강우시 효율적인 하수처리 방안 마련을 위한 연구

하수도란 하수와 분뇨를 유출 또는 처리하기 위하여 설치되는 하수관로와 공공하수 처리시설, 간이공공하수처리시설, 하수저류시설, 분뇨처리시설, 배수설비, 개인하수 처리시설 그 밖의 공작물ㆍ시설의 총체를 말한다. 이중 공공하수도는 지방자치단체가 설치 또는 관리하는 하수도를 말하며, 건물ㆍ시설 등의 설치자 또는 소유자가 당해 건물ㆍ시설 등에서 발생하는 하수를 유출 또는 처리하기 위하여 설치하는 배수설비ㆍ개인하수처리시설과 그 부대시설인 개인하수도를 제외한다(하수도법, 환경부). 하수관로는 하수를 공공하수처리시설, 간이공공하수처리시설, 하수저류시설로 이송하거나 하천, 바다 그 밖의 공유수면으로 유출시키기 위하여 지방자치단체가 설치 또는 관리하는 관로와 그 부속시설을 말한다. 공공하수처리시설은 하수를 처리하여 하천, 바다 그 밖의 공유수면에 방류하기 위하여 지방자치단체가 설치 또는 관리하는 처리시설과 이를 보완하는 시설을 말한다(하수도법, 환경부). 강우시 효율적 하수관리를 위하여 계획오수량 산정방법에 강우시를 고려하고 강우시 하수관로 모니터링 및 모델링 방법, 강우시 하수도 시설 운영관리 방법 마련과 강우시 하수관리 기술 보급을 위한 기술지원센터 구축 로드맵 작성을 위하여 국내외 관련 현황에 대한 문헌조사를 통한 이론 검토 및 실증대상지역에 대한 중장기 모니터링을 바탕으로 실제 획득된 자료를 바탕으로 연구를 수행하고자 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 국내외 강우시 하수도 현황 및 관련 정책과 사업추진 실적 및 성과, 강우시 공공하수도 운영관리 기술 등에 관한 조사를 바탕으로 현재의 강우시 하수관리 현황 및 문제점을 도출하였다. 또한, 문헌조사의 한계를 극복하고 국내 실정에 적합한 개선방안을 도출하기 위하여 실증대상지역을 3개소 선정하여 국내 실정을 반영한 강우시 하수도 현황 및 문제점 등을 도출하였다. 하수관로의 경우 단기간의 집중투자로 하수관로의 보급・확충에 치중하여 하수도 보급율 향상 및 하천수질개선 등 단기적 성과를 거두었으나, 청천시 위주의 하수관로를 정비함에 따라 강우시 오수관로로 우수가 유입되거나 불명수가 유입되는 문제가 발생되고, 계획 또는 시공시 발생되는 노선 누락 또는 오접, 우수토실 미폐쇄로 인한 하수도시설로의 유입량 증가 등 강우시 하수관로 관리대책이 미흡한 실정이다. 하수관로의 유지관리는 공공하수도시설 운영․관리 업무지침과 공공하수도시설 유지관리 실무지침서에 하수관로의 유지관리, 점검 및 보수를 위한 내용이 제시되어 있는데도 하수관로의 유지관리, 점검 및 보수 등의 중요성에 대한 인식과 체계적인 관리 시스템이 부족하여 하수관로의 운영 및 유지관리가 원활하게 수행되지 않고 있다. 현재 대부분의 하수도대장은 개·보수공사가 시행된 하수관로의 위치, 구조, 보수적용 공법, 보수일자 등을 도면 및 조서에 기입하여 전산 처리하여 보존하여야 하나 공공하수도 대장도의 경우 최초 작성이후 오랜 시간이 경과되도록 보완작업이 없어, 하수관로에서의 오접, 관로의 막힘 등 이상 유무를 판단하고 원인해결을 하는데 어려움이 있다. 또한, 지자체의 GIS자료와 하수도대장이 관로의 유하방향, 관경, 관저고 등이 상이한 경우가 많아 관로에서의 유입유량 및 통수능 검토 등 수리계산 활용시 계산결과에 대한 신뢰 값이 떨어지는 경우가 있으며, 기존 하수도대장도와 GIS자료 등 하수도 관리자료 간 표기방법이 상이하여 유지관리에 어려움이 있으므로 향후 원활한 하수도시설 운영, 유지관리 및 보수를 위한 하수도대장 보완이 선행적으로 필요한 것으로 판단된다. 실증대상지역에 대한 모니터링 시스템 구축에 앞서 분류식 4개소, 합류식 2개소의 후보지역 중 현장여건 및 하수도시스템의 상태, 모니터링 시스템 구축 여건 등을 검토하여 분류식 2개소(양주시 남방하수처리구역, 남양주시 화도하수처리구역), 합류식 1개소(부천시 역곡하수처리구역)를 실증대상지역으로 선정하였다. 선정된 실증대상지역에 대하여 지역현황 및 하수도시스템 등에 대한 기초조사를 통해 하수도시스템 및 방류수역에 관한 기초자료 수집 및 관련 기관 사전청취를 통해 해당 하수처리구역 및 방류수역의 특성을 파악하였다. 모니터링 목적 및 기초조사 결과를 통해 모니터링 대상시설(하수관로, 우수토실, 하수처리시설, 방류구, 하천 등)을 선정하여 구체적인 모니터링 위치, 모니터링 횟수, 측정 항목 등을 해당 하수처리구역의 상황을 고려하여 설정하고 12개월 이상의 중장기 모니터링 계획을 수립하였다. 오수관로에 대한 일반적인 기본정보는 유량 모니터링을 통해 얻을 수 있다. 유량 모니터링 조사는 불명수(I/I) 뿐만 아니라 청천시 오수관로의 흐름 양상에 대한 정보를 얻을 수 있다. 유량측정은 특정지역의 신규 오수관로의 필요성을 검토하여 하수도 요금을 부과하는 목적으로 쓰이거나, 기존에 구성되어 있는 수리학적 모델링을 검증하기 위한 수단으로 사용되기도 한다. 유량조사는 오수관로의 유속을 측정하는 방식으로 수행되며, 하수관망상 토구, 펌프장, 합류지점 등 주요 지점에 설치하고 필요에 따라 일시적 혹은 영구적으로 유량계를 설치하여 모니터링 한다. 일시적으로 설치되는 유량계는 일반적으로 30~90일 동안 설치하여 측정하며, 관리자가 설치한 이후 일정기간 경과시 데이터를 판독한 뒤 철거하며, 장기적으로 설치되는 유량계를 통한 모니터링 계획은 다음과 같은 사항을 포함하여 작성하도록 한다. 불명수(I/I)를 정량화하기 위해 수행하는 유량조사는 기본유량, 침투유량, 유입유량 으로 구분된다. 기본유량은 불명수(I/I)가 발생하지 않은 순수 하수량을 의미하며, 침투유량은 오수관로의 연결부 균열, 파손 등으로 인해 지하수가 오수관로로 유입되는 경우를 의미하고, 유입유량은 맨홀뚜껑의 이음부, 가옥내 채수구멍 등을 통해 오수관로로 직접 유입되는 하수를 의미한다. 이러한 지표면상의 오수관로 시스템상의 결함을 통해 오수관로로 유입되는 우수 유입유량을 강우유발 침입수, 유입수(RDII)라 한다. 소규모 오수관로 시스템의 관리주체는 유량계를 사용하여 불명수(I/I)를 파악하는 방법 외에 저유량 기간(건기시) 동안 맨홀내 하수의 흐름을 육안으로 관찰하여 조사할 수도 있다. 오수관로 관리주체는 과도한 불명수(I/I)를 효율적으로 식별하기 위한 프로그램을 마련해야 하며, 해당 프로그램은 하수처리장, 펌프장, 유량계, 강우 데이터 조사를 통해 전체 시스템 및 주요 배수유역을 특성화해야 한다.