주암·상사호 주변 임야·농경지·축사에서 소규모 비점오염원 발생
상수원 녹조방지·수질개선 사업 전개
수초재배섬·인공습지·완충저류지 설치 통해 수질정화·녹조발생 억제

▲ 허성실 연구사(순천시 환경보호과)

순천시는 상수원인 주암호와 상사호에 유입되는 비점오염원을 저감시키기 위해 △상사호 수초재배섬 제작 설치 △주암호 상수원 녹조방지·수질개선 사업 △상사호 상류 비점오염원 관리시설 시범사업 △상사호 상수원 녹조방지·수질개선 사업 등을 추진해 왔다.

이와 같은 사업들은 하수종말처리장 최종방류수 및 소하천으로 유입되는 영양염류, 호수 상류지역의 비점오염원, 마을에서 배출되는 오염물질 등을 저감시키기 위해 시행됐으며, 또한 완충저류지와 유동층 제어막, 수초재배섬, 장치형 비점오염처리시설, 식생형 인공습지 등 오염원 관리시설 설치를 통한 상수원의 녹조방지와 수질개선 그리고 자연 친화적 친환경 인공습지를 활용한 교육·홍보의 장으로 활용하고자 추진되었다.

상사호 수초재배섬 제작 설치사업은 ‘영산강수계 물관리종합대책’의 일환으로 수행된 상사호 호소수질정화 사업을 위해 증식속도가 빠르고 영양염류의 제거효율이 우수한 수생식물을 수초재배섬에 재배해 어류 및 동식물 플랑크톤 등 각종 수생생물의 서식공간을 제공함으로써 생태계를 이용한 조류증식 억제와 수중의 영양염류 제거를 통해 수질개선을 도모하고자 시행되었다. 더불어 아름다운 경관 창출과 환경·생태교육의 장으로 활용하기 위해 추진되었다.

▲ 주암호에 설치된 순천시 로고형 수초재배섬.

이 사업은 2차에 걸쳐 추진됐으며 1차 사업은 2004년 5월 순천시 승주읍 남강리, 유평리 일원에 순천시 로고형의 다기능 수초재배섬(1천564㎡) 1식을 제작 설치했고, 2차 사업으로 2005년 3월 주암도수터널 유출부 상류 일원에 직사각형의 다기능 수초재배섬(1천8㎡) 1식을 제작 설치하였다.

 

수초재배섬의 재질은 부유틀의 경우 STS 앵글과 STS 각관을 사용했으며, 카시미론(화학솜)을 이용해 식재 매트를 제작했다. 이와 함께 부력재는 비중 0.030 이상의 압축스티로폼으로, 포장재는 HDPE 시트를 사용하였다. 수생식물은 갈대와 부처꽃, 노란꽃창포를 식재했고, 끈상형태의 나이론 모노사와 다섬사의 복합사를 미생물 접촉재로 사용하였다.

수초재배섬을 적용함에 따라, 수초뿌리 및 인공근에 부착되어 있는 미생물에서 발생한 효소에 의해 유기물질이 식물이 흡수하기 쉬운 무기물질로 빠르게 전환되어 호소 부영양화의 원인물질인 질소, 인을 흡수해 녹조 발생을 억제하는 효과를 나타냈다. 또한 효소 내에 존재하고 있던 미생물이 인공근에 부착해 유기물을 이산화탄소와 물로 분해함으로써 수질이 정화되는 효과를 볼 수 있었다.

아울러 기존의 수초재배섬에는 존재하지 않았던 인공근을 도입함으로써 동물플랑크톤이 증가해 어류의 산란 및 은신처로서 중요한 역할을 담당했으며, 동물플랑크톤의 서식처, 은신처를 제공함으로써 동물플랑크톤의 top-down 제어에 따라 조류의 증식을 억제할 수 있었다.

 

■ 주암호 상수원 수질개선 사업 주암호 상수원 녹조방지·수질개선 사업은 순천시 송광면 봉산리 710번지외 16필지에 대해 지난해 10월부터 지난 1월까지 추진되었다. 이 사업은 주암댐 수계 환경기초시설 설치사업 중 상수원 녹조방지사업의 일환으로 댐 상류 지역 농경지, 임야 등 토지에서 배출되는 비점오염물질 및 송광·외서 하수종말처리장 최종 방류수의 영양염류를 제거하기 위해 시행되었다.

 

댐 및 지역 환경개선에 기여할 수 있도록 완충저류지(2천198㎡), 유동층 제어시설(591㎡)과 갈대, 부들 등 수질정화 수생식물을 식재한 식생형 인공습지(2천640㎡) 등을 설치해 주암댐의 녹조를 방지하고 수질을 개선하는 한편, 생태·자연학습장으로 활용해 댐 주변 오염원의 관리에 대한 교육·홍보의 장으로 활용되었다.

이 사업은 주암댐으로 직접 유입되는 송광·외서 하수종말처리장의 최종방류수와 저수 구역 및 유역 내에서 강우 시 발생되는 비점오염원을 친환경적인 생태형 인공 습지를 통해 수질을 정화함으로써 주암댐의 녹조방지 및 수질개선에 기여했다. 특히 극히 소규모의 수초섬을 운영했음에도 불구하고 2억5천만 톤의 저수용량을 가진 상사호의 질소농도를 0.1×10-3㎎/L 하락시키는 효과를 나타냈다.

 

▲ 장치형 비점오염처리시설 설치 장면.

지난해 12월부터 지난 3월까지 순천시 승주읍 유평리 산 25-11번지 도로 일대에서 추진된 상사호 상류 비점오염원 관리시설 시범사업은 처리용량 하루 9천㎥, D 2.5m×3.4mH 규모의 장치형 비점오염처리시설(Voltex Screen) 1식을 설치해 상사호 상류 도로 및 산지로부터 유입되는 비점오염물질을 저감·제어하고 스티로폼, 화장지 등 상수원 부유쓰레기의 유입을 차단하기 위해 추진되었다.
Voltex Screen(V/S) 장치는 무동력 비점오염원 처리공법으로 Vortex Flow와 Screen을 이용해 비점오염원을 처리한다. 즉, V/S에 접선방향으로 설치되어 있는 유입관을 통해 유입수가 유입되고, V/S 내부 면을 따라 회전하면서 발생하는 Vortex flow와 Screen에 의해 유입수 중 입자성 부유물질과 협잡물 등이 분리되어 처리된다.

V/S의 모양은 돌기의 경우 반 원추형으로 내부로 돌출되어 있으며, hole의 경우 수류의 반대방향으로 타공되어 있다. 반 원추형 돌기 모양과 수류의 반대방향으로 타공된 hole에 의해 V/S이 폐색되는 현상을 방지하며, 유입된 수류의 회전에 의해 V/S이 자동으로 청소되는 장점이 있다.

 

이 장치는 2㎜ 이상의 입자를 95% 이상 제거할 수 있으며, 하루 수면적부하율 3천㎥/㎡ 이상 처리가 가능하다. 또 고유량 처리 및 유량변동, 농도변화에 대처 가능하고 협잡물, 부유 및 침전물질, 유류물질(Oil & Grease) 등을 효율적으로 처리할 수 있다.

■ 상사호 상수원 녹지방지사업 지난 8월부터 오는 12월 준공을 목표로 순천시 승주읍 남강리 498번지외 12필지에서 추진 중인 상사호 상수원 녹조방지·수질개선 사업은 상사호수계 환경기초시설 설치사업 중 녹조방지사업의 일환으로 댐 상류지역 도로, 농경지, 임야 등 토지에서 배출되는 비점오염물질 및 자연마을에서 배출되는 유기물질, 영양염류를 저감·제거하기 위해 추진되었다.

이 사업은 댐 및 지역 환경개선에 기여할 수 있도록 기본계획과 실시설계를 통한 완충저류지, 장치형 비점오염 저감시설과 갈대, 부들 등 수질정화 수생식물을 식재한 식생형 인공습지 등을 설치해 상사호의 녹조를 방지하고 수질을 개선하는 동시에 생태·자연학습장으로 활용해 댐 주변 오염원 관리 교육 및 홍보의 장으로 활용하고자 시행되었다.

 

특히 사업대상지는 인근주민들이 가경작함으로써 비점오염원이 발생되고 있으며, 부지주변 상단에 위치한 남정마을 주변의 임야, 농경지, 마을쓰레기, 축사 등에서 비점오염원이 소규모적, 산발적으로 발생되고 상사호의 유입하천인 남정천으로 직접 유입됨으로써 수질에 영향을 미치고 있어 수질개선 사업이 필요하였다.

완충저류지의 경우 형태는 현지 지형을 고려해 논의 모양과 일치되도록 했으며, 완충저류지의 사면경사는 기존 부지가의 폭이 협소한 관계로 유지수위 아래로는 자연석을 쌓아 수생식물을 습지하고 유지수위 상단은 안전성과 경관성을 고려해 수평:수직이 1:3이 초과하지 않도록 하였다.

또한 완충저류지에는 오염수가 토양 하부층으로 스며들지 않도록 방수 처리키로 했으며 방수재는 물, 토양, 수생식물, 미생물 등의 자연환경에 유해하지 않는 벤토나이트를 기존의 토양에 섞어서 방수층을 형성하도록 하고, 방수층이 안전하게 유지될 수 있도록 식생토를 15㎝ 정도 두껍게 포설할 계획이다.

식생형 인공습지의 설치는 비강우 시 완충저류지의 유출수를 처리하고, 강우 시 초기 강우유출수와 저류지 유출수를 처리하기 위한 것으로, 전체 수질처리용량(WQv)를 처리하기 위해 연못형으로 설치할 예정이다.

수질정화방법은 자유수면 시스템(surface flow system)으로 자유수면 시스템은 유입수가 대부분 하부토양층위로 흐르며, 하부 토양층은 주로 원래의 토양이다. 식생형 인공습지의 하부층은 전형적으로 여러 가지 크기의 자갈, 쇄석 또는 토양으로 조성하는 방법으로 주로 북미에서 많이 사용하고 있다.

 

장치형 비점오염원 저감시설은 형태는 현지 지형을 고려하고, 저감시설 자체의 시각적 개선을 위해 지하에 매설토록 하였다. 하부에는 Vortex를 이용하는 HDS부를 설치해 비교적 큰 입자를 제거하며, 상부에는 여재를 이용하는 여과부를 설치, HDS부에서 처리되지 않은 미세한 입자들을 제거해 완충저류지로 방류하도록 하였다.

특히 여재의 폐색을 방지하고 수명을 늘리기 위한 자체적인 무동력 세척과정은 비중이 작은 여재를 사용해 상향류식으로 여과될 수 있게 함과 더불어, 여재의 자체 움직임을 통해 일차적으로 세척이 되고 처리수조에 있던 역세수로 2차 적으로 세척이 될 수 있게 하였다.

장치형 비점오염원 저감시설의 설계용량은 하루 1천㎥으로 산정했으며, 설계용량 초과 유입시 HDS부에서 일차적으로 처리한 후 여과부에서 처리되지 못한 초과용량은 월류챔버를 넘어 배출될 수 있게 하였다.

▲ 상사호의 녹조방지 및 수질개선을 위해 설치된 수초재배섬.

이밖에 유입수로 및 수위조절용 구조물, 유지용 관리로 등도 설치할 계획이다. 유입수로는 기존 농수로를 재활용해 자연지형의 변화를 최소화하고 주변에 갈대, 부들 등을 식재해 친환경 식생수로로 조성되며, 남정천의 홍수에도 구조적으로 안전한 친환경적인 공법을 사용토록 할 예정이다.

또한 수위조절용 구조물은 별도의 시설물을 설치하지 않고, 단지 주변 자연석을 활용해 유입·유출구에 쇄굴방지 및 초기우수가 역류하는 것을 막을 계획이다. 아울러 관리로는 관리의 주요시설과 수질정화 상태를 관찰하기 쉽도록 수질정화 순서에 완충저류지→식생형 인공습지의 순환형으로 하고 기존 논의 둑 부분을 이용해 최소한으로 적용키로 하였다.

이 사업이 완료가 되면 상사호로 직접 유입되는 남강리 일대의 지천과 유역 내에서 강우 시 발생되는 비점오염원을 친환경적인 생태형 인공습지 및 장치형 처리시설을 통해 수질을 정화함으로써, 녹조방지와 수질개선에 크게 기여할 것으로 예상된다.

향후 순천시는 대학 등 전문기관에 시험연구용역을 의뢰해 비점오염원 저감시설에 대한 지속적인 모니터링을 실시할 계획이며, 효율적인 유지관리를 위해 환경시설공사, 영산강물환경연구소 등 전문기관에 위탁관리하는 방안을 검토하는 한편, 승주읍 신성리 일원(승주 하수종말처리장 하단)에 5천㎡ 규모의 비점오염원 저감시설을 확대 설치할 계획이다.