이 글의 목적은 우리나라 수질 관련 법령에서 규정하는 대장균군 방류기준을 폐수배출시설·공공하수처리시설·개인하수처리시설 등 유형별로 정리하고, 실제 현장에서 기준을 안정적으로 준수하기 위한 측정·운전·관리 요령을 실무 중심으로 설명하는 것이다.
1. 대장균군 방류기준을 왜 중요하게 보는가
대장균군은 분변 오염 여부를 판단하는 대표적인 지표 미생물이다. 대장균군 자체가 항상 병원균은 아니지만, 사람과 동물의 장내 세균과 함께 존재하는 경우가 많기 때문에, 대장균군 농도가 높다는 것은 분변성 오염 가능성과 각종 장관계 감염성 질환의 위험이 커졌다는 의미라고 한다. 따라서 대장균군 방류기준을 엄격히 관리하는 것은 수돗물 원수, 하천·호소의 수질, 수변 공간의 공중보건을 동시에 지키기 위한 최소한의 장치라고 할 수 있다.
또한 대장균군은 BOD, COD, SS와 달리 “살균·소독 공정”에 직접적으로 연관되는 지표이다. 방류수 염소 주입량, UV 조사량, 접촉시간(CT 값) 등 소독 설계·운전이 적절한지 확인하는 가장 직관적인 결과 값이기 때문에, 방류수 대장균군 초과는 곧장 소독 공정의 이상 신호로 해석된다.
2. 대장균군 관련 법령 체계와 기본 개념
우리나라에서 대장균군과 관련된 기준은 크게 세 가지 축으로 나뉜다.
- 폐수배출시설에 적용되는 “폐수 배출허용기준(수질오염물질 배출허용기준)”
- 하수도법 체계에서 공공하수처리시설·개인하수처리시설 등에 적용되는 “방류수 수질기준”
- 하천·호소의 수질 상태를 나타내는 “수질 및 수생태계 환경기준(생활환경·건강보호 기준)”
실무에서는 이 셋을 혼동하는 경우가 많다. 그러나 배출허용기준과 방류수 수질기준은 “배출구에서 지켜야 할 농도 기준”이고, 수질 및 수생태계 환경기준은 “수역 자체의 목표 수질”이라는 점에서 성격이 다르다. 대장균군 방류기준을 정확히 이해하려면 어떤 시설에 어떤 기준이 적용되는지부터 구분해야 한다.
2.1 폐수배출시설의 대장균군 배출허용기준
수질 관련 법령(구 물환경보전법, 현 수질 및 수생태계 보전에 관한 법률) 시행규칙의 수질오염물질 배출허용기준 별표에는 대장균군수가 항목으로 포함되어 있으며, 지역구분(청정·가·나·특례)에 따라 기준이 차등 적용된다. 해당 별표에서는 대장균군수 단위를 MPN/100mL로 규정하고, 청정지역은 “불검출”, 그 외 지역은 3,000 MPN/100mL 이하로 설정되어 있다.
또한 법령 개정으로 총대장균군 배출허용기준은 “해당 사업장에서 배출된 폐수를 모두 공공폐수처리시설 또는 공공하수처리시설에 유입시키는 폐수배출시설”에는 적용하지 않는다는 예외 규정이 명시되어 있다. 이는 폐수 전량을 종말처리시설로 보내는 사업장은 방류수의 대장균군 관리를 종말처리시설 수준에서 통합 관리하겠다는 정책적 취지이다.
2.2 하수도법상의 방류수 수질기준(공공·개인하수처리시설 등)
하수도법 시행규칙 및 관련 고시에서는 공공하수처리시설, 분뇨처리시설, 폐수처리시설, 개인하수처리시설 등에 대한 방류수 수질기준을 별도로 정하고 있다. 공공하수처리시설의 방류수 수질기준 표에서는 총대장균군수를 개/mL 단위로 규정하며, 1지역은 1,000개/mL 이하, 2지역은 3,000개/mL 이하로 규정하고 있다. 하수처리용량이 500m³ 미만인 공공하수처리시설이나 분뇨·개인하수처리시설의 경우에는 대부분 총대장균군수 3,000개/mL 이하 기준이 적용된다.
또한 하수도정보시스템 자료에 따르면 폐수종말처리시설(하수도법 체계에서의 폐수처리시설)에 대해서도 총대장균군수 3,000개/mL 이하의 방류수 수질기준이 적용되며, 이는 산업단지·농공단지 등에서 다수 사업장의 폐수를 모아 처리하는 시설의 최소 위생 기준으로 이해할 수 있다.
2.3 수질 및 수생태계 환경기준의 대장균군수
환경정책기본법 시행령의 수질 및 수생태계 환경기준에서는 하천·호소의 생활환경 항목 중 하나로 대장균군수를 규정하고 있다. 하천 기준을 보면, 상수원수 1급(Ⅰ등급)은 50 MPN/100mL 이하, 상수원수 2급 및 수영용수(Ⅱ등급)는 1,000 MPN/100mL 이하, 공업용수 1급(Ⅲ등급)은 5,000 MPN/100mL 이하로 설정되어 있다. 호소 생활환경 기준에서도 등급별로 총대장균군 및 분원성 대장균군에 대한 군수/100mL 기준을 별도로 제시하고 있다.
이는 방류수 수질기준과 직접 같지는 않지만, 방류수의 대장균군 농도를 낮출수록 하류 수역이 보다 상위 등급 환경기준을 만족하기 쉬워진다는 점에서 두 기준은 서로 연계되어 있다고 볼 수 있다.
3. 시설 유형별 대장균군 방류기준 정리
3.1 폐수배출시설(개별 사업장) 배출허용기준
개별 사업장에서 직접 공공수역으로 방류하는 폐수배출시설에 적용되는 대장균군 배출허용기준은 지역구분에 따라 다음과 같이 정리할 수 있다(단위: MPN/100mL).
| 지역구분 | 대장균군수 기준 | 단위 | 적용대상 및 비고 |
|---|---|---|---|
| 청정지역 | 불검출 | MPN/100mL | 상수원보호구역 등 최상위 수질 보호가 필요한 지역에 적용한다. |
| 가지역 | 3,000 이하 | MPN/100mL | 수질환경기준 Ⅱ등급 수준 수역에 영향을 미치는 지역에 적용한다. |
| 나지역 | 3,000 이하 | MPN/100mL | 수질환경기준 Ⅲ~Ⅴ등급 수역에 영향을 미치는 지역에 적용한다. |
| 특례지역 | 3,000 이하 | MPN/100mL | 공단폐수종말처리구역 등 특례 지정 지역에 적용하며, 다른 항목과 함께 관리한다. |
주의 : 폐수 전량을 공공폐수처리시설 또는 공공하수처리시설에 유입시키는 사업장은 총대장균군 배출허용기준 적용 대상에서 제외될 수 있으므로, 실제 적용 여부는 허가·신고 시 지자체 및 유역(지방)환경청과 반드시 협의해야 한다.
3.2 공공하수처리시설 방류수 수질기준 중 총대장균군수
공공하수처리시설의 방류수 수질기준은 하수처리용량과 지역구분(1~4지역)에 따라 차등 적용되며, 총대장균군수는 대체로 다음과 같이 이해하면 실무 적용이 용이하다.
| 시설규모·지역 | 총대장균군수 기준 | 단위 | 설명 |
|---|---|---|---|
| 1일 하수처리용량 500m³ 이상, 1지역 | 1,000 이하 | 개/mL | 상수원보호구역 등 민감 지역으로, 가장 엄격한 기준을 적용한다. |
| 1일 하수처리용량 500m³ 이상, 2지역 | 3,000 이하 | 개/mL | 일반적인 상수원·수변 지역에 적용되는 기준이다. |
| 1일 하수처리용량 500m³ 이상, 3·4지역 | 관계 법령·고시에서 별도 규정 | 개/mL | 실무에서는 대부분 2지역 수준(3,000 이하)을 최소 기준으로 본다. |
| 1일 하수처리용량 500m³ 미만 공공하수처리시설 | 3,000 이하 | 개/mL | 소규모 공공하수처리시설에 적용되는 일반 기준이다. |
| 분뇨처리시설 | 3,000 이하 | 개/mL | 분뇨만을 처리하는 시설의 방류수 기준이다. |
| 개인하수처리시설(50m³ 이상 오수처리시설) | 3,000 이하 | 개/mL | 사업장 내 설치된 오수처리시설(골프장·리조트 등 포함)에 적용된다. |
주의 : 공공하수처리시설의 지역구분(1~4지역)은 하수도법 시행규칙 별표에서 상수원보호구역, 수질환경기준 등에 따라 별도로 지정되므로, 해당 시설이 어느 지역에 속하는지 먼저 확인해야 한다.
3.3 방류수·수역 간 연계 관점에서 본 대장균군 기준
하천 생활환경 기준에서 상수원수 1급(Ⅰ) 구간은 대장균군수 50 MPN/100mL 이하, 2급(Ⅱ) 구간은 1,000 MPN/100mL 이하로 관리한다. 이는 공공하수처리시설 방류수 총대장균군 기준(1,000~3,000개/mL)보다 다소 엄격한 값이다. 따라서 방류수가 하류 수역에 미치는 기여율을 감안하면, 방류구 바로 하류에서의 대장균군 농도가 환경기준을 만족하도록 하기 위해서는 “법적 방류수 기준보다 여유 있게 관리”하는 전략이 필요하다.
4. 대장균군 측정방법(환경오염공정시험기준 개요)
대장균군 측정에는 전통적으로 최확수법(MPN법)과 여과법(막여과법)이 사용된다. 환경오염공정시험기준에서는 시료 전처리, 배양 온도, 배양시간, 양성 판정 기준 등 세부 절차를 규정한다. 실무자는 모든 절차를 암기하기보다는 “샘플링→보존→배양→판독→환산”의 흐름을 이해하고, 검사기관과 커뮤니케이션할 수 있을 정도의 수준으로 이해하는 것이 중요하다.
4.1 시료채취 및 보존
- 채수 위치 : 방류구 혼합수가 충분히 교반된 지점에서 채수한다. 측벽 가까운 곳, 수면 바로 위 등 국부적으로 희석·집중된 지점은 피하는 것이 원칙이다.
- 채수 용기 : 멸균된 유리병 또는 멸균 플라스틱병을 사용하며, 염소 소독이 진행 중인 방류수의 경우 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)을 소량 첨가해 잔류염소를 중화한 용기를 사용한다.
- 보존 조건 : 아이스박스에 넣어 4℃ 정도로 냉장 상태를 유지하고, 가능한 한 채수 후 6시간 이내(늦어도 24시간 이내)에 분석을 실시한다.
- 동일 시간대 비교 : 방류수 대장균군은 시간에 따라 크게 변동되므로, 공정 조건(소독제 주입량, 유량 등)과 채수 시간을 기록해 두어야 원인 분석이 가능하다.
4.2 최확수법(MPN, Most Probable Number)
최확수법은 여러 개의 발효관에 단계 희석한 시료를 접종하고, 가스 발생·탁도 증가 등으로 양성 여부를 판정한 후 통계표를 이용해 MPN 값을 추정하는 방법이다. 일반적인 절차는 다음과 같다.
- 시료를 10배, 100배 등 단계적으로 희석한 후, 각 희석 단계별로 복수 개의 발효관에 접종한다.
- 35~37℃ 부근에서 24~48시간 배양하여 가스 발생·탁도 증가 등을 관찰한다.
- 양성 관의 개수 조합(예: 5-3-1 등)을 MPN 표에 대입해 100mL당 MPN 값을 구한다.
- 필요할 경우 재확인 시험을 통해 E. coli 등 보다 특이적인 지표를 추가로 판정한다.
최확수법의 장점은 탁도가 높은 시료에도 적용 가능하고, 장기간 축적된 통계 방법이 확립되어 있다는 점이다. 단점은 결과 도출까지 시간이 오래 걸리고, 정수 공정 등 매우 낮은 농도의 대장균군 측정에는 민감도가 부족할 수 있다는 점이다.
4.3 막여과법(Membrane Filtration)
막여과법은 일정량의 시료를 여과지(막)에 통과시킨 후, 막을 선택 배지 위에서 배양하여 형성된 집락 수를 세는 방법이다. 일반적인 절차는 다음과 같다.
- 0.45μm 공극 크기의 멤브레인 필터를 여과 장치에 장착한다.
- 시료(보통 100mL)를 여과하여 세균을 막에 포집한다.
- 막을 선택 배지(예: m-Endo 등) 위에 올려 35~37℃에서 규정 시간 동안 배양한다.
- 형성된 금속광택성 집락 등을 계수하여 1mL 또는 100mL당 집락수를 산정한다.
막여과법은 상대적으로 시간이 짧고, 낮은 농도에서도 정량성이 우수하여 정수장, 상수원 등의 수질 관리에 많이 사용된다. 다만 고탁도 방류수에는 여과가 어렵거나 막 막힘이 발생할 수 있어, 전처리(희석, 침전 등)가 필요하다.
주의 : 방류수 대장균군을 자가측정할 때는 반드시 공인 시험기관에 의뢰하거나, 공정시험기준에 따라 인증된 장비·시험실에서 분석해야 하며, 임의로 간이 키트만으로 법적 기준 준수 여부를 판단해서는 안 된다.
5. 대장균군 방류기준을 만족시키기 위한 공정관리 전략
대장균군 농도는 생물학적 처리공정 전체의 성능보다는 “소독 공정의 최종 성능”에 의해 결정되는 경우가 많다. 따라서 방류수 대장균군 기준을 안정적으로 유지하려면 소독 공정 중심의 관리 전략이 필요하다.
5.1 염소 소독 공정 관리 포인트
- 염소 주입량·접촉시간(CT 값) : 방류수 유량과 잔류염소 농도를 고려하여 CT 값(Cl₂ 농도 × 접촉시간)이 충분히 확보되도록 설계·운전한다. 유량 증가, 수온 저하, 유기물 증가 시에는 동일한 기준을 유지하기 위해 염소 주입량 또는 접촉 시간을 조정해야 한다.
- 접촉조 체류시간 확보 : 접촉조 내 단락류(short-circuiting)가 발생하면 충분한 소독이 이루어지지 않는다. 유량 분배, 격벽 구조, 체류시간 계산 등을 통해 유효 체류시간을 확보해야 한다.
- 잔류염소 관리 : 방류구 직전에 잔류염소 농도를 상시 모니터링하고, 목표 범위(예: 0.5~1.0mg/L 등)를 설정해 자동제어(피드백 컨트롤)를 적용하면 대장균군 농도 변동폭을 줄일 수 있다.
- 유기물·암모니아 영향 : 염소는 유기물, 암모니아와 우선 반응하므로, 상류 공정에서 BOD·암모니아성 질소를 충분히 제거하지 못하면 동일한 소독 효과를 얻기 위해 더 많은 염소가 필요하다.
5.2 UV·오존 소독 공정 관리 포인트
- UV 소독 : UV 투과율, 램프 오염, 램프 사용시간(수명) 관리가 핵심이다. SS가 높거나 색도가 높은 방류수는 UV 투과율을 저하시켜 실질 소독력을 떨어뜨리므로, 최종 침전·여과 공정과의 연계가 중요하다.
- 오존 소독 : 오존 주입량과 접촉조 설계가 중요하며, 과도한 주입은 브롬산염 등 부제품 생성 위험을 높인다. 대장균군뿐 아니라 냄새·색도 제거를 동시에 노리는 경우가 많다.
5.3 계절·운전 조건에 따른 대장균군 리스크
- 저수온기(겨울) : 미생물 활동이 둔화되어 상류 생물학적 처리효과가 떨어질 수 있으나, 소독 자체는 수온에 따라 반응 속도가 달라진다. 동일 CT 값에서도 저수온기에는 소독 효율이 낮아질 수 있으므로, 겨울철에 기준치 근접 사례가 반복되면 소독 조건을 별도로 재설정해야 한다.
- 우기·폭우 : 우천 시 유입수 희석으로 BOD는 낮아질 수 있으나, 유량 증가와 우수·우분 유입으로 대장균군 농도가 급상승할 수 있다. 바이패스, 월류수(Combined Sewer Overflow) 관리, 우천 시 염소 증주입 전략 등을 고려해야 한다.
- 비정상 운전 : 정전, 설비 고장, 계절 점검 등으로 소독 시설이 일시 중단되는 경우, 방류를 중지하거나 임시 소독 조치를 마련해야 한다. 특히 자동제어 설비에 의존하는 시설은 전원·통신 장애 시 대응 프로시저를 별도로 준비해야 한다.
주의 : 소독 공정을 강화하여 대장균군을 줄이는 과정에서 잔류염소 농도가 과도하게 높아지면 하류 생태계에 악영향을 줄 수 있다. 방류수 대장균군 기준과 잔류염소 관리 기준을 함께 고려하여 최적점을 찾는 것이 중요하다.
6. 대장균군 방류기준 준수를 위한 체크리스트 예시
다음 표는 사업장 또는 하수처리시설에서 대장균군 방류기준 준수 여부를 정기적으로 점검하기 위한 기본 체크리스트 예시이다. 실제 현장에서는 시설 규모, 공정 구성, 법적 요구사항에 맞게 항목을 추가·조정해야 한다.
| 관리 항목 | 관리 지표 | 점검 주기 | 실무 팁 |
|---|---|---|---|
| 법적 기준 확인 | 적용 법령·고시, 지역구분, 시설유형 | 연 1회 이상 또는 법령 개정 시 | 허가서·신고서에 명시된 기준과 최신 법령을 대조하여, 실제 적용 기준을 문서로 정리해 두어야 한다. |
| 샘플링 계획 | 채수 지점, 채수 빈도, 채수 시간 | 분기 또는 월별 | 유량이 대표적인 시간대(평상운전)와 리스크가 큰 시간대(우기, 야간 등)를 모두 포함하도록 계획한다. |
| 대장균군 분석 결과 | MPN/100mL 또는 개/mL | 법정 자가측정 주기 및 필요시 추가 | 측정 결과를 시간대·유량·소독제 주입량과 연계하여 그래프로 관리하면 이상 징후를 조기에 파악할 수 있다. |
| 소독제 재고 및 주입 설비 | 염소 재고량, 주입 펌프 상태 | 주 단위 | 소독제 단종·납기 지연에 대비해 안전 재고를 확보하고, 주입 펌프 예비기(stand-by)를 운영한다. |
| 접촉조 체류시간 | 이론 체류시간, 실제 유량 | 반기 | 유량계 검교정 결과를 반영하여 실제 체류시간을 재계산하고, 필요 시 격벽 보수·개선을 검토한다. |
| 비상 대응 절차 | 소독 설비 고장·정전 시 운영절차 | 연 1회 모의훈련 | 비상 시 방류 중단, 임시 소독, 관계 기관 보고 절차를 시나리오별로 문서화하고 교육한다. |
| 교육·훈련 | 운전원 교육 기록 | 연 1회 이상 | 대장균군의 의미, 법적 기준, 측정 방법, 소독 공정 원리를 정기 교육으로 반복하여 인지도를 높인다. |
FAQ
폐수를 전량 공공하수처리시설로 보내면 대장균군 배출허용기준을 지키지 않아도 되는가?
수질 관련 법령에서는 “해당 사업장에서 배출된 폐수를 모두 공공폐수처리시설 또는 공공하수처리시설에 유입시키는 폐수배출시설”에 대해서는 총대장균군 배출허용기준을 적용하지 않는다는 예외 규정을 두고 있다. 그러나 이는 사업장 배출구가 실제로는 “하수도 유입구”이며, 최종 방류수의 대장균군 관리는 종말처리시설 방류구에서 수행된다는 전제를 깔고 있다. 따라서 사업장 스스로는 대장균군 배출허용기준 적용 대상이 아닐 수 있지만, 공공하수처리시설과의 계약 조건, 하수도 사용 조례, 유입수 수질 제한 등 다른 규제가 존재하므로, “아무 관리도 하지 않아도 된다”라고 이해해서는 안 된다.
총대장균군, 분원성 대장균, E. coli 중 무엇을 관리해야 하는가?
법령에서 방류수·폐수에 대한 기준으로 명시하는 항목은 대부분 “총대장균군수(또는 대장균군수)”이다. 이는 분원성 오염 여부를 간접적으로 나타내는 지표이지만, 분변에서 유래하지 않은 환경 기원 대장균도 포함하므로 신뢰도가 제한적이라는 단점이 있다. 반면 분원성 대장균군이나 E. coli는 분변 오염과의 연관성이 더 높아 상수원·수돗물 관리에서 중요하게 다루어진다. 현행 방류수 기준을 준수하려면 우선 법령에 규정된 “총대장균군수”를 관리 대상으로 삼고, 필요할 경우 추가로 분원성 대장균이나 E. coli를 내부 관리 지표로 설정하는 방식이 합리적이다.
MPN/100mL와 개/mL 단위가 섞여 있는데 어떻게 해석해야 하는가?
폐수 배출허용기준에서는 대장균군수를 주로 “MPN/100mL”로 표기하고, 하수도법상의 방류수 수질기준에서는 “개/mL” 단위를 사용하는 경우가 많다. MPN/100mL는 최확수법으로 추정한 100mL당 세균 수를 의미하고, 개/mL는 집락 계수 등으로 산정된 1mL당 세균 수를 의미한다. 예를 들어 “3,000 MPN/100mL”는 단순 환산하면 “30 MPN/mL” 수준이지만, 두 값은 측정 방법·통계적 의미가 다르므로 단순히 1:100 비율로 절대 비교하기보다는 “같은 기준 체계 내에서” 비교하는 것이 바람직하다.
하수처리시설에서 BOD, SS는 기준을 충분히 만족하는데 대장균군만 자주 초과된다. 원인이 무엇인가?
BOD, SS는 주로 생물학적 처리, 침전, 여과 공정에서 제거되는 유기물·입자성 물질 지표인 반면, 대장균군은 최종 소독 공정의 성능에 더 직접적으로 의존하는 지표이다. 따라서 상류 공정이 양호해도 소독 공정에서 염소 주입량 부족, 접촉조 체류시간 부족, UV 램프 노후·오염, 우천 시 바이패스·월류 등 문제가 발생하면 대장균군만 선택적으로 기준을 초과하는 현상이 나타난다. 이 경우에는 소독 공정 조건과 비정상 운전 이력을 집중적으로 점검해야 한다.
대장균군 방류기준을 더 엄격하게 내부 기준으로 설정할 필요가 있는가?
수질 및 수생태계 환경기준을 보면 상수원수 1급·2급 구간의 하천 대장균군수 기준이 50·1,000 MPN/100mL로, 방류수 수질기준보다 엄격하게 설정되어 있다. 방류수가 상류 수역의 주요 오염원인 경우, 법적 방류수 기준(예: 3,000개/mL)을 겨우 맞추는 수준으로는 환경기준 달성이 어려울 수 있다. 따라서 상수원 인근 시설이나 민감 지역에서는 법적 기준보다 낮은 내부 관리 기준(예: 1,000개/mL 이하)을 설정하고, 이를 달성·유지하는 방향으로 공정 최적화를 추진하는 것이 바람직하다.