이 글의 목적은 WET(Whole Effluent Toxicity) 수질 독성시험의 개념과 국내 생태독성 배출허용기준, 적용 대상, 시험 방법, 결과 해석 및 방류수 관리 전략을 체계적으로 정리하여 환경담당자와 수질환경기술인이 현장에서 바로 활용할 수 있도록 돕는 것이다.
1. WET 수질 독성시험 기본 개념
WET(Whole Effluent Toxicity) 수질 독성시험은 “전유출수(배출수)를 그대로 사용하여 수생생물을 노출시키고 독성 정도를 평가하는 생물학적 시험”이다. 특정 오염물질 하나만을 분석하는 것이 아니라, 실제 배출수 속에 존재하는 모든 유해물질과 상호작용(혼합독성, 상승·길항 효과 등)을 통합적으로 반영한다.
우리나라에서는 이러한 WET 개념을 “생태독성시험” 또는 “전생물독성시험”이라는 용어로 제도화하여, 물벼룩 급성독성시험 결과를 바탕으로 생태독성(TU, Toxic Unit) 배출허용기준을 설정하고 관리하고 있다.
1.1 주요 용어 정의
- WET(Whole Effluent Toxicity) : 전배출수 독성시험으로, 실제 방류수·폐수를 다양한 농도로 희석해 수생생물에게 24~96시간 등 일정 기간 노출시키고 독성을 평가하는 시험이다.
- 생태독성(ecotoxicity) : 수질 오염물질이 수서생태계(어류, 무척추동물, 조류 등)에 미치는 유해영향을 통합적으로 나타내는 개념이다.
- 전유출수 독성시험 : 배출수 전체(혼합수)를 시료로 사용하는 독성시험으로, 개별 항목 분석으로 파악하기 어려운 “미지의 독성”까지 반영한다.
- EC50, LC50 : 시험생물의 50%에게 영향을 주는 농도(Effect Concentration 50), 또는 50% 치사를 일으키는 농도(Lethal Concentration 50)를 의미한다.
주의 : 일반 화학분석에서 모든 유해물질을 완벽하게 측정할 수 있는 것은 아니며, 혼합독성과 미량 유해물질의 영향까지 평가하기 위해서는 반드시 WET와 같은 수질 독성시험이 필요하다.
1.2 WET 수질 독성시험이 필요한 이유
- 배출수 중에는 법정 관리항목 외에도 다양한 미지의 유기물·금속류·부산물이 존재할 수 있다.
- 여러 물질이 동시에 존재할 때, 개별 농도는 기준 이하라도 혼합독성으로 인해 실제 생물 독성이 크게 나타날 수 있다.
- 수질기준은 일반적으로 인체보건·환경보호 목표를 반영하나, 실제 생태계 민감도와 항상 일치하지 않을 수 있다.
- WET 결과는 “배출수 전체”의 독성 수준을 직접 보여주므로, 방류수 관리의 최종 검증수단으로 활용하기에 적합하다.
2. 국내 생태독성·WET 제도와 적용 대상
우리나라에서는 물환경보전법 및 하수도법 체계 안에서 생태독성 항목을 도입하여, 일정 업종·규모 이상의 폐수배출시설과 공공하수처리시설 방류수에 대해 생태독성(TU) 배출허용기준을 적용하고 있다.
2.1 제도 도입 배경
- 기존에는 BOD, COD, SS, 영양염, 중금속 등 물리·화학적 항목 위주의 관리가 중심이었다.
- 그러나 화학분석만으로는 모든 유해물질 및 혼합독성을 반영하기 어렵다는 한계가 제기되었다.
- 이에 따라 2011년경부터 생태독성관리제도를 도입하여, 특히 폐수 성상이 복잡하고 유기·무기 오염물질이 혼재된 35개 업종, 일정 규모 이상의 하수처리시설 등에 생태독성 기준을 단계적으로 적용하기 시작하였다.
2.2 생태독성(TU) 배출허용기준 개요
생태독성 배출허용기준은 일반적으로 물벼룩 급성독성시험으로 산정된 독성단위(TU)를 기준으로 하며, 지역 구분 및 시설 유형에 따라 다음과 같이 적용된다(개략적인 구조 설명이다).
| 구분 | 주요 적용 대상 | 생태독성 기준(TU) | 시험생물·방법 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| 청정지역 | 물환경보전법상 청정지역의 폐수배출시설 방류수 | 대체로 TU 1 이하 | 물벼룩 급성독성시험(48 h) | 생태계 보호를 위한 가장 엄격한 수준 |
| 그 밖의 지역 | 일반 지역의 폐수배출시설 방류수 | 대체로 TU 2 이하 | 물벼룩 급성독성시험 기준 | 기존 유기물·중금속 기준과 병행 적용 |
| 하수처리시설 | 1일 처리용량 500 m³ 이상 등 일정 규모 이상 시설 | 법령 개정에 따라 단계적으로 TU 1 이하 등 적용 | 유입 폐수 또는 방류수에 대한 생태독성시험 | 생태독성 기준을 만족해야 직접 방류 허용 |
| 특정 업종 | 염색, 도금, 전지·축전지 등 35개 업종 | 업종·지역별로 TU 기준 차등 설정 | 물벼룩 급성독성시험 중심, 필요시 추가 종 활용 | 고독성 업종 위주로 우선 적용 |
주의 : 실제 적용 기준값, 적용 시점, 대상 업종·시설은 법령·고시 개정에 따라 수시로 변경될 수 있으므로, 실무에서는 반드시 최신 물환경보전법 시행규칙, 하수도법 시행규칙, 관련 고시를 확인해야 한다.
2.3 WET 시험과 법적 준수 관계
- 폐수배출시설 및 공공하수처리시설은 지정된 주기에 따라 생태독성시험(WET)을 실시하고 결과를 보고해야 한다.
- 시험 결과 TU 값이 배출허용기준을 초과할 경우, 일반 수질항목이 모두 기준 이하여도 배출허용기준 초과로 간주되어 행정조치 대상이 될 수 있다.
- 하수처리구역에서 공공하수도 유입 없이 직접 공공수역으로 방류하려는 경우, 공공하수처리시설 방류수수질기준(생태독성 포함)을 충족해야 한다는 해석이 적용된다.
- 단, 독성 원인이 염(고염도)으로 명확히 확인되는 경우 등 일부에 대해서는 일정 요건 하에 예외 인정 규정이 존재한다.
3. WET 수질 독성시험의 원리와 지표
3.1 대표 시험생물
- 물벼룩(Daphnia magna 등) : 담수 무척추동물로, 우리나라 생태독성 배출허용기준의 표준 시험생물이다. 48시간 급성 노출 후 치사·유영 장애를 관찰한다.
- 담수어류(잉어, 송사리 등) : 96시간 급성독성시험, 일부 장기·만성시험에 활용된다.
- 조류(녹조류 등) : 성장억제 시험으로, 만성·아급성 독성 평가에 활용된다.
- 해수 미세조류·무척추동물 : 해양·연안 배출수 및 선박평형수 처리수 WET 시험에 사용된다.
3.2 독성단위(TU) 계산
WET 시험에서는 보통 여러 단계로 희석한 배출수를 시험생물에 노출하고, 노출 농도별 반응(치사율, 유영이상 비율 등)을 이용해 EC50 또는 LC50을 산출한다. 이후 다음 식에 따라 독성단위(TU)를 계산한다.
EC50(%) = 시험생물 50%에 영향(또는 치사)을 유발하는 배출수 부피비(%) Toxic Unit (TU) = 100 / EC50(%) 예) EC50 = 25% → TU = 100 / 25 = 4 - TU 값이 클수록 독성이 강하다.
- 배출허용기준이 TU 1 이하인 경우, EC50은 최소 100% 이상(무희석 시료에서도 50% 이상 생존)이어야 한다는 의미이다.
- TU 2 이하는 EC50이 50% 이상, TU 4 이하는 EC50이 25% 이상에 해당한다.
3.3 시험 유형
- 급성독성시험 : 24~96시간 노출 후 치사·명확한 영향(유영 정지 등)을 평가한다. 우리나라 생태독성 배출허용기준은 물벼룩 48시간 급성독성시험을 기준으로 한다.
- 만성·아급성 시험 : 성장, 번식, 발달 이상 등 장기 영향(NOEC, LOEC)을 평가하며, 일부 위해성평가·연구용으로 활용된다.
- 해수 WET 시험 : 해양·연안해역, 선박평형수 처리수 등에 대하여 해수 적합 시험생물(해수 미세조류, 해수 무척추동물 등)을 사용한다.
4. WET 수질 독성시험 절차와 실무 운영
4.1 시료 채취 및 보존
- 채취 위치 : 배출구(방류구) 직상류에서 대표성이 확보된 지점을 선정한다.
- 채취 방식 : 배출 특성이 시간에 따라 변동이 크면 유량가중 혼합시료를 사용하는 것이 바람직하다.
- 용기 및 보존 : 깨끗한 유리 또는 적합한 재질의 용기에 채취하고, 필요시 냉장 보관(보통 4℃ 근처)하며, 지정된 보존기간 내에 시험을 시작한다.
- 염소 소독 또는 산·알칼리 주입 등 공정이 있는 경우, 실제 수계로 유입되는 방류수와 동일한 조건의 시료를 확보해야 한다.
주의 : 시료 채취가 부적절하면 WET 결과가 실제 방류수 독성을 제대로 반영하지 못한다. 공정 변동이 큰 사업장의 경우, 단일 순간시료가 아닌 일정 기간 혼합시료 사용을 적극 고려해야 한다.
4.2 시험 설계(희석계열 및 대조구)
- 일반적으로 5개 이상 농도구 + 대조구(0%)로 희석계열을 구성한다.
- 예) 6.25%, 12.5%, 25%, 50%, 100% + 대조구(0%).
- 각 농도구는 통상 4반복 이상으로 구성하여 통계적 신뢰성을 확보한다.
- 대조구에서는 물벼룩 생존율이 90% 이상 유지되어야 시험이 유효한 것으로 판정한다.
4.3 시험 조건 관리
- 수온 : 시험생물 종별로 규정된 적정 온도를 유지한다(예: 물벼룩 20±2℃ 등).
- 용존산소(DO) : 포화도의 일정 비율 이상(보통 60~80% 이상)을 유지한다.
- pH·경도 : 급격한 변화가 없도록 하고, 필요시 희석수 조성으로 조정한다.
- 조도·광주기 : 시험생물에 맞는 광주기(예: 16L:8D)를 유지한다.
- 시험 기간 동안 먹이는 공급하지 않는 것이 일반적이며, 시험 전 일정 시간 절식한다.
4.4 데이터 처리 및 EC50·TU 산출
- 농도별 치사율 또는 영향률(유영장애 등)을 집계한다.
- 통상 Probit, Trimmed Spearman–Karber 등 통계기법을 이용해 EC50, 신뢰구간을 산출한다.
- 산출된 EC50(%)로부터 TU를 계산하며, 필요시 NOEC, LOEC 등의 지표도 구한다.
실무 예시 1) 물벼룩 급성독성시험 결과 - EC50 = 40% (배출수 40%에서 50% 치사) 2) 독성단위 산정 - TU = 100 / 40 = 2.5 3) 기준 비교 - 청정지역 기준(TU ≤ 1) → 기준 초과 - 일반지역 기준(TU ≤ 2) → 기준 초과 5. WET 결과 해석과 방류수 관리 전략
5.1 TU 결과 해석 기본 원칙
- TU ≤ 기준값 : 생태독성 항목 적합, 다른 수질항목도 기준 이하면 전체적으로 법적 준수 상태이다.
- TU > 기준값 : 생태독성 기준 위반으로 간주되며, 배출허용기준 초과에 따른 행정처분(개선명령, 과태료, 조업정지 등) 대상이 될 수 있다.
- 경계값(예: 0.9~1.1, 1.9~2.1) 주변에서 반복 측정 시 결과가 오르내릴 수 있으므로, 장기 추세와 공정 변동을 함께 보는 것이 중요하다.
5.2 독성 원인 규명(TIE)과 저감(TRE)
WET 시험에서 독성이 확인되었다면, 그 다음 단계는 “무엇이 독성을 유발하는지”를 규명하고, “어떻게 줄일 것인지”를 설계하는 것이다. 이를 위해 국제적으로 TIE(독성원인 규명), TRE(독성저감 평가) 개념을 활용한다.
- TIE(Toxicity Identification Evaluation) : 분획·추출, pH 조절, 킬레이트제 첨가, 여과·활성탄 등 처리를 단계적으로 적용하여, 독성이 금속류, 유기물, 암모니아, 염소, 염분 등 어떤 그룹에 기인하는지 추정하는 절차이다.
- TRE(Toxicity Reduction Evaluation) : TIE 결과를 바탕으로 공정 개선, 전처리 공정(중금속 제거, 활성탄 흡착, 산·알칼리 중화, 탈염 등)을 설계하고 실제 독성 저감 효과를 검증하는 과정이다.
주의 : 단순히 희석수량을 늘리는 방식으로 생태독성 기준을 맞추는 것은 장기적으로 한계가 있으며, 계절별 유량 변화·가뭄 시 방류량 감소 등 상황에서 다시 기준 초과가 발생할 수 있다. 가능하면 독성물질 자체를 줄이는 방향으로 공정을 개선해야 한다.
5.3 공정별 독성 저감 전략 예시
- 염색·섬유 : 고염도·염료·계면활성제에 의한 독성이 많으므로, 염 회수공정, 저염염색 공정, 활성탄·고도산화(AOP) 도입을 고려한다.
- 도금·금속 : 구리·니켈·아연 등 중금속 및 시안계 폐수에 의한 독성이 크므로, 침전·중화, 황화물·수산화물 침전, 킬레이트 분해·처리강화를 검토한다.
- 전자·화학 : 난분해성 유기물, 용제, 첨가제에 의한 독성이 많으므로, 생물학적 처리에 앞서 산화·흡착·막분리(MBR, RO) 등 전처리를 보완한다.
- 공공하수처리시설 : 유입 산업폐수의 독성을 지속 모니터링하고, 특정 업종 유입이 급증할 때 사전협의·유입 제한·균등화조 운영으로 독성 피크를 완화한다.
6. 업종·시설별 WET 적용 전략과 내부 관리체계
6.1 산업폐수 배출시설
- 생태독성 배출허용기준이 적용되는 업종인지, 해당 사업장이 속한 지역 구분(청정·가·나·특례 등)을 우선 확인한다.
- 연간 또는 분기별 정기 시험 외에도, 공정 변경·신규 원료 도입 시 사전 WET 시험을 통해 리스크를 평가하는 것이 바람직하다.
- 도급·외주를 통해 시험을 의뢰하는 경우, 인증·숙련도 평가를 통과한 시험기관인지 확인한다.
6.2 공공하수처리시설
- 하수처리시설 방류수에 대한 생태독성 기준 적용 여부와 기준값을 확인한다.
- 유입 산업폐수 중 WET 고위험 업종(도금, 염색, 전지·축전지, 화학 등)을 파악하고, 유입량·성상 변화 정보를 지속 관리한다.
- 유입 독성 급증 시 비상운영계획(우회·우선처리, 혼합·균등화 강화 등)을 준비한다.
6.3 해양·선박평형수 및 해안 방류
- 선박평형수 처리시스템(BWMS)에서 처리된 배출수도 WET 시험을 통해 해양생물에 대한 독성을 검증하도록 국제협약·가이드라인에서 요구하고 있다.
- 해수·기수 환경에서는 해수 적합 시험생물(해수 미세조류, 해수 무척추동물 등)을 사용한 WET 시험이 필요하다.
- 해안 배출시설의 경우, 염분·잔류소독제·부산물에 의한 독성 가능성을 WET 결과로 확인하는 것이 바람직하다.
6.4 내부 관리 체크리스트
| 항목 | 점검 내용 | 주기 |
|---|---|---|
| 법적 적용 여부 확인 | 생태독성 기준 적용 대상 업종·규모·지역인지 확인 | 연 1회 이상 |
| 시험기관 관리 | 공인시험기관 여부, 숙련도 시험 참여·결과 확인 | 계약 시 및 갱신 시 |
| 시험 주기 관리 | 법정 시험 주기를 충족하는지, 내부 자율 시험 계획 보유 여부 | 월 1회 일정 점검 |
| 시료 채취 SOP | 대표성 있는 시료 채취 절차(유량가중 혼합 등) 마련·교육 | 연 1회 교육 |
| 결과 분석 및 원인 파악 | TU 추세 분석, 고독성 시기 및 공정 조건과의 상관관계 분석 | 시험 실시 후마다 |
| 개선·투자 계획 | WET 결과를 반영한 공정 개선·설비 투자 우선순위 설정 | 연간 계획 수립 시 |
7. 현장 실무자가 자주 놓치는 포인트
7.1 시료 대표성 부족
- 배출수 독성은 시간에 따라 크게 변동할 수 있는데, 단 한 번의 순간시료로만 시험을 진행하면 실제 독성을 과소 또는 과대 평가하게 된다.
- 주요 공정 가동 패턴, 세척·배출 시점, 야간·주말 운전 등을 고려하여 혼합시료 또는 복수 시료를 이용하는 것이 좋다.
7.2 염에 의한 독성과 예외 규정 오해
- 일부 고염도 폐수는 주로 염(NaCl 등)에 의해 독성이 나타날 수 있으며, 이에 대한 예외 인정 규정이 존재한다.
- 그러나 단순히 “염 때문”이라고 주장하는 것만으로 인정되는 것은 아니며, 적절한 시험·자료를 통해 독성 원인이 염이라는 점을 과학적으로 입증해야 한다.
- 또한 예외 인정 여부는 관할기관의 판단 사항으로, 사전 협의 없이 일방적으로 적용해서는 안 된다.
7.3 시험실 품질관리(QA/QC)
- 표준독성물질(예: K₂Cr₂O₇ 등)을 이용한 기준 시험, 숙련도 시험을 통해 시험실의 재현성을 정기적으로 검증해야 한다.
- 시험생물(물벼룩, 조류 등)의 배양 관리가 미흡하면 실험실 간 편차가 크게 나타날 수 있으므로, 사육·배양 SOP를 철저히 준수해야 한다.
- 시험실 운영상의 문제로 인한 TU 상승·하락을 현장 독성변화로 오해하지 않도록, 시험기관과 결과를 긴밀히 검토하는 것이 필요하다.
8. WET 수질 독성시험 실무 적용 요약
- WET 수질 독성시험은 배출수 전체 독성을 평가하는 핵심 도구이며, 국내에서는 생태독성(TU) 배출허용기준으로 제도화되어 있다.
- 물벼룩 급성독성시험 결과를 바탕으로 EC50, TU를 산정하고, 지역·시설 유형별 기준(TU 1 또는 2 이하 등)과 비교하여 법적 준수 여부를 판단한다.
- 독성 기준을 만족하지 못할 경우, TIE·TRE 접근을 통해 독성 원인을 규명하고 공정을 개선해야 한다.
- 대표성 있는 시료 채취, 신뢰성 있는 시험기관 선택, 내부 관리체계 구축이 WET 기반 방류수 관리를 성공적으로 운영하는 핵심 요소이다.
FAQ
Q1. WET 수질 독성시험과 일반 수질분석의 차이는 무엇인가?
일반 수질분석은 BOD, COD, SS, 질소·인의 농도, 중금속 등 “개별 항목의 농도”를 측정한다. 반면 WET 수질 독성시험은 실제 배출수를 그대로 또는 희석하여 수생생물에 노출시키고, 그 결과로 나타나는 치사·유영 이상·성장억제 등을 이용해 “배출수 전체의 독성”을 평가한다. 즉, 일반 분석이 ‘무엇이 얼마나 들어있는지’를 보는 것이라면, WET는 ‘그 결과 생물이 얼마나 피해를 받는지’를 보는 시험이다.
Q2. TU가 1.2처럼 기준을 조금 초과했을 때도 위반으로 보나?
원칙적으로는 배출허용기준(TU ≤ 1 또는 2 등)을 초과하면 모두 기준 위반으로 본다. 다만 경계값 주변에서는 시험 불확실성과 변동성을 함께 고려할 필요가 있으며, 관할기관에서 재시험 요구, 기간 평균 평가 등 보완적인 판단을 할 수 있다. 실무적으로는 TU가 기준에 근접해 있다면, 추세를 분석하여 여유를 두고 기준 이하로 관리될 수 있도록 공정을 개선하는 것이 바람직하다.
Q3. 모든 사업장이 WET 수질 독성시험을 해야 하는가?
모든 사업장에 일괄 적용되는 것은 아니고, 법령에서 정한 일정 업종·규모 이상의 폐수배출시설, 일정 규모 이상 공공하수처리시설, 특정 지역·업종 등을 중심으로 생태독성 기준이 적용된다. 그러나 법적 의무 대상이 아니더라도, 민감 수계에 방류하거나 신규 공정 도입 시 자체적으로 WET 시험을 수행하여 리스크를 사전에 평가하는 것이 환경관리·민원 예방 측면에서 유리하다.
Q4. 해수로 방류하는 경우에도 WET 시험이 필요한가?
해안·연안 해역에 방류하는 시설이나 선박평형수 처리시스템의 경우, 해양 생물에 대한 독성을 평가하기 위해 해수 적합 시험생물을 이용한 WET 시험이 활용된다. 국내·국제 규제 및 인허가 조건에 따라 시험 항목과 기준이 달라질 수 있으므로, 해양 방류를 계획하는 경우에는 관련 법령·지침과 인허가 기관 요구사항을 반드시 확인해야 한다.
Q5. WET 시험 결과가 좋지 않을 때 우선적으로 무엇을 점검해야 하나?
먼저 시료 채취 방법(대표성, 혼합시료 여부), 시험기관의 시험 조건·품질관리 상태를 확인해야 한다. 그 다음 공정 데이터를 활용해 고독성 원인이 될 수 있는 공정(도금, 염색, 세척, 소독 등)과의 상관성을 분석한다. 필요시 TIE를 통해 금속류, 유기물, 염소, 염분 등 어느 그룹이 주된 원인인지 파악한 뒤, 해당 그룹을 저감하는 공정 개선·전처리 설비 도입을 검토한다.