[논문]수돗물 위해요소 리스크 관리를 위한 물안전계획 적용 연구

김진근; 김두일

doi:10.11001/jksww.2019.33.4.259

문제 정의

따라서, 본 연구에서는 수도시설의 수질 안전성과물공급의 안정성 향상 및 예방적 위해요소 대응체계구축을 위해 국내외의 WSP 도입사례 및 유사제도를 분석하고 국내 실정에 적합한 위해요소 도출과 리스크 평가 도구를 개발하며 도출된 리스크 평가 도구를 실규모 정수장에 시범 적용후 수도시설에 대한 개선방안을 도출하였다. 본 연구가 향후 한국형 물안전계획의 국가 제도화에 토대가 되기를 기대한다.
본 연구에서는 WSP 매뉴얼을 바탕으로 국내 수돗물 생산 및 공급과정에서 존재할 수 있는 위해요소의 목록을 발굴하고 해당 위해요소에 대한 리스크 평가도구를 개발하였다. 위해요소 발굴을 위해서는 WSP 매뉴얼에 제시된 위해요소의 목록 외에 서울시, K-water, 일본의 사례 등을 검토하여 150항목에 대한 위해요소 목록을 제안하였다.
수돗물의 신뢰도 향상을 위한 한 방법으로 한국형물안전계획의 도입이 제안되었다. 본 연구에서는 상수원유역-정수처리-수돗물공급-소비자에게 이르는 전과정(source to tap)에서 발생 가능한 150항목에 대해 위해요소 목록을 도출하고 위해요소의 발생빈도 및 예상 피해정도를 바탕으로 위해요소별 리스크를 평가할 수 있는 도구를 개발하였다.

제안 방법

위해분석표는 위해요소별로 미리 설정된 판단기준을 토대로 발생빈도 및 중요도의 점수에 따라서 리스크 점수를 도출하고, 리스크등급을 결정 결과에 따라 리스크 관리 개선방안 및 계획을 수립한다. 각 평가의 기준은 현장점검, 수질분석결과, 현행법으로 명시된 기준 등을 근거하여 설정하였다.
1,4-Dioxane에 대한 리스크 평가를 위해서는 우선발생빈도와 위험도에 대한 분석이 필요하다. 발생빈도 분석을 위해서는 과거 3년간의 수질측정자료를 바탕으로 하여 WHO의 먹는물 가이드라인 농도인 50ng/L를 초과하는 농도가 월 1회 이상 발생하였을 경우에는 발생빈도 점수를 5점, 년 2회 이상 발생시는 4점, 년 1회 이상 발생시는 3점 등의 점수를 부여하였다. 1,4-Dioxane에 대한 위험도 점수는 1998년부터 미국 캘리포니아주 법률로 발암물질로 규정되는 현실 등을 고려하여 5점을 부여하였다 (Wikipedia, 2019).
본 연구를 통해 도출된 위해요소 및 위해요소 평가도구를 시설용량 25,000 m³/d 규모의 K 정수장에 시범적용한 결과 다음의 개선사항을 도출하였다. 우선, 상수원 수질모니터링 강화를 위해 수원의 분류를 당초 지하수에서 하천수로 변경하고 다음으로 취수원 수질의 신속한 감시를 위해 수질자동측정기의 설치 위치를 변경하며 독성물질 유입의 조기 감시를 위한 어류관찰수조의 운영 및 염소소독 공정의 안정적인 운영을 위해 고체형태의 차아염소산칼슘을 액체형태의 차아염소산나트륨으로의 변경 등이 필요하다.
상수도시스템에 존재하는 잠재적인 위해요소의 추출은 먼저 수원유역에서 시작하여 취수, 도수, 정수, 배수와 급수 각 공정에서 발생이 예상되는 위해요소를 검토하고 확정하였다. 수돗물을 생산공급하는 각공정, 단계별에서 발생 가능한 위해요소로 유역 27항목, 상수원 33항목, 취수시설 7항목, 착수정 15항목, 혼화응집시설 8항목, 침전시설 5항목, 급속여과시설 4항목, 완속여과시설 4항목, 막여과시설 3항목, 고도처리시설 6항목, 정수지 16항목, 배수지 7항목, 급배수과정 15항목 등 총 150항목의 위해요소를 도출하였으며, 이를 바탕으로 수도사업자별로 현장 여건을 고려하여 위해요소를 가감하여 활용할 수 있을 것으로 판단된다 (KWWA, 2018).
상수원수가 하천수일 경우에는 매월 6항목이상, 매분기 25항목이상의 수질검사를 실시하여야 하지만 K정수장 상수원은 하천수의 특성을 갖고 있음에도 불구하고 지하수(용천수)로 상수원을 분류하여 반기 19개 항목에 대한 수질모니터링만을 실시하여 위해요소관리에 취약성을 노출하였다. 따라서 K 정수장에서는 상수원을 지하수에서 하천수로 재분류하고 하천수에 해당하는 수질검사 항목에 대한 모니터링을 강화하여야 할 것으로 판단된다.
수돗물 생산공급시스템에서의 위해요소 도출을 위해 K-water 위해요소 점검‧평가 편람(160항목)(K-water,2015)과 서울시 물안전계획 도입 연구(119항목)(SeoulWater Research Institute, 2017), 일본 후생노동성의 물안전기법 위해요소(238항목)(Japan Ministry of Health,Labour and Welfare, 2008) 등을 참고하여 국내 실정에 적합한 위해요소 목록을 도출하였다.
각 공정별로 추출된 위해요소에 대해서 위해요소형태와 판단기준 등을 정리한 한국형 위해분석표(안)의 예시는 Table 5와 같다. 위해분석표는 위해요소별로 미리 설정된 판단기준을 토대로 발생빈도 및 중요도의 점수에 따라서 리스크 점수를 도출하고, 리스크등급을 결정 결과에 따라 리스크 관리 개선방안 및 계획을 수립한다. 각 평가의 기준은 현장점검, 수질분석결과, 현행법으로 명시된 기준 등을 근거하여 설정하였다.
본 연구에서는 WSP 매뉴얼을 바탕으로 국내 수돗물 생산 및 공급과정에서 존재할 수 있는 위해요소의 목록을 발굴하고 해당 위해요소에 대한 리스크 평가도구를 개발하였다. 위해요소 발굴을 위해서는 WSP 매뉴얼에 제시된 위해요소의 목록 외에 서울시, K-water, 일본의 사례 등을 검토하여 150항목에 대한 위해요소 목록을 제안하였다.
위해요소에 대한 리스크 평가를 위해서는 Table 1, 2와 같이 WSP 매뉴얼에서 제안하고 있는 리스크 매트릭스를 적용하였다. WSP에서 위해요소 분석이란 수돗물 안전에 영향을 줄 수 있는 위해요소와 이를 유발할 수 있는 조건의 존재 여부를 판별하기 위하여 필요한 정보를 수집하고 평가하는 일련의 과정이다.
위해요소의 영향정도 및 발생빈도로부터 리스크 등급 설정 매트릭스를 활용하여 위해요소의 리스크 등급을 설정하였으며, 리스크 매트릭스에서는 Likert 척도 중 일반적으로 사용하는 5점 척도를 이용하였다. 위해요소의 평가 시 Table 1,2의 평기기준을 활용하여리스크 등급을 산정하였다 (WHO and IWA, 2009).
한편, 본 연구에서 도출된 위해요소 150개 항목에 대해 제주특별자치도 K 정수장(Q = 25,000 m³/d)을 대상으로 적용성 평가를 실시하였다. K 정수장은 대부분 용천수에 기인한 하천에서 원수를 취수하고 약품 응집-침전-급속여과-염소(차아염소산칼슘)소독-급수의 체계를 갖는 전형적인 급속여과시스템의 수처리공정으로 구성되어 있다.

대상 데이터

발생빈도 분석을 위해서는 과거 3년간의 수질측정자료를 바탕으로 하여 WHO의 먹는물 가이드라인 농도인 50ng/L를 초과하는 농도가 월 1회 이상 발생하였을 경우에는 발생빈도 점수를 5점, 년 2회 이상 발생시는 4점, 년 1회 이상 발생시는 3점 등의 점수를 부여하였다. 1,4-Dioxane에 대한 위험도 점수는 1998년부터 미국 캘리포니아주 법률로 발암물질로 규정되는 현실 등을 고려하여 5점을 부여하였다 (Wikipedia, 2019).

성능/효과

한편, K 정수장을 대상으로 위해요소를 도출한 결과 모두 98항목이 도출되었다. K 정수장은 지하수 용천으로부터 150 m 하류에서 취수하여 혼화응집-침전-급속여과-정수지-급배수 순으로 수돗물을 생산공급하는 관계로 본 연구에서 제안한 150개의 위해요소목록에서 유역에 해당되는 27항목, 상수원에서 조류관련 5항목, 취수에서 조류관련 1항목(Microcystin), 착수정 2항목(2-MIB, geosmin), 혼화응집 2항목(2-MIB,geosmin), 완속여과 4항목, 막여과 3항목, 고도처리 6항목, 정수지 2항목(2-MIB, geosmin)을 제외한 98개 위해요소 항목이 도출되었다.
WSP 매뉴얼에 근거한 추진절차에 따라 K 정수장을 대상으로 WSP를 적용한 결과, 위해요소로는 98항목이 도출되었으며, 정량적인 위해성 평가 결과는 상수원의 특성상 오염물질의 농도가 매우 낮고 인근에 오염원이 적어서 대부분 리스크 점수가 5점 이하로 리스크 등급이 낮음으로 평가되었다. 한편, 정성적인 평가를 통해서는 다음과 같은 개선사항을 도출할 수 있었다.
셋째, 정수처리 단위 공정별 수처리 효율 평가 및 수처리약품의 과소 또는 과다주입을 조기에 파악하기 위해서는 수처리 공정별로 수질자동측정기의 적정한 설치가 바람직하나 K 정수장의 경우 수질자동측정기의 설치가 일부 미흡한 것으로 파악된다. 수질자동측정기의 경우 Table 6과 같이 착수정, 여과지, 정수지,배수지에 탁도, pH, 수온, 잔류염소계 등이 설치되어있으나 상수원(취수지역)과 침전공정에는 설치가 전무한 실정으로 Table 7의 개선안과 같이 수질자동측정기의 신규 또는 이전 설치가 요구된다.
첫째, K 정수장의 경우 비강우시의 원수 탁도는 대부분 수돗물의 먹는물 수질기준인 0.5 NTU 이하였으나, 집중호우시에는 일정 부분 지표 강우 유출수의 유입 영향으로 탁도 상승이 관찰되기도 하였다. 그러나 K 정수장에서는 상수원을 지하수(용천수)로 분류하여 하천수보다 완화된 원수 수질모니터링을 실시하고 있었다.

후속연구

둘째, 상수원에 존재하는 위해요소의 경우 개별항목을 실시간으로 측정하기는 현실적으로 어려움이 있으므로 어류에 의한 수질감시수조, 물벼룩 등에 의한 생물감시장치 등의 도입이 필요하다. K 정수장과 같은 소규모 수도시설의 경우 물벼룩에 의한 생물감시장치 운영에 어려움이 발생할 수 있으므로 어류에 의한 수질감시수조가 추천될 수 있다.
상수원수가 하천수일 경우에는 매월 6항목이상, 매분기 25항목이상의 수질검사를 실시하여야 하지만 K정수장 상수원은 하천수의 특성을 갖고 있음에도 불구하고 지하수(용천수)로 상수원을 분류하여 반기 19개 항목에 대한 수질모니터링만을 실시하여 위해요소관리에 취약성을 노출하였다. 따라서 K 정수장에서는 상수원을 지하수에서 하천수로 재분류하고 하천수에 해당하는 수질검사 항목에 대한 모니터링을 강화하여야 할 것으로 판단된다.
따라서, 본 연구에서는 수도시설의 수질 안전성과물공급의 안정성 향상 및 예방적 위해요소 대응체계구축을 위해 국내외의 WSP 도입사례 및 유사제도를 분석하고 국내 실정에 적합한 위해요소 도출과 리스크 평가 도구를 개발하며 도출된 리스크 평가 도구를 실규모 정수장에 시범 적용후 수도시설에 대한 개선방안을 도출하였다. 본 연구가 향후 한국형 물안전계획의 국가 제도화에 토대가 되기를 기대한다.
상수도시스템에 존재하는 잠재적인 위해요소의 추출은 먼저 수원유역에서 시작하여 취수, 도수, 정수, 배수와 급수 각 공정에서 발생이 예상되는 위해요소를 검토하고 확정하였다. 수돗물을 생산공급하는 각공정, 단계별에서 발생 가능한 위해요소로 유역 27항목, 상수원 33항목, 취수시설 7항목, 착수정 15항목, 혼화응집시설 8항목, 침전시설 5항목, 급속여과시설 4항목, 완속여과시설 4항목, 막여과시설 3항목, 고도처리시설 6항목, 정수지 16항목, 배수지 7항목, 급배수과정 15항목 등 총 150항목의 위해요소를 도출하였으며, 이를 바탕으로 수도사업자별로 현장 여건을 고려하여 위해요소를 가감하여 활용할 수 있을 것으로 판단된다 (KWWA, 2018).
위해요소의 리스크 정보는 개별 위해요소별 화학물질정보, 관련 규정 등을 통해 확보할 수 있으며 리스크 등급 평가를 위한 데이터가 충분하지 않은 경우에는 추후 조사가 진행되어 자료가 축적되고, 명확한 평가가 내려질 때까지 발생 가능한 리스크에 유의해야한다. 또한 위해요소의 리스크 평가는 각 시스템마다 환경 및 성상이 다르기 때문에 시스템별로 각각의 평가기준이 고려되어야 한다.
집수구역내 농경지 및 주택지역이 다수 존재하여 강우기에 비점오염원에 기인한 다양한 오염물질이 유입될 가능성이 있으며, 비강우시에도 집수구역내 오염물질 누출, 투기 등의 사고에 대비한 관리체계가 미흡한 것으로 판단된다. 지하수로 분류된 상수원에 대해서는 분변성 오염지표인 대장균군에 대한 수질검사도 누락되어 있어 이에 대한 보완이 필요할 것으로 판단된다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	정수처리공정에서 발생 가능한 위해요소의 예시는?	정수처리공정에서 발생 가능한 위해요소는 원수에서 유입된 오염물질이 정수처리 과정에서 완전히 제거 되지 않은 상태에서 정수로 유출되는 경우와 정수처리 과정 자체에서도 발생 할 수 있다. 예를 들면, 장마철 과도한 탁질 유입 시 미처리된 탁질물질로 인한 정수 탁도상승, 과도한 염소소독으로 인한 고농도 소독부산물 발생, 여과지 공정 효율 저하로 인한 여과수 탁도 상승, 정수약품 과다 주입 등으로 인한 pH 저하 및 알루미늄농도 상승 등이 발생할 수 있다. 그 외 소독제의 농도와 접촉시간에 영향을 받는 적정 CT값 확보여부도 병원성 미생물 제어에 중요한 위해요소라 할 수 있다.
	물안전계획(WSP)이란?	EU, 일본, 호주 등에서는 수돗물 신뢰도 향상을 위해 세계보건기구(WHO, world health organization) 및 국제물협회(IWA, international water association)에서 공동으로 개발한 물안전계획(WSP, water safety plan)을 도입하여 사전 예방적 물안전 대응체계를 구축하고 운영중에 있다. WSP는 수돗물 생산공급의 전과정에 대한 위해요소 도출, 위해요소에 대한 위해성(risk)평가, 위해요소 관리방안 수립 및 적용, 모니터링 방안 제시 등을 통해 수돗물 안전성을 사전에 점검하고 개선방향을 제시하는 선진화된 물안전관리기법으로 평가된다 (Kim, 2012; KWWA, 2018).
	인위적 오염물질 외에 수돗물에 대한 신뢰도 저하 유발하는 물질은?	그러나, 아직도 상수원으로 오염물질 유입, 수돗물 생산과정에서 수처리제의 과다 및 과소주입 등 크고 작은다양한 위해요소(hazard)에 의한 사고가 발생하고 있다. 또한 인위적인 오염물질은 아니지만 조류에 기인한 geosmin, 2-MIB 등 이취미물질 농도의 증가도 수돗물에 대한 신뢰도 저하를 유발할 수 있다.

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