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문제 정의
- 따라서 본 연구는 하수관로정비 BTL 사업을 시행한 지역을 대상으로 분류식과 합류식 하수관로의 침입수 특성을 상호 비교하고, 침입율을 높은 지역의 원인을 분석하여 BTL 성과평가시 평가기관이 I/I 평가항목에 대해서 현장 특성에 고려한 합리적인 평가가이루어 지도록하는 평가방법을 제안하고자 한다.
- 본 연구는 D시 하수관로정비 임대형 민간투자사업지역의 분류식과 합류식 하수관로 지역의 침입수를 5년간 조사한 자료를 토대로 침입수 특성과 침입율을비교하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 합류식 주거지역인 D2-1은 침입수량이 많은 지역이고 인구가 많은지역이다. D2-8은 합류식 지역중 침입율이 49%로 가장 높은 지역이다 따라서, 상기 언급한 4개 지역이 침입수량이나 침입율이 높으므로 대표성을 갖는 지역으로 선정하여 상호 비교하였다.
- 침입수 분석을 위한 보조방법으로 실시한 수질조사는 분류식 지역과 합류식 지역에서 각각 분기 1회를실시하였다. 시료의 채취는 1 L를 채수하였으며, 4시간 간격으로 지점별 6회 채수를 실시하여 하루 총 48개의 시료를 획득하였으며, 냉동보관 후 전문분석기관에 분석을 의뢰하였다. 분류식 지역의 채수 지점은고정식 유량계가 설치된 오수전용관에서 수질 분석을위한 시료를 채취하였으며, 합류식 지역의 채수 지점은 고정식 유량계가 설치된 하수 BOX 말단부에서 실시하였다.
- Table 4는 지점별 5년동안 평균 침입율을 나타내었다. 야간생활하수 평가법의 관계식은 아래와 같으며,일최소유량은 00:00AM 시간부터 유량 측정간격으로점진하는 2시간 단위의 측정유량 평균값이 최소가 되는 2시간 간격을 선별하여 침입수량을 구하였다.
- 측정 기간 중 우천일은 270일이었으며, 우수의 영향을 받는 강우이후 2일간에 해당하는 강우영향일을336일로 우천일과 강우영향일을 제외한 1,220일을 유효자료로 활용하였다. 우천일의 판단은 설치된 강우설량계를 이용하여 누적 강우량 3 mm 이상인 일을우천일로 판단(MOE, 2009)하였고, 유량조사와 같은기간 동안의 누적 강우량은 5,605 mm, 누적 강우시간은 1,161분이었다.
- 조사대상 지역인 D1 지역과 D2 지역의 5년간 침입수 분석을 위한 하수량 조사와 병행하여 분기별 BOD를분석을 실시하였다. 두 지역의 수질 조사를 BTL 운영기관에서 시행한 결과 D1 지역 중 D1-8지역의 평균이263 mg/L로 BOD가 가장 높은 지역으로 파악됐으며,D2 지역의 경우 우ㆍ오수 분리벽이 설치된 D2-7지점을제외한 합류식 하수관로 설치 지역 중에서는 D2-8지점이 평균 107 mg/L로 가장 높은 지역으로 파악됐다.
- 측정 자료 중 유입수 분석을 위한 우천일과 강우영향일 자료는 합류식 하수관로 지역인 D2 지역에서는분석이 불가능하여 사용하지 않았다. 측정된 유량 자료는 원격 통신을 이용하여 각 지역의 BTL 운영사가운영하는 자료로 전송되며 오전 00:00을 기준으로 오후 23:59분까지 24시간 단위로 10분 간격으로 144개의 일단위 레코드로 분류된다. 유량계의 형식은 두 지역 모두 초음파 도플러식 유량계(Mace Pty Ltd.
- 침입수 분석을 위한 보조방법으로 실시한 수질조사는 분류식 지역과 합류식 지역에서 각각 분기 1회를실시하였다. 시료의 채취는 1 L를 채수하였으며, 4시간 간격으로 지점별 6회 채수를 실시하여 하루 총 48개의 시료를 획득하였으며, 냉동보관 후 전문분석기관에 분석을 의뢰하였다.
- 하수관로정비 사업의 성과를 확인하기 위한 방법중 하나인 하수관로 내 부실도를 평가하기 위한 방안으로 침입수/유입수(Infiltration/Inflow, I/I) 평가를 시행한다. 국내에 본격적으로 분류식 하수관로 정비사업이 수행되기 시작하면서 미국, 유럽 및 일본 등 선진국에서 사용하던 침입수 및 유입수 평가법이 도입되었다.
대상 데이터
- 조사 지점에는 고정식 유량계가 설치되어 있고, 주거 중심 지역과 주거/상업 혼합193구광모･저소웅･임봉수Journal of Korean Society of Water and Wastewater Vol. 34, No. 3, June 2020지역을 선정하여 하수량 자료를 측정하였다. Fig.
- 시료의 채취는 1 L를 채수하였으며, 4시간 간격으로 지점별 6회 채수를 실시하여 하루 총 48개의 시료를 획득하였으며, 냉동보관 후 전문분석기관에 분석을 의뢰하였다. 분류식 지역의 채수 지점은고정식 유량계가 설치된 오수전용관에서 수질 분석을위한 시료를 채취하였으며, 합류식 지역의 채수 지점은 고정식 유량계가 설치된 하수 BOX 말단부에서 실시하였다.
- 야간생활하수 평가법으로 침입수 분석을 시행하기위하여 중장기 유량모니터링 결과를 이용한 I/I 자료를 확보한 D시의 하수관로정비 BTL 사업에 의해 정비공사 준공 후 4년 이상 운영된 지역을 대상으로 선정하였으며 현재, D시에서 운영되는 BTL 사업지역은2개 지역으로 구분되어 있다.
- 측정된 유량 자료는 원격 통신을 이용하여 각 지역의 BTL 운영사가운영하는 자료로 전송되며 오전 00:00을 기준으로 오후 23:59분까지 24시간 단위로 10분 간격으로 144개의 일단위 레코드로 분류된다. 유량계의 형식은 두 지역 모두 초음파 도플러식 유량계(Mace Pty Ltd.,HVFIo)를 사용하였으며, 유량계의 측정 범위 내의 데이터만을 사용하였다.
- 측정 기간 중 우천일은 270일이었으며, 우수의 영향을 받는 강우이후 2일간에 해당하는 강우영향일을336일로 우천일과 강우영향일을 제외한 1,220일을 유효자료로 활용하였다. 우천일의 판단은 설치된 강우설량계를 이용하여 누적 강우량 3 mm 이상인 일을우천일로 판단(MOE, 2009)하였고, 유량조사와 같은기간 동안의 누적 강우량은 5,605 mm, 누적 강우시간은 1,161분이었다.
- 침입수 분석을 위한 유량 및 강우량 자료는 각 지역마다 설치된 고정식 유량계와 강우설량계를 이용하여 자료 수집을 하였으며, 자료의 수집 기간은 2014년1월 1일부터 2018년 12월 31일까지 1,826일 측정된 유량 및 강우량 자료를 활용하였다.
이론/모형
- 이 지역은 주민등록상 인구인 3,496명에비해 야간시간에 약 21,000명 유동인구가 발생하지만야간생활하수량은 주민등록증 인구에 의해 계산되고,최소하수량은 유동인구 증가에 의해 실측되므로 침입수량이 증가하여 높은 침입율을 보였다. 여기서 야간시간에 유동인구 산정은 소상공인진흥공단 상권정보분석 시스템을 활용하여, 해당 구역내 활동하는 SKT사용자로 추산하였다.
성능/효과
- (1) 분류식 지역의 평균 침입율은 13%이며, 지점별평균 침입율은 최소 3%~최대 37%이었다. 합류식 지역의 평균 침입율은 16%이며, 지점별 평균 침입율은최소 0%~최대 49%이었다.
- (2) 분류식 지역의 하수관로내 하수의 평균 BOD는233 mg/L로 최소 207 mg/L~최대 263 mg/L로 나타났으며, 합류식 지역의 평균 BOD는 96 mg/L로 최소 86mg/L~최대 112 mg/L로 나타났으며, 평균 BOD를 비교할 경우 분류식 지역이 합류식 지역에 비해 약 2.4배높았다. 합류식 지역은 정화조 설치 및 계곡수의 유입이 지속적으로 존재하는 지역으로 분류식 지역에 비해 BOD가 상대적으로 낮게 나타났다.
- (3) 평균 관로 연장 및 관경 당 단위 침입수 발생량은 분류식 지역의 경우 평균 0.150 m3/d/mm/km, 합류식 지역은 평균 0.109 m3/d/mm/km이었으며, 각 지역에서 침입율이 최대로 높은 지역은 평균치에 비해 이지표도 약 4배 높게 나타났다.
- D2-8가 침입율이 매우 높은 이유는 인근 대학교 번화가의 존재로 야간 활동인구가 최소 발생 시간대에 하수를 발생시키는 것과 합류식 지역으로 인한 계곡수의유입되는 것이 침입수량을 높이는 것으로 파악하였다.이 지역도 야간생활하수발생량이 실제보다 적게 산정되어 침입수량이 과다로 높은 침입율을 보였다.
- 6은 평균 관로 연장 및 관경 당 단위 침입수 발생량을 나타내었다. 관로 연장 및 관경 당 단위 침입수 발생량은 침입수량의 상호 비교 지표로 활용되고있으며, 분류식 지역의 관로 연장 및 관경 당 단위 침입수 발생량은 평균 0.150 m3/d/mm/km로 최소 0.012~최대 0.585 m3/d/mm/km으로 나타났다. 합류식 지역의경우 평균 0.
- 조사대상 지역인 D1 지역과 D2 지역의 5년간 침입수 분석을 위한 하수량 조사와 병행하여 분기별 BOD를분석을 실시하였다. 두 지역의 수질 조사를 BTL 운영기관에서 시행한 결과 D1 지역 중 D1-8지역의 평균이263 mg/L로 BOD가 가장 높은 지역으로 파악됐으며,D2 지역의 경우 우ㆍ오수 분리벽이 설치된 D2-7지점을제외한 합류식 하수관로 설치 지역 중에서는 D2-8지점이 평균 107 mg/L로 가장 높은 지역으로 파악됐다.
- , 2009)로 나타났다. 본 연구는 국내 광역시ㆍ도와 비교해 보면 평균 침입율은 13~16%로 적은편이지만 관로 연장 및 관경 당 단위 침입수 발생량은 유사한 결과를 나타냈다.
- 분류식 주거지역의 BOD가 합류식 주거지역에 비해BOD가 높은 것을 확인할 수 있었고, 주거/상업 혼합지역이 경우도 분류식이 합류식 보다 BOD가 높았다.D시의 경우 분류식 하수관로 설치는 2013년 1,835 km에서 2018년 1,947 km로 106%로 약간 증가하였고, 합류식 하수관로는 2013년 1,597 km에서 2018년 1,617km로 거의 변화가 없었다.
- 3은 연도별 평균 BOD의 변화를 나타내었다.분류식 지역 전체 평균 BOD는 233 mg/L로 합류식 지역 전체 평균 BOD 97 mg/L에 비해 분류식 지역이 약2.4배 높은 것으로 파악됐다. 합류식 지역이 분류식지역에 비해 약 40% 수준으로 수질이 낮은 이유는 합류식 지역은 정화조를 설치하여 가정에서 발생하는분뇨가 하수관로에 직접 투입되지 않고 정화조에 유입되어 침전, 분해되고 정화조의 상등수만 합류식 하수관로로 배출되기 때문이다.
- 그러나, D1-8지점은 다른 지점에 비해 가장 높은 평균 침입율을 보이고 있는 이유는 주변 대학교 번화가로 인해 야간 활동인구의 영향으로 최소하수량 발생시간대에 하수 발생이 다량으로 을 유발하는 것으로 파악하였다. 이 지역은 주민등록상 인구인 3,496명에비해 야간시간에 약 21,000명 유동인구가 발생하지만야간생활하수량은 주민등록증 인구에 의해 계산되고,최소하수량은 유동인구 증가에 의해 실측되므로 침입수량이 증가하여 높은 침입율을 보였다. 여기서 야간시간에 유동인구 산정은 소상공인진흥공단 상권정보분석 시스템을 활용하여, 해당 구역내 활동하는 SKT사용자로 추산하였다.
- 5은 분류식 지역과 합류식 지역의 침입율을 비교하여 나타내고 있으며 지점별 특성에 따라 침입율의 차이가 있는 것을 확인할 수 있다. 주로 주거 특성을 가진 지점의 침입율은 주민등록인구와 야간생활하수발생량의 차이가 크지 않은 것을 확인하였다. 하지만, 일부 지역의 경우 야간생활하수가 유동 인구로 인해 과다 발생하고 최소하수량에 영향을 주어 결과적으로 침입율이 높은 것을 볼 수 있다.
- 합류식 지역의 평균 침입율은 16%이며, 지점별 평균 침입율은최소 0%~최대 49%이었다. 최대 침입율 기준으로 비교할 경우 합류식 지역이 분류식 지역에 비해 약 1.3배 높은 침입율을 보였다.
- 합류식 지역의 평균 침입율은 16%이며, 지점별 평균 침입율은 D2-3가 최소 침입율 0%이고, D2-8가 최대 49%이었다. 최대 침입율 기준으로 비교할 경우 합류식 지역이 분류식 지역의 37%에 비해 약 1.3배 높은 침입율을 보였다.
- 합류식 지역의 평균 침입율은 16%이며, 지점별 평균 침입율은 D2-3가 최소 침입율 0%이고, D2-8가 최대 49%이었다. 최대 침입율 기준으로 비교할 경우 합류식 지역이 분류식 지역의 37%에 비해 약 1.
- 합류식 지역인 D2 지역의 평균 침입율은 16%이며,최소 침입율은 0%, 최대 침입율은 49%로 분석되었다.최소 침입율 지점인 D2-3의 경우, 면적 75 ha, 평균 인구 35,128명이 거주하였으며, 이 지점의 특성이 주거지역으로서 주로 야간 시간대에 측정되는 최소하수량과 주민등록상 인구로 계산되어지는 야간생활하수발생량과 차이가 발생하지 않으므로 침입율이 평균 0%로 산정되었다.
후속연구
- (4) 환경부에서 제시하는 인구를 이용한 야간하수발생량을 산정할 경우 주민등록상 인구에 나타나지않는 야간활동인구가 밀집된 지역은 야간생활하수발생량에 적합한 여유율을 고려하여 침입율을 산정하는방안을 제안한다.
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