이 글의 목적은 사업장에서 신규공정이 도입될 때 수행해야 하는 배출특성시험의 법적·기술적 요구사항과 실무 절차를 체계적으로 정리하여 환경기술인과 담당자가 바로 활용할 수 있도록 돕는 것이다.
1. 신규공정 배출특성시험의 개념과 목적
신규공정 배출특성시험은 새로운 제조공정 또는 생산라인이 실제로 가동될 때 그 공정에서 발생하는 폐수나 배출수의 오염물질 종류와 농도, 부하량(질량배출량) 특성을 파악하는 시험을 말한다.
단순히 배출허용기준 초과 여부만을 확인하는 것이 아니라, 다음과 같은 정보를 확보하는 것이 핵심이다.
- 해당 공정에서 발생 가능한 수질오염물질의 목록과 발생 가능성
- 대표운전조건에서의 농도 범위, 부하량(kg/d, kg/yr) 특성
- 기존 설계 시 가정했던 오염부하와 실제 배출부하의 차이 분석
- 방지시설(전처리, 종말처리)의 적정 용량·공정구성 검토 근거
- 추가 규제항목(특정수질유해물질 등) 관리 필요성 검토
주의 : 신규공정 배출특성시험을 하지 않고 바로 정식 가동을 하다가 예상 못 한 유해물질이 검출되면, 허가조건 위반이나 자기측정 초과, 오염사고 등으로 직결될 수 있다.
2. 법·제도적 배경과 실무에서 요구되는 수준
배출특성시험 자체가 하나의 독립된 법 조문 이름으로 규정되는 경우도 있으나, 실무에서는 여러 제도 요구사항이 결합된 형태로 이해하는 것이 좋다.
- 폐수배출시설 자가측정 의무에 따른 신규공정 시 초기 배출특성 파악 필요성
- 통합환경허가·오염총량제 등에서 요구하는 공정별 배출부하 산정 및 모니터링 계획 수립
- 수질오염공정시험기준을 준수한 시료채취·분석 방법 적용 의무
- 국립환경과학원 등에서 수행하는 업종·시설별 배출목록·배출특성 조사와의 정합성 확보
- 향후 위반 시 행정처분·과태료 산정의 기초자료로 활용될 수 있는 운영이력 데이터 축적
실제 현장에서는 “신규공정 시운전 단계에서 최소 1회 이상, 대표운전 조건에서 연속 또는 반복 측정”을 통해 배출특성을 파악하고, 그 결과를 내부 관리기준, 정기 자기측정 계획, 개선투자 계획에 반영하는 수준으로 수행하는 것이 일반적이다.
3. 신규공정 배출특성시험이 필요한 경우
3.1 적용 대상 상황
- 완전히 새로운 제조공정·제품군 도입(예: 신규 도금공정, 신규 반도체 공정 등)
- 주요 원료·약품이 변경되어 오염물질 구성이 달라질 가능성이 큰 경우
- 폐수배출 라인 구성 변경(배관 혼합·분리, 공정통합 등)
- 기존 공정이긴 하나 생산량이 대폭 증대되어 방지시설 용량 검증이 필요한 경우
- 통합환경허가 변경, 오염총량사업 계획 변경 등으로 부하 재산정이 필요한 경우
3.2 수행 시기와 단계
- 설비 설치·배관 공사 완료 후 무부하 시운전 단계
- 원료 투입을 시작하는 초기 부하 상승 구간
- 생산이 안정화된 정상운전 구간(대표 부하)
- 가능하면 최대부하 시나리오가 나타나는 조건(풀로드, 최악조건)에 대한 측정
주의 : 단 하루, 짧은 시간의 측정값만으로 전체 공정의 배출특성을 일반화하는 것은 위험하다. 최소한 정상운전 상태에서 여러 시점의 데이터가 확보되도록 계획해야 한다.
4. 배출특성시험 항목 선정 방법
4.1 기본 원칙
신규공정 배출특성시험의 가장 중요한 단계는 “무엇을 측정할 것인가(측정항목)”를 합리적으로 선정하는 것이다.
- 법에서 규정한 공통 관리항목(BOD, COD, SS, T-N, T-P 등 기본항목)
- 해당 업종·시설 유형에서 빈번히 검출되는 수질오염물질 배출목록에 포함된 항목
- 사용 원료·제품의 물질안전보건자료(MSDS)를 통해 예상 가능한 중금속, 유기용제, 유기물 지표
- 해외 문헌·유사 공정의 선행연구에서 보고된 특이 오염물질
- 향후 규제 가능성이 있는 감시항목·우선순위 물질
4.2 체크리스트 기반 항목 선정 절차
- 공정 파악 : 공정흐름도(PFD), 물질수지, 배수 경로를 검토한다.
- 원료·부원료 분석 : 금속 성분, 유기용제, 첨가제에 포함된 유해성분을 검토한다.
- 반응·세정 단계 확인 : 반응생성물, 분해산물, 세정수에 전이되는 오염물질을 추정한다.
- 유사 업종 배출목록 참조 : 국립환경과학원 안내서, 업종별 배출목록 자료를 참고한다.
- 실험적 예비시험(스크리닝) : 일부 시료로 광범위 항목을 스크리닝 분석하여 핵심 항목을 좁혀간다.
팁 : 측정항목을 너무 좁게 잡으면 시험 후 추가 분석이 필요해지고, 너무 넓게 잡으면 비용이 급증한다. 스크리닝 분석 1회 + 정식 배출특성시험을 결합한 2단계 접근이 효율적이다.
5. 배출특성시험 계획 수립 절차
5.1 전체 프로세스 개요
| 단계 | 핵심 내용 | 실무 체크포인트 |
|---|---|---|
| 1. 사전 조사 | 공정·배관·방류구 파악, 원료·제품 분석 | 최종 방류구뿐 아니라 공정별 부분배출구까지 파악한다. |
| 2. 시험 설계 | 측정항목, 측정지점, 측정기간, 빈도 설정 | 대표운전·최대부하 조건을 포함하도록 일정 계획을 짠다. |
| 3. 시료 채취 | 수질오염공정시험기준에 따른 채수·보관 | 유량가중 평균 시료, 복수시료 원칙을 지킨다. |
| 4. 분석·검증 | 공인기관 또는 사내 시험실 분석, 이상치 검토 | 시운전 초기 불안정 데이터는 구분 표기한다. |
| 5. 부하 산정 | 농도×유량으로 일·연간 배출부하 계산 | 누락된 유량 구간이 없는지 유량자료를 먼저 검토한다. |
| 6. 평가·보고서 | 허용기준·총량관리 목표와 비교, 개선안 도출 | 관리기준·자가측정계획(항목·주기)에 반영한다. |
5.2 측정지점 설정 요령
- 원칙적으로 최종 방류구에서의 배출특성을 평가한다.
- 신규공정의 영향 파악을 위해 해당 공정에서 나오는 부분배출구·라인도 별도 측정하는 것이 좋다.
- 공공처리시설로 전송하는 경우, 전송지점 수질과 최종 방류수 수질을 모두 확인해야 처리가능 부하를 판단할 수 있다.
- 혼합·병합 배출구가 있는 경우, 혼합 전·후 지점을 모두 측정하여 기여도를 평가한다.
5.3 시료 채취 방법(예시)
1) 유량이 비교적 일정한 경우 - 2~4시간 간격으로 시간별 시료 채취 - 동일 부피 혼합 후 1일 평균 시료 작성
유량 변동이 큰 경우
순간 유량 비례 채취(유량가중 자동채수기 활용)
유량계와 연동하여 누적 혼합 시료 구성
보관·전처리
항목별 보존제, 온도, 보관용기 규정을 공정시험기준에서 확인
현장 계측 가능한 항목(pH, DO, 전기전도도 등)은 현장에서 즉시 측정6. 수질오염물질 농도·부하량 산정
6.1 기본 식
배출특성시험 결과는 단순 농도뿐 아니라 부하량 단위(kg/d, kg/yr)로 정리해야 방지시설 설계와 총량관리, 통합허가 검토에 활용할 수 있다.
1) 농도(C) : mg/L 2) 유량(Q) : m³/d 3) 일일 배출부하(Ld) : kg/d
Ld = C(mg/L) × Q(m³/d) × 10⁻³
연간 배출부하(Ly) : kg/yr
Ly = Ld(kg/d) × 가동일수(d/yr)팁 : 시험기간이 짧은 경우, 대표운전일의 Ld 값을 그대로 연간 부하로 확장하는 것은 보수성이 떨어진다. 최소한 여러 날의 데이터 평균값, 가동계획, 계절변동 등을 고려하여 보수적으로 산정해야 한다.
6.2 대표값 선정(평균·최댓값·백분위수)
- 설계·시설용량 검토에는 평균값 + 안전여유를 사용하는 것이 합리적이다.
- 위반·리스크 검토에는 최댓값 또는 95% 백분위수 등 상위 통계치를 고려한다.
- 측정횟수가 충분하다면, 히스토그램·박스플롯 등으로 분포를 파악해 이상값(outlier)을 구분한다.
7. 시험결과 해석과 방지시설 적정성 평가
7.1 설계치와 실측치 비교
- 허가·설계 단계에서 사용한 예상 원폐수 농도·부하를 정리한다.
- 신규공정 배출특성시험에서 얻은 실측 원폐수·방류수 자료를 대응 항목별로 나열한다.
- 항목별로 “실측값 > 설계값”인 항목은 방지시설 과부하 가능성을 검토한다.
- 특정수질유해물질 등 신규 항목이 추가로 검출되면, 규제대상 여부·허용기준 적용 여부를 검토한다.
7.2 방지시설 처리효율 평가
원폐수와 방류수 농도를 모두 측정했다면, 항목별 처리효율을 산출하여 방지시설의 적정성을 평가할 수 있다.
처리효율(%) = (원폐수 농도 - 방류수 농도) / 원폐수 농도 × 100- 새로운 난분해성 오염물질이 포함된 경우, 기존 공정(예: 생물학적 처리)만으로는 충분한 처리가 어려울 수 있다.
- 처리효율이 낮은 항목은 전처리(산화·응집·흡착 등) 보완이나 공정 변경을 검토해야 한다.
7.3 관리기준 및 자기측정 계획 반영
- 허용기준에 여유가 부족한 항목은 회사 내부 관리기준을 허용기준보다 엄격하게 설정한다.
- 자가측정 의무 항목 및 측정주기를 재검토하여 신규공정 특성이 반영되도록 조정한다.
- 총량관리 대상인 경우, 부하 목표 대비 여유·초과 여부를 분석해 향후 증설·증산 여지를 검토한다.
8. 신규공정 배출특성시험 보고서 작성 구성
8.1 필수 구성 목차 예시
- 개요
- 신규공정 도입 배경
- 배출특성시험 목적·범위
- 사업장 및 공정 개요
- 사업장 개요, 허가 현황
- 신규공정 공정흐름도, 물질수지
- 배출특성시험 계획
- 측정지점, 측정항목, 기간, 빈도
- 시료채취·보관·분석 방법
- 측정 결과
- 일자별 농도·유량·부하량 표
- 대표값(평균, 최대, 백분위수) 정리
- 분석·평가
- 설계치·허용기준·총량목표와 비교
- 방지시설 처리효율 평가
- 결론 및 개선·관리 방안
- 핵심 관리항목 정의
- 시설보완·운전개선·모니터링 계획
8.2 표·도면 활용 팁
- 공정·배관은 가능한 한 단순한 블록도로 표현하여 비전문자도 이해 가능하게 한다.
- 측정지점은 도면상에 번호를 부여하고, 본문 표와 번호를 일치시킨다.
- 농도·부하량 변화는 선그래프·막대그래프로 시각화하면 경향 파악이 용이하다.
9. 실무에서 자주 발생하는 문제와 예방 방안
9.1 시운전 조건이 대표성이 없는 경우
생산량이 충분히 올라오기 전, 부분부하 상태에서 시험을 수행하면 실제 정식 가동 시 오염부하가 크게 달라질 수 있다.
주의 : 대표운전 조건에 도달하기 전에 시험을 서둘러 진행하면, 허가·총량 협의에 잘못된 부하가 반영될 수 있다. 시운전 일정과 시험 일정의 연계를 사전에 충분히 계획해야 한다.
9.2 유량 데이터 불일치
- 유량계 검정이 안 되어 실제 유량과 큰 오차가 나는 경우
- 전일·전주 유량데이터가 누락되거나, 단위(m³/h, m³/d) 혼동으로 계산 오류가 발생하는 경우
배출특성시험에서는 “유량 데이터 품질”이 결과 신뢰도를 좌우하므로, 시험 전에 유량계 검정상태·데이터 로깅체계를 반드시 점검해야 한다.
9.3 분석기관·방법 불일치
- 기존 정기측정과 다른 분석기관을 사용하여 기준값·시험값 비교가 어려운 경우
- 공정시험기준과 다른 비공인 방법을 사용하여, 행정기관에 설명이 곤란해지는 경우
가능하다면 기존 정기 자기측정을 수행하는 시험·검사기관과 동일한 기관, 동일한 시험방법을 사용하는 것이 좋다.
FAQ
신규공정 배출특성시험은 며칠 정도 수행하는 것이 적정한가?
법령에 일률적인 일수 규정이 있는 것은 아니나, 최소한 정상운전 구간에서 서로 다른 날의 데이터를 확보하는 것이 좋다. 예를 들어 대표운전 조건에서 3일 이상, 일별 복수시료를 채취하여 일별 평균값을 산출하면 기본적인 통계성을 확보할 수 있다. 공정 변동성이 큰 업종이라면 생산패턴을 고려해 더 긴 기간을 검토해야 한다.
측정항목은 어느 정도 범위까지 잡는 것이 적절한가?
기본항목(BOD, COD, SS, T-N, T-P 등)은 필수로 포함하고, 업종별 배출목록·원료성분을 고려해 중금속, 시안, 페놀, 유기용제 관련 지표 등을 추가하는 방식이 일반적이다. 초기 스크리닝 분석에서 검출되지 않는 항목은 추후 정기측정 항목에서 제외할 수 있으므로, 1회 스크리닝에서 항목을 넉넉히 가져가고 이후 핵심항목 위주로 정리하는 접근이 효율적이다.
사내 분석실이 있으면 외부 공인기관에 의뢰하지 않아도 되는가?
사내 분석실이 공인시험·검사기관 인정(예: KOLAS, 환경부 지정 시험·검사기관 등)을 받고 있고, 수질오염공정시험기준에 따른 시험능력을 갖춘 경우에는 사내 시험데이터도 행정기관에 충분한 설명력이 있다. 다만, 내부 분석과 외부 공인기관 분석을 병행하여 상호 검증을 해두면 향후 분쟁·질의 시 신뢰도를 높일 수 있다.
신규공정이 기존 공정 일부 변경 수준일 때도 별도 배출특성시험이 필요한가?
단순 설비 교체 등으로 배출특성이 거의 변하지 않는 것이 명백한 경우에는 기존 자료를 보완하여 설명하는 것으로 충분할 수 있다. 그러나 원료·약품·반응조건·세정 방식 등이 바뀌어 새로운 오염물질이 발생할 가능성이 있다면, 최소한 대상 공정 라인에서 부분적인 배출특성시험을 수행해 두는 것이 안전하다. 위반 발생 시 “실태 파악 노력” 여부가 중요한 고려 요소가 될 수 있다.