이 글의 목적은 도시·산업단지·도로 등에서 발생하는 비점오염원 우수유출수의 특성을 이해하고, 법적 요구사항을 충족하면서 실무에서 바로 적용 가능한 비점오염원(우수유출수) 저감 대책과 비점오염저감시설 설계·운영 방법을 정리하는 것이다.
1. 비점오염원과 우수유출수 개념 정리
비점오염원(非點汚染源)은 특정 배출구나 관로처럼 명확한 점(source)이 아니라, 도시, 도로, 농지, 산지, 공사장 등 넓은 면적에서 불특정하게 수질오염물질이 배출되는 배출원을 의미한다.
점오염원(하수처리장, 폐수배출시설 굴뚝·배출구 등)은 하나의 배출구로 유량과 농도가 집중되어 관리되지만, 비점오염원은 강우 시 지표면을 따라 흐르거나 지중을 통해 분산되어 유출되기 때문에 유량·수질 변동성이 크고, 관리가 어렵다는 특징이 있다.
강우 시 비점오염원에서 배출되는 빗물 또는 눈 녹은 물이 도로먼지, 토사, 기름, 비료, 농약 등을 포함해 하천·호소로 유입되는 물을 우수유출수(강우유출수)라고 한다.
1.1 점오염원 vs 비점오염원 비교
| 구분 | 점오염원 | 비점오염원 |
|---|---|---|
| 대표 예 | 하·폐수처리장, 공장 폐수배출구, 특정 배출구가 있는 시설 | 도시 도로, 주차장, 농지, 산지, 공사장, 축산단지 등 |
| 배출 형태 | 관·덕트 등 특정 지점에서 연속 또는 간헐 배출 | 광범위한 면적에서 강우 시 일시적·불규칙 배출 |
| 관리 방식 | 배출허용기준, 방지시설, TMS 등 직접규제 중심 | 토지이용계획, 우수유출 관리, 비점오염저감시설, 물순환 개선 등 복합관리 |
| 특징 | 유량·농도 관리가 상대적으로 용이하다. | 강우 의존, 초기우수 농도 피크, 유량·농도 예측이 어렵다. |
1.2 비점오염저감시설의 법적 정의
물환경보전법에서 비점오염저감시설은 비점오염원으로부터 배출되는 수질오염물질을 제거하거나 감소하게 하는 수질오염방지시설로 규정하고 있으며, 세부 유형과 설계 기준은 하위 법령 및 별표(예: 비점오염저감시설 설치기준)에 의해 구체화되어 있다.
주의 : 비점오염저감시설은 통상 방지시설로 분류되며, 허가·신고, 설치 기준, 유지관리 의무가 수반되므로 단순 친환경 시설이 아니라 법적 책임이 따르는 관리대상 시설이라는 점을 전제로 검토해야 한다.
2. 우수유출수 오염 특성과 관리 필요성
2.1 초기우수오염(First Flush) 특성
도시 유역 연구 결과에 따르면 우수유출수의 오염물질 농도는 강우 초기구간에서 가장 높게 나타나는 경향이 있으며, 약 20 mm 정도의 강우량을 처리할 수 있는 시설용량을 확보하면 전체 강우사상의 80% 이상을 처리 가능하다는 분석이 보고되어 있다.
이러한 초기우수 특성 때문에 비점오염저감시설 설계 시 전체 홍수량이 아니라 수질처리용량(WQv, Water Quality Volume)에 초점을 두고, 특정 기준 강우(예: 20 mm, 또는 법령상 요구되는 최소 5 mm 이상 누적유출고 등)를 우선적으로 처리하도록 계획하는 것이 일반적이다.
2.2 우수유출수의 주요 오염물질
비점오염원에서 유출되는 우수유출수에는 다음과 같은 오염물질이 복합적으로 포함되는 경우가 많다.
- 유기물 지표: BOD, COD 등
- 영양염류: 총질소(T-N), 총인(T-P)
- 부유물질(SS), 토사, 미세먼지
- 중금속: 아연, 구리, 납 등 도로·차량 기인 성분
- 유류 및 유기용제: 주차장, 정비공장, 물류센터, 항만 등에서 발생
- 농약·비료 성분: 농경지, 조경지 비점오염
- 대장균군 등 미생물: 축산, 퇴비장, 오수 유출 등
이러한 오염물질은 하천·호소의 부영양화, 수생태계 교란, 상수원 수질 악화, 저니(底泥) 축적 등을 유발하기 때문에, 점오염원 관리만으로는 달성하기 어려운 수질 목표를 충족하기 위해 비점오염원(우수유출수) 저감이 필수적이다.
2.3 법·제도와의 연계
비점오염원 관리는 물환경보전법상의 비점오염원 설치신고 제도, 비점오염저감시설 설치기준, 수질오염총량관리제, 유역별 목표수질 설정 등과 직결된다. 특히 개발사업 및 폐수배출시설 설치 사업장의 경우 비점오염원 설치신고와 함께 비점오염저감계획서 및 저감시설 설치계획을 제출해야 하며, 유역 단위로는 비점오염 부하량을 포함한 총량 시나리오를 통해 하류 수역의 목표수질을 달성하도록 관리한다.
3. 비점오염원(우수유출수) 저감 기본 전략
비점오염원 우수유출수 저감은 단일 시설로 해결하기보다, 발생단계부터 말단 방류 전까지 단계적 전략을 세우는 것이 효과적이다.
3.1 3단계 관리 전략
- 1단계: 발생원 관리 – 자재 관리, 노면 청소, 오염원 차단, 유류·화학물질 저장구역 구조 개선 등으로 오염물질 발생 자체를 줄인다.
- 2단계: 경로 관리 – 투수포장, 침투도랑, 녹지대, 식생도랑 등을 도입해 강우유출량을 저감하고, 유출속도를 낮추며, 지표 흐름에 의한 토사·오염물질 이동을 줄인다.
- 3단계: 말단 처리 – 저류지, 인공습지, 침강지, 장치형 비점오염저감시설을 통해 초기우수 및 농도 피크 구간을 중점적으로 처리한다.
| 단계 | 주요 수단 | 핵심 관리지표 |
|---|---|---|
| 발생원 관리 | 청소·세륜, 물질보관 개선, 방진막, 덮개, 작업관리 | 오염물질 발생량, 노면 퇴적물량 |
| 경로 관리 | 투수포장, 녹지, 침투도랑, 식생도랑, 유수분리 | 우수유출량, 첨두유량, 침투율 |
| 말단 처리 | 저류지, 침강지, 인공습지, 장치형 시설 | BOD, T-N, T-P, SS 저감효율 |
주의 : 설계 단계에서 3단계 전략을 동시에 반영하지 않으면, 특정 시설에 부하가 집중되어 유지관리 비용이 급증하거나, 집중호우 시 저감시설이 우수우회(바이패스)만 반복하는 '형식적 설치'로 전락할 위험이 크다.
3.2 개발사업 vs 기존 도시지역 전략 차이
신규 개발사업의 경우 토지이용계획 단계에서 불투수율 제한, 녹지·완충녹지 확보, 빗물저류·침투 공간 계획을 선제적으로 반영함으로써 비점오염원 자체를 최소화할 수 있다. 기존 도시지역은 토지 수용·공간 확보가 어려우므로, 도로·주차장 주변 침투형 시설, 장치형 비점오염저감시설, 빗물펌프장 유수지 활용 등 상대적으로 토지이용에 제약이 적은 대책을 우선 검토하는 것이 현실적이다.
4. 비점오염저감시설 유형별 설계·운영 포인트
4.1 자연형 시설(저류·침투·식생 기반)
4.1.1 저류시설(저류지, 지하저류조 등)
비점오염저감시설 설치기준에서는 강우유출 저감을 위해 해당 지역의 강우량을 누적유출고로 환산하여 최소 5 mm 이상의 강우량을 처리할 수 있도록 설계하도록 요구하고 있다.
대표적인 설계·시공 포인트는 다음과 같다.
- 계획강우(빈도, 지속시간)에 맞춘 설계유량·유출고 산정
- 저류지 제방 여유고 0.6 m 이상 확보, 사면 안정 및 누수 방지 대책 수립
- 유입·유출구 주변 침식 방지를 위한 웅덩이, 사석(쇄석) 포설
- 길이:폭 비율 1.5:1 이상으로 계획하여 체류시간 확보 및 단락류(short-circuit) 최소화
- 상시 수면을 유지하는 저류지는 조류·미생물에 의한 용해성 오염물질 제거 기능을 고려한 수심·식생 계획
- 수위 변동형 저류지는 수위별 유출구를 설치하여 침전효율을 확보하고, 부유물질 유출을 막기 위한 여과망·여과쇄석 설치
4.1.2 침투시설(침투도랑, 침투정, 침투블록 등)
침투형 시설은 우수유출수의 양을 줄이고 지하로 침투시켜 물순환을 회복하는 동시에, 토양층을 이용한 여과·흡착·미생물 분해를 통해 비점오염물질을 저감하는 역할을 수행한다.
설계 시 다음 사항을 검토해야 한다.
- 지반 투수계수, 지하수위, 오염토양·지하수 우려 여부
- 동상·동결 심도, 동절기 침투성 저하 대책
- 토사 유입을 줄이기 위한 전처리(침사지, 집수정) 및 상부 포장 구조
- 투수블록 사용 시 토사 발생이 많은 지역은 피하고, 유지관리 계획(살수, 고압세척 등)을 명확히 할 것
4.1.3 인공습지·식생체류지·식생도랑
인공습지, 식생체류지, 식생도랑 등은 저류·침투·식생을 복합적으로 활용하여 BOD, T-N, T-P, SS 등을 동시에 저감하는 시설이다. 저류형 습지와 지하저류조의 저감효율 분석 결과 BOD, T-N, T-P에 대해 20~30%대의 저감효율이 보고된 바 있으며, 식생 기반 시설을 적절히 조합할 경우 추가적인 영양염류·부유물질 저감 효과를 기대할 수 있다.
4.2 장치형 비점오염저감시설
4.2.1 여과형 시설
여과형 비점오염저감시설은 모래, 활성탄, 특수 여재, 나무여과상자 등 필터 매체를 통해 우수유출수에 포함된 입자상·용존 오염물질을 제거하는 장치이다.
- 장점: 설치 면적이 작고 도시지역 도로·주차장 등 공간 제약이 큰 곳에 적용 가능하다.
- 단점: 여재 막힘(클로깅)에 따른 주기적 교체·세척 필요, 유지관리 비용 고려 필요하다.
- 적용: 우수맨홀, 도로측구, 주차장 유입부 등 국부적 비점오염원에 적합하다.
4.2.2 와류형·스크린형 시설
와류형 시설은 유체 와류를 이용하여 침전·분리를 유도하고, 스크린형 시설은 격자망·스크린으로 비교적 큰 부유물질·쓰레기를 제거하는 설비이다.
- 주요 저감 대상: SS, 쓰레기, 부유성 오염물질
- 적용 위치: 하수관거, 빗물펌프장 유입부, 대형 우수관로 분기 지점 등
- 유지관리: 침전물·스크린 퇴적물의 정기 인양·수거, 악취 및 2차 오염 방지 대책 필요하다.
4.2.3 유류분리 및 특수 오염원 대응 시설
주차장, 정비공장, 물류터미널, 공항·항만 등에서는 유류 혼입 우수유출수 관리가 중요하다. 오일유수분리조, 코알레서 코어(coalescer core) 장착 장치형 시설 등을 통해 기름과 물을 분리하고, 필요 시 활성탄 흡착조를 추가해 미량 잔류유를 제거한다.
4.3 시설 유형별 비교 정리
| 유형 | 대표 시설 | 주요 저감 항목 | 적용 대상·위치 | 핵심 설계·운영 포인트 |
|---|---|---|---|---|
| 저류형 | 저류지, 지하저류조 | BOD, SS, T-N, T-P | 단지 내 말단, 펌프장 유수지 | 최소 5 mm 이상 처리용량, 체류시간 확보, 침식·부유물질 유출 방지 |
| 침투형 | 침투도랑, 침투정, 투수포장 | 유량, 일부 BOD·SS | 도로·주차장 주변, 광장, 소규모 부지 | 지반 투수성·지하수위 검토, 토사 유입 차단, 동절기 관리 |
| 식생형 | 인공습지, 식생체류지, 식생도랑 | BOD, SS, T-N, T-P | 하천변, 공원, 완충녹지 | 식생종 선택, 수심계획, 모세관수·증발산 고려 |
| 여과형 | 여과조, 나무여과상자 | BOD, SS, 용존 오염물질 | 우수맨홀, 도로측구, 국부 집중유입부 | 여재 선택, 역세·교체주기 설정, 접근성 확보 |
| 와류·스크린형 | 와류분리조, 스크린 시설 | SS, 쓰레기 | 대형 관거, 펌프장 전단 | 침전물 인양 계획, 악취·2차 오염 방지 |
5. 사업장·개발사업 비점오염원(우수유출수) 저감 실무 절차
5.1 설치신고 및 계획 수립
비점오염원 설치신고 제도에 따라, 개발사업자와 일정 규모 이상의 폐수배출시설 사업장은 비점오염원 설치 및 비점오염저감시설에 대해 신고해야 한다.
- 개발사업: 환경영향평가 협의 또는 인·허가 승인을 받은 날부터 60일 이내 신고
- 사업장(폐수배출시설): 설치허가·변경허가 또는 신고·변경신고 시까지 비점오염원 설치신고 이행
신고 시 일반적으로 다음과 같은 서류를 요구한다.
- 주요 비점오염원 및 비점오염물질에 관한 자료
- 개발부지 평면도 및 비점오염물질 발생·유출 흐름도
- 강우유출수 저감방안 등을 포함한 비점오염저감계획서(저영향개발 기법 포함)
- 비점오염저감시설 설치·운영·관리계획 및 설치명세서·도면
주의 : 실제 점검 현장에서는 비점오염원 설치신고를 누락한 사업장이 적지 않다. 폐수배출시설 설치허가 또는 환경영향평가 협의 단계에서부터 비점오염원 설치 여부와 저감시설 계획을 동시에 검토해야 사후 고발·과태료 리스크를 낮출 수 있다.
5.2 우수유출수·오염부하량 산정
실무에서는 설계강우·유출계수를 활용하여 우수유출량과 수질처리용량(WQv)을 산정한다. 아래는 개념 이해를 위한 단순 예시이다.
# 처리면적 A(ha), 설계강우 P(mm), 유출계수 Rv 가정 A = 1.5 # 처리면적(ha) P = 20 # 설계 강우(mm) Rv = 0.9 # 유출계수(불투수율 고려)
단위 변환 및 수질처리용량 WQv(m3)
P_m = P / 1000 # mm → m
WQv = A * 10_000 * P_m * Rv # 1 ha = 10,000 m2
print(WQv) # 수질처리용량(m3)
비점오염저감시설 설치기준에서는 지역별 강우빈도, 유출수량, 오염도 분석을 통해 설계규모와 용량을 결정하도록 하고, 최소 처리 강우량(예: 5 mm 이상)을 충족하도록 요구하고 있으므로, 상기와 같은 기초 산정을 출발점으로 세부 설계 및 시뮬레이션(SWMM 등)을 병행하는 것이 바람직하다.
5.3 설계·검토 체크리스트
| 항목 | 주요 체크내용 | 검토 단계 |
|---|---|---|
| 유역 설정 | 배수구역 경계, 우수관망 흐름, 저감대상 면적(주요 비점오염 발생 구역) 설정 | 기본계획 |
| 강우·유출 | 설계강우(빈도·지속시간), 유출계수, 초기우수 처리 전략(20 mm 수준 등) 설정 | 기본·실시설계 |
| 시설용량 | 최소 5 mm 이상 처리 가능 여부, WQv·WQf(수질처리유량) 검토, 바이패스 조건 정의 | 실시설계 |
| 시설 배치 | 발생원 인근–경로–말단을 연계한 단계적 배치, 유지관리 접근성 확보 | 실시설계 |
| 구조·안전 | 사면 안정, 침식 방지, 월류·우회 시 안전, 접근로·추락 방지 시설 | 실시설계 |
| 유지관리 | 퇴적물 준설, 여재 교체, 식생 관리, 동절기 운영 계획, 점검주기 설정 | 설계·운영계획 |
6. 우수유출수 저감을 위한 운영·유지관리 전략
비점오염저감시설의 성능은 설계만큼이나 유지관리에 의해 좌우된다. 장기 모니터링 결과에서도, 준설·여재 교체·식생 관리 등 유지관리가 잘 이루어진 시설과 그렇지 않은 시설 간의 저감효율 차이가 크게 나타난다.
- 퇴적토·오니 관리 – 저류지·침강지·와류형 시설에서 퇴적되는 토사를 정기 준설하고, 준설토 성상·오염도를 분석해 적정 처리한다.
- 여재·스크린 관리 – 여과조·나무여과상자·스크린 시설은 막힘(클로깅) 여부를 주기적으로 점검해 세척·교체를 수행한다.
- 식생 관리 – 인공습지·식생체류지의 식생은 계절별 생육 상태, 외래종 침입, 고사 구간 등을 모니터링해 보식·제초를 시행한다.
- 동절기·폭우 대응 – 결빙 시 시설 손상·기능 저하를 방지하고, 설계 기준을 초과하는 폭우 시 우회·월류가 적정하게 이루어지는지 확인한다.
- 성능 모니터링 – 유입·유출 BOD, SS, T-N, T-P 농도 및 유량을 정기 측정해 시설별 저감효율을 검증하고, 성능 저하 시 보수·보강 계획을 수립한다.
주의 : 비점오염저감시설을 단순 조경·경관 시설로 취급해 유지관리 예산을 최소화하면, 몇 년 내에 여재 막힘·식생 고사·퇴적토 포화로 기능이 급격히 저하된다. 설계 단계에서부터 정기 준설·교체·보수 비용을 포함한 생애주기(LCC) 관점의 예산 계획을 수립해야 한다.
7. 용도별 비점오염원(우수유출수) 저감 적용 전략
7.1 산업단지·공장부지
- 원료·제품·폐기물 야적장에 지붕·덮개·차단벽 설치, 바닥 포장 및 집수정 정비
- 주차장·물류장에 투수포장·침투도랑·유류분리조를 조합해 유량·유류를 동시에 관리
- 오염 가능 구역 우수를 별도 계통으로 모아 우수처리시설 또는 폐수처리공정으로 연계
- 지자체·환경청 점검 시 비점오염원 설치신고, 저감시설 설계·운영계획, 모니터링 자료를 동시에 제시할 수 있도록 문서화한다.
7.2 대형 주차장·쇼핑몰·물류센터
- 주차면과 동선 구간을 구분해 오염 잠재도가 높은 구간에 우선적으로 비점오염저감시설을 배치한다.
- 우수맨홀 전단에 장치형 비점오염저감시설(여과형·와류형 등)을 설치해 초기우수 오염부하를 차단한다.
- 옥상 주차장은 옥상녹화·저류조·빗물 재이용 시스템과 연계하면 홍수 저감과 비점오염 저감을 동시에 달성할 수 있다.
7.3 도로·교량·도시 간선망
- 도로 측구·중앙분리대에 식생도랑·침투도랑을 도입해 도로면에서 유출되는 비점오염물질을 차단한다.
- 교량 배수는 직접 하천으로 방류하지 않고, 교량부 전용 비점오염저감시설 또는 인근 우수관거 연계를 통해 처리한다.
- 제설제 사용지역은 동절기 이후 세척·청소 계획을 통해 염류·중금속 축적을 최소화한다.
7.4 건설공사장·고랭지 밭 등 토사 발생 지역
- 침사지·침강지·수로정비·사면보호·식생복원 등 토사 발생을 억제하는 사업을 우선 검토한다.
- 공사 단계별 토사 발생량을 예측하고, 임시 침사지·저류지 용량을 단계별로 조정한다.
- 공사 완료 후에는 장기적으로 토사 유출을 줄일 수 있는 수변생태벨트·완충녹지 조성 등으로 관리 체계를 전환한다.
7.5 농지·축산시설
- 비료·퇴비 살포 시기·방법을 조정해 강우 직전 살포를 피하고, 필요 시 저류·침전 시설을 연계한다.
- 축산분뇨 저장조·퇴비사 주변 우수를 별도 배수계통으로 모아, 인근 하천으로 직접 유입되지 않도록 한다.
- 경사 지형에서는 등고선 방향 경운, 수초대 조성, 완충녹지대로 영양염류 및 토사 유출을 저감한다.
FAQ
Q1. 비점오염원 우수유출수 저감에서 가장 우선순위가 높은 대책은 무엇인가?
우선순위는 유역 특성에 따라 달라지지만, 일반적으로는 발생원 관리와 초기우수 처리 전략이 핵심이다. 도로·주차장 청소, 유류·화학물질 보관구역 개선, 공사장 세륜·침사지 설치 등으로 오염물질 발생량을 줄이고, 약 20 mm 수준의 초기우수를 우선 처리할 수 있는 저류·여과 시설을 계획하는 것이 가장 실효성이 높다.
Q2. 비점오염저감시설 설치기준에서 5 mm 이상 강우량 처리 요구는 어떻게 해석해야 하나?
비점오염저감시설 설치기준에서는 해당 지역 강우 특성을 고려해 누적유출고 기준으로 최소 5 mm 이상의 강우를 처리할 수 있도록 설계하도록 규정하고 있다. 이는 모든 강우를 처리하라는 의미가 아니라, 수질 측면에서 기여도가 큰 소규모·빈번 강우 및 초기우수 구간을 우선적으로 처리하라는 취지로 이해하면 된다. 실제 설계에서는 유역·시설 특성, 총량관리 목표 등을 반영해 5 mm 이상으로 강화하는 경우도 많다.
Q3. 저류시설과 침투시설 중 무엇을 우선 적용해야 하나?
저류시설은 유량 조절과 침전·수질개선에 유리하고, 침투시설은 유출량 저감과 물순환 회복에 유리하다. 침투가 가능한 지반·지하수위 조건이라면 침투시설을 우선 검토하되, 침투가 어려운 지역이나 대규모 유역에서는 저류시설을 중심으로, 말단에 인공습지·장치형 시설을 조합하는 방식이 일반적이다. 최적 조합은 유역별 지반·지하수·공간여건·목표수질을 고려해 결정해야 한다.
Q4. 비점오염원 설치신고에서 자주 누락되는 사항은 무엇인가?
실무에서 자주 누락되는 요소로는, 첫째 비점오염원 설치신고 자체를 폐수배출시설 허가와 별개로 인식하지 못하는 경우, 둘째 강우유출수 흐름도·유역도 작성이 부정확한 경우, 셋째 비점오염저감시설 운영·유지관리계획이 단순 문구 수준에 머무르는 경우가 있다. 신고 단계에서부터 유역별 유출 특성, 저감시설 유지관리 계획까지 구체적으로 제시하면 향후 지도·점검 대응이 수월해진다.
Q5. 수질총량관리제와 비점오염원 우수유출수 저감의 관계는 무엇인가?
수질총량관리제에서는 유역별로 허용 가능한 오염부하량을 점오염원과 비점오염원으로 나누어 관리한다. 비점오염원 부하는 강우 의존성이 크기 때문에, 우수유출수 저감 대책의 수준과 실행 여부가 총량 목표 달성에 큰 영향을 미친다. 저류·침투·인공습지·장치형 시설을 활용한 우수유출수 저감 계획은 총량관리 기본계획·시행계획의 핵심 수단으로 연계하여 검토해야 한다.