반월․시화 산업단지 내 신길천의 수질오염원분석 및 추적시스템 개발

Abstract

반월․시화산업단지를 유역으로 하는 하천인 1, 2, 3, 4간선수로와 신길천은 우․오수의 분리관거 시스템이 적용되었음에도 불구하고 입주기업에서의 지속적 폐수유입에 의해 완벽한 수질개선이 이루어지지 못하고 있다. 더욱이 이들 하천 중 신길천은 자연하천임에도 반월․시화산업단지의 경계를 관통하고 있어 산업단지로부터의 폐수 유입에 따른 물고기 폐사, 기름띠 발견 등의 환경사고가 빈번히 발생되고 있으며 이의 개선을 위해 하천수질감시단을 운영하고 주기적으로 하천 주변의 오염원 유출가능성이 있는 기업체에 대한 단속활동을 전개하는 노력을 보이고 있으나 이런 활동들은 상시 관리체계가 아닌 일시적인 관리체계이므로 고의성, 간헐성, 일시성을 전제로 하는 폐수의 실질적인 배출행위를 확인하는 것은 현실적으로 어렵다. 그러한 이유에서 신길천 하류부의 수질은 개선이 되지 않고 있으며 저질토 또한 지속적으로 오염되고 있고 이의 해소를 위한 방법으로 주기적으로 막대한 비용이 소요되는 저질토 준설을 수행하고 있다. 많은 비용이 소요되는 신길천의 수질관리를 보다 효율적으로 하고 오염자부담의 원칙을 준수하며, 신길천의 근본적 수질문제해결을 위해 오염원인자를 효과적으로 찾을 수 있는 시스템의 개발이 절실히 요구된다. 신길천 유역의 산업단지는 분류식 관거체계가 적용되어 있어 오접 및 불법배출만 해소할 수 있다면 수질은 급격히 좋아질 것으로 판단된다. 본 연구는 GIS를 기반으로 업종별 폐수의 pH 및 중금속(Cu, Ni, Fe, Cr, Cd, Zn, Pb) 농도 특성을 데이터베이스화하여 신길천 토구에서 유출되는 폐수의 오염 원인자(우심군)를 효과적으로 추적할 수 있는 프로그램을 개발하고자 하였다. 이에 비교적 오염이 심하고 우심수가 지속적으로 유출되고 있는 신-2-2 토구를 대상토구로 하여 역추적 가능여부를 판단하고자 하였다. 본 연구의 내용은 크게 네 가지로 구분할 수 있다. 첫째로는 신길천과 그 유역의 토구 및 우수관로 현황을 조사하고 토구 유역에 대한 입주업체 현황을 조사하는 연구를 수행하였으며, 둘째로는 신길천 수질과 토구 유출수의 배경농도를 분석하였으며, 셋째로는 신길천 유역 관로, 입주업체 및 수질분석 결과들을 토대로 데이터베이스를 구축하였으며 마지막으로 데이터베이스를 활용한 수질오염원 역추적 시스템을 개발하고 샘플링 된 폐수분석 결과를 토대로 역추적 여부를 검증하는 연구를 수행하였다. 연구결과 신길천의 산업단지유역 토구는 29개 토구이며, 이들 토구 중 상시로 오염수가 유출되어 배경농도를 가지는 토구는 7개 토구로 조사되어졌다. 또한 신길천에 직접적으로 영향을 줄 수 있는 폐수발생업체는 165개 업체로 조사되었고 업종별로는 금속제품제조 15개, 도금 54개, 염색 1개, 운송 1개, 음식료품 제조 6개, 인쇄 9개, 자동차부품제조 11개, 전기・전자부품 제조 26개, 제지 2개, 플라스틱제품 제조 8개, 화학 24개, 기타 8개로 조사되어져 도금업종이 신길천 수질에 가장 많은 영향을 줄 수 있는 것으로 조사되어졌다. 또한 폐수발생량이 많은 제지, 염색 업종도 신길천 유역에 입주하고 있어 신길천 수질관리에 있어 도금, 제지, 염색 업종이 가장 중요한 업종으로 분류될 수 있을 것으로 판단되었다. 폐수 다량 배출업종인 제지, 염색, 도금업종의 폐수성상을 비교해본 결과 pH, Cu, Ni, Fe, Cr, Zn 항목이 서로 상이성을 가지고 있어 수질오염원 역추적 정보로서 충분한 가치가 있는 것으로 조사되어졌다. 본 연구를 통하여 개발된 수질오염원 역추적 시스템은 GIS를 기반으로 하여 신길천 유입 우수관로에 대한 이미지, 수질데이터 등 모든 정보들은 프로그램 상에서 한눈에 확인할 수 있고 이를 토대로 토구 유출수 또는 관로 맨홀 상에서의 수질분석결과와의 상관관계를 토대로 역추적이 가능하도록 구현하였다. 역추적 시스템을 활용하여 신길천 토구 중 가장 오염도가 높은 신-2-2 토구에 대하여 역추적 검증을 실시한 결과, 3개의 단일폐수와 1개의 중합폐수 모두 100% 역추적 정확도를 나타내는 것으로 확인되어졌다. 결론적으로 본 연구를 통해 개발된 수질오염원 역추적 시스템은 산업단지 입주업체로부터 신길천으로 유입되는 수질오염원의 원인자를 추정하고 우심군을 확보하는 용도로 사용될 수 있으며, 실시간 수질샘플링 장치와 연동하여 활용하면 수질오염사고의 즉각적 대처와 원인자 색출을 통해 과도한 비용이 소요되는 하천관리비용을 현저히 저감시킬 수 있을 것으로 기대된다. 나아가 본 시스템을 산업단지 전체로 확대하고 산업단지 주요 맨홀지점에 실시간 수질샘플링기와 수질분석 센서를 설치하면 산업단지 수질관리의 핵심 시스템으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.