[논문]농촌지역 생활하수의 비점오염 유출특성 및 개선방안 연구

손진관; 김창현; 윤성욱; 공민재; 최덕규; 강동현; 박민정; 강방훈

doi:10.7851/ksrp.2018.24.4.037

농촌지역 생활하수의 비점오염 유출특성 및 개선방안 연구
A Study on the Emission Characteristic and Improvement Plan of Domestic Sewage(NPS) in Rural Area 원문보기

농촌계획 : 韓國農村計劃學會誌, v.24 no.4, 2018년, pp.37 - 46

손진관 (농촌진흥청 국립농업과학원) , 김창현 (단국대학교 녹지조경학과) , 윤성욱 (농촌진흥청 국립농업과학원) , 공민재 (농촌진흥청 국립농업과학원) , 최덕규 (농촌진흥청 국립농업과학원) , 강동현 (농촌진흥청 국립농업과학원) , 박민정 (농촌진흥청 국립농업과학원) , 강방훈 (농촌진흥청 농업빅테이터일자리팀)

Abstract ▼ AI-Helper

The nonpoint pollution source (NPS) is irregular in the amount of generated and runoff. About 70% of the water pollution sources in Korea are NPS. Most of the rural areas are small towns with less than 50 families. This is where sewerage supply is poor. This is where the domestic swage of the house flows directly into the small stream. This study investigated the amount and concentration of domestic swage. And investigated NPS for public officials. We have suggested an improvement plan here. Local government officials lack the concept of NPS. Rural residents also do not know about NPS. Therefore, we proposed NPS public relations and education linked to public administration. This is an extension of the national budget and interest. The domestic swage is discharged at about 272 liters per day in a house. We proposed the introduction of small facilities. If the capacity remains, it is suggested to link to cattle shed, pigsty and so on. The BOD, COD, TN, TP, and SS concentrations were all high. This suggested a reduction in concentration in combination with natural water. Finally, NPS facilities were proposed to be put into rural areas. And it was determined that continuous monitoring was necessary. The results of this study were expected to be applied to NPS management.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

농촌지역의 환경보전을 위한 사업 및 정책적 제안의 기초자료로 활용하기 위해 전국 87개의 시군 지방자치단체의 마을하수 담당자를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 담당자를 대상으로 농촌지역의 비점오염에 대한 인식 현황, 농촌지역의 비점오염 관련 사업 실태, 비점오염원의 교육 및 홍보실태, 비점오염 관련 업무 시 문제점에 대해 조사하였다. 설문조사 시 지자체 정보 및 담당자의 개인정보(학력, 경력 등)는 설문하지 않고 우편 및 사례품 전달에 필요한 정보만 취득하고 바로 폐기하여 담당자에 대한 정보와 설문문항 간의 관계는 분석하지 않았다.
본 연구는 지방자치단체의 마을하수 담당자들을 대상으로 설문을 진행하여 비점오염 관련 사업, 교육 및 실태 조사를 통해 정책적 제언을 하고자 하였다. 더불어 농촌의 자연마을을 연구대상지로 선정하여 가정단위의 비점오염의 발생 정도를 파악하고 마을하수 처리시설에 관한 기초적인 자료로서 활용하고자 하였다.
수질개선사업을 위한 지속적인 모니터링과 데이터비스 체계가 필요하며, 관련 환경교육을 위해 중앙부처와 지자체간의 정보 교류 및 관련 학술회의 등에 지자체 담당자의 참여를 확대 할 필요성을 제안하였다. 더불어 농촌주민에 대한 비점오염 관련 인식제고와 정부의 정책구성이 중요하므로 이를 위한 국가적 예산확대와 관심을 제시하였다.
본 연구는 지방자치단체의 마을하수 담당자들을 대상으로 설문을 진행하여 비점오염 관련 사업, 교육 및 실태 조사를 통해 정책적 제언을 하고자 하였다. 더불어 농촌의 자연마을을 연구대상지로 선정하여 가정단위의 비점오염의 발생 정도를 파악하고 마을하수 처리시설에 관한 기초적인 자료로서 활용하고자 하였다.
유출 된 생활하수의 시간대별 농도 분석결과 가정에서 처리되지 않고 바로 하천으로 유출하고 있는 하수의 특성으로 인해 BOD, COD, TN, TP, SS 농도가 높게 분석되어 자연수와 결합 또는 자연정화 공법선 처리 후 처리시설로 투입을 제안하였다. 본 연구에서 생활하수가 비점오염원으로 유출되고 있는 것이 확인 된 만큼 전국적으로 계절, 인구, 지역 특성 등을 고려해 시설 투입이 될 수 있도록 상시 모니터링하고 최적화 된 관리방법으로 적용 될 필요가 있다고 판단하였다.
또한 산간 및 농촌의 소규모 자연마을의 비점오염 처리시설에 대한 현황 조사 및 배출정도 파악을 지속적으로 추진 할 필요가 있다고 판단하였다. 수질개선사업을 위한 지속적인 모니터링과 데이터비스 체계가 필요하며, 관련 환경교육을 위해 중앙부처와 지자체간의 정보 교류 및 관련 학술회의 등에 지자체 담당자의 참여를 확대 할 필요성을 제안하였다. 더불어 농촌주민에 대한 비점오염 관련 인식제고와 정부의 정책구성이 중요하므로 이를 위한 국가적 예산확대와 관심을 제시하였다.
농어촌마을 89%가 50호 미만의 소규모 형태로 배출수의 용량 및 오염원에 대한 부하 정도를 파악해 시설 투입에 반영할 필요가 있다. 이에 본 연구는 지방자치단체의 마을하수 담당자들 설문을 진행하여 비점오염 관련 사업, 교육 및 실태 조사를 통해 정책적 제언을 하고 가정단위의 비점오염의 발생 정도를 파악해 마을하수 처리시설에 관한 기초적인 자료로서 활용하고자 하였다.
또한 비점오염원의 체계적인 관리 없이는 수질개선을 위한 다양한 노력들이 소용없을 것으로 보여진다. 중앙정부의 정책방향에 따라 지방자치단체의 해당 업무 담당자들의 실무적으로 적용되는 내용에 대해서 알아보고자 하였다. 설문내용으로는 비점오염원과 관련한 다양한 측면에서 조사를 실시하였으며, 다음과 같은 결과를 도출하였다.

제안 방법

농촌마을의 4개 가구를 선정하여 현장조사를 실시하여 생활하수의 유량과 각 오염원 농도분석을 실시하였다. 조사는 5월, 9월 24시간 기준으로 실시하였으며, 시간대별 유출량은 Figure 2.
농촌마을주거환경의 배수를 알아보기 위해 소하천에 직접적으로 가정오수가 방류되는 4개의 가구 총 주민 12명을 대상으로 선정하였다. 배수의 수질검사를 위해 각 가정에서 나오는 하수와 정화조를 거친 분뇨월류수가 배출되는 파이프에 호스를 연결하여 샘플 보관용기에 보관하여 측정하였다. 조사일시는 5월, 9월로 주거환경의 배수 일주기 24시간동안 2시간 간격으로 배출량을 측정 및 분석용 검수를 채수하였다.
중앙정부의 정책방향에 따라 지방자치단체의 해당 업무 담당자들의 실무적으로 적용되는 내용에 대해서 알아보고자 하였다. 설문내용으로는 비점오염원과 관련한 다양한 측면에서 조사를 실시하였으며, 다음과 같은 결과를 도출하였다.
5L로 해당마을 전체는 일간 21m³~30m³ 정도로 시설용량이 50m³/일 정도의 소규모 시설투입을 제안하였으며, 고령화, 인구유출 등으로 인해 추후 시설용량에 미달하는 경우가 발생 하더라도 소규모 축사, 양계장 등에 할애 할것을 제안하였다. 유출 된 생활하수의 시간대별 농도 분석결과 가정에서 처리되지 않고 바로 하천으로 유출하고 있는 하수의 특성으로 인해 BOD, COD, TN, TP, SS 농도가 높게 분석되어 자연수와 결합 또는 자연정화 공법선 처리 후 처리시설로 투입을 제안하였다. 본 연구에서 생활하수가 비점오염원으로 유출되고 있는 것이 확인 된 만큼 전국적으로 계절, 인구, 지역 특성 등을 고려해 시설 투입이 될 수 있도록 상시 모니터링하고 최적화 된 관리방법으로 적용 될 필요가 있다고 판단하였다.
농촌마을의 4개 가구를 선정하여 현장조사를 실시하여 생활하수의 유량과 각 오염원 농도분석을 실시하였다. 조사는 5월, 9월 24시간 기준으로 실시하였으며, 시간대별 유출량은 Figure 2.와 Appendix 1, 유출수의 농도평균은 Appendix 2.에 제시하였다.
배수의 수질검사를 위해 각 가정에서 나오는 하수와 정화조를 거친 분뇨월류수가 배출되는 파이프에 호스를 연결하여 샘플 보관용기에 보관하여 측정하였다. 조사일시는 5월, 9월로 주거환경의 배수 일주기 24시간동안 2시간 간격으로 배출량을 측정 및 분석용 검수를 채수하였다. 채취된 시료는 수질환경보전법에 준하는 분석방법으로 보관 및 운반하여 분석하였으며, 분석결과를 바탕으로 COD(mn), BOD, SS, T-N, T-P에 대한 배출량과 배출원 단위를 계산하였다.
조사일시는 5월, 9월로 주거환경의 배수 일주기 24시간동안 2시간 간격으로 배출량을 측정 및 분석용 검수를 채수하였다. 채취된 시료는 수질환경보전법에 준하는 분석방법으로 보관 및 운반하여 분석하였으며, 분석결과를 바탕으로 COD(mn), BOD, SS, T-N, T-P에 대한 배출량과 배출원 단위를 계산하였다.

대상 데이터

농촌마을주거환경의 배수를 알아보기 위해 소하천에 직접적으로 가정오수가 방류되는 4개의 가구 총 주민 12명을 대상으로 선정하였다. 배수의 수질검사를 위해 각 가정에서 나오는 하수와 정화조를 거친 분뇨월류수가 배출되는 파이프에 호스를 연결하여 샘플 보관용기에 보관하여 측정하였다.
농촌지역의 환경보전을 위한 사업 및 정책적 제안의 기초자료로 활용하기 위해 전국 87개의 시군 지방자치단체의 마을하수 담당자를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 담당자를 대상으로 농촌지역의 비점오염에 대한 인식 현황, 농촌지역의 비점오염 관련 사업 실태, 비점오염원의 교육 및 홍보실태, 비점오염 관련 업무 시 문제점에 대해 조사하였다.
본 연구대상지는 전형적인 농촌마을로 식생은 밤나무이며, 또한 소하천을 중심으로 논·밭과 주변으로 주거지가 형성되어 있는 형태이다.
주거환경의 배수 형태를 심층조사하기 위해 농촌 자연형성 마을인 충청남도 공주시 정안면 고성리를 선정하였다.

데이터처리

설문조사 시 지자체 정보 및 담당자의 개인정보(학력, 경력 등)는 설문하지 않고 우편 및 사례품 전달에 필요한 정보만 취득하고 바로 폐기하여 담당자에 대한 정보와 설문문항 간의 관계는 분석하지 않았다. 조사결과는 SPSS version 13.0을 이용하여 비점오염 인식정도가 수질오염 영향, 사업 필요성, 시행사업 인지정도와 관련성을 상관분석과 회귀분석을 실시하였다.

성능/효과

BOD는 총 75개 시료 평균이 380.66±323.39mg/L로 시간대별로는 점심(12~14; 488.43±569.95mg/L), 저녁(16~18; 497.50±396.14mg/L), 세면(20~22; 479.81±473.31mg/L) 시간대에 비교적 높게 분석되었다.
COD의 24시간 평균농도는 100.64±108.09mg/L로 아침(06~08; 132.70±155.51), 점심(12~14; 135.02±131.20), 저녁세면(20~22; 128.74±142.91mg/L) 시간대에 비교적 높은 농도로 분석되었다.
7L가 배출되는 것으로 조사되었다. 가장 높은 배출량을 보인 시간대는 저녁식사 시간인 18~20시와 아침식사 시간인 08~10시로 조사되었다. 일간 유출되는 1가구당 생활하수의 합은 272.
하였으며, 그 중에서 관리상태가 좋은 곳은 약 30%이며, 일반적으로 보통으로 응답한 예는 대략 45%로 나타났다. 관리가 부족한 경우는 예산부족과 인력부족 등 전문성 부족으로 나타났으며, 이를 해결하기 위한 방안으로 설비와 교육을 지원하는 예산의 지원과 자체인력증원 및 전문 업체 선정을 통해 용역을 전담하는 것으로 나타났다. 하지만 하수처리시설의 경우 소규모 자연마을 단위에서는 설치되지 않은 것이 현실이며, 지자체 담당자들의 경우 면소재지 또는 대단위 마을에 설치 된 정화시설에 대해 인식하고 있는 것으로 판단된다.
각 지자체에서 비점오염 관련 사업에 문제점 조사 결과, 대부분 예산 부족과 주민들의 인식부족에 대한 응답으로 이는 중앙 부처와 지자체간의 정보교류와 비점오염의 문제가 심각한 수준이라는 인식이 없는 것을 나타내고 있다. 또한 오염 저감시설의 관리 어려움과 함께 전문인력 부족을 언급하였는데, 일부 지자체의 경우 마을 하수 처리시설 수십개 관리를 공무원 1인이 담당하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 예산 증대와 비점오염 관련 전문 인력을 증원, 교육, 홍보 등의 기본적인 해결이 필요하다는 시사점이 도출되었다.
본 연구결과는 다양한 오염원에 노출되어 있는 국가 하천 및 호소의 비점오염 관리에 활용하는 한편, 도시에 비해 보급률이 낮은 농촌 및 자연마을 단위의 주거복지 실현에 활용 가능하다고 판단된다. 이러한 연구는 지속가능한 국토환경 보전과 물환경 제고에 이바지 가능하다고 기대한다.
9% 수준에 불과하므로(MOE, 2016), 산간지역 및 농촌의 소규모 자연마을의 비점오염 처리시설에 대한 현황 조사 및 배출정도 파악, 대책을 수립하는 연구 및 사업은 매우 필요하다고 할 수 있다. 비점오염 시설에 대한 관련사업 추진현황은 87개 자치단체 중 16개의 시군에서 수생식물을 활용한 자연하천 정화와 마을하수 처리시설 및 기반시설 설치한 것으로 조사되었으며, 현재 지자체에서 다수 적용하고 있는 수생식물을 활용한 자연하천 정화의 경우 농촌마을의 특성을 이용하여 환경 친화적이고 자연적이면서 마을 주민의 참여를 자발적으로 유도하고 관리를 위해 계획 및 적용된 것으로 보여진다. 하지만 자연형하천 및 수생식물 복원, 조성은 하천을 생태적, 환경적으로 조성하는 것에 초점을 둔 것이지 생활하수에 의한 비점오염 처리용도는 아닐 것으로 판단된다.
연구대상지의 1가구당 생활하수의 합은 272.5±69.5L로 해당마을 전체는 일간 21m3~30m3 정도로 시설용량이 50m3/일 정도의 소규모 시설투입을 제안하였으며, 고령화, 인구유출 등으로 인해 추후 시설용량에 미달하는 경우가 발생 하더라도 소규모 축사, 양계장 등에 할애 할것을 제안하였다.
전체평균 1가구당 1시간 평균 11.4L로 2시간 단위 22.7L가 배출되는 것으로 조사되었다. 가장 높은 배출량을 보인 시간대는 저녁식사 시간인 18~20시와 아침식사 시간인 08~10시로 조사되었다.
조사에 응답 한 지방자치단체의 하수(생활오수)처리시설은 유·무(Sewage Treatment Facility)에서는 82곳(94.3%)의 지자체 담당자들이 건설되어 운영 중에 있다고 응답하였으며, 그 중에서 관리상태가 좋은 곳은 약 30%이며, 일반적으로 보통으로 응답한 예는 대략 45%로 나타났다.
26과는 차이가 있다. 즉 하수관거를 통해 이동 시 낮은 농도의 유입수 등과 결합하여 하수처리장 유입수의 농도가 낮아지는 것을 추측 할 수 있지만 본 조사결과에서는 자연마을에서 직접적으로 유출되는 생활하수의 농도는 평균적으로 COD기준 100mg/L를 초과한다고 할 수 있다. 따라서 선행연구들에 비해 높게 분석 된 원인을 추가로 분석 하고 정확한 시설 용량을 산정하기 위한 마을 단위의 유입농도를 판단할 필요가 있다고 사료된다.
추진사업형태는 비점오염원 저감시설 확충과 지역 내 하천 등 수자원의 수질실태 정기조사의 형태가 가장 많은수준으로 나타났다. 추진 관련 사업 내용으로는 마을하수 처리시설 확충사업, 수질측정 모니터링 운영망, 주민교육 및 홍보, 비점오염 정보관리 시스템 구축 등의 사업을 추진하고 있는 것으로 나타났다. 이는 시설 뿐 아니라 수질변화를 계속 감시하는 모니터링에도 높은 관심을 보이는 것으로 나타났다.
6%가 추진하고 있다고 응답하였다. 추진사업형태는 비점오염원 저감시설 확충과 지역 내 하천 등 수자원의 수질실태 정기조사의 형태가 가장 많은수준으로 나타났다. 추진 관련 사업 내용으로는 마을하수 처리시설 확충사업, 수질측정 모니터링 운영망, 주민교육 및 홍보, 비점오염 정보관리 시스템 구축 등의 사업을 추진하고 있는 것으로 나타났다.
따라서 민관이 연계 된 비점오염 홍보 및 교육을 통해 지자체 담당자와 주민 모두가 비점오염에 대해 이해 할 수 있는 방안 마련이 필요하다고 판단된다. 통계적으로 살펴보면 비점오염의 인지정도에 따라 비점오염이 수질오염에 미치는 정도, 비점오염 저감사업의 필요성, 현재 시행중인 관련사업의 인지정도 등과 밀접하게 관련이 있다고 통계적으로 판단 할 수 있었다. 즉 비점오염에 대한 개념이해를 관련교육을 통해 확대 해 나갈 필요성이 인정된다고 할 수 있다.
해당 가구의 인구수의 비로 원단위 분석 결과 해당마을의 1인당 1일 배출되는 생활하수는 170.6±49.1L/인․일 로 농어촌지역 하수발생원단위 산정연구(MOE, 2006)에서 제시 한 농촌형 161L/인․일 과 비슷하게 조사되었다.

후속연구

91mg/L) 시간대에 비교적 높은 농도로 분석되었다. COD도 BOD와 마찬가지로 선행연구들에 비해 유입 농도가 높게 유출되고 있으므로 고농도의 낮은 유량을 유입하는 것과 비교적 저농도의 높은 높은 유량을 투입하는 것을 경제적으로 비교하여 효과적인 방법을 선택 할 필요가 있다고 판단된다. 봉화군에서도 COD기준 최대 159mg/L, 156mg/L가 유입되기도 하였지만(Im and Gil, 2016; Park et al.
즉 하수관거를 통해 이동 시 낮은 농도의 유입수 등과 결합하여 하수처리장 유입수의 농도가 낮아지는 것을 추측 할 수 있지만 본 조사결과에서는 자연마을에서 직접적으로 유출되는 생활하수의 농도는 평균적으로 COD기준 100mg/L를 초과한다고 할 수 있다. 따라서 선행연구들에 비해 높게 분석 된 원인을 추가로 분석 하고 정확한 시설 용량을 산정하기 위한 마을 단위의 유입농도를 판단할 필요가 있다고 사료된다.
고령화, 인구유출 등으로 인하여 미래에는 현시점에서 설계 된 시설용량에 미달하는 경우가 발생 할 수 있지만 미달되는 용량은 소규모 축사, 양계장 등에 할애한다면 자연마을의 비점오염 관리는 더욱 수월할 수 있다고 판단된다. 생활하수 이 외에도 유입되는 축사 및 비료성분 등을 고려한다면 해당 토지이용의 유입 정도를 지속적으로 분석하여 자연하천하단에서 관리해야 하므로 추가 적인 연구가 필요하다. 하지만 본 연구대상지와 같은 자연마을 단위에서 생활하수가 비점오염 형태로 유출 되고 있는 만큼 시급한 처리를 위한 소규모 시설 도입 및 관리는 먼저 시행 할 필요가 있다고 판단된다.
본 연구결과는 다양한 오염원에 노출되어 있는 국가 하천 및 호소의 비점오염 관리에 활용하는 한편, 도시에 비해 보급률이 낮은 농촌 및 자연마을 단위의 주거복지 실현에 활용 가능하다고 판단된다. 이러한 연구는 지속가능한 국토환경 보전과 물환경 제고에 이바지 가능하다고 기대한다.
, 2017). 이유로는 계절, 인구, 지역 특성 등 다양한 이유가 거론될 수 있으므로 조사 된 결과에 준해 생활하수를 처리 할 수 있는 시설 투입을 고려하고 변화하는 유출특성을 상시 모니터링 해서 시설의 처리효율을 최적화하기 위한 관리방법으로 적용할 필요가 있다고 판단된다.
생활하수 이 외에도 유입되는 축사 및 비료성분 등을 고려한다면 해당 토지이용의 유입 정도를 지속적으로 분석하여 자연하천하단에서 관리해야 하므로 추가 적인 연구가 필요하다. 하지만 본 연구대상지와 같은 자연마을 단위에서 생활하수가 비점오염 형태로 유출 되고 있는 만큼 시급한 처리를 위한 소규모 시설 도입 및 관리는 먼저 시행 할 필요가 있다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	비점오염원은 무엇인가?	비점오염원이란 넓은 지역에서 발생되는 오염물질이며, 토양에 축적되어 있는 오염물질이 강우에 의해 유출되어 주변 환경을 오염도를 증가시키며, 발생량 및 배출특성이 불규칙하고 다양한 오염물질을 포함한다(Shin, 2004; 2002). 그런 이유로 지형의 형태 및 수리 수문 특성, 우수 성격에 따라 비점오염의 유출 특성이 달라지므로 개별적인 연구가 필요하다고 하였다(Lee, 2008).
	비점오염 유출의 형태는 무엇에 영향을 받는가?	비점오염원이란 넓은 지역에서 발생되는 오염물질이며, 토양에 축적되어 있는 오염물질이 강우에 의해 유출되어 주변 환경을 오염도를 증가시키며, 발생량 및 배출특성이 불규칙하고 다양한 오염물질을 포함한다(Shin, 2004; 2002). 그런 이유로 지형의 형태 및 수리 수문 특성, 우수 성격에 따라 비점오염의 유출 특성이 달라지므로 개별적인 연구가 필요하다고 하였다(Lee, 2008). 더불어 우리나라 하천, 호소 등에 유입되는 오염원 중 68% 이상이 비점오염원으로 매년 꾸준히 증가하여 최근 70%를 육박하는 있는 추세이며(MOE, 2012; MOE, 2014; Lee and Kim, 2014), 관리 및 수질 개선을 위해 국가적, 지자체별, 주요 강 유역별 등에서 많은 연구와 사업을 수질오염총량관리제에 준해 시행 중에 있다.
	국내 농어촌 마을하수처리사업의 관리는 언제 시작되었는가?	농어촌지역 하천의 수질오염 방지와 상수원 수질보전을 위해 환경부, 행정자치부, 농림수산식품부에서 지속적으로 마을 하수도 사업을 추진해왔다. 1997년 3월 제7차 하수도법 개정으로 공공하수도로 수용되었으며, 97년 마을 하수도 통합지침을 마련하여 보다 효율적으로 운영·관리되고 있다(Lee, 2002b). 그러나 지방자치단체의 경우 마을하수처리시설 설치와 관리 체계에 대한 검토와 재원 마련이 부족하고, 중앙부처의 업무 성격에 따라 실과 단위 중심의 독립적인 설치 및 관리체계를 유지하고 있는 실정이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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