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IV. 연구 결과
1. 국외기관 및 국제기준의 액체유량계 시험 · 검사제도 사례 조사
국외에 설치된 액체유량계 운영현황을 확인하기 위하여 독일의 3개 지역 (Steinen,Beitigheim Bissingen, M뼈leim) 에 위치한 하수처리시설 (WWTP ， Wastewater Treatment Plant)을 직접 방문하였다 하수처리시설에 설치된 액체유량계는 관수로의 경우 전자기유량계가 설치되어 있었고， 개수로의 경우 사각수로(수위센서+유속센서) 측정방식이 많았다 이중 맨하임 (Mannheim) 지역은 독일의 Hess

IV. 연구 결과
1. 국외기관 및 국제기준의 액체유량계 시험 · 검사제도 사례 조사
국외에 설치된 액체유량계 운영현황을 확인하기 위하여 독일의 3개 지역 (Steinen,Beitigheim Bissingen, M뼈leim) 에 위치한 하수처리시설 (WWTP ， Wastewater Treatment Plant)을 직접 방문하였다 하수처리시설에 설치된 액체유량계는 관수로의 경우 전자기유량계가 설치되어 있었고， 개수로의 경우 사각수로(수위센서+유속센서) 측정방식이 많았다 이중 맨하임 (Mannheim) 지역은 독일의 Hessen 주에 해당되는데 이 지역의 하수처리시설은 Hessen 주에서 정한 주기적인 검사제도 (EKVO)를 준수하고 있었다
하수처리시설에 설치된 액체유량계를 생산하는 대표적인 유량계 제조업체 3곳을 방문운영시설을 조사하였다. 첫 번째 업체는 국내현장에서도 다수 설치되어있는 전자기 유량계 제조업체 (E 업체)로 ISO 17025 교정시설을 운영하여 현장에 설치된 교정시설 및 하고 있어서 자체 생산된 제품에 대한 품질을 보증하고 있었다 교정시설은 중량방식의 액체유량교정시스템과 정밀 기준측정기 (Coriolis방식)로 구성되어 있고，각각의 시설을 이용하여 업체에서 생산되는 유량계를 교정하고 있다.
두 번째 업체는 초음파 유량계를 생산하는 제작업체 (N업체)로 MCERTS 인증과 TüV 인증을 동시에 획득하여 정도관리를 철저동}거1 수행하고 있었다. 이 업체는 MCERTS 인증에 필요한 부대시설(현장시험시설， 항온항습장치， 온도냉각 및 공급 장치 등)을 다수 보유하고 있었다. 세 번째 방문지는 이동용 전자기유량계를 생산하는 A업체로 액체유량계가 설치 된 다양한 조건의 현장을 감안한 검사 및 해결방안을 제공하고 있었다. 또한 현장에서 적용할 수 있는 기준유량 측정방식의 노하우도 다양하게 보유하고 있었다.
액체유량계와 관련한 국외 시험·검사제도로는 영국(MCERTS) ， 독일 (Hessen 주의 EKVO), 미국(EPA의 NPDES, ETV progr없n) ， 일본(총량규제) 위주로 조사하였다. MCERTS 제도는 국내의 성능시험과 유사한 인중체계로 다수의 시험항목과 기준 및 방법을 규정하고 있다. 독일의 EKVO와 미국의 NPDES는 주기적으로 현장에 설치된 액체유량계를 기준유량계와 비교하는 검사제도였다.
2. 국내배출시설 액체유량계 설치현황 및 국내 시험검사 제도 조사
국내배출시설 액체유량계는 ‘ 2013년 수질원격감시체계 (SOOSIRO) 구축 및 운영 사업결과보고서 ’ 를 기준으로 현황조사를 실시하였다. 총 791개 방류구에 설치된 유량계중에서 제조사와 모델명을 정확하게 구분할 수 있는 753개를 대상으로 현황조사를 실시하였다 권역별로는 수도권이 36 %로 가장 높은 비율을 차지하고 있었고， 영남권 (25 %),충청권 (21 %), 호남권(1 8 %) 순이었다.
액체유량계를 설치구조로 구분하면 크게 관수로(유체가 압력이 있는 만관상태로 배관에서 흐르는 구조， 33 %)와 개수로(낮은 압력의 유체가 수로에 부분적으로 채워지면서 흐르는 구조， 64 %)로 정의할 수 있다 그리고 2개의 설치구조에서 모두 사용할 수 있는 공용(유체가 배관에서 만관 또는 비만관으로 흐르는 구조， 3 %)방식이 있다.
액체유량계를 측정원리별로 구분하면 크게 전자기유량계 ， 초음파유량계 ， 구조물유량계(파살플룸， 웨어) 및 복합센서 유량계로 정의할 수 있고， 이들 유량계가 설치구조(관수로， 개수로)에 따라 다양하게 설치 되 어 있다.
관수로에는 전자기유량계 ， 초음파 유량계가 주로 설치되어 있고， 개수로에는 웨어， 파살플룸， 사각수로(복합센서)가 대부분 설치되어 있었다. 특히 개수로의 수위측정은 초음파를 이용한 방식 (84 % ι 90 %)이 대부분 이었다.
전자기유량계는 배관을 통과하는 전체유속을 계산하여 유량을 측정하는 방식으로 짧은 직관부와 높은 정확도를 확보할 수 있지만 유지보수가 어려운 점이 단점이다. 초음파 유량계는 시간차， 도플러， 상호관계방식을 이용하고， 장점으로는 설치가 용이하고， 측정기의 조정 및 교정이 가능하지만 긴 직관부와 낮은 정확도가 단점이다
구조물을 이용한 유량계는 규격에 적함한 구조물을 설치하고 경험식을 이용한 수위측정으로 유량을 산정하는 웨어와 파살플룸 방법이 있다 설치가 간단하고， 저비용의 장점이 있지만 긴 직관부와 낮은 정확도의 단점이 있다 복합센서의 유량측정방식은 수위센서와 유속센서를 사용한다 고유량의 폭이 넓은 개수로는 측정을 위하여 분리형 타입이 주로 사용되고， 저유량의 관수로에서는 주로 용이한 유지관리를 위하여 삽입형(일체형)방식을 사용하고 있다. 유량계별 상세한 특정 및 장 · 단점을 Table 1 에 비교하였다.
현장조사는 전체현황조사 대상의 10 %인 75개 방류시설을 5개월에 걸쳐 조사하였다. 현장조사 결과 설치된 액체유량계가 규격에 부합하지 못하는 경우가 다수 있는 것을 확인할 수 있다 정확도에 영향을 미칠 것으로 보이는 구조로는 개수로의 유입부에 부착된 다량의 이물질 ， 수위센서주변에 부착된 이물질(거미줄 등l ， 직관부 미확보， 규격에 부합하지 않는 수위센서위치， 구조불 규격 미 준수 등이 있었다. 더욱이 육안으로 구조를 관측할 수 없는 현장도 다수 있었다.
국내 · 외 시험검사제도 비교는 주기적이고 강제적인 규정을 통해 액체유량계의 신뢰성을 확보할 수 있는 제도만을 선정하였다. 비교 결과 국내의 환경측정기기 형식승인 제도와 같이 인증 및 현장검사를 지속적으로 실시하는 사례는 없었지만 제도별로 다양한 주기와 시험기준， 시험기간을 확인할 수 있었다 액체유량시험검사 제도를 Table 2와 같이 비교 · 평가하였다.
3. Test Bed 이용 액체유량계 비교시험을 통한 정확성 평가
수질방류시설에 설치되어 있는 액체유량계 종류 중 가장 많이 설치되어있는 전자기 유량계와 파살플룸을 액체유량교정시스템과 비교하는 정확성시험과 특성시험을 실시하였다 액체유량교정시스템과 전자기유량계는 공단이 보유한 장비를 활용하고， 파살플룸은 적정한 규격제품(목부위 2 인치)을 구매하여 공공 하 · 폐수 처리시설의 최소유량대인 700 ㎥/d(30 ㎥ /h)를 기준으로 테스트 하였다.
비교시험은 정확성 시험과 특성시험으로 구분하여 진행하였다. 정확성시험은 5개유량범위((10， 20, 30, 40, 50) ㎥ /h) 에서 액체유량교정시스템과 각 유량계의 측정값오차를 비교하였고， 특성시험은 파살플룸의 중요한 설치규격을 확인하기 위하여 30㎥/h 에서 정류판 설치시험， 각도변경시험(파살플룸， 수위센서)， 수위센서의 위치변경시험을 실시하였다.
정확성 시험결고}는 액체유량교정시스템을 기준으로 전자기유량계는 1.07 % - 1.24 %(R. D.) ,파살플룸 유량계는 -1.7 4 % ~-8.27 %(R. D.)의 결과를 확인할 수 있었다. 특성 시험결과 중 가장 먼저 정류판시험은 설치 전 · 후의 표준편차를 비교한 결과 5개 유량의 전체평균은 5 배， 저 유량(1 0 ㎥/h) 에서는 최대 18배까지 유량이 안정되는 것으로 나타났다.
설치각도 변경시험 중 파살플룸 구조의 설치각도에 따라 3.1 %(3˚)~-9.2 %(_6˚),수위센서 설치각도 변경으로 0.4 %(-3˚)~ -5.6 %(6˚)의 차이를 보였다. 마지막으로 수위센서 위치변경시험은 기준값인 유입부의 2/3지점에서 유입부 입구와 1/2 지점으로 변경한 결과 -0.2 %~ -1.3 %의 오차를 확인하였다.
현장에서 수행하는 시험은 다양한 설치조건을 고려해야 한다 전자기유량계의 설치조건은 배관내부의 이물질 부착， 직관부 확보여부(게이트밸브， 버터플라이밸브， 확장관， 수축관， 바이패스관)， 만관여부가 중요하다 구조물을 이용하는 파살플룸은 자연의 기상현상(결로， 수증기현상 등) 및 생물현상(거미줄， 수초 등)때문에 수위센서교체， 구조물 변형 및 균열， 이물질 세척과 같은 유지관리 등에서 발생되는 구조의 변경여부가 중요하다 이번 특성시험의 결과로 구조의 변경이 측정데이터의 신뢰도를 저하시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
4. 형식승인 제도도입의 한계성 및 타당성 검토
지금까지 액체유량계 형식승인제도가 도입되기 어려웠던 현황을 분석한 결과 총 4가지의 문제점을 확인할 수 있었다.
첫 번째로 선행된 연구가 있었으나 후속연구가 진행되지 않았기 때문이다. 2008 년도에 액체유량계분야 형식승인제도도입을 제시한 연구에서 액체유량계 신뢰성 확보를 위한 관련법령의 제 · 개정의견을 통해 제도도입의 필요성을 제시하였다 그러나 추가연구는 제도도입을 안착시키기 위한 형식승인과 관련된 성능시험시설 ， 시험 · 검사기준 및 방법을 주요내용으로 추진하고자 하였지만 진행되지 않았다
두 번째로 액체유량계 관련 기술매뉴얼의 보완이 필요하다. 현재 ‘수질 TMS유량계설치 및 유지관리매뉴얼’ 이 규정되어 있지만 정도관리 분야는 제외된 상태이다 수도법의 ‘유량계 설치 및 유지관리 기술자료’ 에서는 관수로에 설치된 액체유량계를 관리하는 절차 및 정도관리 내용(현장검사 기준 및 방법)만 포함하고 있다 따라서 수질 TMS분야는 유량계 관리를 위한 정도관리내용을 관수로와 개수로로 구분하여 보완해야 할 것이다.
세 번째로 구축기간 및 비용이 많이 소요된다. 액체유량계 분야는 다른 환경측정기기와 달리 성능시험시설규모(관수로와 개수로)가 대형이고， 고비용이 소요되는 사업이기 때문에 법령의 제정뿐만 아니라 구축기간 및 비용을 고려해야한다. 기존에 구축된 관수로 시설(액체유량교정기관 시설)을 이용하더라도 개수로 시설을 구축하려면 시간과 비용이 많이 소요될 것으로 판단된다.
마지막으로 현장조건에 따른 기준유량방식이 상이하다. 액체유량계가 설치된 장소는 규격화 되어 있지 않고， 현장 상황이 다양하기 때문에 기준유량방식을 각각 선정하여 검사를 진행해야 한다. 그래서 액체유량계 정도검사를 위해서는 현장상황을 먼저 확인하고， 기준유량방식을 결정한 이후부터 진행이 가능하다.
이처럼 형식승인 제도도입이 미뤄지긴 했지만 현장에서는 액체유량계의 신뢰성을 확보하기 위한 나름의 노력이 이루어지고 있는 것으로 확인되었다- 현장조사결과 소수의 업체가 액체유량교정기관에 현장조건을 감안한 일반시험을 받고 있었다. 하지만 일반시험은 액체유량교정기관별로 시험방법이 상이하고， 구조시험은 제외한 정확도 시험(기준유량방식과 비교)만을 수행하고 있었다. 따라서 현장에서 시행되고 있는 일반시험을 대체할 수 있는 새로운 관리제도가 시급한 것으로 판단된다. 그래서 액체 유량계의 신뢰성 확보를 위한 제도도입의 필요성을 감안하여 3종류의 액체유량계 관리제도에 대한 타당성을 검토하였다.
첫 번째로 형식승인제도를 도입하는 방안이다‘ 이 제도는 인증을 받은 액체유량계가 시장에 판매되도록 하고， 주기적인 검사로 체계를 유지하는 제도이다‘ 하지만 성능시험시설은 많은 구축비용과 장기간의 시간이 소요 되고， 전문인력 양성도 필요하다.
두 번째로 자체관리 제도를 강화하는 방법이 있다 현재 수질방류시설의 환경측정기기는 수질TMS(원격감시체계)에서 관리되고 있기 때문에 액체유량계의 자율관리를 추가하여 강화하는 방식이다. 자체관리제도는 업체의 자율권을 강화하는 한편 기존 액체유량계 시험업체의 전문인력을 그대로 활용하면서 검사제도로 유지하는 제도이다. 하지만 검사기관 관리 및 지침 마련 둥이 필요하다
마지막으로 추후 시행될 환경오염시설 통합관리 인 · 허가제도에 액체유량계 분야를 도입하는 방법이다. 인 · 허가제도중 측정기기 관리대상에 액체유량계가 포함되어 있지만 주기적인 인 · 허가시에 적정운영여부를 반드시 확인하도록 하는 내용이 삽입되어야만 하위 법령개정을 유도할 수 있다 이처럼 액체유량계 신뢰성확보를 위한 정책은 반드시 필요하다 하지만 형식승인제도를 포함한 여러 가지 제도를 고려해 본 결과 액체유량계 관리 정책은 단계적이면서 통합적으로 진행할 필요가 있다고 사료된다
따라서 액체유량계 신뢰성 확보를 위한 단계적인 실증사업이 필요하다 실중사업은 유량계 전수조사와 현장에 적함한 검사 기준 및 방법개발， 이를 이용한 현장시험을 수행하고， 최종적으로 액체유량계 관리제도를 도입하는 목적으로 3차년도 계획을 제시하였다 (Fig. 1 참조) 그리고 현장시험결과를 바탕으로 문제가 있는 사업장에 보완을 요청하여 자체개선계획을 수립을 유도하고， 시설을 개선한다면 향후 액체유량계관련 제도 도입시 운영업체의 반감을 줄이게 될 것으로 사료된다.
추가적으로 형식숭인과 정도검사를 수행하기위한 설치조건을 제시하였다 설치구조가 다른 관수로와 개수로에 적용될 기준유량방식을 각각 제시하였다 형식숭인을 위한 성능시험의 경우 관수로타입의 유량계는 국내의 액체유량교정기관이 설치한 기존시설을 이용한다연 구축비용과 시간을 단축할 수 있지만 개수로는 현재 국내에 시설이 없기 때문에 신규로 구축해야 한다 성능시험시설기준은 이번에 현장에서 조사한 결과를 기반으로 제시하였고， 추후 전수조사를 통해 설치조건의 변동이 필요한지 고려해야 할 것이다
정도검사의 설치조건도 관수로와 개수로로 구분하여 제시하였다 관수로의 경우 외벽부착식 초음파 유량계를 배관에 부착하여 실제유량과 비교한다 다만 외벽부착식 초음파유량계는 긴 직관부과 필요하고 현장조건에 따라 설치방식(반사식，직접식)을 고려해야 한다
개수로는 파살플룸， 웨어， 사각수로 방식으로 구분할 수 있는데 각각의 측정방식별로 설치조건을 고려해야 한다 기준유량계 설치공간이 없는 경우에는 유량계 검사실을 만들거나， 적절한 설치장소(동일한 유량을 측정할 수 있는 곳)를 찾아야 하는 둥의 현장상황을 고려한 검사가 이루어져야 할 것이다.
5. 수질분야 환경측정기기의 형식승인 및 정도검사 기준과 방법의 적정 운영방안 마련
수질분야의 적정운영방안을 제시하기 위하여 국내수질 데이터 자료를 분석 및 실제시험을 병행하였다. 분석 자료는 수질 TMS 사업결과 보고서 및 수질자동측정망 확정데이터 자료의 총질소， 총인 측정데이터를 참조하였다 또한 하천의 수질자동측정망데이터 중 총질소， 총인의 최대측정값은 수질 TMS 데이터의 평균값과 유사한 결과를 보였다. 이런 결과는 하천은 수질의 변동성이 크고， 하· 폐수 사업장은 배출허용기준이 강화되면서 배출농도가 낮아졌기 때문으로 판단된다. 따라서 측정데이터 분석결과 수질 TMS 데이터(하 · 폐수 사업장)는 고 농도， 수질자동측정망데이터(하천 ， 호소)는 저 농도라는 획일적인 개념으로 구분하기는 어려운 것으로 확인되었다.
그리고 환경측정기기 정도검사(2011 년 1 월 ~ 2014년 6 월)결과를 기반으로 총질소측정기와 총인 측정기를 분석한 결과 유사한 표준농도의 측정결과가 환경측정기기 형식승인범위에 따라 큰 차이를 보였다. 또한 2 종류의 표준물질을 이용한 실제 시험결과도 정도검사 데이터와 마찬가지로 동일한 농도의 표준물질을 분석한 경우 측정범위가 오차와 표준편차에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 따라서 사용자는 수질별 측정농도를 감안하여 형식승인 측정범위를 보유한 환경측정기기를 선택해야 할 것이다.
또한 배출특성을 고려한 총질소와 총인 측정기의 분해율 시험을 실시하였다. ISO 규격 중에는 총질소와 총인에 대한 분해율(또는 가수분해) 시험에 대한 기준을 제시하고 있어서 성능을 확인하기 위하여 전처리방식이 상이한 기준장비(고압가열분해방식)와 의뢰받은 성능시험장비(고온uv산화방식)를 이용하여 측정이 가능한 대상물질을 선정하여 분석하였다. 총질소 측정기의 분해효율시험결과 전처리방식 및 측정원리가 상이할 경우 결과가 다를 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서 난 분해성 물질이나， 다중결합의 질소가 배출되고 있는 사업장은 이를 감안한 시험이 필요할 것으로 판단된다 총인측정기의 경우 두 종류의 전처리방식 모두 분해율 결과가 기준에 적합하였다
마지막으로 변경된 측정범위로 정도검사를 수행하는 방안을 제시하였다. 일부 측정기기 사용자는 평소에 시료측정에 적함한 측정범위로 운영하다가 정도검사시에는 형식승인범위(고농도)로 변경 하여 검사를 받는 문제점을 개선하고자 사용자가 변경된 측정범위(사용농도 부끈)로 정도검사를 요청하는 경우 시행할 수 있는 방안의 필요성을 제시하였다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• 목차 ... 15
• 표목차 ... 16
• 그림목차 ... 20
• 제 1 장 서 론 ... 25
• 제 2 장 국외기관 및 국제기준의 액체유량계 시험 • 검사제도 사례 조사 ... 27
• 제 1 절 미주 또는 유럽지역의 설치 및 운영 현황 조사 ... 27
• 제 2 절 액체유량계 시험 · 검사 방법의 현황 조사 및 평가 ... 45
• 제 3 장 국내배출시설 액체유량계 설치현황 및 국내 시험검사 제도 조사 ... 88
• 제 1 절 국내 배출시설별 액체유량계 현황 조사 ... 88
• 제 2 절 액체유량계 현장 설치 현황 조사 ... 108
• 제 3 절 액체유량계 종류(개수로， 관수로 등)별 장.단점 평가 ... 125
• 제 4 절 액체유량계와 관련된 국내 • 외 시험검사 제도 현황 및 비교 • 평가 ... 152
• 제 4 장 Test Bed 이용 액체유량계 비교시험을 통한 정확성 평가 ... 165
• 제 1 절 액체 유량계 성능 비교시험을 위한 Test Bed 준비 ... 165
• 제 2 절 액체유량교정시스템과 관수로 및 개수로 별 액체유량계의 정확성 평가 ... 171
• 제 3 절 액체유량계의 설치조건별 특성 및 측정원리 등을 반영한 정확성 평가 ... 176
• 제 5 장 형식승인 제도도입의 한계성 및 타당성 검토 ... 189
• 제 1 절 액체유량계 형식승인 제도도입의 한계성 제시 ... 189
• 제 2 절 형식승인 제도도입을 위한 타당성 평가결과 제시 ... 207
• 제 3 절 형식승인 및 정도검사를 위한 방류구 특성에 적합한 설치조건 제시 ... 218
• 제 6 장 수질분야 환경측정기기의 형식승인 및 정도검사 기준과 방법의 적정 운영 방안 마련 ... 223
• 제 l 절 하천·호소수와 하폐수의 처리공정 및 배출특성별 조사 ... 223
• 제 2 절 수질 특성을 고려한 환경측정기기 형식승인 및 정도검사 방안 제시 ... 231
• 제 7 장 결론 ... 244
• 제 8 장 참고문헌 ... 247
• 끝페이지 ... 248