이 글의 목적은 우리나라 폐수·하수처리시설에서 적용되는 방류수 BOD 수질기준을 정확히 이해하고, 사업장에서 기준을 안정적으로 만족시키기 위한 운영·측정·관리 방법을 실무 관점에서 정리하는 것이다.
1. 방류수 BOD와 수질기준 체계 이해
1-1. BOD의 의미와 방류수 관리에서의 중요성
BOD(Biochemical Oxygen Demand, 생물화학적 산소요구량)는 물속에 존재하는 유기물질을 미생물이 분해하는 과정에서 소비되는 산소의 양을 의미한다.
일반적으로 국내 수질관리에서 BOD는 20℃에서 5일간 측정한 값(BOD5)을 말하며, 단위는 ㎎/L이다. BOD가 높다는 것은 유기물 농도가 높아 하·하천 등 수계로 방류될 경우 용존산소(DO)를 급격히 소비하여 수생태계에 악영향을 준다는 의미이다.
따라서 방류수 BOD는 하천 수질환경기준, 수질오염총량제 목표수질 및 하류 취수원 수질에 직접적인 영향을 미치는 핵심 관리지표이다.
1-2. 방류수수질기준과 배출허용기준의 차이
국내 수질 규제체계에서 흔히 혼동되는 개념이 ‘방류수수질기준’과 ‘배출허용기준’이다.
- 배출허용기준 : 개별 폐수배출시설(사업장)의 배출구에 직접 적용되는 기준으로, 「물환경보전법 시행규칙」 별표 13에 규정되어 있다.
- 방류수수질기준 : 하수·폐수·분뇨처리시설 등 종말처리시설의 방류구에 적용되는 기준으로, BOD·COD·SS·T-N·T-P 등 항목에 대한 농도 상한을 규정한다.
즉, 공장에서 바로 공공수역으로 배출하면 배출허용기준을 적용하고, 공공하수·공공폐수처리시설로 유입된 후 방류되는 경우에는 방류수수질기준을 적용하는 구조이다.
| 구분 | 적용 대상 | 주요 법령 | 대표 항목 | 주요 역할 |
|---|---|---|---|---|
| 배출허용기준 | 개별 폐수배출시설 배출구 | 물환경보전법 시행규칙 별표 13 | BOD, COD, SS, T-N, T-P, 특정수질유해물질 등 | 사업장 단위 오염부하 규제 |
| 방류수수질기준 | 하·폐수·분뇨 종말처리시설 방류구 | 하수도법 시행규칙, 물환경보전법 시행규칙 별표 10·별표 11 등 | BOD, COD, SS, T-N, T-P, 총대장균군수, 생태독성 등 | 집단처리 후 최종 수계 유출수 규제 |
주의 : 동일 사업장이라도 직접 방류인지, 공공처리시설을 경유하는지에 따라 적용 기준이 달라질 수 있으므로, 허가서·협약서에서 적용 기준을 반드시 확인해야 한다.
2. 우리나라 방류수 BOD 수질기준 개요
2-1. 하수종말처리시설·폐수종말처리시설 기준
현행 기준에서 하수종말처리시설과 폐수종말처리시설에는 다음과 같이 대표적인 BOD 방류수 수질기준이 적용된다.
- 하수종말처리시설 : 일반적으로 BOD 20 ㎎/L 이하를 기본으로 하되, 상수원보호구역·특별대책지역 등 일부 지역은 10 ㎎/L 이하로 강화 적용한다.
- 폐수종말처리시설 : BOD 30 ㎎/L 이하가 기본 기준이며, 총질소·총인 등 다른 항목도 함께 관리한다.
| 시설 유형 | 대표 지역 구분 | BOD 방류수 기준(㎎/L) | 비고 |
|---|---|---|---|
| 하수종말처리시설 | 상수원보호·특별대책지역 등 | 10 이하 | 총질소 20, 총인 2 ㎎/L 등 동시 적용 사례 다수 |
| 기타 일반지역 | 20 이하 | 총질소 60, 총인 8 ㎎/L 등 적용 | |
| 폐수종말처리시설 | 전 지역(기본 기준) | 30 이하 | 농공단지 오·폐수종말처리시설 포함 |
각 지자체·관리공단은 법령을 바탕으로 자체 관리기준(운전 목표치)을 더 엄격하게 설정하는 경우가 많으며, 실제 실무에서는 해당 시설의 운영규정 또는 위탁운영사 매뉴얼에서 목표 BOD를 확인해야 한다.
2-2. 공공하수처리시설의 지역·규모별 세부 기준
공공하수처리시설은 1~4지역 구분과 처리용량(㎥/일)에 따라 보다 세분화된 방류수 수질기준이 적용된다. 예를 들면, 1일 처리용량 500㎥ 이상 공공하수처리시설의 경우 다음과 같은 수준의 BOD 기준이 적용된다.
| 시설 규모 | 지역 구분 | BOD(㎎/L) | 연계 항목 |
|---|---|---|---|
| 1일 500㎥ 이상 공공하수처리시설 | 1지역 | 5 이하 | COD 20 이하, SS 10 이하, T-N 20 이하, T-P 0.2 이하 등 |
| 2지역 | 5 이하 | 총대장균군수 3,000개/㎖ 이하 등 | |
| 3지역 | 10 이하 | SS 10 이하, T-P 0.5 이하 등 | |
| 4지역 | 10 이하 | T-P 2 이하, 필요 시 생태독성(TU) 1 이하 |
실제 기준값은 법령 개정에 따라 변동될 수 있으므로, 실무에서는 반드시 최신 하수도법 시행규칙·물환경보전법 시행규칙 별표를 확인하여야 한다.
주의 : 본문에 제시된 수치는 이해를 돕기 위한 대표값이므로, 인허가·설계·계약에 직접 사용하는 것은 위험하다. 반드시 국가법령정보센터·지자체 공고문 등에서 최신 수치를 재확인해야 한다.
3. 방류수 BOD 관리 전략(설계·운전 관점)
3-1. 유입부하 분석과 목표 BOD 설정
방류수 BOD 관리는 유입수의 유기물 부하 특성을 정확히 파악하는 것에서 시작한다.
- 최근 1~3년간 유입 BOD, COD, SS, 유량 데이터를 분석하여 평균·최대·우천 시 부하를 파악한다.
- 공공하수/폐수종말처리시설의 방류수 기준값보다 통상 30~50% 낮은 수준으로 운영 목표 BOD를 설정한다(예: 기준 10 ㎎/L이면 목표 5~7 ㎎/L).
- 계절별(동절기, 하절기), 요일별(주중/주말), 시간대별(피크·비피크) 부하 패턴을 고려하여 운전 조건(공기량, 반송슬러지율 등)을 차등 관리한다.
3-2. 생물학적 처리공정 핵심 운전 인자
방류수 BOD는 주로 생물학적 처리(활성슬러지법, 막분리, 접촉산화 등)의 성능에 의해 결정된다. 다음 인자들이 BOD 제거효율에 큰 영향을 미친다.
- MLSS(혼합액부유물질) 농도 및 슬러지 체류시간(SRT)
- F/M 비(유입유기물 부하 대 미생물량 비율)
- 용존산소(DO) 농도(통상 호기조 1.5~3.0 ㎎/L 범위 목표)
- 반송슬러지율(RAS) 및 잉여슬러지 인발량(WAS)
- 온도, pH, 독성물질 유입 여부(중금속, 용제 등)
주의 : DO를 기준 이상으로 과도하게 유지하면 송풍기 에너지 비용만 증가하고 BOD 제거효율 향상은 제한적이다. 반대로 DO가 0~0.5 ㎎/L 수준으로 떨어지면 급격한 BOD 악화(악취, 슬러지 부상 등)가 발생할 수 있다.
3-3. BOD 목표 달성을 위한 단계별 운전 조정
- 실시간 지표 확인 : 온라인 DO, MLSS, ORP, 수위, 유량 등 실시간 계측값 모니터링.
- 단기 조정 : 송풍량 증감, 반송슬러지율 조정, 약품 주입(영양염 보충, pH 조정) 등.
- 중기 조정 : 슬러지 인발 계획 변경(SRT 조정), 보조 폭기조·균등조 운전 패턴 변경.
- 장기 조정 : 설계 부하 대비 실제 부하 차이가 클 경우, 공정 개조(전후단 분할, 탈질/질산화 탱크 용량 조정, 막교체 등) 검토.
4. 방류수 BOD 측정·분석과 품질관리
4-1. 시료채취·보존 요령
방류수 BOD 측정의 정확성은 시료채취 단계에서 이미 크게 좌우된다.
- 채취 위치 : 방류구 직전 혼합이 충분히 이루어진 지점을 선정한다.
- 채취 방식 : 대표성을 확보하기 위해 가능하면 시간가중 자동채취기(자동채수기)를 활용한 합성시료를 사용한다.
- 보존 조건 : 채취 즉시 4℃ 정도로 냉장 보관하고, 일반적으로 48시간 이내 시험을 실시한다.
- 전처리 : 큰 부유물질은 필요시 전처리하되, 과도한 여과는 실제 BOD를 과소평가할 수 있으므로 주의한다.
4-2. 공인시험법에 따른 BOD 분석 개요
국내 공정시험기준에 따른 BOD 시험은 희석·접종 후 20℃에서 5일간 밀폐배양 한 뒤, 초기 DO와 5일 후 DO의 차이로 계산한다.
- 시료 적정 희석배수 선정(예: 10배, 50배, 100배 등).
- 종자(Seed) 및 영양염류 첨가.
- 초기 DO 측정 후 밀폐하여 20℃ 배양기에서 5일간 방치.
- 5일 후 DO 재측정 후 BOD(㎎/L) 계산.
예시) BOD 계산식(희석법) BOD (mg/L) = (D1 - D2 - B) × F D1 : 희석 후 초기 DO(mg/L) D2 : 5일 후 DO(mg/L) B : 공시료(Blank)의 DO 감소 보정값(mg/L) F : 희석배수 실무에서는 공인시험기관 또는 자체 시험실의 시험성적서를 통해 공식 BOD값을 관리하고, 공정운전용 내부지표로는 COD, TOC, UV-254 등 보다 빠른 지표를 병행 활용하는 경우가 많다.
4-3. 측정 품질보증(QA/QC) 관리
- 정기적인 표준용액·표준물질으로 분석기기의 정확도 검증.
- 중복시료(duplicate)·공시험(blank)·스파이크 회수율 관리.
- 시험자별 숙련도 평가 및 외부정도관리 결과 활용.
- 시험성적서와 시료채취 기록(일시, 기상, 유량, 운영조건 등)을 연계 보관.
주의 : 방류수수질기준 위반 여부 판단은 시험성적서의 BOD 값(공식 결과)을 기준으로 한다. 내부 빠른 분석결과만으로 법적 판단을 하는 것은 위험하다.
5. 방류수 BOD 기준 초과 시 원인 분석과 대응 절차
5-1. BOD 초과 발생 시 기본 점검 흐름
방류수 BOD 초과가 의심되거나 실제 시험결과 기준을 초과한 경우 다음 순서로 원인을 점검한다.
- 측정 오류 여부 검토 : 시료채취·보존·시험 절차 상의 오류, 장비 이상 여부 확인.
- 유입부하 변동 : 특정 시간대·특정 업종 유입 증가, 우수 유입 등 이상 유입 여부 확인.
- 공정 운전상 문제 : 송풍기 고장, 슬러지 세척, 약품 주입 오·중단, 우회배관 개방 여부 등.
- 독성물질 유입 : 용제·중금속·살균제 등 유입으로 미생물 활성이 저하되었는지 확인.
- 슬러지 상태 확인 : 침전지 슬러지 부상, 벌킹, 플로킹 상태, 슬러지 연령 변화 등.
5-2. 단기·중기 대응 방안
- 단기 대응
- 송풍량 일시 증대, 반송슬러지율 상향 조정.
- 영양염류(N, P) 부족 시 보충 주입.
- 슬러지 과다 시 잉여슬러지 인발량 증가.
- 이상 유입이 명확한 경우, 가능하다면 균등조·저류조에 일시 저장 후 서서히 유입.
- 중기 대응
- 유입 업소와 원인조사·공동 개선계획 수립.
- F/M 비 재설정 및 설계 부하 기준 재검토.
- 필요 시 공정 증설·개선(전후단 분리, 막여과 보강 등) 검토.
주의 : 방류수수질기준을 반복적으로 초과할 경우 기본·가중 배출부과금, 과태료, 조업정지 등 강력한 행정조치가 부과될 수 있다. 특히 공공폐수처리시설의 기준 초과는 총량관리, 부과금, 주민 민원 등 다양한 리스크로 이어지므로 초기 대응이 중요하다.
5-3. 법적 보고 및 행정 대응
방류수 기준 초과가 확인되면 다음 사항을 정리하여 관할 지자체·유역(지방)환경청 등에 보고하는 것이 일반적이다.
- 초과 발생 일시·항목·농도, 기준 대비 초과 정도.
- 해당 시점 공정 운전 데이터(DO, MLSS, 유량, 슬러지 인발량 등).
- 유입부하 변화 및 원인 추정(특정 업소, 우천 등).
- 긴급 조치 사항 및 향후 재발 방지 대책.
6. TMS·원격모니터링과 연계한 BOD 관리
6-1. BOD와 실시간 지표의 한계
BOD는 시험 특성상 최소 5일이 소요되므로, 수질TMS(원격감시체계)에서 BOD를 실시간으로 직접 측정하는 것은 현실적으로 어렵다. 대부분의 사업장에서는 다음과 같은 지표를 활용하여 간접적으로 BOD를 관리한다.
- COD(또는 TOC) 온라인 분석기
- 탁도, 색도, SS 모니터링
- DO, ORP, 전도도 등 공정 운전 지표
사업장 특성에 따라 BOD와 COD, TOC 등 간 상관관계를 회귀분석하여 내부 경보 기준을 설정하는 방식이 많이 활용된다.
6-2. TMS 이상치와 방류수 기준 관리 연계
TMS에서 COD, SS 등 주요 항목의 이상치가 발생하면 방류수 BOD 기준 위반 가능성이 높아졌다고 해석할 수 있으므로, 즉시 다음 조치를 시행한다.
- 해당 시간대 공정 운전상태 및 유입부하 확인.
- 필요 시 수동 시료를 재채취하여 실험실에서 BOD/COD를 재분석.
- 이상 데이터는 자료보정 기준에 따라 정당한 사유를 입증하고, 반복 발생 시 공정 개선 계획 수립.
주의 : TMS에서 이상치가 반복될 경우, 설령 공식 BOD 결과가 기준 이내라 하더라도 행정기관이 운영 관리 미흡으로 판단할 수 있으므로, 이상치 발생 단계에서부터 개선조치와 기록을 남겨두는 것이 중요하다.
7. 방류수 BOD 관리 체크리스트와 기록 예시
7-1. 일상 점검 체크리스트
실무에서는 BOD 수치 자체뿐 아니라 이를 좌우하는 운전 인자를 체계적으로 점검·기록해야 한다.
| 점검 항목 | 체크 내용 | 점검 주기 | 기록 방법 |
|---|---|---|---|
| 유입수 BOD/COD | 최근 경향, 피크 부하 여부 확인 | 주 1회 이상(내부 분석 기준) | 수질기록지 및 엑셀 로그 |
| 방류수 BOD | 법적 기준 대비 여유율 검토 | 법정 자가측정 주기 및 필요시 추가 | 시험성적서 연동, 월간 보고서 |
| DO(호기조) | 1.5~3.0 ㎎/L 유지 여부 | 상시(온라인), 최소 1일 1회 수기 검증 | 운전일지 및 TMS 화면 캡처 |
| MLSS 및 슬러지 상태 | 설계범위 유지, 벌킹·부상 여부 | 주 2~3회(현미경 관찰 포함) | 슬러지 관리기록지, 사진 첨부 |
| 유입 업소 관리 | 특정 업소 이상배출 여부, 협약 준수 | 월 1회 이상, 민원·이상시 수시 | 업소별 관리대장 |
7-2. 방류수 BOD 관리 기록 양식 예시
아래는 방류수 BOD 관련 핵심 정보를 한눈에 관리하기 위한 간단한 기록 예시이다.
예시) 방류수 BOD 관리 로그(요약) 날짜 방류 BOD 기준값 여유율 유입 COD DO(호기조) MLSS 특이사항 2025-01-03 6.2 10 38% 120 2.1 3,000 우천, 유입 증가 2025-01-10 4.8 10 52% 110 1.9 3,200 - 2025-01-17 7.5 10 25% 140 1.6 2,800 송풍기 점검, MLSS 감소 ... 이와 같이 BOD 결과를 운전 데이터와 함께 누적 관리하면, 기준 초과 위험을 사전에 예측하고, 설비 투자·운전 변경의 효과를 정량적으로 평가할 수 있다.
FAQ
Q1. 방류수 BOD 기준과 배출허용기준 중 어느 쪽을 우선해야 하나?
두 기준은 적용 대상이 다르므로 우선순위 개념이 아니라 각각 독립적으로 준수해야 하는 규제이다. 공장에서 직접 공공수역으로 배출하는 경우는 배출허용기준을, 공공하수·폐수종말처리시설에서 최종 방류하는 경우는 방류수수질기준을 적용한다. 한 사업장이 자체 폐수처리장을 운영하면서 동시에 공공하수처리시설로 위탁 방류하는 구조라면, 자체 배출구에는 배출허용기준, 공공처리장 방류구에는 방류수수질기준이 각각 적용될 수 있다.
Q2. BOD 기준을 약간 초과했다가 다음 측정에서 정상으로 돌아오면 행정처분 대상이 되는가?
실제 행정처분 여부는 초과 정도, 기간, 반복성, 고의·과실 여부, 사업자의 개선 노력 등 여러 요소를 종합적으로 판단한다. 단 한 번의 경미한 초과로 즉시 중한 처분이 내려지는 경우는 드물지만, 동일 사유로 반복 초과하거나 개선 의지가 부족하다고 판단되면 과태료·부과금·조업정지 등 처분으로 이어질 수 있다. 따라서 경미한 초과라도 원인 분석과 재발 방지 대책을 문서화하여 보관하는 것이 중요하다.
Q3. 내부적으로 COD나 TOC만 관리하고 BOD는 자가측정 주기만 맞추어도 괜찮은가?
BOD는 법적 기준 항목이므로, 자가측정 주기를 준수하는 것만으로 법적 최소 요건은 충족할 수 있다. 그러나 COD·TOC와 BOD 간 상관관계는 공정·원수 특성에 따라 변할 수 있으므로, 정기적으로 BOD와 COD/TOC 사이의 회귀 관계를 재검증하고, 내부 경보기준(예: COD가 특정 값 이상이면 BOD 기준 초과 가능성 높음)을 조정해야 한다. 단순히 “COD만 관리하면 BOD도 괜찮을 것”이라고 가정하는 것은 위험하다.
Q4. 우천 시 유입 희석으로 BOD가 낮게 나오는 경우, 방류수 기준 관리에 어떤 유의점이 있는가?
우천 시에는 유입수가 희석되어 BOD 농도는 낮아질 수 있지만, 총 유량이 증가하여 실질적인 오염부하(㎏/일)는 크게 변하지 않거나 오히려 증가할 수 있다. 또한 우수 유입으로 공정 체류시간이 짧아지면 처리효율이 저하될 수 있다. 따라서 방류수 BOD 농도뿐만 아니라 유량을 곱한 부하 기준으로도 공정 여유도를 평가해야 하며, 우수 유입 저감 대책(우·오수 분리, 우수 우회 등)을 병행 관리하는 것이 바람직하다.