환경부가 고려대학교(책임연구자: 윤주환 교수)에 연구용역을 의뢰한 '빗물이용시범시설 운영.관리 모니터링 연구'  최종보고서 입니다.

연구의 배경

ㆍ국내에서 빗물이용 방안에 대한 관심이 높아지고 있으나, 빗물이용시설의 설치와 관련하여 긍정ㆍ부정적 의견이 동시에 존재함.

ㆍ그러나 기존의 관련연구는 이론적 수준에 머무르고 있어 실제 설치ㆍ운영되고 있는 빗물이용시설을 대상으로 운영ㆍ관리상의 장단점과 개선방향 등을 실증적으로 연구할 필요성 대두됨.

ㆍ기존 설치된 빗물이용시범시설의 운영ㆍ유지관리 측면에서 모니터링하는 동시에 강우통계분석 등을 통하여 우리나라의 기후, 지형여건 하에서 빗물이용시설을 국가정책으로 확대 보급하는 것의 타당성에 대한 이론적ㆍ실증적 검토를 수행할 필요성 있음.

ㆍ환경관련 시설 및 법령, 조례, 제도 등을 만들 때 법이론적 검토를 수행하여 추후 행정적인 효율성 제고의 필요성 대두.

연구수행 방법

ㆍ본 연구는 각 분야별 전문가를 연구진으로 구성하여 ① 빗물 이용시설의 운영ㆍ유지관리 현황조사ㆍ분석, ② 강우 통계 분석을 통한 우리나라 빗물 이용의 잠재성 분석과 ③ 빗물 이용 시설과 관련한 법제도적 문제점에 대한 이론적ㆍ실증적 분석을 수행함.

ㆍ빗물 이용 시설의 운영ㆍ유지관리 현황 조사ㆍ분석 분야는 실제 시범시설의 빗물 저류조의 수질을 분석하면서 유지관리 상의 문제점을 파악함.

ㆍ우리나라 빗물 이용 잠재성을 분석하기 위하여 시범시설 지역의 강우 통계 및 실측자료를 모의(simulation)하여 경제적 잠재성을 분석함.

ㆍ빗물이용시설과 관련하여 법제도적 측면에서 법이론적 타당성을 검토함.

빗물 이용 시설의 운영ㆍ유지관리 현황 조사ㆍ분석 결과

ㆍ본 연구의 대상 국내 빗물이용 시범시설

- 전문인력이 있어 기술적인 유지관리 가능한 빗물이용 시범시설 : 서울대학교 기숙사, 한국건설기술ㄹ연구원(KICT)의 빗물이용 시범연구시설

- 전문인력 없이 운용되는 빗물이용 시범시설 : 갈꾀중학교, 왕곡초등학교

ㆍ빗물 저류조의 수질 특성 분석

- 저류빗물의 물리화학적 특성

ㆍ초기우수(first flush)를 제외하면 전반적으로 탁도 등은 낮은 수준.
ㆍ탁도(NTU)는 하절기의 경우 4개소 공히 낮은 수준이나 동절기의 경우 일부 시료에서 상대적으로 높게 나타남.
이는 동절기 저류수량이 부족하여 시료채취시 빗물 저류조의 하부층 침전물이 채취된 결과로 사료됨
ㆍ도시지역이나 중금속류는 거의 검출되지 않아 저류조의 부식 등에 의한 영향은 낮은 것으로 평가됨.
ㆍ경도 등 여타 지표도 낮은 수준으로 나타남.
ㆍ부유물질 중 유기물질 함유량의 지표가 되는 VSS 농도가 상대적으로 높게 나타남.
ㆍ일부에서 TCOD 및 SCOD 농도가 상대적으로 높은 수준인데, 빗물내 Fe와 같은 환원물질(reducing agent)이 거의 없는 것을 감안하면 COD의 상당부분은 유기물에 기인하는 것으로 사료됨.
저농도 시료인 점을 감안하면 수준의 측정오차도 있을 것으로 사료됨
ㆍ하지만 TOC 측정결과 모든 시료에서 지속적으로 비교적 높은 농도로 측정된 결과를 보안하면 초기우수 내에, 혹은 저류된 우수 내에는 유기성 탄소성분이 존재하는 것으로 판단됨.
저류된 빗물 내 유기성 탄소원의 발생원에 대하여 아직까지 잘 알려진 바 없느나 강우시 대기 중 부유물질 및 건물옥상부분의 낙진 및 기타 협잡물로부터 용해된 유기물질로 추정됨.

- 저류 빗물의 미생물학적 특성

ㆍ하절기의 경우, 모든 대상 시설의 빗물 저류조에서 편차는 있지만 대장균군(Coliform group bacteria)이 측정됨.
ㆍ동절기에는 저온으로 말미암아 대장균이 거의 관찰되지 않음.
ㆍ빗물 자체에는 대장균이 없으므로 빗물을 모으는 옥상 등에서 오염된 것으로 판단됨.
ㆍ대장균은 포유동물의 대장(intestine)에 존재하며 배설을 통하여 나타나며 수인성전염병의 지시미생물(indicator organism)이므로 저류시설의 빗물의 이용 용도에 따라 위생적관리(sanitary protection) 문제를 감안하여야 함.
ㆍ따라서 외부 청소용소나 허드렛물 등 이외의 사용 용도에 따라서는 안전을 위하여 소독 공정이 필요할 수도 있음.

ㆍ국내ㆍ외 주요 국가의 빗물 이용시설 비교

- 독일의 경우 :
ㆍ강우량이 매월 거의 균일함.
ㆍ주거지역이 넓게 산재되어 있어 빗물이용 조건이 비교적 좋음.
ㆍ상수도 요금이 전세게에서 가장 비쌈.
ㆍ따라서 빗물활용을 생태적 물순환(Ecological recycle) 개념에서 접근함.
ㆍ빗물이용시설을 권장하나 의무적인 법적 규제는 없음.

호주의 경우 :
ㆍ내륙은 매우 건조하며 인구는 남동부 해안지역에 집중됨.
ㆍ내륙 및 인구밀집지역의 개발을 위하여 수자원이 절대적으로 필요한 실정.
ㆍ상수도 요금은 지역에 따라 다르나 비교적 비쌈.
ㆍ빗물을 자원의 개념으로 보아 대체 수자원(Alternative resources) 측면에서 접근함.

일본의 경우 :
ㆍ몬순지역으로 하절기에 강수량이 집중됨.
ㆍ인구조밀지역이로 홍수등의 방재의 필요성이 높음.
지역적으로 도시 참수피해 있음.
ㆍ상수도 요금은 비싼 편임.
ㆍ방재(hazard mitigation)개념으로 빗물을 저류하는 측면에서 접근함.

기타 국가 :
ㆍ미국 일부 주(아리조나, 텍사스 등)에서 지하수 처리비용이 높은 경우 빗물을 활용함.
ㆍ미국령 버진 아일랜드(Virgin Island), 하와이 등 부존 수자원이 아예 없거나 극히 부족한 경우, 빗물을 수자원으로 활용함.
ㆍ부존 수자원이 없는 건조지역(아프리카 사하라 남부 등)에서는 빗물을 수원으로 이용함.
ㆍ상수도를 국가가 시설하기 힘든 일부 저개발국가군에서 빗물을 음용수로 이용함.
한국의 현황 :
ㆍ우리나라의 경우, 기후 상 몬순지역이나 하절기 3-4 개월에 강수량 집중되어 빗물 활용 가능성이 높은 동절기에는 강우량이 적음.
ㆍ상수도 요금이 상대적으로 저렴하며 상수도 공급율도 높음.
ㆍ한국은 물부족 국가로 분류되나, 이 분류는 전국민에게 필요한 농산물 생산에 소요되는 수자원까지 포함한 가상의 지수인데 인구증가와 경작지 제한으로 공사품수출과농산물수입 구조로 되어있어 현실적으로 물부족 국가 분류의 타당성이 낮음.
ㆍ현재 짓물 활용을 NGO에서 환경적 차원에서 접근하고 있음.

ㆍ빗물 이용시설 운영 및 관리의 주요 요소와 관련한 경제성 검토

- 빗물이용시설의 비용 요인
ㆍ설치비용 : 저류조 설치비, 조절장칙설치비, 배관공사비, 기타공사비 등
ㆍ운영비용 : 전력비, 보수비, 수질측정비, 수 처리비 등

- 시설의 직접적인 경제성 검토
ㆍ빗물이용시설은 용도에 따라 다음 4가지로 분류됨.
① 단순이용시설(가정용 단순 집수 및 저류시설)
② 단순이용시설 + 초기우수처리시설(단순집수장치에 협잡물이 다수 포함된 초기우수 제거시설 포함)
③ 소독시설 포함 빗물이용시설(초기우수처리 + 저류 + ㅅ독 + 공급의 형태로 서울대 기숙사 시러이 예)
④정수 수준의 빗물이용시설(초기우수처리 + 저류 + 여과 + 소독 + 공급의 형태로 KICT 시설이 예)

ㆍ저류조 용량 200㎥에서, 20년 기준 1년 환산 시설설치 및 유지관리 총비용은 위 4가지 시설에서 각각 ① 1,108천원/년, ② 1,199천원/년 ③ 1,403천원/년 ④ 2,1112천원/년으로 추정되어 비율로 치면 1 : 1.08 : 1.27 : 1.91로 산정되어 빗물이용의 형태나 용도에 따라 경제성이 크게 차이가 나는 것으로 나타남.

 

[출처= 행정안전부 프리즘(www.prism.go.kr)]