국내 분류식 하수도 시스템의 계획오수량 산정 시 강우 유입수량(RDII) 및 침입수량(BI) 반영 기준의 미비점과 개선 필요성 doc_id CNTS-00118872468_2

유입수량(RDII)은 우천시 실측된 유량으로부터 청천시오수량(DWF) 영향이 제외된 유량으로서, 발생원이 불분명한 침입수량(BI)와 달리 강우로 인하여 증가된 오수량을 의미한다. 유입수량(RDII)은 발생 원인에 따라 분류되는 침입수량과 달리 강우사상 발생에 따라 시스템에 영향을 끼치는 반응시간(Response Time)에 따라 직접 유입수(Direct Inflow), 지연 유입수(Delayed Inflow), 강우 침입수(Rainfall Induced Infiltration)로 3가지 형태로 분류된다. 일반적으로 직접 유입수의 경우 강우사상이 직접적으로 하수량 증가에 영향이 나타난 경우로, 우수 시설(빗물받이, 배수구 등)의 오접에 의한 원인이 가장 크게 나타난다. 지연 유입수의 경우 분류식 지역이나, 표면 유출된 지표 유출수가 강우사상 발생 후 관로에 유입되는 현상으로 대표적으로 월류수(SSOs) 발생시, 인근 맨홀을 통해 하수가 유입되거나, 펌프장에서 양수되는 하수역시 포함된다. 또한, 오수 차집관로가 하천변에 설치된 경우, 하천 수위의 증가로 인하여 다량의 유입수가 관로에 유입되는 경우도 존재한다. 강우 침입수의 경우 강우 사상에 따라 일시적으로 증가하는 지하수 침입수량을 나타낸다. 침입수량(BI, Base Infiltration)은 청천시 관측되는 청천시오수량(DWF)에서 순오수량(BWF)를 제외한 발생원이 불분명한 불명수량을 의미하며, 발생 원인에 따라 크게 지하수 침입량(GWI, Gound Water Infiltration), 누수량(Exfiltration) 및 지속 유입량으로 구성되어 있다. 일반적으로 침입수량은 지하수 침입량을 의미하나, 청천시 발생되는 불명수량이라는 관점에서 해당 용어를 정의할 시 지속 유입량과 누수량이 포함되어야 한다. 지하수 침입량(GWI)의 경우 실제 관로나 시설물의 위치가 지하수위 보다 낮게 시공되어 시스템 내로 지하수가 유입되어 증가된 유량으로 정의한다. 발생 원인은 관로 시스템의 결함으로 인하여 발생된다. 침입수량 중 GWI가 가지는 대표적인 특징은 지하수위의 영향을 받아 장기 유량 관측 시, 계절에 따라 침입수량의 변동폭이 육안으로 관측되며, 저농도의 지하수가 유입되어 공공하수도시설에서 관측되는 수질 농도가 상대적으로 낮게 측정된다. 또한 하수도시스템 중 분류식 하수도는 원칙적으로 우·오수를 분리하여 배제하도록 계획되었으나 실제로는 가옥 및 배수설비 구조에 따라 분류식화가 불가한 가옥 존재, 하수관로 및 맨홀 등의 수밀 시공 품질 불량, 하수관로 노후화에 따른 파손 등의 문제로 인해 강우시 다량의 강우영향 유입수/침입수(RDII)가 발생하고 있다. 특히 지하에 매설된 이후 꾸준한 유지관리가 이루어지기 어려운 하수관로 특성상 시공단계에서 품질관리(QA/QC)를 철저히 하더라도 강우시 RDII 중 일부는 불가항력적으로 발생 수 밖에 없다. 이에 따라 미국, 캐나다, 뉴질랜드 등에서는 분류식 하수도시스템 설계시 허용 RDII를 반영하여 강우시 분류식 하수도시스템에 빗물이 어느 정도 유입되는 것을 허용하고 있다. 그러나 국내의 경우에는 분류식 하수도시스템을 설계 때 하수도설계기준(환경부, 2017)에 따라 오수관로로 배제되는 계획오수량에는 강우시 유입되는 RDII를 반영하지 않고 있다. 즉, 생활하수, 공장폐수, 지하수(침입수)는 분류식 오수관로로 배제하고, 강우시 발생하는 빗물은 분류식 우수관로로만 배제하도록 설계하고 있다. 국내의 경우 계획하수량을 산정할 때 지하수량은 실측에 기반하지 않고 오수발생 원단위를 기준으로 10~20% 비율을 적용하여 산정하고 있다. 지하수량은 하수발생량과 상관없이 하수관로의 노후 및 불량에 의해 발생하므로 지역별로 과다 혹은 과소하게 반영되어 정확한 계획하수량 산정이 어려운 한계가 있다. 또한, 분류식 하수도 시스템과 달리 합류식 하수도 시스템의 경우 계획오수량 외 계획우수량에 대한 별도의 기준이 존재하여 시설물 설계시 강우현상을 충분히 반영된 첨두유량에 근거하여 각종 설계량을 산출한다. 이와는 달리 현재 시설기준에서 제시하고 있는 계획오수량 산정 방법은 분류식 하수도 시스템의 경우 강우로 인해 발생되는 우수 유출수의 경우 모두 우수관로를 통해 배제된다는 이상적인 가정에 기반하여 오수 시스템 설계 시, 강우현상에 대한 유량 증가 현상이 전혀 반영되어 있지 않으며 지하수량 파트에서 간접적으로 언급만 되어있다. 시설기준과 달리 지침에서는 유입수량을 직접적으로 언급하고 있으나 구체적으로 설계 시 유입수량에 대한 산정방법과 그에 따른, 설계인자 도출 과정은 생략되어있다. 분류식 하수도 시스템과 달리 합류식 하수도 시스템의 경우 계획오수량 외 계획우수량에 대한 별도의 기준이 존재하여 시설물 설계시 강우현상을 충분히 반영된 첨두유량에 근거하여 각종 설계량을 산출한다. 이와는 달리, 현재 시설기준에서 제시하고 있는 계획오수량 산정 방법은 분류식 하수도 시스템의 경우 강우로 인해 발생되는 우수 유출수의 경우 모두 우수관로를 통해 배제된다는 이상적인 가정에 기반하여 오수 시스템 설계 시, 강우현상에 대한 유량 증가 현상이 전혀 반영되어 있지 않으며, 지하수량 파트에서 간접적으로 언급만 되어있다. 시설기준과 달리 지침에서는 유입수량을 직접적으로 언급하고 있으나 구체적으로 설계 시, 유입수량에 대한 산정방법과 그에 따른 설계인자 도출 과정은 제시되어 있지 않아 실제 게획오수량 산정시에는 RDII를 반영하지 못하고 있다. 국내 계획오수량 산정 관련 문헌검토를 위해 “하수도설계기준(환경부, 2017), 하수도정비 기본계획 수립지침(환경부, 2015), 공공하수도시설 설치사업 업무지침 개정(환경부, 2014)”을 검토하였다. 검토 결과, 하수도설계기준에서는 처리구역의 특성을 하수 원단위에 근거하여 산정하고 있다. 원단위에 근거하되 정기적인 유량 실측자료 혹은 수질 실측자료에 기반하여 초기 정립된 원단위를 수정하는 내용이 담겨진 수립지침 및 업무지침과 달리 실측자료의 활용성에 대한 구체적인 기준이 미흡하다. 특히, 하수도설계기준에서는 불명수량에 대한 기준이 명확하지 않다. 「1.6.1 계획하수량」에서 제시된 기준의 경우 생활오수량 외 우천시 유입되는 유입수량과 지하수 침입수량을 추정하여 계획하수량을 산정하도록 기준이 제시되어 있으나, 해당 부분의 구체적인 해설인 「1.7.2 계획하수량」에서는 유입수량에 별도의 기준이 존재하지 않으며 혼용된 형태의 용어인 지하수량으로 언급되고 있다. 즉, 국내 계획하수량 관련 기준 및 지침에서는 계획오수량 산정 시 강우시 발생하는 RDII에 대한 검토의 필요성은 언급하고 있으나 RDII 산정에 대한 구체적인 기준이 존재하지 않고 있다. 첨두계수(Peaking Factor)는 하수도시설기준에서 간접적으로 언급된 변동부하율을 의미하며 청천시오수량의 시간적인 변화를 고려한 가중치 인자로써 유량 패턴에서 기준 시간단위(일, 시간)의 증가된 첨두유량을 반영하기 위해 활용된다. 일반적으로 두계수는 오염원에서 발생된 오수량을 구성하는 생활오수량, 공장폐수량, 기타오수량에 따라 개별적으로 적용되며, 오수원단위를 검토하여 첨두계수를 산정하는 경우 일반적으로 생활오수량을 기준으로 검토하게 된다. 현재 생활오수량은 처리구역의 처리인구수를 반영하여 산정하며, 공장폐수량은 업종별 구성현황, 생활오수량 대비 구성 비율 등을 고려하여 산정한다. 기타오수량 중 관광오수량은 오수원단위 산정 시 계절적 및 시간적 변동을 고려하므로 첨두계수를 산정하지 않고 있다. 즉, 첨두계수는 침입수량 요소가 제거된 오염원에서 발생된 순오수량(BWF)에 대한 가중치만을 고려하여 산정한다.