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문제 정의
- 본 연구에서는 하수처리시설의 방류수 TOC 수질기준을 마련하기 위해 EU 하･폐수처리 지침, 미국 배출 수 가이드라인, 독일 폐수법 등을 조사하였는데 이들 나라에서는 TOC 항목은 규제 항목이라기보다는 관리 또는 평가 항목으로 주로 적용되고 있다. 국내 여건을 고려하여 하수처리시설에서 처리에 대한 불완전성과 TOC라는 새로운 항목의 도입에 대한 경험과 자료가 부족하고 실제 규제를 받는 하수처리시설에서 도입 초기에 부담으로 작용하지 않는 수준으로 현행 방류수 수질기준 적용 체계와 동일하게 TOC 기준을 설정하고자 하였다. 이를 위해서 통계에 근거한 설정방법 그리고 기준 설정의 보편적 방법인 기술에 근거한 설정방법, 수질에 근거한 설정방법 등에 대한 검토와 함께 각 단계별 결과를 종합하는 단계적 방법론을 적용하여 TOC 방류수 수질기준 설정방법을 제안하였다.
- 본 연구는 국내 공공하수처리시설 여건에 적합한 TOC 방류수 수질기준을 마련하기 위한 국내·외 TOC 기준 설정 및 도입 사례를 검토하고 공공하수처리시설의 방류수 TOC 조사를 통하여 선진화된 방류수 TOC 기준 설정방법에 대해 고찰하였다.
- 본 연구에서는 하수처리시설의 방류수 TOC 수질기준을 마련하기 위해 EU 하･폐수처리 지침, 미국 배출 수 가이드라인, 독일 폐수법 등을 조사하였는데 이들 나라에서는 TOC 항목은 규제 항목이라기보다는 관리 또는 평가 항목으로 주로 적용되고 있다. 국내 여건을 고려하여 하수처리시설에서 처리에 대한 불완전성과 TOC라는 새로운 항목의 도입에 대한 경험과 자료가 부족하고 실제 규제를 받는 하수처리시설에서 도입 초기에 부담으로 작용하지 않는 수준으로 현행 방류수 수질기준 적용 체계와 동일하게 TOC 기준을 설정하고자 하였다.
- 1과 같으며 데이터에 대한 오류 및 검증을 수행하여 신뢰도가 확보된 자료를 기반으로 통계분석을 위한 기본 데이터 자료를 구축하였다. 이 자료를 기반으로 1차적으로 통계적 기반의 기준설정을 위한 작업을 수행하였다. 즉, 기준설정을 위한 데이터는 전술한 기초통계, 이상치, 오류 등을 검증하고 현행 BOD 및 COD 기준 초과 데이터를 제외하고 분석하였다.
가설 설정
- Table 3에 이러한 규정에 대한 구체적 예로서 독일 폐수법에서 규정하고 있는 생활하수처리시설에서 CODCr 기준값을 근거로 TOC 기준을 나타냈다. 독일 및 유럽은 규모를 BOD 원단위로 구분하고 있어, 국내의 규모와 비교하기 위해 BOD 200 mg/L를 기준으로 설계한 경우를 가정한 것이다.
- BOD의 경우 현행 기준값인 5 mg/L, 10 mg/L 이 하인 자료만을 대상으로 하였으며 CODMn은 20 mg/L, 40 mg/L 이하의 농도를 기준산정을 위한 data로 확정하고 이때 나타날 수 있는 TOC와 CODCr에 대한 값을 기준 설정에 필요한 자료로 사용하였다. 현행 기준에 따라 정상적으로 운전되는 시설의 경우에도 일부 비정상적으로 높거나 낮은 TOC 또는 CODCr의 일정 범위의 값을 가질 것이라는 가정을 적용하였다. 즉, 조사결과 일부 높은 농도가 나타나는데 이 중에서 상당 부분은 같이 조사된 모든 항목이 동일하게 높아지기 때문에 이상치 보다는 유입성상 및 운전상의 특성이라 판단되어 포함시켰으나 기준설정 범위에서는 추가적인 확인을 통해 부적합한 경우 제외하였다.
제안 방법
- 500 m3/day 이상 공공하수처리시설에 대해 시설용량에 따라 중규모(500∼50,000 m3/day)와 대규모(50,000 m3/day) 이상으로 분류하고 연계처리 여부에 따라 각각 단독처리와 연계처리로 구분 후, 다시 합류식과 분류식 및 연계처리대상 폐수의 성상을 고려하여 세분화하였다.
- 공공하수처리시설 TOC 방류수 규제기준 설정을 위한 국내외의 TOC 관리 기준설정 관련 문헌 및 사례 조사를 통해 외국에서의 유기물질 관련 방류수 수질 기준 현황과 수질기준 설정과 관련된 자료를 수집하여 비교 분석하였다. TOC 규제기준과 관련된 조사는 on-line 및 국내에서 연구된 TOC 규제기준 관련 보고서 내용 및 문헌자료를 중심으로 자료를 조사하였다. 미국, 일본, 유럽 등 선진 외국에서의 유기물질 관련 모니터링, 분석, 환경기준, 평가방법 등 방류수 수질기준 설정 근거와 설정체계에 대한 국내·외 연구보고서 조사를 통해 관련 기준설정 사례를 조사하였다.
- 하수처리 시 유입 및 방류수 TOC 기준 설정에 필요한 자료는 6차에 걸쳐 측정된 자료를 활용하였다. TOC 기준설정 방법을 검토하기 위해 기존 방류수 수질기준 항목 중 유기물질 지표항목의 과거 측정된 수질농도와 비교 분석하고자 BOD, CODMn을 함께 측정하였으며 방류수 내 유기물질 총량을 나타낼 수 있는 TOC와 비교를 위해서 CODCr도 함께 분석하였다. 조사된 하수처리시설 관련 처리특성 등의 기초자료는 현장조사 자료와 함께 하수도 통계 등 환경부 및 과 학원 통계자료를 활용하였다.
- TOC 기준설정에 대한 상세한 절차는 Fig. 1과 같으며 데이터에 대한 오류 및 검증을 수행하여 신뢰도가 확보된 자료를 기반으로 통계분석을 위한 기본 데이터 자료를 구축하였다. 이 자료를 기반으로 1차적으로 통계적 기반의 기준설정을 위한 작업을 수행하였다.
- 공공하수처리시설 TOC 방류수 규제기준 설정을 위한 국내외의 TOC 관리 기준설정 관련 문헌 및 사례 조사를 통해 외국에서의 유기물질 관련 방류수 수질 기준 현황과 수질기준 설정과 관련된 자료를 수집하여 비교 분석하였다. TOC 규제기준과 관련된 조사는 on-line 및 국내에서 연구된 TOC 규제기준 관련 보고서 내용 및 문헌자료를 중심으로 자료를 조사하였다.
- )와의 연계성을 고려한 통계기반 검토이며, 2단계로는 정상상태의 최적 운전 시 적용될 수 있는 방류수 TOC 농도 범위를 고려한 규모, 처리공정, 정상상태 등 기술기반 검토, 3단계는 지역별 목표수질, 공공수역과의 희석 및 혼합 등을 반영한 수질기반 검토이다. 그러나 수질기반의 경우에는 배출되는 방류수가 공공수역 내 수질에 미치는 영향을 정확하게 평가해야 하나 현재 수준에서는 실제 공공수역으로 유입되는 하수, 산업계 배출수, 비점오염원 등 오염원별 TOC에 대한 정량이 불가능하고 각 오염원별 거동을 명확하게 파악할 수가 없기 때문에 하수 방류수로 배출되는 TOC의 기여도나 영향을 정확하게 산정하기 어려워 직접적인 수질기반 설정방법 의 검토 대신에 방류수 기준의 배출 지역별 구분과 연계하여 검토하였다.
- 기준설정 방법론은 비율 및 관계식 등 통계적 근거를 이용한 설정방법, BAT(Best available technology) 및 BPT(Best practicable technology) 적용에 따른 방류수 농도자료 등 기술근거를 이용한 설정방법, 독성 및 공공수역에 미치는 영향 등 수질근거를 이용한 설정방법이 있으나 본 연구에서는 통계를 근거로 한 방법과 기술에 근거한 방법 그리고 지역내 설정된 기준(수질근거) 및 달성률을 근거한 방법(경험적 방법)을 검토 하였다(Fig. 2). 앞서 언급한 것처럼 수질근거 설정방법의 경우 최종적이고 설정된 기준의 타당성을 확인 할 수가 있으나 유역내 모든 오염원에 대한 배출경로와 영향을 모두 파악하지 않고 단순히 처리시설 내에 서 나오는 TOC만을 고려할 수 있는 제한적인 상황에 서는 정확한 산정이 불가능하고 공공수역에 유입되는 모든 오염원에 대한 분석이 이루어져야 하는데 본 연구에서는 이 부분에 대한 연구가 불가하여 향후, TOC 오염원들에 대한 조사들이 모두 완료가 되고 TOC 관련 기준과 원단위 자료가 많이 축적되면 유역 내 정확한 TOC 기여율과 영향을 평가하여 수질근거 기준설정의 타당성을 살펴볼 필요가 있다.
- 미국, 일본, 유럽 등 선진 외국에서의 유기물질 관련 모니터링, 분석, 환경기준, 평가방법 등 방류수 수질기준 설정 근거와 설정체계에 대한 국내·외 연구보고서 조사를 통해 관련 기준설정 사례를 조사하였다.
- 방류수 기준은 결국 방류수 농도에 대한 자료를 근거로 만들어지기 때문에 전체 측정자료 중에서 BOD, CODMn 기준을 초과하는 모든 자료를 제외한 기준설정을 위한 방류수 data 자료를 만들었다. 특히, 본 연구는 TOC 방류수 기준을 마련하는 것이기 때문에 TOC 농도에 영향을 미치지 않거나 TN, TP 등 상관성이 없는 항목에 대해서는 제외하고 TOC, CODCr, CODMn, BOD 만을 고려하였다.
- 본 연구에서 적용하는 기준설정 방법론(안)은 1단계로 제한된 data 수, 대표성 제한 등의 현행 data 수준 확인과 기존 제도(BOD, CODMn)와의 연계성을 고려한 통계기반 검토이며, 2단계로는 정상상태의 최적 운전 시 적용될 수 있는 방류수 TOC 농도 범위를 고려한 규모, 처리공정, 정상상태 등 기술기반 검토, 3단계는 지역별 목표수질, 공공수역과의 희석 및 혼합 등을 반영한 수질기반 검토이다. 그러나 수질기반의 경우에는 배출되는 방류수가 공공수역 내 수질에 미치는 영향을 정확하게 평가해야 하나 현재 수준에서는 실제 공공수역으로 유입되는 하수, 산업계 배출수, 비점오염원 등 오염원별 TOC에 대한 정량이 불가능하고 각 오염원별 거동을 명확하게 파악할 수가 없기 때문에 하수 방류수로 배출되는 TOC의 기여도나 영향을 정확하게 산정하기 어려워 직접적인 수질기반 설정방법 의 검토 대신에 방류수 기준의 배출 지역별 구분과 연계하여 검토하였다.
- 세분화된 공공하수처리시설은 적용된 처리공법별 특이성을 고려하여 혐기·무산소·호기공법(A2O), 연속회분식반응조공법(SBR), 생물 막공법(MBR), 담체공법(Media) 등 주요 공법별로 분류하여 조사대상을 선정하였다. 상기에 열거한 대상 처리시설의 특성뿐만 아니라 방류수역의 특성을 고려하여 I, II, III, IV 지역 등 공공수역의 특성까지 조사대상 선정 시 고려하였다. 최종 조사대상은 500 m3/day 이상의 공공하수처리시설은 66개소를 선정하고 500 m3/day 미만 공공하수처리시설에 대해 44개소로 조사대상 시설을 선정하여 2014년 4월부터 2015년 3월까지 2년간 계절별로 6회에 걸쳐 공공하수처리시설 방류수 수질을 조사하였다.
- 국내 여건을 고려하여 하수처리시설에서 처리에 대한 불완전성과 TOC라는 새로운 항목의 도입에 대한 경험과 자료가 부족하고 실제 규제를 받는 하수처리시설에서 도입 초기에 부담으로 작용하지 않는 수준으로 현행 방류수 수질기준 적용 체계와 동일하게 TOC 기준을 설정하고자 하였다. 이를 위해서 통계에 근거한 설정방법 그리고 기준 설정의 보편적 방법인 기술에 근거한 설정방법, 수질에 근거한 설정방법 등에 대한 검토와 함께 각 단계별 결과를 종합하는 단계적 방법론을 적용하여 TOC 방류수 수질기준 설정방법을 제안하였다.
- 이런 목표에 따라 지금까지 조사된 자료에 대한 달성률을 평가할 수 있다. 조사대상 시설수가 하수처리시설 전체라면 시설별로 달성률을 산정하는 것이 좋으나 국내의 초과 판정은 피크 농도 또는 임의 시점의 수질 농도가 기준을 넘으면 초과하는 것으로 보기 때문에 채수 시료당 각각에 대한 초과평가를 수행하였다. 즉 Table 12와 같이 잠정 방류수 수질기준으로 제시된 TOC 값에 대해서 각 측정된 방류수 TOC 값과의 비교를 통해서 그 달성률을 평가하였다.
- 조사된 측정자료 분석을 토대로 검토한 기준설정 방법으로 우선 가장 간단한 통계근거 설정방법과 전 세계적으로 방류수 기준 설정에 이용되고 있는 기술 근거 설정방법, 수질근거 설정방법 등에 대한 검토와 함께 각 단계별 결과를 종합, 비교하는 단계적 방법론의 적용을 고려하였다.
- 조사대상 시설수가 하수처리시설 전체라면 시설별로 달성률을 산정하는 것이 좋으나 국내의 초과 판정은 피크 농도 또는 임의 시점의 수질 농도가 기준을 넘으면 초과하는 것으로 보기 때문에 채수 시료당 각각에 대한 초과평가를 수행하였다. 즉 Table 12와 같이 잠정 방류수 수질기준으로 제시된 TOC 값에 대해서 각 측정된 방류수 TOC 값과의 비교를 통해서 그 달성률을 평가하였다. 즉 조사지역의 경우 Ⅱ지역이어서 BOD 5 mg/L, COD 20 mg/L 이하가 적용된다.
- 이 자료를 기반으로 1차적으로 통계적 기반의 기준설정을 위한 작업을 수행하였다. 즉, 기준설정을 위한 데이터는 전술한 기초통계, 이상치, 오류 등을 검증하고 현행 BOD 및 COD 기준 초과 데이터를 제외하고 분석하였다.
- 통계적 기반이나, 기술적 기반을 검토하였으나 항목간의 상관성이 크지 않고 기술적 근거 적용시 너무 강화된 기준이 설정될 가능성이 있기 때문에 기존의 유기물질 기준을 준수할 경우에 가질 수 있는 TOC 값을 산정해 보았다. 이는 통상적으로 기준을 설정할 때 적정수준을 75 percentile 이상에서 90 percentile 수준으로 설정하는 것에 근거하여 검토하지만 국내의 경우에는 피크관리제에 따른 결과로 BOD는 최저 70 percentile, CODMn의 경우에는 99 percentile 값을 가지는 것으로 나타났다.
- 따라서 독일 등에서 CODCr : TOC 와의 비율(4배)을 이용하는 방법 및 관계식을 적용하기에는 상관성이 상당히 낮아 본 연구에서 고려했던 “통계적 TOC 범위”를 단순 적용하여 TOC 값을 산정하는 것은 보다 신중한 판단이 필요하다. 통계적 상관성이 낮지만 항목간 비교로 판단해 보면 BOD 보다는 COD의 비율을 적용하는 것이 더 바람직한 것으로 판단되며 CODCr이 더 통계적으로 유의성이 높으나 국내에 CODCr 관련 공식적인 자료의 부족으로 비교할 수 있는 방법이 없어서 본 연구에서는 현행 기준항목인 CODMn을 검토 기준으로 비교하여 분석하였다.
- 기준을 초과하는 모든 자료를 제외한 기준설정을 위한 방류수 data 자료를 만들었다. 특히, 본 연구는 TOC 방류수 기준을 마련하는 것이기 때문에 TOC 농도에 영향을 미치지 않거나 TN, TP 등 상관성이 없는 항목에 대해서는 제외하고 TOC, CODCr, CODMn, BOD 만을 고려하였다. BOD의 경우 현행 기준값인 5 mg/L, 10 mg/L 이 하인 자료만을 대상으로 하였으며 CODMn은 20 mg/L, 40 mg/L 이하의 농도를 기준산정을 위한 data로 확정하고 이때 나타날 수 있는 TOC와 CODCr에 대한 값을 기준 설정에 필요한 자료로 사용하였다.
대상 데이터
- 특히, 본 연구는 TOC 방류수 기준을 마련하는 것이기 때문에 TOC 농도에 영향을 미치지 않거나 TN, TP 등 상관성이 없는 항목에 대해서는 제외하고 TOC, CODCr, CODMn, BOD 만을 고려하였다. BOD의 경우 현행 기준값인 5 mg/L, 10 mg/L 이 하인 자료만을 대상으로 하였으며 CODMn은 20 mg/L, 40 mg/L 이하의 농도를 기준산정을 위한 data로 확정하고 이때 나타날 수 있는 TOC와 CODCr에 대한 값을 기준 설정에 필요한 자료로 사용하였다. 현행 기준에 따라 정상적으로 운전되는 시설의 경우에도 일부 비정상적으로 높거나 낮은 TOC 또는 CODCr의 일정 범위의 값을 가질 것이라는 가정을 적용하였다.
- 본 연구에서는 공공하수처리시설의 특성을 고려하여 조사대상을 선정하였다. 조사대상인 전국 공공하수처리시설은 2012년 하수도통계를 기준으로 500 m3/day 이상(중·대규모) 하수처리시설은 546개소, 500 m3/day 미만(소규모) 하수처리시설은 3,067개소로 전체 3,613개 하수처리시설을 대상으로 분류하였다 (MOE, 2013b).
- 세분화된 공공하수처리시설은 적용된 처리공법별 특이성을 고려하여 혐기·무산소·호기공법(A2O), 연속회분식반응조공법(SBR), 생물 막공법(MBR), 담체공법(Media) 등 주요 공법별로 분류하여 조사대상을 선정하였다.
- 조사대상인 전국 공공하수처리시설은 2012년 하수도통계를 기준으로 500 m3/day 이상(중·대규모) 하수처리시설은 546개소, 500 m3/day 미만(소규모) 하수처리시설은 3,067개소로 전체 3,613개 하수처리시설을 대상으로 분류하였다 (MOE, 2013b).
- TOC 기준설정 방법을 검토하기 위해 기존 방류수 수질기준 항목 중 유기물질 지표항목의 과거 측정된 수질농도와 비교 분석하고자 BOD, CODMn을 함께 측정하였으며 방류수 내 유기물질 총량을 나타낼 수 있는 TOC와 비교를 위해서 CODCr도 함께 분석하였다. 조사된 하수처리시설 관련 처리특성 등의 기초자료는 현장조사 자료와 함께 하수도 통계 등 환경부 및 과 학원 통계자료를 활용하였다.
- 상기에 열거한 대상 처리시설의 특성뿐만 아니라 방류수역의 특성을 고려하여 I, II, III, IV 지역 등 공공수역의 특성까지 조사대상 선정 시 고려하였다. 최종 조사대상은 500 m3/day 이상의 공공하수처리시설은 66개소를 선정하고 500 m3/day 미만 공공하수처리시설에 대해 44개소로 조사대상 시설을 선정하여 2014년 4월부터 2015년 3월까지 2년간 계절별로 6회에 걸쳐 공공하수처리시설 방류수 수질을 조사하였다.
- 하수처리 시 유입 및 방류수 TOC 기준 설정에 필요한 자료는 6차에 걸쳐 측정된 자료를 활용하였다. TOC 기준설정 방법을 검토하기 위해 기존 방류수 수질기준 항목 중 유기물질 지표항목의 과거 측정된 수질농도와 비교 분석하고자 BOD, CODMn을 함께 측정하였으며 방류수 내 유기물질 총량을 나타낼 수 있는 TOC와 비교를 위해서 CODCr도 함께 분석하였다.
이론/모형
- 2013년 공공수역에서 난분해성 유기물질 관리를 위해 ‘수질 및 수생태계 환경기준’의 유기물질 지표항목으로 TOC 항목을 설정하였다.
- 다만 국내의 경우에는 피크 값에 의한 관리가 되기 때문에 99 percentile(일평균 값)에 대한 값도 함께 고려하였다. 변동계수(Variability factor, VF)는 실제 처리시설의 변동여부를 반영하여야 하지만 일부 하수처리 시설에 대한 연속측정결과 유입수의 변동이 있어도 실제적으로 방류수의 변동이 적은 것으로 나타나기 술근거 방정식을 사용하여 값을 구하였다(Table 8). 규모와 지역, 공정특성에 따라 TOC 값은 다양하게 제시될 수 있는데, 현재 조사된 자료의 경우 실질적으로 기준치보다 20~30% 수준 더 낮은 농도로 방류를 하도록 운전된 결과물이기 때문에 이 값보다는 더 높게 기준값이 설정될 필요가 있다.
- 실제로 기준설정에 있어서 비율이나 상관방정식을 이용하는 경우가 매우 드물기 때문에 본 연구에서는 이를 명확하게 하기 위해서 “통계기반 기준”이라는 용어를 사용하였다.
성능/효과
- 즉 조사지역의 경우 Ⅱ지역이어서 BOD 5 mg/L, COD 20 mg/L 이하가 적용된다. 2개의 조사 대상 처리시설에 대한 평가시 각 측정별로 TOC 농도의 초과여부로 달성률을 평가하였으나 2번씩은 매우 낮은 기준값을 나타냈지만 1번씩의 높은 값으로 인하여 현행 초과 판정방법에 따라 기준을 초과한 처리시설이 될 수가 있으나 처리시설별 평균 TOC 농도를 살펴보면 10.5 mg/L, 10.6 mg/L로 기준 검토 값인 TOC 15 mg/L이하로 나타나 평균값 적용 시에는 기준을 초과하지 않는 것으로 볼 수가 있다. 따라서, 평균개념의 초과판정에 대한 적용여부 검토가 TOC 기준 적용 시에는 검토될 필요성이 있는 것으로 판단된다.
- 8 mg/L로 나타났다. 99번째 백분위수가 TOC 26.4 mg/L, CODCr은 67.7 mg/L로 나타나 최상위 1 percentile의 측정값은 이상치일 가능성(최대값의 경우 121.9 mg/L로 99 percentile 값의 4.6배에 해당)이 높다는 것을 확인할 수가 있어 기준설정에 있어서 최대값은 99 percentile 수준으로 설정할 필요가 있다.
- 조사된 자료에 대한 전체, 규모, 지역, 적용공정에 대한 평균값 및 비율을 나타내면 Table 5와 같다. TOC 유효개수 522개를 기준으로 했을 때 규모구분의 TOC 농도범위는 6.4~7.3 mg/L로 50~500 m3/day의 농도가 가장 높았다. 지역의 평균 TOC 농도범위는 4.
- TOC와의 비율은 큰 차이가 보이지 않았으며 CODCr/TOC 비는 2.6~3.2, CODMn/TOC 비는 1.1~1.5, BOD/TOC 비는 0.3~0.7 수준으로 BOD > CODMn > CODCr 순서로 비율 변동 폭이 큰 것으로 나타났다.
- )과의 비율을 토대로 TOC 값을 산정해 보면 Table 7과 같이 계산될 수가 있다. 계산 값을 살펴보면 규모나 지역에 대한 비율이 거의 일정하게 나타났으며 독일의 TOC 허가기준이 처리시설 규모별로 18.8~37.5 mg/L를 가지는 것과 비교하면 대략적인 범위는 유사한 것으로 판단된다. 그러나 독일 등 EU 경우 하수 유입수의 농도가 국내의 하수처리시설 보다 1.
- 3 mg/L로 IV의 농도가 가장 높았다. 공정의 경우에는 5.1~7.5 mg/L이였으며 접촉산화 방식의 농도가 가장 낮고 Media 공정의 방류수 농도가 가장 높았다. TOC와의 비율은 큰 차이가 보이지 않았으며 CODCr/TOC 비는 2.
- 그러나 현재 적용되는 공정의 경우, BOD 제거를 목적으로 적용되고 있기 때문에 기준치보다 낮게 운전되고 있는 현 수준에서는 국내 하수처리시설에 적용되는 공정을 모두 BPT 또는 BAT로 볼 수가 있을 것으로 판단된다. 따라서 최적 기술수준은 50 percentile 수준을 가지는 값을 가장 적정한 값으로 판단하였다.
- 따라서, 단순 비율적용은 특수 상황에 대한 오류를 유발할 수가 있기 때문에 다양한 자료 축적과 비교가 필요하다. 본 연구에서 조사한 결과에서 CODMn/TOC 비는 1.2~1.4배 정도의 범위로 나타났다.
- 상관성이 있는(통상적으로 ≥ 0.7) 이상의 값을 가지는 항목을 살펴보면 회귀분석의 경우에는 CODCr과 상관분 석에는 CODCr, CODMn에서 일부 있는 것으로 나타났으나 통계적 상관성이 매우 낮아 실제 적용 시에 많은 오차가 발생할 수 있을 것으로 판단된다.
- 통계적 기반이나, 기술적 기반을 검토하였으나 항목간의 상관성이 크지 않고 기술적 근거 적용시 너무 강화된 기준이 설정될 가능성이 있기 때문에 기존의 유기물질 기준을 준수할 경우에 가질 수 있는 TOC 값을 산정해 보았다. 이는 통상적으로 기준을 설정할 때 적정수준을 75 percentile 이상에서 90 percentile 수준으로 설정하는 것에 근거하여 검토하지만 국내의 경우에는 피크관리제에 따른 결과로 BOD는 최저 70 percentile, CODMn의 경우에는 99 percentile 값을 가지는 것으로 나타났다. 따라서 이런 특성을 고려하여 70 percentile은 너무 낮은 값이기 때문에 적정 수준을 75~99 percentile로 하여 각 범위 내에 나타나는 TOC 값을 정리하면 다음과 같다.
- 이는 기준이 적용되었을 때 현행 시설 중에서 어느 정도가 개선이 필요하고 향후 어느 정도 수준까지 유도를 할 것인가를 결정할 수 있는 자료로 보통 현행 BOD, CODMn 준수 수준부터 단계별 강화 정도에 따라 설정, 확인이 된다. 이런 추세로 살펴보았을 때 BOD는 90% 이상, CODMn은 80% 이상 수준이나 TOC 도입은 처음이고 기반이 마련되지 않은 상황이기 때문에 설정에 따른 기존시설의 부담을 낮추고 현행 BOD, CODMn을 준수하면서 TOC 기준도 맞출 수 있는 수준으로 설정하기 위해서는 93% (15 mg/L)~97% (25 mg/L) 수준에서 결정하는 것이 바람직하다고 판단되었다(Table 11). 또한, 현행 기준체계를 유지하지 하기 위해서 500 m3 /day 이상 I, II지역과 500 m3 /day 이상 III, IV지역 및 500 m3 /day 미만 지역의 기준값이 동일한 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
- 미국의 NPDES 기술근거 설정방법의 경우 일평균 값 및 월평균 값을 사용하고 있으며 이때 일평균 값은 99 percentile 값을 월평균 값은 95 percentile 값을 사용하고 있다(US EPA, 2010). 처리기술에 근거한 TOC 농도의 상한값은 일부 고농도의 값들이 발생될 가능성이 있는 것으로 판단되고 기준설정에 가장 중요한 지역별 분석에서는 99 percentile 값이 존재하지 않아서 전체적으로는 95 percentile 값을 적용하였다. 다만 국내의 경우에는 피크 값에 의한 관리가 되기 때문에 99 percentile(일평균 값)에 대한 값도 함께 고려하였다.
- 현재 상황에서는 하수처리공정에서 BAT, BPT 등 세부적인 기술 정의와 적용이 쉽지 않고 앞절에서 각 공정별 비교결과 규모가 큰 경우에는 공정에 따른 편차가 크지만 접촉산화법이나 Media 공법을 적용한 처리기술의 경우 방류수 농도가 상대적으로 낮아 규모가 작은 하수처리시 설에서 방류수 TOC 농도 차가 거의 없는 것으로 나타났다. 그러나 현재 적용되는 공정의 경우, BOD 제거를 목적으로 적용되고 있기 때문에 기준치보다 낮게 운전되고 있는 현 수준에서는 국내 하수처리시설에 적용되는 공정을 모두 BPT 또는 BAT로 볼 수가 있을 것으로 판단된다.
후속연구
- 6 mg/L로 기준 검토 값인 TOC 15 mg/L이하로 나타나 평균값 적용 시에는 기준을 초과하지 않는 것으로 볼 수가 있다. 따라서, 평균개념의 초과판정에 대한 적용여부 검토가 TOC 기준 적용 시에는 검토될 필요성이 있는 것으로 판단된다.
- 2). 앞서 언급한 것처럼 수질근거 설정방법의 경우 최종적이고 설정된 기준의 타당성을 확인 할 수가 있으나 유역내 모든 오염원에 대한 배출경로와 영향을 모두 파악하지 않고 단순히 처리시설 내에 서 나오는 TOC만을 고려할 수 있는 제한적인 상황에 서는 정확한 산정이 불가능하고 공공수역에 유입되는 모든 오염원에 대한 분석이 이루어져야 하는데 본 연구에서는 이 부분에 대한 연구가 불가하여 향후, TOC 오염원들에 대한 조사들이 모두 완료가 되고 TOC 관련 기준과 원단위 자료가 많이 축적되면 유역 내 정확한 TOC 기여율과 영향을 평가하여 수질근거 기준설정의 타당성을 살펴볼 필요가 있다.
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