이 글의 목적은 물환경보전법 등 관련 법령에서 요구하는 부유물질(SS) 배출허용기준과 방류수 수질기준을 정리하고, 사업장에서 실무적으로 SS를 안정적으로 관리하기 위한 공정·운전·측정·법규 대응 전략을 체계적으로 설명하는 것이다.
1. 부유물질(SS)의 정의와 수질지표로서의 의미
1.1 부유물질(SS)의 정의
부유물질(SS, Suspended Solids)이란 물속에 완전히 용해되지 않고 미세 입자 형태로 떠 있거나 가라앉는 고형물을 말한다. 일반적으로 유리섬유 여과지로 걸러질 수 있는 입자상 물질을 의미하며, 슬러지, 미세토사, 유기물 입자, 미생물 플록 등이 여기에 해당한다.
수중 고형물은 크게 용존고형물(DS, Dissolved Solids)과 부유물질(SS)로 구분하며, 이 둘을 합한 값을 총고형물(TS, Total Solids)이라고 한다. SS는 시각적으로는 탁도와 밀접한 관련이 있으며, 침전·여과 공정의 효율을 평가하는 핵심 지표이다.
1.2 SS가 중요한 이유
- 하천·호소의 탁도를 증가시켜 수중 생태계에 악영향을 줄 수 있다.
- SS 입자 표면에 유기물·영양염·중금속 등이 흡착되어 2차 오염원으로 작용할 수 있다.
- 하·폐수 처리시설의 침전지, 응집·여과, 막공정 성능을 평가하는 대표적인 지표이다.
- BOD, COD, 총인(T-P), 총질소(T-N) 등 다른 수질항목의 제거 효율과도 밀접하게 연관된다.
1.3 SS와 다른 수질항목과의 관계
SS는 BOD, COD와 양의 상관관계를 보이는 경우가 많다. 유기물 대부분이 입자상으로 존재할 경우 SS가 높으면 BOD·COD도 함께 높아지는 경향이 있다. 반대로 용존 유기물이 대부분인 경우에는 SS는 낮지만 BOD·COD가 높을 수 있다.
또한, 인(P)과 질소(N)의 상당 부분이 슬러지 표면에 흡착된 형태로 존재하므로 SS를 저감하면 총인·총질소 저감에도 기여하는 경우가 많다. 특히 하·폐수 처리시설에서 고도처리 또는 재이용수 생산을 목표로 할 때 SS 관리가 매우 중요하다.
2. 부유물질(SS) 관련 법·제도 개요
2.1 물환경보전법상 SS 배출허용기준의 위치
부유물질은 물환경보전법에서 규정하는 수질오염물질 중 하나이다. 폐수배출시설에는 폐수 배출구 기준으로 SS를 포함한 여러 항목의 배출허용기준이 적용되며, 기준 초과 시 과태료, 개선명령, 조업정지 등의 행정처분을 받을 수 있다.
폐수 배출허용기준의 주요 특징은 다음과 같다.
- 지역 구분: 청정지역, 가지역, 나지역, 특례지역 등으로 구분하여 SS 기준을 차등 적용한다.
- 규모 구분: 1일 폐수배출량 2,000 m³/일 이상과 미만으로 나누어 SS 기준을 달리 적용하는 구조이다.
- 업종별 특례: 일부 업종은 별도의 배출허용기준 또는 강화기준이 설정될 수 있다.
주의 : 실제 설계나 법규 준수 검토를 할 때에는 반드시 최신 물환경보전법 시행규칙 별표 및 지자체 고시를 확인해야 한다. 본 글의 내용은 구조와 개념을 이해하기 위한 설명이며, 수치는 예시 수준으로만 활용해야 한다.
2.2 폐수 배출허용기준에서 SS 관리 방식(개략)
법령상 정확한 수치는 자주 개정될 수 있으므로 여기서는 구조를 중심으로 개략적으로 정리한다.
| 구분 | 적용 대상 | SS 관리기준(개략) | 비고 |
|---|---|---|---|
| 청정지역 대규모 | 1일 폐수배출량 2,000 m³/일 이상 | 대체로 10~30 mg/L 수준의 엄격한 기준이 적용된다. | 상수원 상류, 수질보전 필요성이 높은 유역 |
| 청정지역 소규모 | 1일 폐수배출량 2,000 m³/일 미만 | 대규모보다 다소 완화된 SS 기준이 적용되는 구조이다. | 방류수 희석·자정능력 등을 고려하여 설정 |
| 가·나지역 | 일반 하천 유역 | 청정지역보다는 다소 높은 SS 허용범위가 설정되는 경향이 있다. | 유역별 목표수질 및 하천자정능력 반영 |
| 특례지역 | 일부 공업지역 등 | 다른 지역과 구분되는 별도의 SS 기준이 설정될 수 있다. | 유역 특성 및 산업구조 고려 |
2.3 방류수 수질기준에서 SS 관리
폐수 배출허용기준과 별도로, 하수도법·개인하수처리시설 관련 규정에서는 방류수 수질기준을 통해 SS를 관리한다. 대표적인 예는 다음과 같다.
- 개인하수처리시설(오수처리시설)의 방류수: 처리용량과 지역에 따라 SS 10~20 mg/L 이하 수준으로 관리하는 구조이다.
- 정화조 토양침투 처리: 1차 처리장치에서 부유물질 50% 이상 제거, 토양침투 전 방류수 SS 250 mg/L 이하 등 개념의 기준이 존재한다.
- 골프장·스키장 등 특수시설 오수처리시설: 보다 강화된 SS 기준(예: 10 mg/L 이하 수준)이 적용되는 경우가 있다.
공공하수처리시설의 방류수 SS 기준 역시 처리용량, 유역 특성에 따라 차등 적용되며, BOD, TOC 등과 함께 통합적으로 관리된다.
3. 사업장에서의 SS 관리 전략(설계·운전 관점)
3.1 SS 발생 원인 분석
사업장에서 SS가 높아지는 원인은 크게 원수 기인 요소와 공정 기인 요소로 나눌 수 있다.
- 원수 기인 요소
- 원수 자체의 탁도·SS 부하가 높은 경우
- 우천 시 유입수에 토사·부유물 다량 유입
- 원료·제품·폐기물 취급 중 고형물이 배수로로 유입되는 경우
- 공정 기인 요소
- 응집제 주입 부족 또는 과다로 인한 플록 형성 불량
- 침전지 체류시간 부족, 유입 유량 변동으로 인한 월류
- 슬러지 반송·인발 불량으로 인한 슬러지 비산
- 여과지 역세척 불량, 막오염으로 인한 처리수 SS 상승
3.2 SS 관리를 위한 처리공정 구성
대부분의 하·폐수 처리공정은 SS 제거를 위해 다음과 같은 단계를 조합하여 사용한다.
- 전처리(스크린, 침사조): 큰 입자와 모래를 제거하여 후단 설비 보호
- 응집·플록 형성: 무기응집제(황산알루미늄, PAC 등)와 고분자응집제를 이용하여 미세입자를 큰 플록으로 응집
- 침전지: 중력 침전을 통해 플록을 침전시켜 SS 제거
- 여과공정: 모래여과, 다층여과, 막여과(MF/UF 등)를 활용한 고도 SS 제거
- 슬러지 탈수: 발생 슬러지를 농축·탈수하여 외부 반출
SS 기준이 엄격한 경우에는 응집·침전 후 추가로 여과 또는 막공정을 배치하여 처리수 SS를 안정적으로 낮추는 설계를 적용한다.
3.3 핵심 운전지표와 관리 포인트
- 표면부하율(침전지 유입유량/표면적): 설계값 대비 실제 운전값을 관리해야 한다.
- 슬러지 체류시간(SRT): 지나치게 짧으면 슬러지 플록이 불안정해지고, 너무 길면 노화슬러지로 인한 비산이 증가한다.
- 반송슬러지비(RAS 비): 적정 범위를 벗어나면 침전지 슬러지층 안정성이 떨어진다.
- 혼화·응집 교반강도(G·GT): 과도하거나 부족하면 플록 형성·유지가 어려워진다.
- 여과지 역세척 주기와 조건: 역세척이 부족하면 여과수 SS가 급격히 증가할 수 있다.
주의 : SS 기준을 간신히 만족하는 수준으로 운전하면 유량 변동, 우천, 공정 장애 등 작은 외란에도 기준 초과 위험이 커진다. 실무에서는 법적 기준보다 여유 있는 내부 관리기준(예: 법정 기준의 60~70% 수준)을 설정하는 것이 안전하다.
4. 부유물질(SS) 측정 방법과 품질관리
4.1 공정시험기준에 따른 측정 원리
수질오염공정시험기준에서 규정하는 SS 측정의 기본 원리는 다음과 같다.
- 유리섬유 여과지를 일정 온도(약 103~105℃)에서 건조하여 항량이 되도록 한 뒤 무게를 잰다.
- 여과지에 일정량의 시료를 여과하여 SS를 포집한다.
- 여과 후 여과지를 다시 같은 온도에서 건조하여 항량이 될 때까지 반복 건조·냉각 후 무게를 잰다.
- 여과 전후 여과지의 무게 차이를 이용해 시료의 SS 농도를 계산한다.
여과 전에 2 mm 금속망 등을 이용해 큰 입자를 제거하는 전처리를 할 수 있으며, 공시험(blank)을 통해 여과지 및 시험 과정에서의 오차를 보정한다.
4.2 SS 농도 계산식 예시
예시 조건 - A : 여과 및 건조 후 여과지 무게 (mg) - B : 여과 전 여과지 무게 (mg) - V : 시료 부피 (mL)
SS (mg/L) 계산식
SS (mg/L) = (A - B) × 1000 / V
예를 들어, 여과 전 여과지 무게가 100.0 mg, 여과 후가 112.0 mg이고, 시료 부피가 500 mL라면 SS 농도는 다음과 같다.
SS = (112.0 - 100.0) × 1000 / 500 = 12.0 × 1000 / 500 = 24 mg/L 4.3 측정 품질관리(QC) 실무 팁
- 저울 교정: 최소 연 1회 이상 공인기관 교정을 실시하고, 매일 사용 전 내부감사를 수행한다.
- 항량 확인: 건조·냉각을 반복했을 때 무게 변화가 기준 이내인지 확인하여 측정값의 신뢰성을 확보한다.
- 공시험 및 중복측정: 시료 종류가 복잡하거나 SS 변동성이 클 경우 공시험, 이중시료 측정을 통해 데이터 품질을 관리한다.
- 시료 보관: 장시간 방치 시 침전이 발생하므로 가급적 채수 후 가능한 한 빠르게 측정하거나 균질화 후 분석한다.
주의 : SS는 시료의 교반 상태, 채수 위치와 방법에 매우 민감하다. 채수 절차가 표준화되어 있지 않으면 같은 지점에서도 측정자에 따라 결과가 크게 달라질 수 있으므로, 내부 채수 지침을 문서화하고 교육하는 것이 중요하다.
5. 자가측정, TMS, 점검 대비 SS 관리
5.1 자가측정 항목으로서의 SS
일정 규모 이상의 폐수배출시설은 SS를 포함한 주요 수질항목에 대해 정기적인 자가측정을 실시해야 한다. 일반적으로 BOD, COD, SS는 기본적인 필수 항목으로 취급되며, 방류량이 크거나 민감유역에 위치한 사업장은 측정 주기가 더 짧게 설정되는 경우가 많다.
자가측정 체계를 구축할 때 고려해야 할 사항은 다음과 같다.
- 기준 적용지점 명확화: 최종 방류구, 공공하수처리시설 유입전, 공공수역 직접 방류 여부에 따라 기준이 달라질 수 있다.
- 측정 주기 및 시점: 법정주기 준수는 기본이며, 공정 변동이 큰 사업장은 자체적으로 추가 측정을 실시하여 추세를 관리하는 것이 좋다.
- 외부 공인기관 vs 내부 실험실: 시료 성격, 장비 보유 수준, 인력 역량 등을 고려하여 측정 방식을 선택한다.
5.2 수질TMS(원격감시체계)에서의 SS 관리
수질TMS가 부착된 사업장의 경우, SS는 연속 또는 반연속 모니터링 항목으로 관리되는 경우가 많다. 실시간 데이터는 방류수 수질의 변동성을 파악하고 이상 상황을 조기에 발견하는 데 매우 유용하다.
- 실시간 SS 농도 추세 모니터링
- 우천·세정·공정변경 시 SS 급등 패턴 분석
- 장비 드리프트, 세정주기, 보정상태에 따른 편차 관리
주의 : TMS 장비의 SS 값과 공정시험기준에 따라 분석한 실험실 SS 값은 원리·교정 방식이 달라 차이가 발생할 수 있다. 법적 분쟁이나 행정처분과 직결될 수 있으므로, 상관성 평가와 정기적인 교정·비교 시험을 통해 두 데이터의 관계를 관리해야 한다.
5.3 행정 점검·단속 대비 실무 대응
SS 기준 초과가 확인되면 다음과 같은 절차로 대응하는 것이 일반적이다.
- 초과 사실 확인: 재시료 채취 및 재측정을 통해 분석오류 여부를 우선 확인한다.
- 원인 분석: 공정운전기록, 유량·SS 트렌드, 약품 주입 이력 등을 검토하여 원인을 분류한다(우천, 설비고장, 조작실수 등).
- 응급 조치: 방류수 차단, 재순환, 우회처리 등 가능한 조치를 단기적으로 시행하여 추가 초과를 방지한다.
- 개선계획 수립: 시설 보강, 운전조건 변경, 자동제어 도입 등 재발방지대책을 문서화한다.
6. 공정별 SS 저감 기술과 운영 팁
6.1 응집·침전 공정 최적화
- 응집제 선택: 수질과 SS 특성에 따라 알루미늄계, 철계 응집제를 비교하여 최적 조합을 찾는다.
- pH 제어: 응집제별 최적 pH 범위에서 운전해야 플록이 잘 형성된다.
- 교반 조건: 빠른 혼화 단계와 느린 응집 교반 단계를 분리하여 설계·운전하는 것이 바람직하다.
- 침전지 유입 분배: 유입유속과 흐름 분배가 불균일하면 단락류가 발생하여 SS 제거 효율이 떨어진다.
6.2 여과·막공정 운전 포인트
- 여과지 유입 SS 관리: 여과 전 SS 농도가 높을수록 역세척 주기가 짧아지고, 처리수 SS가 불안정해진다.
- 역세척 조건: 역세척 시간, 세척수량, 공기세척 유무 등을 최적화하여 여과층 내 막힘을 최소화한다.
- 막여과 시스템: 막오염 제어(세정, 공기세척, 교반)를 통해 SS 제거 효율과 운전비용을 균형 있게 관리한다.
6.3 우천·비상 상황에서의 SS 관리
우천 시에는 유입 유량 증가와 함께 토사, 슬러지, 공정 잔류물이 대량 유입될 수 있다. 다음 사항을 사전에 준비해두면 SS 과다로 인한 기준 초과 위험을 줄일 수 있다.
- 우수·오수 분리 배관 상태 점검
- 비상 저장조 또는 평형조(balancing tank)의 확보기능 검토
- 우천 모드 운전조건(슬러지 인발량 증가, 반송비 조정 등) 사전 정의
- 우천 기간 전후 SS 중심의 집중 모니터링 계획 수립
7. SS 관리체계 구축을 위한 체크리스트
사업장에서 SS를 체계적으로 관리하기 위해서는 설계·운전·측정·법규준수를 아우르는 종합적인 관리체계를 갖추어야 한다. 다음 표는 실무에서 활용 가능한 기본 체크리스트 예시이다.
| 구분 | 체크 항목 | 주요 담당 | 점검 빈도 |
|---|---|---|---|
| 설계·시설 | 침전지 체류시간, 표면부하율, 여과지 면적이 최신 기준에 적합한지 검토 | 환경·설비팀 | 연 1회 이상 |
| 운전관리 | 슬러지 반송비, 인발량, 응집제 주입량, 우천 모드 운전조건 점검 | 운전팀 | 주간·월간 |
| 측정·분석 | SS 자가측정 주기 준수, 실험실·TMS 상관성 평가, 장비 교정 기록 관리 | 분석실·환경팀 | 월간·분기별 |
| 법규·대응 | 배출허용기준 개정 여부 파악, 내부 관리기준 갱신, 행정점검 대응 매뉴얼 유지 | 환경·규제 대응팀 | 반기 또는 법 개정 시 |
| 교육·훈련 | SS 채수·분석 절차, 이상상황 대응 절차에 대한 정기 교육 | 환경·안전팀 | 연 1~2회 |
주의 : SS 관리 수준은 곧 사업장의 전체 수질관리 수준을 대표하는 지표로 해석되는 경우가 많다. 내부적으로 SS를 핵심지표(KPI)로 설정하고, 목표값·경보값·조치단계를 명확히 정의해 두어야 예기치 않은 법규 위반과 환경사고를 예방할 수 있다.
FAQ
Q1. 부유물질(SS), 탁도, TSS는 서로 어떻게 다른가?
일반적으로 부유물질(SS)은 유리섬유 여과지로 걸러지는 입자상 물질의 질량농도를 의미한다. 탁도는 광학적 방법으로 측정하는 지표로, 입자의 양뿐 아니라 입자 크기·색상 등도 영향을 미치므로 SS와 완전히 일대일 대응하지는 않는다. TSS(Total Suspended Solids)는 SS와 거의 같은 의미로 사용되며, 분석방법·시험기준에 따라 세부 정의만 다를 수 있다.
Q2. SS 배출허용기준을 초과했을 때 가장 먼저 확인해야 할 것은 무엇인가?
우선 분석오류 여부와 샘플링 문제를 확인하는 것이 좋다. 같은 조건에서 재시료를 채취하여 재측정하고, 채수 위치·채수 방법·시료 교반 상태를 점검해야 한다. 분석 결과가 일관되게 높게 나온다면 공정운전기록, 유량변동, 우천 여부, 응집제 주입량, 슬러지 반송·인발 상태 등 SS에 직접 영향을 주는 항목을 순차적으로 확인해야 한다.
Q3. TMS SS 값과 실험실 SS 값이 크게 다를 때 어떻게 관리해야 하나?
장비 원리, 시료 전처리, 보정 방식이 다르기 때문에 일정 수준의 차이는 피하기 어렵다. 중요한 것은 두 데이터 간의 상관관계를 파악하고, 주기적으로 교정·비교 시험을 수행하여 허용 가능한 편차 범위를 정해 두는 것이다. 장비 세정·교정 후 상관성이 갑자기 바뀌었다면 이상 여부를 즉시 점검하고 관련 기록을 남겨야 한다.
Q4. 계절에 따라 SS 관리 난이도가 달라지는 이유는 무엇인가?
우기에는 토사와 유기물 유입이 증가하고, 하절기에는 조류·미생물 증식이 활발해져 SS 부하가 증가하는 경향이 있다. 동절기에는 수온 저하로 미생물 활성과 침전성이 떨어져 SS 제거효율이 나빠질 수 있다. 따라서 계절별 유입특성과 공정 특성을 반영하여 계절 운전기준(예: 슬러지 농도, 응집제 주입량, 체류시간)을 조정하는 것이 바람직하다.