3.1.1 산업폐수배출시설의 현황 및 특성

1차 철강 제조업은 철강 분, 괴, 퍼들바, 파일링, 빌렛, 블름, 슬래브, 대판, 궤도, 봉, 선재, 관 및 기타 1차 형태의 철강재 및 표면처리 철강재를 생산하는 산업활동을 말한다(^{NIER, 2006}).

환경부의 전국수질오염원조사자료(Water Emission Man-agement System, WEMS)에 제시된 국내의 폐수배출시설 사업장수는 53,758개소이며, 1차 철강 제조업의 사업장은 349개소로 확인되었다. 사업장 규모는 1종(2,000 m³/일 이상)이 16개소, 2종(700~2000 m³/일)이 15개소, 3종(200~700 m³/일)이 29개소, 4종(50~200 m³/일)이 42개소, 5종(제1종부터 제4종까지의 사업장에 해당하지 않는 배출시설)이 247개소로 확인되었다.

1차 철강 제조업의 사업장 규모별 방류량은 1종 사업장(16개소)의 방류량이 162,534.1 m³/일, 2종 사업장(15개소)의 방류량이 13,169.7 m³/일, 3종 사업장(29개소)의 방류량은 9,458.1 m³/일, 4종 사업장(42개소)의 방류량은 3,062.2 m³/일, 5종(247개소) 사업장의 방류량은 2,035.7 m³/일로 확인되었다. 또한 방류형태별로 조사한 결과, 직접방류 사업장이 42개소, 간접방류 사업장은 100개소, 기타(전량 위탁처리, 전량 재이용)는 207개소로 확인되었다.

1차 철강 제조시설의 폐수처리방법을 조사한 결과, 물리적처리가 16개소, 물리+화학처리가 130개소, 물리+화학+생물처리가 17개소, 무방류처리가 15개소, 면제승인이 54개소, 위탁처리가 88개소, 기타가 29개소로 확인되었다.

1차 철강 제조업의 산업폐수배출시설의 현황 및 특성을 Fig. 1에 나타내었다.

Fig. 1. General status and wastewater treatment method in the primary steel manufacturing facility.

3.1.2 현장조사 결과

1차 철강 제조업의 조사대상사업장에서 모두 검출된 물질은 BOD, COD 등 수질오염물질 13종이며, 특정수질유해물질은 구리, 납 등 2종으로 확인되었다. 또한 원폐수와 방류수 모두 검출되지 않은 항목은 톨루엔, 자일렌, 6가크롬 화합물, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 벤젠, 사염화탄소, 1,1-디클로로에틸렌, 1.2-디클로로에탄, 클로로포름, 1,4-다이옥산, 염화비닐, 아크릴로니트릴, 브로모포름, 나프탈렌 등 특정수질유해물질 13종이 포함된 15종으로 확인되었다.

1차 철강 제조업의 조사대상사업장의 수질오염물질의 평균 농도 및 제거효율을 산정한 결과, BOD는 유입수가 27.6 mg/L, 유출수는 5.3 mg/L이고 제거효율은 80.8%로 나타났고 COD의 유입수는 65.8 mg/L, 유출수는 16.7 mg/L이고 제거효율은 74.6%로 나타나는 등 수질오염물질은 대부분의 조사대상시설에서 운영관리가 잘 되고 있는 것으로 확인되었다. 또한 특정수질유해물질 중에서는 Dichloromethane, 시안 등의 제거효율이 60% 이하로 나타난 것을 제외하고 대부분의 항목은 운영관리가 잘 되고 있기 때문에 수질오염물질에 대한 처리성도 높은 것으로 나타났다.

1차 철강 제조업의 수질오염물질 검출율 분석 결과, 특정수질유해물질을 제외한 수질오염물질에서는 검출율이 높은 반면에 특정수질유해물질은 검출율이 낮은 경향을 보였는데, 이는 조사대상사업장에서 폐수배출시설 허가를 받을 때 특정수질유해물질을 제외한 BOD, SS 등 수질오염물질 위주로 허가를 받았으며, 실제로 구리, 납 등을 제외한 다수 특정수질유해물질의 배출이 되지 않는 특성을 가진 업종인 것으로 확인되었다.

1차 철강 제조업의 조사대상사업장에 대한 수질분석결과와 검출율 분석결과를 Table 2에 나타내었다.

3.1.3 개연성 분석 결과

1차 철강 제조업의 조사대상사업장별로 개연성 분석을 수행하여 현장조사 결과에 대한 근거자료를 마련하고 수질오염물질 배출목록 구축 시 검토자료로 활용하기 위한 개연성 분석을 수행하였다.

CASE-A 조사대상사업장의 허가서, 사업장 담당자 면담 등을 통해 개연성 분석을 수행한 결과, 사용 중인 원료 및 부원료는 철광석, 석탄, 반광, 코크스, 용선, 고철, 생석회 등이였으며, 생산품은 소결광, 용선, 열연코일, 냉연코일, 용강 등으로 확인되었다.

CASE-A 사업장의 폐수배출시설 설치허가서에 등록된 수질오염물질은 BOD, COD, SS, T-N, T-P, 음이온계면활성제, 아연, 철, 크롬, 구리, 납, 비소, 시안, 6가 크롬, 카드뮴, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 페놀류, 셀레늄, 벤젠, 사염화탄소, 디클로로메탄, 1,1-디클로로에틸렌, 1,1-2디클로로에탄, 수은 등 25종이었다.

CASE-A 사업장에서 검출된 수질오염물질에서 망간은 제강용 철합금(마그네슘합금, 알루미늄합금, 구리 합금 등), 탈산제, 내식제, 특수합금 등으로 사용되어 배출이 될 수 있는 개연성이 높은 것으로 조사되었다. 특히 구리는 금속제조 합금과 관련된 제련, 가공 공정에서 배출 개연성이 높은 것으로 확인되었고 납은 광석 및 금속파이프에서 배출 개연성이 높은 것으로 조사되었다. 또한 비소는 합금 첨가물, 부식억제제 등에 사용되고 금속 제련소에서 배출이 가능한 것으로 조사되었으며, 셀레늄은 강재의 내식재, 산화제 등으로 사용되고 광석 및 금속제련소 등에서 산업폐수로 배출될 개연성이 높은 것으로 확인되었다. 불소는 철강 및 알루미늄 합금제 등에 사용되고 금속의 세정 및 주조물의 세정과정에서 배출 개연성이 높은 것으로 확인되었다.

1차 철강 제조업의 조사대상 사업장 중에서 CASE-A 사업장의 수질오염물질에 대한 개연성 분석 결과를 Table 3에 나타내었다.

3.1.4 수질오염물질 배출목록 구축 결과

1차 철강 제조업의 현장조사를 통한 수질오염물질 분석 결과, 해외 선진국의 배출목록, 허가서 등을 통한 개연성 분석 결과의 결과를 토대로 1차 철강 제조업의 수질오염물질 배출목록 구축 결과를 Table 4에 나타내었다.

1차 철강 제조업의 수질오염물질 배출목록은 조사대상 물질 45종 중 특정수질유해물질 구리, 납, 비소, 수은 등 12종과 특정수질유해물질을 제외한 수질오염물질 18종(BOD, COD 등)으로 총 30종으로 구축하였다.

3.1.5 수질오염물질의 배출목록 비교･분석 결과

본 연구에서는 조사대상 업종별 배출목록과 폐수배출시설 허가서상 배출목록 비교분석을 통해 현재의 산업폐수관리체계 등을 검토하고자 하였다. 현장조사를 통한 조사대상업종에 대한 수질오염물질 분석 결과는 중요한 의미를 가지고 있다. 그 이유는 국내에서 산업폐수배출허가를 받은 사업장은 10년 이상 허가 갱신을 하고 있지 않기 때문이다. 또한 한번 허가는 영원한 허가라는 인식에 대한 검토가 필요한 시점에서 본 연구가 가지고 있는 가치와 의미는 중요하다고 사료된다. 환경부, 지자체 등에서 지도단속 등 사업장 점검시 위반사례가 많은 것도 허가서에는 없는데 현장점검에서 검출된 특정수질유해물질 등이 문제가 되고 있는 것이 현실이다. 점검 사업장에서는 그동안 허가 갱신을 하지 않고 산업폐수배출시설을 운영해 왔기 때문에 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다.

본 연구에서는 1차 철강 제조업의 조사대상사업장별로 현장조사를 통해 허가서, 설문조사표 등을 수집하여 사업장별 산업폐수배출시설의 허가서상 배출 물질에 대한 정보를 수집하였다.

1차 철강 제조업의 사업장을 조사한 결과, 조사대상 사업장 8개소의 폐수배출시설 설치허가서에 등록된 수질오염물질과 현장조사를 토대로 작성된 배출목록의 수질오염물질이 일치하는 항목은 COD, SS, 퍼클로레이트, pH 등 4종이었다.

현장조사 결과에서 수질오염물질이 검출되었지만, 조사당시 허가서에 기재되어 있지 않은 물질은 BOD, T-N, T-P, 니켈, 망간, 바륨, 불소, 아연, 철, 크롬 등 10종으로 확인되었다. 또한, 조사당시 허가서에는 등록되어 있지만 현장조사 결과에서 검출되지 않는 수질오염물질은 노말헥산추출물질(광유류･동식물성유지류), ABS, 톨루엔, 자일렌, 생태독성물질 등 6종이었다. 이러한 결과가 나타난 것은 일부 사업장에서 조사대상 사업장에서 허가를 받고 10년 이상 허가 물질에 대한 검토 및 등록을 하지 않았기 때문인 것으로 조사되었다.

특정수질유해물질은 현장조사 결과와 폐수배출시설 설치허가서에 기재된 항목이 동일한 항목은 구리만 해당되었으며, 현장조사를 통해 특정수질유해물질이 검출되었던 납, 비소, 시안, 셀레늄, 디에틸헥실프탈레이트(DEHP), 폼알데하이드, 에피클로로하이드린 등 7종은 조사당시 사업장 허가서에는 등록되어 있지 않았는데, 대부분의 사업장에서 허가서에 등록된 물질에 대한 검토를 하지 않은 것으로 조사되었다. 특히 초기에 허가를 받은 사항과 다르게 원료, 부원료 등의 종류가 늘어났고 생산품이 늘어났음에도 불구하고 폐수배출허가서를 갱신하지 않은 사업장이 있었다.

1차 철강 제조업의 조사대상사업장별로 조사대상 업종별 배출목록과 폐수배출시설 허가서상 배출목록 비교분석 결과를 Fig. 2에 나타내었다.

Fig. 2. Comparative analysis of the water pollutants emitted by the primary steel manufacturing facility.

3.2.1 산업폐수배출시설의 현황 및 특성

석유정제품 제조업은 원유, 역청물질 또는 이들의 분할제품으로 가스 또는 액상의 연료, 조명유, 윤활유, 그리스 및 관련 생산품을 생산하는 산업활동을 말한다. 구입한 석유정제 분할제품을 재처리하여 관련 석유정제품을 추출 또는 제조하는 경우에도 여기에 포함된다(^{NIER, 2006}).

환경부의 전국수질오염원조사자료(Water Emission Man-agement System, WEMS)에 제시된 국내의 폐수배출시설 사업장수는 53,758개소이고 석유정제품 제조업의 산업폐수배출시설은 108개소로 확인되었다. 사업장 규모는 1종(2,000 m³/일 이상)이 7개소, 2종(700~2000 m³/일)이 1개소, 3종(200~700 m³/일)이 3개소, 4종(50~200 m³/일)이 4개소, 5종(제1종부터 제4종까지의 사업장에 해당하지 않는 배출시설)이 93개소로 확인되었다.

석유정제품 제조업의 사업장 규모별 방류량은 1종 사업장(7개소)의 방류량이 92,073.0 m³/일, 2종 사업장(1개소)의 방류량은 1,860.0 m³/일, 3종 사업장(3개소)의 방류량은 581.5 m³/일, 4종 사업장(4개소)의 방류량은 182.0 m³/일, 5종 사업장(93개소)의 방류량은 274.6 m³/일로 확인되었다. 또한 방류형태별로 조사한 결과, 직접방류 사업장이 18개소, 간접방류 사업장은 21개소, 기타(전량 위탁처리, 전량 재이용)는 69개소로 확인되었다.

석유정제품 제조업의 폐수처리방법을 조사한 결과, 물리적처리가 7개소, 물리+화학처리가 18개소, 물리+화학+생물처리가 11개소, 무방류처리가 3개소, 면제승인이 2개소, 위탁처리가 63개소, 기타가 4개소로 확인되었다.

석유정제품 제조업의 일반현황 및 폐수처리방법을 Fig. 3에 나타내었다.

Fig. 3. General status and wastewater treatment method in the petroleum refinery.

3.2.2 현장조사 결과

석유정제품 제조업의 조사대상사업장에서 모두 검출된 물질은 BOD, COD 등 수질오염물질 13종이며, 특정수질유해물질은 구리로 확인되었다. 또한 원폐수와 방류수 모두 검출되지 않은 항목은 카드뮴과 그 화합물, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 사염화탄소, 1,1-디클로로에틸렌, 1.2-디클로로에탄, 1,4-다이옥산, 염화비닐, 브로모포름 등 특정수질유해물질만 9종이었다.

석유정제품 제조업의 조사대상사업장의 수질오염물질의 평균 농도 및 제거효율을 산정한 결과, BOD는 유입수가 231.8 mg/L, 유출수는 7.9 mg/L이고 제거효율은 96.6%로 나타났고 COD의 유입수는 470.8 mg/L, 유출수는 15.6 mg/L이고 제거효율은 96.7%로 나타나는 등 1차 철강제조업보다 제거효율이 높은 경향을 보였다. 조사대상사업장의 특정수질유해물질을 포함한 수질오염물질은 대부분의 시설에서 폐수처리시설의 효율적인 운영관리가 되고 있는 것으로 확인되었다. 또한 특정수질유해물질 중에서는 구리, 셀레늄 등의 제거효율이 70% 이하로 나타난 것을 제외하고 대부분의 항목은 운영관리가 잘 되고 있기 때문에 수질오염물질에 대한 처리성도 높은 것으로 나타났다.

석유정제품 제조업의 수질오염물질 검출율 분석 결과, 특정수질유해물질을 제외한 수질오염물질에서는 검출율이 높은 반면에 특정수질유해물질은 검출율이 낮은 경향을 보였는데, 이는 1차 철강제조업과 비슷한 경향을 보였다. 또한 조사대상사업장에서 폐수배출시설 허가를 받을 때 특정수질유해물질을 제외한 BOD, SS 등 수질오염물질 위주로 허가를 받았으며, 실제로 구리, 납 등을 제외한 다수 특정수질유해물질의 배출이 되지 않는 특성을 가진 업종인 것으로 확인되었다.

석유정제품 제조시설의 조사대상사업장의 수질분석결과와 검출율 분석결과를 Table 5에 나타내었다.

3.2.3 개연성 분석 결과

석유정제품 제조업의 조사대상사업장별로 개연성 분석을 수행하여 현장조사 결과에 대한 근거자료를 마련하고 수질오염물질 배출목록 구축 시 검토자료로 활용하기 위한 개연성 분석을 수행하였다.

CASE-B 조사대상사업장의 허가서, 사업장 담당자 면담 등을 통해 개연성 분석을 수행한 결과, 사용 중인 원료 및 부원료는 수소, 나프타, 이소부티렌 등이였고 생산 제품은 프로필렌, 프로판, 연료가스, 중질분해 나프타로 확인되었다.

CASE-B 사업장의 폐수배출시설 설치허가서에 등록된 수질오염물질은 BOD, COD, SS, T-N, T-P, 구리, 납, 비소 등 8종으로 확인되었다.

CASE-B 사업장에서 검출된 수질오염물질은 BOD, COD, SS, 구리, 납, 비소 등이였고 석유화학공정, 석탄증류공정에서 배출이 가능한 것으로 확인되었다. 이와 관련하여 ^{Cho et al. (2015)}은 석유 정제품 제조업 13개 사업장을 대상으로 실태조사를 수행하였는데, 그 결과 산업폐수배출시설의 유입수와 유출수에서 BOD, COD, TOC, 구리 등의 수질오염물질이 배출되는 것으로 보고하였다.

석유정제품 제조업의 조사대상 사업장 중에서 CASE-B 사업장의 수질오염물질에 대한 개연성 분석 결과를 Table 6에 나타내었다.

3.2.4 수질오염물질 배출목록 구축 결과

1차 철강 제조업의 현장조사를 통한 수질오염물질 분석 결과, 해외 선진국의 배출목록, 허가서 등을 통한 개연성 분석 결과의 결과를 토대로 1차 철강 제조업의 수질오염물질 배출목록 구축 결과를 Table 7에 나타내었다.

1차 철강 제조업의 수질오염물질 배출목록은 조사대상 물질 45종 중 특정수질유해물질 구리, 납, 비소, 수은 등 12종과 특정수질유해물질을 제외한 수질오염물질 18종(BOD, COD 등)으로 총 30종으로 구축하였다.

3.2.5 수질오염물질의 배출목록 비교·분석 결과

석유정제품 제조업의 사업장을 조사한 결과, 조사대상 사업장 5개소의 폐수배출시설 설치허가서에 등록된 수질오염물질과 현장조사를 토대로 작성된 배출목록 구축 결과를 비교하였는데, 배출물질이 일치하는 항목은 BOD, COD, SS, T-N, T-P, 노말헥산추출물질(광유류·동식물성유지류) 등 7종으로 확인되었다.

현장조사 결과에서 수질오염물질이 검출되었지만, 조사당시 허가서에 기재되어 있지 않은 물질은 니켈, 망간, 바륨, 불소, 아연, 철, 크롬, 톨루엔, 자일렌, pH 등 10종으로 확인되었다. 또한 조사당시 허가서에는 등록되어 있지만 현장조사 결과에서 검출되지 않는 수질오염물질은 ABS, 퍼클로레이트, 생태독성물질 등 3종이었다. 이러한 결과는 조사대상사업장에서 허가를 받고 허가 갱신을 하지 않았기 때문이라고 판단되며, 10년 이상 허가된 물질에 대한 검토를 통한 허가서에 수질오염물질의 등록을 하지 않았기 때문인 것으로 확인되었다.

특정수질유해물질은 현장조사 결과와 폐수배출시설 설치허가서에 기재된 항목이 동일한 항목은 납, 벤젠, 아크릴로니트릴 등 3종으로 확인되었다. 현장조사에서 특정수질유해물질이 검출되었던 나프탈렌, 폼알데하이드, 에피클로로하이드린 등 3종은 조사당시 사업장 허가서에는 등록되어 있지 않았는데, 대부분의 사업장에서 허가서에 등록된 물질에 대한 검토를 하지 않은 것으로 조사되었다.

석유정제품 제조업의 조사대상사업장별로 조사대상 업종별 배출목록과 폐수배출시설 허가서상 배출목록 비교분석 결과를 Fig. 4에 나타내었다.

Fig. 4. Comparative analysis of the water pollutants emitted by the petroleum refinery.