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1 최종보고서 정수장에유해물질유입시대응시스템구축및최적정수처리기술연구 ( 요약보고서 ) 연구기관 한국수자원공사수자원연구원 국립환경과학원 - i -

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3 제출문 국립환경과학원장귀하 본보고서를 정수장유해물질유입시대응시스템구축및최적정수 처리기술연구 에대한최종보고서로제출합니다 년 8 월 연구수행기관 : 한국수자원공사수자원연구원 구사업수행기간 : ~ 연구책임자 : 정남정 연 구 원 : 임재림, 이경혁, 김성수, 이현주김자겸, 정상기, 최일경, 이영주황상철, 이경희, 방석배, 김정희김대환, 이병구, 강솔지 위탁연구책임자 : 숭실대학교환경화학공학과홍성호 - i -

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5 목 차 제 1장서론 연구필요성 연구목표 연구내용및방법 수질사고사례 국내수질오염사고발생현황 국외수질오염사고발생현황 3 제 2장유해물질조사및분석 대상유해물질선정 국내 외수질기준조사및비교 국내 외유해물질자료및관련연구동향 대상유해물질선정 대상유해물질별위해성및노출경로 BTEX 화합물 ( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자이렌 ) 비스페놀-A 노닐페놀 퍼메트린 오염물질발견을위한모니터링시스템 수질모니터링시스템의종류 수질이상징후발견경보시스템의종류및운영방법 국외생물모니터링현황 대상물질에대한수질모니터링장치에서의예상되는반응 새로운첨단수질모니터링시스템의필요성 대상유해물질별분석방법및원리조사 BTEX 비스페놀-A 와노닐페놀 퍼메트린 17 제 3 장최적정수처리방법 19 - iii -

6 3.1 대표적유해물질처리방법 활성알루미나법 활성탄처리법 폭기법 클로라민소독 염소소독 이산화염소소독 이온교환법 막여과처리법 오존처리법 자외선소독 대상유해물질별처리방법조사및분석 BTEX( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ) 비스페놀-A(Bisphenol-A) 노닐페놀 (Nonylphenol) 퍼메트린 (Permethrin) 대상유해물질별최적처리방법 대상유해물질별정수처리방법의국내도입시최적적용방안 국내수도시설현황 유해물질유입시정수장에서의대응방안 ( 외국사례 ) 대상유해물질별최적처리방법의적용방안 37 제 4장정수장위기대응시스템 선진국의긴급조치및위기대응시스템 중소규모수도시스템에서응급대응계획지침서 수도사고위기대응매뉴얼 정수처리공정별긴급조치요령 단계별조치사항 주민공지방식 52 제 5장결론및향후연구추진방향 결론 기대효과및활용방안 향후연구추진방향및제언 58 - iv -

7 Ⅰ. 서론 1.1 연구필요성 우리나라는상수원수의 92% 를지표수에의존하고있고, 화학산업의발달에따라다양한종류의유해물질이상수원수에유입되어기존의정수처리공정에서제거되지않은채수돗물에서검출되는사례가발생하고있음. 현재국립환경과학원과한국과학기술연구원을중심으로 1992 년부터수돗물에서의미량유해물질함유실태조사와더불어분석방법에관한연구를수행하고있으나상수원수에제도적으로관리되지않은새로운유해물질이유입되거나수질오염사고시정수장에서신속하고체계적으로대응할수있는관리시스템이제대로구축되어있지않은실정이며, 아울러이들유해물질의최적정수처리기술이개발 보급되지않아테러 오염사고등에대비한위기관리능력이부족한실정 1.2 연구목표 상수원수에새로운유해물질이유입, 돌발적인수질오염사고또는수질기준초과시정수장에서의체계적인대응방안수립 정수장에서검출될수있는주요유해물질별분석방법및최적정수처리기술등을개발 보급하여국민들이안심하고마실수있는깨끗한수돗물을공급할수있는기반을마련 1.3 연구내용및방법 본연구에서는기존의유해물질유입사고사례및원수에서검출사례등의자료조사를통하여 BTEX( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ), 비스페놀-A, 노닐페놀, 퍼메트린을연구대상유해물질로선정하고, 선정된유해물질별최적정수처리방법은기존국내외연구논문및문헌조사내용을바탕으로현장에서적용이가능하며경제성등을고려하여도출하였다. 정수장유해물질유입및수질오염사고발생시긴급조치및위기대응시스템은기존환경부훈령을바탕으로정수장자체적으로수립한위기대응시스템을보완하여구축하였다. 각항목별세부연구내용및방법은다음과같다

8 가. 유해물질조사및분석 대상유해물질선정 대상유해물질별유입농도에따른위해성및노출경로조사 대상유해물질별분석방법및원리조사 나. 최적정수처리방법도출 대표적유해물질처리방법조사및분석 대상유해물질별정수처리방법조사및제거효율측면의 priority 제시 대상유해물질별최적정수처리방법 (BAT) 도출 다. 유해물질별정수처리방법의국내도입시최적적용방안제시 유해물질별최적정수처리방법도출 유해물질별정수처리방법을도입시적정여부등을비교 분석하여최적정수처리기술적용방안제시 라. 정수장에새로운유해물질의유입및수질오염사고발생시긴급조치및위기대응시스템구축 국내유해물질의유입및수질오염사고발생, 테러발생시긴급조치및대응시스템조사및분석 선진국의유해물질의유입및수질오염사고발생, 테러발생시긴급조치및대응시스템조사및분석 수질사고유형별, 정수장규모별, 기존정수처리시스템별대응매뉴얼작성 유해물질별대응매뉴얼작성 1.4 수질오염사고사례 국내수질오염사고발생현황 96 년부터 05 년까지 9년동안 98 년도가 112 건으로가장많았으며 98 년을기점으로계속감소되는추세를나타내 04 년에는 45 건으로대폭감소하였다가 05 년에다시. 수질오염사고가매년감소되는원인은상수원주변도로에대한 통행제한제도도입, 산업단지하류등 4대강주요지점의 수질자동측정망설치 운영,12 월부터다음해 6월까지 갈수기및봄철수환경변화에따른예방대 - 2 -

9 책 등수질오염사고예방대책을지속적으로추진한성과이다. 원인별로는관리부주의로인한수질오염사고가가장많으며, 그밖에자연현상, 교통사고, 기계고장등으로인하여수질오염사고가발생하였다. 사고유형별로볼때유류유출에의한사고가가장많으며그외화학물질유출에의한사고도꾸준히발생하고있다 국외수질오염사고발생현황미국의경우 80 년대초반미시시피강에서의페놀오염사고가있었으며,80 년대후반부터원생동물인 Cryptosporidium 에의한감염사고가꾸준히발생하고있다. 일본의경우동경권주요하천에서페놀, 시안, 사이클로헥실아민, 농약, 기름등의유출사고가다양하게발생하였으며, 그중기름유출에의한사고가가장빈번하게일어난것으로나타났다. 영국에서는클로로페놀이북웨일즈 Dee 강으로유출되는오염사고가발생하였으며, 스위스바젤시에서농약이라인강으로유출되는사고로인하여독일과네덜란드상수도시설가동이중단되는사례도있었다. 최근독일에서는공단에서배출된기름으로인한 Ruhr 강오염사고가발생하였다

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11 Ⅱ. 유해물질조사및분석 2.1 대상유해물질선정 국내 외수질기준조사및비교 WHO 에서는먹는물의경우약 750 여종의화학물질이인체에노출가능성하며, 이중약 600 여종에달하는물질이인체에유해성을일으킬수있다고보고한바있다. (WHO,2004)WHO 에서는 1984 년먹는물의수질에대한 Guideline 을정하여회원국에권고하였으며 1993 년에제 2차 Guideline,2004 년에현재와같은제 3차 Guideline 으로개정하여이를각국에권고하고있다. EPA 에서는먹는물기본수질기준 (NPDWR :NationalPrimaryDrinkingWater) 을통하여먹는물의수질기준을제정운영하고있으며, 공공급수체계 (PWS) 에적용하고있다. 이와함께건강에악영향을미칠수있고수중에서발생하는것으로알려져있거나발생할것으로예상되는특정오염물질의농도를규제하고있는데, 오염물질최고농도 (MCL;Maximum ContaminantLevel) 또는처리기술 (TT;TreatmentTechnique) 기준을통하여특정오염물질에대한 NPDWR 을운영하기도한다. 그외에도먹는물안전법 (SDWA;SafeDrinkingWaterAct) 을통하여의회에의해통과된 83 개오염물질이외에다른오염물질중원수혹은처리수에서건강에위해성이있을것으로판단되는오염물질을선정하여관리하고있다.EPA 에서운영하고있는수질기준은해당오염물질에대한오염물질최대목표농도 (MCLG;Maximum ContaminantLevelGoal) 와 MCL,TT 로결정하고있으며, 주로 MCL 을통하여관리를하되특정오염물질농도와건강위해성간의상관성에대한예측및평가가곤란할경우에는 TT 로대신하여운영 관리를하고있다. 일본은 1958 년최초의먹는물수질기준이제정된후여러차례개정하여수질기준을보완하여초기 30 종에서점차적으로항목을추가운영하였으며,1993 년에먹는물수질기준을대폭강화하여 수질기준에관한법령 ( 수도법제4조 ) 이확정을확정하고법적기준항목 46 종및쾌적수질항목 13 종을규정하여크게보건위생학적측면과심미적영향측면의수질로구분하여운영하고있다. 동시에감시항목으로 26 종을두어차후수질기준강화의기초자료로활용하고있다. 그외에캐나다, 호주등의국가에서도먹는물수질기준을제정하여운영하고있으며, 캐나다의경우는미국 EPA 의, 호주의경우는 WHO 의수질권고기준을많이반영하고있다

12 2.1.2 국내 외유해물질자료및관련연구동향세계보건기구 (WHO) 에의하면물중에는약 2000 여가지의화학물질이존재하며, 이중약 600 여가지이상이유기오염물질로알려지고있다. 이들물질중에는발암성, 돌연변이성및유독성물질들도포함되어있어안전한수돗물공급과관리에있어유해물질에대한관리는중요한요인이되고있다. 특히먹는물중에서는미량유해물질인휘발성유기물질, 유기용제, 소독부산물, 페놀, 농약, 다환방향족탄화수소, 프탈레이트등의유기합성화합물및중금속과최근에커다란관심의대상이되기시작한내분비계장애물질등이최근의주요연구대상이되고있다. 이물질들의경우는극미량으로함유되어있지만, 인체의건강과의상관성이아직뚜렷이규명되지않아그위해성에대한평가를쉽게내릴수없다. 따라서현재세계각국에서는법적으로규제하여운영하고있는수질기준이외에관리대상물질을선정하여이들미량유해물질에대한관리와조사를실시하고있다 대상유해물질선정본연구에서는대상유해물질을그룹별로선정할경우개별오염물질이정수장에유입시실제적인대처방안을제시할수없기때문에국내수질오염사고발생현황, 국내 외수질사고사례조사결과, 서울시의원수및정수에서의유해물질조사결과및국립환경과학원의조사결과등을바탕으로현재국내에서광범위하게이용되고취수원수에서자주검출되며수질사고가빈번한 BTEX( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ), 비스페놀-A, 노닐페놀, 퍼메트린을대상유해물질로선정하였다. BTEX 는유류성분이유출되었을때정수장에유입될수있는대표적인물질로 2005 년도중국벤젠유출사고를포함하여앞선세계각국의수질오염사고사례에서기름유출사고가가장많은것으로조사되었다. 아울러환경부에서매년발표하는 수질오염발생현황분석보고 자료에따르면국내수질사고유형별로볼때기름유출사고발생률이가장높은것으로조사되어대상유해물질로우선적으로선정되었다. 비스페놀-A 는 2004 년연간국내유통량이약 250,000 톤으로주위환경에서광범위하게이용되고있는내분비장애물질로서국립환경과학원 내분비계장애물질조사연구사업 및서울시상수도연구소의비스페놀-A 에대한실태조사결과 2000 년부터 2005 년까지분석결과전국수계에서최대 μg /L 까지꾸준히검출되고있는것으로조사되어대상유해물질로선정되었다. 노닐페놀은계면활성제나산화방지제로널리사용되고있는물질로서서울시가 2002 년 9월부터 2003 년 12 월까지상수원유역의팔당댐, 경안천및왕숙천에서노닐페 - 6 -

13 놀의농도를분석한결과 ND~12.7 μg /L 로검출되었고, 서울시의 6개취수장에서는 0.13~2.72 μg /L 로검출되는것으로조사되어대상유해물질로선정되었다. 퍼메트린는내분비계장애물질로알려져있는농약으로서 1999 년도에유해화학물질로국내유통이금지된물질이다. 그러나국립환경과학원에서수행된 내분비계장애물질조사연구사업결과보고 (1 차 ~6 차 ) 자료에의하면현재까지도국내에유통되고있으며,2000 년부터 2005 년까지 ND~0.82 μg /L 로검출되는것으로조사되어대상유해물질로선정되었다. 2.2 대상유해물질별위해성및노출경로 2.2.1BTEX 화합물 ( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자이렌 ) 가. 벤젠 (Benzene) 1) 노출경로 벤젠은우리의환경에도처에존재하는화합물이다. 대부분의인체는다양한원인에의해벤젠에노출된다. 가장중요한원인은인간활동에의한공기오염물질이다. 이로인한호흡으로의노출이전체노출중 99% 이상을차지하고있다. 호흡에의한노출은주로자동차의가솔린주입시일어나는데이는상당히중요한문제이며, 자료에의하면자동차에주유시약성인당 3.2mg/m 3 의벤젠농도가노출된다고보고되어지고있고, 벤젠 10µg 은매일섭취하는양이다. 2) 인체위해성 급성독성일반적인노출로인한급성독성의효과는주로벤젠사고와오용에그원인을들수있다. 많은사망과심각한병의영향은접착류제품과용매를포함한다른제품들때문에기인한다. 벤젠노출에사망한사람들의혈중벤젠농도는 0.94~65mg/L 인것으로보고되고있다. 벤젠 64000mg/m 3 에약 5~10 분노출이되었을경우에는사망에이르게되고 24000mg/m 3 에 30 분노출되면목숨이위험하게된다.4800 mg/m 3 에 1시간노출되면심각한증상들이나타나며,1600mg/m 3 에 1시간노출되면병의징후가나타나기시작한다. 그리고 160~480mg/m 3 에 5시간노출시두통과나른함이나타나며 80mg/m 3 에 8시간노출시에는임상적변화가없었다. 치명적인농도에서벤젠의급성독 - 7 -

14 성은심장부정맥과질식으로사망하게된다. 만성독성 벤젠노출에의한만성독성으로는신경독성, 면역독성, 발암성을들수있다. 나. 톨루엔 (Toluene) 1) 노출경로 톨루엔은먹는물처리공정에서종종발견되어진다. 미국에서는 ~0.011 mg/l 농도까지 17 개도시에검출되어진적이있다. 톨루엔은우물에서 ~0.1mg/L 정도검출된적도있다. 폐수처리장에서의농도는 0.01~10mg/L 로발견된보고도있다. 톨루엔이인체에노출되는경로를아래표 2.6 과같다. 문헌에의하면흡입된톨루엔의 40~60% 정도만이인체에흡수된다고보고되고있다. 톨루엔의피부에노출될수있는주된 3가지노출원은자동차연료의사용, 톨루엔이함유된용매그리고화장품이다. 비록화장품에들어있는톨루엔양은적지만노출인구는상당히큰편이다. 2) 인체위해성 가장낮은농도인 2.5ppm 에서냄새를감지할수있으며 10,000ppm 이상인 농도에서는혼수상태나사망을유발시킬수있다. 다. 에틸벤젠 (Ethylbenzene) 1) 노출경로 에틸벤젠은자연상에서는원유에서존재하며석유를정제한물건에도존재한다. 이는자연물질의불완전연소로기인된다. 에틸벤젠의급만성독성은낮다. 동물과인간의독성실험에서는중추신경계의손상을가져오며눈에점액성의염증을유발시킨다. 아직까지발암성이나생식성의영향에대한데이터는보고되지않으며돌연변성이나기형성의성질도중요하게작용하지는않는다. 에틸벤젠 430mg/m 3 이상에노출시에는인간의중추신경계장애와염증을유발시킨다. 2) 인체위해성 - 8 -

15 에틸벤젠의급만성독성은낮다. 동물과인간의독성실험에서는중추신경계의손상을가져오며눈에점액성의염증을유발시킨다. 아직까지발암성이나생식성의영향에대한데이터는보고되지않으며돌연변성이나기형성의성질도중요하게작용하지는않는다. 에틸벤젠 430 mg/m 3 이상에노출시에는인간의중추신경계장애와염증을유발시킨다 비스페놀-A (Bisphenol-A) 1) 노출경로 비스페놀-A 의인체에대한노출은이러한화합물또는에폭시파우더페인트를사용하는제조업, 사용자, 수송, 포장에관련된사람들의피부접촉및호흡에의한다. 미국에서 1981~83 년까지 NIOSH 에의해조사한통계자료에따르면 9,446 명의근로자는비스페놀-A 에잠재적으로노출되었다. 그러나, 이는비스페놀-A 를포함한화합물의상품명은포함하지않았다. 미국에서 1972~74 년까지 NIOSH 에의해조사한통계자료에따르면 281,011 명의근로자는비스페놀-A 에잠재적으로노출되었다. 비스페놀-A 의환경노출원인은에폭시, 폴리카보네이트와폴리설폰수지제조시설에서배출되는것으로예상됨. 비스페놀-A 가토양에배출되면느린이동성을나타냄. 풍토순화에따른호기성조건하에서생분해가능함. 만약물에혼합되면생분해는주요한거동과정임 ( 반감기 4일이하 ). 순환하지않는물에서비스페놀-A 는충분한적응기간후에생분해하며, 부유물질과침전물에광범위하게흡착하거나광분해됨. 2) 인체위해성 임상실험에서직접적인접촉에의해피부염을발생시킨후, 빛에의해지속적으로재발하는광알레르기성의독성을가지고있다. 생체독성값 1 LC 50 Pimephalespromelas(fathead minnow)4.7 (4.0 to 5.5)mg/L/96 hr,statictest

16 2 LC 50 Pimephalespromelas(fathead minnow)4.6 (3.6 to 5.4)mg/L/96 hr,flow-throughtest. 3 LC 50 Menidia menidia (Atlanticsilverside)9.4 (8.3 to 11)mg/L/96 hr /Conditionsofbioassaynotspecified 노닐페놀 (Nonylphenol) 1) 노출경로 NIOSH (NOESSurvey ) 는미국의노닐페놀에잠재적으로노출된근로자를 306,211 명으로예상함. 작업장에서노닐페놀의노출은생산품의생산및조립시흡입과피부접촉을통하여발생함. 보통사람은제품과의피부접촉을통해노닐페놀에노출됨. 노닐페놀은모노알킬페놀의이성체의혼합물이고, 노닐페놀 ethoxylates 의생분해산물로서환경중에발견된다. 중합체를위한비이온성계면활성제, 윤활유기름첨가물, 살균제및산화방지제로노닐페놀의생산과사용은각종폐수를통하여환경에방출됨. 노닐페놀이대기상에방출될경우증기와미립자둘다에존재함. 증기상의노닐페놀은광화학으로생성된수산기를가진반응에의해대기상에서분해됨 ; 대기상에서이반응이일어나기위한반감기는 7.5hrs 임. 입자상노닐페놀은습식과건식침적에의해대기상에서제거됨. 노닐페놀이토양에방출되면 31,000 의 Koc 값에근거하여이동성이없음. 수중에방출되면노닐페놀은부유물질및침전물에흡착됨. 수표면의휘발성은이화합물의중요한거동과정임.( 헨리의법칙에근거 ) 강과호수의휘발반감기는각각 1.1 과 17 일이다. 그러나수표면의휘발성은부유물질및침전물에흡착되기때문에작음. 지표수위층의노닐페놀은광분해한다. 2) 인체위해성 삼키는경우에천천히중독. 피부와눈에가혹하게자극. 고농도에서눈또는호흡기의경미하게쓰라린현상이나타남. 일시적효과. 짧은노출시피부의 1도화상 ; 노출이길어지면 2차화상을일으키는원인이됨. 노닐페놀에노출시나타나는현상은타는증상, 기침, 호흡곤란, 식도염증, 의

17 식불명, 피부염, 화상등이나타나며, 음식물섭취시복부통증, 설사, 구토, 식도염증호소. 피부염증 6등급 -희석되지않는용액에서괴사 ; 피부를통해서흡수될수있다. 눈염증 10 등급 -0.5ML 1% 용액에서심각한화상. 심각한피부와눈자극제 퍼메트린 (Permethrin) 1) 노출경로 지금까지퍼메트린이생산되고사용된곳에서의인체에대한노출은작업장 ( 농경 ) 에서의피부접촉혹은호흡에의한보고뿐임. 일반인의가능한경로는일반대기를통한호흡 ( 일본사례 ), 음식섭취등임. 퍼메트린의물리화학적특성상, 수환경에서부유입자혹은퇴적물에흡수가예상됨 생물농축계수 (BCF) 는시험된담수어종에따라 480~560 정도이며, 높은편에속함 ( 굴에서는 1,900 도보고됨 ) 광에의한분해반감기는분해상수의추정에서 33 일이었으나, 태양광에의한연못에서의분해사례에따르면,cis- 및 trans- 의반감기는각각 27.1 시간,19.6 시간이었음 2) 인체위해성 인체에대한발암성데이터는없으며, 실험동물에대한불충분한데이터만존재함 발암성에관한 IARC 의종합평가에서인체에독성이없는 group 3으로분류됨 인체폭로에관한사례연구는대부분호흡이나상피도포에의함 직접삼림에서살포한작업자들의안구, 피부에약한자극을호소 지금까지알려진, 인체폭로의주요경로는작업장에서의 ( 살포에의한 ) 호흡, 피부접촉이며, 일반인에대해서는대기를통한호흡과음식물섭취에의함 ( 즉, 음용에의한피해사례는없음 ) 평균일일섭취량 (AverageDailyIntake, 미국 FDA) : 연령에따라 82~84 년조사결과 1.2~6.5ng/kg/day 84~96 년조사결과 5.5~44.1ng/kg/day

18 포유류에대한급성독성은약하며, 신생아혹은유아는이계열의농약에대 한대사능력이떨어지므로성인보다높은감수성을가질수있음 인체에대한생식독성연구사례는없음 2.3 오염물질발견을위한모니터링시스템 수질모니터링시스템의종류 현재상수원수질을실시간으로모니터링하는항목은전기전도도, 알카리도,pH, 수온, 탁도이며, 취수장에따라휘발성유기화합물 (VOCs), 오일감시장치, 암모니아성질소측정장치들이추가적으로설치되어있다. 아울러생물경보시스템인어류관찰수조, 물벼룩독성감시장치, 조류독성감시장치등이설치되어운영되고있다. 취수장에따라도입된휘발성유기화합물측정장치는디클로로메탄,1,1,1- 트리클로로에탄, 카본테트라클로라이드, 트리클로로에텐, 테트라클로로에텐, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌의농도를측정할수있어유류사고등이발생했을때유용하게대처할수있으므로확대보급이필요할것으로사료된다. 정수장에유입된원수의경우수온,pH, 탁도, 알칼리도, 전기전도도가실시간으로모니터링되고있으며, 침전수, 여과수, 정수지의경우탁도, 잔류염소,pH 가실시간으로모니터링되고있다. 아울러정수장에는생물경보시스템으로어류관찰수조를설치하여운영하고있다 수질이상징후발견경보시스템의종류및운영방법 가. 자동수질측정시스템 1) 자동수질측정기에서전기전도도가평상시의값보다현저히차이가날때 고농도무기물, 중금속, 독성물질의유입가능성이큼 순수한물의전기전도도는 0으로볼수있으며, 현재국내의상수원수는지역수질특성에따라수십에서수백 μω/cm 값을나타냄. 돌발적인수질오염사고나기타사고에의해이온성물질이유입될경우때자동수질측정시스템내의전기전도도값이급격하게변화됨. 정수장의평상시또는계절별전기전도도의농도범위를설정하고, 설정된한계범위를벗어날경우비상벨이나기타방법을이용하여급격한이상수질변화나오염물질유입에대처

19 2)pH 가평상시의값보다현저히차이가날때 원수의 ph 의변화 조류의이상번식으로인하여 ph 가증가 산업폐수 ( 산성또는염기성 ) 의유입에따라 ph 가증가하거나감소 침전수, 여과수, 정수에서의 ph 의변화 부적절한약품주입또는계측기기이상 3) 정수처리공정에서잔류염소농도가현저히차이가날때 염소투입설비, 계측기의이상으로과대또는소량의염소가주입된경우 염소소비를유발하는물질들이존재할경우 암모니아성질소, 철 망간등의무기물, 페놀류와같은유기물유입등 나. 생물경보시스템 ( 어류관찰수조 ) 1) 물고기폐사및부상 원수의수온,pH, 유리및결합잔류염소, 용존산소의분석실험을강화 이러한실험에이상이발견되지않는경우는독성물질일가능성이높으므로독성물질 ( 시안, 구리, 농약등 ) 의분석실험을실시 어류관찰수조의관측은상시관찰방법에의거실시 어류폐사및부상시독성물질일가능성이높은경우는 FishAnalysis 실시 2) 어류관찰수조의상시관찰방법 어류의행동을 CCTV 등을이용하거나눈으로상시관찰하여수질이상을확인 수조내어류의행동변화나반응을모니터로감시하여비디오와컴퓨터를이용한화상처리시스템에의한어류관찰감지장치를도입하여이용 생물경보시스템운영시독극물유입에의한어류의이상행동반응 처음에는심하게물위로코를내밀거나튀어오르는것이많다. 독극물의종류에따라수영법이둔해진다. 피부에서점액을내고, 특히아가미나입에서점액질을내는것이있다. 피부나입주변, 지느러미가붙은아래배에서출혈하게되는일도있다. 폐사하기직전이되면미친듯이이리저리헤엄치고등지느러미가쓰러져회전혹은호흡작용이쇠퇴하는상태가되어결국죽어간다

20 아가미색이시안에서는선홍색, 알칼리성에서는적갈색, 금속염에서는회백색으 로변한다 국외생물모니터링현황 가. 독일수질자동측정망설치및운영독일은각지방자치단체별로유입및유출수를감시하기위한수질자동측정망이구성되어있으며, 취수원상류에서오염물질검출시취수중단등의조치를취하도록되어있다. 라인강의독일영역에는 IKSR 의수질자동측정소가 9개,DKRR( 독일수질보전위원회, 국내주정부간의협의체,DeutschKommissionzum SchutzedesRheins) 측정소가 14 개, 총 23 개 (3 개는양쪽의기능을동시에수행하고있음 ) 의수질감시 Station 을설치운영하고있다. WORMS 측정소에서는이들각측정소의종합및대표측정소의역할을수행하고있다. 각측정소에서측정된데이터는 on-line 으로주정부로보내고주정부에서데이터의유효성여부를판단하여 of-line 으로중앙정부로보낸다 ( 연속모니터링데이터는 14 일평균값 ( 최소, 최대, 평균 ). 데이터는 RealTime 으로얻되보고나전송은 DataBank 를거쳐사람이그유효성여부를판단한후수행한다. 나. 생물경보장치설치현황및운영실태생물경보장치는수중생물의행동학적측면을이용한생물독성감지장치로서오염물질의유입에의한수중생물의행동양식의변화를전자적물리량으로변환하여정량화하며, 사용되는수중생물의종류에따라크게물벼룩시스템과물고기시스템, 조류시스템및발광박테리아시스템으로구분되어있다. 환경행정이철저히지방자치화되어있는독일은 1978 년노트라인베스트팔렌 (Nordrhein Westfalen) 주에서라인강의관리를목적으로물벼룩시스템을설치한것을비롯, 현재대다수의주에서이를설치운영하고있다. 주로하천수나호소수를끌어들여독성을확인후방류하는데, 기기운영방법에따라유인및무인측정소가있으나무인측정소가일반적이고자료의송신은원거리통신망에의한다 대상물질에대한수질모니터링장치에서의예상되는반응가.BTEX BTEX 는상수원에서유류사고가났을경우정수장에유입될수있는물질로서취수원에서휘발성유기오염물질모니터링장치또는오일감시장치에서감지가될수있다. 환경관리공단에서관리하는휘발성유기화합물에대한한강수계경보기준이벤

21 젠 10, 톨루엔 700, 에틸벤젠 300, 자일렌 500 μg /L 이므로이이상의농도가유입되었을경우경보가발생한다.BTEX 가어류치사율을보이는농도가각각다르나생물독성을보이고있으므로고농도로유입될경우물벼룩에영향을미쳐경보가발생된다. BTEX 는물속에서이온성을띠고있는물질이아니기때문에전기전도도에영향을미치지않으며,pH 에도영향을미치지않기때문에정수장에서수질자동측정에서검지할수없다. 그러나 BTEX 가고농도로유입되는경우물고기가수면으로떠오르거나호흡이빨라지고날뛰거나, 피부에서점액이분비되거나 ( 아가미, 입등 ), 피부나입가지느러미등에서출혈을하는증세를나타낼수있다. 나. 비스페놀-A 와노닐페놀비스페놀-A 와노닐페놀은페놀계통으로서물속에서이온화는되나수십 ppm 이상의고농도가아닌경우전기전도도에영향을미치지않으며,pH 에도영향을미치지않는다. 그러나고농도로유입될경우페놀냄새가나므로육안으로관찰할수있다. 이두물질모두어류독성을나타내므로 BTEX 와마찬가지의증세가어류사육조에서관찰될수있다. 다. 퍼메트린퍼메트린은무색 무취이므로육안관찰법으로는관찰될수없으며, 물속에서이온화되지않으므로전기전도도에영향을미치지않으며,pH 변화도일으키지않는다. 따라서현재정수장의수질모니터링시스템에서는어류사육조에서물고기의이상증세를통해서만관찰될수있다. 퍼메트린의경우 LC 50 값 ( 무지개송어 ppm/24hr, ppm/48hr, 불루길, 연어 ppm/48hr) 이매우낮아어류에독성이강한것으로나타나어류사육조에서쉽게검지될수있을것으로사료된다 새로운첨단수질모니터링시스템의필요성 BTEX 를제외한나머지대상오염물질의경우실시간으로오염물질유입유무를직접적으로확인할수없기때문에정수장에서의즉각적인대응이어려운실정이다. 현재미국을비롯한선진국에서도조기경보모니터링을위하여 on-line GC, LC, GC/MS,LC/MS 와같은값비싼장비를도입하고있으나아직까지는몇몇휘발성유기물질들 (VOCs) 과농약들 (pesticides) 을분석하는데국한되어운영되고있다. 아울러이러한고가의장비들은숙련된운영자들을필요로하기때문에실제로적용하기에어려움을겪고있다. 실시간모니터링에대한연구들은미국 AwwaRF(America Water Works Association Research Foundation) 과 CRS PROAQUA(a European water

22 scienceorganization) 가공동으로수행한연구를비롯하여다양한기관에서연구가수행되었고, 국내의경우선진국에비해이러한분석기술개발이매우뒤처져있는상황이다. 특히,GC 와 LC,IC 등을이용한유기오염물질의실시간분석에관한연구는거의전무한상황이므로향후이에대한연구가진행되어할것으로판단된다. 현재현장에서가장많이사용하고있는수질모니터링시스템은자연계에존재하는생물체를그대로수질의독성을받게하여이생물체가반응하는비정상적인반응을체계적인전기화학적혹은화면이동기법을통하여모니터링하는방식이다. 그런데이러한방식은대체적으로반응에걸리는시간이매우느리다는점과또한개체별반응이상당한오차를가질수있다는점그리고민감도가떨어진다는점때문에새로운기술의개발이요구되어왔다. 최근생명공학기술의발달과함께그기술이발전되어온유전자재조합기술은이러한최첨단수질모니터링시스템의개발에청신호를제공해주었고지난수년전부터개체간의차가매우적고, 반응이빠르며, 민감도가뛰어난박테리아가유전자재조합기술의대상으로등장하여수질모니터링연구에새로운장을열게되어국외에서는이에대한연구가활발하게진행되고있다. 따라서국내에서이에대한연구개발이적극적으로진행되어야할것으로판단된다. 2.4 대상유해물질별분석방법및원리조사 2.4.1BTEX 물시료중의휘발성유기화합물질을 Purge& Trap 농축기로전처리하여 GC 로분석 정량하는방법이다. 현재 BTEX 화합물분석방법에는여러가지국가표준분석법이제정되어있으며, 우리나라의먹는물수질공정시험법 을비롯하여 STM6200, EPA502.2,EPA524.2,EPA624 등의방법이있다. 이중에서최적분석방법으로는미국, 일본, 한국등에서표준분석법으로광범위하게사용되고있는 Purge-Trap GC 법및 Purge-Trap GC/MS 법으로선정하였다. 이는다른분석방법에비하여전처리기법및분석법이간단하여재현성이우수하며, 정량한계값도 1ppb 로매우우수한방법이기때문이다 비스페놀-A 와노닐페놀수중에잔류하는비스페놀-A 의분석은고상추출방법을이용한흡착과용매추출방법을통해시료를농축및추출한다음유도체화하여분석하는원리를이용하고있다. 비스페놀-A 의경우는분석시시료를유도체화하는방법과유도체화하지않는방

23 법이있을수있으나, 이중유도체화하지않는방법을선택하여분석할경우에는 GC 도입부의고온으로인한비스페놀-A 가열분해할수있게되어분석에오차를유발하는요인이된다. 비스페놀-A 및노닐페놀과같은알킬페놀류의분석방법은유도체화를거쳐분석을수행하는것이재현성과분석오차를최소화할수있는방법이되므로, phenetol 유도체화하는분석법이최적분석법이다. 비스페놀-A 및노닐페놀의분석법은현재미국 EPA 나우리나라등에서는표준분석법으로선정된방법이없고, 일본에서 speed 98( 일본환경청, 환경호르몬전략계획 ) 에서분석방법을규정하고있다. 일본이적용하고있는분석방법은 Liquid/Liquid extraction GC/MS 법또는 Liquid/Solid extraction GC/MS 법, Liquid/Solide extracion-ethylationgc/ms 법이있다 퍼메트린물시료중의대상화합물을고상추출법으로흡착, 디클로로메탄으로추출하여 GC/MS (SIM) 으로분석 정량하는방법이다. 퍼메트린린의분석은수중에잔류하는대상화합물에대하여고상추출방법을이용한흡착과용매추출방법을통해시료를농축하고추출하는원리를이용한다. 기기분석은일반적인 GC/MS 의선택이온모니터링 (SIM) 방법을이용하고, 미국 EPA 에서표준분석방법으로서 Liquid/Liquid extraction GC/ECD(508) 법과 Liquid/Solid Extraction GC/ECD 법 (508.1), Liquid/solid ExtractionGC/MS 법 (525.2) 방법이준용되고있다. 기존의농약류분석은유기용매와물시료간의분배계수를이용한 Liquid/Liquid extraction 이널리사용되어왔으나, 원수의추출시에멀전발생과관련한회수율의저하또는다량의시료에적용하기어려운점등의분석상문제가발생할수있는단점이있다. 이에비해고상추출법은이러한점을극복하기위해각화합물의흡탈착에적합한화학구조물을이용한카트리지혹은디스크타입으로충진된키트형추출법으로개발됨으로서, 다양한화합물에적용사례가많고퍼메트린의경우에도그적용성이우수하기때문이다

24 - 18 -

25 Ⅲ. 최적정수처리방법 3.1 대표적유해물질처리방법 미국 EPA 에서제시한오염물질에따라적용가능한처리기술을보면활성탄법과오존처리법이가장대표적인유해오염물질처리방법임을알수있다. 본연구에서선정된 BTEX 는휘발성유기물질에해당되므로활성탄법과폭기법, 고급산화법에서가장효과적으로제거될수있으며, 오존처리등의산화처리에도효과적인것으로나타났다. 퍼메트린, 비스페놀-A, 노닐페놀은비휘발성유기오염물질로서활성탄법, 역삼투또는나노여과법, 고급산화법에서가장효과적으로제거될수있으며, 마찬가지로혼화 / 응집및오존처리에의해서도제거되는것으로나타났다 활성알루미나법 (Activated alumina:aa) AA 는금속성분이나불소와같은무기물양이온과음이온뿐만아니라자연유기물질을제거한다.AA 는무기화학물질과방사성물질에적합하다. 그러나병원성세균에대한이기술의효과에대하여는알려진자료가없다. 제거효율에영향을미치는인자로는표적오염물질의농도와산화정도, 물의 ph, 활성화자리에흡착될수있는다른물질의존재, 접촉시간, 그리고재생방법등이다. 수용성이거나분자량이적은것은잘흡착되지않는다. 높은오염물질의농도에서 AA 의교체는높은제거율을유지하기위해서는필수사항이다. 경쟁적인흡착관계에있는물질또는공극막힘들은기름류, 용존고형물자연유기물질그리고염소와같은이온이다 활성탄처리법 (Activated Carbon) 가. 활성탄공정개요일반적으로활성탄흡착법으로제거되는오염물질은다음과같다. 총체적유기오염물질지표 ;BOD,COD,TOC(DOC),TOX,UV254 흡광도등 THMFP( 트리할로메탄생성능 ;( 예 ) 부식질 ),THM 세제 ( 음이온계면활성제 ), 페놀류 맛 냄새 (Geosmin,2-MIB 등 ), 색도 유기인계농약 ( 다이아치논, 파라치온, 말라치온, 페니트로치온외다수 ) 카바마이트게농약 ( 카바릴외다수 ) 유기염소계농약 ( 엔드린,2,4-D,BHC 외다수 )

26 휘발성유기오염물질 (1,1,1- 트리클로로메탄, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌외다수 ) 다핵방향족탄화수소 (PAH, 벤조피렌외다수 ) 무기물 ( 불소, 수은, 납등일부 ) NH 3-N(BAC 적용시가능, 낮은수온즉겨울철에제거효율낮음 ) 활성탄의흡착능 (Adsorption Capacity) 과흡착속도 (Adsorption Rate) 의결정은각오염물질에따라다르며, 단성분또는이성분등의여러가지원수의수질조건에따라적절한실험을수행하여도출하여야한다. 사용된활성탄의특성, 피흡착물질의성질, 유기물질의유입농도등에많은영향을받는다. 일반적인활성탄의물리 화학적특성외에도상수원수의수질적인특성으로서피흡착물질의용해도및극성,pH, 이온화율, 피흡착물질의종류및수온그리고분자크기와농도등도흡착능에상당한영향을준다. 물론활성탄자체에대한평가도필수적인요소이다. 이러한흡착능에대한활성탄자체평가, 수질특성의파악을위한오염물질유무에따라활성탄을이용한정수처리공정의효율적인설계와운전을할수있을것이다. 활성탄의흡착력에미치는영향을정리하면다음과같다. 1 용질이용해도가증가하면흡착력이감소한다. 2 Branched Chain 은직선형사슬보다더욱잘흡착된다. 즉사슬의길이가증가되면용해도가감소하기때문에흡착력은증가한다. 3 피흡착물의극성이증가하면용해도가증가하기때문에흡착력이감소한다. 4 일반적으로강하게이온화된용액은해리되지않은분자가일반적으로먼저흡착되기때문에흡착력이약해진다. 5 가수분해흡착량은흡착성산이나염기를형성할수있는가수분해능력에달려있다. 6 화학적성질이비슷하면큰분자가더잘흡착된다. 7 극성이낮은분자가더잘흡착된다. 8 경쟁화합물이존재하면흡착력이감소한다. 나. 분말활성탄공정 (PAC) 1) 분말활성탄공정의특징 PAC 로오염물질을제거하는데있어서가장중요한것은각오염물질에대한활성탄의흡착능이며, 접촉시간이가장중요한문제이다. 현장에서 PAC 를이용한오염물질이처리시요구되는인자인접촉시간및흡착능을구하기위해서는등온흡착실

27 험을실시하며실험방법은 JarTest 에준하여실시한다. 2) 분말활성탄시설관리상의문제점실제정수장에서의 PAC 사용은대부분착수정이나혼화지에투입하고있으며, 응집제및전염소등과함께투입하여 PAC 의처리효과를반감시키고있는실정이다. 또한 PAC 투입량은각정수장의운전조건에따라달라질수있으나일반적인응집침전지처리효과를고려할때 50mg/L 이상을투입하게되면미세한활성탄입자가부상하고부상한플록에의하여여과사의막힘현상을초래하게되어오히려처리수질을저하시키는원인이되고있으며, 실제현장에서도무리한 PAC 주입에따른침전지의관리소홀로인하여흑수가급수된경우가발생한사고도있었다. 활성탄투입기를갖춘시설의경우도기계제작시제작사에서제시한운전조견표에의하여 PAC 를투입하고있으나기기설치이후보정을하지않아정확한양의 PAC 투입이어려운실정에있다. 또한투입구와호이스트간높이가낮아 PAC 포대의운반및투입기내활성탄투입에따른작업조건이열악한실정이다. 3) 분말활성탄공정운영관리상의문제점현재 PAC 를사용하는정수장에서운영관리상의가장큰문제점으로활성탄투입량의결정을운전자가활성탄투입조견표와침전지상태관찰등의경험에의하여결정, 투입하고있어부적절하게운영되고있는실정이다. 또한현장에서의분말활성탄사용시문제가되는것중의하나가근무자들의활성탄사용에대한작업조건의열악함이다.PAC 는매우미세한탄소입자로구성되어있어비산이심하고사용자의호흡기에상당한영향을주게되므로보통 30~50% 의물에포함시켜투입해야한다. 그러나현재정수장의여건을고려할때활성탄투입시설을갖춘곳은전무한실정이고대부분응집제투입시설에서 PAC 를투입하고있다. 현장에서 PAC 를투입하여처리하고있는정수장에서는 PAC 투입시약 20~30% 의함수율로투입하고있으며, 부적절한투입시설로인해활성탄이비산하는문제로인해어려움을겪고있는것으로조사되었다. 다. 입상활성탄법 1) 입상활성탄공정의개요활성탄처리는활성탄의흡착력을이용하여맛 냄새, 색도, 유기물등통상의정수처리로는제거할수없는물질을처리하는공정으로서분말활성탄공정과입상활성탄공정으로나눌수있다. 또한, 생물활성탄처리공정이라하여활성탄흡착력에더

28 하여입상활성탄을담체로그위에성장한미생물에의한생물학적제거기작을병용하여처리하는방법이있다. 활성탄을사용하여수처리를하는경우, 피흡착물질과활성탄을어떠한형식으로접촉시키는가가중요하다. 입상활성탄을정수처리에사용하는경우, 고정층식과유동층식이일반적으로쓰이고있다. 고정층식은원수를중력또는압력에의해활성탄층전층에하향류또는상향류로통수하는것이며, 모든종류의입상탄을사용할수가있고, 장치구조, 운전관리가용이하고가장많이사용되고있다. 흡착층은직렬또는병렬에접속된다. 유동층식은충전층을부상시키는것으로충분한유속으로원수를상향에통수하기때문에고정층식의결점인흡착조의폐색을생기게하는문제가없고, 흡착속도가크고작은입경의활성탄을사용할때에는이로운점이있다. 2) 입상활성탄을이용한생물활성탄운영입상활성탄입자표면에미생물이성장하는것은충분히예상되는현상이다. 대부분의원수 ( 지표수 ) 에는미생물의영양분이될수있는각종유기및무기물질과미생물군이동시에포함되어있고, 활성탄입자표면은미생물의부착에아주적당하기때문이다. 활성탄의흡착특성이미생물의영양물질과산소의농도를증대시켜주는역할을해주고불규칙적인활성탄입자표면에미생물막이형성될때유체의흐름에따른전단력으로부터보호받을수있다. 오존처리 (Ozonation) 후용존유기물질이산화되어생분해성이증가하며, 산화된용존유기물질은극성이증가하여흡착능은저하될수있으나생분해까지고려하면일반적으로전체적인 DOC 제거율은증가하게된다. 특정조건의 BAC 에서는암모니아성질소 (NH 3-N) 가질산화 (Nitrification) 되어 NO - 3 로변화된다.BAC 공정에서는수개년까지재생을하지않고정상상태 (Steady State) 로 DOC 를제거하는경우가있다. 따라서 BAC 의장점으로는재생기간의연장에따른운전비용의저감을들수있으나각각의특정오염물질의제거가공정의목표로설정될경우에입상활성탄의재생이필요하게되어 BAC 공정적용은한계성을갖으며원수수질과처리목표에따라선택여부를신중히결정해야한다 폭기법 (Airstripping) 폭기법은물과공기를충분히접촉시켜수중에포함된가스상물질을방출시키거나공기중의산소를충분히받아들여수중에포함된산화되기쉬운물질의산화를촉진시키는것이다. 폭기법의처리대상물질은유리탄산, 황화수소, 철과망간의산화에주로이용되며, 휘발성유기화합물의처리에효과적이다. 특히휘발성유기화하물의

29 처리시는기체 : 액체비를효과적으로이용하면약 90% 이상의처리효과를나타낼수 있다. 일반적으로폭기법은취수지점이나침전, 여과공정전에실시한다. 사용되는방 식으로는분수식, 공기흡입식, 폭포식, 접촉식등이있다 클로라민소독 (Chloramination) 클로라민은암모니아와염소를물에주입하여소독하는방법이다. 염소와암모니아가반응하여클로라민을생성하게된다. 이물질을사용하는장점은장기간안정적인잔류성과낮은소독부산물의생성에있다. 그러나염소나오존에비하여살균력이낮기때문에같은살균력을유지하기위해서는보다긴접촉시간이필요하다. 클로라민은투석을받는환자에게독성을유발할수있으며, 물고기양식에유해할수있다. 일반적으로염소소독이높은살균력을가지고있으나, 클로라민소독도충분한접촉시간에의하여높은살균력을유지할수있다. 클로라민소독은 ph, 접촉시간, 농도, 온도그리고산화제요구량등의함수이다. 염소소독과마찬가지로이기술은병원성세균에대한소독을제공하지오염물질을제거하지는못한다. 클로라민소독에의하여발생되는부산물은없다. 그러나처리후에일반시민이직접사용하는경우에는수중에존재하는물질과반응하여생성되는반응생성물과건강유해성을고려하여야한다. 반응생성물은장기적으로영향을미칠수있는소독부산물뿐만아니라오염물질의산화와소독에의하여발생될수있는부산물등이있다. 장기적으로유해한물질의발생보다는오염물질과반응하여급성독성을유발할수있는부산물에대하여고려하여야한다. 사용되는장비와신뢰성은염소소독과유사하나반응과반응물은다르며, 주입하는방법은염소와같다 염소소독 (Chlorination) 염소가스나고체나액체염소산염을일정량수중에투여하여특정한시간동안반응시키는공정으로처리후에배수관망을통하여공급한다. 일반적으로염소를투여한경우에는수중에서염소산과염소산염을생성하게된다. 염소는강력한산화제로생장하는박테리아, 바이러스그리고특정한원생동물류와포낭을죽일수있다. 또한약간의냄새유발물질이나색도유발물질뿐만아니라금속물질과유기물질을산화시킬수있다. 소독의속도는농도와염소물질의형태, 접촉시간,pH, 그리고온도에의존한다. 염소소독에의해서발생되는폐기물은없다. 그러나다양한유기물질과반응하여

30 건강에유해한물질을생성할수있다. 특히트리할로메탄이나할로초산등이대표적인물질이다. 또한장기적으로유해한물질의발생보다는오염물질과반응하여급성독성을유발할수있는부산물에대하여생각하여야한다. 염소소독은오랜시간정수처리공정에서사용되고있으며, 이에따른신뢰도는상당히높다. 최근에는염소가스의사용에따른위해성과약점등을피하기위하여염소산염용액을사용하는경우가많아지고있다. 염소가스의경우에는독성이강하기때문에별도의저장시설을유지하여야한다 이산화염소소독 (Chlorinedioxide) 정수처리적용에서기체이산화염소는염소가스와 sodium chlorite 나 hydrochloric acid 와 sodium hypochlorite 를이용해서발생시킨다. 기체이산화염소는흐르는물에용해된다. 발생된이용액은불순물로서약간의염소를포함하고있다. 이산화염소는정수처리동안금속의산화, 일차소독, 맛 냄새제어에보통사용되는강력한산화제이다. 이산화염소는철과망간과같은특정무기물질을산화시킨다. 염소와같이, 성장하는박테리아와바이러스그리고약간의원생동물 ( 모두는아니지만 ) 을죽이는데효과적이다. 이산화염소는특정한높은 ph 범위에서유리염소보다전형적으로좋은살균효과가있다 ; 염소와다르게, 일반적인음용수의 ph 범위에서해리되지않는다. 이산화염소의효과는접촉시간, 소독제농도, 온도그리고산소요구량의함수이며,pH 6~10 범위내에서 ph 변화에의해영향을받지않는다. 이산화염소공법이용으로인한폐기물발생은없다. 그러나이산화염소는수용액에서여러가지화합물과반응하고이반응물들과연관되어야하는인체영향은공공처리시설에의해이용이될것인지고려되어야한다. 대상반응물은규제되는소독부산물을포함하고소독부산물로부터형성된화합물은이산화염소와목표오염물질사이에서반응된화합물과만성적인영향을미칠수있다. 후자의경우급성독성물질의형성에더큰관심이되고있다 이온교환법 (Ion Exchange) 이온교환은음용수에서음전하나양전하를띠고있는입자의이온을같은전하의오염물질의이온과교환하는공정이다. 입자는전형적으로충진고정층으로서하나혹은그이상의용기의충진고정충진제인합성이온교환수지이다. 물이용기를거쳐지남에따라수지는오염물질들을잡고처리된물은 bed 를빠져나간다. 이온교환은오직전하를띄고있는물질에만효과적이다. 제거효율에영향을미치

31 는인자는 ph, 화학종분화 (Chemicalspeciation), 경쟁성이온들, 접촉시간, 재생방법, 이온교환수지사이트의작용기그리고이온이제거되기위한산화상태를포함한다. 보통은크고강하게하전된이온들이 ( 즉 2가와 3가이온 ) 가장효과적으로이온교환수지에서걸러진다. 그러나이온교환수지의역선택도또한이용가능하다. 이온교환수지충진제는정기적으로재생이필요하다. 수지가오염물을계속적으로흡수함에따라수지는시간이지나면서오염물을제거할수있는한계용량에도달한다. 이런현상이발생했을때충진제는운전이종료되고강산이나강염기수용애과물을연속으로사용하여즉시재생된다. 더이상재생이가능하지않을때충진제는교체된다. 재생용액은전형적으로부식성이있고높은수준의오염물질을포함하고있다 막여과처리법 (Membrane) 막여과법은압력차에의해서막에물을통과시켜현탁물질이나콜로이드물질을물리적으로분리하는기술이다. 화학반응이나상변화가없이망 ( 網 ) 의눈 ( 目 ) 으로부터불순물을제거하는기술로서원리적으로는아주간단하다. 막의오염에의해막여과유속 ( 막을통과하는물의양 ) 이저하하거나혹은차압이상승하면정기적으로물리세정이나약품세정을실시한다. 수처리에사용하는대표적인막을분리경의크기에따라분류하면정밀여과 (Microfiltration,MF) 막, 한외여과 (Ultrafiltration,UF) 막, 나노여과 (Nanofiltration,NF) 막, 역삼투 (ReverseOsmosis,RO) 막의 4가지로분류할수있다. 정밀여과및한외여과법 : 응집 / 침전 / 모래여과처리수질과유사 나노여과법 : 오존 - 활성탄을기본으로하는고도정수처리수질과유사 역삼투법 : 이온분리 ( 해수담수화등 ) 가. 막종류및여과형태분리막에는시트형태의평막 (PlatType), 실형태로중앙인빈중공사막 ( 中空絲膜, Holow-fiberType) 및관형태의관상막 (TubularType) 으로분류할수있다. 또한이러한막을케이스에넣은케이싱수납형막과막을물속에직접침적시킨침적형막이있다. 통수방식에는처리대상물질을막의외부에서공급하는외압식과내부에서공급하는내압식이있다. 여과방식에는공급수전량을여과하는전량여과방식 (Dead-end Flow) 과막면에대하여평형으로물의흐름을만들어현탁물질이나콜로이드물질이막면에퇴적하는것을억제하여여과하는십자류여과 (Cross-flow) 가있다. 이러한여러가지막의형태및여과조건은처리대상물질의성상이나막의특성에따라다르나, 일반적으로

32 수도에가장많은실적이있는방식은케이싱수납형중공사막및전량여과방식이다. 나. 한외여과및정밀여과 (Microfiltration & Ultrafiltration) 1) 막여과시스템의구성막여과정수처리시설은다음과같이 1전처리,2 막여과,3후처리,4 소독,5 정수지,6 배수처리등의공정으로구성되어있다. 1 전처리설비전처리설비로서는협잡물제거를위한스크린이나스트레이너설비, 여과성능향상을위한응집제주입설비, 모래여과설비, 유기물의부착방지및철, 망간의산화를위한염소제주입설비등이있다. 2 막여과설비막여과설비는막에의해정수처리를실시하는설비로서원수조, 펌프, 막모듈, 세정설비등으로구성되어있다. 3 배수처리설비처리대상배수는주로물리세정에의한세정배수이다. 세정배수는처리후방류하는것을원칙으로하지만법령등에의한규정이우에는특히지장이없는한그대로방류하는것도가능하다. 그외에회수율의향상을위하여세정배수에대해서다시막여과를실시하거나혹은농축조를설치하여중력침강등을실시하여상등수를원수에반송하기도한다. 다. 나노여과법 (Nanofiltration) 나노여과막의주요한역할은소독부산물, 농약, 이취미물질, 바이러스및기타염류등의용해성물질을제거하는것이다. 농약의제거는활성탄흡착법이나오존처리에의한산화분해법이있지만활성탄흡착은제거가능한농약이한정되어있고, 오존처리에서는산화분해된저분자유기물이미생물의증식을일으킬가능성및브롬이온이포함된물은브롬부생성물이유발될가능성이있다. 그러나나노여과는막에따라다소차이는있지만적당한막을선택하는것으로부터농약에대해서도충분한제거율을얻을수있다. 나노여과막은대부분막지지층 ( 스폰지층 ) 의위에얇은스킨층으로이루어져있으며분리성능은스킨층의소재에따라다르다. 막모듈의형태에는스파이럴형태 (SpiralWound Type) 와중공사형 (Holow-fiberType), 막모듈의수납방식은케이싱수납형, 여과방식은 Cross-flow 형, 물리세정에는플러싱 (Flushing) 세정이일반적이다. 라. 역삼투법 (ReversOsmosis)

33 역삼투법은이온및분자크기가 10 A 이내인용질을분리하는막분리공정으로 1970 년대에해수담수화및순수및초순수처리에서성공적으로산업화되기시작하였다. 역삼투막은세공이거의존재하지않으므로일반적으로비공성막이라할수있는데이는유기고분자가미셀 (micele) 을형성하고있는미셀간의간격을통하여물질투과가행해지기때문이다. 역삼투법에서는유기고분자의유전체 (dielectric) 계수가낮기때문에용존염이막에잘흡착되지않을뿐아니라고압에서는용매인물이유효압력차에비례하여투과되므로물이용존염에비하여상대적으로잘투과되기때문에분리효과가상승된다. 역삼투막을수처리에사용할경우제거대상물질은부유물질, 대장균, 세균, 바이러스, 일반유기물, 취기물질, 농약성분및무기성이온등이며, 담수화에서는수만 ppm 의고농도에서수천 ppm 의저농도까지넓은범위의염분제거에사용되고있다 오존처리법 가. 오존의특성오존은산소의동소체로서산소원자 3개로이루어져있고, 상온에서는기체로존재하고저농도일때는무색이며,15% 이상의농도에서는푸른색을나타내고폭발의위험성이있다. 또한오존은 0.02mg/L 농도에서장기간노출되어있으면인체에유해하며, 특유의냄새를느낄수있다. 오존은불소다음으로강한산화력을가지고있어유기물및무기물을산화시키며, 물에대한용해도는산소보다수배에서수십배크며, 온도와압력에크게좌우된다. 또한용해도는압력이크고온도가낮을수록커진다. 오존은공기를산소중에서무음방전 (Silentelectricdischarge) 시키거나물의전기분해, 공기나산소중에서자외선의복사등을이용하여인위적으로발생시킨다. 오존발생기를이용하여현장에서오존산화처리할경우는여러가지위험성과주의점이따르며,Feed Gas 중의습기는오존발생농도와발생량을감소시키고질산을형성시켜부식의원인이되기도한다. 따라서 Feed Gas 를오존발생기에주입하기전에최소이슬점이 -25 o C 이하가되도록제습한다. 탄화수소류중메탄은오존과반응하여 CO 2 와 H 2O 를발생시켜오존발생효율을저감시키므로분자체 (4A ) 로여과한다. 나. 오존처리의목적오존처리는 1900 년대초프랑스를중심으로유럽에서소독용으로보급되었지만현재에는 THM 대책, 이취미제거, 색도의대책, 농약등유기염소화합물의제거등다양한목적으로사용되고있다. 그러나오존에의한유기물의분해는이산화탄소까지의완전한무기화가아닌부분적으로산화되어일부의분자량이큰유기화합물이작은

34 유기화합물로분해되기때문에어떠한중간생성물로어느정도생성되는가는분명하지않다. 포름알데히드등의오존부생성물은발암성이나유전독성및변이원성을유발하는물질로알려져있다. 미국에서는오존부생성물에서발암성물질이검출됨에따라서도입에신중을기하고있으며소규모정수장에서만사용하고있다. 또한암모니아성질소는알칼리성조건이나유기물이공존하는중성부근에서는오존에의해분해되지만일반적인정수처리조건에서는거의분해되지않는다. 일본에서는오존에의한소독을인정하지않는다는것, 오존처리에의한부생성물의안전성에관한대책이초기단계에있다는것등으로인하여오존처리후에활성탄흡착처리를실시하는것을원칙으로하고실시예가증가하고있다. 오존처리시설은오존발생장치와관련된공기원장치, 공기냉각장치, 공기제습장치, 오존발생기, 배오존처리장치, 오존농도계및오존접촉지등이주요설비이다. 오존처리는염소보다도강한오존산화력을이용하여이취미, 색도의제거, 유기화합물의저감및철, 망간의산화등금속류의산화를목적으로도입한다. 특히오존은유기물과반응하여부생성물을생성하기때문에오존처리는활성탄처리와병용하여사용한다 자외선소독자외선소독은수중에서병원성미생물을불활성화시키기위해사용하는공정이다. 비록중압력에서의램프가좀더일반화되어가고있지만전형적으로저압력의수은램프가자외선을발생시키기위해사용된다. 물은닫힌용기의반응기에서매우짧은시간으로 UV 와접촉된다. 자외선소독은전형적으로미생물의 DNA 를파괴시키고이는세포의기능을방해하고미생물의사멸을통하여불활성화시킨다. 이는일부에대해서는효과적이나박테리아바이러스원생동물과같은것에대해서는효과적이지않다. 다른소독기술과는다르게자외선소독은 ph 나수온에대하여상대적으로민감하지않다. 탁도와고농도의유기물질은자외선소독의효과를감소시킬수있다. 램프의사용량은탁도 10NTU 까지에대하여적용되어진다. 또한용존된물질이나염류는램프의덮개에오염을줄것이다. 자외선기술은음용수의소독에이용되어져왔고상대적으로설치와작동이간단하며최소의공간과파이프나펌프와같은최소의부속장치만이필요하다. 일시적인모듈장치는빠른설치에이용가능하다

35 3.2 대상유해물질별처리방법조사및분석 3.2.1BTEX ( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ) 벤젠은약 10mg/L 이상의농도에서냄새가나기시작하며, 토양에노출될경우무산소상태에서생물학적으로분해가되며, 물에서는쉽게휘발되며생물학적으로분해되는반감기는수일에서수주가걸린다. 주로기름의유출, 석유화학폐수의방류로인해정수처리공정의원수에유입될수있는벤젠의최적정수처리공정은유입초기농도수준이 0.01mg/L 정도일때활성탄흡착 (GAC) 및탈기공정이다.Sobrinho et al(1997) 에의하면정수장에서 JetFlocculator 에분말활성탄 (70mg/L 정도 ) 를투입할경우벤젠의초기농도 100ppb 정도수준이 80~95% 정도까지가능한것으로알려져있다. 또한막여과공정에대한벤젠의제거효율은 Polyvinylidenefluoride(PVDF) 재질의중공사막를사용하여최적운전조건에서 99% 이상제거할수있는것으로보고되고있다 (Wu etal.2005). WHO 에서제시한톨루엔제거방법으로는수중농도 0.001mg/L 수준에서는탈기가가장효과적이다. 수중에서탈기할경우 25 에서제거되는반감기는약 5시간정도이다. 생분해나흡수 (Sorption) 은크게효과적이지않다. 토양에서톨루엔이생분해되는정도는 20 일동안약 63~86% 정도이다. WHO 에서제안하는자일렌의최적처리방법은수중농도 0.005mg/L 수준에서활성탄흡착 (GAC) 또는탈기이다. 자일렌은휘발성이높아일반환경에노출될경우대기중에노출될확률이가장높으며계산상으로자일렌의노출분포는대기 99.1%, 물 0.7%, 토양 0.1% 그리고침적물 0.1% 정도로존재한다 비스페놀-A (Bisphenol-A) 비스페놀-A 는아직까지 WHO 에서최적처리방법으로제안된공정은없으나연구자들에의해진행된연구결과들을살펴보면다음과같다. 분말활성탄에의한처리는초기농도 0.011mg/L 수준에서접촉시간 4시간을유지했을때 99% 이상제거되었으며 (Yoon etal.2003), 입상활성탄의경우초기농도 5 ppb 의유입수에대하여석탄계입상활성탄에서 98% 이상제거되었다 (Choiet al. 2005). UV 조사방법에서는 UV 강도 32W 조건에서초기농도 1,000ppb 의비스페놀-A 가조사시간 60 분에서처리효율이 98% 까지나타났고, 이보다고농도인 10ppm 에대하여 UV 조사 (16W) 조건에서 30 분반응후 55% 제거효율이나타났다 ( 이등.2002). 오존처리의경우초기농도약 90mg/L 대해오존 0.9mg/min 주입시 80 분정도에

36 거의 100% 의처리효율을나타냈다 (Irmaketal.2005) 노닐페놀 (Nonylphenol) 노닐페놀 ( 초기농도 300 μg /L) 은 UV 조사에의한광분해실험에서전혀분해가되지않았다 (Serby etal.1989). 활성탄흡착법에의한처리는최근주등 (2004) 의결과에서노닐페놀초기농도 500 μg /L 존재시공탑체류시간 (EBCT)15 분의입상활성탄 ( 목탄계 ) 법에서거의 100% 에가까운처리효율을나타내었다. 동일한초기농도하에서목탄계입상활성탄공정에서도 100% 에가까운처리효율을나타내었다 (Choietal.2005) 퍼메트린 (Permethrin) 퍼메트린은자연계에서수중에서광분해되거나호기조건에서생분해된다. 이때주분해경로는에스테르 (Ether) 기의분리이며이렇게분해되면서생성될수있는물질로는 3-phnoxybenzaldehyde,3-phenoxybezoicacid,3-phenoxybenzyl-3,3-dimethylacrylate& benzylalcohols 등이있다. 퍼메트린은기존정수처리공정에서잘제거되며일반적으로정수지의염소처리시염소와반응하지않기때문에염소부산물을생성하지않는다. 3.3 대상유해물질별최적처리방법 WHO 에서제시하는정수처리방법에서벤젠의최적처리방법은흡착과탈기방법으로제시하고있으며기존연구결과로볼때흡착과탈기방법이가장효과적인방법으로나타났다. 톨루엔역시가장효과적인처리방법은탈기방법이며자일렌의경우도탈기와흡착방법으로제시되었다. 하지만자일렌의경우휘발성이높아수중에녹아도다시대부분의양이대기중으로휘발되므로고농도수질사고의위험은적다. 비스페놀-A 는아직까지 WHO 에서제시한최적처리방법은없으나연구조사결과활성탄흡착, 오존산화에의해쉽게제거될수있는것으로나타났다. 노닐페놀의경우광분해, 생물학적분해에의해쉽게제거되지않는것으로나타나자연계에존재할경우자연적인분해는기대하기어려우나기존정수처리장의활성탄흡착법의운전조건에서쉽게제거되는것으로나타났다. 퍼메트린은자연계존재시미생물에의한생물학적분해나광분해에의하여쉽게제거되며 WHO 에서제안한바에따르면기존정수처리공정에서도쉽게제거가가능한것으로알려져있다

37 3.4 대상유해물질별정수처리방법의국내도입시최적적용방안 국내수도시설현황 가. 취수시설현황환경부에서매년발간하고있는상수도시설통계 (2005) 에따르면,2004 년 12 월말현재우리나라에서는 1,015 개급수구역내에전체인구의 90.1% 인약 44,187 천명이상수도를공급받고있다. 지역규모별로상수도보급수준을비교해보면 7개특 광역시가 98.8%, 시지역이 97.3%, 읍지역이 82.5%, 면단위농어촌지역이 35.2% 이다 년말현재지자체상수도시설의 1일취수전체시설용량은 20,084 천m3이며, 취수원별로는하천표류수가 13,113 천m3으로전체수량의 65.3% 이며, 하천복류수는 1,889 천m3 (9.4%), 호소수는 4,527 천m3 (22.5%), 지하수 554 천m3 (2.8%) 이다. 또한, 한국수자원공사가관리하고있는광역상수도및공업용수도의취수시설용량은 16,482 m3로서, 취수원별로는댐호소수가 12,499 천m3으로전체수량의 75.8% 를차지하고있다. 따라서우리나라전체취수시설용량의대부분은하천표류수와호소수가차지하고있으며, 한국수자원공사에서관리하고있는시설용량은전체용량 36,566 천m3의 45% 를점유하고있다. 그러나전체취수시설의개수는지자체관리시설은 553 개소, 한국수자원공사 27 개소로서많은소규모취수시설이지자체에산재되어있는실정이다. 상수원에서수질오염사고를조기에알게되는경우그에대한대처가신속이이루어질수있기때문에, 이러한취수시설에서부터수질경보시스템및생물경보시스템을설치하여오염물질의유입을조기에발견하기위한노력이필요하다. 그러나현재소규모의산재된많은취수시설을일시에모두관리하는것은어렵기때문에점차적으로취수원수질의모니터링설비구축과관련된지속적인노력이필요한실정이다. 나. 정수시설현황 2004 년 12 월말현재각시 도지자체가관리하고있는지방상수도정수처리시설은총 565 개소로서. 한국수자원공사에서운영하고있는광역상수도는 35 개소의총시설용량 1일 7,728 천m3으로서전체정수시설의 25% 를차지하고있다 년현재정수장규모로볼때 50,000 톤 / 일이상의대규모정수장은 97 개소에불과하나정수용량은 88% 에이르고있다. 반면에 5,000 톤 / 일미만의소규모정수장의수는 358 개소로총정수장의 60% 를차지하나정수용량은 2% 에불과한실정이다. 정수처리방식중간이처리시설은일반적으로수질이양호한지하수를수원으로하는경우에적용하는방식으로주로염소소독처리만을하는방식이며, 완속여과처

38 리방식은원수의수질이비교적양호한경우에처리하는방식으로, 모래층을통과하여천천히여과하여원수를정화하는것으로모래층과모래층표면에증식하는미생물군이물속의불순물을포착하여산화 분해하는작용에의존하는정수방법이다. 또한, 급속여과방식은약품침전지, 급속여과지, 소독시설로구성되어있고, 현탁물질을처음부터약품처리에의해응집시켜응집물질을침전제거하고다음에급속여과지에서여과제거하는통상적인정수처리방식이며, 고도처리방식은통상의정수처리공정인응집 / 침전 여과 소독으로구성된기존정수방법으로는완전히제거되지않는맛 냄새유발물질, 미량유기오염물질, 암모니아성질소등을제거하기위하여생물처리, 오존처리, 활성탄처리등의방법을단위또는조합하여기존정수처리공정에추가설치하는시설을의미하고있다. 환경부의고도정수처리시설계획에의하면, 사업기간 1994 년에서 2006 년까지사업비 4,359 억원 ( 국고 2,366 억원 ) 을투입하여전국의 21 개정수장에고도정수처리시설을설치하는것으로계획하고있고,2004 년현재운영중인정수장은 18 개소이다. 고도정수처리시설이도입된정수장은국내 4대강수계중상대적으로오염에취약한낙동강에집중되어있고수계별로는한강 4개소, 낙동강 15 개소, 금강 2개소에설치하는것으로되어있다. 주요도입공정으로는오존과활성탄공정을대부분적용하였고, 대부분의경우오존과활성탄공정을병행하여사용하고있다.2004 년말현재국내도입된고도정수처리공정은후오존공정과입상활성탄공정을적용하는경우가 7개소, 전오존과후오존공정을병행사용하고입상활성탄공정을적용하는곳이 7개소, 입상활성탄공정만을적용하는곳이 4개소가있다. 전체 600 개의정수처리시설중고도처리시설이도입된정수장은 2004 년말현재 19 개소로서전체정수처리시설의 5% 미만으로대부분의시설은급속여과방식, 간이처리및완속여과의처리방식을사용하고있다. 이러한급속여과방식의경우에는주제거대상물질이탁질의제거에그목적을두고있기때문에향후지속적인고도처리공정의도입이미량오염물질의제거를위해서는필요한실정이다 유해물질유입시정수장에서의대응방안 ( 외국사례 ) 미국의경우에는안전한음용수처리법 (SDWA:Safedrinking wateract) 에서음용수와관련된철학및법규를규정하고있다. 이법은국민들을건강에유해한것으로부터보호하기위한강령에대하여체계적이고합리적으로서술하고있다. 미국환경보호청의음용수규제에대한철학은잠재적인위해성에대하여평가하고달성가능성을결정하는것이다. 정수장의감시프로그램에서오염물질을발견한다면적절한행동을결정하는데환경보호청의기준이사용될수있다. 모든법규는과학적으로그리고

39 법적으로변호될수있어야할뿐만아니라기술적으로그리고경제적으로실행가능하여야만한다. 미국의연방일차음용수기준 (NPDWR:nationalprimary drinking waterregulations) 에서는최고기술처리방법의인정을기술하고있다. 대표적으로유기물질과무기물질로구분하여최적처리기술 (BAT:Bestavailabletechnologies) 를제시하고있다. 유기물질의경우에는최적처리기술로고정층탈기 (packed toweraeration), 입상활성탄 (GAC) 그리고산화중에서염소소독과오존산화법을언급하고있다. 대부분의유기물질들은입상활성탄에의하여제거가최적이라고보고하고있으나,vinylchloride,Dechloromethane, 그리고 2-ethylhexyladipate 의경우에는탈기를 BAT 로지정하고있다. 가. 유해물질의제거를위한도입사례대상오염물질로선정된비스페놀-A, 노닐페놀, 그리고퍼메트린에대한연구결과들은있으나실제이러한물질이정수장에유입되어처리된사례는없는것으로조사되어 Dichloroethylene(DCE) 를처리하기위한씬시내티정수장의활성탄공정도입사례를기술하였다. 미국의오하이오주에있는씬시내티정수장은두개의정수장을운영하고있는데하나는 Richard MilerTreatmentPlant 이고또다른하나는 Bolton plant 이다. 그중에서대용량으로운전하고있는 Richard MilerTreatmentPlant 에기존의정수처리시설에 1992 년입상활성탄흡착지만을도입하여운영하고있다. 씬시내티정수장은원수를오하이오강에서취수하고있는데, 오하이오강의상류인펜실베니아주에많은산업시설이위치해있고, 또한시민들이미량의유기물질의존재에따른유해성에관심이높아지고있어이에대응하기위하여입상활성탄흡착지를도입하게되었다. 또한 THMs 의저감효과도동시에얻을수있을것으로기대하였다. 이와관련하여 1977 년에오하이오강지류에서약 80ton 의 Carbon tetrachloride 가유입되는사고있었으며,1994 년에는 DCE 이오하이오강에유입되는사고있었다. 씬시내티정수장의특징중에하나는전침전후에용량이 140 만톤의개방형저수조가있어체류시간이약 3일정도된다. 이저수조는취수가불가능한경우가발생하였을때상당히유용하게쓰이게되는데과거 1994 년에있었던화학약품의유입시에도오하이오강관제센터에서유입사고가통보되고하류로흘러감에따른 DCE 의농도와퍼져있는범위등을지속적으로통보받았다. 이를바탕으로하여언제취수를하여야하고중단할것인가를결정하였다. 또한주기적인재생을통하여원하는수질을유지하기위하여최선의노력을기울이고있다

40 나. 맛 냄새물질의제거를위한도입사례 1) 일본오츠시비와코주변에위치한오츠시는현재마노, 야나가시키, 젠쇼오, 신세따 ( 아리세논 ), 남부등 5개정수장과 7개간이상수도시설을운영하여년간약 4,000 만m3의물을공급하고있으며, 야나가시키정수장내에있는수질시험소에서원수, 정수처리과정, 수도꼭지의물에대해수질기준 50 개항목과수질관리목표설정항목등의검사를실시하고, 정수장에서취수한원수는어류를이용한독극물감시를 24 시간실시하고있으며, 상수원 ( 비와호 ) 수질조사는상수원자체가광대하여수도사업자단독의조사에는한계가있으므로정기적으로비와호나요도가와의물을취수하는케이한신의사업체와공동으로실시하고있다. 상수원수질조사는이화학적, 생물학적시험을중심으로조류와곰팡이에서유래하는이취미없는맛있는물을각가정에급수하기위해오츠시는 24 시간체제로운전관리하고있다. 오츠시는총 4개의작은정수장으로구성이되어있다. 이취미물질의제거를목적으로도입된고도처리시설은같은원수를사용하고있음에도시설이도입된시기에따라서공정을달리하고있다. 2) 일본신세따정수장신세따정수장의수원도비와호호소수를사용하고있어주기적으로발생되는이취미의문제가주민의민원으로나타났다. 이에대응하기위하여활성탄흡착지를도입하였는데다른정수장과는달리운영하는데있어지속적인운전이아니라간헐적으로이취미문제가발생하는 5월,6 월, 그리고 9월에만주로운전을하고 2월달에도이취미가발생하면간혹운전을하고있다. 발생시기및운전시기는원수와처리수의수질을지속적으로관찰하여결정하고있으며, 사용하는활성탄은야자계로매 3년마다이취미문제가발생하지않는시기에활성탄을교체하고있다. 이정수장의경우에활성탄흡착지를운영하는것이과학적이라기보다는운전자의감각에의존하는경우가있는데특히운전중에발생하는활성탄의유실이나처리수에서냄새가발생하는경우에신탄을추가하기도한다. 사용해야될시기에활성탄흡착지의상태를최적으로유지하기위하여주기적인역세척을수행하고있다. 이정수장의문제는간헐적으로활성탄흡착지를운영하는관계로평상시에는활성탄흡착지를우회할수있는배관을하여야한다는것이다. 이를위해서는활성탄의사용량과배관에필요한비용등에대하여자세한검토가필요하다. 사용된활성탄은재생을하지않고매 3년마다폐기를하는데이는활성탄사용량이많지않아재생을하는비용과폐기비용을검토하여결정하였다

41 3) 일본오사카정수장오사카시는요다강의삼각주위에위치하고있어깨끗하고풍부한수자원을확보하고있으며현재의시설용량 240 만톤 / 일은유지하고있으나인구감소와물사용량감소로생산량은 2005 년현재 143 만톤 / 일정도이다.1992 년에관리국은먹는물의수질을종합적으로개선하기위하여고도정수시설유지관리를시작하였다. 고도처리시설도입의주목적은 1981 년부터문제가되었던이취미물질의제어가주목적이다.1998 년에구니지마정수장,1999 년에니와구보정수장그리고 2000 년에구니지마제2공장그리고도요노정수장에고도정수시설을도입하였다. 원수의상당량은일본에서가장큰강중의하나인요다강에의존하고있다. 요다강은안정적인수량을보유하고있으나, 상류의중소도시폐수가유입됨으로 BOD 는 1950 년대부터 1960 대후반까지지속적으로증가하였으나, 상류지역의폐수처리시설의개량과확충에따라 1980 년부터안정적인수질을나타내고있다. 특히암모니아성질소의농도가 1970 년대까지는증가하였으나,1980 년대후반부터꾸준히감소하고는있으나플랑크톤의과도한성장에의하여요다강의하류수계에이취미문제가발생하고있다. 오사카시는쿠니시마 (118 만톤 / 일 ), 니와쿠보 (80 만톤 / 일 ), 토요노 (45 만톤 / 일 ) 의 3 개정수장에서년간약 4억 8천 6백만m3의물을공급하고있으며, 표준정수처리공정에오존접촉조및입상활성탄흡착지를추가하여고도정수처리를하고있고중오존처리에의하여망간도제거하고있었다. 고도정수처리시설은 1981 년부터문제가되기시작하였던흙냄새의제거와정수처리공정에서발생되는화학물질중의하나인 THM (Trihalomethane) 계의저감을통하여보다안전하고개선된수질을만드는것이주목적이었고오존처리를통하여 Cryptosporidium 과같은미생물로부터의안전성을확보하였다. 고도정수처리시설은 1998 년에시작하여 2000 년에전오사카정수장에도입되었다. 오존과활성탄을병행하여사용하는이유에대하여관계자는활성탄에의하여 99.9% 를제거할수있으나,0.1% 의시민불만을해소하기위해서도입하였다. 활성탄의접촉시간을증가시켜서제거율을향상시킬수있으나수리학적인문제가있어접촉시간의증가는불가능하여오존을도입하였다. 활성탄은재생하지않고매 5년마다교체하는것이경제적으로판단되어활성이소진된활성탄은폐기처분하고신탄으로충진하고있었다. 따라서소모된활성탄의교체나재생의문제는전반적인공정을이해하고가장경제적인방법을찾아서수행하는것이바람직한것으로판단된다. 흙냄새의경우기존처리를하는경우에는약 8ng/L 로나타났으나, 고도처리시설을도입한후에는 2ng/L 로저감되었으며,Trihalomethane 의경우에는기준은 100 μg /L, 표준처리에의해서는 18 μg /L 이었으나, 고도처리후에는 10 μg /L 이하로나타났다

42 4) 미국 Kennewick 정수장막여과를정수처리공정으로가지고있는 6,000 톤 / 일의아주작은정수장이다. 응집과침전을가지고있고침지형막을사용하여여과를대신하고있다. 처리수의수질은탁도는 0.05NTU,TOC 는약 1.1mg/L 그리고염소요구량은 1.2mg/L 로나타났다. 발생되는이취미물질을제거하기위하여 permanganate 와분말활성탄을병행하여사용하였으나,2005 년도에이취미문제가심각하게발생하였다. 심각하게발생된이취미물질은 2.0mg/L 의 permanganate 로는처리할수없었다. 이를해결하기위하여오존그리고 UV/H 2O 2 고급산화법에대하여검토하였다. 오존으로처리하는경우에는원수에서 Geosmin 의초기농도가 12ng/L 인경우에 0.58mg/L 를투여한경우에 4.8ng/L 까지제거되었으나이취미유발을방지하기에는부족하였다.UV/H 2O 2 를투여한경우에는 MIB 와 Geosmin 이검출되지않았다. 이방법을사용한경우에는부수적으로약 10% 의 TOC 가감소하였다. 이를바탕으로설계를한결과 UV 장치와 4mg/L 의 H 2O 2 를투입할수있는장치등을고려하여약 380,000 달러가소요되는것으로나타났다. 또한유지관리비용은 1000galon 당 달러가소요되는것으로나타났다. 이렇게 UV/H 2O 2 를사용하는경우에는이취미물질의제거뿐만아니라부수적으로미생물에대한다중방어벽을구축할수있다는장점도있다. 5) 캐나다 Cornwal 정수장 Geosmin 과 MIB 를제거하기위하여 UV/H 2O 2 를사용하는또다른정수장의예는캐나다의온타리오주에 Cornwal 정수장이다. 정수장은약 50,000 명을공급하는 Cornwal 정수장은 St.Lawrence 강에서취수를한다. 늦은여름과초가을에조류가과다하게성장하여 Geosmin 과 MIB 의문제가발생한다. 기존의정수처리공정은응집 / 침전 / 여과로구성되어있다. 이러한이취미문제를원수대비 1log 제거와 Giardia 의제거를 1log 이상구현할수있는공정을구성하는것을목표로하여설계를하였다. 유입수에서 Geosmin 의농도가 30ng/L 인경우에목표수질은 3ug/L 이다. 이를달성하기위한에너지비용은 0.06 달러 /KWh 라고가정하면약 0.12 달러 /1000 갤론이다. 또한 peroxide 의 quenching 을위하여필요한염소의양의 $20/MGD 로약 0.85 센트 /1000 갤론이다.Peroxide 의가격은약 $2/lb 로 1000 갤론을생산하는데약 1.7 센트가소요된다. 따라서소요되는화학약품의총비용은 1000 갤론을생산하는데약 2.55 센트가필요하다. 다.NDMA 의처리방법 NDMA (N-Nitrosodimethylamine) 는로켓연료중에약 0.1% 가함유되어있다

43 처음으로 NDMA 가문제가된것은로켓연료제조업체의오염된지하수에서발견되었다. 또한 NDMA 는특정한산업폐기물에서발생될수도있으며이물질은독성이매우강하다. 하지만환경보호청에서는이물질에대하여먹는물수질기준을적용하고있지는않지만잠정적발암물질로분류하고있다. 자외선조사법을이용하여 NDMA 를제거하는실공정이캐나다온타리오주의 Ohsweken 시에처음도입되었다. 캐나다의경우에잠정적으로 NDMA 에대한최대허용농도를 0.009ug/L 로규정하고있다. 그런데이지역의처리수에서지속적으로규제농도보다높게검출되었다. 처리수에서발생되는 NDMA 는공정상에서발생되는것이아님이확인되었고, 공정의최적화를통하여제거할수없다는것을인지하게되었다. 이를해결하기위하여다양한산화제와응집제등을검토하였으나규제농도를충족시킬수가없었다. 자세한검토후에 1993 년에자외선조사법을이용한시설을도입하게되었다.NDMA 를처리하기위하여자외선조사량을약 1.3kkw/m 3 을사용한다. 또한처리후에소독을위하여투입되는염소가 NDMA 의재결합을유발할수도있다. 따라서염소소독도자외선처리전에투입되는것이바람직하다. 라. 상수원에기름유출시정수처리사례상수원수질사고중대표적인것이기름유출사고이다. 상수원에기름이유출될경우기름의종류에따라다양한방제전략을수립하여대응을하고있다. 즉, 경유의경우증발속도가빠르므로유처리제사용을억제하는대신하안에서의확산방지, 기계적회수, 유흡착제흡착수거등의방법을사용토록한다. 벙커-B 와 C, 원유의경우장소에구분없이적극적인방제조치를실시해야하는상황으로사고초기분산기간대 ( 점도 2,000cSt 이하 ) 일경우유처리제살포를검토하고, 기계적인회수및하안부착유수거중심의방제작업을실시토록한다. 일본에도천과다마천의경우 80 년대후반부터 90 년대초반까지기름유출사고가여러차례발생하였다. 대부분기름유출사고가발생시취수를중단하지만일부용해성기름성분들이정수장에유입될수있으며이에대한대책으로에도천을원수로사용하는미사포정수장과카나마치정수장에서는긴급대책으로분말활성탄을최고 30~40 mg/l 주입하여대응하였다. 마찬가지로다마천을원수로사용하는오자크정수장에서는분말활성탄을최고 100mg/L 까지주입하여기름성분을제거하였다 대상유해물질별최적처리방법의적용방안 기존정수처리공정은주로응집, 침전, 여과, 염소소독공정으로구성되어있어, 앞 서선정된유해물질과같은유해유기물질이나환경호르몬류의물질을처리하는데에

44 한계가있다. 따라서선정된유해물질에대해서기존정수처리장에서의유해물질유입에대한판단방법을제시하고각유해물질에대한정수장대응방안을제시하였다. 운영중인정수장에특정유해물질이유입되었을경우응급대응방안으로는분말활성탄투입또는착수정또는취수탑에폭기장치를설치하여유해물질유입시긴급방안으로사용하는방법등이있으며, 장기대책으로는오존이나입상활성탄과같은고도처리공정도입방법등이있다. 가. 벤젠벤젠은주로기름, 석유화학제품, 유기합성원료의누출등으로인한취수원유입으로정수장에유입될수있으며벤젠이정수장에유입된것으로확인되면응급처리방법으로분말활성탄을투입하거나취수탑또는착수정에서폭기장치를가동한다. 예를들어벤젠이 100 μg /L 유입되었을때 1μg /L 으로농도를감소시키기위해서는약 28mg/L 의주입율과 15 분이상의접촉시간이요구된다. 따라서분말활성탄의접촉시간이 15 분이내의조건일경우체류시간을증가시키기위하여착수정유량을가능한줄이는것이효과적이다. 연구결과에의하면벤젠의초기농도가 100 μg /L 일경우분말활성탄을 70mg/L 로투입하여벤젠 95% 이상을제거하였으며, 초기농도 416mg/ 에대하여분말활성탄을 5mg/L 로주입하여 95% 제거율을보였다. 또한,AWWA 에의하면기체 : 액체비 8~87:1 로폭기하였을때 70~99% 가제거가능하다. 폭기접촉시간이높을수록벤젠의처리효율이높아지므로유입유량을조절하여폭기조의접촉시간을가능한높이는것이효과적이다. 벤젠유입에대한장기적대책으로는입상활성탄공정이가장경제적인방법으로적용될수있다. 예를들어,C사의석탄계입상활성탄은벤젠에대하여 88.3 μg /L/g Carbon 의흡착능을가지고있는것으로보고되고있다. 아울러경제성및정수장의현실을고려하여오존 / 입상활성탄의조합공정도효과적이다. 나. 톨루엔톨루엔은유기용제, 폭약류, 페인트, 오일류, 코팅제등의누출로인하여정수장에유입될수있으며 50mg/L 이상의농도에서휘발유와같은냄새가나는무색액체이다. 톨루엔의정수장유입이확정되었을경우기존정수장에서는응급방법으로분말활성탄을투입하거나폭기장치를가동한다. 분말활성탄의흡착효과를상승시키기위하여적정주입율과충분한접촉시간을취할수있도록하여야하며, 접촉시간의조정은착수정유입유량을조정하여제어한다. 톨루엔이 100 μg /L 유입되었을때 1μg /L 으로농도를감소시키기위해서는약 6mg/L 의주입율과 15 분이상의접촉시간이요구된다

45 또한초기농도 317ppm 에대하여분말활성탄을 5mg/L 로주입하였을때 79% 의제거율을보였다. 폭기방법은약 5시간정도접촉시 25 에서 50% 의제거효과가있다. 또한기체 : 액체의비 8:1 정도로운전했을때약 70% 의처리가가능한것으로알려져있다. 톨루엔유입에대한장기적대응방법은입상활성탄공정의도입이며경제성및정수장의상황에따라오존 / 활성탄병용공정도입이더효과적인처리효율을나타낼수있다. 다. 에틸벤젠에틸벤젠은염료, 합성섬유, 살충제, 농약, 아스팔트용제등의유출로인해정수장에유입될수있다. 에틸벤젠의유입사실이확정되면기존정수장에서응급조치는분말활성탄을투입하거나취수탑내지착수정에서폭기장치를가동한다. 분말활성탄의경우접촉시간이 20 분이내에서운전될경우착수정유입유량을줄여분말활성탄의접촉시간을가능한증가시키는것이효과적이다. 에틸벤젠이 100 μg /L 유입되었을때 1 μg /L 으로농도를감소시키기위해서는약 430mg/L 의주입율과 60 분이상의접촉시간이요구된다. 또한초기농도 115ppm 에대하여분말활성탄을 5mg/L 로주입하였을때 84% 의제거율을보였다. 장기적인처리공정으로는입상활성탄공정이효과적이며정수장별상황을고려하여오존과함께병용처리할경우더높은제거효율을나타낼수있다. 라. 자일렌자일렌은살충제, 농약, 세제, 잉크부착제등의유출로인해정수장에유입될수있다. 자일렌은휘발성이높아일반환경에노출될경우대기중으로노출될확률이 99.1% 로높으며수중에존재분포는 0.7% 정도이다. 자일렌의정수장유입사실이확정되면기존정수장에서응급조치는분말활성탄을투입하거나취수탑내지착수정에서폭기장치를가동한다. 분말활성탄의경우접촉시간이 20 분이내에서운전될경우착수정유입유량을줄여분말활성탄의접촉시간을가능한늘이는것이효과적이다. 자일렌이 100 μg /L 유입되었을때 1μg /L 으로농도를감소시키기위해서는약 5mg/L 의주입율과 15 분이상의접촉시간이요구된다. 아울러 25ppm 자일렌을입상활성탄흡착지의공탑체류시간 (EBCT)20 분으로처리시 95% 이상제거가능하다. 폭기공정또한접촉시간이증가할수록처리효율이높아진다. 기체 : 액체의비 17:1 정도로운전했을때약 80~99% 의처리가가능한것으로알려져있다. 자일렌의장기적인대응방안으로는입상활성탄공정이효과적이며경제성및정수장운영상황을고려하여오존공정과병용처리할경우자일렌의처리효율을높일수있다

46 마. 비스페놀-A 비스페놀-A 는주로에폭시수지, 폴리카보네이트수지,PVC 안정제등에함유되어있어이들수지의누출시정수장에유입될가능성이있다. 정수장유입이확인될경우응급처리방안으로는분말활성탄공정이효과적이다. 분말활성탄은비스페놀-A 의농도가 11.5ppm 정도일때 4시간의접촉시간으로운전할경우 99% 이상의처리효율을나타낼수있다. 장기적인처리방법으로는입상활성탄공정과오존공정이효과적이다. 입상활성탄의경우초기농도 5ppb 에대하여 98% 의처리효율을보이며, 오존공정의경우초기농도 90mg/L 정도의수준에서도약 80 분이내에 100% 의처리효율을나타낸다. 따라서정수장의상황및경제성등을고려하여오존 / 입상활성탄병행공정및단독공정으로효율적으로비스페놀-A 를처리할수있다. 바. 노닐페놀계면활성제중간체, 산화방지제로사용되고있는노닐페놀은정수장유입시응급대응방법으로는분말활성탄공정이효과적이다. 분말활성탄투입시접촉시간이 20 분이내일경우접촉시간을증가시키기위해유입유량을가능한줄여서처리하는것이바람직하다. 장기적인정수장처리방안으로는오존, 활성탄공정이효과적이다. 0.5mg/L 수준의노닐페놀이유입될경우오존을약 2mg/L 주입시 85% 정도의제거효과를나타내며,0.5mg/L 수준의노닐페놀은입상활성탄의경우공탑체류시간 (EBCT) 15 분의운전조건에서 100% 처리가가능하다. 따라서경제성및정수장의상황을고려하여입상활성탄 / 오존공정의병용처리로효과적으로노닐페놀을처리할수있다. 사. 퍼메트린퍼메트린은주로과일및가정용살충제의재료로사용되기때문에살충제의누출에의해정수장에유입될가능성이높다. 퍼메트린은광분해및생분해성이높아자연계에노출될경우쉽게분해된다. 분해산물로는알데하이드, 알콜류등이알려져있다. 또한기존정수장의염소처리공정에서염소와반응을하지않는다. 따라서퍼메트린의정수장유입시염소소독부산물의증가는일어나지않는다. 기존정수장에퍼메트린이유입될경우긴급대응방안으로침전지의체류시간을가능한증가시켜퍼메트린의광분해가일어나도록하며퍼메트린의생분해효과를이용하기위해정수장여과지의유입수잔류염소농도를가능한줄여서운전하고여과지의역세척또한잔류염소가포함되어있지않은정수지유입수를이용하여실시한다. 연구결과에의하면, 초기농도 200ppb 에대하여약 2일후자연생분해에의하여 95% 처리효율을보였다

47 Ⅳ. 정수장위기대응시스템 4.1 선진국의긴급조치및위기대응시스템 중소규모수도시스템에서응급대응계획지침서 ( 미국 Emergency Response Plane Guidance for Smal and Medium Community WaterSystem,ERPG) 가. 지침서의목적정수장에서생물테러발생등긴급대응계획 (ERP) 을개발하는데필요한지침을제공하는것이다. 정수장에서발생가능한다양한사고에대응할수있는행동지침에대하여설명하고있다. 다양한사고는다음과같다. -확실한위협 : 테러의징조, 테러행위 -허리케인, 돌풍, 폭풍, 지진, 화재, 홍수또는폭발과같은비상사태와재난 -공급되는시민, 기반시설, 환경, 경제그리고정부기능에영향을미치는비정상적인사고, 손상, 그리고붕괴사고정수장이가지는기본기능은깨끗하고안전한물을공급하여시민의건강을보호하는것이다. 긴급대응계획이어떠한재난에도이러한기본기능을할수있도록도와준다. 개정된안전한음용수법에서는 3,300 명이상을공급하는정수장은긴급대응계획을준비하거나개정할것을명시하고있다. 긴급대응계획은생물테러나의도된공격에대응하여적용가능하고사용할수있도록반드시계획, 순서, 그리고장비의확인등을포함하고있어야한다. 또한공공용수로공급되는음용수의안전한공급그리고시민건강을위협하는테러공격이나의도된행위의영향을미연에방지하고최소화할수있는행동요령, 순서그리고장비의확인을포함하여야한다. 나. 긴급대응계획의개발과개정전에고려할사항긴급대응계획을수립하기전에두가지과정을거쳐야만한다. 즉, 우선적으로생물테러법에서요구하듯이취약점평가를완성하여야한다. 취약점평가로발견된점은행동계획으로긴급대응계획에포함되어야한다

48 그다음으로, 사건발생시도움을줄수있는첫번째대응자와협동자를명시하여 야한다. 협동자로는지역경찰, 지역소방서, 보건소, 지역환경청, 병원, 방송국그리고 신문사, 시민단체그리고가까운정수장등을포함하여야한다. 다. 긴급대응계획-8 가지핵심요소물과관련된긴급상황을극복하고사용할수있는긴급대응계획과관련된 8가지의핵심요소를설명한다. -시스템에대한정보 -정수장의역할과책임 -의사전달과정 : 누구와어떻게언제 -개인안전 -대체수원의확인 -장비및약품공급대체 -재산보호 -시료채취및감시만약에긴급대응계획이있다면다음의핵심요소를개정하는데사용할수있다. 또개발하는단계에있다면무엇이긴급대응계획에포함되어야하는지를알아보는지표로삼을수있다. 1) 시스템에대한정보주요한사건동안첫번째대응자, 개인, 보수용역업체그리고방송업체등이즉시이용할수있는기본적인기술정보를가지고있어야한다. 사건이발생하였을때이러한정보들은명료하게문서화되어있어야하며즉시사용가능해야하며그래서정수장의일원이빠르게찾아서협력자에게배포할수있어야한다. 배수관망도, 자세한계획도, 지역계획, 원수위치, 그리고운전지침서와같은문서의보관장소는확인되어야하고사고시에쉽게사용가능하여야한다. 취약점평가를하는동안이러한정보를재검토하여야하고긴급대응계획에서는단지이러한것을확인하여야한다. 긴급대응계획에포함되어야하는기본정보는 1 정수장정보 : 이름, 소속, 행정적인연락자, 대체연락자 2 공급인원그리고지역 3 배수관망도 4 압력경계도 5 전체공정흐름도 6 지역계획및시설

49 펌프와저장시설, 저수조와보유시설, 수처리시설, 가압펌프시설, 압력조절밸브장소, 배수관망공정과계장도, 장비와운전설명서, 비상전력과전등장치, 유지관리장비 7 다른시스템과서로연결된보조시스템을포함한운전단계와시스템설명 8 SCADA 시스템과공정콘트롤시스템운전 9 통신시스템운전 10 지역근무표와근무자의무와책임표 11 약품취급, 저장시설그리고방출시영향분석표위의모든사항과어떻게운전하는지에대한기술적인정보는정수장의크기와복잡성에따라서달라질수있다. 2) 정수장의역할과책임 1 책임자비상시에누가책임자가될것이고대체책임자가될것인가지정하여야한다. 비상대응책임자는사고시에주접촉자이고결정을내려야한다. 또한취합되는모든정보를평가하고자원과인력을관리하고적절한대응조치를해야하는책임을가지고있다. 또한첫번째대응자와함께비상대응노력을해야할책임이있다. 비상대응책임자는다른협력자들과의협력관계를유지하여야한다. 대체책임자를지정하여야하는데이는책임자가임무를수행하지못할때를대비하는것이다. 책임자와대체책임자는 24 시간연락가능하여만한다. 명료한명령전달체계가수립되어근무자가비상시에해야할역할과책임을인지하고있어야한다. 각부분별로팀을구성하는것도필요하다. 2 사건명령체계사건명령체계는비상대응을위한명령, 통제, 그리고조율에대한기본도구이고또한사건을안정화시키고재산과인명보호그리고환경을보호하는일반적인목적을위해서노력하는초기대응자의대응하는단계와수단을제공한다. 사건명령체계는주요사건에대응하는역할과책임을지정하기위해서잘정의된명령체계를사용한다. 사건명령체계에서주접촉자와결정권자는사고책임자이다. 정수장의경우에는비상대응책임자가사고책임자이다. 명령체계는복잡하면안되며잘구성된비상대응팀이같은역할을할수있다. 첫번째대응자는주요사건에대응하기위해서비상명령체계를사용할수있다. 만약에비상대응체계를사용하지않더라고이에사용되고있는주요용어는숙지하고있어야한다

50 3) 전달과정-누구에게, 언제, 무엇을비상시에는적절하고신속한전달이필수적이다. 비상대응계획은반드시정수장근무자와방송매체에게어떠한방법으로사건에대하여전달할것인지지정하여야한다. 비상대응계획의한부분으로대내외적으로접촉하여야되는사람의목록을보유하고있어야하며목록에는이름, 직함, 주소, 이메일주소, 유선전화, 무선전화등을포함하고있어야한다. 이러한목록은수시로개정하여야한다. 테러공격과같은중요한사건은일상적인전달방법으로는불가능할수있다. 이러한불가능한경우를대비하여잠정적인전달방법을강구하여야한다. 대중매체에계전달되는정보는신속하고정확한정보를제공하여야한다. 중요한사건이발생하였을때알려야하는그룹을지정할때병원, 물을많이사용하는공장등도고려하여야한다. 특히지역에물을공급하는지역판매자의경우에는물의오염이지역주민의건강에직접적인영향을미칠수있으므로매우중요하다. 이러한그룹을위하여통지하는방법을비상대응계획에포함하여야한다. 4) 개인안전주변지역뿐만아니라정수장근무자의건강과안전을보호하는것이비상시의중요사항이다. 비상시에근무자들은부상, 해또는죽음과같은위험에처할수있다. 어떻게부상이나재해로부터안전하게대응행위를적용할것인가를나타낸다. 근무자의안전을위하여다음사항을고려하여야한다. -대피계획 : 대피정책과과정의개발 -대피통로및출구 : 명확하게표시된 1차및 2차대피로확보. 장애물에의한 2차위해제거 -집합장소및책무 : 근무자의정확한인원파악및대피시에집합장소의확보 -대피시설 : 중요사고시에정수장내부또는멀리떨어진곳에대피시설을확보하는것이다. -훈련과교육 : 대피, 대피시설그리고다른안전과정에대한교육및훈련 -비상장비: 비상대응장비의사용과유지보수에대한문서개발을고려하여야한다. 모든비상장비는문서화된목록을가지고있어야하며독성화학물질에대한감지, 감시장비경보장치그리고통신장비그리고개인보호장구등과같이일상생활에서사용되지않는장비에대해서도하여야한다. -비상약품 : 정수장의근무자들을위하여응급조치와비상약의비치와응급조치에대응할것인지를지정하여야한다. 5) 대체수원의확인

51 단기간 ( 시간별에서일별 ) 필요한수량과장기간 ( 주별에서월별 ) 필요한수량을고려하여야한다. 사고동안에필요한수량을어떻게확보할것인가를긴급대응계획에명시하여야한다. 이를위해서는물공급, 배수관망, 그리고정수장에서필요로하는물량등에대하여종합적으로이해하고있어야만한다. 또한다른정수장의위치및생산능력등을파악하고있어야하며이를통하여사고시에확보할수있는물량을계산하고있어야하며이를어떻게해당정수장이나배급수관망과연계하여사용할것인가에대하여긴급대응계획에포함하고있어야한다. 만약에이러한것이여러개의정수장과관련이있다면서로유기적인관계를유지하고있어야만한다. 6) 장비와약품공급의교체비상대책계획은중대한사고의발생시시민의건강과안전한물의공급에영향을최소화하기위하여필요한장비를확인하여야한다. 항상보유장비및재고는갱신해놓아야한다. -현재장비 -보수부품 -평시유지보수와운전에필요한약품 -상호협조동의에관한정보취약점평가에서발견된것을근거로언제어디서장비, 보수부품, 그리고화학약품을찾을것인가확인하여야한다. 다른정수장과의상호협조동의에관한정보도항시보관하고있어야한다. 이동의서에장비, 부품그리고약품등을명시하고지원받을수있다. 7) 재산보호정수장시설, 장비, 그리고모든자료보호는중대한사고발생후에정상가동하는데필수적인것이다. 따라서긴급대응계획에서이들을보호하기위한방법및절차에대하여명시하여야한다. 다음의사항들을고려하여야한다. -치밀한과정 -접근통제과정 -중대한사고지점의보안구역설정 -경찰이나검찰을위한증거보호수단 -무단침입에대비한시건장치 -다른시설의보호과정과수단 8) 수질시료채취및감시

52 시료채취와감시는긴급대응계획의통합된부분이어야한다. 시민에게또는최종사용자에게공급되는물이안전하고어떻게결정할것인가? 시료채취와감시에대해서는주정부의허가를받아야만한다. 특히사고동안이나후에발생될수있는문제해결을위하여시료의채취와감시에대하여긴급대응계획에방법에대하여명시하여야한다. 라. 긴급대응계획의통합과발효 1) 핵심요소의문서화긴급대응계획에포함되어야하는 8가지핵심요소에대하여취합된모든정보를한데통합하여문서화하여야한다. 이렇게통합된문서는사고나사건발생시에필요한인원이손쉽게접근가능하도록만들어져야한다. 최종적으로긴급대응계획을구성하고문서화하는것은처음부터개발하는것인지기존에있는것을개정하는지에따라서달라질수있다. 또한연방정부나주정부의요구사항에따라서도달라질수있다. 생물테러법에서는환경보호청에인증을받기위해서보낸긴급대응계획의보고서를최소한 5년간보관하도록하고있다. 또한복사본은보안이유지되는곳에보관하고있어야한다. 2) 긴급대응계획발동언제긴급대응계획을발동할지아는것은긴급대응계획이준비되고문서화되는것만큼중요하다. 과거에긴급대응은일반적으로자연적인재해나사고에대해서만언급하고있다. 여기서언급하고있는 중대한사고 의정의는자연적인재해나긴급상황뿐만아니라테러공격을포함하고있다. 테러공격의대응에준비하는것은특별한주의를요한다. 위협평가과정의초기단계에서위협증후에대한정보의이용은매우중요하다. 위협증후를평가하는데기존의경험이나일반적인정수장의활동의전후사정을판단하여허위경보를피하여야만한다. 마. 행동계획대응지침서로알려진행동계획은중대한사고의맞추어만들어졌다. 행동계획은정수장마다가지고있는취약점에발생될수있거나발생가능한중요한사고에적절하도록대응행동을작성하여야한다. 행동계획은특정한사고에대응하기위해서빠른접근법을제공하여야하고긴급대응계획하에서적용되는행위는시작되어야한다. 긴급대응계획에서 8가지핵심요소에대하여자세히설명하였기때문에기본적인비상대응에대하여언급하면된다. 행동계획은접근가능해야하며긴급대응책임자에의하

53 여현장에전달될수있어야한다. 행동계획에는다음과같은기본적인내용을포함하고있어야한다. -특정한지시요구사항 -긴급대응계획발동에의한특정한대응단계 -정수장정상가동을위한복구행동 1) 취약점평가발견사항에대한대응생물테러법에서는완성된취약점평가의결과를포함하는긴급대응계획을개발하거나기존의것을개정할것을요구하고있다. 각정수장마다가장취약한점이무엇인가를결정해야한다. 행동계획은가장취약한점이손상을입었을때대응하기위한특별한행동을정의한것이다. 더불어서가장우선순위에있는취약점과상관없이특정한중대한사건에대한행동계획을만드는것도바람직하다. 행동계획에서고려하여야하는사고와사고의위협은다음과같다. -음용수의오염 -구조물파손및물리적인공격 -SCADA, 컴퓨터, 또는사이버공격 -의도된약품방류 2) 자연재해와기타중요한사건만약에중대한사건에대한긴급대응계획을가지고있다면대테러와상관없는중요한사건에대비하기위하여개개의행동계획을개발할필요가있다. 자연재해와기타중요한사건은화재, 홍수, 태풍과토네이도, 기상악화, 지진, 전력공급문제, 기계적고장, 물공급장애, 화학약품의오염, 유해화학약품유출, 구조물사고, 개인문제 ( 사고에의한운전자부재 ), 만행이나파괴, 물공급의비의도적인오염등이있다. 사. 국내적용방안우리나라의경우에는외국과비교하여특수한상황에처해있기때문에테러나기반시설에대한공격에대응하기위한방법이나전략은상당한수준에있다고판단된다. 하지만생물테러에대한자세한내용은많이알려져있지않기때문에아직미비하리라생각된다. 기존에있는비상대응체계에생물테러에대한내용을첨부하는것이필요하리라생각된다. 지침서를만들때에고려하여야할사항으로는필요한사람이보았을때전달되어야하는내용이간단하고명료하여야한다. 따라서지침서를작성할때에는상황에따라서자의적인해석을할수있는부분을최소화하고계획된대응방법에따라서순서대로체계적으로수행할수있도록만드는것이중요하다

54 미국에서는 9/11 테러이후에시작된테러나비상대응전략을우리나라의법과체계에맞도록수정하는작업이필요하다고생각된다. 위협을어떻게정의하고, 위협의정도에따라서어떠한방법으로대응을하여야하고어떠한체계를가지고운영이되어야하는지는충분히검토가되었다고생각된다. 하지만가장중요한것은정부를구성하고있고사회를구성하고있는체계의차이에서발생할수있는부분에대하여보다정확한조사와분석을통하여우리나라실정에적합한방법을찾아야할것으로생각된다. 체계적인계획을가지고잘정리된지침서를만들었다하더라도실제상황에서이를이해하고적용하기위해서는교육과훈련이상당히중요한역할을하리라생각한다. 따라서이러한상황에적용할수있는교육프로그램의개발이필요할것으로생각된다. 4.2 수도사고위기대응매뉴얼 정수처리공정별긴급조치요령 가. 취수장 사고발생시정수장으로비상연락및상황을통보 긴급하다고판단될때는취수중단의기준에준하여취수중단 취수장에서실시가능한방제조치실시 ( 기름띠발견시오일펜스등설치 ) 비상약품투입시설이설치된경우비상약품투입 ( 일반적으로분말활성탄, 이산화염소를항상비치 ) 나. 착수정 원수도달전사전에원수를확보하여예비수질조사 어류관찰수조등수질경보장치를설치하여독성물질유입관찰 수시로수질을분석하여오염물질의종류와농도를파악하고, 그에따른약품투입실시다. 약품투입시설및혼화지 전염소처리를위한염소및응집제, 소석회, 분말활성탄등구비 약품종류별 Jar-Test 를통한최적응집약품선정및약품주입량결정 ( 이때정수장주입시설에대한안전성고려 ) 분말활성탄투입후충분한접촉시간후전염소투입 분말활성탄은기존의응집 / 침전 / 여과공정에서처리되지않는용존성유기물, 맛. 냄새물질, 색도, 음이온계면활성제, 페놀류, 농약류등을흡착제거하기위한고도처리의목적으로투입

55 라. 응집및침전시설 고탁도및응집에영향을미치는오염물질의유입에대비하여침전지의체류시간을조절하는방안검토 처리효율을높이기위해주기적인청소및슬러지배제 수질오염사고발생시침전수탁도및기타오염물질의수질분석마. 여과및소독시설 여과시설은역세척에의해여과효율이결정되므로역세척의빈도, 시간조정등을수질에맞게효율적으로관리 여과효율감소를가져오는머드볼을제거하기위해표면세척및역세척을반복하고제거되지않은머드볼은여과사 1~2cm 를포함하여제거하며, 적절한여과사보충을실시바. 정수지 조류의과다번식으로인한맛ㆍ냄새유발물질의유입이있거나수인성전염병등의발생이있는경우에는염소투입률증가 수질분석시간확보를위한정수지체류시간증대 사고시원활한퇴수를위한퇴수밸브수시점검 역세척수조의역할을겸용하는소규모정수지는충분한용량확보 독성물질이나미량유해물질유입의이상징후가발견된경우는급수중단 단계별조치사항 가. 사고발견 1) 오염물질유입 상수원에서의수질오염사고를모를경우돌발적인수질오염사고로인하여오염물질의종류및형태, 농도등이확인되지않고정수장으로유입된경우로정수장에서이상징후를발견하여사고대응을하게되므로매우긴급한상황 상수원에서의수질오염사고를알경우상수원특히취수장상류에서수질오염사고가발생하여오염물질의종류와발생농도를추정가능한경우로비상연락체계에의하여정수장으로오염물질의유하시간이나농도등사전파악

56 자연현상에의한수질이상 홍수, 가뭄, 이상조류, 녹조와같은자연현상에의한수질이상 / 오염으로정 수장에유입가능성을예측하여사전준비가능 2) 원수수질이상징후발견 원수수질이상징후발견을위한각종경보시스템구축 운영 경보시스템운영을통한수질이상징후발견및오염물질유입정보접수시내부비상연락체계를구축하여수질관리강화 나. 사고판단 1) 취수중단판단기준 원수수질검사결과환경수질기준 (3 급수 ) 을초과하거나먹는물수질기준을현저히초과할것으로판단되는경우 이상물질발견또는수질오염사고발생시정수처리등에의해서제거가불가능하거나주민건강을해칠명백한우려가있다고판단되는경우 어류관찰수조, 생물경보시스템등각종경보시스템을통해관찰한결과독극물이유입되었다고판단되는경우 2) 급수중단판단기준 일반수도사업자가정수 ( 수돗물 ) 수질검사결과사람의건강을해칠우려가있다고판단되어지체없이수돗물공급을정지하고 24 시간이내에주민공지를해야하는경우로서어떠한용도로도수돗물을사용할수없는경우 수돗물수질오염물질별특성에따른상황판단기준 에의거하여판단 3)Ⅰ 급상황판단기준 수돗물중오염물질로인해급수대상지역주민들의건강에단기간내영향을미칠수있는위급한상황으로오염인지후 24 시간이내에주민공지를해야하는경우로서음용은할수없으나잡용수 ( 화장실용수 ) 로서사용가능 수돗물수질오염물질별특성에따른상황판단기준 에의거하여판단 4) Ⅱ 급상황판단기준 주민들의건강에단기간내영향을미치는위급한상황은아니며, 수돗물 수질기준을일시적으로초과한상황으로오염인지후 30 일이내에주민공지

57 해야하는경우 수돗물수질오염물질별특성에따른상황판단기준 에의거하여판단 다. 사고대응 1) 사고대책본부설치 운영 수도사업자는정수장수돗물의오염또는급수정지등으로주민일상생활에막대한영향을줄우려가있다고판단되는경우설치 운영 수도사업자가설치 운영하여야할사고대책본부구성 운영 수도사업자는정수장수질이상사고발생시사고대응내용에대하여붙임서식1에의거환경부장관에게보고 ( 주민공지를할경우 24 시간이내에환경부장관에게보고 ) 2) 정수수질이상시사고대응 주민공지수도사업자는정수수질이상발생시해당지역주민에게신속히수돗물수질실상을알리고오염물질에대한개선조치및주민행동요령등을안내 ( 주민공지제 에따라실시 ) 정수수질이상항목별사고대응요령 -미생물항목 ( 대장균등 ), 질산성질소, 암모니아성질소, 심미적영향물질이초과하였을경우 -납, 비소, 수은, 페놀등건강상유해영향유 무기물질과소독부산물질등기타항목이초과되었을경우대응요령 라. 사후조치 1) 사고수습 주민공지해지 피해상화파악 2) 결과보고 주민공지제실시결과및정수장수질사고복구완료보고

58 4.2.3 주민공지방식 가. 주민공지방법및절차 1) 대상지역선정 오염물질검출지점을중심으로해당수돗물공급지역주민으로한정하여고지 광역및지방상수도에서오염물질검출시 : 공급지역전역 수도꼭지검출시 : 동일급수관망이용지역 필요시관할기관의판단하에대상지역범위를인근지역까지확대 2) 공지내용 오염발생에따른주민공지 오염물질의종류 농도및수질기준 오염의발생일시 원인및영향지역 오염에따른건강상위해의가능성 주민의행동요령 ( 안전한식수음용방법 / 감염예방법 / 주민협조사항 ) 문제해결을위한조치계획 예상되는원상회복일시 담당자의연락처 수돗물의공급중지시주민공지 공급정지의일시 원인및영향을받는지역 오염에따른건강상위해가능성 예상되는급수재개시간 주민의행동요령 ( 안전한식수음용방법 / 감염예방법 / 주민협조사항 ) 문제해결을위한조치계획 담당자의연락처 3) 공지방법 급수정지및 Ⅰ급상황신속히주민들에게전달해야하는경우로다음방법중하나이상의방법으로신속하게공지해야함. 해당지역의지역방송미디어 ( 유선방송, 라디오 ) 및지역신문 ( 호외포함 ) 동사무소등유관기관의게시판및마을게시판 이동차량등확성기의이용이나전단지의배포 행정관서의전화, 인터넷홈페이지등지역통신망

59 수요가 SMS 발송 ( 수질기준초과내용알림 ) 및공지문직접방문전달 Ⅱ급상황오염인지후 30 일이내주민공지를실시하는경우 수돗물서비스센타운영및수질검사결과공표규정 에의거월1회실시하는공표방법에의거실시 필요시지역방송매체를통해신속히홍보 4) 보고 주민공지를한때에는그내용을 24 시간이내에환경부장관에게보고 수돗물의수질기준이기준이내로회복되어주민공지를해제한경우에도보고

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61 Ⅴ. 결론및향후연구추진방향 5.1 결론 1. 국내 외의수질오염사고사례를통하여유류유출에의한사고가가장많으며, 그외에화학물질유출에의한사고도꾸준히발생하고있다. 2. 대상유해물질은국내수질오염사고발생현황과국내외수질사고사례조사결과, 서울시의원수및정수에서의유해물질조사결과, 국립환경과학원의조사결과, 외국의유해물질관련자료등을바탕으로현재국내에서광범위하게이용되고취수원수에서자주검출되는대표적인물질인비스페놀-A, 퍼메트린, 노닐페놀과수질사고사례가빈번한유류사고를근거로 BTEX 화합물 ( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ) 을대상물질로선정하였다. 3.BTEX 의분석은 Purge& Trap GC 법및 Purge& Trap GC/MS 법으로선정하였으며, 비스페놀-A 와노닐페놀분석은고상추출방법또는용매추출방법을통해시료를농축및추출한다음 phenetol 유도체화를통해 GC/MS/SIM 으로분석하는방법을선정하였다. 퍼메트린은물시료중의대상화합물을고상추출법으로흡착, 디클로로메탄으로추출하여 GC/MS(SIM) 으로분석 정량한다. 4. 본연구에서선정된 BTEX 는휘발성유기물질에해당되므로활성탄방법과폭기방법, 고급산화방법에서가장효과적으로제거될수있으며, 오존처리등의산화처리에도효과적인것으로나타났다. 퍼메트린, 비스페놀-A, 노닐페놀은비휘발성유기오염물질로서활성탄방법, 역삼투법또는나노여과방법, 고급산화방법에서가장효과적으로제거될수있으며, 마찬가지로혼화 / 응집및오존처리에의해서도제거되는것으로나타났다. 5. 벤젠의최적처리방법은흡착과탈기법으로제시되고있으며기존연구결과로볼때흡착과탈기법이가장효과적인방법으로나타났다. 벤젠유입에대한장기적대책으로는입상활성탄방법이가장경제적인방법으로적용될수있다. 톨루엔역시가장효과적인처리방법은탈기방법이며장기적대응방법은입상활성탄방법이며경제성및정수장의상황에따라오존 / 활성탄병용공정도입이더효과적인처리효율을나타낼수있다. 자일렌의경우도탈기와흡착법으로제시되었으나휘발성이높아수중에녹아도대부분의양이대기중으로휘발되므로고농도수질사고의위험은적다. 자일렌역시장기적인대응방안으로는입상활

62 성탄방법이효과적이며경제성및정수장운영상황을고려하여오존처리법과 병용처리할경우자일렌의처리효율을높일수있다. 6. 비스페놀-A 는현재 WHO 에서제시한최적처리방법은없으나연구조사결과활성탄흡착, 오존산화에의해쉽게제거될수있는것으로나타났다. 따라서장기적인처리방법으로는입상활성탄방법과오존처리법이효과적이다. 노닐페놀의경우광분해, 생물학적분해에의해쉽게제거되지않는것으로나타나자연계에존재할경우자연적인분해는기대하기어려우나기존고도정수처리장의활성탄흡착공정의운전조건에서쉽게제거되는것으로나타났다. 장기적인정수장처리방안으로는오존과활성탄흡착법이효과적이다. 퍼메트린은자연계존재시미생물에의한생물학적분해나광분해에의하여쉽게제거되며 WHO 에서제안한바에따르면기존정수처리공정에서도제거가가능한것으로알려져있다. 7. 국가의용수분야위기형태는가뭄등용수부족, 홍수 태풍 지진등시설 / 설비의파괴, 수질악화및오염, 테러발생, 전산 / 시스템운영중단이며, 관심, 주의, 경계, 심각으로구분위기경보를발령한다. 이때, 주의는 I급상황, 경계는 I급상황, 심각은급수정지상황으로분류된다. 8. 미국과일본에서는수질사고에관한긴급조치및위기대응지침서를만들어각각의정수장에배포하여정수장의특성을살려자체적인위기대응매뉴얼을작성하도록한다. 이때위기대응지침서에는수질오염사고가발생한경우상황판단및긴급조치대응책, 조직체계, 유관기관과의협조체계, 교육및훈련등의내용을포함하고있다 9. 현재국내에서는 정수장내오염물질유입시행동요령 ( 환경부,2003) 을근거로정수장별위기대응매뉴얼을작성하여활용하고있다. 이매뉴얼에서는오염물질유입의응급사고시단계별조치사항은사고발견, 사고판단, 사고대응, 사후조치의단계별로대응절차및방법등이포함되어있다. 따라서본연구용역에서는금년 6월말에개정된수도법시행령과규칙을반영하고, 수질사고시보고체계등이추가된 취 정수장수질사고대응현장조치매뉴얼 을제작하였다

63 5.2 기대효과및활용방안 가. 기대효과 정수장운영시발생할수있는유해물질관련수질사고에대한신속 정확한대처방안을제시함으로써그피해를최소화하며안전한수돗물공급을통한국민신뢰도향상 유해물질별최적정수처리방법및대응시스템구축에따른테러 오염사고등에대한위기관리능력확보 유해물질유입에대비한최적정수처리방법적용방안제시 나. 활용방안 유해물질관련수질오염사고시정수장에서의긴급조치및행동요령을체계화하여효과적으로수질사고에대응하기위한운영지침으로활용 정수처리공정에서미량유해물질의체계적인관리프로그램개발을위한기초자료로활용 수도시설의시설개량시정수처리공정개량방안자료로서활용 정수장운영관리인력의교육자료로서운영인력의전문성제고

64 5.3 향후연구추진방향및제언 1. 현재상수원에서는다양한물질들이검출되고있다. 그러나본연구에서는그중에서 BTEX 등 7가지를대상오염물질로선정하여최적정수처리기술 (BAT) 을제시하였다. 따라서연차별로오염물질을계속적으로선정하여수질사고가발생시신속하게대처할수있도록지속적인연구를수행해야할것이다. 아울러본연구에서선정된물질에대한 BAT 는문헌상으로자료조사에의해고찰되었으므로경제성및여러가지정수장상황에대한고려가부족하다. 따라서향후대상오염물질별활성탄흡착방법과오존 / 생물활성탄방법에대한실제적인비교연구가후속적으로필요하다. 2. 본연구용역보고서와매뉴얼은정수장에서수질오염사고가발생하였을때현장조치사항과대응방안등에관한가이드라인을제시하고있다. 따라서각각의정수장에서는이러한내용을근거로자체정수장실정에맞는위기대응매뉴얼을구축하여활용하는것이필요하다. 또한금번에제시된 취 정수장수질사고대응현장조치매뉴얼 ( 안 ) 은정수장에서의가상훈련실시 ( 을지훈련 ) 계획에포함시키는방안도고려해볼수있다. 3. 현재미국을비롯한선진국에서는조기경보모니터링을위하여실시간모니터링에대한다양한연구들을수행하여성과들을도출해내고있다. 그러나국내의경우선진국에비해이러한분석기술개발이매우뒤처져있는상황이다. 특히, GC 와 LC,IC 등을이용한유기오염물질의실시간분석에관한연구는거의전무한상황이므로향후이에대한연구가진행되어할것으로판단된다. 아울러최근생명공학기술의발달과함께생물을이용한수질모니터링에관한연구가국외에서활발하게진행되고있으므로국내에서이에대한연구개발이적극적으로진행되어야할것이다. 4. 현재국내에 5,000 톤 / 일미만의소규모정수장이차지하는정수처리용량은 2% 에불과하지만정수장개소수는 60% 에이른다. 따라서이러한현실적인상황을고려하여인력과재원이충분하지않은소규모정수장에서의수질사고대응방안에관한연구도향후에추진되어야할것으로판단된다 년 11 월중국에서발생한벤젠유출사고로인하여급수를정지했을때비상급수체계가구축되어있지않아수많은시민들이어려움을겪었던것을거울삼아수질오염사고에대비한정수장별로철저한비상급수체계구축이필요하며, 대체수원확보등과같은비상급수에관한연구용역이필요한것으로판단된다

65 최종보고서 정수장에유해물질유입시대응시스템구축및최적정수처리기술연구 연구기관 한국수자원공사수자원연구원 국립환경과학원

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67 제출문 국립환경과학원장귀하 본보고서를 정수장유해물질유입시대응시스템구축및최적정수 처리기술연구 에대한최종보고서로제출합니다 년 8 월 연구수행기관 : 한국수자원공사수자원연구원 구사업수행기간 : ~ 연구책임자 : 정남정 연 구 원 : 임재림, 이경혁, 김성수, 이현주김자겸, 정상기, 최일경, 이영주황상철, 이경희, 방석배, 김정희김대환, 이병구, 강솔지 위탁연구책임자 : 숭실대학교환경화학공학과홍성호 - i -

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69 요약문 제 1 장서론 연구목표 상수원수에새로운유해물질이유입, 돌발적인수질오염사고또는수질기준초과시정수장에서의체계적인대응방안수립 정수장에서검출될수있는주요유해물질별분석방법및최적정수처리기술등을개발 보급하여국민들이안심하고마실수있는깨끗한수돗물을공급할수있는기반을마련 연구내용 유해물질조사및분석대상유해물질선정, 대상유해물질별유입농도에따른위해성및노출경로조사, 대상유해물질별분석방법및원리조사 최적정수처리방법도출대표적유해물질처리방법조사및분석, 대상유해물질별정수처리방법조사및제거효율측면의 priority 제시, 대상유해물질별최적정수처리방법 (BAT) 도출 유해물질별정수처리방법의국내도입시최적적용방안제시유해물질별최적정수처리방법도출, 유해물질별정수처리방법을도입시적정여부등을비교 분석하여최적정수처리기술적용방안제시 정수장에새로운유해물질의유입및수질오염사고발생시긴급조치및위기대응시스템구축국내유해물질의유입및수질오염사고발생, 테러발생시긴급조치및대응시스템조사및분석, 선진국의유해물질의유입및수질오염사고발생, 테러발생시긴급조치및대응시스템조사및분석, 유해물질별대응매뉴얼작성 제 2 장유해물질조사및분석 대상유해물질은국내수질오염사고발생현황과국내외수질사고사례조사결과, 서울시의원수및정수에서의유해물질조사결과, 국립환경과학원의조사결과, 외국의유해물질관련자료등을바탕으로현재국내에서광범위하게이용되고취수원수에서 - iii -

70 자주검출되는대표적오염물질인비스페놀-A, 퍼메트린, 노닐페놀과수질사고사례가빈번한유류사고를근거로 BTEX 화합물 ( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ) 을대상물질로선정하였다. 이렇게선정된유해물질중 BTEX 는상수원에서유류사고가났을경우정수장에유입될수있는물질로서취수원에서휘발성유기오염물질모니터링장치또는오일감시장치에서감지가될수있다. 환경관리공단에서관리하는휘발성유기화합물에대한한강수계경보기준이벤젠 10, 톨루엔 700, 에틸벤젠 300, 자일렌 500 μg /L 이므로이이상의농도가유입되었을경우경보가발생한다.BTEX 가어류치사율을보이는농도가각각다르나생물독성을보이고있으므로고농도로유입될경우물벼룩에영향을미쳐경보가발생된다.BTEX 는물속에서이온성을띠고있는물질이아니기때문에전기전도도에영향을미치지않으며,pH 에도영향을미치지않기때문에정수장에서수질자동측정장치로감지할수없다. 비스페놀-A 와노닐페놀은페놀계통으로서물속에서이온화는되나수십 ppm 이상의고농도가아닌경우전기전도도에영향을미치지않으며,pH 에도영향을미치지않는다. 그러나고농도로유입될경우페놀냄새가나므로육안으로관찰할수있다. 이두물질모두어류독성을나타내므로 BTEX 와마찬가지의증세가어류사육조에서관찰될수있다. 퍼메트린은무색 무취이므로육안관찰법으로는관찰될수없으며, 물속에서이온화되지않으므로전기전도도에영향을미치지않으며,pH 변화도일으키지않는다. 따라서현재정수장의수질모니터링시스템에서는어류사육조에서물고기의이상증세를통해서만관찰될수있다. 현재 BTEX 화합물분석방법에는여러가지국가표준분석법이제정되어있으며, 우리나라의먹는물수질방법시험법 을비롯하여 STM6200,EPA502.2,EPA524.2, EPA624 등의방법이있다. 이중에서미국, 일본, 한국등에서표준분석법으로광범위하게사용되고있는 Purge-Trap GC 및 Purge-Trap GC/MS 를이용한방법이최적분석방법으로조사되었다. 수중에잔류하는비스페놀-A 의분석은고상추출방법을이용한흡착과용매추출방법을통해시료를농축및추출한다음유도체화하여분석하는원리를이용하고있다. 비스페놀-A 및노닐페놀의분석법은현재미국 EPA 나우리나라등에서는표준분석법으로선정된방법이없고, 일본에서 speed 98( 일본환경청, 환경호르몬전략계획 ) 에서분석방법을규정하고있다. 일본이적용하고있는분석방법은 Liquid/Liquid extraction GC/MS 법또는 Liquid/Solid extraction GC/MS 법, Liquid/Solideextracion -etylation GC/MS 법이있다. 퍼메트린은물시료중의대상화합물을고상추출법으로흡착, 디클로로메탄으로추출하여 GC/MS (SIM) 으로분석 정량하는방법이다. 퍼메트린의분석은수중에잔류하는대상화합물에대하여고상추출방법을이용한흡착과용매추출방법을통해시료를농축하고추출하는원리를이용한다. Liquid/Liquid extraction GC/ECD(508) 법과 Liquid/Solid Extraction GC/ECD 법 (508.1),Liquid/solid Extraction GC/MS 법 (525.2) 방법이준용되고있다. - iv -

71 제 3 장최적정수처리방법 유기물질을처리할수있는대표적인정수처리방법은활성알루미나법, 활성탄처리방법, 폭기방법, 클로라민소독, 염소소독, 이산화염소소독, 이온교환법, 막여과처리방법, 오존처리방법, 자외선소독방법등이있다. 본연구에서선정된 BTEX 는휘발성유기물질에해당되므로활성탄방법과폭기방법, 고급산화방법에서가장효과적으로제거될수있으며, 오존처리등의산화처리에도효과적인것으로나타났다. 퍼메트린, 비스페놀-A, 노닐페놀은비휘발성유기오염물질로서활성탄방법, 역삼투또는나노여과방법, 고급산화방법에서가장효과적으로제거될수있으며, 마찬가지로혼화 / 응집및오존처리에의해서도제거되는것으로나타났다.WHO 에서제시하는정수처리방법에서벤젠의최적처리방법은흡착과탈기방법으로제시하고있으며기존연구결과로볼때흡착과탈기방법이가장효과적인방법으로나타났다. 벤젠유입에대한장기적대책으로는입상활성탄방법이가장경제적인방법으로적용될수있다. 톨루엔역시가장효과적인처리방법은탈기방법이며장기적대응방법은입상활성탄방법이며경제성및정수장의상황에따라오존 / 활성탄병용방법도입이더효과적인처리효율을나타낼수있다. 자일렌의경우도탈기와흡착방법으로제시되었다. 하지만자일렌의경우휘발성이높아수중에녹아도다시대부분의양이대기중으로휘발되므로고농도수질사고의위험은적다. 자일렌역시장기적인대응방안으로는입상활성탄방법이효과적이며경제성및정수장운영상황을고려하여오존처리방법과병용처리할경우자일렌의처리효율을높일수있다. 비스페놀-A 는아직까지 WHO 에서제시한최적방법은없으나연구조사결과활성탄흡착, 오존산화에의해쉽게제거될수있는것으로나타났다. 따라서장기적인처리방법으로는입상활성탄방법과오존처리방법이효과적이다. 노닐페놀의경우광분해, 생물학적분해에의해쉽게제거되지않는것으로나타나자연계에존재할경우자연적인분해는기대하기어려우나기존정수처리장의활성탄흡착방법의운전조건에서쉽게제거되는것으로나타났다. 장기적인정수장처리방안으로는오존, 활성탄처리방법이효과적이다. 퍼메트린은자연계존재시미생물에의한생물학적분해나광분해에의하여쉽게제거되며 WHO 에서제안한바에따르면기존정수처리공정서도쉽게제거가가능한것으로알려져있다. 제 4 장정수장위기대응시스템 국가의용수분야위기형태는가뭄등용수부족, 홍수 태풍 지진등시설 / 설비의 - v -

72 파괴, 수질악화및오염, 테러발생, 전산 / 시스템운영중단이며, 관심, 주의, 경계, 심각으로구분위기경보를발령한다. 이때, 주의는 I급상황, 경계는 I급상황, 심각은급수정지상황으로분류된다. 미국과일본에서는수질사고에관한긴급조치및위기대응지침서를만들어각각의정수장에배포하여정수장의특성을살려자체적인위기대응매뉴얼을작성하도록한다. 이때위기대응지침서에는수질오염사고가발생한경우상황판단및긴급조치대응책, 조직체계, 유관기관과의협조체계, 교육및훈련등의내용을포함하고있다. 현재국내에서는 정수장내오염물질유입시행동요령 ( 환경부, 2003) 을근거로정수장별위기대응매뉴얼을작성하여활용하고있다. 이매뉴얼에서는오염물질유입의응급사고시단계별조치사항은사고발견, 사고판단, 사고대응, 사후조치의단계별로대응절차및방법등이포함되어있다. 제 5 장결론및향후연구추진방향 대상유해물질은현재국내에서광범위하게이용되고취수원수에서자주검출되는대표적인물질인비스페놀-A, 퍼메트린, 노닐페놀과수질사고사례가빈번한유류사고를근거로 BTEX 화합물 ( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ) 을대상물질로선정하였다. BTEX 의최적처리방법은흡착과탈기방법이며, 장기적대책으로는입상활성탄방법이가장경제적인방법으로적용될수있으며, 경제성및정수장의상황에따라오존 / 활성탄병용공정도입이더효과적인처리효율을나타낼수있다. 비스페놀-A 와노닐페놀도활성탄흡착과오존산화에의해쉽게제거될수있으며, 장기적인처리방법으로는오존 / 활성탄병용공정이효과적이다. 퍼메트린은자연계존재시미생물에의한생물학적분해나광분해에의하여쉽게제거되며 WHO 에서제안한바에따르면기존정수처리공정에서도제거가가능한것으로알려져있다. 미국과일본에서는수질사고에관한긴급조치및위기대응지침서를만들어각각의정수장에배포하여정수장의특성을살려자체적인위기대응매뉴얼을작성하도록한다. 국내에서도 정수장내오염물질유입시행동요령 ( 환경부,2003) 을근거로정수장별위기대응매뉴얼을작성하여활용하고있으나본연구용역에서는금년 6월말에개정된수도법시행령과규칙을반영하고, 수질사고시보고체계등이추가된 취 정수장수질사고대응현장조치매뉴얼 을제작하였다. 본연구에서제시한대상오염물질이외의다른물질에대하여연차별로오염물질을계속적으로선정하여지속적인연구용역을수행하여수질사고가발생시신속하게대처할수있도록해야할것이다. 아울러본연구에서선정된물질에대한 BAT 는문헌상으로자료조사에의해고찰되었으므로경제성및여러가지정수장상황에대한 - vi -

73 고려가부족하다. 따라서향후대상오염물질별실제적인연구가필요하다. 본연구용역보고서와매뉴얼은정수장에서수질오염사고가발생하였을때현장조치사항과대응방안등에관한가이드라인을제시하고있다. 따라서각각의정수장에서는이러한내용을근거로자체정수장실정에맞는위기대응매뉴얼을구축하여활용하는것이필요하다. 현재미국을비롯한선진국에서는실시간모니터링에대한다양한연구들을수행하여성과들을도출해내고있다. 그러나국내의경우선진국에비해이러한분석기술개발이매우뒤처져있는상황이다. 향후이에대한연구가진행되어할것으로판단된다. 국내현실을고려하여인력과재원이충분하지않은소규모정수장에서의수질사고대응방안에관한연구도향후에추진되어야할것으로판단된다. 수질오염사고에대비한정수장별로철저한비상급수체계구축이필요하며, 대체수원확보등과같은비상급수에관한연구용역이필요한것으로판단된다. - vii -

74 - viii -

75 목 차 제 1장서론 연구필요성 연구목표 연구내용및방법 수질오염사고사례 국내수질오염사고발생현황 국외수질오염사고발생현황 13 제 2장유해물질조사및분석 대상유해물질선정 국내 외수질기준조사및비교 국내 외유해물질자료및관련연구동향 대상유해물질선정 대상유해물질별위해성및노출경로 BTEX 화합물 ( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ) 비스페놀-A(Bisphenol-A) 노닐페놀 (Nonylphenol) 퍼메트린 (Permethrin) 오염물질발견을위한모니터링시스템 수질모니터링시스템의종류 수질이상징후발견경보시스템의종류및운영방법 국외생물모니터링현황 대상물질에대한수질모니터링장치에서의예상되는반응 새로운첨단수질모니터링시스템의필요성 대상유해물질별분석방법및원리조사 BTEX 비스페놀-A 와노닐페놀 퍼메트린 94 - ix -

76 제 3장최적정수처리방법 대표적유해물질처리방법 활성알루미나법 활성탄처리방법 폭기방법 클로라민소독 염소소독 이산화염소소독 이온교환법 막여과처리방법 오존처리방법 자외선소독 대상유해물질별처리방법조사및분석 BTEX 비스페놀-A 노닐페놀 퍼메트린 대상유해물질별최적처리방법 대상유해물질별정수처리방법의국내도입시최적적용방안 국내수도시설현황 유해물질유입시정수장에서의대응방안 ( 외국사례 ) 대상유해물질별최적처리방법의적용방안 155 제 4장정수장위기대응시스템 수도사고발생시긴급조치및위기대응시스템 정수장위기대응시스템 수질이상 / 오염시긴급조치및대응시스템조사및분석 테러발생시긴급조치및대응시스템조사 수질사고대책반구성및운영 ( 안 ) 선진국의긴급조치및위기대응시스템 중소규모수도시스템에서응급대응계획지침서 ( 미국 ) 수도시설에서응급대응및복구계획 수질오염사고에관한위기관리실시요령책정매뉴얼 ( 일본 ) 수도사고위기대응매뉴얼 x -

77 4.3.1 정수처리공정별긴급조치요령 단계별조치사항 주민공지방식 오염물질별처리방법 208 제 5장결론및향후추진방향 결론 기대효과및활용방안 향후연구추진방향및제언 218 참고문헌 219 부록 223 별표 1 수도수질사고업무추진흐름도 225 별표 2 수돗물수질오염물질별특성에따른상황판단기준 226 서식 1 정수장사고발생시보고서식 228 서식 2 주민공지발령문및해지문서식 231 서식 3 주민공지제실시결과보고 xi -

78 표목차 표 1.1 수돗물안전성이논란이된오염사고사례 11 표 1.2 국내대표적인정수장내수질사고사례 12 표 1.3 미국의주요상수수질사고사례 18 표 1.4 일본동경권주요하천상수수질사고사례 19 표 1.5 세계각국의상수수질사고사례 21 표 2.1 먹는물중미생물의수질기준 26 표 2.2 먹는물중무기물질의수질기준 27 표 2.3 먹는물중유해화합물질의수질기준 28 표 2.4ChemicalContaminantCandidatesLists2(CCL2) 37 표 2.5 국내상수도계통에서비스페놀-A 검출현황 43 표 2.6 국내상수도계통에서노닐페놀검출현황 43 표 2.7 국내상수도계통에서퍼메트린검출현황 44 표 2.8 벤젠의생체독성 47 표 2.9 벤젠의유해성 48 표 2.10 벤젠의노출경로 49 표 2.11 톨루엔의인체독성 51 표 2.12 톨루엔의생체독성 51 표 2.13 톨루엔의유해성 52 표 2.14 톨루엔의노출경로 53 표 2.15 노출형태에따른에틸벤젠의노출평가량 55 표 2.16 물속에서에틸벤젠의농도 55 표 2.17 에틸벤젠의생체독성 56 표 2.18 에틸벤젠의유해성 57 표 2.19 자일렌의유해성 58 표 2.20 자일렌의노출경로 58 표 2.21 자일렌의인체노출시특성 59 표 2.22 비스페놀-A 의생체독성 61 표 2.23 비스페놀-A 의유해성 62 표 2.24 노닐페놀의생체독성 64 - xii -

79 표 2.25 노닐페놀의유해성 65 표 2.26 노닐페놀의노출경로 65 표 2.27 퍼메트린의유해성 68 표 2.28 퍼메트린의노출경로 69 표 2.29 경보발령기준이되는측정장비 70 표 2.30 경보발령기준및조치사항 71 표 2.31 측정항목별경보발령농도기준 ( 팔당취수원 ) 72 표 2.32 측정항목별상황판단기준 73 표 2.33 어류반응에따른추정원인및조치방법 75 표 2.34 어류가폐사한직후아가미상태에따른오염판단기준 76 표 2.35 어류관찰을통한독성물질추정 76 표 2.36 독성물질별어류치사농도기준 77 표 2.37 대상유해물질에대한어류별치사농도 81 표 2.38Rapid MonitoringSystem 에관련된 AwwaRF 와 WERF 의연구현황 83 표 2.39BTEX 분석방법 85 표 3.1 오염물질그룹별적용가능한수처리기술 101 표 3.2 국내수질기준에포함된오염물질별처리방법별처리효율 102 표 3.3 주요오염물질별처리방법별처리효율 103 표 3.4 유기물질에대한 Freundrich 흡착상수값 111 표 3.5 분리막의명칭 종류및분류 125 표 3.6 연도별상수도보급현황 141 표 3.7 시 도취수시설시설용량현황 142 표 3.8 한국수자원공사취수시설시설용량현황 142 표 3.9 시 도정수장시설용량현황 143 표 3.10 한국수자원공사정수시설현황 143 표 3.11 정수시설규모별정수장수와처리용량 143 표 3.12 무기물질에대한 BAT 146 표 3.13 씬시내티정수장의활성탄흡착지사양 147 표 3.14 오츠시정수장현황 148 표 3.15 각정수장의시설재원 151 표 4.1 국가용수분야위기경보수준 169 표 4.2 오염물질별긴급처리방법 xiii -

80 그림목차 그림 1.1 사고원인별발생현황 ( 환경부보도자료,2005) 6 그림 1.2 연도별사고발생현황 ( 환경부보도자료,2005) 7 그림 1.3 사고유형별발생현황 ( 환경부보도자료,2005) 7 그림 1.4 수계별발생현황 ( 환경부보도자료,2005) 7 그림 2.1 독일 Karlsruhe 의조기경보시설 79 그림 2.2 독일라인강, 도나우강, 엘베강의연속적인생물모니터링설치현황자료 80 그림 2.3Phenetol 유도체의형성과정 87 그림 2.4TIC ofalkylphenols 93 그림 2.5 노닐페놀의 phenetol 유도체의측정된 massspectra 94 그림 2.6 비스페놀-A 의 phenetol 유도체의측정된 massspectra 94 그림 3.1 수중불순물의크기및분리방법 126 그림 3.2 분리막에의한제거대상물질의종류와크기 131 그림 3.3 국내정수처리수원별이용현황 142 그림 3.4 국내정수처리방식별분포특성 144 그림 3.5NDMA 처리를위한 MF와 RO 의모식도 154 그림 3.6 벤젠이정수장에유입되었을때대응방안 157 그림 3.7 톨루엔이정수장에유입되었을때대응방안 158 그림 3.8 에틸벤젠이정수장에유입되었을때대응방안 159 그림 3.9 자일렌이정수장에유입되었을때대응방안 160 그림 3.10 비스페놀-A 가정수장에유입되었을때대응방안 161 그림 3.11 노닐페놀이정수장에유입되었을때대응방안 163 그림 3.12 퍼메트린이정수장에유입되었을때대응방안 164 그림 4.1 용수분야국가위기경보발령체계 168 그림 4.2 중 대형정수장에서사고대책반구성및업무 179 그림 4.3 소형정수장에서사고대책반구성및업무 180 그림 4.4 수질사고발생시보고체계 181 그림 4.5 수질사고복구완료시보고체계 182 그림 4.6 긴급대응계획협동자의개략도 185 그림 4.7 위협경고의종류 xiv -

81 Ⅰ. 서론 - 1 -

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83 Ⅰ. 서론 1.1 연구필요성 최근인구의증가, 도시화, 산업활동의고도화, 생활양식의변화등에따라각종오염물질의발생이증가되고, 호소등의부영양화로식물플랑크톤의대량증식으로인한상수원의맛 냄새문제, 유기염소계화학물질과각종농약에의해하천, 지하수등에새로운오염발생빈도의증가등환경오염이심화됨에따라먹는물문제가날로그중요성이증가되고있는실정 특히, 먹는물중미량유해물질인휘발성유기물질, 유기용제, 소독부산물, 농약, 다환방향족탄화수소, 프탈레이트등의합성유기화합물, 중금속과최근에주목받기시작한내분비계장애물질등인간의건강에큰영향을미치는물질들의검출이계속적으로증가되고있는추세 우리나라는상수원수의 92% 를지표수에의존하고있고, 화학산업의발달에따라다양한종류의유해물질이상수원수에유입되어기존의정수처리공정에서제거되지않은채수돗물에서검출되는사례가발생하고있음. WHO 보고에의하면물중에는 2,000 여가지의화학물질이존재하며 750 여종의물질이먹는물에서검출되고있으며, 이중 600 여종이상이유기오염물질로알려져있다. 이들물질중에는 2004 년낙동강수계에서검출되어심각한문제를일으켰던 1.4- 다이옥산과같이인간에게발암성, 돌연변이원성및유독성인물질이포함되어있어그대책마련이시급한상황 현재국립환경과학원과한국과학기술연구원을중심으로 1992 년부터수돗물에서의미량유해물질함유실태조사와더불어분석방법에관한연구를수행하고있으나상수원수에제도적으로관리되지않은새로운유해물질이유입되거나수질오염사고시정수장에서신속하고체계적으로대응할수있는관리시스템이제대로구축되어있지않은실정이며, 아울러이들유해물질의최적정수처리기술이개발 보급되지않아테러 오염사고등에대비한위기관리능력이부족한실정 1.2 연구목표 상수원수에새로운유해물질이유입, 돌발적인수질오염사고또는수질기준초 과시정수장에서의체계적인대응방안수립 - 3 -

84 정수장에서검출될수있는주요유해물질별분석방법및최적정수처리기술 등을개발 보급하여국민들이안심하고마실수있는깨끗한수돗물을공급할 수있는기반을마련 1.3 연구내용및방법 본연구에서는기존의유해물질유입사고사례및원수에서검출사례등의자료조사를통하여 BTEX( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ), 비스페놀-A, 노닐페놀, 퍼메트린을연구대상유해물질로선정하였다. 아울러선정된유해물질별최적정수처리방법은기존국내 외연구논문및문헌조사내용을바탕으로현장에서적용이가능하며경제성등을고려한최적정수처리방법을도출하였다. 정수장유해물질유입및수질오염사고발생시긴급조치및위기대응시스템은기존환경부훈령을바탕으로정수장자체적으로수립한위기대응시스템을보완하여구축하였다. 각항목별세부연구내용및방법은다음과같다. 가. 유해물질조사및분석 대상유해물질선정 -국내, 선진국,WHO 수질항목및기준항목비교조사 -국내 외유해물질자료및관련연구동향조사 -수돗물사고사례원인물질조사 대상유해물질별유입농도에따른위해성및노출경로조사 -대상유해물질의위해성평가자료조사및배출원및노출경로조사 -현재모니터링시스템에서나타나는징후및상황판단자료조사 대상유해물질별분석방법및원리조사 -EPA,Standard method 등조사및최적분석방법제시 나. 최적정수처리방법도출 대표적유해물질처리방법조사및분석 -문헌조사를통한대표적인유해물질처리방법조사 대상유해물질별정수처리방법조사및제거효율측면의 priority 제시 -문헌조사를통하여대상유해물질별로정수처리방법과효율을분석하여처리방법의우선순위를제시 대상유해물질별최적정수처리방법 (BAT) 도출 - 4 -

85 - 앞서조사된유해물질별정수처리방법을비교평가하여최적처리방법을제시 다. 유해물질별정수처리방법의국내도입시최적적용방안제시 유해물질별최적정수처리방법도출 -계량화된유해물질처리방법별처리효율자료와국내수도정책, 정수장실정및경제성등을고려한유해물질별최적정수처리방법도출 유해물질별정수처리방법을도입시적정여부등을비교 분석하여최적정수처리기술적용방안제시 라. 정수장에새로운유해물질의유입및수질오염사고발생시긴급조치및위기대응시스템구축 국내유해물질의유입및수질오염사고발생, 테러발생시긴급조치및대응시스템조사및분석 -새로운미량유해물질발견시처리규정 ( 환경부훈령제599 호, ) 및정수장내오염물질유입시행동요령 ('03.1 환경부 ) 과연계하여체계적인보고와원인규명시스템등위기대응시스템구축 ( 안 ) 제시 -대상유해물질에대한수질오염상황판단기준제시 선진국의유해물질의유입및수질오염사고발생, 테러발생시긴급조치및대응시스템조사및분석 -미국, 일본등의수도사고관련위기대응시스템관련자료조사및분석 유해물질별대응매뉴얼작성 -정수장에오염물질유입시수질사고대응현장조치매뉴얼작성 ( 모니터링, 분석, 장단기정수처리대책등 ) - 5 -

86 1.4 수질오염사고사례 국내수질오염사고발생현황 가. 수질사고의정의 수도사고및계획단수업무지침제2조 상수원에수질오염물질이유입되어정수처리에특별한조치가요구되거나, 수돗물을먹는물및침전수수질기준으로처리할수없게되는경우로서, 수돗물을정상적으로공급할수없는사고 나. 발생현황 96 년부터 05 년까지 10 년동안 98 년도가 112 건으로가장많았으며 98 년을기점으로계속감소되는추세를나타내 04 년에는 45 건으로대폭감소하였다가 05 년에다시증가하였다. 수질오염사고가매년감소되는원인은상수원주변도로에대한 통행제한제도도입, 산업단지하류등 4대강주요지점의 수질자동측정망설치 운영,12 월부터다음해 6월까지 갈수기및봄철수환경변화에따른예방대책 등수질오염사고예방대책을지속적으로추진한성과이다. 원인별로는관리부주의로인한수질오염사고가가장많으며, 그밖에자연현상, 교통사고, 기계고장등으로인하여수질오염사고가발생하였다. 사고유형별로볼때유류유출에의한사고가가장많으며그외화학물질유출에의한사고도꾸준히발생하고있다. 4.4% 2.2% 21.7% 47.8% 23.9% 관리부주의 자연현상 교통사고 기계고장 기타 그림 1.1 사고원인별발생현황 ( 환경부보도자료,2005) - 6 -

87 사고발생건수 그림 1.2 연도별사고발생현황 ( 환경부보도자료,2005) 유류유출 수환경변화 화학물질 기타 사고발생건수 그림 1.3 사고유형별발생현황 ( 환경부보도자료,2005) 한강 금강 낙동강 영산강 사고발생건수 그림 1.4 수계별발생현황 ( 환경부보도자료,2005) - 7 -

88 수계별로는 2005 년도의경우한강 17 건, 금강 7건, 영산강 6건, 낙동강 5건등기타 24 건발생으로한강수계가낙동강등타수계보다사고발생이많은것으로나타났으며, 낙동강이유역면적에비해적게발생되었다. 한강수계에서수질오염사고가매년많이발생되고있는원인은전국폐수배출업소중 32% 가동수계권내에산재해있어이와연계된산업활동과인구집중의영향으로추정된다. 반면유역면적이넓고, 폐수배출업소수 ( 전국 14%) 도상대적으로많은낙동강의경우에는 4대강중가장적게발생되는데, 이는 90 년대초페놀, 유기용제사고등대형수질오염사고를경험함에따라수질오염사고예방에철저를기하는것으로분석된다. 다. 수질사고유형별발생원인 기름유출사고 -유조차가운행중전복되거나취급부주의및시설노후화에의한유출 -각종공사장, 골재채취장에서부주의에의한누출 -폐유를고의로하천, 우수 / 오수관로등에무단배출 유해화학물질유출사고 -운반용차량, 탱크로리등이운행중하천등에전복 -보관시설및이송배관등설비의노후, 부식, 통파 -취급과정에서부주의, 자동제어장치의고장등 -화재발생시진화과정에서소화수등에섞여유출, 폐기된유해물질무단투기 수환경변화 -용존산소부족및유독물질유입으로물고기등수생생물폐사 -소량강우시초기우수에의한오염물질다량유입 -유기물질, 암모니아성질소농도증가로오염도급상승 기타사고 -홍수기고탁도유입 -철, 망간등에의한적수및흑수장해 -조류발생에의한맛 냄새발생및정수처리장해 라. 대표적국내수질사고 1) 자연재해에의한시설피해현황 - 8 -

89 ~ 9.1 태풍 -피해지역 : 울산시남구여천동한국비료공장부지내 -피해원인 : 태풍 ( 다이너호 ) 으로인한피해 -피해현황 : 법면 Sliding 으로인한관 (HP D400 mm,l=15m) 유실 ' ~ 7.19 태풍 -피해지역 : 마산시봉림동 -피해원인 : 태풍 ( 셀마 ) 으로인한피해 -피해현황 : 주남~반송간신관부에서호우시강우로인한하천부토피유실로인한관 (PCC D1,350 mm ) 파열 ' 폭설 -피해지역 : 대전시대덕구묵상동 100( 한국타이어 구내 ) -피해원인 : 충청권폭설에따른풍설하중으로철탑선로지지대용앵글훼손및선간지락으로인한정전 -피해현황 : 정전으로인한현도취수장가동중단및취수중단대청취수장긴급가동및 Ⅰ Ⅱ단계유수전환, 지자체시설가동으로급수제한에의한피해방지 -복구현황 :22.9 kv임시전력우선수전 (3.10) 및 154 kv수전선로복구완료 2) 인위재난에의한피해현황 낙동강페놀오염사건 -1차페놀오염 : 구미공단두산전자에서페놀원액이파손된파이프를통해낙동강으로유입 -2차페놀오염 : 부실보수공사로인해파손되어파이프로페놀원액이낙동강으로유입 -교훈 : 상수원에오염발생시광범위한지역에상수도공급을마비시키므로사전에예방하기위한철저한단속필요 교통사고에의한유류유출 -피해지역 : 의암호직하류 500m 하천변 -피해원인 : 과속으로인한교통사고 -피해현황 : 급커브길에서과속으로인한유조차전복으로북한강에경유약 20,000l 가유입 교통사고에의한유류유출 - 9 -

90 -피해지역 : 강원도원주군지정면보통리 -피해원인 : 과속으로인한교통사고 -피해현황 : 과속으로팔당댐 90 km지점인동화교에산업용윤활유 20,000l 를적재한차량이전복하여대량으로기름유출 교통사고에의한유류유출 -피해지역 : 양평군개군면공세리일원 -피해원인 : 운전자부주의로인한교통사고 -피해현황 : 경유 20,000l 를적재한유조차의전복으로화재발생및유류유출발생 유류운반관로파손에의한유류유출 -피해지역 : 경북달성군삼원교 -피해원인 : 성서공단내대일공업사의폐유이송배관이파손되어폐유 790.8L 를하수구로방류 -피해현황 : 대구성서공단에서기름이유출되어대명천및낙동강본류에기름띠형성 부주의에의한유류유출 -피해지역 : 구미낙동대교 -피해원인 : 작업인부의부주의 -피해현황 : 경북구미 3공단내삼아화섬에서 90,000L 용량의지하탱크에벙커C유를주입하다가인부부주의로약 10,000L 가유출 화재에의한농약유출 -피해지역 : 경북점촌시점촌동소재제일농약사 -피해원인 : 농약보관창고의화재 -피해현황 : 농약보관창고에화재로인한폭발로살충제등농약류약 16,000 L가낙동강지류인영산강으로유입 헬기추락에의한유류유출 -피해지역 : 올림픽대교 ( 자양취수장상류 1km 지점 ) -피해원인 : 올림픽대교에헬기충돌로추락 -피해현황 : 올림픽대교군용헬기 (CH-47) 추락에따른기름유출 부주의에의한응집제과다유입 -피해지역 : 한국수자원공사태백권관리단황지정수장 -피해원인 : 기존약품투입설비철거작업시작업자의부주의로배관세척용밸브가개방되어약품이과다누출됨

91 - 피해현황 : 응집제 (PACS) 약 404ppm( 평상시의 27 배 ) 가량이 13 시간여동안 혼화지로과다유입하여수질기준초과용수의공급및단수발생 3) 수돗물안전성논란다음표 1.1 은국내에서논란이되었던오염사고사례를보여주고있는것으로서 91 년낙동강에페놀오염사고를비롯하여 94 년디클로로메탄이낙동강에서검출되어수돗물에냄새가나는사고가다시발생하였었다.90 년대후반수돗물에서바이러스가검출되는사건으로인하여수돗물에대한불신이심화되었다. 표 1.1 수돗물안전성이논란이된오염사고사례 시기주요내용비고 중금속오염 ( 전국주요 10 개정수장에서중금속과각종세균이기준초과 ) THM 과다검출 ( 전국 252 개정수장중 17 개정수장에서발암물질인 THMs 이기준초과 ) 수돗물기피 감사원, 서울시, 보사부간논란으로불신증폭 낙동강페놀오염 ( 두산전자구미공장에서페놀원액이낙동강으로유출되어수돗물에서악취를발생 ) 4 대강수질개선종합대책 디클로로메탄검출 ( 낙동강디클로로메탄에의한수돗물냄새사고발생 ) 상하수도업무이관 1997~2001 수돗물바이러스검출논란불신의심화, 소독기준강화 정수장할로초산과다검출논란수돗물불신 정수장 Cryptosporidium 검출논란수돗물음용율 2% 이하 ,4- 다이옥산검출 ( 구미지역섬유제조공정에서배출된발암성물질인 1,4- 다이옥산이낙동강에수계정수장에서검출 ) 4) 대표적인정수장내수질사고다음표 1.2 는국내정수장내에서발생한대표적인수질사고사례로서염소설비와응집제및알칼리제설비에서일어나는약품설비사고와여과지관리상사고, 침전슬러지처리설비와같은시설설비상의사고가정수장내에서일어나고있다

92 표 1.2 국내대표적인정수장내수질사고사례 사고유형별사고개요원인 공업용수와생활용수를모두전 암모니아성질소농도가원수 전염소 염소처리함으로써부적절한양의 2.65 mg /L, 정수 2.55 mg /L 롤 설비 약품두입으로 암모니아성질소의 기준의 5 배정도검출되었으나 사고 제거가원활하지못하여급수전 약품투입이적절히이루어지지 에서냄새문제발생 않음. 서울구의정수장급수전에서잔류 정확한원인은발견되지않았으 후염소 염소농도부족으로인하여냄새문 나, 배수지에서 급수전까지의 설비 제민원이수차례발생 거리가멀고잔류염소가부족하 약품설비사고 사고응집제와알칼리제설비사고사례 비린내와락스냄새발생 파주문산정수장의급수전에서 1994 년 1~6 월까지적수문제민원이 29 건발생. 여악취가발생한것으로추정. 조류에의한영향으로추정. 응집제로황산반토를사용하여 ph 가낮아져 ph 조절을위해소석회등을사용하였으니, 배수관의 ph 가산성으로침적되어있던철부식물이급수수요증대로수압이강해져유출된철염 에의해발생한것으로추정 과다한활성탄투입으로인해흑 응집약품투입의순간적부적절 기타약품설비에의한사고 수가발생한사례 -부산덕산정수장 액반의과다투입으로민원발생및식품회사손해보상청구 -가양 로침전지 ( 맥동식 ) 에서플록물결이정상적으로형성되지않아서발생. 부평정수장 (80 년대 ) 여과지관 여과지 하절기 조류 과다번식으로 인한 여과지 기능상실과 냄새문제 민 원발생 하절기과다한조류의번식으로 인해완속여과지의기능상실및 급수전에서 곰팡이 냄새문제를 야기함. 리상사고 설비 하절기조류과다번식으로인한급수전냄새문제민원발생 역세척의기산이자동으로되어있어완전한역세가되지않아조류의영향에의해급수전에서냄새문제발생

93 사고유형별사고개요원인 94 년 3 월, 인천남동정수장에서 침전슬러지농축조의크기가침 농축슬러지반송으로인한냄새 전지의슬러지용량에비해작 민원발생함 게설계되어있었음 ( 농축률 4%). 침전조슬러지를청소할 시설설비상의사고 침전슬러지처리설비사고사례정수장내 인천노은정수장에서약품투입 때배출되는슬러지로농축조에서과부하를받아이미농축되어있던농축슬러지가부상되어회수조로 overfiow 됨. 따라서회수조에서슬러지가원수조로반송됨으로써발생한취기가정수와함께 2시간정도급수지역으로배수되었기때문임. 정수장내지하로매설된약품투 시설의 시설의파이프고장으로약품이 입시설의관파이프의스리브 고장및 양식장으로유입되어양어장어 부분의고장으로약품 ( 황산반 사고로 류폐사사고발생 토 ) 이누출되어양식장으로유 인한사례 입. 운전관리상의사고 수질검사방법의사고 94 년 6월낙동강에서페놀농도가기준의수십배를초과하여취수중단을한사고발생 예전의페놀사고시측정하였던기기를정확하게세척하지않아잔류되어있던페놀이금번측정시높은농도로검출되어발생 국외수질오염사고발생현황 가. 대표적인외국의수질사고사례 1) 블루베이비병 장소 : 체코슬로바키아 연도 :1953 년 ~ 1960 년 원인물질 : 질산성질소 발생과정및원인규명 -블루베이비병은 1945 년미국의컴리 (Comly) 에의해유아에서의발병이처음보고되었는데, 다량의질산이함유되어있는식수로인해발생한질병으로푸른아기라는뜻에서블루베이비 (Blue Baby) 라는이름이붙여져있다. 질산

94 은체내혈액에서헤모글로빈과결합하여산소운반을방해하며, 이때문에호흡으로얻어진산소가신체각부분으로전달되지못하여몸이푸른색으로변하게된다. 블루베이비증상이나타나면성장발육이저해되고빈혈등으로인해심할경우는사망하게된다 년부터 1960 년사이에체코에서태어난수백명의어린이가푸른색으로변해간다는보고가이어지고, 특히산모는건강한데도갓태어나아기는푸른색을띄는사례가많아지게되었다. 즉이러한증상은체내헤모글로빈이충분한어른에게는발생빈도가낮지만신체활동에비해산소운반헤모글로빈의양이부족한어린이에게는체내에유입되는질산의양이적더라도쉽게나타난것이다. 특히산모의혈액을통해서산소를공급받아야하는태아의경우매우적은질산에도영향을크게받는다. 피해상황 -체코슬로바키아에서는 1953 년에서 1960 년에걸쳐 5,800 명의어린이가운데 115 명이이병에걸렸고, 그중 8% 가사망,52% 가중증,40% 가가벼운증상인것으로보고되었다. 체코에서발생한사례외에미국을비롯한세계여러나라에서도보고된식수오염피해로서, 블루베이비증상은도시보다지하수를식수로사용하는농촌에서자주발생하고있다. 미국미네소타주의경우에는 139 명을대상으로사례조사를실시한결과 89mg/L 이상농도의질산성질소가함유된물을마신사람들은사망률이 10% 증가되었다고한다. 또한독일에서도 100mg/L 이상의질산성질소가함유된물을음용한사람들이발병한사례가있었다. 교훈및유의사항 -용수시스템오염시유속의흐름과상황을분석평가하여오염원발생지점에근접해있는지역의취약성을평가및보완필요 -시스템적으로분석과평가를실시하고용수시스템구축시모델링을통해사전위기요인예측 -확산초기와파급효과를고려하여긴급대응체계확인 -초기에위기징후사항을정확히분석 평가대응 2) 레만호오염 장소 : 스위스레만호 연도 :1950 년대말

95 원인물질 : 합성세제 발생과정및원인규명 -합성세제는동식물의기름으로만드는유지비누와는달리그원료가석유나석탄등천연화석자원으로부터여러단계의합성과정을거쳐만들어진다. 합성세제는 2차세계대전후부터일반가정에서도사용하게되었으며, 레만호도이러한합성세제에의하여급속하게오염되기시작하였다. 합성세제는수중생물에게매우유독하며물에서쉽게분해되지않고, 부영양화를일으키는인을다량함유하고있다. 피해상황 -레만호의물은 1950 년대초부터점점오염되어갔으며 1950 년대말경에는악취는말할것도없고생물이더이상살수없는죽음의호수로변하였다. -한편 1950 년영국의모그덴하수처리장에서는처리되지않고방류된합성세제가거품을일으켜인근하천이크게오염되기도하였으며, 년독일에서는갈수기에정수장에서처리되지않고그대로수돗물이흘러들어간합성세제로인하여수돗물이오염되는사건이발생하기도하였다. 사고후처리과정및조치 년스위스와프랑스는레만호의오염방지를위한양국간협정을체결하여오염배출원을조사하기시작하였으며, 행정적규제를양국공동으로실시하였다. 주요오염원부터우선적으로폐수처리장을설치하기시작하였는데,20 년동안약 120 개의폐수처리장이레만호유역에건설되어대부분의인이제거되었다.20 년에걸친이와같은스위스와프랑스의공동노력에힘입어 1970 년대말부터레만호의물은맑아지기시작해서물고기가다시뛰노는호수가되었다. -한편경성세제에의한수질오염문제를해결하기위하여세정력은더우수하고물속에서분해속도도빠른연성세제가개발되었다. 각국에서는합성세제의연성화정책을추진하고있는데, 독일은 1964 년, 미국은 1965 년, 영국은 1966 년, 일본은 1975 년부터, 그리고우리나라는 1980 년 11 월부터이를시행하고있다. -그러나합성세제의연성화만으로수질오염문제가해결된것은아니며, 그외에도폴리인산염의함량등문제점을안고있다. 그러므로앞으로도수질오염을더적게일으키는세제의개발뿐만아니라세제사용량자체를줄이려는노력이필수적으로뒤따라야할것이다. 교훈및유의사항

96 -상수원지역의환경오염물질유출업체지도철지및감시활동강화 -친환경물질개발을통한장기적대책수립필요 -상수원에오염이발생하였을경우상수도체계마비발생이가능하며이를예방하기위해철저한지도단속필요 -오염발생시대응하기위한세부적인대응계획이수립필요 3) 바젤사건 장소 : 스위스바젤 연도 :1986 년 11 월 1일 원인물질 : 유해화학물질 ( 살충제, 살균제, 솔벤트연료및중금속수은 ) 발생과정및원인규명 -라인강상류유역스위스바젤부근의화학및의약품제조회사인산도스사의화학물질저장고에서화재가발생하였다. 이창고에는 1,300 톤에달하는 90 여종의화학물질이보관되어있었는데화재진화를위해사용한다량의물과함께이들은곧바로라인강으로흘러들어가라인강을하루아침에죽음의강으로변모시키고, 부근토양과지하수로스며들어오염시켰다. 또한화재시발생한유독한연기는사람과주변생물상에큰피해를유발하였다. 피해상황 -라인강에서식하던수중생물은떼죽음을당하였고사고지점하류 400 킬로미터에해당하는하천구간의저수생물은완전히사라져버렸다. 피해액은 400 억달러로추정되고있으며, 하천정화노력으로많이회복되긴했지만지금도하천퇴적물에서는유해화학물질이검출되고있어라인강을본래대로회복하기란지금으로서는불가능하며매우오랜시간이필요한실정이다. 사고후처리과정및조치 -사건발생직후관리당국의솔직한발표와신속한대처가이루어지지않아하류지역프랑스와독일에서용수관리에많은피해가발생함으로써산도스사는독일, 프랑스, 네덜란드, 벨기에에대하여 1억스위스프랑을지급하게되었다. 유독물질을보관하는회사에서사고시인접라인강에미칠재해에대해아무런사전대책을세우지않았기때문에그피해가광범위하게확산되고지속적으로이어진것이었다. 교훈및유의사항

97 -용수에영향을끼칠수있는강, 댐등의주변에는유해물질을운반 / 생산시설설립하지못하도록규제 -강및댐등에시설을운영하는기관은유해물질혼입시대응계획을수립 -부주의에의한오염사고도용수전체에영향을끼쳐시스템적마비를일으킬수있음을인식한다. 나. 미국의주요상수수질사고사례미국에서는 1947 년에페놀오염사고가발생된이래 1970 년대부터 Cryptosporidium 과 Giardia 에의한감염사고가꾸준히발생하였으며, 인명피해를유발시키기도하였다 ( 표 1.3). 다. 일본동경권주요하천상수수질사고사례다음표 1.4 는일본동경권주요하천에발생된상수수질사고사례와정수장에서의조치사항을나타내고있는것으로다양한오염원에의한수질오염사고가발생하였음을알수있다. 즉, 페놀, 시안, 사이클로헥실아민, 농약, 기름등의유출사고가다양하게발생하였으며, 그중기름유출에의한사고가가장빈번하게일어난것으로나타났다. 라. 기타세계각국의상수수질사고사례영국에서는클로로페놀이북웨일즈 Dee 강으로유출되는오염사고가발생하였으며, 스위스바젤시에서농약이라인강으로유출되는사고로인하여독일과네덜란드상수도시설가동이중단되는사례도있었다. 최근독일에서는공단에서배출된기름으로인한 Ruhr 강오염사고가발생하였다 ( 표 1.5)

98 표 1.3 미국의주요상수수질사고사례 발생년도장소사고발생개요대책 우물물페놀오염사고 (Max:1,130ppm) USEPA 는 WHO 의 음용수 위스콘신주 구역질, 설사, 두통, 복통 페놀허용치 0.001ppm 의백배인 0.1ppm 을비상기준으로함 집단소아마비 ( 폴리오바이러스 )( 배 네브라스카주 수관과 수세식 변소의 수공급관 사 1952 Linoln 시 이에 부압발생으로 수세변소 물이 Husbervile 역류 ) 1971~ 미국전역 미시시피강 20 인중태 ( 사망 2 인포함 ) 24 회 Giardia lamblia 편모충에의한감염사고 설사, 발열동반 페놀오염사고 (Georgia Pacific 사에서페놀유출 ( 최고농도 0.11ppm ) 원수중 lamblia 편모충의염소소독에대한저항력과응집침전의불충분에따라여과지에서걸러지지않음 피해보상 (9 백만불 ) 1986 텍사스주 Cryptosporidum 감염사고 (13,000 명감염, 잔류염소 0.2mg/L 에서도발병 ) 설사, 복통을일으키나면역 1992 오레곤주 Cryptosporidum 감염사고 1993 밀워키시 Cryptosporidum 감염사고 (25 만명감염 ) 정수장의응집제를황산반토에서 PAC 로교체하여 ph 가 8 부근에염소살균효과가저하되고여과수탁도가 0.5NTU 초과 출처 : 오염물질유입시의정수처리기법연구, 환경부 (1995)

99 표 1.4 일본동경권주요하천상수수질사고사례 수계년월일현상발생원원인측정농도정수장의조치사항 토 네 천 아 라 천 이루마천 페놀검출 G 화학페놀 페놀검출불명불명 냄새불명사이클로헥실아민 카나마치 1.0 mg /L 아끼가세최고취기 98 활성탄주입 -카나마치정수장최고 120 mg /L - 아사카, 미소노 정수장 최고 40 mg /L 활성탄주입 - 아사카정수장 13 mg /L - 미소노정수장 9 mg /L 취수삭감 : 카나마치, 아사카, 미소노정수장활성탄주입 : - 카나마치, 아사카정수장최고 100 mg /L - 미소노정수장최고 120 mg /L 유기용매취불명불명활성탄주입 - 카나마치정수장최고 15 mg /L - 미사포정수장최고 20 mg /L 유기용매취 O제작소 B 중유취수정지 : 미소노정수장 40 시간취수삭감 : 아사카정수장 냄새불명불명 냄새불명사이클로헥실아민 아사카정수장착수정취기농도최고 15 mg /L 물고기부상불명시안상강교최고 0.03 mg /L 물고기농약운반트럭부상 Y 농협사고로인한농약유출 시안유출 D 기기도금탱크밸브조작실수 시안유출 S 석재공업소 시카와천 냄새 I 향료제조소 매설파이프의균열침출로인한유출 에틸 -2- 메틸산 단지배수로 40 mg /L 하네쿠라교 0.02 mg /L 나가자와정수장 취기농도최고 160 출처 : 오염물질유입시의정수처리기법연구, 환경부 (1995) 취수정지 : 미소노정수장 1시간 20 분활성탄주입 : 아사카, 니소노정수장최고 20 mg /L 취수정지 : 아사카정수장 8 시간취수정지 : 미소노정수장 15 시간 취수정지 : 아사카, 미소노장 7시간 45 분 정수 활성탄주입 : - 아사카정수장최고 10 mg /L - 미소노정수장최고 10 mg /L 취수정지 : -아사카정수장 17 시간 -미소노정수장 17 시간 취수정지 - 소작취수언 5 시간 30 분 취수삭감 - 나가자와정수장활성탄주입 - 나가자와정수장 21 mg /L

100 수계년월일현상발생원원인측정농도정수장의조치사항 에도천 大葉川 다 마 천 기름유출 기름유출 기름유출 N 택시유수혼합액의폐기 T 정유압착기의스핀기름유출 K 배수기장 배출수에의한유출 미사포취수장취기강도최고 90 취수정지 - 미소노정수장 7 시간 17 분활성탄주입 - 미사포정수장 40 mg /L - 카나마치정수장 30 mg /L 활성탄주입 - 미사포정수장최고 10 mg /L - 카나마치정수장최고 10 mg /L 활성탄주입 - 카나마치정수장최고 5 mg /L 기름유출불명불법무기활성탄주입 - 카나마치정수장최고 5 mg /L 기름취수지점위치변경유출불명불명활성탄주입 -카나마치정수장최고 5 mg /L 기름유출불명불명활성탄주입 - 카나마치정수장최고 5 mg /L 물고기부상불명불명취수정지 ( 매설관 ) -OO 정수장 3시간 10 분 기름취수정지유출불명 A 중유 -키누타우에정수장 19 시간 15 분 기름유하 가크롬유출 기름유출 기름유출 기름유출 낚시배 ( 화재에의함 ) J 공장 경유취수삭감 : 카나마치정수장 보일러용수착색녹으로추정되는배수 중학교연료용중유유출 배수관로 6 가크롬 0.05 mg /L 취수정지 - 키누타우에 시다정수장 5 시간 취수정지 - 오자크정수장 9 시간 25 분활성탄주입 - 오자크정수장최고 100 mg /L 불명불법투기취수정지 : 다마정수장 7 시간 T 산업연료용 A 중유유출 취수정지 - 키누타우에정수장 5 시간 15 분 기름유출제작소불법투기취수정지 - 오자크정수장 16 시간 45 분 기름유출불명불명취수정지 - 다마정수장 1 시간 기름유출불명불명취수정지 - 다마정수장 1 시간 10 분 기름탱크로리유출 K 석유점운반도중넘쳐흐름 취수정지 - 오자크취수언 2 시간 45 분 - 하네무라취수언 2 시간 15 분

101 표 1.5 세계각국의상수수질사고사례 국명발생년도장소사고발생개요대책 영국 북웨일즈 Dee 강 클로로페놀 (86% 가 2,4,6 트리클로로페놀 ) 의농도가최고 0.086ppm, 페놀농도로 0.2ppm 검출 구역질, 설사, 두통증세후 8일이내발생 ) ( 페놀유출 황산알루미늄공급회사의운전원실 Lowermoor 수로배수지에황산알루미늄을주입정수장 (South West 물맛이상으로민원발생 water 구내염, 위통, 구토, 근육통, 관절통 Authority) 환자급증 스페인 1914 바르셀로나 스위스 독일 바젤시 1982 함부르크시 최근 Ruhr 강 1982 함부르크시 최근 Ruhr 강 인도 델리시 브라질 리오데자네이로의 Paraibado sul 강 생활하수에의한장티프스오염사고 18,500 명감염 1800 명사망 농약유출사고 ( 라인강변에위치한화학의약품회사창고화재로살충제및용제염료의유입 ) 440 톤이상의정어리, 송어등물고기폐사 생활하수에의한콜레라감염사고 ( 알토나시콜레라환자의배설물이취수원인엘베강으로유입 ) 18,000 명발병하여 8,000 명사망 물고기폐사, 기름유출사고등총 180 건 (Ruhr 공업단지의폐수에의해기인 ) 생활하수에의한콜레라감염사고 ( 알토나시콜레라환자의배설물이취수원인엘베강으로유입 ) 18,000 명발병하여 8,000 명사망 물고기폐사, 기름유출사고등총 180 건 (Ruhr 공업단지의폐수에의해기인 ) 수도당국에의한피해보상 Dee 강에긴급사고발생시업무및처리내용에관한종합적체계확립 정확한조사를 하여 원인 규명을 하지 않아 피해가 확산 South westwaterauthority 에종합수질관리프로그램도입 서독, 네덜란드상수도시설가동중단 유행성간염집단발생 (Chandrawal 잔류염소 0.4ppm 이상으로에있는그정수장의취수원하천에유지되도록염소투입하수의유입 ( 총원수의반이하수 ) 170 만명중 29,300 명황달발생 아스카렐기름 (PCB 함유 ) 유출사고 (Thyssen Foundries 에화재발생으로약 150L 의아스카렐기름이유출됨 ) 출처 : 오염물질유입시의정수처리기법연구, 환경부 (1995) 수질모니터링에의한하류부취수중단 수계내 PCB 방출비상계획수립

102 - 22 -

103 Ⅱ. 유해물질조사및분석

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105 Ⅱ. 유해물질조사및분석 2.1 대상유해물질선정 국내 외수질기준조사및비교 먹는물수질기준의선정및관리는안전한수돗물공급을위한가장기본적이고중요한부분이라고할수있다. 현재먹는물수질기준은각대륙별, 각국가별로지리적, 사회적특성에맞추어선정 운영되고있다. WHO 에서는먹는물의경우약 750 여종의화학물질이인체에노출가능성하며, 이중약 600 여종에달하는물질이인체에유해성을일으킬수있다고보고한바있다. (WHO,2004)WHO 에서는 1984 년먹는물의수질에대한 Guideline 을정하여회원국에권고하였으며 1993 년에제 2차 Guideline,2004 년에현재와같은제 3차 Guideline 으로개정하여이를각국에권고하고있다. EPA 에서는먹는물기본수질기준 (NPDWR :NationalPrimaryDrinkingWater) 을통하여먹는물의수질기준을제정운영하고있으며, 공공급수체계 (PWS) 에적용하고있다. 이와함께건강에악영향을미칠수있고수중에서발생하는것으로알려져있거나발생할것으로예상되는특정오염물질의농도를규제하고있는데, 오염물질최고농도 (MCL;Maximum ContaminantLevel) 또는처리기술 (TT;TreatmentTechnique) 기준을통하여특정오염물질에대한 NPDWR 을운영하기도한다. 그외에도먹는물안전법 (SDWA;SafeDrinkingWaterAct) 을통하여의회에의해통과된 83 개오염물질이외에다른오염물질중원수혹은처리수에서건강에위해성이있을것으로판단되는오염물질을선정하여관리하고있다.EPA 에서운영하고있는수질기준은해당오염물질에대한오염물질최대목표농도 (MCLG;Maximum ContaminantLevelGoal) 와 MCL,TT 로결정하고있으며, 주로 MCL 을통하여관리를하되특정오염물질농도와건강위해성간의상관성에대한예측및평가가곤란할경우에는 TT 로대신하여운영 관리를하고있다. 일본은 1958 년최초의먹는물수질기준이제정된후여러차례개정하여수질기준을보완하여초기 30 종에서점차적으로항목을추가운영하였으며,1993 년에먹는물수질기준을대폭강화하여 수질기준에관한법령 ( 수도법제4조 ) 을확정하고법적기준항목 46 종및쾌적수질항목 13 종을규정하여크게보건위생학적측면과심미적영향측면의수질로구분하여운영하고있다. 동시에감시항목으로 26 종을두어차후수질기준강화의기초자료로활용하고있다

106 그외에캐나다, 호주등의국가에서도먹는물수질기준을제정하여운영하고있으 며, 캐나다의경우는미국 EPA 의, 호주의경우는 WHO 의수질권고기준을많이반영 하고있다. 세계각국의수질기준은아래의표와같다. 표 2.1 먹는물중미생물의수질기준 물질명 단위 한국 WHO (2003) (2004) 미국 (2003) 일본 (2003) 1 차 2 차법정항목 감시쾌적 호주 (2004) 캐나다 (2004) 계 Heterotropicplate count ( 중온세균 ) ( 저온세균 ) cfu 1) /ml 100 TT 100 TotalColiforms No. 2) /10mL 0 /50mL 0 0 (95%) 0 0 (95%) 0 (90%) Thermotolerant Coliforms Faecalstreptococi Sulphite-reducing clostridia Staphylococus Salmonela Legionela No./10mL 0 0 No./10mL No./20mL No./10mL No./5L TT Viruses No./10L TT Giardialamblia TT Faecalbacteriophage No./50L 1) 균집락형성능 (ColonyFormingUnit) 2) 미생물개수출처 ) 한국수자원공사수돗물분석연구센터,e-waterqualitylibrary htp:// ( 환경부자료실 )

107 표 2.2 먹는물중무기물질의수질기준 물질명단위한국 WHO (2003) (2004) 미국 (2003) 일본 (2003) 호주캐나다 1차 2차법정감시쾌적 (2004) (2004) 항목 계 Arsenic μg /L Cadmium μg /L Chromium μg /L 50 (+6) (+6) Lead μg /L Mercury μg /L Selenium μg /L Antimony μg /L Barium μg /L (P) Berylium μg /L 4 Boron μg /L (P) Molybdenum μg /L Nickel μg /L Silver μg /L Thalium μg /L 2 Ammonia(NH 4 + ) mg /L (0.5) Nitrite(asNO₂) mg /L 3 (P) 1 3 TotalNO 3/NO₂ mg /L Nitrate(asNO 3) mg /L 10 (50) 10 (50) (45) Kjeldahlnitrogen mg /L Cyanide mg /L Fluoride mg /L Iodide mg /L 0.1 Asbestos MF/L 7 P :Provisionalguidelinevalue MF:Milion Fiber 출처 ) 한국수자원공사수돗물분석연구센터,e-waterqualitylibrary htp:// ( 환경부자료실 )

108 표 2.3 먹는물중유해화합물질의수질기준 ( 단위 :mg/l) ORGANIC COMPOUNDS WHO (2004) 한국 (2003) 미국 (2003) 일본 (2003) 호주 (2004) 캐나다 (2004) Acephate 0.01 Acrylamide Acrylonitrile Ametryn 0.05 Asulam 0.05s Alachlor(Lasso)( 제초제 ) Aldicarb( 살선충제 ) Aldicarbsulfone Aldrin/ Dieldrin ( 살충제, 살균제 ) Amitrole( 제초제 ) 0.01 Antimony Anthracene (PAH,polyaromatichydrocarbon) Arsenic Atrazine,Aminotriazol( 제초제 ) Azinphos-methyl Bendiocarb Benomyl( 살균제 ) 0.1 Bentazon(e) 0.03 Benzene Benzo(a)pyrene (PAH,polyaromatichydrocarbon) Bioresmethrin 0.1 Bromacil Bromate Bromodichloromethane(THM) Bromoform(THM) Bromophos-ethyl

109 < 먹는물중유해화합물질의수질기준, 계속 > ORGANIC COMPOUNDS WHO (2004) 한국 (2003) 미국 (2003) 일본 (2003) 호주 (2004) 캐나다 (2004) Bromoxynil Carbaryl( 살충제, 살균제 ) Ccarbendazim Carbofuran Carbon tetrachloride Carbophenothion Carboxin Chloralhydrate (trichloroactaldehyde) Chlordane( 살균제 ) Chlorfenvinphos Chlornitrofen(CNP) Chloralhydrate 0.01 Chlorbenzene 0.1 Chlorodibromomethane(THM) Chloroform(THM) Chlorophenol(2-) Chlorothalonil(TPN, 살진균제 ) Chlorotoluron 0.03 Chloroxuron Chlorfenvinphos Chlorpyrifos( 살충제 ) Chlorosulfuron 0.1 Clopyralid 1 Cyanazine( 제초제 ) Cyanogen chloride Calapon 0.2 2,4-D ,4-DB

110 < 먹는물중유해화합물질의수질기준, 계속 > ORGANIC COMPOUNDS WHO (2004) 한국 (2003) 미국 (2003) 일본 (2003) 호주 (2004) 캐나다 (2004) DDT( 살충제 ) DDT+metabolites Di(2-ethylhexyl)adipate(DEHA) 0.4 Di(2-ethylhexyl)phthalate(DEHP) Diazinon Dibromoacetonitrile Dibromochloromethane ,2-Dibromo-3-chloropropane (DBCP, 살충제 ) ,2-Dibromoethane Dicamba Dichlobenil 0.01 Dichloroaceticacid Dichloroacetonitrile ,2-Dichlorobenzene ,4-Dichlorobenzene o-dichlorobenzene 0.6 m-dichlorobenzene p-dichlorobenzene ,2-Dichloroethane ,1-Dichloroethene cis1,2-dichloroethene ,1-Dichloroethylene 0.03 Dichloromethane ,4-Dichlorophenol ,2-Dichloropropane ,3-Dichloropropane Dichlorovos(DDVP, 살충제, 살균제 )

111 < 먹는물중유해화합물질의수질기준, 계속 > ORGANIC COMPOUNDS WHO (2004) Dichlorprop 0.1 Dioxin(2,3,7,8-TCOD) 한국 (2003) 미국 (2003) 일본 (2003) 호주 (2004) Diphenamid 0.3 캐나다 (2004) Diquat Disulfoton Diuron DPA 0.03 EDB Endosulfan 0.03 Endothal Endrin( 살충제 ) Epichlorohydrin EPTC 0.03 Ethion Ethoprophos Ethylbenzene Ethylenedibromide (EDB, 살균제 ) Etridiazole 0.1 Fenamiphos Fenarlmol 0.03 Fenchlorphos 0.03 Fenitrothion 0.01 Fenitrothion(MEP) Fenobucarb(BPMC) 0.02 Fenoprop Fensulfothion 0.01 Fenvalerate( 살충제 ) 0.05 Flamprop-methyl Fluometron 0.05 Formaldehyde Formothion

112 < 먹는물중유해화합물질의수질기준, 계속 > ORGANIC COMPOUNDS WHO (2004) 한국 (2003) 미국 (2003) 일본 (2003) 호주 (2004) 캐나다 (2004) Glyphosate Haloacetiacid Heptachlor Heptachlorepoxide Hexachlorobenzene Hexachlorobutadiene Hexachlorocyclopentadiene 0.05 Hexaflurate 0.03 Hexazinone 0.3 Iprobenfos(IBP) Isoprothiolane 0.04 Isoproturon Isoxanthion Lindane( 살균제 ) Malathion( 살충제, 살균제 ) Maldison=malathion 0.05 MCPA Mecoprop 0.01 Methidathion 0.03 Methiocarb Methomyl 0.03 Methoxychlor Metolachlor Metribuzin Metsulfuron-methlyl 0.03 Mevinphos Microcystin-LR Molinate Molybdenum 0.07 Monochloroacetate 0.02 Monochlorobenzene 0.08 Monochlorotophos Napropamide

113 < 먹는물중유해화합물질의수질기준, 계속 > ORGANIC COMPOUNDS WHO (2004) 한국 (2003) 미국 (2003) 일본 (2003) 호주 (2004) Nitralin 0.5 Norflurazon Oryzalin 0.3 Oxamyl(vydate) 캐나다 (2004) Paraquat Parathion Parathion methyl 0.1 Perbulate 0.03 Pendimethalin Pentachlorophenol Permethrin 0.1 Picloram Piperonylbutoxide 0.1 Pirimicarb Pirimiphos-ethly Pirimiphos-methly 0.05 Polychlorinated biphenyls Polycyclicaromatichydrocarbons Profenofos Promecarb 0.03 Propachlor 0.05 Propanil 0.5 Propargite 0.05 Propazine 0.05 Propiconazole 0.1 Propyzamide 0.3 Pyazophos 0.03 Pyriproxyfen 0.3 Quintozene 0.03 Simazine Styrene Sulprofos ,4,5-T( 제초제 ) ,4,5-TP(silvex)

114 < 먹는물중유해화합물질의수질기준, 계속 > ORGANIC COMPOUNDS WHO (2004) 한국 (2003) 미국 (2003) 일본 (2003) 호주 (2004) Temephos 0.3 캐나다 (2004) Terachloroethylene Terbacil Terbufos Terbuthylazine Terbutrym 0.3 2,3,4,6-Tetrachlorophenol 0.1 Tetrachlorothene 0.05 Tetrachlorvinphos 0.1 Thiobencarb 0.03 Thiopmeton Thiophanate Thiram Triadimefon Trichlorfom Trichloroacetate 0.2 Trichloroacetonitrile Trichlorobenzene 1,2,4-Trichlorobenzene ,1,1-Trichloroethane 0.1 Trichloroethene ,1-Trichloroethene 0.1 1,1,1-Trichloroethene 0.2 1,1,2-Trichloroethene Trichloroethylene ,4,6-Trichlorophenol Triclopyr 0.01 Trifluralin Trihalomethanes Toxaphene Vernolate 0.03 Vinylchloride Xylenes 출처 ) 한국수자원공사수돗물분석연구센터,e-waterqualitylibrary htp:// ( 환경부자료실 )

115 2.1.2 국내 외유해물질자료및관련연구동향세계보건기구 (WHO) 에의하면물중에는약 2000 여가지의화학물질이존재하며, 이중약 600 여가지이상이유기오염물질로알려지고있다. 이들물질중에는발암성, 돌연변이성및유독성물질들도포함되어있어안전한수돗물공급과관리에있어유해물질에대한관리는중요한요인이되고있다. 특히먹는물중에서는미량유해물질인휘발성유기물질, 유기용제, 소독부산물, 페놀, 농약, 다환방향족탄화수소, 프탈레이트등의유기합성화합물및중금속과최근에커다란관심의대상이되기시작한내분비계장애물질등이최근의주요연구대상이되고있다. 이물질들의경우는극미량으로함유되어있지만, 인체의건강과의상관성이아직뚜렷이규명되지않아그위해성에대한평가를쉽게내릴수없다. 따라서현재세계각국에서는법적으로규제하여운영하고있는수질기준이외에관리대상물질을선정하여이들미량유해물질에대한관리와조사를실시하고있다. 최근의유해물질과관련한연구동향을보면다음과같다. 1) 항생물질연구현황 토양및자연수에서검출되는의약품에대하여환경에서의운명과생태계에미치는영향에대한활발한연구가진행중이며, 항생물질을경제적이고신속하게분석할수있는분석법에대한연구논문도지속적으로발표되고있음. (Environmental science and technology, 268A~269A, 339A~340A, 2002 htp:// 등 ) 2) 발암물질연구현황 미국의 NIEHS(NationalInstitute ofenvironmentalhealth Sciences) 산하에서 NationalToxicologyProgram(NTP) 기관을운영하고있으며 2년을주기로 ' 확정된발암물질 (Group1 :Known to be Human Carcinogesns)' 과 잠재적발암물질 (Group2:ReasonablyAnticipated tobehuman Carcinogens)' 로구분하여보고서를발간하고있음. 세계보건기구 (WHO) 산하국제암연구소 (IntenationalAgency forresearch on Cancer:IRAC) 에서 3~5 년간격으로인체발암물질에대해 확정된발암물질 (Group 1"carcinogenicto humans)',' 가능성이있는발암물질 (Group 2A : probably carcinogenic to humans)', ' 발암이의심되는물질 (Group 2B : possiblycarcinogenictohumans) 로구분하여보고서를발간하고있음. 미국캘리포니아환경보고국의환경보건유해성평가소 (O ficeofenvironmental

116 Health Hazard Assessement : OEHHA) 에서 Safe Drinking Water and ToxicEnforcementAct 의일환으로발암물질의독성및규제기준에대해매년보고서를발간하고있음. 3) 내분비계장애물질연구동향 미국 EPA 에서는약 60 여종의내분비계장애물질종류를규정하고이에대하여생물학적영향연구분야, 노출평가연구분야, 유해영향, 노출량및유해성관리의연계성연구분야등으로나누어연구를진행중. 일본의후생성에서도내분비계장애물질 142 종을선정하여연구를진행하고있으며, 세계생태보전기금 (WWF) 도확정물질 65 종및추정물질 5종을선정하고있음. 국내의경우환경부에서내분비계장애물질중 장기계획을수립하여 1단계실태조사사업및 2단계위해성평가및정보망구축사업을추진하고있고,3 단계과학적통합관리방안마련에대한조사연구를추진중에있음. 그외에도환경잔류실태조사및생태영향조사, 환경중거동연구등이진행되고있음. 4) 소독부산물연구동향 소독부산물에대한연구는미국 EPA 에서활발히진행되고있으며, 약 200 여이상의소독부산물을규명하고이에대한소독부산물발생현황연구와비규제소독부산물중의인체유해성에대한연구를진행중임. 5)ChemicalContaminantCandidatesLists(CCL) 이러한최근연구동향을반영하여미국 EPA 에서는 1999 년 ChemicalContaminant CandidatesLists(CCL) 를발표하여이에대한모니터링을실시하고, 이 CCL 중에서수돗물안정성에영향이없는항목의삭제와새로이유해성이의심되는항목들을추가하여 2004 년 CCL2 를발표하고이에대한모니터링을수행중에있다

117 표 2.4ChemicalContaminantCandidatesLists2(CCL2) 물질명분자식사용처 환경및인체에미치는영향 EnvironmentalFate 1,1,2,2-tetra chloroethane C2H2Cl4 대기중이나수계로배출시분해가잘안되고, 토양으로 CNCl, 접착제용배출시지하수로녹아들어감, 대기중의반감기는 2년이상매, 시멘트, 래커, 이며,pH 7과 9인경우의반인조실크, 인조진감기는 111 일과 1.1 일이다. 주, 라텍스생산 혐기성분해에의해천천히분해됨. 알칼리성에서더분해가잘됨. 암유발, 신경, 호흡기, 위장장애유발 1,2,4-trime thylbenzene C9H12 염료, 향수, 제약공장, petroleum 제련공정, 주물공정, 플라스틱생산공정 대기중에서호흡에의해주로대기중에 gas 로존재하고흡, 두통, 피로, 졸음, 적혈구, OH radical 에의해반응, 반백혈구감소, 혈액응고유발감기와 lifetime 은 7hr 와 11hr 1,1-dichloro ethane C2H4Cl2 1,1,1-trichloroeth ane 생산, 폐인트 심장혈관질환이나 암 유발신 나 니스의 용매, 경계독성유발 그리스제거 토양에서대기중으로지하수로이동, 물에쉽게용해되지않음 1,1,1-trichloroethane 분해시생성대기중의일반농도 :55ppt 1,1-dichloro propene C3H4Cl2 산업용 solvent 로이용 명확한영향에대해나타나지않아아직비규제항목임 비규제항목 1,2-diphenyl hydrazine C12H12N2 화학물질의중간반응물로생성, 광분해나 biodegradation 엔진오일슬러지에의해제거됨. 토양에흡착방지제, 살충제, 되어산화율을증가시킴. 유기금속폴리머, 해쉽게산화됨. 심장혈관질환이나암유발, 신경계독성유발 물에방류되면저니층이나고형물에흡착됨. 용존산소에의 1,3-dichloro propane C3H6Cl2 일반산업에서사용되지않음. 단지실험실에서만사용됨. 토양에잘흡착되지않음. 위장과간에손상. 대기중으로방출시광화학반응에의해 hydroxylradicals (half-life9.45day) 생성. 용해도는 2870mg/l 1,3-dichloro propene 폴리스티렌, 라텍위장, 간, 신경, 면역체계, 신 C3H4Cl2 스생산, 살충제, 장등에영향을줌곰팡이제거제 물과토양에서쉽게대기중으로증발한뒤태양에의해분해. 물에용해된후천천히분해되어지하수에서검출될수있음. 2,2-dichloro 유기화학물질생눈이나피부에자극을줄수 propane C3H6Cl2 산에중간부산물있음. 2,4-dichloro phenol 방충, 소독제, 살 C6H4Cl2O 균제, 나무보존등에사용. 염소살균부산물 심장질환, 내분비계, 면역체계에영향 장기간노출시체내에농축, 호기성및혐기성상태에서분해, humic 물질존재시 xenobiotic 형성에영향

118 <ChemicalContaminantCandidatesLists2(CCL2), 계속 > 물질명분자식사용처 2,4,6-trichlo rophenol C6H3Cl3O 멸균제, 나무나가죽의살충제, 접착제, 흰곰팡이방지제등으로사용되었으나현재는사용되지않음. 폐기물이나화석연료연소시발생. 염화페놀함유폐수접촉시흡입 2,4-dinitro azodyes 생산, phenol C6H4N2O5 살충제 환경및인체에미치는영향 EnvironmentalFate 토양으로배출시분해에 3일만성의경우기침, 기관지염, 이상소요, 호기성에서만분천식, 폐질환해, 강에서반감기 6.3 일, 광화학반응이일어날경우의반감기 2.1 호기성 미생물의 성장에 영 토양에방출시이동성이높음. 향을줌. Reference Dose 대기중으로방출시입자나수 : 증기형태로존재. 약산성이고 mg/kg 높은 ph 에서는불안정함. 2,4-dinitro toluene C7H6N2O4 폴리우레탄생산, 폭약, 무기산업, 염색 치아노제, 수족기능장애, 근육약화, 두통, 불면증, 동물의간, 신장에영향, 발암 토양내낮은이동성, 휘발율 : 6.6X10-5 /hr (half-life = 438 days) 음용수내에발견됨 2,6-dinitro toluene C7H6N2O4 2-methyl-phe nol(o-cresol) C7 H8 O Acetochlor 폴리우레탄생산, 폭약, 무기산업, 표면코팅, 염색 제초제, 플라스틱항산화제, 염료, 제약, 탈취제, 살충제등 발암성, 돌연변이유발 발암성, 내분비계교란, 신경계, 호흡계문제발생 C14H20Cl NO 2 제초제눈, 피부에독성 물에쉽게용해됨. 토양에방출될경우쉽게분해됨. 햇볓아래의강물에서반감기는 12 분이다. 휘발성증기 토양에흡착되고미생물에의해천천히분해됨. 발아식물이나뿌리식물에흡착하여단백질합성에영향을줌. Alachlor ESA * & other acetanilide C 14H 20Cl 살충제및 pesticide degradation products ** NO 2 제초제 수생유기체에영향을줄수있음. 암, 신경계, 생장및회복저해를일으킬수있음 AlachlorESA 의 Koc 는 2.26 Chlorine 이 sulfonic acid moiety 로대체될때생성토양흡착률이낮아이동성이높음 Aluminum Al 응집을위한응집제 저농도에서는문제가없으나지구상에가장많은원소중의고농도인경우 Parkinson 병, 하나로 OXYGEN,FLUORINE, Alzheimer 병, Lou Gehrig SILICON 과결합하여있음. 병을유발함, 골격에문제를일으킬수있음 *Ethenesulfonicacid *Alachlormolecularformular

119 <ChemicalContaminantCandidatesLists2(CCL2), 계속 > 물질명분자식사용처 환경및인체에미치는영향 EnvironmentalFate Boron B 자연토양, 비료나살충제, 화석연료사용, 유리공장, 연마공정, 하수나슬러지처리시 위장에서 잘 흡수됨, 체내에 쉽게 흡수되고 urine 을 통해 배출됨. 생식과 임신에 영향 을줌. 심장과혈액순화에영향 자연에일반적으로존재 ( 바위나토양에 10ppm ), 대개산소와결합한상태로알칼리성을보임. 토양에흡착, 강이나토양에여러형태로존재 Bromobenzene C6H5Br 의약, 살충제등에사용, 모터오일, 음용수염소소독중에소량발생, 하수관맨홀 기침, 호흡곤란, 눈의충혈, 물보다밀도가크고물에잘피부가려움증, 두통, 나른함녹지않음등 DCPA mono-acid degradate C 3H 4Cl 2O 물에대한용해도가큼 Disulfoton C8H19O2 PS 3 진드기제거를위한살충제 토양에살포후빠르게분해됨. 토양에살포후화학반응에의발암성, 생식, 발육, 신경계에해빠르게분해됨영향 Diuron C9H10Cl2 N 2O 경작전제 잡초제거 발암성, 생식, 발육, 유전자변형에영향 토양에살포되고빠르게흡착. 수계로유출될경우저니에퇴적된후분해됨 EPTC (s-ethyl-dipr C 9H 19NOS 제초제 opylthiocarb amate) 발암성, 생식, 발육, 신경계에영향 살포후토양에서미생물에의해분해됨. 휘발에의해서도제거됨. Organotins* 배하부의오염방지용페인트, 항진균성약품 돌연변이, 성장저해, 태아에영향, 면역저하, 췌장기능저하 낮은용해도와높은부착력. 태양과고온인경우독성이적은물질로전환생물학적으로분해가됨. Perchlorate ClO 4 - 로켓추진체, 염색, 핵반응기, 제약회사등 갑상선저하증유발 매우높은수용성으로인해지하수내에쉽게퍼짐. 현재는규제하고있지않으나추후규제할예정이며일부주에서는제거를시작했음. Prometon C 10H 19N 5O 제초제 피부, 눈, 기타점막자극, 근육약화, 식욕부진, 저체온증등 토양미생물에의해쉽게분해되지않아제거율이낮음. 또한흡착력이좋아지하수로쉽게용출되지않음. RDX C 3H 6N 6O 6 군용폭약, 상업적으로이용하지않음 신경계에 영향을 줌. 구토나 메스꺼움 증상이 나타남, 발 암성물질 대부분 무기공장 근처에서만 나타남. 용해도가 낮아 유동 성이적음 *Organotins:tetraorganotins,triorganotins,diorganotins,monoorganotins 출처 : 한국수자원공사수돗물분석연구센터,e-waterqualitylibrary

120 2.1.3 대상유해물질선정본연구에서는대상유해물질을그룹별로선정할경우개별오염물질이정수장에유입시실제적인대처방안을제시할수없기때문에국내수질오염사고발생현황, 국내 외수질사고사례조사결과, 서울시의원수및정수에서의유해물질조사결과및국립환경과학원의조사결과등을바탕으로현재국내에서광범위하게이용되고취수원수에서자주검출되며수질사고가빈번한 BTEX( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ), 비스페놀-A, 노닐페놀, 퍼메트린을대상유해물질로선정하였다. BTEX 는유류성분이유출되었을때정수장에유입될수있는대표적인물질로 2005 년도중국벤젠유출사고를포함하여앞선세계각국의수질오염사고사례에서기름유출사고가가장많은것으로조사되었다. 아울러환경부에서매년발표하는 수질오염발생현황분석보고 자료에따르면국내수질사고유형별로볼때기름유출사고발생률이가장높은것으로조사되어대상유해물질로우선적으로선정되었다. 비스페놀-A 는 2004 년연간국내유통량이약 250,000 톤으로주위환경에서광범위하게이용되고있는내분비장애물질로서국립환경과학원 내분비계장애물질조사연구사업 및서울시상수도연구소의비스페놀-A 에대한실태조사결과 2000 년부터 2005 년까지분석결과전국수계에서최대 μg /L 까지꾸준히검출되고있는것으로조사되어대상유해물질로선정되었다. 노닐페놀은계면활성제나산화방지제로널리사용되고있는물질로서서울시가 2002 년 9월부터 2003 년 12 월까지상수원유역의팔당댐, 경안천및왕숙천에서노닐페놀의농도를분석한결과 ND~12.7 μg /L 로검출되었고, 서울시의 6개취수장에서는 0.13~2.72 μg /L 로검출되는것으로조사되어대상유해물질로선정되었다. 퍼메트린은내분비계장애물질로알려져있는농약으로서 1999 년도에유해화학물질로국내유통이금지된물질이다. 그러나국립환경과학원에서수행된 내분비계장애물질조사연구사업결과보고 (1 차 ~6 차 ) 자료에의하면현재까지도국내에유통되고있으며,2000 년부터 2005 년까지 ND~0.82 μg /L 로검출되는것으로조사되어대상유해물질로선정되었다. 가.BTEX 화합물 ( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ) 용매, 염료, 농약, 향료, 에폭시수지 (epoxy resin), 석유정제, 유기합성원료등으로가장광범위하게사용되고있는유해화학물질 동시에국내외에서취수원에서가장많이발생하는정수장오염물질사고인기름유출사고시정수장에서기름유입의모니터링이가능한항목으로판단

121 1) 벤젠 (Benzene) 물질개요 -분자량 78.11, 끓는점 80, 어는점 6, 비중 , 증기압 1,790mmHg -특유의향을가진맑은무색또는담황색의액체임. -가연성이있으며 -30~ 5 에서승화되며, 비부식성임 -열이나불꽃 (flame) 의존재시산화제 (peroxodisulfuricacid) 와격렬하게반응함. -열, 스파크, 불꽃에의해쉽게점화되며, -오플루오르화요오드 (iodinepentafluoride) 와격렬히반응함. -기체상태에서칠플루오르화요오드 (iodineheptafluoride) 와접촉하면점화됨. -강산화제인 dioxygenyltetrafluoroborate 의입자를약간만첨가하는것으로점화되고,2% Dioxygen difluoride/hydrogen fluoride 용액은 -78 에서고체벤젠과반응하여점화됨. -과산화나트륨 (sodium peroxide) 과접촉하면점화되고, 크롬산무수물 (chromic anhydride) 분말과접촉하면점화됨. -벤젠의증기와염소기체는빛에의해폭발적으로반응함. -과염소산은 (silverperchlorate) 은여러방향족탄화수소 ( 벤젠, 아닐린, 피리딘, 톨루엔등 ) 와착물 (complex) 을형성함. -황산과과망간산염 (permanganates&sulfuricacid) 의반응에의해형성된과망간산 (permanganicacid) 은벤젠과접촉시폭발함. 주요용도염료, 합성고무, 합성섬유, 합성수지, 방부제, 방충제, 의약품의원료, 농약, 가소제, 폭약, 페인트, 추출용매, 페인트, 유기합성원료 2) 톨루엔 (Toluene) 물질개요 -분자량 92.14, 끓는점 111, 어는점 -95, 비중 , 증기압 22mmHg -인화성이높은무색의가연성액체로, 금속에비부식성임. -열분해될때자극성 / 독성흄을방출함 에서고체삼플루오르화브롬 (brominetrifluoride) 과격렬하게반응함. -사산화이질소(dinitrogen tetraoxide) 와혼합되면불순물에의해폭발이개시될수있음. -육플루오르화우라늄(uraniun hexafluoride), 이염화황 (sulfurdichloride), 테트라니트로메탄 (tetranitromethane) 과격렬하게반응함. -강산화제와혼합위험성 (incompatible) 이있음

122 주요용도 -폭약, 염료, 인공가죽제조, 용매, 화장품, 세제, 향료, 유기 / 무기화학약품합성원료 3) 에틸벤젠 (Ethylbenzene) 물질개요 -무색의액체로, 분자량 , 녹는점 -94.4, 끓는점 136.5, 비중 , 방향족탄화수소특유의냄새가난다. -석유 가솔린 나프타등에함유되어있으나이것은분리하기어렵다. 벤젠에염화알루미늄을섞어에틸렌을불어넣어증류분리하여얻는다. -공업적으로는염화알루미늄을촉매로하여벤젠을에틸렌으로알킬화하여제조한다. 수소이탈반응에의하여스티렌이되므로그원료로사용된다. -가연성액체및증기, 증기는증발연소를야기할수도있음. 물질의흐름또는혼합에의하여정전기가발생할수도있음. -열, 스파크, 불꽃에의해쉽게점화됨. 주요용도 -염료, 합성고무, 합성섬유, 합성수지, 방부제, 방충제, 의약품의원료, 농약, 가소제, 폭약, 페인트, 추출용매, 페인트, 유기합성원료 4) 자일렌 (Xylene) 물질개요 -분자량 , 끓는점 138~144, 어는점 -48~13, 비중 ~ 달콤한향을가진무색인화성액체로플라스틱이나고무를침식 (atack) 시킴. -쉽게 chlorinate,sulfonate,nitrate 됨. -강산이나강산화제와반응하며, 열분해되면자극성이심한연기와흄을방출함. -강산또는강산화제 ( 염소, 브롬, 플루오르 ) 와혼합위험성 (incompatible) 이있음. 주요용도 -용매, 염료, 농약, 향료, 에폭시수지 (epoxy resin), 석유정제, 유기합성원료, 피혁제조, 의약품 나. 비스페놀-A (Bisphenol-A) 국내에서 01 년도유독물로분류된비스페놀-A 는 2004 년도유통량이 248, 톤으로제조및유통이많이되고있으며주위환경에서광범위하게쓰이고있는내분비장애물질이다. 또한국내전국수계별하천수, 호소수, 공단배수에서의분석결과 2000 년부터

123 2005 년까지꾸준히검출되고있는상황이다. 따라서운송및누출사고에따른사고가능성및광범위한사용에따른수질오 염시정수장유입가능성이있어그대책이필요하다고사료됨. 표 2.5 국내상수도계통에서비스페놀 -A 검출현황 검출농도 ; μg /L( 검출빈도 ) 물질명 00/4~ 01/3~ 02/3~ 03/3~ 04/3~ 비고 01/6 02/6 03/8 04/6 05/6 ( 02.09~ 서울시자료 ) ND~0.033( 팔당댐 ) ND~ ND~ ND~ ND~ ND~ ND~0.659( 경안천 ) Bisphenol-A ND~0.528( 왕숙천 ) (81%) (67%) (70%) (16%) (51%) ND~0.260( 서울시취수장 ) * 출처 : 국립환경과학원 내분비계장애물질조사연구사업결과보고 (1 차~6차 ) 서울시상수도연구소 상수도계통에서비스페놀-A 와노닐페놀의실태조사 물질개요 -분자량이 228.3g 인백색의결정형태로특징적인냄새가있다. -비중은 20 에서 1.2 g/ml 이며가루와입상형태로공기와혼합되면폭발할수있다. 주요용도비스페놀-A(bisphenol-A) 는에폭시수지, 폴리카보네이트수지원료, 산화방지제, PVC 안정제로사용된다. 다. 노닐페놀 (nonylphenol) 국내에서 01 년도유독물로분류된노닐페놀은 2004 년도유통량이 톤으로제조및유통이많이되고있으며주위환경에서광범위하게쓰이고있는내분비장애물질이다. 또한한강수계에서 2002 년부터 2003 년까지의조사결과최고약 12.7 μg /L 까지검출되고있는상황이다. 따라서운송및누출사고에따른사고가능성및광범위한사용에따른수질오염시정수장유입가능성이있어그대책이필요하다고사료됨

124 표 2.6 국내상수도계통에서노닐페놀검출현황 검출농도 : μg /L 물질명 팔당댐경안천왕숙천서울시취수장 ( ~ ) ( ~ ) ( ~ ) ( ~ ) 노닐페놀 ND ~ ND ~ ND ~ ND ~ 출처 : 서울시상수도연구소 상수도계통에서비스페놀 -A 와노닐페놀의실태조사 물질개요 -분자량이약 215~220.4g/mole 인약한황색의점도가높은액체로약한페놀냄새를가지고있다. -비중은 20 에서 0.953g/mL 이며해리상수는 10.7±1.0 이며대부분의용제에가용성이다. 주요용도 -대부분의노닐페놀은계면활성제나산화방지제로널리사용되고있는물질로기본적인촉매하에에틸렌옥사이드와함께농축후에테르화반응후에, 노닐페놀 ethoxylate 타입의비이온성계면활성제생산을위해화합물의중간체로사용되어진다. -비이온성계면활성제는용해성오일의세제로사용되어지고술폰화된물질또는음이온세제, 윤활유, 정전기방지제, 고성능섬유정련제를 phosphorylate 된물질, 농화학물질, 고무제품의항산화물질, 윤활유첨가제등으로사용되고있다. 라. 퍼메트린 (Permethrin) 1999 년도에유해화학물질로국내유통이금지되어있는퍼메트린은내분비계장애물질로알려져있는농약으로서, 다음표와같이국내전국수계별하천수, 호소수, 공단배수에서 2000 년부터 2004 년까지꾸준히검출되고있는상황임 년도국내유통량도 톤 (2004 년유해화학물질유통현황, 환경부 ) 으로유통금지되었음에도불구하고현재까지유통되고있는실정으로정수장에유입될가능성이있음

125 표 2.7 국내상수도계통에서퍼메트린검출현황 검출농도 ; μg /L 물질명 00/4~ 01/3~ 02/3~ 03/3~ 04/3~ 01/6 02/6 03/8 04/6 05/6 비 고 퍼메트린 ND~ 0.82 ND~ 0.5 ND ND~ 0.10 ND 출처 : 국립환경과학원 내분비계장애물질조사연구사업결과보고 (1 차 ~6 차 ) 물질개요 -무색, 무향의크리스탈고체또는점성액체로옅은갈색을띄기도함 -화학명칭 :3-phenoxybenzyl(1RS)-cis,trans-3-(2,2-dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclo propanecarboxylate -CASNumber: 분자량 , 녹는점 34-35, 증기압 :0.045mPa(25 ), 분배계수 : 수용해성 :20 에서 0.2mg/L 또는불용해성으로구분 -타용매용해성 :ethyleneglycol 을제외한대부분유기용매에용해됨 주요용도 -퍼메트린은견과, 과일, 식물, 면화, 감자, 관상식물, 버섯, 등에적용된살충제이다. 비닐하우스, 가정용살충제, 이흰개미구제용으로사용되었다. -또한 ( 외부 ) 기생충, 파리, 바퀴벌레구제용으로도사용되었고때로는벼룩의포식자를감소시켜벼룩자체를번식시킬우려도있다. -퍼메트린은입자, 농축유제, 훈연, 습식분말형으로사용가능하다

126 2.2 대상유해물질별위해성및노출경로 2.2.1BTEX 화합물 ( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ) 가. 벤젠 (Benzene) 1) 노출경로 벤젠은우리의환경에도처에존재하는화합물이다. 대부분의인체는다양한원인에의해벤젠에노출된다. 가장중요한원인은인간활동에의한공기오염물질이다. 이로인한호흡으로의노출이전체노출중 99% 이상을차지하고있다. 호흡에의한노출은주로자동차의가솔린주입시일어나는데자료에의하면자동차에주유시약성인당 3.2 mg/m 3 의벤젠농도가노출된다고보고되어지고있고, 벤젠 10µg 은매일섭취하는양이다. 호흡에의한다른노출경로는폐기물매립장, 산업시설등여러가지가있다. 이러한광범위한연구결과를볼때우리가일상생활에서쉽게접하는음식과음료, 석유정제제품등이일반적노출경로에최소한의역할을담당하고있다. 2) 인체위해성 급성독성일반적인노출로인한급성독성의효과는주로벤젠사고와오용에그원인을들수있다. 많은사망과심각한병의영향은접착류제품과용매를포함한다른제품들때문에기인한다. 벤젠노출에사망한사람들의혈중벤젠농도는 0.94~65 mg/l 인것으로보고되고있다. 벤젠 mg/m 3 (20000 ppm) 농도에약 5~10 분노출이되었을경우에는사망에이르게되고 mg/m 3 (7500 ppm) 농도에 30 분노출되면목숨이위험하게된다 mg/m 3 (1500ppm) 농도에 1시간노출되면심각한증상들이나타나며,1600 mg/m 3 (500ppm) 에 1시간노출되면병의징후가나타나기시작한다. 그리고 160~480mg/m 3 (50~150ppm) 농도에 5시간노출시두통과나른함이나타나며 80mg/m 3 (25ppm) 농도에 8시간노출시에는임상적변화가없었다. 치명적인농도에서벤젠의급성독성은심장부정맥과질식으로사망하게된다. 만성독성

127 벤젠노출에의한만성독성으로는신경독성, 면역독성, 발암성을들수있다. Organism Test Type 표 2.8 벤젠의생체독성 Route Reported Dose Source cat LCLo 1) inhalation 170,000mg/m 3 vols.,philadelphia,w.b. SaundersCo.,1956~59Vol.1, "HandbookofToxicology,"4 Pg.324,1955. dog LCLo inhalation 146,000mg/m 3 vols.,philadelphia,w.b. SaundersCo.,1956~59Vol.1, "HandbookofToxicology,"4 Pg.324,1955. dog LDLo 2) oral 2,000mg/kg frog LDLo subcutane ous guineapig LD 50 3) guineapig LDLo skin intraperitoneal 1,400mg/kg 9,400mL/kg 527mg/kg "Abdernalden'sHandbuch der Biologischen Arbeitsmethoden." Vol.4,Pg.1313,1935. "Abdernalden'sHandbuch der Biologischen Arbeitsmethoden." Vol.4,Pg.1313,1935. Toxicologyand Applied Pharmacology.Vol.7,Pg.559, "HandbookofToxicology,"4 vols.,philadelphia,w.b. SaundersCo.,1956~59Vol.1,Pg. 42,1955. human LCLo inhalation 65mg/m 3 /5Y ArchivfuerGeschwulstforschung. Vol.44,Pg.145,1974. human LCLo inhalation 20,000ppm human TCLo 4) inhalation 100ppm mammal (species unspecified) mammal (species unspecified) LCLo inhalation 20,000ppm LD 50 oral 5,700mg/kg 1)LCLo:Lethalconcentrationlow 2)LDLo:Lethaldoselow 3)LD 50:Lethaldose50% kil 4)TCLo:Toxicconcentrationlowest TabulaeBiologicae.Vol.3,Pg. 231,1933. IndustrialMedicine.Vol.17,Pg. 199,1948. Naunyn-Schmiedeberg'sArchiv fuerexperimentelepathologie und Pharmakologie.Vol.138,Pg. 65,1928. GigienaiSanitariya.ForEnglish translation,seehysaav.vol. 39(4),Pg.86,

128 3) 유해성다음표 2.9 은벤젠의인체유해성과발암성, 환경유해성을나타내고있는것으로서벤젠은발암성으로분류되고, 수생생태계에노출시수생생물에유해함을알수있다. 표 2.9 벤젠의유해성 구분인체유해성발암성환경유해성 내용 노출경로는증기흡입, 눈, 피부접촉임. 눈, 피부에자극적이고접촉시빠르게흡수되며, 피부염을일으키거나화상을입을수있음. 노출시나른함, 두통, 메스꺼움, 떨림증상이나타나고, 중독시의식불명, 흉부압박, 마비, 중추신경계의장애증상이나타남. 흡입시폐를자극하여기침이나호흡곤란을일으키고, 심하면기관지염, 페렴증상이나타날수있음. 만성노출시기관지, 간, 신장, 면역계, 혈액에영향을미칠수있으며남성과여성의생식력저하를일으킬수있음. 발암성이있음. 미국환경부 (EPA)-A, 미국국립독성계획단 (NTP)-a, 국제암기구 (IARC)-1 수생및생태독성 -Minnow( 담수, 치사 ):5ppm/6hr -매우저농도가수계에유입되어도수생생물에유해함. 토양에유입되면빠르게증발되며산소존재시생분해됨. 수계에유입되면빠르게증발되며광분해 ( 반감기 :17 일 ) 되거나산소존재시생분해 ( 반감기 :16 일 ) 되며흡착이나침전은일어나지않음. 대기에방출되면증기상 (vapor) 으로존재하며광화학적으로생성된히드록실라디칼과반응하여분해됨 ( 반감기 :13.4 일 ). 이광산화반응은질소산화물이나이산화황이많은오염된공기중에서매우빨라지며 ( 반감기 :4~6 시간 ), 그결과페놀, 니트로페놀, 니트로벤젠, 포름산등의물질이생성되어공기를매우오염시킴. 어류나수생생물에생체농축이일어나지않음 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 "(2004) 4) 노출경로별인체영향및응급조치 다음표 2.10 은벤젠흡입, 섭취, 눈, 피부로노출된경우증상과응급조치를나타 내고있다

129 표 2.10 벤젠의노출경로 노출경로증상응급조치 흡입눈피부섭취 흡입시폐를자극하여기침이나호 흡곤란을일으키고, 심하면기관지 염, 폐렴증상이나타날수있음 눈에자극적이고접촉시빠르게흡수되어화상을입거나염증이유발될수있음 피부에자극적이고접촉시빠르게흡수되며, 피부염을일으키거나화상을입을수있음 피부접촉시치명적일가능성이있음 자극, 구역, 구토, 복통, 호흡곤란, 두통, 폐울혈, 경련, 혼수등의증상유발가능 흡입했을때는즉시환자를신선한 공기가있는오염되지않은지역으 로옮기고의사의검진을구할것 호흡하지않을경우인공호흡을하 되, 구강호흡을사용하지말고, 호 흡용기구를이용할것 눈에들어갔을때는눈꺼풀을가끔씩깜박이면서다량의미지근한물로씻을것 의사의검진을받을것 피부에접촉했을때는즉시, 오염된의복을벗길것 다량의물과비누로오염물이남아있지않을때 (20 분이상 ) 까지씻어낼것 자극이지속되면의사의검진을받을것 삼켰을때는환자가의식이있으면물이나우유를마시게할것 억지로구토를하지않도록할것 즉시의사의치료를받을것 위세척을고려할것 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 "(2004) 5) 누출시방제방법 -대기중누출 HEPA(high-eficiency particulate arrestor) 형필터나활성탄필터를사용하여오염된공기를여과하고, 사용한필터는플라스틱백에넣어밀봉후소각할것 물분무를사용하여증기의발생을감소시킬것 바람을등지고위치하고, 저지대를피할것 -수중누출 흡수성시트또는누출물확산을막을수있는패드나쿠션으로덮을것 세제, 비누, 알코올또는기타계면활성제를사용할것 활성탄으로흡수할것 호스를사용하여가두어둔물질을흡입하여제거할것

130 누출된물질을기계장비를사용하여수거할것 -토양누출 보관을위하여연못, 웅덩이또는피트와같을수용지역을확보할것 모래또는다른비가연성물질을사용하여흡수시킬것 -직업적누출 작업자가위험없이누출을중단시킬수있으면중단시킬것 물분무를사용하여증기의발생을감소시킬것 소량누출 : 모래또는다른비가연성물질을사용하여흡수시킬것. 누출된물질의처분을위해적당한용기에수거할것 대량누출 : 추후의처리를위한제방을축조할것. 기준량이상의배출에대해서는중앙정부및지방자치단체에배출내용을통지할것 가능한한누출된액체는밀봉할수있는용기에수집할것 남아있는누출액을모래나비활성흡수제로제거시킨후안전한장소로옮길것 나. 톨루엔 (Toluene) 1) 노출경로 톨루엔은먹는물처리방법에서종종발견되어진다. 미국에서는 ~0.011 mg/l 농도까지 17 개도시에검출되어진적이있다. 톨루엔은우물에서 mg/L 정도검출된적도있다. 폐수처리장에서의농도는 0.01~10mg/L 로발견된보고도있다. 톨루엔이인체에노출되는경로를아래표 2.11 과같다. 문헌에의하면흡입된톨루엔의 40~60% 정도만이인체에흡수된다고보고되고있다. 톨루엔의피부에노출될수있는주된 3가지노출원은자동차연료의사용, 톨루엔이함유된용매그리고화장품이다. 비록화장품에들어있는톨루엔양은적지만노출인구는상당히큰편이다. 2) 인체위해성톨루엔에대한농도별체독성효과는표 2.11 에정리되어있다. 가장작은농도인 2.5ppm 에서냄새를감지할수있으며 10,000ppm 이상인농도에서는혼수상태나사망을유발시킬수있다

131 표 2.11 톨루엔의인체독성 w/v 농도 (v/v 농도 ) 영향 9.4mg/m 3 (2.5ppm) 138.8mg/m 3 (37ppm) 188~375mg/m 3 (50~100ppm) 750mg/m 3 (200ppm) 1,125mg/m 3 (300ppm) 1,500mg/m 3 (400ppm) 1875~2250mg/m 3 (500~600ppm) 3,000mg/m 3 (800ppm) 5,625mg/m 3 (15,00ppm) 15,000mg/m 3 (4,000ppm) 37,500~112,500mg/m 3 (10,000~30,000ppm) 냄새역치 대부분의사람이감지할수있음 피로, 현기증, 가벼운두통을일으킴 가벼운목과눈에염증유발, 약간의지각능력상실보통의불면증증세나타남 8 시간노출시부절적항운동실조증징후가나타남 목과눈에염증을일으킴 8 시간노출시정신적혼란을올수있음 식욕부진, 메스꺼움, 비틀거리는증상동반순간적인기억상실증이올수도있음 3 시간노출후메스꺼움과자제심상실극도의신경증과근육피곤증유발 8 시간노출까지는치명적이지않음. 극심한피곤 반응시간의급속한손상과혼수상태빠짐사망유발 수분내노출로혼수상태노출시매우치명적 출처 :htp:// 표 2.12 톨루엔의생체독성 Organism TestType Route Reported Dose Source frog LDLo subcutaneous 920mg/kg Naunyn-Schmiedeberg'sArchiv fuerexperimentelepathologie und Pharmakologie.Vol.130, Pg.250,1928. guineapig LCLo inhalation 1600ppm JournalofIndustrialHygiene. Vol.10,Pg.261,1928. guineapig LD 50 intraperitoneal 500mg/kg Neurotoxicology.Vol.2,Pg.567, human LDLo oral 50mg/kg GekkanYakuji.Pharmaceuticals Monthly.Vol.22,Pg.883,1980. human TCLo inhalation 200ppm JAMA,JournaloftheAmerican MedicalAssociation.Vol.123, Pg.1106,

132 Organism TestType Route Reported Dose Source mammal (species unspecified) mammal (species unspecified) LC 50 inhalation 30mg/m3 LD 50 oral 4mg/kg GigienaTrudaiProfessional'nye Zabolevaniya.LaborHygiene and OccupationalDiseases.Vol. 32(10),Pg.25,1988. GigienaTrudaiProfessional'nye Zabolevaniya.LaborHygiene and OccupationalDiseases.Vol. 32(10),Pg.25,1988. mammal (species unspecified) LDLo intraperitoneal 1750mg/kg AmericanJournalofHygiene. Vol.7,Pg.276,1927. man LDLo oral 719uL/kg ForensicScienceInternational. Vol.41,Pg.255,1989. man TCLo inhalation 100ppm Work,Environment,Health.Vol. 9,Pg.131,1972. mouse LC 50 inhalation 400ppm/24H Neurotoxicology.Vol.2,Pg.567, ) 유해성표 2.13 은톨루엔의인체유해성과발암성, 환경유해성을나타내고있는것으로서톨루엔은현재발암성에대한규정은없으나인체에여러가지증세를나타내고있으며, 생태계에노출시수생생물에유해함을알수있다. 표 2.13 톨루엔의유해성 구분 인체 유해성 내용 노출경로는증기흡입, 눈, 피부접촉임. 눈, 피부, 점막에자극적이며화상을입거나피부염을일으킬수있음. 노출시현기증, 두통, 메스꺼움, 식욕부진증상이나타나고중독되면보행실조 ( 步行失調 ), 의식불명, 심장부정맥, 중추신경계의장애, 혼수, 마비를일으킬수있음. 흡입시폐를자극하여기침이나호흡곤란을일으키고, 심하면기관지염, 페렴증상이나타날수있음. 만성노출시신장이나혈액에영향을줄수있음. 접촉, 흡입또는섭취에의한증상은시간이경과한후에나타날수있음. 발암성 국제암기구 (IARC): 미규정 미국국립독성계획단 (NTP): 미규정 미국산업안전보건청 (OSHA): 미규정, 산업안전보건법 : 미규정

133 구분 환경 유해성 내용 수생및생태독성 -Goldfish( 담수,LC 50):57.68ppm/96hr -Daphniamagna( 담수,LC 50):313ppm/48hr 토양에유입되면지표면에서증발되거나생분해됨. 수계에유입되면침전물에흡착되지않고, 증발되거나생분해됨. 대기에방출되면광화학적으로생성된히드록실라디칼과반응하여분해됨 ( 반감기 :3~24 시간 ). 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 "(2004) 4) 노출경로별인체영향및응급조치다음표 2.14 는톨루엔흡입, 섭취, 눈, 피부로노출된경우증상과응급조치를나타내고있다. 표 2.14 톨루엔의노출경로 노출경로증상응급조치 흡입피부눈섭취 상온에서의휘발로인해흡입위해성이있음 흡입시폐를자극하여기침이나호흡곤란을일으키고, 심하면기관지염, 폐렴증상이나타날수있음 피부에자극적이며화상을입거나피부염을일으킬수있음 홍반 눈, 점막에자극적이며화상을입을수있음 홍반, 통증 타는듯한느낌, 복통 흡입했을때는노출로부터즉시이동하거나, 환자를신선한공기가있는장소로옮기고휴식을취하게함 필요시인공호흡을실시하되구강호흡을사용하지말고, 호흡용기구를이용할것 즉시오염된의복을벗기고, 오염물이피부에서확산되지않게다량의물과비누로오염물이남아있지않을때 (20 분이상 ) 까지씻어낼것 자극이지속되면의사의검진을받을것 눈에들어갔을때는눈꺼풀을가끔씩깜박이면서다량의물로적어도 15 분이상씻은후, 의사의검진을받을것 의식이있는사람에한하여입안세척을하고, 활성탄현탁액을타서마시게하되억지로구토를시키지말것 섭취물을초기에주의하여위세척을하면득이있음 활성탄슬러리를물에섞거나, 하제 (saline cathartic), 또는솔비톨 (35% 희석액 ) 을섞어서위세척할것 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 "(2004)

134 5) 누출시방제방법 -대기중누출 물분무를사용하여증기의발생을감소시킬것 바람을등지고위치하고, 저지대를피할것 -수중누출 계면활성제 ( 세제, 알코올 ) 를사용하여 ph 를증가시킬것 겔화제를사용하여누출액을고형화 (solidify) 시킬것 누출물농도가 10ppm 이상이면누출량의 10 배에해당하는활성탄을뿌릴것 모래주머니로제방을쌓아오염된바닥을고립시키고, 흡수관으로바닥의누출물을제거하거나, 긁어낼것 -토양누출 오염된지역을중탄산나트륨이나소다회 / 소석회로덮을것 중화제를이용할수없으면누출물을질석 (vermiculite), 건토, 건사또는비가연성물질로덮어흡수시킬것 누출물의확산방지및우천시빗물이닿지않도록플라스틱시트를사용할것 대량누출되었을때구덩이나연못을만들어한곳에모으거나흙, 모래주머니, 폴리우레탄, 콘크리트등으로제방을쌓아누출물의지표상확산을방지할것 다. 에틸벤젠 (Ethylbenzene) 1) 노출경로 에틸벤젠은자연상에서는원유에서존재하며석유를정제한물건에도존재한다. 이는자연물질의불완전연소로기인된다. 표 2.15 는노출형태에따른에틸벤젠의노출평가량을나타내고있는것으로일반인의경우매우낮은농도에노출되고있으나직업인의경우일주일간최대 12,700mg 을흡입하는것으로조사되었다. 표 2.16 은에틸벤젠의물속에서의농도를보여주고있는것으로서공장지대를제외하고매우낮은농도로검출되고있음을알수있다. 에틸벤젠 430mg/m 3 농도이상에노출시에는인간의중추신경계장애와염증을유발시킨다. 2) 인체위해성 에틸벤젠의급만성독성은낮다. 동물과인간의독성실험에서는중추신경계의손상을가져오며눈에점액성의염증을유발시킨다. 아직까지발암성이나생식성의영향에대한데이터는보고되지않으며돌연변성이나기형성의성

135 질도중요하게작용하지는않는다. Typeofexposure Generalpopulation 표 2.15 노출형태에따른에틸벤젠의노출평가량 Reported concentration in media Weeklytotal amountinhaled, Dose(mg/week) ingested or smoked Inhalation(means) 0.74~100µg/m 3 140m ~10 a Ingestion(food) 13µg/kg b 7kg 0.1 Drinking-orgroundwater b 0.07~1.1µg/L c 14L 0.01 Occupational 30.0µg/L d 0.42 Inhalation(mean) e 10mg/m a Inhalation(max) e 100mg/m 3 50m a Inhalation f 430mg/m a Smokers 8µg/cigarete g 140cigaretes/week 1.1 a b c d e f g Retention 60% Lovegren etal.(1979)(highestreported value) Highestreported valuesofuncontaminated groundwater Lowestreported valueofcontaminated groundwater Bardodej& Círek(1988) Correspondstooccupationalexposurelimitsin severalcountries Walaceetal.(1987a) 표 2.16 물속에서에틸벤젠의농도 Samplingsource Concentration(µg/L) Reference Surfacewaters Non-industrialriversites < 0.1 Industrial/urban riversites 1.9~15 (rangeofmeans) Waggot(1981),McFaletal. (1985),SAC (1989) Gomez-Belinchonetal.(1991) Estuary(industrialarea) ND~1.8 Whitbyetal.(1982) Seawater Seanearofshoreoil platform ~0.026 (rangeofmeans) Rainwater ~0.009 Groundwater Gschwend etal.(1982), Gomez-Belinchon etal.(1991) 0.07 Sauer(1981) Kawamura& Kaplan(1983), Pankow etal.(1984) Uncontaminated ND~0.07 Kenricketal.(1985)

136 표 2.17 은에틸벤젠의생체독성을나타내고있다. 표 2.17 에틸벤젠의생체독성 Organism TestType Route Reported Dose Source guineapig LCLo inhalation 10000ppm PublicHealth Reports.Vol. 45,Pg.1241,1930. human TCLo inhalation 100ppm/8hr American IndustrialHygiene Association Journal.Vol.31, Pg.206,1970. mouse LCLo inhalation 50,000mg/m3/2hr GigienaTrudai Professional'nye Zabolevaniya.Labor Hygieneand Occupational Diseases.Vol.5(5),Pg.3, rabbit LD 50 skin 17800uL/kg Food and Cosmetics Toxicology.Vol.13,Pg.803, rat LCLo inhalation 4000ppm/4hr American IndustrialHygiene Association Journal.Vol.23, Pg.95,1962. rat LD 50 oral 3500mg/kg AMA ArchivesofIndustrial Health.Vol.14,Pg.387, ) 유해성표 2.18 은에틸벤젠의인체유해성과발암성, 환경유해성을나타내고있는것으로서에틸벤젠은현재발암성물질로규정되어있으며, 생태계에노출시수생생물에유해함을알수있다

137 표 2.18 에틸벤젠의유해성 구분 내용 건강상의위험성은호흡기도자극, 피부자극, 눈자극, 흡인위험, 중추신경 계통억제, 동물실험결과발암성의심물질임. 인체 유해성 단기간노출시자극, 흉통, 호흡곤란, 두통, 졸음, 현기증, 혼수증상이나타남. 장기간노츨시자극, 두통, 졸음, 정서장애, 암을유발할수있음. 신장, 간, 호흡기계, 피부질환및알레르기등노출에의해위험이증가될 수있음. 발암성 국제발암성연구소 (IARC), 동물실험결과발암성물질, 그룹 2B 환경독성자료 -어독성 :9090ug/L 96 시간 LC 50( 사망율 ) 얼간이진흙새우 -무척추동물독성 :87,600 μg /L 96 시간 LC 50( 사망율 ) 주머니쥐새우 -해조류독성 :> 438,000 μg /L 96 시간 EC 50( 광합성 ) 규조 환경에서의변화와운송 환경 유해성 -K OW : (log=5.196)( 수용성으로부터평가 ) -K OC : (log=4.657)( 수용성으로부터평가 ) - 헨리상수 :6.6E-3atm-m 3 /mol, -생물축적 :36.39( 수용성으로부터평가 ) -수중처리 : hours( 강모델 : 깊이 1m, 유속 1m/s, 풍속 3m/s) 수생생물에독성이있음, 환경에서비교적잔류성이없음. 흙이나퇴적물에걸러지지않음. 살아있는유기생물의체내에아주약간축적됨. 물에서휘발성이높음. 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 "(2004) 라. 자일렌 (Xylene) 1) 유해성표 2.19 은자일렌의인체유해성과발암성, 환경유해성을나타내고있는것으로서에틸벤젠은현재발암성물질로규정되어있지는않다. 수생생물에생태독성을나타내나생체독성은일어나지않는것으로알려졌다. 2) 노출경로별인체영향및응급조치다음표 2.20 는자일렌의흡입, 섭취, 눈, 피부로노출된경우증상과응급조치를나타내고있으며, 표 2.21 은자일렌이인체에노출되었을때의특성을나타내고있는것으로서고농도로노출시현기증을유발함을알수있다

138 표 2.19 자일렌의유해성 구분인체유해성발암성환경유해성 내용 노출경로는증기흡입, 눈, 피부접촉임. 눈, 피부, 점막에자극적이며화상을입거나접촉시피부염을일으킬수있음. 노출시두통, 메스꺼움, 현기증증상이나타나고, 중독되면보행실조 ( 步行失調 ), 간손상, 신장손상, 중추신경계의장애, 폐부종, 혼수등을일으킬수있음. 접촉, 흡입또는섭취에의한증상은시간이경과한후에나타날수있음. 국제암기구 (IARC): 미규정 미국국립독성계획단 (NTP): 미규정 미국산업안전보건청 (OSHA): 미규정 산업안전보건법 : 미규정 수생및생태독성 -Bluegil( 담수,LD 50):13ppm/24hr -Rainbow trout( 담수,LC 50):13.5ppm/96hr 토양에유입되면증발되거나생분해됨. 수계에유입되면증발되거나부유물과침전물에흡착됨. 대기에방출되면증기상으로존재하며광화학적으로생성된히드록실라디칼과반응하여분해됨 ( 반감기 :1~2 일 ). 어류나수생생물에생체농축이일어나지않음 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 "(2004) 표 2.20 자일렌의노출경로 노출경로증상응급조치 흡입피부눈섭취 코피, 구토, 위통, 식욕부진, 불규칙심장박동, 두통, 졸음 자극, 피부염 자극, 시력불선명, 눈손상 구역, 구토, 위통, 흉통, 호흡곤란, 두통, 졸음, 현기증 부작용이발생하면, 오염되지않은지역으로이동시키고호흡하지않을경우인공호흡을할것 오염된의복및신발을제거하고적어도 15 분동안비누와물로씻을것 많은양의물을사용하여적어도 15 분동안눈을세척할것 구토를하지않도록할것 만약구토가일어나면구토물이기도를막는것을방지하기위해머리를둔부보다낮추도록할것 호흡하지않을경우인공호흡을할것 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 "(2004)

139 Exposure concentration (mg/m 3 ) 표 2.21 자일렌의인체노출시특성 Time Efect Reference h 현기증, 염증 Klauckeetal.(1982) min 현기증 Carpenteretal.(1975) 1300 a 2h 동작감소 Gamberaleetal.(1978) 900 b 4h 늦은반응시간 Laineetal.(1993) 900 4h 시각손상및늦은반응시간 Savolainenetal.(1979,1981,1982, 1985) 900 4h Minorefecton EEG Seppäläinen etal.(1991) 600 4h 반응시간영향없음 Savolainen etal.(1980,1981) 450 4h 늦은반응시간 Dudeketal.(1990) 300 4h 정신신체적반응없음 Anshelm -Olson etal.(1985) a duringexercise b peakvaluesof1800mg/m 3 출처 :htp:// 비스페놀-A (Bisphenol-A) 1) 노출경로 비스페놀-A 의인체에대한노출은이러한화합물또는에폭시파우더페인트를사용하는제조업, 사용자, 수송, 포장에관련된사람들의피부접촉및호흡에의한다. 미국에서 1981~83 년까지 NIOSH 에의해조사한통계자료에따르면 9,446 명의근로자는비스페놀-A 에잠재적으로노출되었다. 그러나이는비스페놀-A 를포함한화합물의상품명은포함하지않았다. 미국에서 1972~74 년까지 NIOSH 에의해조사한통계자료에따르면 281,011 명의근로자는비스페놀-A 에잠재적으로노출되었다. 비스페놀-A 의환경노출원인은에폭시, 폴리카보네이트와폴리설폰수지제조시설에서배출되는것으로예상됨. 비스페놀-A 가토양에배출되면느린이동성을나타냄. 풍토순화에따른호기성조건하에서생분해가능함. 만약물에혼합되면생분해는주요한거동과정임 ( 반감기 4일이하 ). 순환하지않는물에서비스페놀-A 는충분한적응기간후에생분해하며, 부유물질과침전물에광범위하게흡착하거

140 나광분해됨. 대기상으로배출되면비스페놀-A 는대부분입자상으로존재하게된다. 입자상형태의비스페놀-A 는건식침적또는광분해에의하여제거된다. 증기상형태로존재하는비스페놀-A 는광화학적으로하이드록실기를만들거나 ( 반감기 4일 ) 광분해한다. 증기상비스페놀-A 의광분해산물은 4-isopropylphenol 과세미퀴논으로유도 비스페놀-A 의인체에대한노출은이러한화합물또는에폭시파우더페인트를사용하는제조업, 사용자, 수송, 포장에관련된사람들의피부접촉및호흡에의한다. 2) 인체위해성 임상실험에서직접적인접촉에의해피부염을발생시킨후, 빛에의해지속적으로재발하는광알레르기성의독성을가지고있다. 생체독성값 1 LC 50 Pimephalespromelas(fathead minnow)4.7(4.0to5.5)mg/l/96hr, statictest. 2 LC 50 Pimephalespromelas(fathead minnow)4.6(3.6to5.4)mg/l/96hr, flow-through test. 3 LC 50 Menidia menidia (Atlanticsilverside)9.4 (8.3 to 11)mg/l/96 hr /Conditionsofbioassaynotspecified. 3) 환경에서의농도 환경수중의농도 :1974~1978 에일본동경의지표수중강에서채수한물의농도범위는 0.06~1.9 μg /L 인것으로조사 (MatsumotoG;WaterRes16:551-7(1982) 배출수 ( 공장폐수 ) 중의농도 :1974 년 12 월 Mt.Vernon,IN 화학공장의폐수에서검출됨. 토양에서의농도 : 동경주거지역의토양시료에서검출되지않음. 대기상에서의농도 :1976 년 2월에서 월까지동경의주거지역대기상의분진샘플을채취하였으며, 비스페놀-A 의침적률은 0.04~0.2 ug/m 2 /day 으로나타남

141 표 2.22 비스페놀 -A 의생체독성 Organism Test Type Route Reported Dose Source guineapig LD 50 oral 4.000mg/kg mammal (species unspecified) LD 50 oral 6,500mg/kg mouse LC inhalation 1,700mg/m 3 mouse LD 50 oral 2,400mg/kg mouse LDLo subcutaneous 2,500mg/kg rabbit LD 50 oral 2,230mg/kg rabbit LD 50 skin 3mL/kg rat LD 50 oral 3250mg/kg GigienaiSanitariya.ForEnglish translation,seehysaav.vol. 33(7),Pg.25,1968 "ToxicologyofDrugsand Chemicals,"Deichmann,W.B.,New York,AcademicPress,Inc., 1969Vol.-,Pg.135,1969. ToksikologiyaNovykh Promyshlennykh Khimicheskikh Veshchestv.ToxicologyofNew IndustrialChemicalSubstances.For English translation,seetnics*. Vol.2,Pg.50,1961. GigienaiSanitariya.ForEnglish translation,seehysaav.vol. 33(7),Pg.25,1968. ToksikologiyaNovykh Promyshlennykh Khimicheskikh Veshchestv.ToxicologyofNew IndustrialChemicalSubstances.For English translation,seetnics*. Vol.2,Pg.50,1961. American IndustrialHygiene Association Journal.Vol.28,Pg. 301,1967. AMA ArchivesofIndustrial Hygieneand Occupational Medicine.Vol.4,Pg.119,1951. American IndustrialHygiene Association Journal.Vol.28,Pg. 301, ) 유해성표 2.23 은비스페놀-A 의인체유해성과발암성, 환경유해성을나타내고있는것으로서비스페놀-A 대한발암성자료는현재까지없으나단기간노출시호흡기, 눈, 피부에영향을주며, 장기노출시피부민감성을유발하는것으로알려졌다

142 표 2.23 비스페놀 -A 의유해성 구분인체유해성발암성환경유해성 내용 단기간노출시영향 : 호흡기, 눈, 피부에영향을줌 장기간노출시영향 : 반복또는지속적노출은피부민감성을유발할수있음. 동물실험에서이물질은인체생식기관에대해독성효과를일으킬수있는것으로나타남자료없음 급성독성 (LD 50,rat):3,250 mg / kg ( 경구 ) 환경생태독성 (LC 50,48h):kilifish 15 mg /L 농축성 :5~67.6 자극성, 과민성및생식독성, 기형유발가능성물질 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 "(2004) 노닐페놀 (Nonylphenol) 1) 노출경로 NIOSH (NOESSurvey ) 는미국의노닐페놀에잠재적으로노출된근로자를 306,211 명으로예상함. 작업장에서노닐페놀의노출은생산품의생산및조립시흡입과피부접촉을통하여발생함. 보통사람은제품과의피부접촉을통해노닐페놀에노출됨. 노닐페놀은모노알킬페놀의이성체의혼합물이고, 노닐페놀 ethoxylates 의생분해산물로서환경중에발견된다. 중합체를위한비이온성계면활성제, 윤활유기름첨가물, 살균제및산화방지제로노닐페놀의생산과사용은각종폐수를통하여환경에방출됨. 노닐페놀이대기상에방출될경우증기와미립자둘다에존재함. 증기상의노닐페놀은광화학으로생성된수산기를가진반응에의해대기상에서분해됨 ; 대기상에서이반응이일어나기위한반감기는 7.5hr 임. 입자상노닐페놀은습식과건식침적에의해대기상에서제거됨. 노닐페놀이토양에방출되면이동성이거의없음. 수중에방출되면노닐페놀은부유물질및침전물에흡착됨. 수표면의휘발성은이화합물의중요한거동과정이며, 강과호수의휘발반감기는각각 1.1 과 1 일이다. 그러나, 수표면의휘발성은부유물질및침전물에흡착되기때문에작으며, 지표수위층의노닐페놀은광분해된다

143 2) 인체위해성 삼키는경우에천천히중독. 피부와눈에가혹하게자극. 고농도에서눈또는호흡기의경미하게쓰라린현상이나타남. 일시적효과. 짧은노출시피부의 1도화상 ; 노출이길어지면 2차화상을일으키는원인이됨. 노닐페놀에노출시나타나는현상은타는증상, 기침, 호흡곤란, 식도염증, 의식불명, 피부염, 화상등이나타나며, 음식물섭취시복부통증, 설사, 구토, 식도염증호소. 피부염증 6등급 -희석되지않는용액에서괴사 ; 피부를통해서흡수될수있다. 눈염증 10 등급 -0.5mL 1% 용액에서심각한화상. 심각한피부와눈자극제. 생체독성값 1 LC 50 Pimephalespromelas(fathead minnow)0.164(0.145~0.186)mg/l 48 hr, wt 220 mg,flow-through bioassay,dissolved oxygen 7.4 (4.6~8.8) mg/l,water hardness 44.9 (42.4~46.6)mg/L as calcium carbonate,ph 6.9~7.7,alkalinity 42.9 (39.6~61.4)mg/L calcium carbonate,temp: or-1.4,purity91% 4-nonylphenol,4% 2-nonylphenol,2% nonylphenol 2 LC 50 Pimephalespromelas(fathead minnow)0.137 (0.34~0.140)mg/L 72 hr, wt 220 mg,flow-through bioassay,dissolved oxygen 7.4 (4.6~8.8) mg/l,water hardness 44.9 (42.4~46.6)mg/L as calcium carbonate,ph 6.9~7.7,alkalinity 42.9 (39.6~61.4)mg/L calcium carbonate,temp: or-1.4,purity91% 4-nonylphenol,4% 2-nonylphenol,2% nonylphenol 3 LC 50 Pimephalespromelas(fathead minnow)0.135(0.098~0.187)mg/l 96 hr;size 220 mg,flow-through bioassay,dissolved oxygen 7.4 (4.6~8.8) mg/l,water hardness 44.9 (42.4~46.6)mg/L as calcium carbonate,ph 6.9~7.7,alkalinity 42.9 (39.6~61.4)mg/L calcium carbonate,temp: or-1.4,purity91% 4-nonylphenol,4% 2-nonylphenol,2% nonylphenol 4 LC 50 BayMussel3.0mg/L/96hr/Conditionsofbioassaynotspecified 5 LC 50 Leuciscus idus /(Golden Orfe)/ 0.95 mg/l/48 hr /Conditions of bioassaynotspecified 6 LC 50 Salmo gairdneri/(rainbow trout)/ 0.56~0.92 mg/l/96hr/conditions ofbioassaynotspecified

144 표 2.24 노닐페놀의생체독성 Organism TestType Route Reported Dose Source mouse LD 50 oral 1231mg/kg rabbit LD 50 skin 2140uL/kg rat LD 50 oral 580mg/kg NationalTechnicalInformation Service.Vol.AD-A067~313, AmericanIndustrialHygiene AssociationJournal.Vol.30,Pg. 470,1969. NationalTechnicalInformation Service.Vol.OTS ) 환경에서의농도 지표수 -USriverwater(30 개샘플중 17 개검출 ):0.11~0.64 μg /L( 평균 0.12 μg /L)(1989 년 ) -DelawareRiver:0.04~2 μg /L(1976~77 년 ) -DelawareRivernearPhiladelphia:0.02~1 μg /L(1977 년 ) -Riverwaterfrom Tokyo,Japan:0.051~1.08 μg /L( 여름에고농도,20% 는입자상으로검출됨 ) -USGS 연구 ( 미국의폐수에오염되기쉬운 139 개하천 ): 평균 0.80 μg /L( 최고농도 ;40 μg /L)(1999~2000 년 ) -LakeMead,NV :1,140and 750ng/L(1997 년, 샘플수 :2 개 ) -Trenton Channel(New Jersey, 폐수가유입되는하천 ):269~1,190ng/L ( 샘플수 :8 개 ) 지하수 -SavaRiver,Croatia:100~1000ng/L(1986~1989) 먹는물 -Ulm,Germany:8.0ng/L (range,2.5~16ng/l)(2000 년 ) 4) 유해성표 2.25 는노닐페놀의인체유해성과발암성, 환경유해성을나타내고있는것으로서노닐페놀대한발암성은현재까지규정되지않았으나어류에대한생체독성은높은것으로알려졌다

145 표 2.25 노닐페놀의유해성 구분인체유해성발암성환경유해성 내용 내분비장애물질로서내분비계의정상적인기능을방해함 남성정자수감소, 유방암, 난소암, 고환암의증가, 기형아증가등의증거가제시되고있음 호르몬의정상적인기능방해를통해발육이나지능저하를가져올수있음 국제암기구 (IARC): 미규정 미국국립독성계획단 (NTP): 미규정 미국산업안전보건청 (OSHA): 미규정 환경생태독성 fishes(48/96 시간 LC 50 :0.135~0.95mg/L daphnia48 시간,EC 50):1.5mg/L,greenalgae(72hr):1.3mg/L 농축성 (BCF): 최고 3400(in bluemuscle) EU 의분류 :N( 급성농축. 농축성 ):2-nonyl,4-nonylphenol 도동일 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 "(2004) 5) 노출경로별인체영향및응급조치 다음표 2.26 은노닐페놀흡입, 섭취, 눈, 피부로노출된경우증상과응급조치를 나타내고있다. 표 2.26 노닐페놀의노출경로 노출경로증상응급조치 흡입피부눈섭취 호흡기도화상화상화상점막화상 부작용이발생하면, 오염되지않은지역으로이동시킬것 호흡하지않을경우인공호흡을할것 오염된의복및신발을제거하고적어도 15 분동안비누와물로씻을것 오염된의복및신발은재사용전에철저히건조시키고세척할것 많은양의물을사용하여적어도 15 분동안눈을즉시세척할것 만약삼켰다면, 많은양의물을마시도록하고, 구토를유도하지않도록할것 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 "(2004)

146 2.2.4 퍼메트린 (Permethrin) 1) 노출경로 지금까지퍼메트린이생산되고사용된곳에서의인체에대한노출은작업장 ( 농경 ) 에서의피부접촉혹은호흡에의한보고뿐임 일반인의가능한경로는일반대기를통한호흡 ( 일본사례 ), 음식섭취등임 퍼메트린의물리화학적특성상, 수환경에서부유입자혹은퇴적물에흡수가예상됨 생물농축계수는시험된담수어종에따라 480~560 정도로높은편에속함 광에의한분해반감기는분해상수의추정에서 33 일이었으나, 태양광에의한연못에서의분해사례에따르면,cis- 및 trans- 의반감기는각각 27.1 시간,19.6 시간이었음 표층수 : 사례 A ( 검출시료 / 검사시료 = 3/73, 평균 μg/l) 사례 B( 검출시료 / 검사시료 = 24/12,253, 평균 μg/l) 사례 C ( 감자밭살포 6시간경과후,60~100m 떨어진곳의물시료에서검출시료 / 검사시료 = 2/6,17~18ng/L) 사례 D ( 태국의경작지의물시료,2.81 μg/l) 사례 E( 영국에서 816 시료중검출율 6%,0.01 μg/l 을초과하는경우발생 ) 지하수 : 사례 A ( 검출시료 / 검사시료 = 3/5,728, 평균 μg/l) 2) 인체위해성 인체에대한발암성데이터는없으며, 실험동물에대한불충분한데이터만존재함 발암성에관한국제암센터 (IARC) 의종합평가에서인체에독성이없는 group 3으로분류됨 인체폭로에관한사례연구는대부분호흡이나상피도포에의함 직접삼림에서살포한작업자들의안구, 피부에약한자극을호소 지금까지알려진, 인체폭로의주요경로는작업장에서의 ( 살포에의한 ) 호흡, 피부접촉이며, 일반인에대해서는대기를통한호흡과음식물섭취에의함 ( 즉, 음용에의한피해사례는없음 )

147 평균일일섭취량 (AverageDailyIntake, 미국 FDA) : 연령에따라 82~84 년조사결과 1.2~6.5ng/kg/day 84~96 년조사결과 5.5~44.1ng/kg/day 포유류에대한급성독성은약하며, 신생아혹은유아는이계열의농약에대한대사능력이떨어지므로성인보다높은감수성을가질수있음 인체에대한생식독성연구사례는없음 3) 실험동물독성연구 Rat 을이용한장기간섭취실험 (2,500ppm) 결과, 진전현상 ( 떨림 ), 소음에대한과민반응을보여중추신경계에손상이보임 간장비대, 마이크로솜활성증가, 소포체증식현상은랫과마우스에서관찰되었으나, 마우스는그정도가현저함 (IARC) Rat 에 6개월간 3,000ppm 을섭취시킨결과, 초기에전형적인운동증후군을보였고, 간장중량증가를보인외에는다른소견이관찰되지않음 Rat 에 14 일간 5,000ppm 또는그이상을섭취시킨결과, 급성중독으로사망 ( 축색의팽창과관련한심한진통 ) 기형혹은변이원성은없음 Rat, 마우스, 토끼에게낮은급성독성을가지며, 각독성실험은섭취재료, 이성체조합 (cis-/ trans-) 에따라 LD 50 은상당한차이를가짐 Rat 에 50mg/kgbw/day 의투여에서싸이토크롬 P450 효소가유도되었음 Sprague-Dawley 랫의암 수각 10 마리에 4,000,6,000,9,000mg/kg 을섭취시킨결과, 심한진전 ( 떨림 ) 으로체중감소함. 최고농도에서일부개체사망함. 해부결과일정한병리조직학적기형은발견되지않음 비인체독성값 (LD 50) -Rat, 구강,600mg/kg -Rat, 구강,430~4,000mg/kg -Rat, 구강,1.3g/kg -Rat, 구강,6,000mg/kg -Rat( 수컷 ), 피부도포 ( 물에용해 ),>5,176mg/kg -마우스 ( 암컷 ), 구강 ( 물에용해 ),>4,000mg/kg -마우스, 구강 (DMSO),250~500mg/kg -마우스 ( 수컷 ), 구강 (corn oil),650mg/kg -기니아피그, 구강 ( 물에용해 ),>4,000mg/kg

148 -토끼, 구강 ( 물에용해 ),>4,000mg/kg -암탉, 구강,>1,500mg/kg -병아리, 구강,>3,000mg/kg 생태독성값 -LC 50, 잉어과소형어류 (fathead minnow),16mg/l/96hr -LC 50, 블루길 (Bluegilsunfish),1.8 μg/l/48hr -LC 50, 무지개송어,5.4 μg/l/48hr -LC 50, 민물송어,2.3~5.2 μg/l/96hr -LD 50, 메추라기 (Japanesequail), >13,500mg/kg 4) 생물학적반감기 Sprague-Dawley Rat 에경구투여, 소화관에 460mg/kg, 정맥에 46mg/kg 인상태에서시간별로반감기를관찰한결과, 체내배출의측면에서반감기는 시간, 평균잔류시간은 시간으로나타났고, 혈장의최대농도는 μg/ml, 구강을통한생물학적체내흡수가능성은 60.69% 였음 이계열의화합물은신경조직에축적되며, 대사물은투여후 48 시간에서검사한모든조직의혈장에서관찰됨, 이는조직에서의대사와혈액을통한확산이일어남을시사 5) 유해성 표 2.27 은퍼메트린의인체유해성과환경유해성을나타내고있는것으로서인체에 발암성은현재까지알려진바없으나어류에대한생체독성은높은것으로알려졌다. 표 2.27 퍼메트린의유해성 구분 인체 유해성 내용 급성독성 : -Rat 구강 LD ~ 4000mg/kg 독성약함피부 LD mg/kg 초과약한독성관찰 -토끼 LD mg/kg 이상, 피부가스치는환경에과민반응, 눈에바르면결막염발생, 퍼메트린의독성은존재하는이성체의비에의존하며 cis- 이성체가가장독성이강하다. 만성독성 : -개에게 90 일동안 5mg/kg/day 의먹이를통한투여에서영향을미치지않음. -Rat 에게 6개월간 150mg/kg/day 의투여실험에서는간중량이약간증가함. -부화후 3~6 주가지난병아리에게 0.1ppm 의매우낮은농도를투여한결과, 면역계를억제하는것으로보고됨

149 구분인체유해성환경유해성 내용 급성독성 : -Rat 구강 LD ~ 4000mg/kg 독성약함피부 LD mg/kg 초과약한독성관찰 -토끼 LD mg/kg 이상, 피부가스치는환경에과민반응, 눈에바르면결막염발생, 퍼메트린의독성은존재하는이성체의비에의존하며 cis- 이성체가가장독성이강하다. 만성독성 : -개에게 90 일동안 5mg/kg/day 의먹이를통한투여에서영향을미치지않음. -Rat 에게 6개월간 150mg/kg/day 의투여실험에서는간중량이약간증가함. -부화후 3~6 주가지난병아리에게 0.1ppm 의매우낮은농도를투여한결과, 면역계를억제하는것으로보고됨. 조류에대한영향 : 퍼메트린은실질적으로조류에대하여무독성. 구강 LD 50 쇠오리의경우 9900 mg/kg 이상, 꿩은 13,500 mg/kg 이상, 메추리는 15,500 mg/kg 수생생물에대한영향 : - 무지개송어 24 시간 LC 50 은 mg/L,48 시간은 mg/L - 블루길과연어의 48 시간 LC 50 은 mg/L. - 퍼메트린을포함하는합성 pyrethroids 계살충제는하구언의종들에게독성을일으키는것으로요약. 이종들에게 96 시간 LC 50 은 mg/L 또는그이하임.Bluefish 의생물농축계수는물농도보다 715 배였고,catfish 는 703 배였음. 타생물에대한영향 : 퍼메트린은벌에게매우독성이강함. 치명적인 ( 군집의 ) 손상이처리치간또는하루이내의범위에서나타남. 또한타동물에게도독성이있으므로목초를먹이로하는장소등에서는풀이나작물에의사용은금지. 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 " 6) 노출경로별인체영향및응급조치 다음표 2.28 은퍼메트린흡입, 섭취, 눈, 피부로노출된경우증상과응급조치를나 타내고있다. 표 2.28 퍼메트린의노출경로 노출경로증상응급조치 흡입 경련 피부가려움 ( 증 ) 부작용이발생하면, 오염되지않은지역으로이동시킬것 호흡하지않을경우인공호흡을할것 오염된의복및신발을제거하고적어도 15 분동안비누와물로씻을것 오염된의복및신발은재사용전에철저히건조시키고세척할것 눈최루 눈오염시적어도 15 분동안눈을다량의물로세척할것 섭취 경련 출처 : 한국산업안전공단," 물질안전보건자료 " 만약삼켰다면, 많은양의물을마시도록하고, 구토를유도하지않도록할것

150 2.3 오염물질발견을위한모니터링시스템 수질모니터링시스템의종류 현재상수원수질을실시간으로모니터링하는항목은전기전도도, 알카리도,pH, 수온, 탁도이며, 취수장에따라휘발성유기화합물 (VOCs), 오일감시장치, 암모니아성질소측정장치들이추가적으로설치되어있다. 아울러생물경보시스템인어류관찰수조, 물벼룩독성감시장치, 조류독성감시장치등이설치되어운영되고있다. 취수장에따라도입된휘발성유기화합물측정장치는디클로로메탄,1,1,1 트리클로로에탄, 카본테트라클로라이드, 트리클로로에텐, 테트라클로로에텐, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌의농도를측정할수있어유류사고등이발생했을때유용하게대처할수있으므로확대보급이필요할것으로사료된다. 정수장에유입된원수의경우수온,pH, 탁도, 알칼리도, 전기전도도가실시간으로모니터링되고있으며, 침전수, 여과수, 정수지의경우탁도, 잔류염소,pH 가실시간으로모니터링되고있다. 아울러정수장에는생물경보시스템으로어류관찰수조를설치하여운영하고있다 ( 표 2.29). 표 2.29 경보발령기준이되는측정장비 취수원 정수장 구분 수질자동측정기 생물경보시스템 수질자동측정기 생물경보시스템 측정항목및장치 1 ph 2 탁도 3 전기전도도 4 휘발성유기화합물 (VOCs) 5 오일감시장치 7 알칼리도 6 물벼룩독성감시장치 7 조류독성감시장치 1 ph 2 탁도 3 전기전도도 4 알칼리도 5 잔류염소 6 어류관찰수조 다음표 2.30 는현재수자원공사가관리하는취수원에서의경보발령기준과조치사항을 나타내고있는것으로서주의단계인황색과경보단계인적색으로구분하여관리를하고있다

151 표 2.30 경보발령기준및조치사항 구분경보발령기준조치사항 경보 발령 1 오일감시장치에서경보발생 2 ph, 탁도, 전기전도도, 휘발성유 기화합물 (VOCs)9 항목중 1개항목 황 색 이상이 측정. 항목별 경보기준을 ( 주의보 ) 30 분이상초과 3 물벼룩또는조류독성감시장치에서보가 30 분이상지속되는경우 1 황색 ( 주의보 ) 경보발령후실제오 염사고로확인시 2 오일감시장치에서경보가 30 분이 상지속 적 색 3 ph, 전기전도도, 휘발성유기화합 ( 경보 ) 물 (VOCs)9 항목중 2개항목이상 이 측정항목별 경보기준을 초과 하면서, 물벼룩또는조류독성감 시장치에서경보가 30 분이상지 속되는경우 현장확인 ( 수질오염, 장비이상유무 ) 수질오염시수용가및정수장경보발령 수질검사소분석의뢰및간이분석실시 비상대처방안강구 ( 오일펜스설치, 유화제살포등 ) 취수중단 수용가통보및시민홍보 ( 필요시 ) 수도사고보고 해제발령기준소멸시경보해제 출처 : 한국수자원공사팔당권관리단위기대응매뉴얼 (2005) 표 2.31 은팔당취수원에서측정항목별로경보발령농도기준을보여주고있는것으로원수의 ph, 탁도, 전기전도도는취수원마다수질특성에따라설정값이달라진다.VOCs 농도기준은환경관리공단에서운영중인한강수계경보기준을적용한것이며, 물벼룩, 조류독성감시장치는장치에서출력되는적색 (Red) 경보신호를기준으로하고있다. 표 2.32 는정수장에서의측정항목별경보발령농도기준을보고있고있는것으로서취수원에서와마찬가지로황색주의보와적색경보로구분하여관리를하고있다. 즉, 황색기준은수자원공사의자체기준으로수질이상조기감시목적으로운영되고있으며수자원공사가소속의관리단자체적으로더욱강화하여설정 운영하고있디. 황색주의보가발령되면신속히담당자에게연락을취하고원인을규명하고, 특히정수황색주의보발령시관리단전임직원비상소집및사고보고자료, 주민공지문, 언로보도자료작성을준비한다. 적색경보는정수처리에관한기준및정수장내오염물질유입시행동요령 ( 환경부 ) 에

152 의한기준으로주민공지및사고수습단계이다. 마찬가지로원수탁도및전기전도도는원수수질특성에따라정수장별로재설정하여관리한다. 정수장관리기준 ( 침전수, 여과수 ) 의지속시간은정수지체류시간고려설정하고경보가울리면 30 분간격으로수질을연속측정한다. 표 2.31 측정항목별경보발령농도기준 ( 팔당취수원 ) 구분단위팔당취수장비고 1 ph 이하또는 10.0 이상 2 탁도 NTU 평상시측정값보다 2 배이상증가시 ( 홍수기는제외 ) ph 가 8~9 의범위이며, 홍수기는 급격히 감소 하는 경향이 있으므로 조정 홍수기는변화폭이매우심하므로조정 3 전기전도도 μs / cm 평상시측정값보다 1.5 배이상증가시 ( 홍수기제외 ) 홍수기는변화폭이매우심하므로조정 원수 ( 취수원 ) 4 휘발성유기화합물 (VOCs) μg /L 디클로로메탄 20 1,1,1 트리클로로에탄 100 카본테트라클로라이드 2 테트라클로로에텐 10 트리클로로에텐 30 벤젠 10 톨루엔 700 에틸벤젠 300 자일렌 오일감시장치 - 알람발생시 6 물벼룩독성감시장치 7 조류독성감시장치 - 적색 (Red) 상태 - 적색 (Red) 상태 출처 : 한국수자원공사팔당권관리단위기대응매뉴얼 (2005)

153 표 2.32 측정항목별상황판단기준 구분원수 정수장관리기준 침전수 여과수 정수 ph 황색적색 5.8 미만 8.5 이상 (1 시간지속 ) 5.8 미만 8.5 이상 (30 분지속 ) 5.8 미만 8.5 이상 (24 시간지속 ) 탁도 (NTU) 황색적색 평시대비 2 배이상증가 (30 분지속 ) 2NTU 이상 (1 시간지속 ) 0.5NTU 이상 ( 통합여과수 ) (1 시간지속 ) 0.5NTU 초과 (30 분지속 ) 정수처리에관한기준 전기전도도황색 ( μs /cm) 평시대비 1.5 배이상증가 (30 분지속 ) 잔류염소 (mg/l) 황색 적색 0.2 미만 (30 분지속 ) 0.2 미만 (1 시간지속 ) 출처 : 한국수자원공사수도수질사고대응매뉴얼 (2005) 수질이상징후발견경보시스템의종류및운영방법 가. 자동수질측정시스템 1) 자동수질측정기에서전기전도도가평상시의값보다현저히차이가날때 고농도무기물, 중금속, 독성물질의유입가능성이큼 순수한물의전기전도도는 0으로볼수있으며, 현재국내의상수원수는지역수질특성에따라수십에서수백 μω/cm 값을나타냄. 돌발적인수질오염사고나기타사고에의해이온성물질이유입될경우때자동수질측정시스템내의전기전도도값이급격하게변화됨. 정수장의평상시또는계절별전기전도도의농도범위를설정하고, 설정된한계범위를벗어날경우비상벨이나기타방법을이용하여급격한이상수질변화나오염물질유입에대처 2)pH 가평상시의값보다현저히차이가날때

154 원수의 ph 의변화 조류의이상번식으로인하여 ph 가증가 산업폐수 ( 산성또는염기성 ) 의유입에따라 ph 가증가하거나감소 침전수, 여과수, 정수에서의 ph 의변화 부적절한약품주입또는계측기기이상 3) 정수처리공정에서잔류염소농도가현저히차이가날때 염소투입설비, 계측기의이상으로과대또는소량의염소가주입된경우 염소소비를유발하는물질들이존재할경우 암모니아성질소, 철 망간등의무기물, 페놀류와같은유기물유입등 나. 생물경보시스템 ( 어류관찰수조 ) 1) 물고기폐사및부상 원수의수온,pH, 유리및결합잔류염소, 용존산소의분석실험을강화 이러한실험에이상이발견되지않는경우는독성물질일가능성이높으므로독성물질 ( 시안, 구리, 농약등 ) 의분석실험을실시 어류관찰수조의관측은상시관찰방법에의거실시 어류폐사및부상시독성물질일가능성이높은경우는 FishAnalysis 실시 2) 어류관찰수조의상시관찰방법 어류의행동을 CCTV 등을이용하거나눈으로상시관찰하여수질이상을확인 수조내어류의행동변화나반응을모니터로감시하여비디오와컴퓨터를이용한화상처리시스템에의한어류관찰감지장치를도입하여이용 생물경보시스템운영시독극물유입에의한어류의이상행동반응 처음에는심하게물위로코를내밀거나튀어오르는것이많다. 독극물의종류에따라수영법이둔해진다. 피부에서점액을내고, 특히아가미나입에서점액질을내는것이있다. 피부나입주변, 지느러미가붙은아래배에서출혈하게되는일도있다. 폐사하기직전이되면미친듯이이리저리헤엄치고등지느러미가쓰러져회전혹은호흡작용이쇠퇴하는상태가되어결국죽어간다. 아가미색이시안에서는선홍색, 알칼리성에서는적갈색, 금속염에서는회백색으로변한다

155 3) 어류관찰요령및조치사항 표 2.33 은어류반응에추정원인및조치방법을나타내고있는것으로서어류가수 면으로떠오르거나호흡이빨라지고날뛰며, 유영동작이둔하고, 피부에서점액이분 비되는등의현상을나타낼경우독성물질유입을의심할수있다. 표 2.33 어류반응에따른추정원인및조치방법 어류반응추정원인조치방법 머리를수면으로올린다. 과잉공기가입과비늘등에붙는다. 안구돌출, 내출혈및비늘이거꾸로서는등일시에다수의물고기가죽는다. 다수의고기가동시에이상을일으킨다. 수면으로떠오르거나호흡이빨라지고날뛴다. 유영동작이둔하다. 피부에서점액분비 ( 아가미, 입등 ) 피부나입가지느러미등에서출혈을한다. 과격한유영동작 폐사할경우 산소부족 공기과포화병 독성물질 원수유량확인 기포발생기작동확인 용존산소량확인 기포발생기조절 수질시험에의한독성물질확 인, 병으로판정시치료및교체 수족관내완전교체 비상사태시행동요령에의거 대응 출처 : 정수장오염물질유입시행동요령 ( 환경부,2003) 표 2.34 는어류가폐사한직후아가미상태에따른오염판단기준을나타내고있으며, 표 2.35 는어류관찰을통하여독성물질을추정할수있음을보여주고있다. 대표적독성물질별 어류치사농도는표 2.36 과같다

156 표 2.34 어류가폐사한직후아가미상태에따른오염판단기준 아가미색선홍색적갈색회백색암적색백색점액과다 추정원인시안화물알칼리성독성금속염질식빈혈산성독성 출처 : 정수장오염물질유입시행동요령 ( 환경부,2003) 표 2.35 어류관찰을통한독성물질추정 추정가능독성물질특징 시안화합물 아질산염 황화수소 수산화철 산, 중금속,Trinitrophenols 구리, 아연, 납, 암모니아, 세제,Quinoline 탁도, 수산화제 2 철 페놀, 프탈렌, 산염, 황화수소 세제 페놀, 크레졸, 암모니아, 시안화합물 유기인계화합물, 카바메이트 간과내장에혈액응고 밝은붉은색아가미 갈색혈액 (methemoglobinemia) 어두운초코렛색혈액 (sulfhemoglobin) 아가미가찐득찐득하게녹음 아가미, 피부, 입주변흰색점막 아가미표피의박탈 아가미에이물질 어두운색아가미 아가미의출혈 아가미덮개의팽창 가슴지느러미가앞쪽을향함 가스과포화 기포부착 ( 지느러미, 눈, 피부 ) 출처 : 한국수자원공사청주권관리단위기대응매뉴얼 (2005)

157 표 2.36 독성물질별어류치사농도기준 유독물질명 치사농도 (LC 50 mg/l) 1. 디메틸벤젠 (Dimethylbenzene) 무지개송어 13.5/96h, 금붕어 16.9/96h 2. 포르말린 (Formaldehyde) 무지개송어 50/48h 3. 페놀 (Phenol) 불루길 13.5/96h, 무지개송어 9.4/48h 4. 나프탈렌 (Naphthalene) Fatheadminnow ( 잉어과 )6.35/48h 5. 메틸클로라이드 (MethylChloride) 불루길 550/96h 6. 크레졸 (Cresol) 불루길 24/96h 7. 디메틸설페이트 (DimethylSulfate) 불루길 7.5/96h 8. 에틸벤젠 (Ethylbenzene) 불루길 32/96h 9. 메탄올 (Methanol) 송사리 16,000/48h 10. 톨루엔 (Toluene) 11.IPA(2-Propanol) 금붕어 57.68/96h Fatheadminnow ( 잉어과 )34.27/96h 금붕어 >5000/24h 12. 에탄올 (Ethanol) Fatheadminnow ( 잉어과 )15300/96h 13. 벤젠 (Benzene) 금붕어 46/24h, 불루길 20/24~48h 14. 클로로포름 (Chloroform) 송사리 117/48h 15. 황산 (Sulfuricacid) 송사리 43/48h 16. 가성소다 (Sodium hydroxide) 잉어 180/24h 17. 염산 (Hydrochloricacid) 송어 10/24h, 금붕어 178/1~2h 출처 : 한국수자원공사청주권관리단위기대응매뉴얼 (2005)

158 2.3.3 국외생물모니터링현황생물모니터링시스템은세계에서독일이가장잘구축되어있으므로독일의사례를중점적으로조사하였다. 가. 독일수질자동측정망설치및운영독일은각지방자치단체별로유입및유출수를감시하기위한수질자동측정망이구성되어있으며, 취수원상류에서오염물질검출시취수중단등의조치를취하도록되어있다. 라인강의독일영역에는 IKSR 의수질자동측정소가 9개,DKRR( 독일수질보전위원회, 국내주정부간의협의체,DeutschKommissionzum SchutzedesRheins) 측정소가 14 개, 총 23 개 (3 개는양쪽의기능을동시에수행하고있음 ) 의수질감시 Station 을설치운영하고있다. WORMS 측정소에서는이들각측정소의종합및대표측정소의역할을수행하고있다. 각측정소에서측정된데이터는 on-line 으로주정부로보내고주정부에서데이터의유효성여부를판단하여 of-line 으로중앙정부로보낸다 ( 연속모니터링데이터는 14 일평균값 ( 최소, 최대, 평균 ). 데이터는 RealTime 으로얻되보고나전송은 DataBank 를거쳐사람이그유효성여부를판단한후수행한다. 그림 2.1 은독일 Karlsruhe 의조기경보시설을보여주고있는것으로서수질오염조기경보는 CentralAlarm Bureau 에서 InternationalAlarm Network 을구축하여운영하고있다. 초기에는수질사고발생자가수질사고를신고하도록되어있었는데, 신고를하지않는경우가많이발생하여측정소를설치하였으며 ph 사고가주로많이일어났다. 오염조기경보에는크게 Biomonitoring 과 GC/MS 를이용한 organicmicro-compounds 의스크리닝과정으로구분된다. 나. 생물경보장치설치현황및운영실태생물경보장치는수중생물의행동학적측면을이용한생물독성감지장치로서오염물질의유입에의한수중생물의행동양식의변화를전자적물리량으로변환하여정량화하며, 사용되는수중생물의종류에따라크게물벼룩시스템과물고기시스템, 조류시스템및발광박테리아시스템으로구분되어있다. 환경행정이철저히지방자치화되어있는독일은 1978 년노트라인베스트팔렌 (Nordrhein Westfalen) 주에서라인강의관리를목적으로물벼룩시스템을설치한것을비롯, 현재대다수의주에서이를설치운영하고있다. 주로하천수나호소수를끌어들여독성을확인후방류하는데, 기기운영방법에따라유인및무인측정소가있으나무인측정소가일반적이고자료의송신은원거리통신망에의한다. 생물독성측정기의현장적용성은라인강을중심으로발생한크고작은오염사건에서확인되었으며, 그중대표적인예로 Sandoz 사건을꼽을수있다

159 그림 2.1 독일 Karlsruhe 의조기경보시설 1986 년 11 월스위스 Sandoz 의화재로소화수에섞여라인강에유입된유해물질은이기기의경보발령과함께감지되어, 그피해의확산을막을수있었다.1970 연대말독일에서시작된생물경보체제는 1986 년 Sandoz 사건이후라인강을중심으로한인접국가에서 IRAP (InternationalRhineAction Programme) 가결성됨으로써, 본격적으로확산되어현재까지실험및실용사례가수차보고되어왔다. 독일의경우각취수장에생물경보기를설치하여취수관리를하고있음은물론, 중앙정부법령에의해폐수배출업소에대해어류독성장치의설치를유도하고각주정부에서는물벼룩독성장치의설치를아울러강제화한경우도있어생물경보장치는독일전역에무수히설치되어있는상태이다 ( 그림 2.2)

160 그림 2.2 독일라인강, 도나우강, 엘베강의연속적인생물모니터링설치현황자료 대상물질에대한수질모니터링장치에서의예상되는반응 가.BTEX BTEX 는상수원에서유류사고가났을경우정수장에유입될수있는물질로서취수원에서휘발성유기오염물질모니터링장치또는오일감시장치에서감지가될수있다. 환경관리공단에서관리하는휘발성유기화합물에대한한강수계경보기준이벤젠 10, 톨루엔 700, 에틸벤젠 300, 자일렌 500 μg /L 이므로이이상의농도가유입되었을경우경보가발생한다.BTEX 가어류치사율을보이는농도가각각다르나생물독성을보이고있으므로고농도로유입될경우물벼룩에영향을미쳐경보가발생된다. BTEX 는물속에서이온성을띠고있는물질이아니기때문에전기전도도에영향을미치지않으며,pH 에도영향을미치지않기때문에정수장에서수질자동측정에서검지할수없다. 그러나 BTEX 는어류에독성을미치므로어류가평소와독성을감지할수있는것이어류사육조이다. 즉,BTEX 가고농도로유입되는경우물고기가수면으로떠오르거나호흡이빨라지고날뛰거나, 피부에서점액이분비되거나 ( 아가미, 입등 ), 피부나입가지느러미등에서출혈을하는증세를나타낼수있다

161 특히표 2.18 에서볼수있듯이벤젠의경우잉어과인 Minnow 의 LC 50 이 5ppm/6hr 으로나타나므로어류사육조에서 Minnow 가치사했을경우벤젠에의한오염을의심할수있다. 마찬가지로톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌에대해서도블루길, 무지개송어에대한 LC 50 을참조할수있으며,BTEX 의경우다른대상물질에비해 LC 50 값이다소높음을알수있다. 나. 비스페놀-A,Nonyphenol 비스페놀-A 와노닐페놀은 phenol 계통으로서물속에서이온화는되나수십 ppm 이상의고농도가아닌경우전기전도도에영향을미치지않으며,pH 에도영향을미치지않는다. 그러나고농도로유입될경우페놀냄새가나므로육안으로관찰할수있다. 이두물질모두어류독성을나타내므로 BTEX 와마찬가지의증세가어류사육조에서관찰될수있다. 즉, 비스페놀-A 의경우송사리과에대한 LC 50 이 15ppm/48hr 으로나타났으며, 노닐페놀의경우대부분의어류에대하여 0.135~0.95/48~96hr 값을나타내는것으로보고되었다. 다. 퍼메트린퍼메트린은무색 무취이므로육안관찰법으로는관찰될수없으며, 물속에서이온화되지않으므로전기전도도에영향을미치지않으며,pH 변화도일으키지않는다. 따라서현재정수장의수질모니터링시스템에서는어류사육조에서물고기의이상증세를통해서만관찰될수있다. 퍼메트린의경우 LC 50 값 ( 무지개송어 ppm/24hr, ppm/48hr, 불루길, 연어 ppm/48hr) 이매우낮아어류에독성이강한것으로나타나어류사육조에서쉽게검지될수있을것으로사료된다. 표 2.37 대상유해물질에대한어류별치사농도 유독물질명 벤젠 (Benzene) 톨루엔 (Toluene) 치사농도 (LC 50 mg/l) 금붕어 46/24h, 불루길 20/24~48h,Minnow( 잉어과 )5/6hr 금붕어 57.68/96h,Fatheadminnow( 잉어과 )34.27/96h 에틸벤젠 (Ethylbenzene) 불루길 32/96h 자일렌 (Xylene) 블루길 13/24hr, 무지개송어 13.5/96hr 비스페놀 -A(Bisphenol-A) Kilifish( 송사리과 )15/48hr 퍼메트린 (Permethrin) 노닐페놀 (Nonylphenol) 무지개송어 /24hr,0.0054/48hr 불루길, 연어 /48hr 어류 (Fishes)0.135~0.95/48~96hr)

162 2.3.5 새로운첨단수질모니터링시스템의필요성 BTEX 를제외한나머지대상오염물질의경우실시간으로오염물질유입유무를직접적으로확인할수없기때문에정수장에서의즉각적인대응이어려운실정이다. 현재미국을비롯한선진국에서도조기경보모니터링을위하여 on-line GC, LC, GC/MS,LC/MS 와같은값비싼장비를도입하고있으나아직까지는몇몇휘발성유기물질들 (VOCs) 과농약들 (pesticides) 을분석하는데국한되어운영되고있다. 아울러이러한고가의장비들은숙련된운영자들을필요로하기때문에실제로적용하기에어려움을겪고있다. 실시간모니터링에대한연구들은미국 AwwaRF(America Water Works Association Research Foundation) 과 CRS PROAQUA(a European water scienceorganization) 가공동으로수행한연구를비롯하여다양한기관에서연구가수행되었고, 현재에도활발히진행되고있으나 ( 표 2.38), 국내의경우선진국에비해이러한분석기술개발이매우뒤처져있는상황이다. 특히,GC 와 LC,IC 등을이용한유기오염물질의실시간분석에관한연구는거의전무한상황이므로향후이에대한연구가진행되어할것으로판단된다. 현재현장에서가장많이사용하고있는수질모니터링시스템은자연계에존재하는생물체를그대로수질의독성을받게하여이생물체가반응하는비정상적인반응을체계적인전기화학적혹은화면이동기법을통하여모니터링하는방식이다. 그런데이러한방식은대체적으로반응에걸리는시간이매우느리다는점과또한개체별반응이상당한오차를가질수있다는점그리고민감도가떨어진다는점때문에새로운기술의개발이요구되어왔다. 최근생명공학기술의발달과함께그기술이발전되어온유전자재조합기술은이러한최첨단수질모니터링시스템의개발에청신호를제공해주었고지난수년전부터개체간의차가매우적고, 반응이빠르며, 민감도가뛰어난박테리아가유전자재조합기술의대상으로등장하여수질모니터링연구에새로운장을열게되어국외에서는이에대한연구가활발하게진행되고있다. 따라서국내에서이에대한연구개발이적극적으로진행되어야할것으로판단된다

163 표 2.38Rapid MonitoringSystem 에관련된 AwwaRF 와 WERF 의연구현황 Researach Project ProjectNumber AwwaRF: On-lineMonitoring(withCRSPROAQUA) #2545 PracticalApplication ofon-linemonitoring #2516 A Knowledge-Based ApproachforReal-TimeWaterQuality and ReliabilityManagement A Novel,Sensitive,and Rapid detection Technology for On-Line Monitoring of Cyptosporidium Contamination in Water Early Warning Techniquesand Communication Plansfor SurfaceWaterTaste-and-OdorEvents Feasibility offast-responsetesting forcoliform Bacteria in thedistribution System Real-Time On-Line Continuous Monitoring of Cyptosporidium parvum in DrinkingWater Design of Early Warning and Predictive Source-Water MonitoringSystems #2603 #255 #2614 #2521 #2720 #2527 EarlyWarningMonitoring Ongoing #2779 AdvancementofEarlyWarningSystems #2852 Rapid Screeningofpathogensin Water #2565 WERE (WaterEnvironmentResearch Foundation): Development of Practical Monitoring Techniques to Identify the Probability ofthe Presence ofpathogensin ReceivingWaters Developing Novel,Low-CostSensors for Environmental Monitoring A DNA-based,Fiber Optic Biosensor for Detection of Bacterialand Protozoan Pathogens On-line Trace Contaminant Monitoring at Municipal Waterand WastewaterPlants Sensor Technology for Water Quality Monitoring BioluminescentMicroorgani 는 #97-HHE-1 #00-CST-12-ET #01-WSM-2b #01-WSM-2c #01-WSM-2a 출처 : "Monitoring systems for early warning of source water contamination", AWWASC(2001)

164 2.4 대상유해물질별분석방법및원리조사 2.4.1BTEX 가. 분석법개요 물시료중의휘발성유기화합물질을 Purge& Trap 농축기로전처리하여 GC 로분석 정량하는방법이다.BTEX 는휘발성유기화합물질로서질소나헬륨가스를이용하여 purging 시키게되면효과적으로물질이액상에서기상으로상변화가일어나게되며, 이때기상으로변화한휘발성유기화합물질을흡착제인트랩에흡착하여 purging 이끝난후열을가해트랩에흡착된물질을탈착하여분석하는방법이다. 현재 BTEX 화합물분석방법에는여러가지국가표준분석법이제정되어있으며, 우리나라의먹는물수질공정시험법 을비롯하여 STM6200,EPA502.2,EPA524.2,EPA624 등의방법이있다 ( 표 2.39). 이중에서최적분석방법으로는미국, 일본, 한국등에서표준분석법으로광범위하게사용되고있는 Purge-Trap GC 법및 Purge-Trap GC/MS 법으로선정하였다. 이는다른분석방법에비하여전처리기법및분석법이간단하여재현성이우수하며, 정량한계값도 1ppb 로매우우수한방법이기때문이다. 나. 시약및기구 1) 시약 증류수 : 공시험시표준물질의피크부분에불순물피크가없는것을사용. 메탄올 : 공시험시표준물질의피크부분에불순물피크가없는것을사용. 1차표준원액 (Stock Standard Solution):Certified reference material(crm) 사용한다. 2차표준원액 (PrimaryDilution Standard) 표준원액을메탄올로희석하여 20mg/L 의 2차표준원액제조.4 이하에서 4주간보관한다. 표준용액 (Calibration Standard) 증류수가들어있는 100 ml 용량플라스크에 2차표준원액 25~500 ul 을단계적으로첨가하여용해시킨후증류수로표선을채우고 40 ml Autosampler 용바이알에옮겨서마개를한후 1시간이내에사용한다

165 표 2.39BTEX 분석방법 물질 분석방법 (AnalyticalMethod) Benzene Ethylbenzene Toluene Xylenes (total) 미국 IndexNo. 일본한국 Purgeand Trap CapilaryGC withphotoionizationand ElectrolyticConductivityDetectors inseries CapilaryColumnGC/Mass Spectrometry Purgeand Trap CapilaryGC withphotoionizationand ElectrolyticConductivityDetectors inseries CapilaryColumnGC/Mass Spectrometry Purgeand Trap CapilaryGC withphotoionizationand ElectrolyticConductivityDetectors inseries CapilaryColumnGC/Mass Spectrometry Purgeand Trap CapilaryGC withphotoionizationand ElectrolyticConductivityDetectors inseries CapilaryColumnGC/Mass Spectrometry Rev Rev Rev Rev Rev Rev Rev Rev4.1 Purge-trapGC/MS, PT-GC 법 (FID,ECD) Head-spaceGC/MS, PT-GC 법 (PID,ECD) Purge-trap GC(FID) PT-GC-MS Purge-trapGC/MS, PT-GC 법 (FID,ECD) Head-spaceGC/MS, PT-GC 법 (PID,ECD) Purge-trap GC(FID) PT-GC-MS Purge-trapGC/MS, Head-spaceGC/MS, Purge-trap GC(FID) Purge-trapGC/MS Head-spaceGC/MS Purge-trapGC (FID) Purge-trapGC/MS Head-spaceGC/MS Purge-trapGC(FID) Purge-trapGC/MS Head-spaceGC/MS Purge-trapGC(FID) 2) 초자및기구 부피플라스크 (VolumetricFlask),100mL 마이크로실린지 (MicroSyringe),100uL,250uL 바이얼 : amber vials with teflon-lined screw caps, 40 ml 용량, Autosampler 용 GasChromatography 컬럼 (Column):RTX624,VOCOL,DB624,DB5 또는이와동등한종류사용 검출기 (Detector):Electroncapturedetector(ECD),Flameionizeddetector(FID) 시료도입장치 :Precept IAutosampler(Tekmar) 전처리장치 :Purge& Trap Concentrator(Tekmar)

166 다. 시료의채취및보관시료채수는상층에기포가없도록유리병에가득채우도록하고잔류염소존재시 sodium thiosulfate3mg,ascorbicacid (25mg/ 시료 40mL) 등의탈염소제를시료를채우기전에미리시료병에넣어둔다. 시료는채수부터분석전까지 4 의유기용매가없고직사광선이없는장소에보관되어야하며 14 일안에분석하도록한다. 라. 시험방법 1) 기기작동 -Carrier 가스 (N 2)Open 한다. -GC 의전원을켠다. -PC 를켜고바탕화면의 GC 1(HP GC Chemstation) 을더블클릭하여분석에필요한 Method 를실행시킨다. -ECD 검출기안정화 : 사용하기하루전에켜놓는다. -FID 의연료가스 (Air,H 2)Open. -FID 검출기점화및안정화. -Purge& Trap 농축기의전원을켜고 240 에서 10 분간 Trap 을 Bake 한다. -Precept IAutosampler 의전원을켜고 PC 를켜고바탕화면의 TEKLINK PreceptⅡ 를더블클릭하여분석에필요한 Method 를실행시킨다. 2) 기기조건 -가스압력 :N 2 가스압력 : Pa(80psi) Air 가스압력 : Pa(60psi) H 2 가스압력 : Pa(40psi) -Oven 온도 Initialtemp Initialtime rate finaltemp finaltime 50( ) 2(min) 8( /min) 180( ) 6(min) Run time: 24.25min -Carrier 가스 :N 2 gas8ml/min -검출기 :ECD :290,signaldatarate5Hz FID :240,signaldatarate20Hz 3) 검량선작성 -검량선작성용표준액 1~2μL 를 GC 또는 GC/MS 에주입하고얻은크로마토

167 그램의표준물질과내부표준물질과의피크강도 ( 면적또는높이 ) 의비로부터검량선을작성한다. -정량 : 측정용시료액 1~2μL 를 GC/MS 에주입하고얻은분석대상물질의크로마토그램과표준물질과의크로마토그램의피크강도 ( 면적또는높이 ) 의비에의하여검량선에서정량한다. C(μg/L)= S abs (ng) V conc(ml) 1000 V inj (μl) S spl (ml) 여기서 C : 시료중의대상물질농도 ( μg /L) S abs: 검량선에서구한시료액중의농약의양 (ng) V conc: 시료액의최종액의양 (ml) V inj:gc/ms 에의주입량 (μl) V spl: 시료의양 (ml) 비스페놀 -A 과노닐페놀 가. 분석법개요수중에잔류하는비스페놀-A 의분석은고상추출방법을이용한흡착과용매추출방법을통해시료를농축및추출한다음유도체화하여분석하는원리를이용하고있다.phenetol 유도체의형성과정은아래의그림 2.3 과같다. Phenetol:Theethyletherofphenol. 그림 2.3Phenetol 유도체의형성과정 비스페놀 -A 의경우는분석시시료를유도체화하는방법과유도체화하지않는방 법이있을수있으나, 이중유도체화하지않는방법을선택하여분석할경우에는 GC

168 도입부의고온으로인한비스페놀-A 가열분해할수있게되어분석에오차를유발하는요인이된다. 비스페놀-A 및노닐페놀과같은알킬페놀류의분석방법은유도체화를거쳐분석을수행하는것이재현성과분석오차를최소화할수있는방법이되므로, phenetol 유도체화하는분석법이최적분석법이다. 비스페놀-A 및노닐페놀의분석법은현재미국 EPA 나우리나라등에서는표준분석법으로선정된방법이없고, 일본에서 speed 98( 일본환경청, 환경호르몬전략계획 ) 에서분석방법을규정하고있다. 일본이적용하고있는분석방법은 Liquid/Liquid extraction GC/MS 법또는 Liquid/Solid extraction GC/MS 법, Liquid/Solide extracion-etylation GC/MS 법이있다. 나.phenetol 유도체화방법알킬페놀류 (4-n-Pentyl phenol, 4-n-Hexyl phenol, 4-n-Heptyl phenol,4-n-octyl phenol,nonylphenol,bisphenol-a) 및벤조페논에대한분석방법의적용에있어서는 국립환경과학원에서발표한일본의 speed '97 을기초로한에틸유도체화법이있다. 사용되는용매와 SPE cartridge 에대한첨가표준액의회수율을산출하고분석의정밀도를상승시키기위해 surogate 로써비스페놀-A-d 16(BPA-d 16) 을사용한다. 본방법에있어서는 2개의내부표준물질 ( 아세나프텐-d 10, 페난트렌-d 10) 이추천되나 C 5 ~C 9, 비스페놀-A(BPA) 의분석에있어서아세나프텐-d 10 의경우분석대상물질들보다조기에유출되는경향이있어그역할이미미하므로페난트렌-d 10 1개를사용한다. -alkylphenol 에대한용매 (n-hexane,ethylacetate) 의회수율비교 50ml 증류수에 alkylphenol 아세톤용액을첨가한후추출효율을높이기위해정제소금을 5g 넣고 n-hexane 과 ethylacetate1ml 로추출한다. 추출은기계식교반기로하여 30 분간추출하였다. 정량은 GC/MS/SIR(PE turbomassautosystem) 를사용한다. 용매에따른회수율분석결과물질항목 노닐페놀 비스페놀-A 표준액농도 (ug/l) area n-hexane( 평균 ) 회수율 (%) ethyl acetate( 평균 ) 회수율 (%)

169 비고 :5 회반복측정,( 한국수자원공사국제수돗물검사쎈타자제실험결과 ) SPE cartridge(oasis C18HLB) 를이용한 측정 증류수 1L 에첨가한시료의회수율 회수율 물질 노닐페놀비스페놀 -A 회수율 (%) *5 회반복측정, 용매 :ethylacetate10ml 다. 세부분석절차 (phenetol 유도체방법 ) 1) 시약 ethylacetate,methylalcohol,acetone,n-hexane 는잔류농약시험용의시약으로알킬페놀류등잔류유기물이없는제품구입사용 Na 2SO 4,NaCl 는내열성유리병에 10g 단위로넣고 450 부근에서 8시간이상가열하여유기물을제거한후알루미늄캡의뚜껑으로밀폐보관 5,10,50mL massflask,turbovap TM 농축기 tube, 등의초자류는잔류농약시험용 MeOH 로세척후 hood 내에서건조 파스테르피펫은증류수세척후 450,4 시간이상의전기로에서가열하여유기물을제거하고, 사용전에는 2L 갈색유리병에보관하여 plastic 등의재질과접촉되지않도록보관 분석시료는 methylalcohol 이나폐유기용매의용기 (3L 이상 ) 를증류수로세척하여사용 증류수 : milipore 로제조된 18 M Ω의증류수를증류수제조용활성탄 cartridge 에 2시간이상재차통과시켜유기물을제거후사용 2) 표준용액의조제 표준물질은각각다음과같은제조회사로부터구입하여사용 4-n-pentylphenol(99%,Fluka),4-n-hexylphenol(98%,Wako), bisphenol-a(95%,wako),4-n-heptylphenol(98%,acros), 4-n-octylphenol(99%,Aldrich),p-nonylphenol(99%,Aldrich) benzophenone(99%,aldrich),biphenola-d 16(98% D,Aldrich),: phenanthrene-d 10(98%,Supelco)

170 표준원액의조제는 0.1mg 전자저울을이용하여 10 ml massflask 에미리잔류농약시험용 아세톤을절반정도넣고각각의시약을넣어무게를잰다음전량을 10mL 로하여표준원액을조제. 이어서 500 μl-digitalsyringe 을이용하여단계별희석하여표준용액을조제. 3)SPE(OASIS HLB cartridge 사용 ) 의 conditioning 5 ml 의잔류농약시험용 MeOH 로 1차세척하고이어서증류수로튜브의빈공간만큼채워세척한후, 이어서잔류농약시험용 ethylacetate 로세척한다. 진공펌프나가압에의하여잔류된 ethylacetate 를제거한다. 용매를사용하는조작은후드나팬이있는환기가가능한곳에서조작 4) 시료의처리 시료 1L에 surogate(bpa-d 16) 를 μg /L(1L 시료에 1.24 mg /L 아세톤용액 100 μl ) 농도가되도록첨가한다. SPE 에의한추출 -SPE 정량펌프를 20rpm(10mL/ 분 ) 로조정하여추출 -시료가담기는용기및 SPE 튜브는 labeling 하여시료가혼동되지않도록주의한다. 추출이완료된 SPE tube 는흡착제내부에머물러있는여분의물이빠져나오도록약 5분간가압, 또는진공펌프등을이용하여감압제거한다. 이어서연속적인용매 (ethylacetate) 공급장치를이용하거나단속적으로전체량이 10 ml가되도록용매로가압하여추출한다. 이때수기로는 10 ml massflask 를사용하면좋다. 위에서추출된 ethylacetate 용액은물을함유하므로파스테르피펫 ( 미리솜으로막고 Na 2SO 4 로약7cm가량채운후 ethylacetate 로세척 ) 에통과시키고이어서잔류물이모두용출되어씻겨내려가도록별도의 2 ml의 ethyl acetate 를흘려보낸다. 이때에담는용기로서는세척된 Turbo Vap glasstube 을이용한다. 이때수분이많은경우 Na 2SO 4 의표면에수분이응고되어 ethyl acetate 의흐름을방해하므로가는철사등을이용하여흐름이잘되도록한다. Turbo Vap 농축기안의물이약간가온된상태에서 N 2 gas( 수분, 유기물,

171 산소가제거된 ) 를흘려주어건조시킨다. 건조된시료에 1N KOH ethanol 용액 0.25mL 를마이크로피펫으로넣고흔들어섞은후이어서 0.1mL diethylsulfate 를넣은후잘혼합한다. 혼합후후백색의고형물이형성된다. 10 분간방치후 2.5mL 1N KOH ethanol 용액과증류수 8mL 를넣은후방치하면고형물이녹게된다. 이어서미리깨끗이세척한 50 ml 메스플라스크에파스테르피펫을이용하여전량옮기고 Turbo Vap tube 의벽면등의잔류물질에대해서는증류수를소량부어서파스테르피펫으로 50mL 메스플라스크에모은다. NaCl 수 (100g/1L 증류수 ) 를 50mL 메스플라스크에부어넣어추출이용이하도록총량 ( 페네톨유도체용액 +NaCl 수 + 증류수 ) 이약 35mL 정도되도록한다. Phenathrene-d 10( 미리시약을넣어 40 μg /L 의농도로만든다 ) 함유한잔류농약실험용 hexane1ml 를정확히넣고기계적인방법 (shaker 등 ) 으로 10 분간격렬히추출한다. 추출을소홀히하면용액내의에탄올에의해페네톨유도체가 hexane 으로추출되는것이감소되므로주의를요한다. 추출이완료되면 NaCl 포화수를병목까지부어넣어 hexane 층이병목에모이도록한다음물이포함되지않도록주의하면서파스테르피펫으로약 0.7 ml를채취하여 2ml autosamplervial 에담는다. GC/MS/SIM 에의한분석실시한다. 4) 분석 1 기기조건 GC/MS/SIM (Perkin-ElmerAutosystem XL Turbomass) 조건 -GC Column:DB-1,ID 0.32mm,30m, 상두께 0.25 μm (J&W Scientific 사제품 ) Temperature programmable injector: PSSI injector 의 온도 프로그램 (splitlessmode) initial( ) ramp( /min) hold(min) /min to Oven temperatureprogramming:totalrun time 을 29min 로설정

172 initial( ) ramp hold(min) Cariergas:He /min to230 2 cariergaspressureprogramming initial(psig) ramp hold(min) 3.0psig(1.5 ml /min) 0.2psig/min 2-0.2psig/min to6.0psig 12 Autosampler: 기종 Perkin-ElmerAutosystem XL -MS -sampleinjection volume:2 μl -speed:normal IonizationMode:70eV(EI),250,GC/MSinterfaceheater:220 MS/SIM 조건 compound channel (M/Z) dwel (secs) repeats/ RT windows span (min) n-nonylphenylether / ~ ~ 정 량 RT(min) 정량이온 bisphenola ether 유도체 / ~ 분석결과 -Totalchromatogram scanmode phenethol 유도체

173 그림 2.4TIC ofalkylphenols 3 물질별 phenetol 유도체의 massspectrum 물질별 phenetol 유도체의측정된 mass spectra 는아래의그림 2.5 과같으며, fragment 에대해서는다음과같이예상된다. p-nonylphenol 그림 2.5 노닐페놀의 phenetol 유도체의측정된 massspectra - 반응식 mass 220 C 2H 5 : 페놀의 -OH 에서 H하나가에틸 (C 2H 5) 기로치환됨, 위의 massspectrum 에서 m/z 248 M + 이온 ( 분자이온 ) 163 분자이온에서 C 6H + 13 (m/z85) 가제거됨 135 분자이온에서 C 8H + 17 (m/z113) 가제거됨

174 107 이온 비스페놀 -A 그림 2.6 비스페놀 -A 의 phenetol 유도체의측정된 massspectra - 반응식 mass 228 2C 2H 5 : BPA 의 -OH 에서 2 개의 H 가에틸 (C 2H 5) 기 2 개로치환됨, 위의 massspectrum 에서 m/z 284 M + 이온 ( 분자이온 ) 269 분자이온에서 CH 3 + (m/z15) 가제거됨 퍼메트린 가. 분석법개요물시료중의대상화합물을고상추출법으로흡착, 디클로로메탄으로추출하여 GC/MS(SIM) 으로분석 정량하는방법이다. 퍼메트린의분석은수중에잔류하는대상화합물에대하여고상추출방법을이용한흡착과용매추출방법을통해시료를농축하고추출하는원리를이용한다. 기기분석은일반적인 GC/MS 의선택이온모니터링 (SIM) 방법을이용하고, 정량용이온은 183, 확인용이온은 163 을설정하여정성, 정량하는방법이선택되고있고미국 EPA 에서표준분석방법으로서 Liquid/Liquid extraction GC/ECD(508) 법과 Liquid/Solid Extraction GC/ECD 법 (508.1), Liquid/solid Extraction GC/MS 법 (525.2) 방법이준용되고있다

175 기존의농약류분석은유기용매와물시료간의분배계수를이용한 Liquid/Liquid extraction 이널리사용되어왔으나, 원수의추출시에멀젼발생과관련한회수율의저하또는다량의시료에적용하기어려운점등의분석상문제가발생할수있는단점이있다. 이에비해고상추출법은이러한점을극복하기위해각화합물의흡탈착에적합한화학구조물을이용한카트리지혹은디스크타입으로충진된키트형추출법으 로개발됨으로서, 다양한화합물에적용사례가많고 이우수하기때문이다. 퍼메트린의경우에도그적용성 나. 시약및기구 1) 시약 증류수 : 공시험시표준물질의피크부분에불순물피크가없는것을사용한다. 메탄올등유기용매 : 공시험시표준물질의피크부분에불순물피크가없는것을사용한다. 표준용액 (Stock Standard Solution): 잔류농약분석용으로순도나농도가보증된것을사용한다. 2) 초자및기구 초자류 :500mL 비이커, 농축플라스크, 원심관, 메스실린더, 메스플라스크등 고상추출장치 : 가압형이나흡인형으로통수 ( 通水 ) 속도의제어가가능한것 고상추출용카트리지 : 스틸렌디비닐벤젠공중합체또는이와동등의성능을가지는것을 600~1000 mg 충진한것으로시료를통하기직전에디클로로메탄 5mL, 메탄올 5mL, 정제수 5mL로세정한것 GC/MS 컬럼 (Column):DB-5 또는이와동등한종류 시료도입장치 :CTC Combi-PAL 또는이와동등한종류 질소농축장치 : 질소의순도는 % 이상의순도를가진것 다. 시료의채취및보관 시료채수는갈색유리병을사용하여 500 ml 이상을채수하고시료는채수부터분석전까지 4 의직사광선이없는장소에보관되어야하며 14 일안에분석하도록한다. 라. 시험방법

176 1) 시료의전처리 시료보관병에서고상추출용 500 ml 을코니칼비이커에분취하고 4. 나.(3) 에서컨디셔닝이끝난고상추출기에 10~20mL/min 의유속으로시료를여과한다. 여과후, 정제수 10 ml로카트리지를세정하고원심분리기에서 3,000 rpm,10 분간탈수한다. 용출은디클로로메탄 10 ml 을사용하고, 무수황산나트륨으로탈수과정을진행한다. 용출액은질소가스를이용하여 1mL까지농축하고 GC/MS-SIM 으로분석한다. 2) 공시료의조제 시료와같은양의정제수를사용하여공시험액을준비한다. 3) 표준액의조제 표준물질을디클로로메탄에녹여 100 μg /ml 의표준원액을조제한다. 표준원액을디클로로메탄으로희석하여 0.1~5 μg /ml 의범위에서검량선용표준액을조제하고, 냉암소에보관한다. 4)GC/MS,SIM 측정 가스크로마토그래프 (GC) - 컬럼 :DB-5 또는이와유사한계열의용융실리카캐필러리컬럼 ( 안지름 0.25mm, 길이 30m, 액상막두께 0.25 μm ) 액상은메틸실리콘이나페닐메틸실리콘계의무극성에서극성이낮은컬럼으로브리딩이없고분리성능과재현성이뛰어난것을사용한다. -컬럼온도 :50 (1.5 분 )-30 / 분 / 분 -250 (5 분 ) -주입구온도 :250 -주입법 :Splitless(pargetime1분 ) -캐리어가스 : 헬륨 질량분석계 (MS) -인터페이스온도 :270 -이온원온도 :270 -이온화에너지 :70eV -이온화전류 :500 μa -이온화법 : 전자충격이온화법 -SIM 에서퍼메트린용선택질량 :183( 정량용 ),163( 확인용 )

177 -질량교정 : MS에질량교정용표준물질 FC-43 또는 PFK (perfluorokerosene) 를도입하여 MS의질량교정프로그램에의하여프라그멘트패턴이나분해능등을교정하고장치의감도등의기본적인체크를하여이들결과를측정결과와함께기록으로남긴다. 검량선 -검량선 : 검량선작성용표준액 1~2μL 를 GC/MS 에주입하고얻은크로마토그램의표준물질과내부표준물질과의피이크강도 ( 면적또는높이 ) 의비로부터검량선을작성한다. -정량 : 측정용시료액 1~2μL 를 GC/MS 에주입하고얻은분석대상물질의크로마토그램과표준물질과의크로마토그램의피이크강도 ( 면적또는높이 ) 의비에의하여검량선에서정량한다. C(μg/L)= S abs (ng) V conc(ml) 1000 V inj (μl) S spl (ml) 여기서 C : 시료중의농약농도 ( μg /L) S abs: 검량선에서구한시료액중의농약의양 (ng) V conc: 시료액의최종액의양 (ml) V inj:gc/ms 에의주입량 (μl) V spl: 시료의양 (ml) 순서도 Water sample (500mL) SPE cartridge (SDB) Drying by centrifuge (3,000 rpm, 10 min) Conditioning DCM 5mL MeHO 5mL DW 5mL Elution DCM 10mL Drying, Evaporation+N2 purge Add Na2SO4 (0.5g) GC/MS (SIM)

178 - 98 -

179 Ⅲ. 최적정수처리방법

180

181 Ⅲ. 최적정수처리방법 3.1 대표적유해물질처리방법 표 3.1,3.2,3.3 은오염물질에따라적용가능한처리기술보여주고있는것으로서 활성탄처리방법과오존처리방법가장대표적인유해오염물질처리방법임을알수있다. 표 3.1 오염물질그룹별적용가능한수처리기술 ContaminantGroup TreatmentTechnology Inorganic Chemicals Microbes Radionuclides Synthetic andother Non-Volatile Organic Chemicals Volatile Organic Chemicals Activated Alumina(AA) X X Activated Carbon X AirStripping Chloramination X X X Chlorination X ChlorineDioxide X Coagulation/Filtration DirectFiltration X X X X Ion Exchange Microfiltration Ultrafiltration X X Ozonation ReverseOsmosis(RO) Nanofiltration(NF) Ultraviolet(UV) Disinfection X Advanced Oxidation 상기표에나타난오염물질그룹은매우범위가넓기때문에그룹내특정오염물질에대해 서는주어진처리기술이반드시적용할수있는기술이아닐수도있음. 따라서처리결정을내 리기위해서는더많은정보가필요하며, 상기표는단지가이던스일뿐임. 이오염물질에대해서통상적으로가장효과적인 (mostefective) 방법 이오염물질에대해서덜효과적인 (lessefictive) 방법 이오염물질에대해서효과적이지않은 (notefective) 방법 X 이오염물질에대해서효과를결정하기위한데이터가충분하지않음 출처 :EPA,ResponseProtocolToolbox(2003)

182 표 3.2 국내수질기준에포함된오염물질별처리방법별처리효율 Contaminants AS Ch Co IE PS AA AC Oz AO Me 건강상유해영향무기물질 arsenic <0.005 <0.005 <0.005 <0.005 selenium < <0.01 mercury < < < nitrate +++ <5 cadmium <0.002 <0.002 <0.002 boron < < < <5 +++ <0.002 건강상 유해 영향 유기 물질 심미적 영향 물질 malathion + benzo(a)pyrene 1,2-dibromo chloropropane <0.001 tetrachloroethene +++ <0.001 trichloroethene +++ < <0.001 dichloromethane benzene toluene +++ < < < < <0.02 <0.02 ethylbenzene +++ < < xylenes <0.005 <0.005 carbon tetrachloride +++ < < <0.001 < <0.001 <0.001 < < < < <0.01 copper iron manganese +++ < < <0.05 처리법에대한연구 data 에대한자료를바탕으로한것으로표의빈칸은처리법에효과가없는 것일수도있지만연구 data 가없는것일수도있음. + : 제한적으로제거 ++ :50% 이상제거 +++ :80% 이상제거 각수치는 mg/l 의단위로최적의조건에서처리가능농도임. AS :AirStripping Ch :Chlorination Co :Coagulation IE :IonExchange PS :Precipitationsoftening AA :Activated Alumina AC :Activated Carbon Oz :Ozonation AO :Advanced Oxidation RO :ReverseOsmosis Me :Membranes

183 표 3.3 주요오염물질별처리방법별처리효율 Contaminants AS Ch Co IE PS AA AC Oz AO Me alachlor aldicarb +++ <0.001 aldrin/dieldrin ++ alkylohenols/ alkylphenolethoxylates asbestos <0.001 <0.001 < <0.001 <0.001 < < < < atrazine < < < barium berylium calcium carbofuran + chlordane chlorotoluron +++ < < < < < <0.001 chlordane +++ chromium(total) (Cr 3+ ) cyanazine cyanide +++ (alkaline chlorination) < < cyanobacterialcels cyanotoxins +++ 2,4-D + DDT & metabolites + 1,2-dibromo-ethane +++ < ,1-dibromo-ethylene +++ < < < < dicamba +++ 1,2-dichloro-benzene +++ <0.01 1,4-dichloro-benzene +++ <0.01 ( 계속 ) < <0.001 < < < < < < < < <

184 Contaminants AS Ch Co IE PS AA AC Oz AO Me 1,2-dichloro-ethane +++ 1,2-dichloro-ethene +++ <0.01 1,2-dichloro-propane +++ di-(2ethylhexyl) phthalate +++ < <0.01 < < < diethylphthalate +++ dimethoate +++ <0.001 dinoseb ,4-dioxane +++ dioxin +++ diuron +++ diquat edeticacid (EDTA) +++ <0.01 endosulfan +++ endrin + fluoride <1 +++ < <1 formaldehyde ++ glyphosate heptachlor +++ heptachlor epoxide +++ hexaxchloro-benzene +++ hexaxchloro-butadiene isoproturon ++ lindane MCPA mecoprop +++ < < < < < < < < < < ( 계속 )

185 Contaminants AS Ch Co IE PS AA AC Oz AO Me metolachlor methoxychlor < < < metribuzin monochloro-benzene +++ <0.001 nitrite +++ < <0.001 nitrilotriaceticacid(nta) oxamyl < <0.35 paraquat ++ PCBs +++ pentachlorophenol pyriproxyfen +++ < < radon silver simazine styrene +++ < < < < < sulphide(ash 2S) ,4,5-T ++ terbuthylazine (TBA) < < thalium toxaphene +++ 1,1,2-trichloroethane trifluralin uranium < < < < vinylchloride

186 출처 :( 표 3.2& 표 3.2) -htp:// - EPA 816-R Implementation guidance for the stage 1 disinfection/ disinfection byproductsrule, CFR Treatment technique for control of disinfection byproduct(dbp) precursors - EPA 625-R Removal of endocrine disruptor chemicals using drinking water treatmentprocesses,2001 -EPA 816-R Watertreatmenttechnology feasibility supportdocumentforchemical contaminants,2003 -EPA 600-R Arsenicremovalfrom drinking waterby ion exchangeand activated aluminaplants, Canada HECS(Healthy Environments and consumer safety),guidelines for Canadian drinkingwaterquality,htp:// -WaterQualityResearch JournalofCanada,32(3): ,1997 -WHO Guidlinesfordrinking-waterquality,2004 표 3.1 의오염물질그룹을기준으로본연구에서선정된 BTEX 는휘발성유기물질에해당되므로활성탄방법과폭기방법, 고급산화방법에서가장효과적으로제거될수있으며, 오존처리등의산화처리에도효과적인것으로나타났다. 퍼메트린, 비스페놀 -A, 노닐페놀은비휘발성유기오염물질로서활성탄방법, 역삼투또는나노여과방법, 고급산화방법에서가장효과적으로제거될수있으며, 마찬가지로혼화 / 응집및오존처리에의해서도제거되는것으로나타났다 활성알루미나법 (Activated alumina:aa) AA 의사용은물리화학적방법으로수중에존재하는이온물질이산화된 AA 의표면에흡착된다. 고형AA 는충진층으로되어있다. 물이충진층을통과하는동안에 AA 는오염물질을흡착하여처리수를내보낸다.AA 는알루미늄광석을처리하여만들며상당히공극이많고흡착능이좋다. AA 는금속성분이나불소와같은무기물양이온과음이온뿐만아니라자연유기물질을제거한다.AA 는무기화학물질과방사성물질에적합하다. 그러나병원성세균에대한이기술의효과에대하여는알려진자료가없다. 제거효율에영향을미치는인자로는표적오염물질의농도와산화정도, 물의 ph, 활성화자리에흡착될수있는다른물질의존재, 접촉시간, 그리고재생방법등이다. 수용성이거나분자량이적은것은잘흡착되지않는다. 높은오염물질의농도에서 AA 의교체는높은제거율을유지하기위해서는필수사항이다. 경쟁적인흡착관계에있는물질또는공극막힘들은기름류,

187 용존고형물자연유기물질그리고염소와같은이온이다. AA 는상당히많은흡착사이트를가지고있다. 그러므로충진층은정기적으로교체를하던재생을하여야만한다. 재생은 NaOH 와같은강염기를사용하고물을이용하여세정하고산으로중화를한다. 사용된재생액은부식성을가지고있고, 높은농도의오염물질과용존된알루미늄을포함하고있다. 재생액은증발지로보내져증발을통하여물의양을줄인다. 그리고건조된나머지는매립하여처리한다. 보다효율적인처리를위해서는대안이필요하다. 알루미나는상업적으로구입하기쉽고처리방법이나역세척그리고재생등과같은운전도용이한편이나일반적으로널리사용되지는않는다 활성탄처리방법 (Activated Carbon) 가. 활성탄처리특성활성탄제조에사용되는원료및제조방법은다양하고여러가지특허가출원되어있다. 정수처리용으로사용되는활성탄의제조원료는역청탄, 갈탄, 이탄, 석유계코크스, 나무 ( 톱밥 ), 야자껍질, 왕겨등으로크게석탄계와석유계, 식물계로분류되며, 제조된활성탄은원료에따라고유한세공구조를갖는다. 세공구조의차이는피흡착물질인오염물질의분자가흡착부위로이동하는데영향을준다. 활성탄의제조과정은파쇄, 체분리에의한원료의적합입도제조 (sizing) 과정과열분해에의한탄화과정을거쳐활성화시킨다. 정수처리용의경우탄화된 CharCoal 을 850~1,000 o C 온도에서수증기로활성화시켜내부세공을형성시키는것이일반적이다. 활성탄의물리 화학적특성은제조원료및방법에따른흡착능에따라크게달라진다. 특히입상활성탄을이용할경우활성탄의입도분포에따라많은영향을받는데직경 0.5mm 이하의입자가많을경우여과중과대손실수두, 여과노즐의폐쇄와역세척시활성탄의손실이유발될수있다. 큰입자가많을경우는입자의외부표면적이작게되고입자내부세공내확산거리가길어지고흡착대가넓어져서오염물질의조기파괴가일어난다. 활성탄의내부구조는기본적으로순수흑연과유사하여공유결합을이루는탄소원자들이평행층을이루는정질구조를가지고정질그룹간에는탄소원자의교차결합을이루고교차결합은비정질이다. 석탄계활성탄의경우정질2배열은탄화과정에서형성되는것으로정질그룹들의끝부분거리및저질그룹사이의교차결합정도에따라세공크기가결정되며, 정질층사이의공극은미세공용적을형성하고세공의발달은곧흡착능의성능에관계한다. 활성탄흡착에서세공확산이지배하게되면흡착속도는입자의직경의제곱에반비례하고용질의분자량이증가하면흡착속도는감소한다. 또

188 한흡착속도에미치는영향으로는용질농도와온도가증가하면흡착속도는증가하며, ph 가감소하면흡착속도는증가한다. 일반적으로활성탄흡착방법으로제거되는오염물질은다음과같다. 총체적유기오염물질지표 ;BOD,COD,TOC(DOC),TOX,UV254 흡광도등 THMFP( 트리할로메탄생성능 ;( 예 ) 부식질 ),THM 세제 ( 음이온계면활성제 ), 페놀류 맛 냄새 (Geosmin,2-MIB 등 ), 색도 유기인계농약 ( 다이아치논, 파라치온, 말라치온, 페니트로치온외다수 ) 카바마이트게농약 ( 카바릴외다수 ) 유기염소계농약 ( 엔드린,2,4-D,BHC 외다수 ) 휘발성유기오염물질 (1,1,1- 트리클로로메탄, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌외다수 ) 다핵방향족탄화수소 (PAH, 벤조피렌외다수 ) 무기물 ( 불소, 수은, 납등일부 ) NH 3-N(BAC 적용시가능, 낮은수온즉겨울철에제거효율낮음 ) 활성탄의내부세공표면적은원료와제조공정에따라크게다르며세공의크기분포와밀접하게연관되고결국활성탄의세공형태, 세공크기, 세공용적, 세공표면적및각각요소들의내부에서의공간적분포등이중요한특성이된다. 정수처리용활성탄의총세공표면적은보통 1g당 600~1400m 2 (BET) 이다. 피흡착물질인오염물질에따라흡착에영향을주는활성탄내부표면의산소계작용기로는 Carnoxylic,Hydroxyl (Phenolic),Carbonyl(Quinon-type),Lactone,CarboxylicAcid 등이있다. 활성탄을연소시킨후측정된회분의무기물구성성분으로는 Al,Si,Fe,Mg,Ca,Na,K,S,P 등이있다. 활성탄의흡착능 (Adsorption Capacity) 과흡착속도 (Adsorption Rate) 의결정은각오염물질에따라다르며, 단성분또는이성분등의여러가지원수의수질조건에따라적절한실험을수행하여도출하여야한다. 사용된활성탄의특성, 피흡착물질의성질, 유기물질의유입농도등에많은영향을받는다. 일반적인활성탄의물리 화학적특성외에도상수원수의수질적인특성으로서피흡착물질의용해도및극성,pH, 이온화율, 피흡착물질의종류및수온그리고분자크기와농도등도흡착능에상당한영향을준다. 물론활성탄자체에대한평가도필수적인요소이다. 이러한흡착능에대한활성탄자체평가, 수질특성의파악을위한오염물질유무에따라활성탄을이용한정수처리공정의효율적인설계와운전을할수있을것이다

189 활성탄의흡착력에미치는영향을정리하면다음과같다. 1 용질이용해도가증가하면흡착력이감소한다. 2 Branched Chain 은직선형사슬보다더욱잘흡착된다. 즉사슬의길이가증가되면용해도가감소하기때문에흡착력은증가한다. 3 피흡착물의극성이증가하면용해도가증가하기때문에흡착력이감소한다. 4 일반적으로강하게이온화된용액은해리되지않은분자가일반적으로먼저흡착되기때문에흡착력이약해진다. 5 가수분해흡착량은흡착성산이나염기를형성할수있는가수분해능력에달려있다. 6 화학적성질이비슷하면큰분자가더잘흡착된다. 7 극성이낮은분자가더잘흡착된다. 8 경쟁화합물이존재하면흡착력이감소한다. 흡착능과함께흡착방법의설계에중요한영향을주는것으로피흡착물질이활성탄에흡착되는속도가있으며, 다공성흡착제에의한피흡착물질의제거속도는물질확산속도에의해결정된다. 이러한확산경로는막확산 (film transport) 과세공내확산 (intraparticle trasport) 으로분류되고세공내확산은세공확산 (proe difusion) 과세공표면확산 (surfacedifusion) 으로나눌수있다. 나. 활성탄처리방법에의한유해물질제어활성탄이수처리공정에사용되는경우원수의특성과활성탄의특성두가지를모두이해하여야만보다효과적인설계와운전을할수있다. 처리하고자하는원수에대한활성탄의흡착속도와흡착능을모두평가하는것은안정적이고안전한공정을설계하는데필수요소이다. 평형상태에서활성탄의흡착능을평가하여야만최적설계의목적인최소의활성탄으로최대의제거효율을달성할수있다. 흡착제의특성가운데가장중요한특성은얼마나많은흡착질이흡착제에축적될수있는가하는것이다. 이러한상관관계를나타내고있는것이흡착등온식이다. 흡착등온식은일정한온도에서단위량의흡착제에흡착된흡착질의농도와평형상태에서액상의농도간의상관관계를식으로나타낸것이다. 이러한관계를나타내는식과모델 (model) 들이많이있으나, 단일성분계에대하여가장많이사용되고있는흡착등온식은 Freundlich 방정식과 Langmuir 방정식이다. 현실적으로, 이러한흡착등온식은주어진시간안에서실질적열역학적인평형에도달할수없을수도있으며, 최종상태는실험의방법과활성탄의구조적변화에따라서약간의차이를나타낼수있다. Freundlich 방정식은실험식임에도불구하고많은흡착실험에서얻어진데이터를정

190 확하게설명하므로매우유용한방정식이며다음식과같다. q e =KC 1/n e ( 식 1) ( 식 1) 은 log 변환에의하여 ( 식 2) 와같이직선화될수있다. logq e =logk+ 1 n logc e ( 식 2) ( 식 2) 에서나타나는 q e ( 단위는흡착질의무게 / 흡착제의단위무게, 또는흡착질의몰농도 / 흡착제의단위무게 ) 그리고 Ce( 단위는흡착질의무게 / 부피, 또는몰 / 부피 ) 는각각평형에도달하였을때의고상에서의농도와액상에서의농도를나타내고있다. K와 1/n 은주어지는계에서의상수로 1/n 은단위가없고,K 의단위는 q e 와 C e 의단위에의하여결정된다.Freundlich 방정식에서상수 K는흡착질에대한흡착제의흡착능과관계를가지고있으며,1/n 은흡착의강도를나타내고있다. 만약에 1/n 이아주커지게되면흡착결합력은매우약하여평형상태에서액상에존재하는미량의흡착질농도의변화에도고상에서의흡착질의농도변화가나타난다. 그러나, Freundlich 방정식은모든농도의 C e 에적용가능한것은아니다.( 식 2) 에따라서 C e 가증가함에따라서 q e 는단지흡착제가포화상태에도달할때까지증가한다. 포화상태에서는 q e 는일정하게되고,C e 의증가에무관하게된다.Freundlich 등온식은낮은액상의농도에서는대수그래프로도식하더라도직선화되지않으며, 고농도에서최대흡착농도가존재하지않는다. 이러한, 경우에는 Freundlich 방정식을적용할수없다. 따라서, 방정식을실험범위를벗어나는농도로연장하는경우에는상당한주의를기울여야만한다. 단일성분에대한흡착상수는대략적인흡착능을평가하고보다자세한분석이필요한지를결정하는데많은도움을준다. 다음의표 3.4 에는선정된대상유해물질의단일성분에대한 Freundlich 상수값을제시하였으며, 기타다른물질에대해서도참고로제시하였다. 이자료들은상대적인흡착효율을결정하는데사용될수있다. Freundlich 상수중에하나인 1/n 값이비슷한경우에는 K값의비교를통하여흡착능을차이를나타낼수있다. 만약에, 흡착지가 K값이 51(mg/g)(L/mg) 1/n 이고 1/n 값이 0.41 인 2-chlorophenol 을잘제거하고있다면, 어떤물질이비슷한 1/n 값을가지고 K 값이크다면흡착에의하여보다용이하게제거할수있다. 하지만,1/n 값이크게차이가나면상대적인흡착능은그물질의평형농도에의존하기때문에이는정량적인등온실험을통하여평가하여야만한다

191 그러나활성탄처리방법에의한유해물질의제거에있어서흡착방법은배경자연유기물질이존재하는자연수의경우흡착경쟁을가져오게되며, 이러한흡착경쟁효과때문에통상적으로흡착능이단일물질에비해서줄어들게된다. 따라서, 이러한경우대상유해물질별활성탄처리방법의 k,1/n 상수값은실험적으로구하는것이가장정확하며다음의표 3.4 는참고자료로서활용하여야할것이다. 표 3.4 유기물질에대한 Freundrich 흡착상수값 Compound K(mg/g)(L/mg) 1/n 1/n Reference Benzene * Toluene * p-xylene * p-xylene * o-xylene * Ethlbenzene * p-nonylphenol BisphenolA PCB 14, * Bis(2-eyhylhexylphthalate) 11, Heptachlor 9, * Heptachlorepoxide 2, * Butylbenzylphthalate 1, Hexachoorocyclopentadiene 1, * Dichlorlacetonitrile 1, * Toxaphene * Endosulfan sulfate Endrin Fluoranthene Alcrin PCB β-endosulfan Dieldrin p-dichoorobenzene * 1,3,5-Tricholrobenzene * Alachoor * m-dichlorobenzene * m-dichlorobenzene * Hexachlorobenzine Pentachlorophenol * Pentachlorophenol * ( 계속 )

192 Compound K(mg/g)(L/mg) 1/n 1/n Reference Oxamyl * Anthracene p-chlorotoluene * 4-Nitrobiphenyl DDT m-xylene * Styrene * Fluorene DDT Acetylaminofluorene o-chlorotoluene * α-bhc Anethole ,3-Dichlorobenzidine Lindane * Atrazine * γ-bhc(lindane) * 2,4-Dinitrotoluene * 2-Chloronaphthalene Carbofuran * DDT Acridineyelow Metolachlor * Benzidinedihydrochloride β-bhc n-buthlphthalate n-nitrosodiphenylamine Dibomochloropropane(DBCP) * Silvex * Phenanthrene Bromobenzene Dimethylphenylcarbinol Dinoseb Aminobiphenyl β-baphthol Acifluorofen * Glyphosate * α-endosulfan Chlordane * Acenaphthene ,4'-Methylene-bis-(2chloroaniline) Metribuzin * ( 계속 )

193 Compound K(mg/g)(L/mg) 1/n 1/n Reference Benxol k fluoranthene Acridineorange α-naphthol PCB ,6-Dinitro-o-cresol Cyanazine * α-naphthylamine ,1,1-Trichloropropanone * 2,4-Dichlorophenol ,2,4-Trichlorobenzene ,4,6-Trichlorophenol β-naphthylamine Simazine * 2,4-Dinitrotoluene ,6-Dinitrotoluene Bromophenylphenylether Tetrachlorethene * p-bitroaniline ,1-Diphenylhydrazine Aldicarb * Naphthalend Chloro-2-nitorbenzene p-chlorometacresol ,4-Dichlorobenzene Benzothiazole Diphenylamine Guanine ,3-Dichlorobenzene Phenylmercuricacetate o-dichlorobenzine * Hexachlorobutadiene Acenaphthylene Methoxychlor * 4-Chlorophenylphenylether Diethylphthalate Chlorobenzene * Chlorobenzene * 2-Nitrophenol Dimethylphthalate Hexachloroethane Dimethylaminoazobenzene Bromoform * Dicamba * Chloropicrin * 2,4-Dimethlyphenol Pichloram * ( 계속 )

194 Compound K(mg/g)(L/mg) 1/n 1/n Reference 4-Nitrophenol Acetophenone ,2,3,4-Tetrahydronaphthalene ,2,3-Trichloropropane * Ethylenethiourea * Adenine Dibenzo a,h anthracene ,1,1,2-Teteachlorethane * Nitrobenzene ,4-D * Isophorone * Methylisobutylketone * 3,4-Benzofluoranthene Trichloroethene * 2,4,5-Trichlorophenoxyaceticacid * Trichloroaceticacid * 2-Chlorophenol ο-anisidine Benzene * Dibromochloromethane * 5-Bromouracil Dichloroaceticacid * 1,1-Dichloropropene * Methomyl * Benzo a pyrene ,4-Dinitrophenol ,1,2-Trichloroethane * Isophorone ,3-Dicloropropane * Thymine Chloralhydrate * 5-Chlorouracil Ν-Nitrosodi-n-propylamine Bis(2-Chloroisopropyl)ether Carbon tetrachloride * Dalapon * 1,2-Dibromomethane * 1,2-Dibromomethane(EDB) * Endothal * Bromodichloromethane * Phenol ,2-Dichlropropane * ( 계속 )

195 Compound K(mg/g)(L/mg) 1/n 1/n Reference Methylethylketone * 1,1-Dichloroethene * trans-1,2-dichloroethene * 1,1,1-Trichloroethane * Diquat * cis-1,2-dichloroethene * Bis(2-Chloroethoxy)methane Uracil Benzo g,h,i perylene ,1,2,2,-Tetrachloroethane Chloroform * Dibromomethane * 1,2-Dichloropropene ,1-Dichloroethane * Cyclohexanone tert-buthyl-methylether * Trichlorofluoromethane Fluorouacil ,2-Dichloroethane * 2-Chlorothethylvinylether Methylenechloride * Acrylonitrile Acrolein Cytosine Ethylenediamnetetraaceticacid Benzoicacid Chloroethane Ν-Dimetylnitrosamine *Speth and Miltner, Dobbsand Cohen,1980/Faustand Aly,1983. TakashiAsadaetal.(2004) 다. 분말활성탄처리방법 (PAC) 1) 분말활성탄처리방법의특징 PAC 로오염물질을제거하는데있어서가장중요한것은각오염물질에대한활성탄의흡착능이며, 접촉시간이가장중요한문제이다. 현장에서 PAC 를이용한오염물질이처리시요구되는인자인접촉시간및흡착능을구하기위해서는등온흡착실험을실시하며실험방법은 JarTest 에준하여실시한다

196 흡착능은앞에서나타내었듯이단일물질에대한단성분흡착능과복수물질에대한두성분이상의실험을통하여구하며, 일반적인상수원수는복수물질로구성되어있다. 그러므로원수에대하여제거하고자하는오염물질을첨가하거나실제사고발생시의오염물질에대하여실험을실시하여투여할활성탄 (PAC) 의농도를구한다. 보통은원수내의오염물질의농도는매우낮기때문에사고발생시의특정오염물질에대한이전연구자들에의해구하여진단일오염물질에대한흡착능과제거능을이용하여실제실험에반영할수있을것이다. 일반적으로단일물질에대한등온흡착실험에이용되는모델은 Freundlich 모델이나,Langmuir 모델이며,Freundlich 모델의등온흡착식을이용한활성탄의투입량결정은다음과같다. C c = (C 0- C e ) q e = (C 0- C e ) KC 1/n e ( 식 3) 여기서 Cc 는활성탄투입량 (mg/l) 이고,C 0 와 Ce 는피흡착물질의초기및평형농도이 며,K 와 1/n 은 Freundlich 의상수이다.Freundlich 의상수는 JarTest 실험을통하여 다음과같은식을이용하여구한다. X M = KC 1/n ( 식 4) logx/m = logk+ 1/nlogC ( 식 5) 여기서 M은투여한 PAC 무게,X 는흡착된오염물질의양,C 는평형상태에서의오염물질의농도로서 COD,BOD,TOC, 개별오염물질, 색도등이다. 실험에의하여얻어진데이터를플로팅한후구해진기울기가 1/n 의값이며,K 의값은직선상의적당한점을선택하여구할수있다. Freundlich 의상수 K와 n의값과흡착력과의관계는다음과같다. 1 여러가지오염물질이함유될수록 n과 K는감소한다. 2 K와 n의값이둘다높은경우는전체실험농도범위에서흡착력이높음을나타내며, 3 K값이낮고 n값이높은경우는전체실험농도범위에서흡착력이낮음을나타내고 4 n의값이낮은경우강한용질농도에서는높은흡착력을나타내고, 희석된용액에서는낮은흡착력을나타낸다

197 2) 분말활성탄시설관리상의문제점실제정수장에서의 PAC 사용은대부분착수정이나혼화지에투입하고있으며, 응집제및전염소등과함께투입하여 PAC 의처리효과를반감시키고있는실정이다. 또한 PAC 투입량은각정수장의운전조건에따라달라질수있으나일반적인응집침전지처리효과를고려할때 50mg/L 이상을투입하게되면미세한활성탄입자가부상하고부상한플록에의하여여과사의막힘현상을초래하게되어오히려처리수질을저하시키는원인이되고있으며, 실제현장에서도무리한 PAC 주입에따른침전지의관리소홀로인하여흑수가급수된경우가발생한사고도있었다. 활성탄투입기를갖춘시설의경우도기계제작시제작사에서제시한운전조견표에의하여 PAC 를투입하고있으나기기설치이후보정을하지않아정확한양의 PAC 투입이어려운실정에있다. 또한투입구와호이스트간높이가낮아 PAC 포대의운반및투입기내활성탄투입에따른작업조건이열악한실정이다. 3) 분말활성탄처리방법운영관리상의문제점현재 PAC 를사용하는정수장에서운영관리상의가장큰문제점으로활성탄투입량의결정을운전자가활성탄투입조건표와침전지상태관찰등의경험에의하여결정, 투입하고있어부적절하게운영되고있는실정이다. 또한현장에서의분말활성탄사용시문제가되는것중의하나가근무자들의활성탄사용에대한작업조건의열악함이다.PAC 는매우미세한탄소입자로구성되어있어비산이심하고사용자의호흡기에상당한영향을주게되므로보통 30~50% 의물에포함시켜투입해야한다. 그러나현재정수장의여건을고려할때활성탄투입시설을갖춘곳은전무한실정이고대부분응집제투입시설에서 PAC 를투입하고있다. 현장에서 PAC 를투입하여처리하고있는정수장에서는 PAC 투입시약 20~30% 의함수율로투입하고있으며, 부적절한투입시설로인해활성탄이비산하는문제로인해어려움을겪고있는것으로조사되었다. 낙동강수계를비롯한원수수질악화가상당히진행되었고고도정수처리의시설이도입되지않아 PAC 사용이빈번한정수장에서는경제적인면과함께 PAC 의비산으로인한처리조건이열악하여 PAC 포대처리업자의거부감을가져와처리에어려움을겪기도한다. 이러한이유로현장에서계속적으로 PAC 포대가야적되고탄이비산하는등포대의처리문제가있어현장에서의취급이매우어려운실정에있다. 라. 입상활성탄처리방법 활성탄처리는활성탄의흡착력을이용하여맛 냄새, 색도, 유기물등통상의정

198 수처리로는제거할수없는물질을처리하는방법으로서분말활성탄방법과입상활성탄방법으로나눌수있다. 또한, 생물활성탄처리방법이라하여활성탄흡착력에더하여입상활성탄을담체로그위에성장한미생물에의한생물학적제거기작을병용하여처리하는방법이있다. 활성탄을사용하여수처리를하는경우, 피흡착물질과활성탄을어떠한형식으로접촉시키는가가중요하다. 입상활성탄을정수처리에사용하는경우, 고정층식과유동층식이일반적으로쓰이고있다. 고정층식은원수를중력또는압력에의해활성탄층전층에하향류또는상향류로통수하는것이며, 모든종류의입상탄을사용할수가있고, 장치구조, 운전관리가용이하고가장많이사용되고있다. 흡착층은직렬또는병렬에접속된다. 유동층식은충전층을부상시키는것으로충분한유속으로원수를상향에통수하기때문에고정층식의결점인흡착조의폐색을생기게하는문제가없고, 흡착속도가크고작은입경의활성탄을사용할때에는이로운점이있다. 1) 입상활성탄방법설계인자흡착장치의설계는흡착대의길이및파과시간을결정하는것이라고할수있다. 고정층흡착지의설계에필요한인자는활성탄의종류, 입경, 층고,S.V.(SpaceVelocity) 및 L.V.(LinearVelocity) 가있다. 설계에필요한접촉시간은활성탄의성능, 제거대상물질의종류, 농도에따라달라지고, 탄층의두께, 선속도 (L.V) 를실험등으로결정해야한다. 1 접촉시간 (T, 통상적으로 EmptyBed ContactTime(EBCT),min) 접촉시간은흡착조의용적 ( 활성탄의충전량m3 ) 을처리수량 ( m3 /hr) 으로나눈값으로표현된다. 주로, 탄층의두께및선속도로결정된다. 통상수도물의경우 5~10 분이일반적인목표이고, 생물화학적작용에의한활성탄주기의연장을기대할때는 15~ 20 분이필요하다고말해지고있다. 2 선속도 (L.V) 활성탄과물의접촉을나타내는것으로 L.V(LinearVelocity) 가있어, 이것은처리수량을흡착조면적로나눈값이다. 선속도는흡착설비의형식으로결정하는것이많고, 정수처리에있어서는중력식고정층의경우 5~10 m/hr, 가압식의경우 15~20 m/hr 가일반적이다. 또유동층의경우는 l0~15 m/hr 정도이다. 선속도를크게하고싶은경우는활성탄의층고를깊게해야한다. 3 공간속도 (S.V) 활성탄층을통과하는 1시간당의처리수량을활성탄의용량으로나눈값으로나타낸다. 즉 1시간에활성탄충진양 ( m3 ) 의몇배수의수량을흘렸는가라는통과수량 ( m3 /

199 m3 hr) 이고,S.V(SpaceVelocity) 로나타낸다. 고정층의경우통상 5~101/hr, 유동층의경우흡착속도가빠른작은입상활성탄의사용에의해 S.V 보다크게설정할수가있고통상 10~15 1/hr 정도이다.S.V 와 L.V 의간에는다음관계식이성립한다.S.V (1/hr)=L.V (m/hr)/ 활성탄층고 (B.H) 4 탄층의두께 층고 ](B.H) 활성탄층이두꺼운경우, 탄층의압력손실이커지기때문에운전수위를높게잡음으로써흡착조의높이가커진다. 또한, 활성탄층고를낮게하면, 일정한접촉시간을유지하여조의면적이커진다. 이와같이활성탄의층고와흡착조의크기를결정하는중요한인자가된다. 탄층의두께 (B.H) 는접촉시간 (T) 과선속도 (L.V) 로계산된다. 즉, B.H(m)= L.V T 에서구할수있다. 고정층의경우는,L.V= 15m/hr,T= 10 분의경우에는약 2.5m 의층고가된다. 일반적으로정수처리는 1.5~3.0m 의층고가대부분사용되고있지만, 유동층의경우는정지때높이로서 1.0~1.5m 정도로사용하고있다. 5 입경활성탄의입경은작게됨에따라서단위용량당의표면적 ( 외표면적 ) 은커져서물질이동대는짧게된다. 그러나단지입경에역비례한다는것이아니고, 조작방식의차이나처리대상물의수질에의해서적합범위가달라진다. 6 조수 ( 槽數 ) 흡착조은예비를포함해서 2조이상로하여,10 조를넘는경우 1할정도의예비조를마련하지않으면안된다. 7 하부집수장치고정층흡착지하부집수장치는손실수두와단면이적은쪽이경제적이기때문에이들값을될수있는한적게하여수류분포의균일성을얻기위한형식을사용해야한다. 또한내식, 내구및내압성이풍부한재질로하여, 밑바닥판에견고히고정해야한다. 파손에의해세정이불균등하게될때, 상부장치로점검보수를쉽게할수없기때문에신뢰성이높은것으로해야한다. 한편, 활성탄의반출에서가장효과적인방법은밑바닥부물역류세정을하여활성탄을유동시키면서뽑아내는방법이다. 구조는주로스트레이너식, 유공블럭식, 다공판식으로분류된다. 유동층흡착지는유입수를아래에서상향으로통수하여, 활성탄을균등하게유동화시킬필요가있기때문에밑바닥상부에서는편류가없는기구를가지는장치로해야한다. 주된밑바닥상부의구조로서는스트레이너방식, 유공블럭방식으로분류된다. 상부집수장치는편류가없도록균등하게집수하는것과유동활성탄입자의넘쳐유출되는것을막는것이최대조건이고, 상부개방형에있어서는 overflow 처리수를유출관거에도수하는구조로내부트러프형등을사용하고있다. 또한참고로가압식상향류고

200 정층에있어서는원통형의스크린을사용하여활성탄의유출을막는구조도있다. 2) 입상활성탄을이용한생물활성탄운영입상활성탄입자표면에미생물이성장하는것은충분히예상되는현상이다. 대부분의원수 ( 지표수 ) 에는미생물의영양분이될수있는각종유기및무기물질과미생물군이동시에포함되어있고, 활성탄입자표면은미생물의부착에아주적당하기때문이다. 활성탄의흡착특성이미생물의영양물질과산소의농도를증대시켜주는역할을해주고불규칙적인활성탄입자표면에미생물막이형성될때유체의흐름에따른전단력으로부터보호받을수있다. 오존처리 (ozonation) 후용존유기물질이산화되어생분해성이증가하며, 산화된용존유기물질은극성이증가하여흡착능은저하될수있으나생분해까지고려하면일반적으로전체적인 DOC 제거율은증가하게된다. 특정조건의생물활성탄 (BAC) 에서는암모니아성질소 (NH 3-N) 가질산화 (Nitrification) 되어 NO - 3 로변화된다.BAC 방법에서는수년까지재생을하지않고정상상태 (SteadyState) 로 DOC 를제거하는경우가있다. 따라서 BAC 의장점으로는재생기간의연장에따른운전비용의저감을들수있으나각각의특정오염물질의제거가공정의목표로설정될경우에입상활성탄의재생이필요하게되어 BAC 방법적용은한계성을갖으며원수수질과처리목표에따라선택여부를신중히결정해야한다. 독일 (Dusseldorf,Mulheim), 프랑스등유럽국가에서 BAC 를채택하고있는대부분의정수장은 DOC(BDOC),NH 3-N 등의제거를목적으로설계되었다.BAC 방법은 GAC 방법의운전상의변형방법이며,BAC 방법의적용타당성분석의시작점은 GAC 이어야한다. 또한처리하고자하는상수원수의수질이 GAC 방법을필요한것으로판단되었을경우 BAC 방법이적절한지를검토하여야하며, 기존처리방법에서 GAC 방법에대한완전한분석이없이 BAC 방법을고려해서는안된다. 이것은전술된바와같이장기간재생없이 처리목표물질 의제거를달성할수있느냐가중요한판단요소로서처리목표달성을위해중 단기적재생을해야할때는 GAC 방법을, 그리고 BDOC 저감등장기적으로재생하지않고특정목적을달성하고자할때는 BAC 를선정할수있을것이다. 3) 활성탄재생흡착된각종오염물질은흡착된후활성탄세공내에축적되고흡착포화상태에접근하면서더이상의흡착능력을상실하게됨에따라활성탄의재생이필요하게된다. 재생방법에는여러가지가있으나정수처리과정에서사용된활성탄은통상고온에의해재생이이루어진다. 기흡착된유기물질은고온 ( 제조과정에서활성화과정과

201 유사 ) 에의해휘발, 산화된다. 이상적인경우 1차재생후흡착능이저하되고 2차재생이후에는흡착능이어느정도유지된다. 그러나과도한재생 ( 재활성화 ) 이이루어질경우세공크기분포가변화하여즉미세공 (Micropore) 이확대되어중세공 (Mesopore) 비율이증가함에따라재생후에분자가큰물질 ( 예 :DOC) 의흡착능은증가하고분자크기가작은물질의흡착능은감소하는경우도있다 폭기방법 (Airstripping) 폭기법은물과공기를충분히접촉시켜수중에포함된가스상물질을방출시키거나공기중의산소를충분히받아들여수중에포함된산화되기쉬운물질의산화를촉진시키는것이다. 폭기법의처리대상물질은유리탄산, 황화수소, 철과망간의산화에주로이용되며, 휘발성유기화합물의처리에효과적이다. 특히휘발성유기화합물의처리시는기체 : 액체비를효과적으로이용하면약 90% 이상의처리효과를나타낼수있다. 일반적으로폭기법은취수지점이나침전, 여과공정전에실시한다. 사용되는방식으로는분수식, 공기흡입식, 폭포식, 접촉식등이있다. 가. 분수식폭기장치 1 노즐은분무된물과공기가잘접촉되게설치한다. 이때노즐의공경 ( 출구 ) 은작을수록효과적이지만, 노즐이막히기쉬우므로 5~10mm 정도가바람직하다. 또노즐은상향으로설치하여분무된물이실의바닥에낙하하는동안공기와접촉되도록한다. 2 노즐은처리하고자하는물을균등하게분출되도록배치하기위하여노즐의간격을균등하게하고관의말단을서로연결하여출구에서동수두 ( 動水頭 ) 를균일하게한다. 노즐의출구에서동수두는 3~10m 정도가필요하다. 3 폭기실은물방울의비산을방지하는구조로청소나고장에대비하여 2실이상설치한다. 나. 충전탑식폭기장치 1 충전탑의구조는수직원통형으로하고탑의내부에충전재를채운것으로탑의꼭대기에설치된물분산장치를통하여공급된물이충전재의표면을박막모양으로유하하여충전재의간극을흐르는동안탑의하부로부터공급된공기와대향류로접촉한다. 2 충전재는공극률이크고공기저항이적으며내식성으로기계적강도가높아야한다. 3 충전탑의직경은공기의유속을감안하고충전층의높이는용량계수등을고려

202 하여충전재는통상직경이 20~50mm 정도로결정한다. 4 기액비 ( 기체와액체의비 ) 는실제장치에서사용하는기액비는최소기액비의수배가되며원칙적으로실험에의하여결정한다. 5 송풍기는충전탑의공기유입부쪽에설치하고소요동력은풍량과충전재등에의한압력손실을고려하여결정한다. 조류가번식하는것을방지하기위하여햇빛을차단하는것이바람직하다 클로라민소독 (Chloramination) 클로라민은암모니아와염소를물에주입하여소독하는방법이다. 염소와암모니아가반응하여클로라민을생성하게된다. 이물질을사용하는장점은장기간안정적인잔류성과낮은소독부산물의생성에있다. 그러나염소나오존에비하여살균력이낮기때문에같은살균력을유지하기위해서는보다긴접촉시간이필요하다. 클로라민은투석을받는환자에게독성을유발할수있으며, 물고기양식에유해할수있다. 일반적으로염소소독이높은살균력을가지고있으나, 클로라민소독도충분한접촉시간에의하여높은살균력을유지할수있다. 클로라민소독은 ph, 접촉시간, 농도, 온도그리고산화제요구량등의함수이다. 염소소독과마찬가지로이기술은병원성세균에대한소독을제공하지오염물질을제거하지는못한다. 클로라민소독에의하여발생되는부산물은없다. 그러나처리후에일반시민이직접사용하는경우에는수중에존재하는물질과반응하여생성되는반응생성물과건강유해성을고려하여야한다. 반응생성물은장기적으로영향을미칠수있는소독부산물뿐만아니라오염물질의산화와소독에의하여발생될수있는부산물등이있다. 장기적으로유해한물질의발생보다는오염물질과반응하여급성독성을유발할수있는부산물에대하여고려하여야한다. 사용되는장비와신뢰성은염소소독과유사하나반응과반응물은다르며, 주입하는방법은염소와같다. 사용되는장비는소형부터대형까지다양하며상업적으로많이생산되고있다 염소소독 (chlorination) 염소가스나고체나액체염소산염을일정량수중에투여하여특정한시간동안반응시키는방법으로처리후에배수관망을통하여공급한다. 일반적으로염소를투여한경우에는수중에서염소산과염소산염을생성하게된다

203 염소는강력한산화제로생장하는박테리아, 바이러스그리고특정한원생동물류와포낭을죽일수있다. 또한약간의냄새유발물질이나색도유발물질뿐만아니라금속물질과유기물질을산화시킬수있다. 소독의속도는농도와염소물질의형태, 접촉시간,pH, 그리고온도에의존한다. 염소소독에의해서발생되는폐기물은없다. 그러나다양한유기물질과반응하여건강에유해한물질을생성할수있다. 특히트리할로메탄이나할로초산등이대표적인물질이다. 또한장기적으로유해한물질의발생보다는오염물질과반응하여급성독성을유발할수있는부산물에대하여생각하여야한다. 염소소독은오랜시간정수처리공정에서사용되고있으며, 이에따른신뢰도는상당히높다. 최근에는염소가스의사용에따른위해성과약점등을피하기위하여염소산염용액을사용하는경우가많아지고있다. 염소가스의경우에는독성이강하기때문에별도의저장시설을유지하여야한다 이산화염소소독 (Chlorinedioxide) 정수처리적용에서기체이산화염소는염소가스와 sodium chlorite 나 hydrochloric acid 와 sodium hypochlorite 를이용해서발생시킨다. 기체이산화염소는흐르는물에용해된다. 발생된이용액은불순물로서약간의염소를포함하고있다. 이산화염소는정수처리동안금속의산화, 일차소독, 맛 냄새제어에보통사용되는강력한산화제이다. 이산화염소는철과망간과같은특정무기물질을산화시킨다. 염소와같이, 성장하는박테리아와바이러스그리고약간의원생동물 ( 모두는아니지만 ) 을죽이는데효과적이다. 이산화염소는특정한높은 ph 범위에서유리염소보다전형적으로좋은살균효과가있다 ; 염소와다르게, 일반적인음용수의 ph 범위에서해리되지않는다. 이산화염소의효과는접촉시간, 소독제농도, 온도그리고산소요구량의함수이며,pH 6~10 범위내에서 ph 변화에의해영향을받지않는다. 이산화염소공법이용으로인한폐기물발생은없다. 그러나이산화염소는수용액에서여러가지화합물과반응하고이반응물들과연관되어야하는인체영향은공공처리시설에의해이용이될것인지고려되어야한다. 대상반응물은규제되는소독부산물을포함하고소독부산물로부터형성된화합물은이산화염소와목표오염물질사이에서반응된화합물과만성적인영향을미칠수있다. 후자의경우급성독성물질의형성에더큰관심이되고있다. 다양한공급자로부터의이산화염소발생기는음용수나공업적인적용에가능하다. 소독을목적으로한이산화염소의사용은염소가스의사용과유사하다. 이것은직접적

204 으로물의흐름에주입된다. 그러나이산화염소는염소보다적은빈도로사용되어져왔음에도불구하고이산화염소발생시스템은 skid mounted unit 으로손쉽게적용가능하다. 이산화염소는관망에서따로혹은다른기술과함께원수의중앙집중식처리나이동식수처리시설에적합하다 이온교환법 (Ion Exchange) 이온교환은음용수에서음전하나양전하를띠고있는입자의이온을같은전하의오염물질의이온과교환하는방법이다. 입자는전형적으로충진고정층으로서하나혹은그이상의용기의충진고정충진제인합성이온교환수지이다 ; 물이용기를거쳐지남에따라수지는오염물질들을잡고처리된물은 bed 를빠져나간다. 이온교환은오직전하를띄고있는물질에만효과적이다. 제거효율에영향을미치는인자는 ph, 화학종분화 (chemicalspeciation), 경쟁성이온들, 접촉시간, 재생방법, 이온교환수지사이트의작용기그리고이온이제거되기위한산화상태를포함한다. 보통은크고강하게하전된이온들이 ( 즉 2가와 3가이온 ) 가장효과적으로이온교환수지에서걸러진다. 그러나이온교환수지의역선택도또한이용가능하다. 이온교환수지충진제는정기적으로재생이필요하다. 수지가오염물을계속적으로흡수함에따라수지는시간이지나면서오염물을제거할수있는한계용량에도달한다. 이런현상이발생했을때충진제는운전이종료되고강산이나강염기수용액과물을연속으로사용하여즉시재생된다. 더이상재생이가능하지않을때충진제는교체된다. 재생용액은전형적으로부식성이있고높은수준의오염물질을포함하고있다. 이온교환시스템은매우유연성이있고다양한유량을처리할수있게설정될수있고크기를만들수있다. 비록일반적으로이온교환 충진제 " 와관련된흡수통은특정한이용에대하여설계되어지지만많은제조업자가있다.( 예를들면실험실이나여과된음용수준비 ). 그러나이온교환시스템은특정한이온종들을제거하기위하여설계되어진다. 자연계에서이온성이아닌오염물질들은이온교환에의하여제거되지않을것이고실제로이런시스템에서만약이온교환수지에우선하여제거되지않는다면 fouling 을유발할것이다. 또한단일충진제는음이나양으로하전된이온을둘다제거할수없다. 그래서몇몇의다른충진제를이런목적으로연속적으로사용한다. 비록많은종류의이온교환수지가상업적으로이용가능하지만대부분의시스템은경도나 ( 칼슘 ) 미량의금속과같은보통의음용수에서의불순물을제거하기위하여설계되어진다. 일반적이지않은오염물, 예를들면폭발성이나강력한화합물은특별한수지가필요할것이고비용과잠재적인연구와개발의노력이요구된다. 물속에서칼슘과같은불순물들은이온교환사이트에서경쟁을할것이고수지의목적오염물질

205 의제거효율을낮춘다 막여과처리방법 (Membrane) 막여과법은압력차에의해서막에물을통과시켜현탁물질이나콜로이드물질을물리적으로분리하는기술이다. 화학반응이나상변화가없이망 ( 網 ) 의눈 ( 目 ) 으로부터불순물을제거하는기술로서원리적으로는아주간단하다. 막의오염에의해막여과유속 ( 막을통과하는물의양 ) 이저하하거나혹은차압이상승하면정기적으로물리세정이나약품세정을실시한다. 수처리에사용하는대표적인막을분리경의크기에따라분류하면정밀여과 (Microfiltration,MF) 막, 한외여과 (Ultrafiltration,UF) 막, 나노여과 (Nanofiltration,NF) 막, 역삼투 (ReverseOsmosis,RO) 막의 4가지로분류할수있으며, 이러한막을이용한분리법의개략은표 3.5 와그림 3.1 에나타낸것과같다. 정밀여과및한외여과법 : 응집 / 침전 / 모래여과처리수질과유사 나노여과법 : 오존 - 활성탄을기본으로하는고도정수처리수질과유사 역삼투법 : 이온분리 ( 해수담수화등 ) 명칭막종류분리크기 정밀여과법정밀여과막 (MF 막 ) 한외여과법한외여과막 (UF 막 ) 나노여과법나노여과막 (NF 막 ) 역삼투법 역삼투막 (RO) 표 3.5 분리막의명칭 종류및분류 입경 0.01 μm이상 분자량 1,000~300,000 정도 분자량최대백정도 운전압력 (kg f/cm 2 ) 약 2 이하 약 3 이하 약 2~15 이온류약 10~100 염류, 이온 수도에서제거대상물질 부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 원충등 부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 원충, 부식물질등 THMFP, 농약, 취기물질, 경도성분등 가. 막종류및여과형태분리막에는시트형태의평막 (PlatType), 실형태로중앙인빈중공사막 ( 中空絲膜, Holow-fiberType) 및관형태의관상막 (TubularType) 으로분류할수있다. 또한이러한막을케이스에넣은케이싱수납형막과막을물속에직접침적시킨침적형막이있다. 통수방식에는처리대상물질을막의외부에서공급하는외압식과내부에서공급하는

206 한외여과막내압식이있다. 여과방식에는공급수전량을여과하는전량여과방식 (Dead-end Flow) 과막면에대하여평형으로물의흐름을만들어현탁물질이나콜로이드물질이막면에퇴적하는것을억제하여여과하는십자류여과 (Cross-flow) 가있다. 이러한여러가지막의형태및여과조건은처리대상물질의성상이나막의특성에따라다르나, 일반적으로수도에가장많은실적이있는방식은케이싱수납형중공사막및전량여과방식이다. 세균탁질 이온류 물막이온류 분류성분용해성분부유성분영역이온분자고분자미입자조입자크기 ( μm ) 이온 바이러스 대장균 염류 세균 제거대상물질 THM THM 전구물질 크집토스포리디움조류, 원생동물 점토 실트 모래입자 분리법 정밀여과 (MF) 한외여과 (UF) 침전 역삼투 (RO), 나노여과 (NF) 여과 그림 3.1 수중불순물의크기및분리방법 나. 한외여과및정밀여과 (Microfiltration & Ultrafiltration) 1) 막여과시스템의구성막여과정수처리시설은다음과같이 1전처리,2 막여과,3후처리,4 소독,5 정수지,6 배수처리등의공정으로구성되어있다

207 원수 전처리 막여과 후처리 소독 정수지 송수 배수처리 방류또는원수에반송 처분 ( 슬러리 ) : 필요에따라설치 1 전처리설비전처리설비로서는협잡물제거를위한스크린이나스트레이너설비, 여과성능향상을위한응집제주입설비, 모래여과설비, 유기물의부착방지및철, 망간의산화를위한염소제주입설비등이있다. 2 막여과설비 막여과설비는막에의해정수처리를실시하는설비로서원수조, 펌프, 막모듈, 세정설비등으로구성되어있다. 3 배수처리설비처리대상배수는주로물리세정에의한세정배수이다. 세정배수는처리후방류하는것을원칙으로하지만법령등에의한규정이우에는특히지장이없는한그대로방류하는것도가능하다. 그외에회수율의향상을위하여세정배수에대해서다시막여과를실시하거나혹은농축조를설치하여중력침강등을실시하여상등수를원수에반송하기도한다. 2) 막여과정수시설도입기준막여과정수시설은다음의각항에의거한다. 1 원수의수질에대하여처리목표수질이충분히달성될수있도록필요에따라서각종의전처리설비나후처리설비를설치한다. 2 막여과설비의계열수는유지관리나사고등에따라정지를고려하여 2계열이상으로한다. 3 시설의능력은계획정수량을확보하는것외에설비의개량시혹은사고시등에도대응이가능하도록고려하여야한다. 4 막여과에수위차를이용하는경우에는필요한막차압을얻을수있도록하는등의시설의배치에유의하여야한다. 5 충분한안전, 환경대책을구비하여야한다

208 다. 나노여과 (Nanofiltration) 나노여과막의주요한역할은소독부산물, 농약, 이취미물질, 바이러스및기타염류등의용해성물질을제거하는것이다. 농약의제거는활성탄흡착법이나오존처리에의한산화분해법이있지만활성탄흡착은제거가능한농약이한정되어있고, 오존처리에서는산화분해된저분자유기물이미생물의증식을일으킬가능성및브롬이온이포함된물은브롬부생성물이유발될가능성이있다. 그러나나노여과는막에따라다소차이는있지만적당한막을선택하는것으로부터농약에대해서도충분한제거율을얻을수있다. 나노여과막은대부분막지지층 ( 스폰지층 ) 의위에얇은스킨층으로이루어져있으며분리성능은스킨층의소재에따라다르다. 막모듈의형태에는스파이럴형태 (SpiralWound Type) 와중공사형 (Holow-fiberType), 막모듈의수납방식은케이싱수납형, 여과방식은 Cross-flow 형, 물리세정에는플러싱 (Flushing) 세정이일반적이다. 1) 운전방식 1 크리스마스트리 (Christmas-tree) 방식나노여과막은순환수량을많이필요로하기때문에일반적인처리를하면회수율이낮다. 회수율을높이는데에는모듈의배열을다단으로하는크리스마스트리방식이사용되며농축수는말단에서계외로배출된다. 2 펌프순환방식펌프순환방식은농축수를공급수라인에되돌리는방식으로서농축수의일부를계외로배출하며처리용량이비교적적은경우에사용된다. 2) 전처리설비나노여과막은 1nm 전후의크기를가진분자를제거대상으로하므로막면의오염및열화를방지하기위하여청정한지하수를원수로하는경우를제외하고는원칙적으로탁질등을제거할필요가있다. 전처리방식에는정밀여과나한외여과를이용한막여과법과응집, 침전, 모래여과법을이용한급속여과법으로대별된다. 정밀여과나한외여과를전처리로이용하는경우에는콜로이드성분을완전히제거하는것으로부터나노여과막의오염을방지하는것이가능하여약품세정의주기를연장시킬수있다. 전처리에필요한물량은계획정수량으로부터전처리의회수율및나노여과막의회수율등을고려하여결정한다. 전처리수량 = 계획정수량전처리에서회수율 (%) 나노여과에서회수율 (%)

209 3) 후처리설비나노여과는경도성분의제거및탄산가스의투과에의해막여과수중의랑게리아지수및 ph 가저하하는경향이있어, 필요에따라서 ph 조정설비등기타의후처리설비가필요한경우가있다. 1 블랜딩설비나노여과장치는비용, 회수율, 처리수질을고려하여필요한수량을전량처리하지않고일부만처리대상으로하는경우가있다. 이경우나노여과장치처리수와기타처리수를혼합하기위하여후처리설비를설치한다. 처리수의혼합에서는충분히혼합하여야하고혼합수의수질이항상기준치를만족하도록주의할필요가있다. 2 ph 조정설비나노여과처리수는탄산가스가용해하여 ph 가저하하는경우가있다. 처리수의 ph 를조정하는방식에는일반적으로충진탑, 폭기탑으로기액접촉시켜탄산가스를제거하는탈탄산방식과알카리제 ( 수산화나트륨, 소석회등 ) 주입방식이있다. 3 미네랄첨가설비나노여과는다성분을동시에분리하는것이가능하지만칼슘, 마그네슘등의미네랄성분도분리된다. 여기서미네랄성분을조정할필요가있는경우에는나노여과처리수에미네랄성분을첨가한다. 4) 배수처리설비나노여과로부터농축수는유기물등의농도가원수에비하여농축되기때문에배출수기준치에문제가없는경우에만방류가가능하다. 배수처리가필요한경우에는정밀여과, 한외여과및응집침전처리의배출수처리방식과는다르기때문에이러한전처리배수와는구별하여처리하는것이바람직하다. 또한농축수를원수에반송하는경우는응집침전, 오존, 활성탄처리를조합하여농축수중에농약, 유기물등을제거한후반송할필요가있다. 5) 운영상유의점 1 스케일방지나노여과막의처리성능저하원인으로는공급수의농축에의해용해도를넘어농축측막면에생기는스케일이있으며, 주로칼슘, 실리카의스케일생성이문

210 제가된다. 원수수질, 농축의정도또는수온이나 ph 에따라스케일생성이다르지만스케일생성에의한성능저하의우려가있는경우에는칼슘이나실리카스케일의방지책을취할필요가있다. 칼슘스케일로서는탄산칼슘 (CaCO 3), 황산염 (CaSO 4) 이있다. 탄산칼슘의 ph 를낮추어탄산이온 (CO 2-3 ) 과중탄산이온 (HCO - 3 ) 으로변화시킴으로서용해도를높여스케일석출의방지가가능하다. 또한황산칼슘의석출방지에는메타인산나트륨 (Na 3(PO 4) 6) 과같은이온봉쇄제를첨가하면효과가있다. 실리카의석출을방지하기위해서는회수율을낮추어석출한도이하로하는방법이있지만석출한계이하일지라도탁질의막면부착에의해농도분극이일어나게되면스케일이발생하기쉽기때문에주의할필요가있다. 2 슬라임의방지막에부착하는미생물슬라임을방지하기위한대책으로서염소제의첨가가유효하다. 다만막에따라서는잔류염소의상한치가있기때문에탈염소제를첨가하여염소농도를규정치이내로할필요가있다. 3 알루미늄석출대책응집제로서첨가한수산화알루미늄이농축되어석출하는경우도있다. 농축수중의알루미늄이온농도가용해도이상이되지않도록 ph 를낮출필요가있는경우가있다. 응집후의고액분리가불충분한경우에미세한알루미늄콜로이드가공급수중에잔류하여나노여과막의표면에알루미늄콜로이드가침착하여성능저하를일으킬우려가있기때문에주의가필요하다. 4 환원제의주입막에따라서는산화제 ( 차아염소산나트륨 ) 에약한재질이있기때문에전처리로서산화제가필요한경우는환원제로제거할필요가있다. 환원제로서는 NaHSO 3 가일반적으로사용되며통상염소농도의 1.5 배를주입한다. 라. 역삼투막처리방법 (ReversOsmosis) 역삼투막처리방법은이온및분자크기가 10A 이내인용질을분리하는막분리방법으로 1970 년대에해수담수화및순수및초순수처리에서성공적으로산업화되기시작하였다. 역삼투막은세공이거의존재하지않으므로일반적으로비공성막이라할수있는데이는유기고분자가미셀 (micele) 을형성하고있는미셀간의간격을통하여물질투과가행해지기때문이다. 역삼투법에서는유기고분자의유전체 (dielectric) 계수가낮기때문에용존염이막에잘흡착되지않을뿐아니라고압에서는용매인물

211 이유효압력차에비례하여투과되므로물이용존염에비하여상대적으로잘투과되기때문에분리효과가상승된다. 역삼투는세공크기에따른분리조작이아니므로정밀여과나한외여과에서와같은유기물질의침착현상에따른막오염이적으며결과적으로막의수명도길어질수있다. 1) 역삼투막의제거대상물질대표적인합성막은분리대상입자의크기에따라그림 3.2 와같이분리크기가큰것부터정밀여과막, 한외여과막, 역삼투막의 3종류로분류할수있다. 역삼투막은반투막의한종류로서구멍의크기는수 A 정도로알려져있으나일설에는구멍이없다고설명하기도한다. 이러한반투막의분리크기와비교하여보면분리대상으로하고있는물분자의크기는 2A 정도이고, 식염이온의크기는 4A 정도로알려져있다. 역삼투막을수처리에사용할경우제거대상물질은부유물질, 대장균, 세균, 바이러스, 일반유기물, 취기물질, 농약성분및무기성이온등이며, 담수화에서는수만 ppm 의고농도에서수천 ppm 의저농도까지넓은범위의염분제거에사용되고있다. 구분용해성분현탁성분 입자영역이온분자고분자미립자조립자 입경 μm μm 0.01 μm 0.1 μm 1 μm 10 μm 100 μm 1000 μm 제 대 물 거 상 질 이온 바이러스 대장균 용해염류 세균조류 (algae), 원생동물실트 (silt) 점토 (clay) 사립자 정 처 방 수 리 법 재래식처리 + 고도처리 여과 침전 분리막및조작압력 정밀여과 (MF) 막 ( 감압~2kg / cm2 ) 한외여과 (UF) 막 ( 감압~10kg / cm2 ) 저압역삼투 (RO) 막 (5~10kg/ cm2 ) 역삼투 (RO) 막 (10~100kg/ cm2 ) 그림 3.2 분리막에의한제거대상물질의종류와크기

212 2) 역삼투막의구조및재질역삼투막은 1960 년미국의 Loeb 와 Sourirajan 에의해셀루로오즈아세테이트막이제조된이후방향족폴리아미드, 셀루로오즈트리아세테이트, 폴리슬폰, 가교폴리에테르, 폴리피페라진아미드등의합성복합막의제조법이개발되어현재에이르고있다. 해수담수화에사용되는역삼투막의재질은주로셀루로오즈아세테이트막과폴리아미드계복합막으로, 특히폴리아미드계복합막중에는가교방향족폴리아미드막과선형방향족폴리아미드막이실용화되어있다. 역삼투막은그자체로는실용적으로사용할수없기때문에, 공업적인규모로실용화할수있는형태로만든것을막모듈 (Module) 이라고한다. 일본공업규격 (JIS) 의막용어에의하면막모듈 (Module) 은 1 본 ( 本 )( 또는 1 枚 ) 이상의엘리멘트를용기에넣어일체화한것, 엘리멘트 (Element) 는 막과그지지체 ( 支持體 ) 및유로재 ( 流路材 ) 를일체화하여압력용기에넣을수있도록성형가공한부품 으로정의하고있다. 역삼투막의재질은다공성지지층위에분리효과를높이기위한염배제층 ( 활성층 ) 으로형성된비대칭형막을포함하여최근에는용존염을 99% 이상제거할수있는복합막 (composite structure) 이개발되었다. 이복합막은지지층위에염제거효과가큰고분자박막을코팅시킨것으로지지막은기계적강도가크고내화학약품성이큰폴리슬폰 (polysulfone) 이주로사용되며폴리에스테르 (polyester) 부직포위에형성되어있는것이보편적이다 오존처리방법 가. 오존의특성오존은산소의동소체로서산소원자 3개로이루어져있고, 상온에서는기체로존재하고저농도일때는무색이며,15% 이상의농도에서는푸른색을나타내고폭발의위험성이있다. 또한오존은 0.02mg/L 농도에서장기간노출되어있으면인체에유해하며, 특유의냄새를느낄수있다. 오존은불소다음으로강한산화력을가지고있어유기물및무기물을산화시키며, 물에대한용해도는산소보다수배에서수십배크며, 온도와압력에크게좌우된다. 또한용해도는압력이크고온도가낮을수록커진다. 오존은공기를산소중에서무음방전 (silentelectricdischarge) 시키거나물의전기분해, 공기나산소중에서자외선의복사등을이용하여인위적으로발생시킨다. 오존발생기를이용하여현장에서오존산화처리할경우는여러가지위험성과주의점이따르며,Feed Gas 중의습기는오존발생농도와발생량을감소시키고질산을형성시켜부식의원인이되기도한다. 따라서 Feed Gas 를오존발생기에주입하기전에최소이슬점이 -25 o C 이하가되도록제습한다. 탄화수소류중메탄은오존과반응하여 CO

213 와 H 2O 를발생시켜오존발생효율을저감시키므로분자체 (4A ) 로여과한다. 이러한오존발생장치에서의오존의생성기작은다음과같다. O 2 +e - 2(O) (1) 2(O)+2O 2 2O 3 (2) O 3 +(O) 2O 2 (3) O 3 +e - (O)+O 2 + e - (4) 여기서 (1) 번과 (2) 번반응식은오존생성반응이며,(3) 번과 (4) 번반응식은오존분해반응이다. 즉전극의간극에서는오존의발생과분해가동시에진행되면서일정농도의오존이얻어지며, 경제성을고려하여원료가산소일경우 2%, 원료가공기일경우 1% 를발생시킨다. 또한순수한물에서의오존의반응은다음과같다. O 3 +H 2O HO OH - HO + 3 +OH - 2HO 2 O 3 +HO 2 OH + 2O 2 OH +HO 2 H 2O +O 2 이때발생하는 Hydroxy Radical 은산화력이매우강하며이것이수중의오염물질과 반응한다. 특히수중이용존유기물질과반응하여복합휴믹산의탄소의이중결합, 방 향족고리등을파괴하여유기성분들을중간생성물이나부산물로전환시킨다. 나. 오존처리의목적오존처리는 1900 년대초프랑스를중심으로유럽에서소독용으로보급되었지만현재에는 THM 대책, 이취미제거, 색도의대책, 농약등유기염소화합물의제거등다양한목적으로사용되고있다. 그러나오존에의한유기물의분해는이산화탄소까지의완전한무기화가아닌부분적으로산화되어일부의분자량이큰유기화합물이작은유기화합물로분해되기때문에어떠한중간생성물로어느정도생성되는가는분명하지않다. 포름알데히드등의오존부생성물은발암성이나유전독성및변이원성을유발하는물질로알려져있다. 미국에서는오존부생성물에서발암성물질이검출됨에따라서도입에신중을기하고있으며소규모정수장에서만사용하고있다. 또한암모니아성질소는알칼리성조건이나유기물이공존하는중성부근에서는오

214 존에의해분해되지만일반적인정수처리조건에서는거의분해되지않는다. 일본에서는오존에의한소독을인정하지않는다는것, 오존처리에의한부생성물의안전성에관한대책이초기단계에있다는것등으로인하여오존처리후에활성탄흡착처리를실시하는것을원칙으로하고실시예가증가하고있다. 다. 오존처리방법의비교 1) 전오존오존을원수에주입하는전오존처리는원칙적으로전염소처리의대체로서사용한다. 처리효과로서는살균,Fe,Mn 및유기물산화등과전염소처리폐지에의한 THM 생성의억제등이다. 기타효과로서는응집성을향상시킬목적으로사용하는경우도있다. 전오전처리를하는경우에는바로후단에활성탄여과지를설치하는것이어렵기때문에용존오존이잔류하지않도록주입율이제약되어야하고이취미등의효과를기대하는경우에는중오존이나후오존과조합한다. 2) 중오존응집침전수에 오존을 주입하는 중오존처리는 통상의 오존처리효과와 더불어 Fe, Mn의제거를목적으로하는경우에적용하는예가많다. 또한생물활성탄과조합하여 생물누출의염려가있는경우에는후단에중염소를주입한후모래여과로제거한다. 이취미,THM 전구물질제거효과등은후오존과큰차이가없는것으로알려져있다. 이러한방식의대표적인예가일본오사카부카지마정수장고도정수처리시설이다. 3) 후오존모래여과후에오존처리를실시하는후오존처리는전단의처리에서유기물이많이제거되어있기때문에비교적낮은오존주입률에서오존처리효과를충분히얻을수있다. 우리나라및일본의대부분정수장에서이방법을채택하고있다. 오존처리시설은오존발생장치와관련된공기원장치, 공기냉각장치, 공기제습장치, 오존발생기, 배오존처리장치, 오존농도계및오존접촉지등이주요설비이다. 오존처리는염소보다도강한오존산화력을이용하여이취미, 색도의제거, 유기화합물의저감및철, 망간의산화등금속류의산화를목적으로도입한다. 특히오존은유기물과반응하여부생성물을생성하기때문에오존처리는활성탄처리와병용하여사용한다. 오존처리를하는경우목적에따라서주입점, 주입율등을고려할필요가있으며결정에있어서는실험플랜트로확인하는것이바람직하다

215 오존의주입은전오존 ( 원수 ), 중오존 ( 침전수 ), 후오존 ( 모래여과수 ) 등이있으며통상의오존소비량이나유효한오존의효율을높일목적으로중오존이나후오존을도입하는예가많다. 이경우에오존처리에필요한혼화, 접촉시간을확보하여야하고또한배오존을대기중으로방출되지않도록밀폐식의접촉지를설치하여야한다. 라. 도입계획의기본사항 1) 오존주입율오존주입율의설정은처리대상물질의종류나농도에따라다르다. 고도정수처리의기본설계에서는곰팡이냄새 2~3mg/L, 색도제거 3~4mg/L 을최대주입율로설정하고있다. 그러나실제운전에서는곰팡이냄새제거에는 0.7~1.5mg/L 이하, 색도제거에는 1.5~2.0mg/L 이하에서충분한제거효과를얻을수있는것으로알려져있다. 오존주입율과트리할로메탄생성능의저감율의관계에서는저농도의오존주입에서는반대로트리할로메탄생성능이증가하는것으로알려져있으나일부실험에서는 0.5~2.0 mg/l 까지오존주입량을변화시켜도트리할로메탄생성능의증감에는큰변화가없는것으로알려져있다. 또한미생물의불활성화및활성탄흡착조에서슬라임형성을방지하기위하여활성탄흡착조유입수에서잔류오존농도를 0.2~0.5mg/L 검출되도록오존주입량을조정하는정수장도있다. 일반적으로유기물의제거를위한오존의주입은 TOC( 총유기탄소의 ) 의 0.5~1 배정도의오존을주입하며, 일반적인표류수에서철이나망간의제거를위해서는잔류오존이없도록 1mg/L 내외를유지하여가용성망간등이발생하지않도록한다. 2) 오존반응조용량 1 반응시간오존처리의제거대상물질로는트리할로메탄전구물질, 이취미물질, 유기물, 색도및유기화학물질등이지만이취미물질이나색도제거에서는반응시간은짧지만, 트리할로메탄전구물질등의불포화유기물을대상으로하는경우에는다른물질에비하여긴접촉시간이필요하며, 일반적으로 10 분정도의반응시간 ( 접촉시간 ) 이필요하다. 또한세균이나바이러스를불활성화에필요한접촉시간은잔류오존과관계가있는것으로통상 4분정도가필요하다. 2 공탑속도가스공탑속도는오존흡수효율에큰영향을미치지만정수처리의경우 5~10m/hr 가적당하다. 오존반응조용량으로서는상기의반응시간, 공탑속도를고려하여결정하

216 지만통상은접촉시간으로서 5~10 분정도의용량이적당하다. 3 오존반응조단수오존반응조수가많을수록오존흡수효율은증가하지만오존반응조구조가복잡해지며건설비의상승을초래한다. 그러나대용량의경우 1단으로하면단락류에의한처리효과의저감과구조물의강도의문제가발생하기때문에 2~3 단의구조가적합하다. 또한산기관의하부에는기액분리를위해 0.5 m정도의공간이필요하므로오존반응조수심은 4.5~6m 가적당하다 자외선소독자외선소독은수중에서병원성미생물을불활성화시키기위해사용하는방법이다. 비록중압력에서의램프가좀더일반화되어가고있지만전형적으로저압력의수은램프가자외선을발생시키기위해사용된다. 물은닫힌용기의반응기에서매우짧은시간으로 UV 와접촉된다. 자외선소독은전형적으로미생물의 DNA 를파괴시키고이는세포의기능을방해하고미생물의사멸을통하여불활성화시킨다. 이는일부에대해서는효과적이나박테리아바이러스원생동물과같은것에대해서는효과적이지않다. 다른소독기술과는다르게자외선소독은 ph 나수온에대하여상대적으로민감하지않다. 탁도와고농도의유기물질은자외선소독의효과를감소시킬수있다. 램프의사용량은탁도 10 NTU 까지에대하여적용되어진다. 또한용존된물질이나염류는램프의덮개에오염을줄것이다. 자외선소독에의한폐기물은발생되지않는다. 그러나자외선소독동안발생되는소독부산물들이최근연구되어지고있다. 물이처리후에대중에의해사용된다면이러한부산물들과관계되는인체영향을고려해야한다. 자외선소독의주된요소는램프와반응기그리고전기접속기이다. 전형적으로이러한요소들은건물이나비슷한구조안에위치한다. 자외선소독은음용수처리에대하여매우다양한범위의유량에서이용가능하다. 추가적으로간단한자외선발생장치는소비자의현장에서공공수의처리를위하여이용된다. 자외선소독의주된장점의하나는높은유량에서도소독이가능하다는것이다. 이유량은시스템의설계에의존적이지만염소소독시스템보다빠르게할수있다. 자외선기술은음용수의소독에이용되어져왔고상대적으로설치와작동이간단하며최소의공간과파이프나펌프와같은최소의부속장치만이필요하다. 일시적인모듈장치는빠른설치에이용가능하다. 음용수에대한자외선소독설비는전형적으로자동

217 화되어져있어서반복적인시스템적용과모니터링은운전자의세심한주의가필요하지않으나시동단계에서작동을최적화하기위한주의가필요하다. 작동중의안전요인에는자외선의노출을피하는것, 전기적안전그리고깨진램프로부터의수은의방출의위험성이있다

218 3.2 대상유해물질별처리방법조사및분석 3.2.1BTEX ( 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 ) 벤젠은약 10mg/L 이상의농도에서냄새가나기시작하며, 토양에노출될경우무산소상태에서생물학적으로분해가되며, 물에서는쉽게휘발되며생물학적으로분해되는반감기는수일에서수주가걸린다. 주로기름의유출, 석유화학폐수의방류로인해정수처리공정의원수에유입될수있는벤젠의최적정수처리방법은다음과같다. WHO 에서제시하는최적정수처리방법은유입초기농도수준이 0.01mg/L 정도일때활성탄흡착 (GAC) 및탈기방법이다.Sobrinho etal(1997) 에의하면정수장에서 Jet Flocculator 에분말활성탄 (70mg/L 정도 ) 를투입할경우벤젠의초기농도 100ppb 정도수준이 80~95% 정도까지가능한것으로알려져있다.Petersetal.(2004) 등의연구결과에서는고급산화법 (Advanced Oxidation Procesess:AOP) 에의한벤젠의처리효율을비교평가하였다.10 분의반응시간을기준으로벤젠의처리효율은 UV 단독방법에서 26%,UV+H 2O 2 37%, 폭기 (500ml/min 비율 )75%, 폭기 +UV 95% 의처리효율을나타내었다. 철염과과산화수소를주입하는고급산화방법인펜톤처리에서는한시간의반응시간이내에초기농도벤젠 77ppb, 톨루엔 94ppb, 에틸벤젠 86ppb, 자일렌 243ppb 에대하여각각 74%,94%,92%,97% 제거되는것으로나타났다 (Huangetal.2005). 고급산화방법의하나인이산화티타늄광촉매를이용한벤젠 ( 초기농도 400mg/L) 및톨루엔 ( 초기농도 290 mg/l) 의제거효율은광촉매 (0.3g/L) 투입후 UV(8W) 를조사시킨결과두시간의반응시간내에각각 25%,90% 제거되는것으로나타났다. 전자빔을이용한처리에서는벤젠과톨루엔 60mg/L 에대하여각각 80,90% 이상의처리효율을나타냈으며에틸벤젠 50mg/L 는 95% 이상의처리효율을보였다.( 김등.2000) 또한막여과방법에대한벤젠의제거효율은 Polyvinylidenefluoride(PVDF) 재질의중공사막를사용하여최적운전조건에서 99% 이상제거할수있는것으로보고되고있다 (Wu etal.2005). 그밖에특정미생물을이용하여벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌처리효율을평가한연구에서는 Pseudomonasputida 와 Pseudomonasfluorescens 의미생물을이용하여벤젠의초기농도 250mg/L 를 45% 제거하고톨루엔은 20mg/L 를 30% 까지제거할수있었다 (Shim etal.2002). WHO 에서제시한톨루엔제거방법으로는수중농도 mg/l 수준에서는탈기가가장효과적이다. 수중에서탈기할경우 25 에서제거되는반감기는약 5시간정도이다. 생분해나흡수 (Sorption) 은크게효과적이지않다. 토양에서톨루엔이생분해되는정도는 20 일동안약 63~86% 정도이다

219 WHO 에서제안하는자일렌의최적처리방법은수중농도 0.005mg/L 수준에서활성탄흡착 (GAC) 또는탈기이다. 자일렌은휘발성이높아일반환경에노출될경우대기중에노출될확률이가장높으며계산상으로자일렌의노출분포는대기 99.1%, 물 0.7%, 토양 0.1% 그리고침적물 0.1% 정도로존재한다. 지하수에존재할경우호기상태에서생물학적으로분해되며분해반감기는 24~161 일정도가소요된다 비스페놀-A (Bisphenol-A) 비스페놀-A 는아직까지 WHO 에서최적처리방법으로제안된방법은없으나연구자들에의해진행된연구결과들을살펴보면다음과같다. 분말활성탄에의한처리는초기농도 0.011mg/L 수준에서접촉시간 4시간을유지했을때 99% 이상제거되었으며 (Yoon etal.2003), 입상활성탄의경우초기농도 5 ppb 의유입수에대하여석탄계입상활성탄에서 98% 이상제거되었다 (Choiet al. 2005). UV 조사방법에서는 UV 강도 32W 조건에서초기농도 1,000 ppb 의비스페놀-A 가조사시간 60 분에서처리효율이 98% 까지나타났고, 이보다고농도인 10ppm 에대하여 UV 조사 (16W) 조건에서 30 분반응후 55% 제거효율이나타났다 ( 이등.2002). 오존처리의경우초기농도약 90mg/L 대해오존농도 (0.9mg/min) 주입시 80 분정도에거의 100% 의처리효율을나타냈다 (Irmak etal.2005). 광촉매방법으로는이산화티타늄 15wt% 존재하에서초기농도 10mM 의비스페놀-A 가 80% 제거되는것으로나타났다 (Lee et al. 2004). 또한기존펜톤처리에 UV 를추가로조사하는 Photo-Fenton 방법 (2 가철 :0.04mM) 에서는비스페놀-A 초기농도 10mg/L 에대하여 5분이내에 93% 까지처리되었다 (Katsumataetal.2004) 노닐페놀 (Nonylphenol) 노닐페놀 ( 초기농도 300 μg /L) 은 UV 조사에의한광분해실험에서전혀분해가되지않았으나광촉매인이산화티타늄 300mg/L 주입시 40 분동안에 95% 까지제거되는결과를나타내었다 (Serbyetal.1989). 이와유사한실험으로노닐페놀초기농도 46 mg/l 에대하여이산화티타늄광촉매투입시 30 분내에완전제거되는결과를보였다 (Justicaetal.2005). 활성탄흡착방법에의한처리는최근주등 (2004) 의결과에서노닐페놀초기농도 500 μg /L 존재시공탑체류시간 (EBCT) 15 분의입상활성탄 ( 목탄계 ) 방법에서거의 100% 에가까운처리효율을나타내었다. 동일한초기농도하에서목탄계입상활성탄방법에서도 100% 에가까운처리효율을나타내었다 (Choietal.2005)

220 그밖에하수처리공정에서초기농도 5 mg/l 존재시활성슬러지방법에서 21 일내에 100% 에가까운제거효율을보였다 (Chang etal.2005). 또한전기분해방법에대한처리효율을평가한결과초기농도 10mM 에대하여 90% 이상의처리효율을보였으며 (Kuramitzetal.2002), 이와유사한연구로 Kim etal.(2005) 의연구에서도초기농도 3μM 에대해 100% 에가까운처리결과를나타내었다 퍼메트린 (Permethrin) 퍼메트린은자연계에서수중에서광분해되거나호기조건에서생분해된다. 이때주분해경로는에스테르 (Ether) 기의분리이며이렇게분해되면서생성될수있는물질로는 3-phnoxybenzaldehyde,3-phenoxybezoic acid,3-phenoxybenzyl-3,3-dimethylacrylate & benzylalcohols 등이있다. 퍼메트린은기존정수처리공정에의해잘제거되며일반적으로정수지의염소처리시염소와반응하지않기때문에염소부산물을생성하지않는다. 3.3 대상유해물질별최적처리방법 WHO 에서제시하는정수처리방법에서벤젠의최적처리방법은흡착과탈기방법으로제시하고있으며기존연구결과로볼때 UV,UV+H 2O 2, 전자빔등의산화방법이나생물학적방법도벤젠의제거가가능하나흡착과탈기방법이가장효과적인방법으로나타났다. 톨루엔역시가장효과적인처리방법은탈기방법이며자일렌의경우도탈기와흡착방법으로제시되었다. 하지만자일렌의경우휘발성이높아수중에녹아도다시대부분의양이대기중으로휘발되므로고농도수질사고의위험은적다. 비스페놀-A 는아직까지 WHO 에서제시한최적방법은없으나연구조사결과활성탄흡착, 오존산화에의해쉽게제거될수있는것으로나타났다. 노닐페놀의경우광분해, 생물학적분해에의해쉽게제거되지않는것으로나타나자연계에존재할경우자연적인분해는기대하기어려우나기존정수처리장의활성탄흡착방법의운전조건에서쉽게제거되는것으로나타났다. 퍼메트린은자연계존재시미생물에의한생물학적분해나광분해에의하여쉽게제거되며 WHO 에서제안한바에따르면기존정수처리공정에서도쉽게제거가가능한것으로알려져있다

221 3.4 대상유해물질별정수처리공정의국내도입시최적적용방안 국내수도시설현황 가. 취수시설현황환경부에서매년발간하고있는상수도시설통계 (2005) 에따르면,2004 년 12 월말현재우리나라에서는 1,015 개급수구역내에전체인구의 90.1% 인약 44,187 천명이상수도를공급받고있다. 지역규모별로상수도보급수준을비교해보면 7개특 광역시가 98.8%, 시지역이 97.3%, 읍지역이 82.5%, 면단위농어촌지역이 35.2% 이다. 표 3.6 연도별상수도보급현황구분 '97 ' 총인구 ( 천명 ) 46,876 47,171 47,543 47,977 48,289 48,518 48,824 49,053 급수인구 ( 천명 ) 39,607 40,190 40,948 41,774 42,402 43,021 43,633 44,187 보급률 (%) 시설용량 ( 천m3 / 일 ) 23,960 25,695 26,590 26,980 27,751 28,561 28,462 23,156 1인 1일당급수량 (l) 출처 : 환경부시설통계 (2005) 2004 년말현재지자체상수도시설의 1일취수전체시설용량은 20,084 천m3이며, 취수원별로는하천표류수가 13,113 천m3으로전체수량의 65.3% 이며, 하천복류수는 1,889 천m3 (9.4%), 호소수는 4,527 천m3 (22.5%), 지하수 554 천m3 (2.8%) 이다. 또한, 한국수자원공사가관리하고있는광역상수도및공업용수도의취수시설용량은 16,482 m3로서, 취수원별로는댐호소수가 12,499 천m3으로전체수량의 75.8% 를차지하고있다. 따라서우리나라전체취수시설용량의대부분은하천표류수와호소수가차지하고있으며, 한국수자원공사에서관리하고있는시설용량은전체용량 36,566 천m3의 45% 를점유하고있다. 그러나전체취수시설의개수는지자체관리시설은 553 개소, 한국수자원공사 27 개소로서많은소규모취수시설이지자체에산재되어있는실정이다. 상수원에서수질오염사고를조기에알게되는경우그에대한대처가신속이이루어질수있기때문에, 이러한취수시설에서부터수질경보시스템및생물경보시스템을설치하여오염물질의유입을조기에발견하기위한노력이필요하다. 그러나현재소규모의산재된많은취수시설을일시에모두관리하는것은어렵기때문에점차적으로취수원수질의모니터링설비구축과관련된지속적인노력이필요한실정이다

222 표 3.7 시 도취수시설시설용량현황 ( 천m3 / 일 ) 서울 부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 5,870 2,841 1, , ,485 강원 충북 충남 전북 전남 경북 경남 제주 , 환경부시설통계 (2005) 표 3.8 한국수자원공사취수시설시설용량현황 ( 천m3 / 일 ) 총 계 한강계통 금강계통 낙동강계통 댐 하천 댐 하천 댐 하천 댐 하천 12,499 3,983 7, ,416 1,178 1,443 2,080 하천복류수 5% 댐 / 호소수 47% 하천표류수 46% 지하수 2% 그림 3.3 국내정수처리수원별이용현황 ( 환경부시설통계 (2005) 가. 정수시설현황 2004 년 12 월말현재각시 도지자체가관리하고있는지방상수도정수처리시설은총 565 개소로서용량은 1일 23,156 천m3이며, 서울시가 5,400 천m3 / 일 (23.3%), 경기도 2,783 천m3 / 일 (12.0%), 부산시 2,707 천m3 / 일 (11.7%), 인천시 2,578 천m3 / 일 (11.1%) 의순으로시설용량을보유하고있다. 한국수자원공사에서운영하고있는광역상수도는 35 개소의총시설용량 1일 7,728 천m3으로서전체정수시설의 25% 를차지하고있다

223 표 3.9 시 도정수장시설용량현황 ( 천m3 / 일 ) 서울 부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 5,400 2,707 1,810 2, , ,783 강원 충북 충남 전북 전남 경북 경남 제주 ,310 1, 출처 : 환경부시설통계 (2005) 표 3.10 한국수자원공사정수시설현황 ( 천m3 / 일 ) 합계 한강계통 금강계통 낙동강계통 시설용량 개소 시설용량 개소 시설용량 개소 시설용량 개소 7, , , , 년현재정수장규모로볼때 50,000 톤 / 일이상의대규모정수장은 97 개소에 불과하나정수용량은 88% 에이르고있다. 반면에 5,000 톤 / 일미만의소규모정수장 의수는 358 개소로총정수장의 60% 를차지하나정수용량은 2% 에불과한실정이다. 표 3.11 정수시설규모별정수장수와처리용량 정수장규모 정수장수 처리용량 ( 천톤 / 일 ) 대규모 (50,000 톤 / 일이상 ) 97(16.1%) 27,083(87.7%) 중규모 (5,000~50,000 톤 / 일 ) 145(24.2%) 3,136(10.2%) 소규모 (5,000 톤 / 일미만 ) 358(59.7%) 665(2.1%) 출처 : 환경부시설통계 (2005) 정수처리방식중간이처리시설은일반적으로수질이양호한지하수를수원으로하는경우에적용하는방식으로주로염소소독처리만을하는방식이며, 완속여과처리방식은원수의수질이비교적양호한경우에처리하는방식으로, 모래층을통과하여천천히여과하여원수를정화하는것으로모래층과모래층표면에증식하는미생물군

224 이물속의불순물을포착하여산화 분해하는작용에의존하는정수방법이다. 또한, 급속여과방식은약품침전지, 급속여과지, 소독시설로구성되어있고, 현탁물질을처음부터약품처리에의해응집시켜응집물질을침전제거하고다음에급속여과지에서여과제거하는통상적인정수처리방식이며, 고도처리방식은통상의정수처리공정인응집 / 침전 여과 소독으로구성된기존정수방법으로는완전히제거되지않는맛 냄새유발물질, 미량유기오염물질, 암모니아성질소등을제거하기위하여생물처리, 오존처리, 활성탄처리등의방법을단위또는조합하여기존정수처리공정에추가설치하는시설을의미하고있다. 환경부의고도정수처리시설계획에의하면, 사업기간 1994 년에서 2006 년까지사업비 4,359 억원 ( 국고 2,366 억원 ) 을투입하여전국의 21 개정수장에고도정수처리시설을설치하는것으로계획하고있고,2004 년현재운영중인정수장은 18 개소이다. 고도정수처리시설이도입된정수장은국내 4대강수계중상대적으로오염에취약한낙동강에집중되어있고수계별로는한강 4개소, 낙동강 15 개소, 금강 2개소에설치하는것으로되어있다. 주요도입공정으로는오존과활성탄방법을대부분적용하였고, 대부분의경우오존방법과활성탄방법을병행하여사용하고있다.2004 년말현재국내도입된고도정수처리공정은후오존방법과활성탄방법을적용하는경우가 7개소, 전오존과후오존방법을병행사용하고활성탄방법을적용하는곳이 7개소, 활성탄방법만을적용하는곳이 4개소가있다. 고도처리 17% 간이처리 4% 완속여과 2% 급속여과 77% 그림 3.4 국내정수처리방식별분포특성 시 도정수장전체시설용량 23,156 천m3 / 일중고도처리시설을갖춘정수장의시설용량은 4,913 천m3 / 일 (21.2%) 이며급속여과방식정수장시설용량이 16,478 천m3 / 일 (71.2%), 완속여과방식정수장시설용량이 636 천m3 / 일 (2.7%), 간이처리방식정수장시설용량은 1,129 천m3 / 일 (4.9%) 이다. 또한, 한국수자원공사에서관리중인정수처리시

225 설 7,728 천m3 / 일중대부분은급속여과방식의처리시설이며,1 차처리를통한공업용수도시설과 2개소의입상활성탄고도처리 (420 천m3 / 일,5.0%) 시설을가지고있다. 그러므로국내정수처리시설은대부분급속여과방식의시설이대부분이며, 오존또는활성탄방법의고도처리공정이적용된시설은전체시설용량의 17% 를차지하고있음을알수있다. 그러나전체 600 개의정수처리시설중고도처리시설이도입된정수장은 2004 년말현재 19 개소로서전체정수처리시설의 5% 미만으로대부분의시설은급속여과방식, 간이처리및완속여과의처리방식을사용하고있다. 이러한급속여과방식의경우에는주제거대상물질이탁질의제거에그목적을두고있기때문에향후지속적인고도처리공정의도입이미량오염물질의제거를위해서는필요한실정이다 유해물질유입시정수장에서의대응방안 ( 외국사례 ) 미국의경우에는안전한음용수처리법 (SDWA:Safedrinking wateract) 에서음용수와관련된철학및법규를규정하고있다. 이법은국민들을건강에유해한것으로부터보호하기위한강령에대하여체계적이고합리적으로서술하고있다. 미국환경보호청의음용수규제에대한철학은잠재적인위해성에대하여평가하고달성가능성을결정하는것이다. 정수장의감시프로그램에서오염물질을발견한다면적절한행동을결정하는데환경보호청의기준이사용될수있다. 모든법규는과학적으로그리고법적으로변호될수있어야할뿐만아니라기술적으로그리고경제적으로실행가능하여야만한다. 미국의연방일차음용수기준 (NPDWR:nationalprimary drinking waterregulations) 에서는최고기술처리방법의인정을기술하고있다. 대표적으로유기물질과무기물질로구분하여최적처리기술 (BAT:Bestavailabletechnologies) 를제시하고있다. 유기물질의경우에는최적처리기술로고정층탈기 (packed toweraeration), 입상활성탄 (GAC) 그리고산화중에서염소소독과오존산화법을언급하고있다. 대부분의유기물질들은입상활성탄에의하여제거가최적이라고보고하고있으나, vinyl chloride, Dechloromethane, 그리고 2-ethylhexyladipate 의경우에는탈기를 BAT 로지정하고있다. 그리고 Glyphosate 의경우에는산화를 BAT 로보고하고있다. 무기물질의경우에는다음의표3.12 에정리하였다

226 표 3.12 무기물질에대한 BAT Chemicals BATs Chemicals BATs Antimony 2,7 Mercury 2 a,4,6 a,7 a Asbestos 2,3,8 Nickel 5,6,7 Barium 5,6,7,9 Nitrite 5,7,9 Berylium 1,2,5,6,7 Nitrate 5,7 Cadmium 2,5,6,7 Selenium 1,2 c,6,7,9 Chromium 2,5,6 b,7 Thalium 1,5 Cyanide 5,7,10 5,7,10 a: 유입수의 Hg 농도가 10ug/L 보다낮거나같을때 b:chromium I 에대해서만 c:selenium IV 에대해서만 1:Activated Alumina 2: 응집 / 여과 3: 여과 4: 입상활성탄 5: 이온교환수지 6: 연수화 7: 역삼투압막 8: 부식방지 9: 염소 10: 자외선 출처 :FederalProvincial-TeritorialCommiteeonDrinkingWater(2003) 가. 유해물질의제거를위한도입사례대상오염물질로선정된비스페놀-A, 노닐페놀, 그리고퍼메트린에대한연구결과들은있으나실제이러한물질이정수장에유입되어처리된사례는없는것으로조사되어 Dichloroethylene(DCE) 를처리하기위한씬시내티정수장의활성탄방법도입사례를기술하였다. 미국의오하이오주에있는씬시내티정수장은두개의정수장을운영하고있는데하나는 Richard MilerTreatmentPlant 이고또다른하나는 Bolton plant 이다. 그중에서대용량으로운전하고있는 Richard MilerTreatmentPlant 에기존의정수처리시설에 1992 년입상활성탄흡착지만을도입하여운영하고있다. 씬시내티정수장은원수를오하이오강에서취수하고있는데, 오하이오강의상류인펜실베니아주에많은산업시설이위치해있고, 또한시민들이미량의유기물질의존재에따른유해성에관심이높아지고있어이에대응하기위하여입상활성탄흡착지를도입하게되었다. 또한 THMs 의저감효과도동시에얻을수있을것으로기대하였다. 이와관련하여 1977 년에오하이오강지류에서약 80ton 의 Carbon tetrachloride 가유입되는사고있었으며,1994 년에는 DCE 이오하이오강에유입되는사고있었다

227 씬시내티정수장의특징중에하나는전침전후에용량이 140 만톤의개방형저수조가있어체류시간이약 3일정도된다. 이저수조는취수가불가능한경우가발생하였을때상당히유용하게쓰이게되는데과거 1994 년에있었던화학약품의유입시에도오하이오강관제센터에서유입사고가통보되고하류로흘러감에따른 DCE 의농도와퍼져있는범위등을지속적으로통보받았다. 이를바탕으로하여언제취수를하여야하고중단할것인가를결정하였다. 또한이당시에는활성탄흡착지가운영되고있었기때문에 DCE 의유입에의하여활성탄흡착지에미치는영향을평가하기위하여유입시에가능한흡착지의파과등을컴퓨터모사하여취수시기를결정하였다. 또한주기적인재생을통하여원하는수질을유지하기위하여최선의노력을기울이고있다. 입상활성탄의적절한재생은보다깨끗한물을생산할뿐만아니라유입가능한유기물질의제거능을항시확보하는데상당히중요하다. 현재씬시내티정수장에서운영되고있는활성탄흡착지의사양은다음표 3.13 과같다. 표 3.13 씬시내티정수장의활성탄흡착지사양 흡착지수 12 개 활성탄 F-400(Calgon corp) 흡착지표면적 180M 2 EBCT 15 분 층고 3.5m 나. 맛 냄새물질의제거를위한도입사례 1) 일본오츠시비와코주변에위치한오츠시는현재마노, 야나가시키, 젠쇼오, 신세따 ( 아리세논 ), 남부등 5개정수장과 7개간이상수도시설을운영하여년간약 4,000 만m3의물을공급하고있으며, 야나가시키정수장내에있는수질시험소에서원수, 정수처리과정, 수도꼭지의물에대해수질기준 50 개항목과수질관리목표설정항목등의검사를실시하고, 정수장에서취수한원수는어류를이용한독극물감시를 24 시간실시하고있으며, 상수원 ( 비와호 ) 수질조사는상수원자체가광대하여수도사업자단독의조사에는한계가있으므로정기적으로비와호나요도강의물을취수하는케이한신의사업체와공동으로실시하고있다. 상수원수질조사는이화학적, 생물학적시험을중심으로조류와곰팡이에서유래하는이취미없는맛있는물을각가정에급수하기위해오츠시는 24 시간체제로운전관리하고있다. 오츠시급수현황

228 -급수인구 : 303,421 명 -상수보급율 : 99.98% -급수세대 : 120,535 세대 -배수관총연장 : 1,072Km -하루평균급수량 : 109,439 m3 오츠시정수장의시설용량및특이사항오츠시는총 4개의작은정수장으로구성이되어있다. 이취미물질의제거를목적으로도입된고도처리시설은같은원수를사용하고있음에도시설이도입된시기에따라서공정을달리하고있으며, 각정수장의시설용량과특이사항은다음표 3.14 와같다 표 3.14 오츠시정수장현황 정수장 시설용량 ( 톤 / 일 ) 특이사항 계 168,000 마 노 36,000 입상활성탄흡착지 야나가시키 57,000 생물접촉지와분말활성탄접촉지 젠 쇼 오 45,000 생물접촉지와분말활성탄접촉지 신 세 따 30,000 입상활성탄흡착지 2) 일본신세따정수장신세따정수장의수원도비와호호소수를사용하고있어주기적으로발생되는이취미의문제가주민의민원으로나타났다. 이에대응하기위하여활성탄흡착지를도입하였는데다른정수장과는달리운영하는데있어지속적인운전이아니라간헐적으로이취미문제가발생하는 5월,6 월, 그리고 9월에만주로운전을하고 2월달에도이취미가발생하면간혹운전을하고있다. 발생시기및운전시기는원수와처리수의수질을지속적으로관찰하여결정하고있으며, 사용하는활성탄은야자계로매 3년마다이취미문제가발생하지않는시기에활성탄을교체하고있다. 이정수장의경우에활성탄흡착지를운영하는것이과학적이라기보다는운전자의감각에의존하는경우가있는데특히운전중에발생하는활성탄의유실이나처리수에서냄새가발생하는경우에신탄을추가하기도한다. 사용해야될시기에활성탄흡착지의상태를최적으로유지하기위하여주기적인역세척을수행하고있다. 이정수장의문제는간헐적으로활성탄흡착지를운영하는관계로평상시에는활성탄흡착지를우회할수있는배관을하여야한다는것이다. 이를위해서는활성탄의사용량과배관에필요한비용등

229 에대하여자세한검토가필요하다. 사용된활성탄은재생을하지않고매 3 년마다폐 기를하는데이는활성탄사용량이많지않아재생을하는비용과폐기비용을검토 하여결정하였다. 3) 일본오사카정수장오사카시는일본의중앙에위치하고있으며면적은약 220km 2 이고약 261 만명의시민이거주하고있다. 또요다강의삼각주위에위치하고있어깨끗하고풍부한수자원을확보하고있으며시민의필요에의해 1895 년오사카수도국이설립되었다. 초기에사쿠라노미야에생산용량 51,000 m3 / 일의정수장을건설하여약 61 만명에게처리된물을공급하였고,1913 년에구니지마에두번째정수장을,2 차세계대전후에니와구보정수장을건설하였으며, 마지막으로 1968 년에토요노정수장을건설하였다. 물수요량은 1971 년의약 240 만톤 / 일을정점으로둔화되어확장공사는 1975 년에중단되었으며현재의시설용량 240 만톤 / 일은유지하고있으나인구감소와물사용량감소로생산량은 2005 년현재 143 만톤 / 일정도이다 년 1월 17 일에발생하였던한신-아와지지진을교훈삼아 1996 년이러한재해에대비하기위하여오사카지방상수도지진방지계획 21 을수립하였다. 이계획은지진에대비하여특정시간안에보수할수있는장비의구축및비상급수체계를확립하고있다. 현재 5차계획이진행중이며지진에대비한노후시설의개량및교체, 주요시설의내진설비강화, 그리고고도처리시설과체계적인배급수관망관리방안등을계획하고있다 년에관리국은먹는물의수질을종합적으로개선하기위하여고도정수시설유지관리를시작하였다. 고도처리시설도입의주목적은 1981 년부터문제가되었던이취미물질의제어가주목적이다.1998 년에구니지마정수장,1999 년에니와구보정수장그리고 2000 년에구니지마제2공장그리고도요노정수장에고도정수시설을도입하였다. 원수의상당량은일본에서가장큰강중의하나인요다강에의존하고있다. 요다강은안정적인수량을보유하고있으나, 상류의중소도시폐수가유입됨으로 BOD 는 1950 년대부터 1960 대후반까지지속적으로증가하였으나, 상류지역의폐수처리시설의개량과확충에따라 1980 년부터안정적인수질을나타내고있다. 특히암모니아성질소의농도가 1970 년대까지는증가하였으나,1980 년대후반부터꾸준히감소하고는있으나플랑크톤의과도한성장에의하여요다강의하류수계에이취미문제가발생하고있다. 요다강의원수를보호하기위하여유역의 10 개지방자치단체가요다강수질자문위원회를구성하였고, 동위원회에서는지속적으로수질을감시하고폐수방류와관련하여동의를구하는긍정적인노력, 수질오염제어에대한시민의식고취그리고다양

230 한연구활동등을수행하고있다.1993 년 9월 비와호요다강수질보전기구 를 6개의현과 3개의시로구성하여비와꼬호수와요다강의수질개선을위하여지류의수질개선을위한다양한연구를수행하고있다. 오사카시는쿠니시마 (118 만톤 / 일 ), 니와쿠보 (80 만톤 / 일 ), 토요노 (45 만톤 / 일 ) 의 3개정수장에서년간약 4억 8천 6백만m3의물을공급하고있으며, 표준정수처리공정에오존접촉조및입상활성탄흡착지를추가하여고도정수처리를하고있고중오존처리에의하여망간도제거하고있었다. 고도정수처리시설은 1981 년부터문제가되기시작하였던흙냄새의제거와정수처리공정에서발생되는화학물질중의하나인 THM (Trihalomethane) 계의저감을통하여보다안전하고개선된수질을만드는것이주목적이었고오존처리를통하여 Cryptosporidium 과같은미생물로부터의안전성을확보하였다. 고도정수처리시설은 1998 년에시작하여 2000 년에전오사카정수장에도입되었다. 오존과활성탄을병행하여사용하는이유에대하여관계자는활성탄에의하여 99.9% 를제거할수있으나,0.1% 의시민불만을해소하기위해서도입하였다. 활성탄의접촉시간을증가시켜서제거율을향상시킬수있으나수리학적인문제가있어접촉시간의증가는불가능하여오존을도입하였다. 활성탄은재생하지않고매 5년마다교체하는것이경제적으로판단되어활성이소진된활성탄은폐기처분하고신탄으로충진하고있었다. 따라서소모된활성탄의교체나재생의문제는전반적인공정을이해하고가장경제적인방법을찾아서수행하는것이바람직한것으로판단된다. 흙냄새의경우기존처리를하는경우에는약 8 ng/l 로나타났으나, 고도처리시설을도입한후에는 2 ng/l 로저감되었으며,Trihalomethane 의경우에는기준은 100 μg /L, 표준처리에의해서는 18 μg /L 이었으나, 고도처리후에는 10 μg /L 이하로나타났으며, 각정수장의개략적인시설재원은다음표 3.15 와같다. 4) 미국 Kennewick 정수장막여과를정수처리공정으로가지고있는 6,000 톤 / 일의아주작은정수장이다. 응집과침전을가지고있고침지형막을사용하여여과를대신하고있다. 처리수의수질은탁도는 0.05NTU,TOC 는약 1.1mg/L 그리고염소요구량은 1.2mg/L 로나타났다. 발생되는이취미물질을제거하기위하여 permanganate 와분말활성탄을병행하여사용하였으나,2005 년도에이취미문제가심각하게발생하였다. 심각하게발생된이취미물질은 2.0 mg/l 의 permanganate 로는처리할수없었다. 이를해결하기위하여오존그리고 UV/H 2O 2 방법에대하여검토하였다. 오존으로처리하는경우에는원수에서 Geosmin 의초기농도가 12ng/L 인경우에 0.58mg/L 를투여한경우에 4.8ng/L 까지제거되었으나이취미유발을방지하기에는부족하였다.UV/H 2O 2 를투여한경우에

231 는 MIB 와 Geosmin 이검출되지않았다. 이방법을사용한경우에는부수적으로약 10% 의 TOC 가감소하였다. 표 3.15 각정수장의시설재원 구분구니지마니와구보도요나 시설용량 (10 3 톤 / 일 ) 1, 취수시설 취수 ( 구 ) Grit Chamber( 대 ) Pump ( 대 ) 침전지 지깊이 : m 체류시간 : 지 (doubletray) 깊이 :5m 체류시간 : 지 (doubletray) 깊이 : m 체류시간 :3 13 중오존시설 15 지접촉시간 :5 분 16 지접촉시간 :5 분 4 지접촉시간 :5 분 정수시설 여과지 중간펌프 전오존시설 80 지총면적 :9,096m 2 여과속도 :150m/ 일 10 개총용량 :57,800m 3 / 시간 6 지접촉시간 :5 분반응시간 :5 분 64 지총면적 :7,688m 2 여과속도 :120m/ 일 6 개총용량 :42,000m 3 / 시간 3 지접촉시간 :5 분반응시간 :5 분 28 지총면적 :3,528m 2 여과속도 :130m/ 일 4 개총용량 :26,400m 3 / 시간 4 지 (U-tubetype) 접촉시간과반응시간 :4.2 분 입상활성탄흡착지 26 지총면적 :2,795m 2 선속도 :9.5m/hr 16 지총면적 :1,870m 2 선속도 :9.5m/hr 10 지총면적 :1,096m 2 선속도 :9.5m/hr 염소접촉지 2 지접촉시간 :15 분 2 지접촉시간 :15 분 2 지접촉시간 :15 분 UV/H 2O 2 방법을사용하는경우에산화효율은 UV 조사량이증가할수록,H 2O 2 의양이증가할수록,pH 가증가할수록그리고온도가증가할수록좋아졌다.UV 조사량이증가하기위해서는깨끗한물일수록유리하다. 잔류된 H 2O 2 는염소와빠르게반응하기때문에 1mg/L 의 H 2O 2 를제거하기위해서는약 2mg/L 의염소가필요하다. 이를바탕으로설계를한결과 UV 장치와 4mg/L 의 H 2 O 2 를투입할수있는장치등을고려하여약 380,000 달러가소요되는것으로나타났다. 또한유지관리비용은

232 1000 galon 당 달러가소요되는것으로나타났다. 이렇게 UV/H 2O 2 를사용하는 경우에는이취미물질의제거뿐만아니라부수적으로미생물에대한다중방어벽을구 축할수있다는장점도있다. 5) 캐나다 Cornwal 정수장 Geosmin 과 MIB 를제거하기위하여 UV/H 2O 2 를사용하는또다른정수장의예는캐나다의온타리오주에 Cornwal 정수장이다. 정수장은약 50,000 명을공급하는 Cornwal 정수장은 St.Lawrence 강에서취수를한다. 늦은여름과초가을에조류가과다하게성장하여 Geosmin 과 MIB 의문제가발생한다. 기존의정수처리공정은응집 / 침전 / 여과로구성되어있다. 이러한이취미문제를원수대비 1 log 제거와 Giardia 의제거를 1log 이상구현할수있는공정을구성하는것을목표로하여설계를하였다. 목표로한수질을달성하기위하여고려하여야할사항으로는장비, 전력량, 가격그리고세부적인설계인자들이다. 필요한장비로는 H 2O 2 저장탱크, 변압기, 자외선발생기,H 2O 2 quenching 장치, 유량계,pH meter 그리고 UV/H 2O 2 의모니터링장치등이있다. 에너지사용량은검토한결과유입수에서 Geosmin 의농도가 30 ng/l 인경우에목표수질은 3ug/L 이다. 이를달성하기위한에너지비용은 0.06 달러 /KWh 라고가정하면약 0.12 달러 /1000 갤론이다. 또한 peroxide 의 quenching 을위하여필요한염소의양의 $20/MGD 로약 0.85 센트 /1000 갤론이다.Peroxide 의가격은약 $2/lb 로 1000 개론을생산하는데약 1.7 센트가소요된다. 따라서소요되는화학약품의총비용은 1000 갤론을생산하는데약 2.55 센트가필요하다. 조사한정수장중에서지표수를원수로사용하는대부분의정수장의문제는계절적으로발생하는조류에의한 Geosmin 과 MIB 와같은이취미발생물질을기존의정수처리공정으로는적절히대응할수없다는것이다. 따라서이의적절한제거를위하여많은공정을연구하였으며새로운공정을개발도하였다. 하지만현재까지가장바람직한대안으로는산화와활성탄을이용한흡착이최적처리방법으로자리를잡아가고있다. 이와더불어 UV/H 2O 2 가연구의대상으로된이유는미국에서환경보호청에서추진하고있는 stage2dbpr(disinfection by-productsrule) 과 LT2ESWTR(Long term2 enhanced surfacewatertreatmentrule) 에서요구하는미생물의불활성비율을만족할뿐만아니라이취미물질의제거를동시에이루기위해서이다. 다.NDMA 의처리방법 NDMA (N-Nitrosodimethylamine) 는로켓연료중에약 0.1% 가함유되어있다. 처음으로 NDMA 가문제가된것은로켓연료제조업체의오염된지하수에서발견되

233 었다. 또한 NDMA 는특정한산업폐기물에서발생될수도있으며이물질은독성이매우강하다. 하지만환경보호청에서는이물질에대하여먹는물수질기준을적용하고있지는않지만잠정적발암물질로분류하고있으며 20ng/L 가수중에존재하는경우에발암성위해도는 10-5 로평가하고있다. 환경보호청은발암성물질로분류가되어위해도가 10-4 에서 10-6 이있을정도로농도를규제하고있다. 따라서환경보호청이충분한정보를획득하게된다면아마도 NDMA 에대한규제농도는 2ng/L 에서 200g/L 사이에서결정될것으로생각된다. 환경보호청지역 IX 에서는 NDMA 에대한 PRG (primaryremedialgoal) 을 1.3ng/L 로결정하였다. NDMA 를처리할수있는방법은크게몇가지로분류할수있다. 탈기법, 활성탄흡착법, 자외선조사법,AOP 법그리고 RO 막을이용한처리등이있다. 오존 /H 2O 2 를이용한 AOP 법에의한제거는오존의농도가높아야된다는단점을가지고있다. 예를들어 1000ng/L 의 NDMA 를 10ng/L 로낮추기위해서는약 40mg/L 의오존이필요하다.RO 막에의한제거는 NDMA 의분자량이 74g/mole 로 RO 막에의하여제거하기에는분자량이너무적다. 탈기법과활성탄흡착법이그리효과적이지않다는것이다. 활성탄흡착의경우에는흡착효율이높지않은경우에는잦은재생을초래할수있다. 따라서자외선조사법이대안으로부각되고있다. 그러나문제는 NDMA 에자외선을조사한경우에 dimethylamine 이생성될수있다는것이다. 또한 nitrite 가생성될수도있다. 하지만발생되는 nitrite 의대부분은 NDMA 의분해에서발생되기보다는수중에존재하는 nitrate 의분해에의한것이더많다. 자외선조사법을이용하여 NDMA 를제거하는실공정이캐나다온타리오주의 Ohsweken 시에처음도입되었다. 캐나다의경우에잠정적으로 NDMA 에대한최대허용농도를 0.009ug/L 로규정하고있다. 그런데이지역의처리수에서지속적으로규제농도보다높게검출되었다. 처리수에서발생되는 NDMA 는공정상에서발생되는것이아님이확인되었고, 공정의최적화를통하여제거할수없다는것을인지하게되었다. 이를해결하기위하여다양한산화제와응집제등을검토하였으나규제농도를충족시킬수가없었다. 자세한검토후에 1993 년에자외선조사법을이용한시설을도입하게되었다.NDMA 를처리하기위하여자외선조사량을약 1.3 kw/m 3 을사용한다. 실공정에서운전을해본결과수중에존재하는미량유기물질의종류에따라달라질수있으나현재까지는특별한부산물이생성되지는않았다. 그러나수중에전구유기물질이과다하게존재하는경우에는자외선에의하여분해된 NDMA 가다시결합할수있다. 또한처리후에소독을위하여투입되는염소가 NDMA 의재결합을유발할수도있다. 따라서염소소독도자외선처리전에투입되는것이바람직하다. 미국의경우에 NDMA 때문에문제가되는지역은캘리포니아이다. 대부분의용수

234 를타지역에의존하고있는캘리포니아는용수의재활용을위하여폐수를처리하여다시지하로재주입하여하류에서채취하여다시사용하고있다. 이때제대로처리되지않은 NDMA 의농축을유발할수있기때문에이물질의처리에대한관심이높아지고있다. 특히 Orangecounty 에서는지하수에재주입하기전에 NDMA 를처리하는방법에대하여많은실험수행하였다. 그중에서선택한방법이 MF-RO-UV/peroxide 의조합방법이다. 다음그림 3.5 에나타낸것은 MF와 RO 의조합방법에대하여자세한모식도이다. 그림 3.5NDMA 처리를위한 MF와 RO 의모식도실공정의처리용량은약 140,000 톤 / 일로공정중에서 MF에의하여제거되는 NDMA 의양은 10% 미만인것으로나타났으며 RO 방법에의하여많은양의 NDMA 가제거되는것으로나타났다. Orangecounty 의경우에는지속적인지하수재주입을통하여용수를확보할계획을가지고있어발생되는폐수의철저한처리가요구된다. 이경우에는철저하게처리된폐수를지하에재주입하여나중에용수로사용시에는간단한여과및소독을통하여시민들에게공급할계획이다. 따라서위에서언급한 NDMA 뿐만아니라항생제, 샴푸, 그리고세제등에의하여축적가능한물질에대하여지속적인관찰을하고있으면이를제거하기위하여지속적인연구를수행하고있다. 이러한지속적인연구의수행은단지공학적인측면뿐만아니라특정한물질을정량적으로분석할수있는기술이상당히중요하다. 라. 상수원에기름유출시정수처리사례상수원수질사고중대표적인것이기름유출사고이다. 상수원에기름이유출될경우기름의종류에따라다양한방제전략을수립하여대응을하고있다. 즉, 경유의경우증발속도가빠르므로유처리제사용을억제하는대신하안에서의확산방지, 기계적

235 회수, 유흡착제흡착수거등의방법을사용토록한다. 벙커-B 와 C, 원유의경우장소에구분없이적극적인방제조치를실시해야하는상황으로사고초기분산기간대 ( 점도 2,000cSt 이하 ) 일경우유처리제살포를검토하고, 기계적인회수및하안부착유수거중심의방제작업을실시토록한다. 일본에도천과다마천의경우 80 년대후반부터 90 년대초반까지기름유출사고가여러차례발생하였다. 대부분기름유출사고가발생시취수를중단하지만일부용해성기름성분들이정수장에유입될수있으며이에대한대책으로에도천을원수로사용하는미사포정수장과카나마치정수장에서는긴급대책으로분말활성탄을최고 30~40 mg/l 주입하여대응하였다. 마찬가지로다마천을원수로사용하는오자크정수장에서는분말활성탄을최고 100mg/L 까지주입하여기름성분을제거하였다 년 11 월 13 일에중국지린 ( 吉林 ) 성지린시의중국석유천연가스 (CNPC) 그룹지린석화공사의벤젠공장폭발로유출된벤젠오염띠가쑹화 ( 松花 ) 강을따라 11 월 24 일동북 3성 ( 省 ) 최대도시인헤이룽장 ( 黑龍江 ) 성하얼빈 ( 哈爾濱 ) 시로흘러들어가는사고가발생하였다. 이사고로중국헤이룽장성의하얼빈시는정수장내에고농도의벤젠성분을제거할수고도정수처리시설 ( 입상활상탄방법과오존처리방법 ) 이없고, 분말활성탄으로는고농도의벤젠을처리할수없기때문에 11 월 23 일쑹화강취수구를차단하여수돗물공급을중단하였다 대상유해물질별최적처리방법의적용방안기존정수처리공정은주로응집, 침전, 여과, 염소소독방법으로구성되어있어, 앞서선정된유해물질과같은유해유기물질이나환경호르몬류의물질을처리하는데에한계가있다. 따라서선정된유해물질에대해서기존정수처리장에서의유해물질유입에대한판단방법을제시하고각유해물질에대한정수장대응방안을제시하였다. 운영중인정수장에특정유해물질이유입되었을경우응급대응방안으로는분말활성탄투입또는착수정또는취수탑에폭기장치를설치하여유해물질유입시긴급방안으로사용하는방법등이있으며, 장기대책으로는입상활성탄이나오존방법과같은고도처리공정도입방법등이있다. 가. 벤젠벤젠은주로기름, 석유화학제품, 유기합성원료의누출등으로인한취수원유입으로정수장에유입될수있으며, 약 10 mg/l 이상의농도에서휘발유냄새를내는무색의액체이다. 따라서 10mg/L 이상의농도가정수장에유입될경우생물모니터

236 링장치나취기관능시험법등을통하여벤젠의유입을의심할수있고, 휘발성유기화합물연속측정장치가설치되어있는경우 10 μg /L 이상의농도가취수원에유입될경우경보가발령되어정수장에서대비할수있다. 정확한벤젠의분석을위해서는시료를채취하여 Purge& Trap 농축장치의전처리를거쳐 GC/MS 또는 GC/PID/ECD 등의정밀분석장비를이용하여정확한물질및농도를판단한다. 보통정량한계는수 ppb 수준까지분석이가능하다. 벤젠이정수장에유입된것으로확인되면응급처리방법으로분말활성탄을투입하거나취수탑또는착수정에서폭기장치를가동한다. 예를들어벤젠이 100 μg /L 유입되었을때 1μg /L 으로농도를감소시키기위해서는약 28mg/L 의주입율과 15 분이상의접촉시간이요구된다. 따라서분말활성탄의접촉시간이 15 분이내의조건일경우체류시간을증가시키기위하여착수정유량을가능한줄이는것이효과적이다. 연구결과에의하면벤젠의초기농도가 100 μg /L 일경우분말활성탄을 70mg/L 로투입하여벤젠 95% 이상을제거하였으며, 초기농도 416 mg/ 에대하여분말활성탄을 5 mg/l 로주입하여 95% 제거율을보였다. 또한,AWWA 에의하면기체 : 액체비 8~87:1 로폭기하였을때 70~99% 가제거가능하다. 폭기접촉시간이높을수록벤젠의처리효율이높아지므로유입유량을조절하여폭기조의접촉시간을가능한높이는것이효과적이다. 벤젠유입에대한장기적대책으로는입상활성탄방법이가장경제적인방법으로적용될수있다. 예를들어,C 사의석탄계입상활성탄은벤젠에대하여 88.3 μg /L/g Carbon 의흡착능을가지고있는것으로보고되고있다. 아울러경제성및정수장의현실을고려하여오존 / 입상활성탄의조합공정도효과적이다. 다음그림 3.6 은벤젠이정수장에유입되었을때대응방안을보여주고있다. 나. 톨루엔톨루엔은유기용제, 폭약류, 페인트, 오일류, 코팅제등의누출로인하여정수장에유입될수있으며 50mg/L 이상의농도에서휘발유와같은냄새가나는무색액체이다. 정수장에서는고농도유입시냄새나생물모니터링장치로톨루엔의유입을의심할수있으며, 휘발성유기화합물연속측정장치가설치되어있는경우 700 μg /L 이상의농도가취수원에유입될경우경보가발령되어정수장에서대비할수있다. 정확한판단을위하여 Purge& Trap 농축장치 GC/MS 또는 GC/PID/ECD 를이용하여톨루엔의농도를수 ppb 정도까지판단할수있다

237 그림 3.6 벤젠이정수장에유입되었을때대응방안 톨루엔의정수장유입이확정되었을경우기존정수장에서는응급방법으로분말활성탄을투입하거나폭기장치를가동한다. 분말활성탄의흡착효과를상승시키기위하여적정주입율과충분한접촉시간을취할수있도록하여야하며, 접촉시간의조정은착수정유입유량을조정하여제어한다. 톨루엔이 100 μg /L 유입되었을때 1μg /L 으로농도를감소시키기위해서는약 6mg/L 의주입율과 15 분이상의접촉시간이요구된다. 또한초기농도 317ppm 에대하여분말활성탄을 5mg/L 로주입하였을때 79% 의제거율을보였다. 폭기방법은약 5시간정도접촉시 25 에서 50% 의제거효과가있다. 또한기체 : 액체의비 8:1 정도로운전했을때약 70% 의처리가가능한것으로알려져있다. 톨루엔유입에대한장기적대응방법은입상활성탄방법이며경제성및정수장의상황에따라오존 / 활성탄병용방법도입이더효과적인처리효율을나타낼수있다. 다음그림 3.6 은벤젠이정수장에유입되었을때대응방안을보여주고있다

238 그림 3.7 톨루엔이정수장에유입되었을때대응방안 다. 에틸벤젠에틸벤젠은염료, 합성섬유, 살충제, 농약, 아스팔트용제등의유출로인해정수장에유입될수있다. 에틸벤젠은 100mg/L 이상의농도에서달콤한휘발유냄새가나며무색이므로정수장유입시냄새나생물모니터링장치로유입을의심해볼수있으며, 휘발성유기화합물연속측정장치가설치되어있는경우 300 μg /L 이상의농도가취수원에유입될경우경보가발령되어정수장에서대비할수있다. 정확한유입물질판단및농도분석은 Purge & Trap 농축장치를이용하여 GC/MS 나 GC/PID/ECD 등의정밀분석장비로수 ppb 수준까지판단한다. 에틸벤젠의유입사실이확정되면기존정수장에서응급조치는분말활성탄을투입하거나취수탑내지착수정에서폭기장치를가동한다. 분말활성탄의경우접촉시간이 20 분이내에서운전될경우착수정유입유량을줄여분말활성탄의접촉시간을가능한증가시키는것이효과적이다. 에틸벤젠이 100 μg /L 유입되었을때 1μg /L 으로농도를감소시키기위해서는약 430mg/L 의주입율과 60 분이상의접촉시간이요구된다. 또한초기농도 115ppm 에대하여분말활성탄을 5mg/L 로주입하였을때 84% 의

239 제거율을보였다. 장기적인처리방법으로는입상활성탄방법이효과적이며정수장별상황을고려하여오존과함께병용처리할경우더높은제거효율을나타낼수있다. 다음그림 3.8 은에틸벤젠이정수장에유입되었을때대응방안을보여주고있다. 그림 3.8 에틸벤젠이정수장에유입되었을때대응방안 라. 자일렌자일렌은살충제, 농약, 세제, 잉크부착제등의유출로인해정수장에유입될수있다. 자일렌은무색이며 100mg/L 이상의농도에서휘발유냄새가나므로정수장유입시냄새나생물모니터링장치로유입을의심해볼수있으며, 휘발성유기화합물연속측정장치가설치되어있는경우 500 μg /L 이상의농도가취수원에유입될경우경보가발령되어정수장에서대비할수있다. 정확한유입물질판단및농도분석은 Head-space 법이나 Purge& Trap 농축장치등을이용하여시료를농축한후 GC/MS 나 GC/PID/ECD 등의정밀분석장치를이용하여판단한다. 자일렌은휘발성이높아

240 일반환경에노출될경우대기중으로노출될확률이 99.1% 로높으며수중에존재분포는 0.7% 정도이다. 자일렌의정수장유입사실이확정되면기존정수장에서응급조치는분말활성탄을투입하거나취수탑내지착수정에서폭기장치를가동한다. 분말활성탄의경우접촉시간이 20 분이내에서운전될경우착수정유입유량을줄여분말활성탄의접촉시간을가능한늘이는것이효과적이다. 자일렌이 100 μg /L 유입되었을때 1μg /L 으로농도를감소시키기위해서는약 5mg/L 의주입율과 15 분이상의접촉시간이요구된다. 아울러 25 ppm 자일렌을입상활성탄흡착지의공탑체류시간 (EBCT)20 분으로처리시 95% 이상제거가능하다. 폭기방법또한접촉시간이증가할수록처리효율이높아진다. 기체 : 액체의비 17:1 정도로운전했을때약 80~99% 의처리가가능한것으로알려져있다. 그림 3.9 자일렌이정수장에유입되었을때대응방안

241 자일렌의장기적인대응방안으로는입상활성탄방법이효과적이며경제성및정수 장운영상황을고려하여오존방법과병용처리할경우자일렌의처리효율을높일 수있다. 그림 3.9 는자일렌이정수장에유입되었을때대응방안을보여주고있다. 마. 비스페놀-A 비스페놀-A 는주로에폭시수지, 폴리카보네이트수지,PVC 안정제등에함유되어있어이들수지의누출시정수장에유입될가능성이있다. 비스페놀-A 는약한페놀냄새를가진흐린우유빛의액체이다. 따라서, 비스페놀-A 의고농도유입시냄새나생물모니터링장치로유입을의심할수있으며, 물질의정성분석및정량분석은고상추출법이나용매추출법을이용하여시료를농축한후시료의유도체화전처리후 GC/MS 기기를이용하여분석할수있다. 정수장유입이확인될경우응급처리방안으로는분말활성탄방법이효과적이다. 그림 3.10 비스페놀 -A 가정수장에유입되었을때대응방안 분말활성탄은비스페놀 -A 의농도가 11.5ppm 정도일때 4 시간의접촉시간으로운전할 경우 99% 이상의처리효율을나타낼수있다

242 장기적인처리방법으로는입상활성탄방법과오존방법이효과적이다. 입상활성탄의경우초기농도 5ppb 에대하여 98% 의처리효율을보이며, 오존방법의경우초기농도 90mg/L 정도의수준에서도약 80 분이내에 100% 의처리효율을나타낸다. 따라서정수장의상황및경제성등을고려하여오존 / 입상활성탄병행및단독공정으로효율적으로비스페놀-A 를처리할수있다. 그림 3.10 은비스페놀-A 가정수장에유입되었을때대응방안을보여주고있다. 바. 노닐페놀계면활성제중간체, 산화방지제로사용되고있는노닐페놀은정수장유입시고농도로유입될경우페놀냄새를유발하므로냄새로유입에대한징후를발견할수있으며생물모니터링시스템으로유입징후발견이가능하다. 정확한분석은고상추출법이나용매추출법을이용하여시료를농축한후시료의유도체화전처리후 GC/MS 기기를이용하여정성및정량분석이가능하다. 정수장유입시응급대응방법으로는분말활성탄방법이효과적이다. 분말활성탄투입시접촉시간이 20 분이내일경우접촉시간을증가시키기위해유입유량을가능한줄여서처리하는것이바람직하다. 장기적인정수장처리방안으로는오존, 활성탄방법이효과적이다.0.5mg/L 수준의노닐페놀이유입될경우오존을약 2mg/L 주입시 85% 정도의제거효과를나타내며,0.5mg/L 수준의노닐페놀은입상활성탄의경우공탑체류시간 (EBCT)15 분의운전조건에서 100% 처리가가능하다. 따라서경제성및정수장의상황을고려하여입상활성탄 / 오존방법의병용처리로효과적으로노닐페놀을처리할수있다. 그림 3.11 은노닐페놀이정수장에유입되었을때대응방안을보여주고있다. 사. 퍼메트린퍼메트린은주로과일및가정용살충제의재료로사용되기때문에살충제의누출에의해정수장에유입될가능성이높다. 퍼메트린은흐린갈색이나무색, 무취의물질로육안으로유입을관찰하기에는어려움이있다. 또한살충제이므로벼룩의포식자를감소시켜벼룩자체를번식시킬수있다. 퍼메트린은정밀기기에의한분석에의존하며분석방법은시료를고상추출법이나액 액추출법 (Liquid-Liquid Extraction) 으로추출한후 GC/MS 로분석하는방법이있다

243 그림 3.11 노닐페놀이정수장에유입되었을때대응방안 퍼메트린은광분해및생분해성이높아자연계에노출될경우쉽게분해된다. 분해산물로는알데하이드, 알콜류등이알려져있다. 또한기존정수장의염소처리방법에서염소와반응을하지않는다. 따라서퍼메트린의정수장유입시염소소독부산물의증가는일어나지않는다. 기존정수장에퍼메트린이유입될경우긴급대응방안으로침전지의체류시간을가능한증가시켜퍼메트린의광분해가일어나도록하며퍼메트린의생분해효과를이용하기위해정수장여과지의유입수잔류염소농도를가능한줄여서운전하고여과지의역세척또한잔류염소가포함되어있지않은정수지유입수를이용하여실시한다. 연구결과에의하면, 초기농도 200 ppb 에대하여약 2일후자연생분해에의하여 95% 처리효율을보였다. 다음그림 3.12 는퍼메트린이정수장에유입되었을때대응방안을보여주고있다

244 그림 3.12 퍼메트린이정수장에유입되었을때대응방안

245 Ⅳ. 정수장위기대응시스템

246

247 Ⅳ. 정수장위기대응시스템 4.1 수도사고발생시긴급조치및위기대응시스템 정수장위기대응시스템 가. 위기형태및위기대응목표정수장에서당면하는위기형태및전개양상은다음과같이구분될수있다. 가뭄등용수부족 -이상기후에의한강우량부족 -용수의부족및공급의불균형 -용수부족에의한수질악화 홍수 태풍 지진등시설 / 설비의파괴 -시설물파괴에의한공급불가 -공급의불균형 수질이상 / 오염 -유해물질투입위협또는투입 -오염된물질로인한취 정수장오염 -홍수 가뭄 이상조류 적조 녹조와같은자연현상에의한수질이상 / 오염 테러발생 -시설물파괴에의한공급불가 -공급의불균형 전산 / 시스템운영중단 -급수체계혼란유발 -공급불균형초래 즉, 위기대응의목표는 1) 어떠한위기형태에서도일상생활에필요한최소한의용수를공급하고,2) 수도시스템의안전성및안정성을확보하는데있다고볼수있다. 따라서위기사항이발생하였을경우비상급수시스템을총가동하여단수의피해를최소화하는데주력하고, 유관기관과긴밀한협조체계를가동해서신속하게대응하여주민피해를최소화함과동시에피해확산방지를위해서긴급조치를취하고상황을전파하여야한다

248 나. 위기경보발령체계위기징후가감지되면그징후의경중에따라관심, 주의, 경계, 심각경보가발령되고, 최종적으로위기가발생되면대응 복구 수습활동을통해위기를해결해나가는과정을나타내고있다. 징후감시 위기징후목록작성을통한징후감시 징후전파 보고 정상환원 상황판단 경보해제 위기평가회의 위기증가 협조 유관기 관 협의체 관심경 국가위 보고 건의 주의경경계경 예방 대비 활동 위기해소 기 평가회 심각경 지원 의사결정기 위기증가 구 위기발생 대응 복구수습활동 그림 4.1 용수분야국가위기경보발령체계

249 다. 위기경보수준앞서언급되었듯이위기경보수준은수질오염사고발생가능성에서부터정수장수질의갑작스럽게악화되는정도까지크게관심, 주의, 경계, 심각으로나누어관리하고있다 ( 표 4.1). 표 4.1 국가용수분야위기경보수준 등급내용비고 관심 (Blue) 기상예보등자연재해징후발견 ( 태풍, 홍수, 지진등 ) 용수관련요원불법단체행동움직임감지 화재, 폭발, 사고, 테러등수도시설 / 설비주변위험요소상존 상수원의수질오염사고발생가능성상존 징후활동감지 주의 (Yelow) 경계 (Orange) 심각 (Red) 테러발생첩보의입수 수도시설운영요원들의단체행동결의 기상경보의발효 ( 태풍, 홍수등 ) 화재, 폭발, 사고, 테러등에의한급수일시중단 용수급수제어시스템부분장애발생 상수원의수질오염사고발생 용수관련요원불법단체행동다수지역으로확대 구체적인테러발생첩보의입수 상수원의수질오염사고로오염된원수의취수장유입 기상경보 / 특보지속으로자연재해확대직전 용수관련요원불법단체행동전면적으로확대 화재, 폭발, 사고, 테러등에의한대규모지역, 광역및수도권지역일시급수중단 용수급수제어시스템심각한장애발생 정수장수질이갑자기악화 ( 원인불분명 ) 협조체계가동및대응 (Ⅱ 급상황 ) 사태의확대 (Ⅰ 급상황 ) 심각상태 ( 급수정지 ) 정수장오염물질유입시행동요령 ( 환경부,2003) 에서제시하는수돗물수질오염 물질별특성에따른상황판단기준과비교했을때주의경보는 Ⅱ 급상황, 경계경보는 Ⅰ 급상황, 심각경보는급수정지상황으로간주하여대처할수있음을알수있다

250 라. 위기경보에따른대응지침 1) 관심 관측 -위기징후감시및전파공유체제확인관련징후에대해감시활동을강화하고기구축된시스템에의해정보공유체제를재확인 보고 -현황보고각종형태의재난발생징후발견에대한사항을신속하게상부기관에보고하고관련기관은유사시에대비하여각종징후에주시 -연락및홍보체계확인기구축된비상연락체계를통하여현재상황을통보하고연락번호및담당자재확인, 위기상황별국민홍보및주민공지준비, 대체자원준비를위한관련기관과의협조 조치 -위기대응체계확인해당위기에따른각기관별세부위기대응체계를점검하고대응체계에따라원활한활동이가능하도록준비태세완료 -시설점검재해취약시설점검 정비관리강화, 수질이상 / 오염경보시스템운영강화, 시설장비에관한보안, 보호대책강화, 식용수시스템의시설 / 설비 / 장비등에대한보안조치 -대비책점검및확인위기징후상황별동향파악및조치, 사회갈등요인현황파악및대화협의체구성 2) 주의 관측 -위기상황별피해사항확인및조치각기관은강화된감시활동을지속하고피해발생시즉각적인확인을통한정보수집활동 보고 -현황보고

251 각종형태의재난발생징후및피해상황에대한사항을신속하게상부기관에보고 -보고, 연락및홍보 황색경보 상황시조치사항실시및주민공지실시, 대체자원준비를위한관련기관과의협조 조치 -긴급복구긴급복구체계가동, 병물, 물차및연계운영을활용한상황별비상급수 / 대체급수방안시행 -시설점검재해 재난취약시설안전대책확인및조치 -운영강화수질이상 / 오염경보시스템운영강화, 용수시스템의시설 / 설비 / 장비등에대한경비강화 3) 경계 관측 -위기상황전개양상모니터및위기대응기구편성 운영각기관은강화된감시활동을지속하고위기대응기구를편성및운영 보고 -현황보고각종형태의재난발생및피해상황에대한사항을신속하게상부기관에보고 -보고, 연락및홍보 적색경보 상황시조치사항실시및주민공지실시, 재해 재난상황발생시재난안전대책본부와협조대응, 대화와협력을통한사회갈등해소및대국민홍보 조치 -긴급복구긴급복구체계가동, 병물, 물차및연계운영을활용한상황별비상급수 / 대체급수방안시행, 대체자원투입및예비시스템가동 -시설점검재해 재난취약시설안전대책확인및조치 -운영강화

252 수질이상 / 오염경보시스템운영강화, 용수시스템의시설 / 설비 / 장비등에 대한경비강화, 위기상황별피해사항확인및조치 4) 심각 관측 -용수시스템의시설 / 설비 / 장비등에순찰및경비강화심각상황은국가위기에대한총력대응태세로서각시설 / 설비 / 장비에대한철저한감시관측및운영 -범정부차원의위기대응기구설치및대응조치위기상황별피해사항확인및조치 보고 -현황보고각종형태의재난발생및피해상황에대한사항을신속하게상부기관에보고 -보고, 연락및홍보 급수정지 상황별조치사항실시및주민공지실시, 위기상황별관련기관과긴밀한협조를통한대응조치 조치 -긴급복구긴급복구체계가동, 병물, 물차및연계운영을활용한상황별비상급수 / 대체급수방안시행, 관련기관과의협조하에대체자원투입및예비시스템가동 -시설점검재해 재난취약시설안전대책확인및조치 -운영강화수질이상 / 오염경보시스템운영강화, 용수시스템의시설 / 설비 / 장비등에대한경비강화, 위기상황별피해사항확인및조치 수질이상 / 오염시긴급조치및대응시스템조사및분석 가. 상황 0000 년 00 월 00 일 00 지역 00 배수지에 ( 유조차추락 ) 에의한수질오염이발생하여 00 지역에사용불가한용수가공급등의위기상황발생

253 나. 조치절차 시간조치사항세부내용비고 위기발생 ~00 분 위기상황접수및보고 / 전파 o 접수 o 보고 / 전파 / 홍보 o 상부기관 o 유관기관등 00 분 ~ 00 시간 초동조치 00~ 00 시간 세부조치 00~ 00 시간 처리상황보고 / 전파 00 시간이후 후속조치 o 급수중단 o 출동지시 o 현장조치 o 긴급용수공급 o 긴급수질복구 o 종결보고 o 상황전파 o 정상운영 o 사고분석 o 피드백구축 o 상부기관 o 유관기관등 다. 조치내용 위기발생 ~ 00 분 : 위기상황접수및보고 / 전파 -접수:00 지역에서발생한수질이상 / 오염관련정보를 6하원칙에의거하여관련기관에보고하고지원체계확인및상황접수 -보고: 보고받은수질이상및오염정보를정리하여관련기관에신속히보고및통보 -전파 ( 홍보 ): 각현장, 관련수용가에신속히상황을알려수질이상및오염대책을점검하도록정보제공, 위기상황에대한언론사협조를구함 00 분 ~ 00 시간 : 초동조치 -급수중단: 오염된용수로인한피해가발생하지않도록홍보와동시에급수중단실시 -출동지시: 가용인원및지원장비등을파악하여즉시협조가가능하도록출동지시 -현장조치: 오염지점, 수질상태등을파악하여수질복구관련업체를긴급히투입하여수질정화활동을실시하도록지시하고지원가능한급수차및병물을확보하여긴급용수부족지역에대한비상용수공급태세완비 00 시간 ~ 00 시간 : 세부조치

254 -긴급용수공급: 우선순위를지정하여용수부족지역에급수차및병물을이용한비상용수공급실시, 광역~광역상수도연계및지방~광역상수도연계를이용한용수공급방안점검 -긴급수질복구: 피해지역에빠른시간내로정상적인용수공급이가능하도록전문가및복구업체를투입하여수질복구를추진 00 시이후 : 처리상황보고 / 전파 -종결보고 : 상황완료시관련정보를정리하여관련기관에보고및통보 -상황전파 : 관련기관및관련수용가에신속히상황을알려향후업무및생활에적용가능토록정보제공 후속조치 -정상운영 : 향후업무수행에차질이없도록정상적인업무체계로복귀 -사고분석 : 사고의원인, 과정, 조치결과등을분석하여사고예방방안및향후유사사고발생시대처방안확인 -피드백구축 : 사고자료및분석결과자료를바탕으로피드백을구축하여향후업무추진에활용및자료열람에용이하도록함 라. 수질오염사고단계별처리내용 오염물질유입 수원의취수구, 정수장착수정등상수원유입부에수질경보시스템및생물경보시스템을설치하여오염물질유입시조기에발견 수질경보스템의효율적운용을위해서는정수장별중금속, 독극물자동측정이가능한자동수질측정기도입필요 사고내용조사 비상연락에의한사고내용파악및유황, 유하시간등의통한사고내용수집, 보고계통에의한상황보고및응급조치 정수장보유장비에의한사고수질분석 경중판단 관계기관연락 원수수질기준및음용수수질기준에의한사고의경중을판단 - 원수수질기준초과 : 취수중단 - 원수수질기준이하 : 취수량감량및처리 비상연락망을이용, 관계기관에연락하여각기관별분담역할수행 사고대응준비 사고대책본부설치 운영 오염물질유입시시설별대처방안및오염물질별처리방안에따른조치준비

255 4.1.3 테러발생시긴급조치및대응시스템조사 가. 상황 0000 년 00 월 00 일 00 지역에괴한 00 인이침투하여용수공급시설을파괴 ( 취수원에 독극물주입 ) 하여수용가내용수공급이중단 ( 오염된용수의공급 ) 등의위기상황발생 나. 조치절차 시간조치사항세부내용비고 위기발생 ~00 분 위기상황접수및보고 / 전파 o 접수 o 보고 / 전파 / 홍보 o 상부기관 o 유관기관등 00 분 ~ 00 시간 초동조치 00~ 00 시간 세부조치 00~00 시간 처리상황보고 / 전파 00 시간이후 후속조치 o 현장조치 o 주민 / 직원대피여부결정및대피 o 유관기관협조요청 o 긴급용수공급 o 긴급수질복구 o2 차피해대비 o 종결보고 o 상황전파 o 정상운영 o 사고분석 o 피드백구축 o 상부기관 o 유관기관등 다. 조치내용 위기발생 ~ 00 분 : 위기상황접수및보고 / 전파 -접수:00 지역에서발생한테러발생정보를 6하원칙에의거하여상부기관에보고하고지원체계확인및상황접수 -보고 : 보고받은테러발생에관한정보를정리하여관련기관 ( 환경부, 건설교통부 ) 에신속히보고및통보 -전파( 홍보 ): 각현장, 관련수용가에신속히상황을알려동요자제권고및테러대비대책을확인하도록정보제공, 위기상황에대한언론사협조를구함 00 분 ~ 00 시간 : 초동조치 -현장조치 : 파괴및오염된시설 / 설비를파악하고긴급복구가필요한지역부

256 터우선순위를정하여용수공급이필요한지역을우선순위로지정하고가용인원을파악하여지원가능인원출동 -주민/ 직원대피여부결정및대피 : 피해지역의규모가커서추가피해가우려되거나테러리스트의위험도등을파악하여대피여부를결정하고직원및주민의대피유도 -유관기관협조요청 : 비상경보발령시전달계통도에따라유관기관, 언론기관등에피해상황통보및비상대책협조요청 ( 군부대, 경찰, 시 군 읍 면 ) 00 시간 ~ 00 시간 : 세부조치 -긴급용수공급 : 우선순위를지정하여용수부족지역에급수차및병물을이용한비상용수공급실시, 광역~광역상수도연계및지방~광역상수도연계를이용한용수공급방안점검 -긴급수질복구 : 피해지역에빠른시간내로정상적인용수공급이가능하도록전문가및복구업체를투입하여수질복구를추진 -2차피해대비 : 가옥, 농작물, 도로의침수등누수로인한추가사고를방지하기위하여배수로설치등대응활동 00 시이후 : 처리상황보고 / 전파 -종결보고 : 상황완료시관련정보를정리하여관련기관 ( 건설교통부, 환경부 ) 에보고및통보 -상황전파 : 관련기관및관련수용가에신속히상황을알려향후업무및생활에적용가능토록정보제공 후속조치 -정상운영 : 향후업무수행에차질이없도록정상적인업무체계로복귀 -사고분석 : 사고의원인, 과정, 조치결과등을분석하여사고예방방안및향후유사사고발생시대처방안확인 -피드백구축 : 사고자료및분석결과자료를바탕으로피드백을구축하여향후업무추진에활용및자료열람에용이하도록함 라. 조치사항 1) 예상되는테러 -2~3 인 / 조침투및폭발물에의한파괴시도 -주요설비 ( 펌프설비등 ) 폭파 -취수원, 취수구독극물및세균투입 -염소투입설비파괴로독성가스살포

257 - 관로시설 ( 특히, 밸브실 ) 폭파가능 2) 시설방호세부대응계획 o테러대책반구성 -국가중요시설인수도시설물에대한경계강화 -저수지내수질감시및비상용수공급체계점검 -광역상수도등수도시설생화학테러대비관리강화 -군, 경등유관기관과의협조체제강화등테러대책본부구성 o조치사항구분조치내용 협조체제 경계강화 방호장비운영관리철저 무인사업장관리강화 - 관할경찰서, 군부대, 소방서및지자체등 관련기관과의 비 상연락및지원체제정비 - 경계근무인력에대한테러예방및대처방안교육실시 - 시설별취약지구설정및순찰강화 - 시설물출입및방문자관리철저 - 적외선감지기,CCTV 등방호장비작동상태이상유무점검 - 방호장비운영방법숙지및수준향상 - 무인사업장순회점검주기준수 - 경비업체와의협조체제재정비 3) 사고시국민재산및인명피해최소화를위한신속한복구 o테러발생시응급대책 -피해발생시비상근무체계유지 -유관기관협조및상급부서에보고비상경보발령시전달계통도에따라유관기관, 언론기관등에피해상황통보및비상대책협조요청 ( 군부대, 경찰, 시 군 읍 면 ) -피해예상지역주민대피유도 -안전관리요원배치로장비및인명피해최소화 -대피주민에대한대책점검질병에사전대처하기위한방역대책점검, 용수공급및통신설비운영계획점검, 피해시응급복구를위한구호품, 비축자재, 의료품등은지정장소에비축 o피해조사 -각피해상황을보고서로작성하여신속히보고

258 o응급복구 -피해확대방지를위한응급복구는비축자재, 인원및장비를최대한활용하여신속히복구 -피해가여러곳에서발생되었을때는피해가최소한으로될수있도록우선순위를결정하여중점적으로실시 -응급복구로시행이불가능하거나장시간을요할때또는비용및인원이많이소요될때에는가장핵심적인부분만조치하고항구복구계획을확인하여시행. 4) 수질검사강화및수요자비상급수시설활용극대화 o수질검사강화 -취수원의독극물및세균투입등에대비한검사강화 매일검사항목 : 일일 2회이상실시 주간검사항목 : 매주 2회이상실시 원수에서냄새발생시휘발성유기화합물질검사등 -정수장내오염물질유입시행동요령 ( 03.1) 및상수도시설기준 ( 98.12) 에따라조치 o수돗물생산공정관리 -정수처리설비관리철저 -원수수질변화따른약품투입및소독공정의적정성유지 -정수약품및소독제의적정량확보 o수요자비상급수시설활용 -수요자비상급수시설및저수조현황파악 -저수조활용의극대화를위한운영방안강구 -비상시에대비한수요자비상급수시설의최적상태유지협조요청

259 4.1.4 수질사고대책반구성및운영 ( 안 ) 가. 수질사고대책반구성및업무 1) 중 대형정수장사고발생시 시설용량 1일 10,000 m3이상정수장의수돗물오염또는급수정지등으로주민일상생활에막대한영향을줄우려가있어시 도지사의대처가필요한사고 사고대책반구성및반별주요임무 중앙상황실 상황실장 : 상하수도국장 환경부상황반장 : 수도정책과장 사고대책본부 사고발생특 광역시 도 본부장 : 시장 도지사 대책반장 : 상수도사업본부장 ( 보건 환경국장 ) 시 군사고대책본부 발생시 군 본부장 : 시장 군수 대책반장 : 수도담당과장 ( 상수도사업소장 ) 상황 / 지원반현장조사반수질분석및복구반 사고접수및전파, 보고 사고대책총괄 - 비상소집 - 사고대처방향설정 관련기관통보 유관기관협조체제구축 인력및장비동원 자재조달및지원 언론기관홍보자료배포 - 취수중단, 급수정지및재개등 사고지역현황파악 오염방지긴급조치및대처 사고원인파악과수질회복상황파악, 보고 현장시료채취및분석 현장조사 및 분석결과 통보 상황반및현장조사반의요구에따라긴급조치결정 ( 취수중단, 급수정지등 ) 오염물질제거를위한각종설비지속점검및시설적정운영 비상급수체계구축 그림 4.2 중 대형정수장에서수질사고대책반구성및업무

260 2) 소형정수장사고발생시 시설용량 1일 10,000 m3미만정수장의수돗물오염또는급수정지등으로시장 군수의대처가필요한사고 사고대책반구성및반별주요임무 중앙상황실 상황실장 : 수도정책과장 환경부상황반장 : 담당사무관 사고대책본부 사고발생특 광역시 도 본부장 : 보건 환경국장 ( 상수도사업본부장 ) 대책반장 : 환경관리또는지도과장 시 군사고대책본부 발생시 군 본부장 : 시장 군수 대책반장 : 수도담당과장 ( 상수도사업소장 ) 상황 / 지원반현장조사반수질분석및복구반 사고접수및전파, 보고 사고대책총괄 - 비상소집 - 사고대처방향설정 관련기관통보 유관기관협조체제구축 인력및장비동원 자재조달및지원 언론기관홍보자료배포 - 취수중단, 급수정지및재개등 사고지역현황파악 오염방지긴급조치및대처 사고원인파악과수질회복상황파악, 보고 현장시료채취및분석 현장조사 및 분석결과 통보 상황반및현장조사반의요구에따라긴급조치결정 ( 취수중단, 급수정지등 ) 오염물질제거를위한각종설비지속점검및시설적정운영 비상급수체계구축 그림 4.3 소형정수장에서수질사고대책반구성및업무

261 나. 수질사고발생시보고및협조체계 1) 수질사고발생시보고체계다음그림 4.4 는수질사고발생시보고체계를나타나고있는것으로서신고를받은정수사업소 ( 시 군 ) 에서는즉시현장확인후상부 ( 특광역시 도 ) 에보고함과동시에유관기관에협조를요청하고, 필요시긴급복구협력업체에연락하여복구를지시해야한다. 아울러필요시주민공지요령에따라주민공지를실시해야한다. 정수사업소의보고를받은특광역시 도에서는유관기관에협조를요청하고환경부에보고해야한다. 특히, 주민공지를실시할경우 24 시간이내에환경부장관에게보고해야한다. 환경부 유관기관 ( 유역 ( 지방 ) 환경청한국수자원공사, 댐관리기관등 ) 협조 보고특광역시 도 ( 상수도사업본부, 시 도보건환경국 ) 유관기관 ( 인근취 정수장등 ) 협조 보고시 군 ( 정수사업소 ) 신고 공지협조 수용가긴급복구협력업체 ( 복구지시 ) 신고자 그림 4.4 수질사고발생시보고체계 2) 수질사고복구완료시보고체계다음그림 4.5 는수질사고복구가완료되었을때의보고체계를나타내고있는것으로서정수장수질사고가복구완료되면정수사업소 ( 시 군 ) 에서는즉시상부 ( 특광역시 도 ) 에완료보고를하고, 협조를요청한유관기관에복구완료를통보해야한다. 복구완료보고를받은특광역시 도에서는유관기관에통보하고환경부에복구완료보고를해야한다. 정수사업소에서는주민공지요령에따라주민공지해지를실시해야하며, 주민공지실시결과를특광역시 도에보고하여환경부에보고토록해야한다

262 환경부 완료보고 유관기관 ( 유역 ( 지방 ) 환경청한국수자원공사, 댐관리기관등 ) 통보 특광역시 도 ( 상수도사업본부, 시 도보건환경국 ) 완료보고 유관기관 ( 인근취 정수장등 ) 통보 시 군 ( 정수사업소 ) 공지 수용가 그림 4.5 수질사고복구완료시보고체계 3) 유관기관협조체계구축 유관기관과의비상연락망을구축하여협조체계마련 대표적유관기관 -관내보건소등검역당국 오염물질로인한수인성질병발생시신속히대응할수있도록예방체계점검 검역당국과수질오염정보제공등 -인근지역상수도사업소, 취 정수장, 배수지, 먹는샘물공급업체등비상급수시설관리당국 급수중단조치등비상시대체식수공급등에차질이생기지않도록사전에유관기관과의비상급수체계수립 -건설교통부, 한국수자원공사, 댐관리기관 비상시취수원변경, 대체식수공급을위한비상급수체계수립 -지방환경관리청, 국립환경과학원지방수질검사소, 보건환경연구원, 한국수자원공사수질검사부서등 비상시신속하고정확한오염물질분석체계구축 -한국가스안전공사, 한국전력공사 염소가스누출사고시협조 비상시대비전력의안정적공급체계구축 -지역군부대, 경찰서, 소방서, 병원등 인력및장비긴급지원

263 4.2 선진국의긴급조치및위기대응시스템 중소규모수도시스템에서응급대응계획지침서 ( 미국 Emergency Response Plane Guidance for Smal and Medium Community WaterSystem,ERPG) 가. 지침서의목적정수장에서생물테러발생등긴급대응계획 (ERP) 을개발하는데필요한지침을제공하는것이다. 정수장에서발생가능한다양한사고에대응할수있는행동지침에대하여설명하고있다. 다양한사고는다음과같다. -확실한위협 : 테러의징조, 테러행위 -허리케인, 돌풍, 폭풍, 지진, 화재, 홍수또는폭발과같은비상사태와재난 -공급되는시민, 기반시설, 환경, 경제그리고정부기능에영향을미치는비정상적인사고, 손상, 그리고붕괴사고미국대통령은 2002 년 6월 12 일에공중건강보호및생물테러대비와대응지침법에서명하였다. 특히생물테러법은정수장관리에필요하다고생각하고있어이법에의하여안전한음용수법 (SDWA) 을개정하였고각정수장의기반시설에대한보안을확실히하도록하였다. 정수장이가지는기본기능은깨끗하고안전한물을공급하여시민의건강을보호하는것이다. 긴급대응계획이어떠한재난에도이러한기본기능을할수있도록도와준다. 개정된안전한음용수법에서는 3,300 명이상을공급하는정수장은긴급대응계획을준비하거나개정할것을명시하고있다. 긴급대응계획은생물테러나의도된공격에대응하여적용가능하고사용할수있도록반드시계획, 순서, 그리고장비의확인등을포함하고있어야한다. 또한공공용수로공급되는음용수의안전한공급그리고시민건강을위협하는테러공격이나의도된행위의영향을미연에방지하고최소화할수있는행동요령, 순서그리고장비의확인을포함하여야한다. 다음의 5단계로분류된방법을통하여긴급대응계획을수립하고개정할수있다. 1. 긴급대응계획을수립하거나개정하기전 : 성공적으로긴급대응계획을수립하고개정하기전에완성에필요한단계및행동을기술하라. 2. 긴급대응계획-8 가지핵심요소 : 어떠한긴급대응계획에도필요한핵심요소를기술하라. 긴급대응계획의개발을시작하면다음과정을이용하고, 기존에긴급대응

264 계획이있다면다음의과정을검토하는데사용하라. -시스템에대한정보 -정수장의역할과책임 -의사전달과정 : 누구와어떻게언제 -개인안전 -대체수원의확인 -대체장비및약품공급 -재산보호 -시료채취및감시 3. 긴급대응계획의통합과가동 : 긴급대응계획에필요한핵심요소를만들고이요소들을이용하여하나의종합적인계획을만드는데필요한과정및이유를기술하라. 추가적으로이계획의사용을유발하는사건의유형을이해하여야한다. 효과적인긴급대응계획은테러행위뿐만아니라다른긴급상황과다른재난등에대하여언급하는것이필요하다. 이러한사건에대한계획은과거에있는것보다훨씬복잡하고다양한것을포함하고있다. 4. 행동계획 : 특정한사고나사건에대한긴급대응계획이어떻게개발되었고사용되는가에대하여기술하라. 생물테러법하에서는긴급대응계획에서취약점평가에대하여언급하도록되어있다. 행동계획은주어진사건에대하여대응하는단계를나타내야한다. 5. 다음단계 : 긴급대응계획완성후에해야할단계를기술하라. 예를들어환경보호청에증명서제출, 교육수행, 그리고계획의개정각정수장마다긴급대응계획은대외비에해당하는정보를가지고있을수있어긴급대응계획의내용에대한보안단계를수립하여야한다. 대외비에해당하는정보는첨부물로하여허가되지않은사람은볼수없도록하여야한다. 그러나긴급대응계획은허가된사람은쉽게접근할수있도록해야하며중대한사건발생동안쉽게검증할수있어야한다. 허가되지않은사람의제한적인접근단계는정보공개법과상충되지않도록해야한다. 이를해결하는방법은정수장의긴급대응계획을정수장의취약점에대한정보를포함하지않는일반적인내용으로작성하여모든사람이사용할수있도록하는것이다. 긴급대응계획의원본은사건이일어날수있는지역이아닌곳에보관되어야하며쉽게접근되어서는안된다. 나. 긴급대응계획의개발과개정전에고려할사항 긴급대응계획을수립하기전에두가지과정을거쳐야만한다. 즉, 우선적으로생

265 물테러법에서요구하듯이취약점평가를완성하여야한다. 취약점평가로발견된점은행동계획으로긴급대응계획에포함되어야한다. 그다음으로, 사건발생시도움을줄수있는첫번째대응자와협동자를명시하여야한다. 협동자로는지역경찰, 지역소방서, 보건소, 지역환경청, 병원, 방송국그리고신문사, 시민단체그리고가까운정수장등을포함하여야한다. 다음그림 4.1 에지역협동자와연방협동자를나타내고있다. 이러한협동의목적은상관관계를유지하고조언을구하기위해서이다. 이러한관계를통하여긴급상황발생시각기관은각자의역할과책임을알고있다. 이러한관계들이비상시에모든사람이최적의대응을할수있게도와준다. 그림 4.6 긴급대응계획협동자의개략도 긴급대응계획의개발의주제를가지고많은도구, 교육과정, 그리고지침서들이있다. 긴급대응계획을어떻게개발하고개정할것인가에대한가능한자원들은다음과같다. -연방정부기관 ( 연방비상운영청그리고안보국 ) 으로부터의긴급대응계획자료 -주정부긴급대응계획지침서 -대기법에의한위기관리계획 -물과관련된긴급대응계획과교육과정 -환경청의대응방안이지침서의목적은다양한사건에대응할수있도록하나의종합적인긴급대응계획을수립하는데도움을주는것이다