이 글의 목적은 국내 물환경 관련 법령에서 정하는 페놀류 수질 배출허용기준을 체계적으로 정리하고, 현장에서 폐수처리 및 자가측정·TMS 운영 시 실무자가 바로 활용할 수 있는 관리 포인트를 제시하는 것이다.
1. 페놀류 수질오염물질의 개념과 특징
페놀류는 벤젠고리에 하이드록실기(-OH)가 결합된 화합물을 말하며, 대표적으로 페놀(phenol), 크레졸(cresol), 크실레놀(xylenol), 노닐페놀(nonylphenol), 옥틸페놀(octylphenol) 등이 있다. 이들 물질은 방향족 구조를 가지고 있어 난분해성이며, 독성이 비교적 높은 편에 속하는 유기오염물질이다.
페놀류는 석유화학, 합성수지, 코크스, 제철, 반도체·디스플레이, 제약·정밀화학, 제지·염색 공정 등에서 다양하게 발생한다. 타르, 코크스오븐 응축수, 레진·접착제 제조 폐수, 세정·스트리핑 공정에서 사용된 용액, 항산화제·계면활성제 원료 등에 널리 존재한다. 이 때문에 많은 제조업 사업장에서 페놀류 배출허용기준이 허가·신고 조건의 핵심 항목으로 설정되는 경우가 많다.
페놀류는 수생생물에 대한 급성·만성 독성이 크고, 일부 물질은 내분비계 교란 가능성이 제기되어 있다. 물속에서 특유의 자극성 냄새를 유발하며, 먹는물의 맛·냄새를 악화시킨다. 또한 염소 소독 과정에서 클로로페놀류, 클로로아니솔류 등의 2차 오염물질을 생성할 수 있어 상수원 보호 측면에서도 엄격한 관리가 필요하다.
2. 페놀류 수질 배출허용기준의 법적 구조
우리나라에서 페놀류 수질 배출허용기준은 물환경 관련 기본법의 하위 시행규칙 별표에서 규정하고 있으며, 다음과 같은 구조로 이해하는 것이 실무에 유리하다.
2.1 수질오염물질·특정수질유해물질 체계
수질 관련 법령에서는 수질오염을 유발하는 물질을 크게 두 가지 축으로 분류한다.
- 일반 수질오염물질 : BOD, COD, SS, 총질소, 총인, 페놀류함유량, 중금속류 등 다수 항목이다.
- 특정수질유해물질 : 인체 및 수생태계에 대한 위해성이 매우 높은 30여 종의 물질로, 별도의 적용기준을 갖는 물질군이다.
페놀류는 “페놀류함유량”이라는 총량 항목으로 일반 수질오염물질에 포함되며, 동시에 페놀(phenol)과 펜타클로로페놀(pentachlorophenol)은 각각 별도 항목으로 수질오염물질이자 특정수질유해물질로 관리된다. 따라서 실무에서는 아래 세 가지를 모두 구분하여 이해해야 한다.
- 페놀류함유량
- 페놀
- 펜타클로로페놀
2.2 지역구분에 따른 페놀류함유량 배출허용기준
페놀류함유량은 법령상 “페놀계 화합물의 총량을 페놀로 환산한 값”으로 정의되며, 지역구분에 따라 배출허용기준이 달라진다. 기본 구조는 다음 표와 같다.
| 지역구분 | 페놀류함유량 배출허용기준 (mg/L) | 적용 의미 |
|---|---|---|
| 청정지역 | 1 이하 | 상수원보호구역 등 수질보전이 특히 필요한 지역에 적용되는 가장 엄격한 기준이다. |
| 가지역 | 3 이하 | 상대적으로 수질보전 필요성이 높은 구간에 적용되는 기준이다. |
| 나지역 | 3 이하 | 일반적인 하천·호소 구간에 적용되는 기준으로, 많은 산업단지에서 기본 기준이 된다. |
| 특례지역 | 5 이하 | 공업지역 등 특정 구간에 대해 별도로 설정되는 기준으로, 주변 수질 여건을 고려해 설정된다. |
지역구분은 유역별 수질 관리계획과 연계되어 별도의 고시·지도로 정해지며, 같은 하천이라도 상류·중류·하류 구간에 따라 상이한 지역구분이 적용될 수 있다. 따라서 사업장은 허가·신고서 및 관할 지자체 안내문에서 자사 배출구가 어느 지역구분에 속하는지 먼저 확인해야 한다.
주의 : 동일한 페놀류 배출허용기준이라도 지자체 조례에서 강화기준을 추가로 정할 수 있으므로, 관할 지자체의 고시·조례를 별도로 확인해야 한다.
2.3 개별물질 기준: 페놀과 펜타클로로페놀
페놀류는 총량 항목이지만, 개별 물질인 페놀과 펜타클로로페놀은 위험성이 높아 별도의 배출허용기준을 가진다. 개략적인 구조는 다음과 같이 정리할 수 있다.
| 항목 | 일반 배출허용기준 (mg/L) | |||
|---|---|---|---|---|
| 청정지역 | 가지역 | 나지역 | 특례지역 | |
| 페놀 | 0.1 이하 | 1 이하 | 1 이하 | 1 이하 |
| 펜타클로로페놀 | 0.001 이하 | 0.01 이하 | 0.01 이하 | 0.01 이하 |
위 기준은 “페놀류함유량”과는 별도로 판단되는 항목이다. 즉, 사업장의 분석결과에는 일반적으로 다음 세 값이 모두 표시된다.
- 페놀류함유량 (총량)
- 페놀 (개별물질)
- 펜타클로로페놀 (개별물질, 검출한계 수준에서 주로 불검출 관리)
실무에서는 이 세 항목이 각각 해당 지역 배출허용기준 이내인지 모두 확인해야 하며, 어느 하나라도 초과하면 위반으로 간주된다.
2.4 특정수질유해물질 적용기준과 페놀류
페놀과 펜타클로로페놀은 특정수질유해물질에 포함되며, 별도의 “폐수배출시설 적용기준”이 존재한다. 적용기준은 특정수질유해물질이 포함된 폐수를 배출하는 시설인지 여부를 판정할 때 사용하는 농도 기준이다.
| 물질명 | 특정수질유해물질 폐수배출시설 적용기준 (mg/L) | 의미 |
|---|---|---|
| 페놀 | 0.1 | 폐수에 페놀이 이 농도 이상 포함되어 배출되면 특정수질유해물질 폐수배출시설에 해당할 수 있다. |
| 펜타클로로페놀 | 0.001 | 매우 낮은 농도에서도 특정수질유해물질 관리대상이 되므로, 분석 시 검출한계 관리가 중요하다. |
특정수질유해물질 폐수배출시설에 해당하면 설치허가 시 입지 제한, 정기적인 배출량 조사, 공표, 자가측정 관리 등 추가적인 의무가 부과될 수 있다. 특히 페놀을 공정원료 또는 보조제(예: 레진 원료, 방청제, 세정제 등)로 사용하는 사업장은 다음 사항을 반드시 확인해야 한다.
- 원료·제품 SDS에 페놀·펜타클로로페놀 함유 여부 및 함유량 표시
- 공정 배출수 중 페놀·페놀류 예상 농도 범위
- 배출허용기준뿐 아니라 특정수질유해물질 적용기준을 동시에 만족하는지 여부
주의 : 특정수질유해물질 적용기준은 “배출허용기준”과 용도가 다르다. 적용기준은 시설 분류·허가 판단 기준이며, 배출허용기준은 실제 방류수 농도 제한 기준이라는 점을 구분해야 한다.
3. 업종별 페놀류 발생 특성과 관리 포인트
페놀류는 업종에 따라 발생 위치·농도·형태가 크게 다르므로, 단순히 배출허용기준 값만 외우는 것보다 공정 특성에 맞는 발생원 파악이 중요하다.
3.1 주요 발생 업종과 특성
| 업종·공정 | 주요 발생원 | 특징 및 주의사항 |
|---|---|---|
| 석유화학·합성수지 | 페놀·비스페놀A, 레진 제조, 항산화제·안정제 사용 공정 | 원료 자체에 페놀류가 고농도로 포함될 수 있어 원수 농도가 높게 나타나며, 활성탄·흡착공정이 필수적이다. |
| 제철·코크스 | 코크스오븐 응축수, 타르 세정수 | 페놀류 외에 시안, 암모니아 등과 혼합되어 복합오염 특성을 보이며, 스트리핑 및 생물학적 처리를 조합해야 한다. |
| 반도체·디스플레이 | 포토레지스트, 현상액, 스트리퍼, 세정제 | 유기용제와 함께 페놀계 레지스트 성분이 포함될 수 있으며, 유량이 변동적이라 균질화조 운영이 중요하다. |
| 제약·정밀화학 | 중간체 합성, 용매 회수·세정수 | 다양한 방향족 화합물과 혼합되어 독성이 강할 수 있으므로, 독성 부하를 고려한 단계적 처리 설계가 필요하다. |
| 제지·염색 | 염료·보조제, 방부제, 계면활성제 | 노닐페놀계 계면활성제, 방부제 사용 이력이 있는 경우 페놀류 항목에 영향을 줄 수 있다. |
3.2 공정 설계·운전에서의 핵심 체크포인트
- 배출구 기준 항목 재확인 : 허가증과 관할 지자체 통보문에서 “페놀류함유량, 페놀, 펜타클로로페놀”이 모두 포함되어 있는지, 각 기준값이 어떻게 설정되어 있는지 확인한다.
- 고농도 배출원의 분리 : 코크스 응축수, 레지스트 세정수 등 소량 고농도 스트림은 별도로 회수·전처리 후 본 처리수로 혼합하는 방식이 효과적이다.
- 균질화조 운영 : 시간대별 농도 변동을 완충해 하루 평균 농도를 안정화시키는 것이 배출허용기준 준수에 매우 중요하다.
- 비상시 바이패스 금지 : 설비 트러블 시 고농도 폐수가 직접 방류되지 않도록 우회라인·비상저류조 설계를 명확히 해 두어야 한다.
주의 : 기존에는 페놀류를 취급하지 않던 공정이라도, 원료 대체·신규 보조제 도입 등으로 SDS에 페놀·알킬페놀류가 추가될 수 있다. 원료 변경 시 반드시 수질오염물질·특정수질유해물질 해당 여부를 검토해야 한다.
4. 페놀류 분석·측정방법 및 자가측정 실무
배출허용기준을 준수하기 위해서는 공정시험기준에 따른 정확한 분석과 시료 채취·보존이 필수이다. 페놀류는 일반적으로 색도법 또는 크로마토그래피법으로 분석한다.
4.1 공정시험기준 상 주요 측정방법 개요
| 구분 | 측정 대상 | 주요 원리 | 실무상 포인트 |
|---|---|---|---|
| 4-아미노안티피린법 | 페놀류함유량 (총량) | 페놀류를 4-아미노안티피린과 반응시켜 착색시키고, 흡광도를 측정하여 페놀로 환산한다. | 시료 중 산화성 물질·환원성 물질의 간섭을 제거해야 하며, pH 조정과 추출 단계에서 작업자 숙련도가 중요하다. |
| GC/HPLC 등 크로마토그래피법 | 페놀, 펜타클로로페놀 등 개별물질 | 전처리(추출·농축) 후 크로마토그래피로 분리·정량한다. | 극저농도(μg/L 수준) 정량을 위해 공백(blank) 관리와 기기 상태 유지가 필수이다. |
페놀류 분석 시에는 시료 채취 직후 pH를 산성으로 조정하여 미생물 분해를 억제하고, 냉암소 보관 등 보존조건을 준수해야 한다. 장시간 보관 시 농도가 감소하여 실제보다 낮게 나오는 경향이 있으므로, 가능하면 채취 후 단기간 내 분석을 완료하는 것이 바람직하다.
주의 : 공정시험기준은 개정될 수 있으므로, 분석기관·자가측정 담당자는 최신 고시본을 정기적으로 확인하여 시험방법, 시약, 장비 요구사항이 변경되었는지 점검해야 한다.
4.2 자가측정 및 TMS 운영과 페놀류
페놀류는 사업장 규모·종류에 따라 자가측정 의무 항목 또는 수질TMS(원격감시체계) 대상 항목으로 지정될 수 있다. 일반적으로는 다음과 같은 흐름으로 관리한다.
- 자가측정 : 일정 규모 이상의 폐수배출시설은 허가·신고 시 정해진 주기(예: 월 1회, 분기 1회 등)에 따라 공인기관 또는 자체 시험실에서 페놀류를 포함한 수질오염물질을 분석한다.
- TMS 설치 사업장 : 페놀류 자체를 온라인으로 연속 측정하지는 않는 경우가 많으나, 페놀류 등 난분해성 유기물이 COD, TOC, 생태독성 등에 영향을 주어 TMS 이상치 원인이 되기도 한다.
- 사전 모니터링 : 허가·신고 전 시험가동 단계에서 페놀류 농도 변동 패턴을 충분히 파악해두어야 이후 운영 중 이상발생 시 원인 추적이 용이하다.
5. 페놀류 배출농도 관리전략
페놀류는 생물학적 처리만으로는 완전 제거가 쉽지 않은 경우가 많기 때문에, 공정 설계 단계에서부터 고농도 스트림 분리, 전처리, 흡착·산화공정 등을 적절히 조합해야 한다.
5.1 공정·설비 측면 관리전략
| 관리 단계 | 핵심 전략 | 설명 |
|---|---|---|
| 발생원 관리 | 원료·보조제 대체, 공정 개선 | 가능하다면 페놀계 물질 사용량을 줄이거나 저독성·저휘발성 대체물질로 치환하여 근본적인 발생량을 줄인다. |
| 유량·농도 균질화 | 균질화조(평균조) 설치·운전 | 시간대별 고농도 피크를 완화하여 하류 공정에 가해지는 충격부하를 줄이고, 방류수 농도를 안정화한다. |
| 전처리 | 스트리핑, 응집·침전, pH 조정 | 揮발성 페놀류는 스트리핑으로 일부 제거가 가능하며, 입자상·유상 물질은 응집·분리로 부하를 줄인다. |
| 주처리 | 생물학적 처리(활성슬러지, MBR 등) | 페놀류는 적정 농도 범위에서는 미생물 기질로 이용되지만, 과농도 시 독성을 나타내므로 부하 조절이 중요하다. |
| 고도처리 | 활성탄 흡착, 고도산화(AOP) | 잔류 페놀류 및 난분해성 유기물을 제거하기 위해 활성탄(분말·입상) 흡착이나 오존·과산화수소·UV 등을 활용한 고도산화공정을 적용한다. |
5.2 운영·관리 측면 포인트
- 원료 변경 시 사전 시험 : 새 원료·보조제가 페놀류를 포함하는 경우, 소규모 공정시험 또는 시범가동을 통해 폐수 농도와 처리성 평가를 선행한다.
- 이상상태 관리 : 설비 고장, 세정·초기 가동, 탱크 배수 등에서 일시적으로 고농도 페놀류가 발생하므로, 비상저류조 운영계획을 마련하고 SOP로 문서화한다.
- 분석결과 추세관리 : 자가측정 결과를 단순히 기준 초과 여부만 보는 것이 아니라, 월별·분기별 트렌드를 관리하여 이상 징후를 조기에 포착한다.
- 협력업체 관리 : 위탁폐수·계약업체 유입수가 있는 경우, 유입수 페놀류 농도가 사전에 합의한 범위를 초과하지 않도록 계약서·입고규격을 명확히 해야 한다.
주의 : 페놀류는 냄새 민원이 발생하기 쉬운 항목이다. 방류수는 기준 이내이더라도, 공정 내 탱크·배관·집수정에서 악취가 발생하지 않도록 밀폐·국소배기·탈취설비를 병행해야 한다.
6. 기준 초과·위반 예방과 행정 리스크 관리
페놀류 배출허용기준 위반은 단일 항목 위반이라도 중대하게 취급될 수 있다. 특히 특정수질유해물질인 페놀·펜타클로로페놀과 관련된 위반은 과징금, 조업정지, 형사처벌 등으로 이어질 수 있으므로 사전에 리스크를 관리해야 한다.
- 허가조건 재점검 : 허가증, 변경허가 내역, 별도배출허용기준 고시 등에서 페놀류 관련 조건을 정리해 한눈에 볼 수 있는 내부 기준표를 만들어 관리한다.
- 자가측정 결과 검증 : 분석기관별·분석방법별 편차를 점검하기 위해 주기적으로 상호비교시험, 블라인드 시료 시험 등을 실시하면 좋다.
- 위반 발생 시 대응절차 : 기준 초과 발생 시 초기 조치(방류차단·비상저류), 원인분석, 재발방지대책 수립·보고 절차를 내부 매뉴얼로 정해두어야 한다.
- 주민·지자체 소통 : 악취·수질 민원이 예상되는 지역에서는 방지계획, 자가측정 결과 요약, 설비 투자계획 등을 사전에 공유하면 갈등을 줄일 수 있다.
주의 : 법령 개정으로 페놀류 항목의 명칭·단위·기준치가 일부 변경되거나, 특정 산업단지 공공폐수처리시설에 별도배출허용기준이 설정되는 경우가 있다. 최신 개정사항을 정기적으로 확인하지 않으면, 모르는 사이에 기준을 위반하는 상황이 발생할 수 있다.
FAQ
Q1. 우리 사업장은 폐수를 전량 공공하수처리시설로 보내는데, 페놀류 배출허용기준을 그대로 적용받는가?
폐수를 직접 공공수역으로 방류하지 않고 전량 공공하수처리시설로 보내는 경우, 기본적으로는 하수처리시설 방류수에 대해 하수도 관련 법령상의 방류수 수질기준이 적용된다. 다만 다음과 같은 경우에는 물환경 관련 법령상의 배출허용기준 또는 별도배출허용기준이 적용될 수 있다.
- 공공폐수처리시설 구역으로 지정된 산업단지 등에서 별도배출허용기준이 고시된 경우
- 허가·신고 조건에서 개별 사업장에 대해 별도의 폐수 수질기준을 부과한 경우
따라서 실제 적용 기준은 허가증, 지자체 고시, 공공하수처리시설 유입수 수질관리기준 등을 종합해 확인해야 한다.
Q2. 페놀류함유량과 페놀을 동시에 분석할 때, 어느 항목으로 기준 준수 여부를 판단하나?
페놀류함유량, 페놀, 펜타클로로페놀은 각각 독립된 수질오염물질 항목이다. 따라서 세 항목 모두 해당 지역의 배출허용기준 이내인지 각각 따로 판단해야 하며, 어느 하나라도 기준을 초과하면 위반으로 본다. 예를 들어 페놀류함유량은 기준 이내지만, 페놀 또는 펜타클로로페놀이 기준을 약간 초과한 경우에도 위반이 될 수 있다.
Q3. 자가측정 결과에서 페놀·펜타클로로페놀이 모두 불검출인데, 페놀류함유량이 소량 검출되는 이유는 무엇인가?
페놀류함유량은 페놀, 알킬페놀, 클로로페놀 등 다양한 페놀계 화합물의 총량을 “페놀 환산”으로 표시한 값이다. 따라서 개별 항목으로 분석한 페놀·펜타클로로페놀은 불검출이더라도, 노닐페놀, 옥틸페놀, 기타 치환페놀 등이 존재하면 페놀류함유량으로는 일정 농도가 측정될 수 있다. 또한 분석오차, 간섭물질에 의한 영향 등도 소량 검출의 원인이 될 수 있으므로, 분석기관과 시험방법을 함께 검토하는 것이 바람직하다.
Q4. 특정수질유해물질 폐수배출시설 적용기준 0.1 mg/L(페놀)을 넘으면 바로 위반인가?
적용기준은 해당 시설이 특정수질유해물질을 배출하는 폐수배출시설에 해당하는지를 판단하는 기준이다. 실제 방류수 수질기준 위반 여부는 배출허용기준(지역구분에 따른 기준치) 초과 여부로 판단한다. 다만 적용기준 이상으로 페놀이 포함된 폐수를 배출하는 시설은 허가단계에서부터 특정수질유해물질 시설로 관리되며, 이후 배출량 조사, 정보공개, 관리강화 등 제도가 추가로 적용될 수 있다.
Q5. 페놀류 기준을 강화해야 하는 상황은 어떤 경우인가?
일반적으로 다음과 같은 경우 지자체나 유역관리기관에서 페놀류 기준을 강화하거나 별도 기준을 설정하는 방안을 검토할 수 있다.
- 상수원 인근 구간에서 페놀류로 인한 맛·냄새 민원이 반복되는 경우
- 공공폐수처리시설 방류수에서 페놀류가 수질환경기준·먹는물 기준에 부담을 주는 경우
- 특정 산업단지에서 페놀류를 다량 취급하는 사업장이 집중되어 있는 경우
사업장 입장에서는 이러한 동향을 고려하여 원료·공정 단계에서 페놀류 저감 대책을 선제적으로 추진하는 것이 장기적인 리스크 관리 측면에서 유리하다.