강변여과수를 취수하는 자연침투라인과 하천수를 여과하는 인공함양한 후 재취수하는 인공침투라인, 소량의 암반지하수라인등 3가지 라인이 운영되며, 최종적으로 3가지 라인을 혼합하여 폭기와 소독만으로 식수공급하며 암반지하수의 경우 수질이 좋아 병입수돗물로 판매하고 있다.

(6) 네덜란드

네덜란드 서부지역의 암스테르담, 헤이그, 하렘, 라이덴과 같은 도시들은 북해 해안을 따라 발달되어 있는 사구에서 채취한 지하수를 음용수로 이용하여 왔으나, 20세기 중반부터 사구의 지하수가 고갈되고 사구에 설치되어 있는 정호로 염수가 침입하는 현상이 발생하였다. 이에 따라 네덜란드에서는 그 대책의 일환으로 사구에 오염된 지표수를 인공적으로 함양시키는 방법(sand bank and dune filtration)을 강구하게 되었다. 사구 여과 방식이란 사구에 오염된 지표수를 인공적으로 함양하는 방법으로서, 독일과는 달리 10~20m의 모래층으로 이루어진 얕은 대수층에서 실시된다. 또한 수질 향상과 대수층에서의 지하수 저장보다는 사구에서의 담수와 염수의 경계선을 평형 상태로 유지시키는데 주목적을 두고 있다.

(7) 일본

일본의 경우 동경도 키누타시모 정수장에 수평집수정을 이용하여 간접취수를 하고 있다. 1977년에 시공된 이 수평집수정은 직경이 6m, 집수관이 3단으로 20개 설치되어 있으며 2003년에는 평균 일 10,000㎥을 생산하고 있으며 최대 24,000만㎥ 까지 생산할 수 있다. 일본에서는 강변여과 방식을 용수의 직접적인 이용이라는 일반적인 측면의 접근보다는 지하수의 축열 이용, 지반 침하 방지 등의 목적으로 하는 인공함양이 부분적으로 이용되고 있다

4. 국내 사례

우리나라도 수돗물 취수에 있어서 선진화된 방식인 간접취수를 시작했다. 가장 수질이 문제가 되고 있는 낙동강 수계의 함안과 창원에서 ’05년부터 강변여과 방식으로 각각 2만톤, 7만톤씩 간접취수를 시작했고 창원2단계 6만톤, 김해 18만톤이 공사중이다.

물론 여기가 우리나라의 최초는 아니다. 미8군이 1970년대부터 한강 반포대교 옆에서 하루 1만톤의 물을 강변여과 방식으로 취수해왔다.

강변여과 방식의 간접취수가 원수 수질을 상당히 향상시켰다. 지표수를 그냥 취수하는 부산 매리취수장의 경우 원수의 BOD가 2.0일때, 강변여과로 취수한 함안취수장과 창원취수장의 경우 각각 0.3과 0.7이었다. 특히 총대장균군의 경우 부산 매리가 590일때 함안은 2 창원은 0이었다. 같은 낙동강 물인데 그야말로 비교가 안되는 1급수 수질이다. 심지어 서울 시민이 주로 먹는 암사취수장이나 광암취수장 보다 원수 수질이 좋다.

이것은 취수 방식에 따라서는 수질이 나쁜 수계에서도 1급수의 원수 취수가 가능하다는 것을 여실히 보여주고 있다.

정수 과정에 있어도 마찬가지다. 지표수를 바로 취수한 경우는 침사-약품-응집침전-급속여과-오존접촉-활성탄 등 6단계를 거치고 염소 등 약품을 사용하는 것이 보통이다. 그러나 강변여과로 취수한 경우는 원수 수질이 좋기 때문에 정수과정도 포기반응-급속여과-활성탄여과의 3단계만 거치고 소독약 대신 소금을 정제하여 사용함으로써 냄새도 나지 않는다. 현재 함안, 창원의 경우 강변여과 방식의 간접취수로 전환함으로써 정수 비용에서 상당히 절감되고 있다.

(1) 용산미군기지

미 8군에서는 미군 기지의 식수원 공급을 위해서 반포대교 하류 고수부지에 수직정을 설치하여 간접취수를 통해 원수를 공급하고 있다. 수처리 과정은 간접취수된 원수에 함량이 높게 나타나는 철, 망간 제거를 위한 폭기 과정과 혼화, 응집, 침전, 여과의 정수 과정을 거친 후 수돗물을 공급하고 있다.

수직정별 용량은 최대 135,000 GPD(511㎥/일)이며, 20개의 수직정을 통해서 약 1만 ㎥/일이 취수되고 있다. 지표에 나타난 수직정 시설은 <그림 3-14>과 같고 용수 공급 계통 모식도는 <그림 3-15>와 같다.

<그림 3-14> 용산 미군기지 간접취수 시설 위치 (위성사진)

<그림 3-15> 용산 미군기지 용수 공급 계통 모식도

(2) 창원시

현재 창원시에서는 대산면 및 북면 지역에 각각 7개의 수직정을 설치하여 시범적으로 용수를 공급하고 있다. 각 지역에 설치되어 있는 수직정의 직경은 400mm, 깊이는 40~50m, 강변으로부터 80m 지점에 위치해있다.     창원시는 현재 상수도 확장사업으로 2단계 60,000m3/일 추진 중인데, 낙동 강변에 총 42개의 수직정을 운영할 예정으로 있다.

<그림 3-16> 창원시 강변여과 방식을 이용한 간접취수 후속공정

또한 창원시에서는 장래 용수 수요량의 안정적 공급을 위해서 경제적이고 유지관리가 용이하면서 많은 양의 용수 취수가 가능할 것으로 판단되는 방사형 집수정에 의한 강변지하수 개발 타당성 조사를 상수도 확장사업 2단계 과정의 일환으로 실시하였으며 방사형집수정 시범시설을 설치 중에 있다.

<그림 3-17> 창원시 방사형 집수정 타당성조사 수직정 및

방사형집수정 공사현장

<그림 3-18> 창원시 대산면 강변여과 정수장 전경

(3) 김해시

김해시는 최근 도시화에 따른 급속한 인구증가로 인해서 급수수요량이 증가하게 되었고, 이로 인해 2016년 목표 급수수요량인 420,000m3/일의 시설용량을 확보하기 위한 시설의 증설계획을 추진 중에 있으며, 또한 낙동강 원수의 수질사고에 대비한 완충적 역할을 할 수 있는 대체취수원의 개발이 필요하다. 그렇기 때문에 김해시에서는 강변여과수개발이 대체취수원으로 활용 가능성이 있는가에 대한 타당성 검토를 실시하고 있으며, 김해시 생림면 마사리 딴섬 일원에 시범적으로 수직정을 설치하여 실험을 실시하고 있다.

낙동강을 수원으로 하고 있는 창원, 김해 등의 지역들은 간접취수의 도입으로 인하여 취수원수을 수질오염사고로부터 안정적으로 보호하며 취수원수를 확보할 수 있게 되었다.

<그림 3-19> 김해시 강변여과 타당성조사 수직정 및 Pilot test 장치

<그림 3-20> 김해시 강변여과 사업 개요

(4) 포항 유강리

포항광역시에서도 도시화로 인한 하천 수질 악화의 문제와 인구증가에 따른 급수 수요량 증대로 유강리에 하상여과공법을 이용한 간접취수 방법을 도입하였다.

일 생산량은 50,000~70,000㎥/일로 780m 길이의 유공관을 하상 표면에서 4m 깊이로 매설하여 하천수와 양수정의 수두차를 3~5m정도로 유지하였다. 세부적인 공법의 개념도는 다음 그림에서 보는 바와 같다.

<그림 3-21> 포항시 유강리 RBF 공법 설치 개념도

5. 강변여과방식에 의해 취수된 원수의 안정성

이상의 해외사례를 통해 살펴보면 강변여과식 간접취수방법은 기존의 직접취수방법과 비교하여 수질사고에 대한 안전성, 양질의 취수원수 확보, 자연친화적 처리공정으로 인한 운영관리비를 감소 등의 장점을 가지고 있음을 알 수 있다.

특히, 강변여과식 간접취수를 이용하여 원수를 공급할 경우 인체에 치명적인 영향을 줄 수 있는 Giardia나 Criptosporidium 같은 살인 기생충 뿐 만 아니라 일반세균, 기타 병원성 미생물의 상당량을 대한 제거할 수 있다고 보고되고 있으며, 따라서 보다 안전하고 신뢰할 수 있는 먹는 물 생산이 가능하도록 할 수 있을 것이다.

(1) Giardia 및 Criptosporidium에 대한 제거능력

앞서 언급한 미국 Kentucky 주 Louisville시의 B.E. Payne 정수장에서 강변여과방식을 통해 상수원수를 공급할 때 Giardia와 Criptosporidium에 대한 제거능력을 관측한 자료를 살펴보면 그 우수성을 알 수 있다 (<표 2>참조). 아래 표에서 제시된 수치는 동일 샘플의 반복측정결과로 최대값을 명시한 것이며 대부분의 경우는 측정한계 미만으로 측정되었다. 즉, 강변여과식 간접취수 시 이들 Giardia나 Criptosporidium에 의해 인체가 감염될 확률은 매우 낮아질 것이다.

현재 재래식 상수처리과정에서는 이러한 살인 기생충이 처리되기 힘들며 분리막 여과 등 별도의 고도정수처리를 거쳐야 한다. 그러나 강변여과식 간접취수의 경우 이들 살인 기생충의 수를 취수단계에서부터 획기적으로 감소시킬 수 있는 것이다.

<표 3-5> 강변여과에 의한 Giardia와 Criptosporidium의 제거

(단위: 개/100L)

		분석일자
		2/23	3/28	5/16	6/14	8/15	9/19
Giardia	원수	<30	10	<23.8	<27.0	6.1	15.4
	여과수	<0.4	<0.1	<0.9	<0.4	<1.3	<1.1
	제거율	98.7% 이상	99.0% 이상	96.2% 이상	98.5% 이상	78.7% 이상	92.9% 이상
Crypto sporidium	원수	<30	<1.4	<23.8	<27.0	<6.1	<15.4
	여과수	<0.4	<0.1	<0.9	<0.4	<1.3	<1.1
	제거율	98.7% 이상	92.9% 이상	96.2% 이상	98.5% 이상	78.7% 이상	92.9% 이상

		분석일자
		10/16	11/15	12/19	1/17	2/20
Giardia	원수	6.1	<9.2	125	N.A.	250
	여과수	<0.9	<0.7	<1.5	<0.9	<0.8
	제거율	85.2% 이상	92.4% 이상	98.8% 이상	-	99.7% 이상
Crypto sporidium	원수	<6.1	<9.2	<125	N.A.	330
	여과수	<0.9	<0.7	<1.5	<0.9	<0.8
	제거율	85.2% 이상	92.4% 이상	98.8% 이상	-	99.8% 이상

N.A. : Not analyzed

(2) 대장균(Total coliform) 및 일반세균(HPC bacteria)

일반적으로 대장균과 일반세균은 하천수에 다량 존재하며 모두가 인체에 질병을 유발하는 병원성 미생물을 의미하지는 않는다. 그러나 강변여과를 거쳐 취수된 여과수의 대장균과 일반세균수를 분석함으로써 병원성 미생물에 대한 제거효율을 간접적으로 추정할 수 있다. 다음 그림들에 Louisville시의 B.E. Payne 정수장의 운전사례 결과를 도시하였다. 대장균수의 관측결과를 보면 하천수에서 약 9MPNs/100mL에서 165,200MPNs/100mL 정도의 대장균이 관측되는 반면 강변여과를 거친 여과수의 경우는 대부분이 1.0MPN/100mL 미만으로 매우 낮아졌음을 알 수 있다. 일반세균의 분석결과도 대장균의 경우와 유사한 경향을 나타내는데 하천수의 경우는 최대 420CFUs/mL 이던 세균수가 여과수에서는 10CFUs/mL 미만으로 크게 낮아졌다. 이는 대장균은 최대 6.0, 평균 3.5Logs 수준의 제거효율을, 일반세균은 최대 4.3, 평균 2.2Logs 수준의 제거효율을 보임을 의미한다. 따라서 병원성 세균들도 이와 유사한 수준으로 제거될 수 있을 것으로 예측이 가능하다.

<그림 3-24> 강변여과방식에 의한 여과수 중의 대장균수의 변화

<그림 3-25> 강변여과방식에 의한 여과수 중의 일반세균수의 변화

(3) 탁도

이하의 그림에 동일한 정수장의 운전결과를 나타내었다. 관측한 결과를 보면 하천수에서 최소 3에서 최대 599NTU까지 측정되던 탁도가 강변여과를 거치고 난 후에는 대부분이 1.0NTU이하로 감소되는 등 매우 탁월한 제거능력을 나타내고 있음을 알 수 있다.

우리나라의 경우 부영양화 발생에 따른 조류, 우기나 홍수 시 각종 부유물이나 탁도 유발 물질의 유입 등 원수의 높은 탁도로 인해 취수과정에서부터 매우 큰 어려움을 겪고 있으며 정수처리과정에서도 응집-침전 과정에서 많은 양의 약품이 투입되어야하는 등 효율적인 정수생산을 가로막는 요인 중 하나이다. 그러나 강변여과방식을 통한 간접취수의 경우 매우 낮은 탁도의 원수공급이 가능하므로 기존의 직접취수에 의한 원수를 대상으로 할 때 보다 더욱 경제적이고 효율적인 응집-침전이 가능하다.

<그림 3-26> 강변여과방식에 의한 여과수 중의 탁도의 변화

<표 3-6> 강변여과 원수와 정수수질 비교

연번	구분	구분(정수센터명) 검사항목	먹 는 물 수질기준	수 질 검 사 결 과
				광암 정수	암사 정수	강변여과 원수
1	미생물	일반세균	100CFU/㎖이하	불검출	불검출	불검출
2		총대장균군	불검출/100㎖	불검출	불검출	불검출
3		대장균	불검출/100㎖	불검출	불검출	불검출
4		분원성대장균군
5	건강상유해영향무기물질	납	0.05이하	불검출	불검출	불검출
6		불 소	1.5이하	불검출	불검출	불검출
7		비 소	0.05이하	불검출	불검출	0.005
8		셀 레 늄	0.01이하	불검출	불검출	불검출
9		수 은	0.001이하	불검출	불검출	불검출
10		시 안	0.01이하	불검출	불검출	불검출
11		6가 크롬	0.05이하	불검출	불검출	불검출
12		암모니아성질소	0.5이하	불검출	불검출	불검출
13		질산성질소	10이하	2.0	1.7	불검출
14		보 론	0.3이하	불검출	불검출	0.07
15		카 드 뮴	0.005이하	불검출	불검출	불검출
16	건강상유해영향유기물질	페 놀	0.005이하	불검출	불검출	불검출
17		다이아지논	0.02이하	불검출	불검출	불검출
18		파라티온	0.06이하	불검출	불검출	불검출
19		페니트로티온	0.04이하	불검출	불검출	불검출
20		카 바 닐	0.07이하	불검출	불검출	불검출
21		1.1.1-트리클로로에탄	0.1이하	불검출	불검출	불검출
22		테트라클로로에틸렌	0.01이하	불검출	불검출	불검출
23		트리클로로에틸렌	0.03이하	불검출	불검출	불검출
24		디클로로메탄	0.02이하	불검출	불검출	불검출
25		벤 젠	0.01이하	불검출	불검출	불검출
26		톨 루 엔	0.7이하	불검출	불검출	불검출
27		에틸벤젠	0.3이하	불검출	불검출	불검출
28		크 실 렌	0.5이하	불검출	불검출	불검출
29		1.1-디클로로에틸렌	0.03이하	불검출	불검출	불검출
30		사염화탄소	0.002이하	불검출	불검출	불검출
31		1,2-디브로모-3-클로로프로판	0.003이하	불검출	불검출	,불검출
32	소독제및소독부산물	유리잔류염소	4.0이하	0.57	0.65	0.84
33		총트리할로메탄	0.1이하	0.020	0.012	0.019
34		클로로포름	0.08이하	0.0163	0.0099	0.0160
35		클로랄하이드레이드	0.03이하	0.0033	0.0065	0.0020
36		디브로모아세토니트릴	0.1이하	불검출	불검출	불검출
37		디클로로아세토니트릴	0.09이하	0.0011	0.0024	0.0023
38		트리클로로아세토니트릴	0.004이하	불검출	불검출	불검출
39		할로아세틱에시드	0.1이하	0.0078	0.0161	0.0149
40	심미적영향물질	경 도	300이하	67	67	148
41		과망간산칼륨소비량	10이하	1.1	1.2	1.5
42		냄 새	무 취	적합	적합	부적합
43		맛	무 미	적합	적함	부적합
44		동	1이하	불검출	불검출	-
45		색 도	5도이하	불검출	불검출	2
46		세 제	0.5이하	불검출	불검출	불검출
47		수소이온농도	5.8 ~ 8.5	7.1	7.2	7.8
48		아 연	1이하	0.003	불검출	0.002
49		염소이온	250이하	14	14	38
50		증발잔류물	500이하	95	95	282
51		철	0.3이하	불검출	불검출	불검출
52		망 간	0.5이하	불검출	불검출	1.895
53		탁 도	0.5NTU이하	0.05	0.05	0.9
54		황산이온	200이하	14	21	49
55		알루미늄	0.2이하	0.03	0.01	5.65

* 정수장 ’07.6일 기준-서울시, 강변여과수 ’07.6.12일 분석-수자원공사

<표 3-7> 원수수질 비교

연번	항 목	취수원수 수질검사 결과(23개 항목)
		서울 광암	서울암사	부산매리 (김해)	강변여과 (함안)	강변여과 (창원)
1	수소이온농도	8.4	8.0	8.0	7.0	7.4
2	생물화학적산소요구량	1.4	1.3	2.0	0.3	0.7
3	부유물질	3.9	6.6	12.7	0.3	14.0
4	용존산소	9.2	8.4	7.4	6.6	7.8
5	총대장균군 (총대장균군수/100㎖)	24	137	590	2	0
6	음이온계면활성제	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
7	불 소	불검출	불검출	0.19	불검출	불검출
8	암모니아성질소	0.049	0.042	0.087	불검출	0.11
9	질산성질소	1.668	1.61	1.402	1.4	불검출
10	카 드 뮴	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
11	비 소	불검출	불검출	불검출	불검출	0.007
12	시 안	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
13	수 은	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
14	납	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
15	6가크롬	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
16	유 기 인	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
17	폴리크로리네이티드비페닐	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
18	세 레 늄	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
19	카 바 릴	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
20	1,1,1-트리클로로에탄	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
21	테트라클로로에틸렌	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
22	트리클로로에틸렌	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출
23	페 놀	불검출	불검출	불검출	불검출	불검출

* 기준일: 07년 6월

6. 간접취수 방법의 선정 및 타당성 조사 방법

강변여과식 간접취수는 기존 공정과 비교시 수질사고에 대한 안전성 그리고 양질의 취수원수를 균등하게 유지할 수 있으며 기존 공정에서 소요되는 약품 및 슬러지 발생량을 줄여 정수장 운영관리비를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다. 그러나 충적층 상부에 폐색으로 인하여 취수량이 감소할 수 있으며 충적층이 얕은 경우 홍수시 세굴로 인한 충적층의 손실로 수질변화가 있을 수 있다. 따라서 취수지역 선정시 반드시 지형 및 지질조사에 얻은 데이터를 이용하여 모델링 작업을 통한 양수량에 대한 검증 및 예측 작업이 필요하다. 이러한 사전 조사를 통하여 간접취수 지역을 선정하면 기존 직접취수방식을 대체할 수 있는 효율적인 취수방법으로 정착할 수 있다.

간접취수에서의 선정 및 타당성 조사에서는 다음과 같은 사항들을 사전에 꼭 고려하여 결정하여야 한다. 이러한 작업을 통하여 선정지역에서 간접취수에 충족된 지질 및 지형이 형성되어 있으면 기존 공정과 비교 시 월등하게 우수한 취수방법으로 매우 경제적이며 양질의 취수원수를 확보할 수 있다.

<표 3-6> 간접취수 적용 SITE 타당성 조사 내용

번호	타당성 조사 내용
1	지하수위 및 양수시험을 통하여 지하수공에 대한 분석 및 주변 영향관계를 분석
2	지질조사를 통한 각각의 지층상태 및 토질상태 파악
3	모델링작업을 통한 양수량 계산
4	과잉양수로 인한 충적층 조기 폐색
5	충적층의 체류시간을 계산하여 집수정 위치 선정에 유의
6	주변지역의 지하수 오염여부 및 오염물질의 유입여부

7. 수도권 상수원 적용

강변여과식 간접취수는 하천 인근에 집수정을 설치하고 하천주변의 토양층을 거쳐 하천수가 자연 여과되도록 하여 양질의 수자원을 얻을 수 있는 방법으로서 보다 많은 양의 다양한 원수를 확보하여 유용하게 이용할 수 있도록 한다. 특히 댐이나 저수지로부터 원수를 취수하는 기존의 방식과는 달리 인근 하천에서 바로 취수 및 추가적인 정수과정을 거치기 때문에 물의 이송에 필요한 관로를 최소화할 수 있으므로 경제적인 측면에서는 물론 수질적인 측면에서도 매우 유리하다. 앞의 여러 사례에서 살펴본 바와 같이 여과과정에서 재래식 정수처리공정에서는 제거가 매우 어려운 Giardia, Cryptosporidium, 병원성 미생물, 용존성 유기물, 미량 유해물질 등의 상당량이 제거될 수 있으므로 취수원수의 안전도를 높여 정수처리공정에 많은 신뢰를 부여할 것이다. 이러한 신뢰를 바탕으로 먹는 물에 대한 전반적인 불신도 사라지게 할 수 있을 것이다.

특히 불특정다수를 노린 범죄나 테러 등으로 인해 독극물이 유입되는 경우에도 직접취수방식과는 달리 토양층을 거쳐 오염수가 장시간의 여과과정을 거친 뒤 취수되므로 인체에 대한 유해성을 최소화할 수 있다. 즉, 불시에 발생하는 수질오염사고에 대처함으로써 보다 안전한 먹는 물을 생산하고 공급하는데 기여할 수 있다.

이러한 기능이 가능한 이유는 취수원수가 하상을 통과하면서 물리적, 화학적, 생물학적인 기작을 통하여 사여과와 유사한 원리로써 여러 오염물질들이 자연적으로 제거되며, 또한 오염물질에 포함된 중금속, 질산성질소, 내분비계장애물, 병원성 미생물 등 기존 직접취수 시에는 제거되지 않고 직접 정수장으로 유입되었던 오염물질들도 간접취수를 통하는 경우 오염물질의 상당량이 제거되는 효과가 있기 때문이다.

우리나라의 경우는 간접취수방식이 많이 적용되고 있는 유럽이나 미국과 지질학적 특성이 달라 투수계수가 다소 낮으며, 하천의 유량과 수질도 계절적으로 변화가 심한 특징을 갖고 있어 유럽과 미국의 방식을 그대로 적용하기에는 다소 무리가 있다. 따라서 이러한 문제점들을 해결하는 방법으로서 ‘한국형 간접취수’ 방식을 제안할 수 있다. 한국형 간접취수 방식은 그림 31에서와 같이 강변여과와 함께 침투연못 또는 인공습지 등과 같은 인공침투시설을 하천을 따라 설치하여 평수기 또는 갈수기에는 하천수를 인공침투시설로 유입함으로써 여과유량을 대폭적으로 증가시켜서 생산할 수 있으며, 강우시에는 인공침투시설을 비점오염을 처리하고 강우유출수를 저류하는 시설로 이용함으로써 하천수질 보전 및 홍수방지에 역할을 하도록 하는 것이다.

이제는 이처럼 많은 장점을 갖고 있는 간접취수 방법을 적극적으로 고려하고 실제로 적용해야함으로써 다양한 취수원을 확보하고 수질의 불신에서 오는 사회적 갈등과 비용을 경감시켜야 하는 시점에 이르렀다고 사료된다. 특히 팔당호와 같이 광역화된 상수원의 경우 상수원이 위치한 상류지역과 이용지역인 하류지역간의 개발과 보전 논쟁으로 인하여 심각한 사회적인 갈등과 비용지출의 문제점을 안고 있다. 그러므로 강변여과와 같은 간접취수에 의한 취수원의 다변화는 상․하류간의 갈등과 논쟁을 잠재우고 공생과 발전으로 나아갈 수 있는 유용한 대안이 될 수 있다.

<그림 3-24> 한국형 간접취수방식

제 4 장 취수원 이전 검토

지금의 수도권 상수원 문제를 해결할 수 있는 방법은 팔당호 내 취수 지점을 북한강 양수리 지점으로 옮기고, 수량의 일부를 한강 본류 구간에서 간접 취수하는 것이다. 북한강의 물은 1급수에 가까운 깨끗한 수질을 보이고 있으며, 유역이 석회암지대로 된 남한강과는 달리 화강암 지대로 식수와 생활용수로는 매우 좋은 성분을 함유하고 있다. 지금 팔당호 내의 취수지점은 좋은 수질의 물을 취수하기에 부적합할 뿐만 아니라 넓은 지역에 상수원 보호 규제를 가하여 심각한 경제적 피해를 야기하는 곳이다.

제안하는 양수리 부근으로의 이전은 과거에 검토한 적이 있는 청평댐으로의 취수원 이전과는 크게 다르다. 청평댐으로 이전할 경우 북한강의 유지용수가 필요하기 때문에 취수할 수 있는 물의 양이 많지 않으며, 새로운 상수원 보호구역 설정이 이루어져야 한다. 또한 먼 거리까지 관로를 설치해야 하기 때문에 이전 비용이 많이 든다. 양수리 부근으로 이전할 경우 이러한 문제는 없으나 여름철 남한강의 물이 북한강으로 역류하는 현상 때문에 남한강에 조절 댐 설치가 필요할 것으로 사료된다.

취수원 이전의 검토를 위해 팔당호에 3차원 시변화 모델을 적용하였다. 지형이 복잡하고 시·공간적 변화가 심한 팔당호에 적용이 적합한 GLLVHT (Generalized Longitudinal-Lateral-Vertical Hydrodynamic and Transport) 모델이 본 연구에 사용되었다. Edinger & Buchak (1980, 1985)에 의해 발표되었으며 강, 호수, 하구, 해양 등 전 세계 40여개 수체의 다양한 수질 문제 해결에 적용되어 그 재현성이 검토된 바 있다(Edinger, 2000). 이 모델은 미국 JEEAI (J.E. Edinger Associates, Inc.)에서 개발한 3차원 시변화 모델링 지원을 위한 통합시스템 GEMSS(Generalized Environmental Modeling System for Surface waters)에서 다양한 수질모델들과 결합사용이 가능토록 개발되어 있어 GEMSS가 본 연구에 활용되었다. 이 모델은 팔당호의 수리, 수질 특성 재현을 바탕으로 효과적인 수질관리 방안을 도출하는데 활용된 바 있다(Na and Park, 2005).

1. 모델 개요

3차원 시변화 수리 모델, GLLVHT에서 수체의 수리학적 이동을 결정하는 방정식은 평면 운동 방정식(Horizontal Momentum Balance Equation), 연속방정식(Continuity Equation), 구성 성분의 이동 방정식(Constituent Transport Equation) 그리고 상태방정식(Equation of State)을 기초로 개발된 6개의 방정식으로 구성되어 있으며, 6개의 미지수 - x 방향 유속(U), y 방향 유속(V), z 방향 유속(W), 자유 수표고(z'), 밀도(ρ) 그리고 구성 성분의 농도(Cn) - 에 대한 6개 방정식의 해는 모델의 기본 구조를 형성한다.

x, y 방향의 유속에 대한 평면 운동 방정식과 연직 방향(z)의 유속에 대한 연속 방정식은 다음과 같다.

[eqn: rm { PARTIAL U} over { PARTIAL t }`` =``g { PARTIAL { z}^{' } } over { PARTIAL x }`` -`` { g} over { rho } INT _{ { z}^{ '} }^{ z } ( { PARTIAL rho } over { PARTIAL x } ) PARTIAL z``- ``{ PARTIAL UU} over { PARTIAL x }`` -`` { PARTIAL UV} over { PARTIAL y } -`` { PARTIAL UW} over { PARTIAL z }]

[eqn: rm+`` {partial } over {partial x } ( { A}_{x } {partial U } over { partial x} ) +`` {partial } over {partial y } ( { A}_{y } {partial U } over { partial y} ) `` +`` {partial } over {partial z } ( { A}_{z } {partial U } over { partial z} ) ``]

[eqn: rm-``fV``+ ``{ SM}_{x }]                                                (1)

[eqn: rm { PARTIAL V} over { PARTIAL t }`` =``g { PARTIAL { z}^{' } } over { PARTIAL y }`` -`` { g} over { rho } INT _{ { z}^{ '} }^{ z } ( { PARTIAL rho } over { PARTIAL y } ) PARTIAL z``-`` { PARTIAL UV} over { PARTIAL y }``-`` { PARTIAL VV} over { PARTIAL z }`` -`` { PARTIAL WV} over { PARTIAL z }``]

[eqn: rm+`` {partial } over {partial x } ( { A}_{x } {partial V } over { partial x} ) +`` {partial } over {partial y } ( { A}_{y } {partial V } over { partial y} ) `` +`` {partial } over {partial z } ( { A}_{z } {partial V } over { partial z} ) ``]

[eqn: rm-``fU``+ ``{ SM}_{y }]                                                   (2)

[eqn: rm { PARTIAL W} over { PARTIAL z}`` =``-`` { PARTIAL U} over { PARTIAL x }`` - ``{ PARTIAL V} over { PARTIAL y }]                                                (3)

여기서, U, V, W = x, y, z 방향의 유속(m/sec),

g = 중력가속도(m/sec2),        ρ = 밀도(kg/m3),

t = 시간(sec),                  z' = 자유 수표고(m),

Ax, Ay, Az = x, y, z 방향의 운동 확산 계수(m2/sec),

f = 코리올리(Coriolis) 상수,

SMx, SMy = 외부 유입 및 유출에 의한 모멘텀의 변화(m/sec2)이다.

자유 수표고는 식 (4)에 제시된 연직 적분화 연속 방정식을 이용하여 유속 성분과 동시에 계산된다.

[eqn: rm{ PARTIAL { z}^{' } } over { PARTIAL t } ``=``- ``INT _{ z}^{h } ( { PARTIAL U} over { PARTIAL x} )dz``-`` INT _{ z}^{h } ( { PARTIAL V} over { PARTIAL y} )dz]                                      (4)

여기서, h = 총 수심(m)이다.

n개의 수질 구성 성분에 대한 이동 방정식은 식 (5)와 같다.

[eqn: rm { PARTIAL { C}_{n }} over { PARTIAL t } ``=`` -``{ PARTIAL U {C }_{n } } over { PARTIAL x } ``-``{ PARTIAL V{C }_{n } } over { PARTIAL y } `` -``{ PARTIAL W{C }_{n } } over { PARTIAL z } ``+``{ PARTIAL ( { D}_{ x} { PARTIAL { C}_{ n} } over { PARTIAL x } ) } over { PARTIAL x }]

[eqn: rm+``{ PARTIAL ( { D}_{ y} { PARTIAL { C}_{ n} } over { PARTIAL y } ) } over { PARTIAL y} ``+``{ PARTIAL ( { D}_{z} { PARTIAL { C}_{ n} } over { PARTIAL z } ) } over { PARTIAL z} ``+`` { H}_{ { C}_{n } }]                                 (5)

여기서, Cn= 구성 성분의 농도(g/m3),

Dx, Dy, Dz= 구성 성분의 x, y, z 방향 확산 계수(m2/sec),

HCn = 구성 성분의 생성 또는 소멸율(g/m3/sec)다.

한편 구성 성분의 농도와 수온에 의존하는 밀도에 관한 상태방정식은 다음에 제시한 바와 같다.

[eqn: rmrho `` =``f``({C}_{ 1}, {C}_{ 2},...,{C}_{ n}, T)]                                              (6)

여기서, T = 수온(℃)이다.

3차원 시변화 수리 모델, GLLVHT에서 수온은 다음에 제시된 식 (7)에 의해 계산되며, 수표면에서 대기로부터 전달되는 열량, Hn은 식 (8)에 제시된 열수지식(Heat Balance Equation)을 이용하여 계산된다.

[eqn: rm { PARTIAL T} over { PARTIAL t } ``=`` -``{ PARTIAL U T } over { PARTIAL x } ``-``{ PARTIAL VT } over { PARTIAL y } `` -``{ PARTIAL WT } over { PARTIAL z } ``+``{ PARTIAL ( { D}_{ x} { PARTIAL T } over { PARTIAL x } ) } over { PARTIAL x } rm+``{ PARTIAL ( { D}_{ y} { PARTIALT } over { PARTIAL y } ) } over { PARTIAL y} ``]

[eqn: rm+``{ PARTIAL ( { D}_{z} { PARTIAL T } over { PARTIAL z } ) } over { PARTIAL z} ``+`` { 1} over { rho C } { partial { H}_{n } } over {partial z }]                                            (7)

[eqn: rm { H}_{n }``=``[( { H}_{s }- { H}_{sr })+( { H}_{a }- { H}_{ar }) ] -({ H}_{b } +- { H}_{c }+-{ H}_{e })]                         (8)

여기서, C = 물의 열용량(J/g/℃),

Hn = 연직 방향으로의 단위면적당 열 전달량(W/m2),

Hs = 수표면으로 입사되는 단파광선의 열량(W/m2),

Hsr = 수표면에서 반사되는 단파광선의 열량(W/m2),

Ha = 수표면으로 입사되는 장파광선의 열량(W/m2),

Har = 수표면에서 반사되는 장파광선의 열량(W/m2),

Hb = 수표면에서 대기로 전달되는 열량(W/m2),

Hc = 수표면과 대기 사이의 온도차에 의해 전도되는 열량(W/m2),

He = 증발에 의해 손실되는 열량(W/m2)이다.

2. 모델 적용

팔당호는 대형 하천이 유입되는 개방형 호수로 수체의 경계를 설정하기가 모호하다. 본 연구에서는 팔당댐 배수의 영향과 모델 경계 조건에 대한 입력 자료 수집의 용이성을 고려하여 남한강 유입부 방향은 양평교 지점, 북한강 유입부 방향은 문호천 유입 직하류 지점 그리고 경안천 유입부 방향은 광동교 지점을 수체 경계로 설정하였다(나, 2004).

모델 격자망을 구성하기 위해 대상 수체의 경계와 수심에 대한 GIS 자료가 요구된다. 본 연구에서는 팔당호의 수체 경계에 대한 GIS 자료구축을 위해 국립지리원의 1:25,000 수치지도를 이용하였으며, GIS/CAD 프로그램 Geomania /Easymap V2.5를 이용하여 실폭 수체 경계 관련 레이어(Layer)를 추출하였다. 구축된 자료를 바탕으로 모델 적용 범위에 대하여 312개의 active cell로 구성된 수표면 모델 격자망을 생성하였으며, 그 결과를 [그림 4-1]에 제시하였다.

또한 국립환경연구원(1998)과 건설교통부(1990, 1997)에 제시된 수심측정자료를 기초로 팔당호 수심에 대한 GIS 주제도를 구축하였으며, 구축된 자료를 바탕으로 팔당호의 바닥 지형을 재현하였다. 그 결과 312개 active cell에서의 하상 표고 범위는 EL. 3.7~24.5m이며, EL. 2.5~32.0m의 수심 범위에 대해 1.0~2.0m의 두께를 갖는 총 23개의 수층으로 구성하였다. 각 active cell에서의 수층의 수는 앞서 재현된 팔당호의 바닥 지형에 기초하여 결정되며 경안천 유입부에서 팔당댐 앞 지점에 이르는 단면에 대한 수층 구성결과는 [그림 4-1]에 나타내었다. 결과적으로 팔당호는 총 3,802 개의 grid elements로 구성되었으며 팔당호 내 방류 및 취수위치는 구성된 모델 격자망 내에서 잘 재현되었다.

팔당호에 대해 구축된 모델 격자망을 바탕으로 3차원 시변화 모델링을 수행하였으며 다른 유량 조건하에 나타나는 수리 및 수질 변화 현상에 대한 모델의 예측능을 평가하기 위해 1998년 1월 1일~12월 31일, 2000년 1월 1일~12월 31일, 2001년 7월 1일~10월 31일에 대해 각각 시뮬레이션을 수행하였다.

팔당호의 주요 유입 지류인 남, 북한강 그리고 경안천 유역으로부터의 유입과 수표면으로의 강우를 유입경계조건으로 설정하였으며, 댐으로부터의 발전 및 수문 방류와 팔당호 내에서 운영중인 광역 및 지방 상수도 취수장에서의 취수를 유출경계조건으로 설정하였다[그림 4-1].

<그림 4-1> 모델 격자망 및 경계조건

남, 북한강 그리고 경안천으로부터 유입되는 유량을 입력하기 위해 건설교통부에서 운영중인 수위 관측소 중 세 지류의 유입 경계 지점의 직상류에 위치한 수위 관측소인 여주(남한강), 청평(북한강) 그리고 경안(경안천) 수위 관측소의 일별 유량측정자료를 이용하였으며, 한국수력원자력에서 제공하는 팔당댐 관리 자료를 바탕으로 일별 강우량을 입력하였다.

팔당호 내 위치한 광역 및 지방 상수도 취수장에서의 취수량 입력을 위하여 한국수자원공사와 광주시 상수도사업소에서 제공한 각 취수장별 일별 취수량 자료를 이용하였으며, 팔당댐으로부터의 발전 및 수문 방류량은 댐 앞 지점에서의 수위에 대한 모델 예측값과 실측값 사이의 오차가 ±0.05 m 이내로 유지되도록 팔당호의 물수지를 재현하여 산정하였다. 이를 위하여 팔당댐 관리자료의 일별 수위측정자료를 이용하였으며, 실측 수위값과 예측 수위값의 비교 결과를 [그림 4-2]에 제시하였다.

팔당호에 적용된 3차원 시변화 수리 모델, GLLVHT 모델의 재현성 검토를 위하여 수온과 전기전도도에 대한 모델 보정 및 검증을 수행하였다. 팔당호 수표면에서의 연중 수온 및 전기전도도 변화에 대한 수리모델의 보정 결과를 실측값과 함께 [그림 4-3]에 나타내었다.

비교된 값은 [그림 4-3]에 나타낸 모니터링 지점에 해당하는 값이다. 그림에서 보는 바와 같이 각 모델의 예측값은 S5 지점을 제외하고는 거의 대부분의 지점에서 실측값과 적절히 일치하였다. S5 지점의 전기전도도에 대한 모델 보정 결과에서 약간의 불일치 경향이 나타나고 있는 것은 이 지점이 다른 지점과는 달리 시간에 따른 수질 변이가 심한 경안천이 합류되는 수역에 위치하고 있기 때문인 것으로 판단된다.

한편 팔당호 내 연직 수온 및 전기전도도 분포에 대한 수리 모델의 보정 결과를 [그림 4-4]과 [그림 4-5]에 나타내었다.

<그림 4-2> 모델 적용기간에 대한 실측 수위값과 예측 수위값

(a) 1998년 1월~12월, (b) 2000년 1월~12월, (c) 2001년 7월~10월

<그림 4-3> 수표면에서의 수온 및 전기전도도의 모델 보정결과

<그림 4-4> 연직 수온 및 전기전도도 분포에 대한 수리 모델의

보정 결과 (2001. 8. 16)

<그림 4-5> 연직 수온 및 전기전도도 분포에 대한 수리 모델의

보정 결과 (2001. 9. 25)

[그림 4-4]과 [그림 4-5]에서 보듯이 모델 결과는 실측값과 부합되는 것으로 나타났다. 그림에 제시된 연직 수온 분포에서 보는 바와 같이 8월에는 수심이 깊어짐에 따라 수온이 다소 감소하는 경향을 보이고 있으며, 반면 9월에는 상하층 간의 수온 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 이는 8월 중순부터 9월 중순까지 발생한 집중 강우에 의해 팔당호의 유입 유량이 급격히 증가함에 따라 수체의 수직 혼합이 비교적 잘 이루어졌기 때문인 것으로 사료된다. 수체가 비교적 안정된 8월에는 전기전도도 역시 표층에서 심층에 비해 다소 높게 유지되고 있으며, 반면 수체의 수직적으로 혼합되는 9월에는 상하층간의 전기전도도 차이 역시 8월에 비해 크게 감소하는 것으로 관찰되었다.

보정된 GLLVHT 모델의 예측력을 검증하기 위해 모델 보정시와 동일한 수리 계수를 사용하여 수리모델의 검증을 실시하였으며 결과를 [그림 4-6]에 제시하였다. 그림에서 보는 바와 같이 모델 예측값과 실제 측정값 사이의 적절한 일치는 본 연구에서 적용된 GLLVHT 모델이 상이한 강우와 유량조건에서 나타나는 팔당호 내 열수지 및 수체 혼합 특성을 잘 재현하고 있다는 사실을 뒷받침한다.

<그림 4-6> 수표면에서의 수온 및 전기전도도에 대한 모델의 검증 결과

3. 모델 결과

(1) 현 취수원수의 특성

팔당호 취수원수의 특성을 규명하고 취수지점과 취수원수 수질간의 관계를 이해하기 위하여 앞에서 보정, 검증이 이루어진 모델을 활용하여 팔당호의 수리, 수질 특성을 살펴보고자 하였다 이를 통해 현재 팔당호 취수지점의 적합성을 따져보고 개선을 위한 과학적이고 합리적인 접근의 틀을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.

3차원 시변화 모델을 사용한 추적자 시뮬레이션을 통하여 유입지류별 흐름 경로를 분석하였다. 시뮬레이션 결과 팔당호로 유입된 남, 북한강 그리고 경안천 물은 구별된 수평 흐름 경로를 갖는 것으로 나타났으며 이는 위성사진 분석의 결과와도 일치한다(나, 2004). 팔당호로 유입된 남, 북한강 물은 댐까지 도달하는 동안 일반적으로 전 수층에 걸쳐 균일한 분포를 보이며, 반면 경안천으로부터 유입된 물은 일반적으로 표층을 중심으로 댐까지 이동하는 것으로 나타났다. 경안천 유입수가 겨울철을 제외한 연중 내내 남, 북한강 유입수에 비해 다소 높은 수온을 보이고 있기 때문에 연중 대부분의 기간 동안 낮은 밀도를 유지하게 되어 경안천 물은 일반적으로 표층을 따라 댐에 이르게 된다. 반면 남, 북한강 유입수의 수온은 연중 대부분의 기간 동안 큰 차이를 보이지 않으며, 따라서 유사한 밀도를 갖는 남, 북한강 물은 댐에 이르는 동안 일반적으로 전 수층에 걸쳐 수직 혼합이 잘 이루어지는 것으로 평가되었다.

체류시간이 짧고 유역면적에 대한 수표면적의 비가 매우 큰 팔당호의 수질은 호수로 유입되는 남, 북한강 그리고 경안천의 수질에 큰 영향을 받는다. 따라서 팔당호 내 취수원수와 댐 방류수의 수질 역시 이들 세 지류의 수질에 의해 직접적인 영향을 받게 되며 서로 다른 유량과 수질을 갖는 남, 북한강 그리고 경안천 물의 혼합 비율은 이들 상수원수의 수질에 대한 중요한 결정인자가 될 것으로 판단되었다. [표 4-1]과 같이 상수원수 중 세 유입지류의 연평균 혼합 비율은 팔당호 전체 유입량 중 각 지류가 차지하는 비율과 유사하나 상수원수별로 다소 차이를 보이는 것으로 나타났다. 유입지류 중 현재 수질 오염이 가장 심한 경안천의 혼합 비율은 댐 바로 앞 지점에 위치하고 있는 팔당 제1취수장의 취수원수와 댐 방류수에서 가장 낮은 것으로 예측되었으며, 이들 상수원수 중 경안천의 혼합비율은 팔당호 전체 유입량 중 경안천 물이 차지하는 비율과 유사하다. 반면 제3취수장에서의 취수원수 중 경안천 물의 연평균 혼합 비율은 10.5%로 네 가지 상수원수 중 가장 높으며, 팔당호 전체 유입량 중 경안천이 차지하는 비율보다 약 4%정도 높다. 이는 취수높이의 영향으로 사료된다. 호 내에서 취수되는 상수원수는 댐 방류수에 비해 경안천 물의 연평균 혼합 비율이 다소 높은 것으로 나타났는데, 이는 취수 위치의 영향인 것으로 판단하였다. 즉 댐 방류수는 평상시 댐 북단에 위치하고 있는 발전소를 통해 방류되는 반면 팔당호 내 위치하고 있는 3개의 광역상수도 취수장은 경안천 유입수의 수평 방향 주요 흐름 경로인 소내 섬 좌측 호반을 따라 위치하고 있기 때문인 것으로 사료된다.

<표 4-1> 상수원수 중 세 유입지류의 연평균 혼합 비율(%)

	Intake Stations				Outflow through the Dam	Flow to the Lake
	Station 1	Station 2	Station 3	Total Intake
South Branch	33.4	33.2	33.3	33.3	38.5	37.8
North Branch	60.0	58.6	56.2	58.5	55.1	55.6
Kyungan Stream	6.6	8.2	10.5	8.2	6.4	6.6
Total	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0

[그림 4-7]에 제시한 혼합 비율의 계절적 변화 경향 역시 팔당호 유입량에서 나타나는 경향과 유사하나 상수원수별로 다소 차이를 보이는 것으로 나타났다. 그림에서 보는 바와 같이 겨울철과 여름철 집중 강우 기간 동안 특히 제2취수장과 제3취수장의 취수원수에서 경안천의 혼합 비율이 팔당호 전체 유입량 중 경안천이 차지하는 비율에 비해 증가하는 경향을 보였다. 분석 대상 기간인 2000년에는 이 기간 동안 세 유입지류의 수온이 거의 유사하며, 따라서 오염된 경안천 물은 전 수층에 걸쳐 혼합이 비교적 잘 이루어지는 것으로 나타났다. 이러한 혼합 상태에서 취수 높이의 차이는 취수원수 간 혼합 비율을 차이를 야기하지 않으며, 경안천 유입부와 가깝게 위치하고 있는 제2, 3 취수장의 취수원수에서 경안천 물의 혼합 비율이 증가하는 것으로 사료된다. 한편 분석 대상 기간 중 늦은 봄부터 집중 강우 이전까지의 기간 동안에는 경안천과 남, 북한강의 수온 차이가 다소 감소하는 경향을 보였으며, 이 기간에는 다른 취수장에 비해 도수관로 상단의 높이가 높게 위치하고 있는 제3취수장에서 경안천 물의 혼합 비율이 높게 증가하는 것으로 나타났다. 즉 유입수온의 차이가 감소함에 따라 경안천 물의 연직 흐름이 중층까지 확장되게 되며, 이러한 혼합 상태에서는 취수 높이의 차이가 혼합 비율에 직접적인 영향을 미치게 되는 것으로 사료된다.

<그림 4-7> 상수원수중 세 유입지류 혼합비율의 계절적 변화경향(%)

(2) 취수원 이전의 근거 및 대안

3차원 시변화 수리 수질모의가 가능하며 본 연구대상지역 및 연구목적에 적합한 모델을 선정하여 현재의 팔당호 내 취수지점의 이전 지점 및 그 타당성에 대하여 검토하고자 하였다.

2장에서 설명하고 있듯이 팔당호의 호 내 물은 세 지류, 즉, 남한강, 북한강, 그리고 경안천으로부터 공급되는데 그중 경안천은 수량에서는 6% 정도로서 비중은 작으나 수질이 가장 나쁜 것으로 나타나므로 수질악화에 가장 부정적인 영향을 미치고 있는 현실이다. 또한 경안천 유역은 수도권과 인접하여 도시화, 개발화의 압력이 매우 큰 용인시와 광주시를 포함하기 때문에 개발과 수질개선 간의 이해가 상충함으로서 갈등을 품고 있기 때문에 팔당호 수질관리 문제를 다룰 때 항상 포함되는 어려운 지역이기도 하다. 또한 현재의 수질 유지를 넘어서 개선을 이루기에는 어려움이 크다고 이해되고 있다.

북한강은 수량의 공급면에서도 가장 높은 비중을 차지하고 있으며 수질 또한 가장 깨끗한 것으로 나타나고 있다. 이는 해당 유역이 일부의 소규모 농경지역을 제외하고는 대부분 산림지역으로서 오염부하의 발생 자체가 상대적으로 작기 때문이다.

남한강은 유입 유량의 약 40%를 차지하여 북한강보다 다소 적은 양의 물을 공급하고 있으며 상류에 여러 개의 인공호수와 댐이 위치한 북한강에 비하여 자연하천에 가까운 특징을 보이고 있다.

앞서 현 취수원의 특징을 살펴본 결과에서는 팔당호의 경우 체류시간이 4~5일 정도에 불과하기 때문에 세 지류로부터 팔당호로 유입된 물은 완전 혼합되기 이전에 팔당댐을 통하여 흘러 나가고 있으며, 현 취수지점인 세 취수장에서 취수되는 물에 대한 분석결과에서도 수질이 좋지 않은 경안천의 물이 상당량 포함되는 것으로 나타났다. 특히 제3취수장의 경우는 경안천으로부터 유입된 물이 10% 정도 포함됨으로써 취수원수 수질에 바람직하지 않은 영향을 주는 것으로 나타났다.

<그림 4-8> 취수장 이전을 위한 대안 지점

이상의 특성을 고려할 때에, 현 수질오염 상태 및 관리에 취약성을 갖고 있는 경안천으로부터의 물이 취수되는 물에 포함되지 않거나 최소한으로 포함되도록 하고, 대신에 수질이 좋고 향후 악화 요인도 적은 북한강물이 주로 취수되도록 취수지점을 선정한다면 팔당호 전체의 수질개선과 향후 수질관리에 대한 대비 측면에서 부담을 줄이면서 나은 용수공급에 크게 도움 될 수 있을 것으로 판단된다. 현 취수장이 북측으로 이전된다면 보다 나은 물 공급이 가능할 것으로 예상되므로 본 연구에서는 현재의 세 곳 광역 취수장을 [그림 4-8]과 같이 북측으로 이전할 경우 취수되는 물의 혼합비를 분석하므로써 그 효과를 알아보고자 하였다. 이러한 시뮬레이션 분석을 통하여 팔당호 취수지점 이전이 갖고 있는 타당성을 검토하고 취수원 이전을 실질적인 대안으로 활용할 경우를 위한 기본 틀을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

1) 대안 1

처음으로 설정한 대안 1은 현재의 취수량과 취수수심을 따르는 상태에서 [그림 2.1]에 표시된 현재 팔당호 내 위치한 세 곳의 광역취수장을 [그림 4-8]과 같이 이전하였을 경우에 각 유입지류로부터의 물이 취수원수에 얼마나 포함될 것인지를 알아보고자 하였다. 시뮬레이션은 연간 변이를 고려하여 2005년 유입량을 기준으로 1년간 실시하였다.

<그림 4-9> 대안1: 취수장 이전시 상수원수중 세 유입지류 혼합비율 연평균(%)

2005년 현재와 비교한 결과를 [그림 4-9]에 나타내었다. 현재 취수장이 유지될 경우는 연간 그 구성비는 차이가 있지만 취수원수내에 북한강, 남한강, 그리고 경안천 각각으로부터의 유입된 용수가 포함되는 것으로 나타났다. 반면 취수장이 북측으로 이전될 경우에는 일 년 내내 경안천으로부터의 물은 포함되지 않으며 하절기인 6~8월 일부에서만 남한강으로부터의 용수가 취수원수에 포함되고 그 구성비도 현재보다 낮아질 것으로 나타났다.

<그림 4-10> 대안1: 상수원수중 세 유입지류 혼합비율의 계절적변화 경향(%)

[그림 4-10]에는 1년간의 총 취수원수를 대상으로 각 지류로부터의 유입 비를 요약했으며 취수장의 북측 이전 시 가장 수질이 좋은 북한강 용수의 구성 비율이 현재의 64.3%에서 99.8%로 월등히 높아지고, 가장 악화된 수질오염 상태를 보이기 때문에 가장 유입량은 작아도 수질악화 영향이 큰 경안천은 현재의 8.4%에서 취수장으로의 유입이 전혀 없어 취수장을 현재 위치에서 대안 1에 따라 이전할 경우 보다 나은 취수원수를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

2) 대안 2 : 팔당호 내 3개 취수원의 북측 이전 및 취수량증가

대안 1을 통하여 현 취수장을 북측으로 이전하였을 때 취수원수 개선에 도움이 될 것으로 나타난 바, 대안 2에서는 취수량을 증가시켰을 경우에 대하여 살펴보고자 하였다. 현재의 취수량은 300만~400만 톤/일에 해당하는데 향후 용수 수요량을 고려하여 이것을 600만 톤/일으로 적용하였을 경우에 취수원수에 각 지류로부터의 유입량이 얼마나 차지하는 가를 알아보았다.

앞에서와 같이 1년간의 취수원수의 지류별 혼합비를 알아보았으며 연간 변화를 [그림 4-11]에 나타내었다. 연간 취수원수를 구성하는 용수에 대하여 각 지류별 기여하는 추이는 <대안 1>과 매우 유사하게 나타났다. 취수원수는 대부분 북한강으로부터의 물이 차지하고 있으며 하절기에만 남한강으로부터 유입된 물이 상당 부분 포함되는 것으로 나타났다. 다만 일부 계절에 남한강으로부터의 매우 소량의 유입이 있는 것으로 나타나 대안 1과 약간의 차이를 보였다.

가장 바람직한 상수원수로 고려되는 북한강의 물만으로 취수가 가능토록 할 수 있다면 보다 나은 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 현재 북한강 상류에는 댐이 설치되어 있어 수량변동이 적은 편이나 남한강은 거의 자연하천형태로서 하상계수가 큰 상태이기 때문에 보와 같은 구조물이 설치될 경우 변동성이 적어져 남한강 물의 북한강 방향으로의 역류 현상이 해소될 것으로 예상된다. 그렇게 되면 현재 대안으로 설정한 위치의 취수장으로의 남한강물 유입도 없어지거나 줄어들어 취수원수의 구성비도 달라질 것으로 기대된다.

<그림 4-11> 대안2: 상수원수중 세 유입지류 혼합비율의 계절적 변화 경향(%)

제 5 장  결 론

앞에서 살펴본 바와 같이 수도권 2,300만 주민의 식수원인 팔당댐하류와 댐 내의 수질은 각종 유해물질과 의약품사용 증가로 결코 안전하지 않다는 결론이다.

신종화학물질의 증가로 전국에 유통되는 화학물질은 25,479종에 달하고 수질관리대상 항목에 포함되지 않은 미량 유해화학물질은 하천수에서 매년 20여건이 검출되고 있다.

또한 논란이 되고 있는 의약품등 항생제의 수질오염에 대해 환경부가 조사한 바에 따르면 동물용 항생/항균제는 미 FDA의 하천수가 환경생태계에 미치는 의약물질 최저농도(1㎍/L)보다 241배나 높게 검출되었다.

검출된 것이 문제가아니라 하수처리뿐만 아니라 정수과정에서도 제대로 걸러지지 않아 인체에 내성을 갖게 하고 신경교란을 일으킬 수 있다는데, 선진국에서 우려를 나타내고 있다.

물 관리의 세계표준이라고 말할 수 있고 우리와 비교할 수 없을 정도(음용수 수질기준항목 미국97종, 한국 55종)로 수질관리에 철저한 미국에서도 식수에 의약품등 항생제가 발견되고 있음을 볼 때 우리 수돗물도 안전하다고 말할 수 없을 것이다.

팔당댐에서 취수되는 수량은 일일 325만 톤이며, 팔당댐 상류의 팔당대책지역내 하수처리장에서 방류되는 하수량은 58만 6,000톤으로 식수원오염이 심각하다.

하수처장의 수질기준은 BOD, COD, 부유물질, 인, 질소, 대장균을 잡아주어 그나마 수질을 유지한다고 할 수 있으나 난분해성유해물질은 그대로 방류될 뿐 아니라, 일부 하수처리장에서는 우기시 용량초과로 여과 없이 곧바로 팔당 본류로 방류하고 있다.

58만 6,000톤 가운데 공공하수처리장에서 처리하는 약 30만 톤은 그나마 수질기준을 제대로 지켜 법정처리하고 있으나 나머지 28만6,000톤은 BOD, 부유물질만 처리한 뒤 방류하고, 일부 개인오수처리시설들은 운영비 절감을 위해 적정하게 가동하지 않는 경우도 종종 적발되고 있다.

그 외 비점오염원이 수질오염원인의 50%를 차지하고 있음에도 제대로 관리되지 않아 일부 지천에서는 용존산소부족으로 물고기가 폐사하고 있다.

팔당댐하류-잠실수중보 상류에서 일일 취수되는 수량은 440만 7,000톤으로 수도권 전체공급량의 57%를 차지하고 있다. 그러나 지천에서 본류로 흘러드는 수질은 ’08년 상반기 평균 5.4ppm으로 전처리 등을 거친 고도정수 후 사용가능한 아주 나쁜 3급수에 해당하고 있다. 하지만 고도처리정수장은 한 곳도 없는 것으로 파악되고 있다. 특히 도심천과 왕숙천은 등외 수질로 생물이 살수 없을 정도로 오염되어있다. 각종 유해화학물질과 의약품등 항생제가 어떻게 녹아있는지 파악도 안되는 현실에서 생물이 살 수 없는 죽은 물을 식수로 이용하고 있다는 것이다.

의약품의 수처리 공정의 의약물질처리 효율을 체계적으로 평가한 POSEIDON프로젝트의 연구결과를 보면, 의약물질별, 정수과정별에 따라 완벽하게 처리할 수 있는 기술은 전무한 것으로 조사되어, 상수원을 93% 가까이 표류수에 의존하는 우리나라는 취수원 다변화 대책마련이 시급함을 암시하고 있다.

수도권 상수원은 팔당댐 하류와 댐 내 15개 지점에서 일일 약 765만 7천 톤이 취수되고 있다. 이 상수원으로 인해 상류지역 주민들은 각종 규제를 받고 하천과 호수의 활용도 매우 제한적으로 이루어지고 있다. 그럼에도 불구하고 팔당호와 댐 하류에서는 식수원으로써 만족할 만한 수질을 얻지 못하고 있다.

팔당호에 물을 공급하는 주요 유입지류인 남, 북한강, 그리고 경안천은 수리·수질 특성과 유입 방향등이 많이 달라서 실제 팔당호 내 흐름과 수질에 영향을 미치고 있다. 팔당댐의 취수장 세 곳을 모두 북측으로 이전할 경우 상대적으로

깨끗한(’08년 상반기 북한강 내 지천의 평균수질 1.3ppm, 남한강 내 지천의 평균수질 2.1ppm)북한강의 물이 취수원수의 대부분을 차지할 것이다. 깨끗한 물의 취수 가능성 입장에서 볼 때 취수장이전(북한강 양수리 부근)이 타당할 것으로 보인다.

따라서 지금의 수도권 상수원 문제를 해결할 수 있는 방법은 팔당호 내 취수 지점을 호수 북측으로 옮기고, 수량의 일부를 한강 본류 구간에서 간접 취수하는 것이다. 북한강의 물은 1급수에 가까운 깨끗한 수질을 보이며, 유역이 석회암지대인 남한강과는 달리 화강암 지대로 식수와 생활용수로는 매우 좋은 성분을 함유하고 있다. 지금 팔당호 내의 취수지점은 좋은 수질의 물을 취수하기는 적합하지 못하며 수질보호를 위한 규제로 심각한 경제적 피해를 야기하는 곳이다. 호수 북측으로 이전할 경우 여름철 남한강의 물이 북한강으로 역류하는 현상 때문에 남한강에 조절 댐 설치가 필요할 것으로 사료되며 일일 최대 600만 톤 정도를 취수할 수 있을 것으로 예측되었다. 북한강 수계에 위치한 여러 개의 댐을 연계 운영할 경우 600만 톤 이상 수량도 가능할 것으로 추측되며 향후 보다 정밀한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

수도권 상수원에 간접취수 적용 가능성을 검토해본 결과, 한강 본류에는 간접취수에 적합한 모래자갈 층이 14곳이 있으며, 이 중을 일부를 활용할 경우 부족 수량을 확보할 수 있을 것으로 사료된다. 만약 수량이 부족할 경우에는 수평우물기술이나 인공함양기술을 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 강변여과와 함께 침투연못 또는 인공습지 등과 같은 인공침투시설을 하천을 따라 설치하여 평수기 또는 갈수기에는 하천수를 인공침투시설로 유입함으로써 여과유량을 대폭적으로 증가시켜서 생산할 수 있다.

취수원 이전과 간접취수 방안도입 등 취수원다변화를 통해 각종 유해물질로부터 원수의 안정성을 확보하고, 정수처리비용 절감, 물이용 부담금 삭감, 댐 이용 물 값 절약을 통한 수돗물 생산 비용을 크게 줄이는 등 깨끗하고 안전한 원수공급으로 수돗물의 신뢰성회복과 국민의 건강성을 유지해야한다.

참고문헌

1. 정진섭 국회의원 정책연구용역자료집 “상수원수질향상을 위한 연구”

2008.5

2. 환경부 국정감사자료