2.1 Pollution load reduction

한강수계 1단계, 3대강수계 3단계 완료 후 평가결과, BOD, T-P 모두 4대강 수계에서 계획 수립 시 할당된 오염부하량보다 실제 배출된 오염부하량이 적게 배출된 결과(BOD 23.0%, T-P 25.6%)가 나타났다(^{NIER, 2022b}). Table 2에 4대강수계 할당부하량 및 배출부하량 현황을 나타냈고, Fig. 2에 진위천 오염부하량 감소 현황을 도식화하여 나타냈다.

Fig. 2. Reduction status of discharge loading in Jinwi Cheon (NIER, 2022b).

2.2 Water quality improvement

오염총량제가 시행되기 전(2004년)에 비해 시행한 후(2020년) 수질은 현저하게 개선되었다. 수질환경기준 약간등급(Ⅱ) 이내 비율이 BOD(70.5 → 84.3 %), T-P(58.3 → 81.4 %) 모두 증가된 결과로 나타났다. 또한 목표수질 달성율은 2020년 기준 BOD가 120개 단위유역 중 81개가 목표수질을 달성해 68 %로 조사됐고, T-P가 119개 단위유역 중 86개가 달성해 72 %로 조사되었다(^{NIER, 2022b}).

물론 수질개선이 100 % 오염총량제에 의한 것이라고 단정할 수 없지만 오염총량제 시행으로 인해 다양한 오염원에 대한 관리를 비롯해 공공하수처리시설 및 폐수종말처리시설 방류수질 강화, 하수처리구역 확대, 하수관로 정비, 비점오염물질 저감, 하수 재이용, 축산자원화 등으로 인해 하천수질에 긍정적 영향을 줬을 것으로 판단된다. Table 3에 4대강수계 단위유역별 목표수질 달성 및 초과 현황을 나타냈고, Fig. 3에 신천A 목표수질 지점의 수질개선 현황을 나타냈다.

Fig. 3. Change in water quality status in Sincheon A.

2.3 Limit

현행 오염총량제는 오염부하량 저감, 수질개선 등 많은 장점에도 불구하고 경제적, 사회적, 기술적 변화의 여건 속에서 분명한 한계점을 보였으며 그 한계점을 Fig. 4에 나타내었다.

Fig. 4. Analysis of the limitations of the current total pollution load control system.

수질과 오염부하량과의 인과관계 분석이 부족하여 배출부하량은 감소했는데도 불구하고 수질이 지속적으로 악화되는 경우에서의 정밀원인분석 및 맞춤형 대안 제시가 미흡했다. 또한 공장폐수 증가, 각종 화학물질 사용량 증가 등에 따른 유해물질 미관리 및 관리기준을 초과한 다양한 오염물질(중금속, TOC, T-N, SS 등)에 대한 관리는 여전히 배출농도로만 관리되고 있는 실정이다. 게다가 삭감이 용이한 공공하수처리시설 위주로 오염총량관리계획 및 이행을 하고 있어 가축분뇨, 도로먼지, 농업오염 등 비점오염원에 대한 관리는 상대적으로 미흡하였다.

더욱 일반적 접근이 곤란할 정도로 관련 내용이 복잡하고 어려워 지역사회의 관심도가 낮고 지역주민이 쉽게 체감하기 어려우며, 현장조사 및 실측에 기반한 계획 수립 및 이행사항 평가 부족, 할당부하량과 수질간의 보다 과학적인 분석자료 제공 미흡, 할당부하량 준수 여부의 획일적 평가 등이 제도 시행상 나타난 한계라 할 수 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 지속적인 제도의 개선이 필요하리라 판단된다.

3.1 Utilization of water quality TMS and self-measurement data

지금까지 오염물질 배출⋅삭감시설에 대해 주기적(8일 간격/년 30회 이상)으로 수질⋅유량 모니터링을 수행하여 오염부하량을 산정했다. 모니터링은 2020년 기준 공공하⋅폐수처리시설(약 2,000개), 오수처리시설(약 3,200개), 축산⋅산업⋅양식⋅매립장 폐수배출시설 및 비점오염저감시설(약 500개) 등 5,700개 정도이다.

하지만 관련규정에 의해 자기측정 법적의무 확대 및 수질TMS 기기의 신뢰도 개선(사용자 조작 차단, 상대정확도 개선 등) 등 여건 변화에 따라 현재 운영중인 배출⋅삭감시설 모니터링을 축소시키고 수질TMS 또는 자가측정자료를 이행평가에 활용토록 하였다.

자가측정은 하수도법, 가축분뇨의 관리 및 이용에 관한 법률, 물환경보전법, 폐기물관리법 등에 따라 오염원별 측정의무가 규정되어 있으며, 수질TMS는 물환경보전법에 따라 공공하⋅폐수처리시설 등 일정규모 이상의 시설로 규정하고 있다. 각각의 모니터링 자료(T-P)를 비교한 결과, 수질TMS 정상(대체(비정상자료 대신 기자료를 토대로 생성된 자료) 포함)자료와 자가측정자료가 배출⋅삭감 모니터링 자료와 거의 유사함을 확인할 수 있어 자료의 활용가능성을 확인하고 시설별 활용방안을 마련하였다. Fig. 5에 배출⋅삭감 모니터링, 수질TMS(정상자료, 대체자료, 비정상포함자료), 자가측정 등의 자료(T-P)를 비교하여 나타내었다. P value가 0.05 보다 크면 통계적으로 유의한 차가 없어 Fig. 5의 동일 알파벳은 통계적으로 유의적인 차가 없다는 것을 의미한다.

Fig. 5. Comparative review of measurement data.

배출⋅삭감 모니터링은 특정 시간대 Spot 측정하고, 측정자료의 연속성 부족(보통 12~2월 미측정), 다른 측정에 비해 측정횟수가 적으며 자가측정자료는 오수처리시설과 축산폐수배출시설에서 측정횟수가 부족하고 산업폐수처리시설은 법적으로 측정의무가 없다. 또한 수질TMS는 BOD 미측정, 설치규모 이하 미측정, 일부 시설에서 정상자료일수 부족(대상시설 중 20%는 47~70일이 대체자료 활용), 강우영향을 받는 시설의 평가 기준 미비 등 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하고 연간수질 특성을 최대한 반영하고 자료의 중복성을 최소화하는 방향으로 접근하여 수질TMS는 T-P에 한하여 대체자료를 포함한 일평균의 연평균자료를 활용하는 방안과 자가측정자료는 BOD, T-P에 대해 연평균자료를 활용하는 방안을 마련하였다.

우선순위로는 수질TMS자료, 자가측정자료, 배출⋅삭감 모니터링 자료 순이며 Table 4에 측정자료별 활용 순위 및 측정 주기 등을 나타냈다. 우선순위는 자료의 수가 많고 법적인 의무사항 등을 고려하였으며 최종적으로 확정되는 일자가 다르지만 극히 일부만 제외하고 익년 1월에 자료의 수집이 가능하여 측정시설에 대한 평가는 익년 초에 가능할 것으로 판단된다. 더욱 전년도 이행평가는 자료의 최종 확정 후 사용되므로 수질TMS, 자가측정자료 등 자료의 사용은 문제가 없을 것으로 사료된다.

3.2 Renew pollution source unit

오염원 원단위는 어떤 오염원으로부터 유발되는 오수나 폐수 중에 포함된 오염물질량을 나타내는 것으로, 통상 오염원 하나에서 단위시간당 배출되는 오염물질량의 단위를 의미한다. 현재 오염총량제에서는 실측된 자료를 우선으로 적용하되 실측자료가 없을 경우 오염총량관리기술지침(이하 기술지침)에 있는 각종 원단위 및 계수를 기반으로 오염부하량을 산정하고 있다. 하지만 많은 오염원과 계수에 대해 이를 실제로 실측하여 오염부하량을 산정하기에는 분명한 한계가 있어 대부분 오염부하량 산정 시 기술지침의 원단위와 계수를 기반으로 오염부하량을 산정하고 있는 실정이다.

오염원은 다양하고 그 수가 너무 많고 광범위하여 전수조사를 통해 원단위 생성은 불가능하기 때문에 표본조사를 통해 대표할 수 있는 원단위를 생성하고 있다. 더욱 생활여건 변화, 기술의 향상, 사회적 이슈 등 다양한 변화속에 원단위의 품질향상과 신뢰성을 위해 주기적 갱신은 필요하며 원단위의 갱신을 위해 표본이 되는 대상지를 선정하여 유량, 농도, 부하 등 장기적 조사를 통해 새로운 원단위를 생성할 필요가 있다.

현재 오염총량제에서는 생활계, 산업계, 축산계, 양식계, 매립계, 토지계 등 6개의 오염원으로 구분하고 오염원별 원단위를 제정(2002)하고 오염원별로 일부 갱신하여 적용하고 있다. 하지만 많은 오염원에서 최초 제정된 원단위를 현재까지 적용하고 있어 오염원의 발생 및 배출 양상의 변화를 반영할 수 없는 실정이다(^{NIER, 2022b}).

특히, 축산계의 경우 사육환경의 변화를 반영하지 못할 뿐 아니라 기술지침 원단위와 국립축산과학원에서 조사한 원단위가 상이하여 일원화에 대한 요구에 따라 우선적으로 가축분뇨 발생량을 정확하기 산정할 수 있도록 축종별 원단위를 갱신하였다. 한우, 젖소, 돼지는 국립축산과학원 “가축분뇨 배출원단위 재산정 및 깔짚축사 유형별 분뇨 발생량 산정(^{NIAS, 2020})”과 “돼지분뇨 배출원단위 산정 연구(NIAS, 2021)”와 개, 말, 양⋅사슴, 가금은 국립환경과학원 “총량관리대상물질 확대를 위한 축산계 오염원 원단위 기반 연구(^{NIER, 2014})”를 반영하였다. Table 5에 개정된 축종별 발생유량 원단위를 나타냈고 Table 6에 개정된 축종분뇨 발생부하원단위를 나타냈다.

축산계 원단위 이외의 오염원 원단위에 대해서도 로드맵을 작성하여 주기적으로 갱신하고자 하였다. 총량계획 기간을 고려하여 10년 주기로 원단위를 갱신하되, 토지계는 실측조사 시 장시간 소요되는 것을 감안하여 20년 주기(1차조사(2007~2013년) 후 갱신, 2차조사(2031~2036년) 예정)로 원단위를 갱신할 필요가 있을 것으로 판단된다. 기존 갱신현황을 고려하고 최신 연구동향 및 조사기간 등을 종합적으로 검토하여 생활계, 양식계, 매립계, 산업계, 축산계, 토지계 순으로 갱신하며 갱신방법은 오염원별로 다르지만 기존자료를 최대한 활용하고 실측이 가능한 오염원에 대해서는 실측하는 방법을 마련하여 Table 7에 오염원별 원단위 현행화를 위한 조사방법을 나타냈다. 현재 생활계 원단위 현행화에 대한 연구가 진행중이며 향후 지속적으로 오염원별 원단위 현행화가 추진될 것으로 예측된다.

3.3 Adjustment of the scope of regional development projects

오염총량제는 관리대상 지역개발사업 범위(환경영향평가 대상사업, 공동주택, 농어촌생활환경정비사업 등)를 정하고 지역개발부하량 범위 내에서 해당 지역개발사업에 대한 부하량을 협의토록 제도화 되어 있다(^{ME, 2022}). 하지만 4대강 수계의 준공된 지역개발사업(3대강 3단계, 한강 1단계)은 총 7,479 건이고 준공률은 전체 30.6%으로 매우 낮은 상태이다(^{ME, 2023}).

이는 최근 인구변화 패턴 등 사회적 변화 요인을 반영하지 못할 뿐 아니라 인구집중유발시설(대형마트, 백화점 등)과 같은 대규모 지역개발이 관리대상에서 제외되고 있다. 또한 20 세대 이상의 공동주택은 주택법에 따른 사용계획 승인대상(30 세대) 미만인 경우 관리대상에서 제외하고 있어 주택법 인허가 대상과 맞지 않는 상황이다.

공동주택의 세대수는 동일한 20세대라도 지역에 따라 세대당 인구 편차가 커 배출부하량의 차이가 발생하는 등 지역별 형평성을 고려한 새로운 지역개발사업 범위 검토하였다. 게다가 복합 상업시설은 오염총량관리 지역개발사업에 해당하지 않지만 백화점, 대형마트 등 기존 판매시설에 워터파크, 아쿠아리움, 놀이시설, 영화관, 스포츠 시설, 찜질방, 도서관 등이 입점하고 여기에 창고형 마트, 호텔, 오피스텔 등과 결합하여 대형화되고 있어 배출부하량 산정을 통해 수계에 미치는 영향을 검토한 후 지역개발사업 범위에 포함 여부를 검토하였다.

기존 관리대상 공동주택은 20세대 이상이지만 사회적 여건 등 변화에 따라 세대당 인구수는 오염총량제 시행초기(2005년 2.7명, 0.054 kg/일)보다 2021년 2.2명(0.44 kg/일)으로 20% 감소하였으며, 현행 오염총량제 종료년도(2030년 2.0명, 0.04 kg/일)에는 25% 이상으로 감소 전망(^{MOIS, 2023})되며 공동주택의 세대별 지역개발부하량도 26 % 감소될 것으로 전망된다. Fig. 6에 세대당 인구수 변화를 나타냈다.

Fig. 6. Changes in population per generation (MOIS, 2023).

전체 지역개발사업(2016~2020년) 23,901 건 중 20세대 이상의 공동주택 사업건수는 9.7%이고 그 중 20세대 이상 30세대 미만의 사업건수는 36.2%이다. 공동주택 지역개발부하량 1,463 kg/일 중 20~30세대에 해당하는 지역개발부하량은 10.8%에 해당되어 30세대 미만 공동주택 개발건수에 비해 지역개발부하량의 비율이 적다(^{NIER, 2021}).

상업시설(경기도 소재, BOD 12.26 kg/일) 및 오피스텔(서울시 소재, BOD 2.32 kg/일) 배출부하량은 협의 대상시설(3대강수계 3단계, 한강수계 1단계) 부하량 중 각각 상위 2.1%, 10.3%에 해당된다(^{NIER, 2021}). 최근 5년간(2017~2021년) 30 세대 미만 공동주택은 개발건수(773 건)에 비해 배출부하량(159 kg/일)은 상대적으로 적은 반면(개발건당 약 0.17 kg/일) 서울/경기 인구집중유발시설 건수는 총 360 건에 배출부하량은 964.7 kg/일(BOD 기준)이다. 이는 배출부하량이 높은 인구집중유발시설 관리를 통해 보다 효율적인 할당부하량(수질) 관리가 가능할 것으로 판단된다. Table 7에 서울과 경기도 인구집중유발시설별 오염부하량 현황을 나타냈다.

이에 따라 지역개발사업 범위에 오염부하량이 적은 20세대 이상 30세대 미만의 공동주택은 제외하고 지역개발부하량이 큰 인구집중유발시설(업무용건축물, 판매용건축물, 복합건축물)을 포함하여 효율적인 지역개발부하량 관리가 가능하게 개선하였다. 더불어 5년간(2017~2021년) 인구집중유발시설 및 20~30 세대 미만 공동주택 사업을 고려한 연평균 부하량 수준에서 조정이 가능토록 했다. Fig. 7에 기존과 향후 지역개발부하량 확보체계를 나타냈다.

Fig. 7. Regional development load security system.

향후 환경영향평가 미대상 허가대상 축사와 1~2종의 폐수배출시설 사업장이 해당 수계에 미치는 영향(오염부하량 등), 지역개발사업 관리의 용이성 등을 고려하여 지역개발사업 범위에 포함시키는 방안을 검토할 예정이다.

3.4 Implementation TOC the total pollution load control system

수계 내 유기물질 관리를 위해 BOD를 대상으로 오염총량제를 시행하고 있으나, BOD는 신속하고 정확한 측정이 어렵고 난분해성 유기물질 측정이 곤란하다는 한계가 있다. 게다가 BOD 수질개선을 위한 오염총량제 등 각종 정책 시행으로 4대강 BOD 수질은 개선되거나 최소한으로 유지되고 있는 추세이나 TOC 농도는 대체적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 낙동강 물금지점에서 TOC 농도가 3.7 mg/L(2011년)에서 4.4 mg/L(2020년)로 18.9% 증가했다(^{NIER, 2022a}). 이에 BOD 중심의 유기물질 관리의 한계를 극복하고 난분해성 유기물질 배출 증가에 대응하기 위해 TOC 오염총량제 도입 필요성이 대두되어 지난 10년동안 TOC 오염총량제 시행을 위한 각종 기반(원단위, 모델 등)을 마련했다.

TOC 오염총량제는 관리지역을 현행 BOD, T-P처럼 전 수계에 대해 의무적으로 시행하지 않고 TOC 관리가 필요한 지역에 국한하여 맞춤형으로 제도를 설계할 예정(다만 시범사업 후 평가를 통해 구체적 방향 설정 등 최종 결정)이다. 이런 방향으로 TOC 맞춤형 총량제 시행방안을 마련하고 그에 따라 시범대상지역(금호강, 남강유역)를 선정하여 관리계획을 수립하고 있다.

기존 오염총량량제와 차이점은 기준유량, 관리지표, 평가기한, 중점관리하천 관리 등에서 다르며, TOC 맞춤형 총량제 시행방안(안)에 대한 구체적인 사항을 Table 8에 나타냈다. TOC 맞춤형 총량제 시행방안에 따라 관리계획에 대한 개념도는 Fig. 8에 나타냈고, 선정된 중점관리하천(남천)에 대한 현황조사를 통해 어느 지점에서 TOC 농도가 가장 높아 관리해야 하는지를 확인하였다. 남천에 대한 현장조사 결과를 Fig. 9에 나타냈다.

Fig. 8. Conceptual diagram of the management plan.

Fig. 9. Survey status on the main management stream (Namcheon).

현재 수립중인 시범지역에 대한 관리계획을 수립(2023년)하고 관리계획에 따라 이행사항 평가(2023~2025년)를 통해 TOC 맞춤형 총량제에 대한 시행방법, 시행지역, 시행시기 등을 최종 결정(2026년)할 예정이다. 이렇게 결정된 내용에 따라 대상지역에 대해 목표를 설정(2027년)하고 기본계획 수립(2029년) 및 시행계획을 수립(2030년)하여 본격적으로 TOC 총량제를 시행(2031년~)할 예정이다.

3.5 Performing a precise cause analysis

현행 목표수질을 초과한 지역에서 오염총량관리시행계획을 수립하여 할당부하량 달성여부에 대해 매년 이행평가를 시행하고 있다. 하지만 이행평가 시 할당부하량 만족여부에 대해 초점을 맞추고 있어 수질과 상관없이 할당부하량 초과 시에 한하여 조치계획을 수립하고 있다. 따라서 수질과 오염부하량과의 연계 분석 누락, 초과 원인 규명 미흡, 지역⋅오염원에 대한 적정 조치방안 부족, 조치 이후 평가 부재 등이 이행평가 한계로 제기되고 있다. 더욱 목표수질 초과 및 지속적 수질악화에도 할당부하량 만족하면 조치계획을 미수립하는 등 수질과 연계한 구체적 방안(원인분석 및 대책마련 등)이 미흡한 상태이다. 또한 조치계획이 수립되었다 하더라도 현실성이 떨어지는 내용(축산시설 인허가 제한, 오염원 전수조사 등)들이 많아 끊임없이 실효성이 제기되고 있다. Table 9에 한강수계 1단계 이행평가 결과에 따른 조치계획 현황을 년도별로 나타내었다.

이런 이유로 해당 수계의 수질개선 등 실효성 있는 오염총량제 시행을 위해 오염총량관리시행계획에 대한 이행사항 평가 효율성 제고의 목적으로 정밀원인분석(이하 “정밀평가”)를 도입했다.

우선, 정밀평가 대상지를 선정하기 위해 단위유역을 4가지 유형으로 구분하였다. 4가지 유형에 대해 Fig. 10에 나타냈고 이는 오염부하량 증가여부와 수질정도에 따라 구분했다. 4가지 유형중 할당부하량은 만족(또는 배출부하량 감소)하면서 목표수질을 초과(수질 지속적 악화)한 단위유역에 대해 현장조사를 통해 수질악화에 대한 정밀평가를 시행하고 원인별 맞춤형 대책을 마련할 필요가 있을 것으로 판단된다. 수질이 악화되면서 오염부하량 증가, 수질이 개선되면서 오염부하량 증가하는 지역에 대해서도 이행평가 결과를 토대로 구체적인 원인분석이 필요할 것으로 판단된다.

Fig. 10. Relationship between water quality and pollution load.

정밀평가 내용으로는 오염부하량 및 그 외 조건이 수질에 미치는 영향을 통해 수질 및 오염부하량과의 연계 분석하고, 정화조, 오수처리, 관로, 분뇨, 하수처리시설 등으로 시설별 및 용량별(대규모, 중규모, 소규모 등)로 구분하여 초과정도(초과량, 빈도 등)를 분석한다. 또한 오염원 추적조사, 불명오염원 조사, 지하수 영향조사, 수질항목간 특성분석 등 현장확인을 통해 실질적으로 수질에 미치는 영향조사, 오염원 공간적 분포, 시간적으로 영향을 미치는 원인 등을 통해 표면적으로 드러나는 오염원 이외 원인을 찾아 원인에 맞는 맞춤형 조치계획 수립 및 후속조치(계획변경 등)를 하는 것이 주요 내용이다.

신천A(산업계, 생활계 위주), 탐진A(축산계, 토지계 위주)를 중심으로 시범적으로 정밀평가를 추진하고 있으며 Fig. 11에 신천 상류의 현장조사 결과를 나타냈다.

Fig. 11. Results of field survey of upper Sincheon.

이를 토대로 정밀평가 시행방안 및 시행체계, 대상지 선정 기준 등에 대한 정밀평가 가이드라인을 제시할 예정이며 제시된 가이드라인에 따라 정밀평가를 시행할 예정이다.