함세영 (Se-Yeong Hamm) 부산대학교 지구환경시스템학부 교수. 3 “ 물 ” 이란 ? 물 (H 2 O) 은 분자량 18.0153g/mol, 밀도 0.998 g/cm³ (20 °C 액체상태 ), 0.92 g/cm³ ( 고체상태 ) 임 물의 녹는점은 0°C,

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1 함세영 (Se-Yeong Hamm) 부산대학교 지구환경시스템학부 교수

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3 3 “ 물 ” 이란 ? 물 (H 2 O) 은 분자량 18.0153g/mol, 밀도 0.998 g/cm³ (20 °C 액체상태 ), 0.92 g/cm³ ( 고체상태 ) 임 물의 녹는점은 0°C, 끓는점은 100°C 임 물은 고체, 액체, 기체 상태로 존재함 지구의 물에는 지표나 지하에 존재하는 액체상태의 물, 대 기에 존재하는 기체상태의 물 그리고 빙하, 빙산으로 존재 하는 고체상태의 물이 있음

4 4 “ 물은 우주의 근본 물질이며, 그것으로부터 모든 것이 생성 되었고 마침내는 그것으로 돌아간다 "( 탈레스, B. C. 640- 546) 물은 인간이 생명을 유지하기 위한 필수요소로서 몸무게의 약 71% 가 물로 되어 있음 물은 우리 몸의 표면으로부터 증발하고, 배출되므로 매일 약 3 리터씩 보충해 주어야 함. 경제가 발전되면 될수록 문화수준이 높아지면 높아질수록 물 수요는 증가하게 됨. 그러나, 오염원의 증가로 인하여 수질이 계속 악화되고 있 음

5 5 지구상의 물은 어떻게 순환하는가 ? 수문순환 ( 출처 : 한국수자원 공사 국가지하수 정보센터 ) 수문순환 : 지구상의 물은 대기와 해양과 육지 사이에서 끊 임없이 순환

6 6 지구상에는 얼마나 많은 물이 있는가 ? 해수 97.2% 빙하 2.14% 지하수 0.61% 지표수, 대기 수분 0.01% 토양수분 0.005% 출처 : Applied Hydrogeology by C.W. Fetter 총 수자원 :1.38 × 10 18 ㎥

7 7 지구상에 분포하고 있는 담수는 ? 빙하 77% 지하수 22% 하천수, 호수 <1%

8 8 우리나라의 수자원은 ? 우리나라의 수자원 총량 : 1,240-1,270 억 m 3 / 년 우리나라의 수자원 이용량 : 325-331 억 m 3 / 년 지하수 이용량 : 37.1 억 m 3 / 년 ( 전체 이용량의 약 12%) ( 지하수조사연보, 건설교통부, 한국수자원공사 )

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10 10 하천수와 지하수는 어떤 관계에 있는가 ? 하천수와 지하수의 관계 (Alley, W.M., Healy, R.W., LaBaugh, J.W., and Reilly, T.E., 2002, Flow and storage in groundwater systems, Science, 296, 1985- 1990)

11 11 지표아래의 물은 ? 지표하의 물 : 지표 하에 존재하는 모 든 물을 말하며, 지 표하의 물은 다시 불포화대와 포화 대에 존재하는 물 로 구분됨.

12 12 지하수의 종류는 ? 충적층 지하수

13 13 지하수의 종류는 ? 암반 지하수

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15 15 강변여과수는 어떻게 취수하는가 ? 강변여과 (bank filtration) 는 지 하수 인공함양 방식 중 유도함 양 (induced recharge) 또는 간접함양 방식 에 속한다. 강변여과수는 하천수를 강변 의 퇴적층을 통 과시켜 취수하 는 물이다.

16 16 강변여과수 개발의 역사는 얼마나 되는가 ? 강변에 분포되어 있는 충적층의 자연 오염 저감능을 이용 하기 위해 간접적으로 지표수를 취수하는 방식으로서 선 진외국에서는 100 여 년 전부터 사용해온 방법임. 독일, 네덜란드를 위시한 서유럽 국가들과 미국 등의 선진 국들은 100 여 년 전부터 강변여과수와 인공함양방식을 이용한 간접취수방식을 채택함.

17 17 유럽의 지하수 인공함양 적용 정수장 정수장 내용 Dusseldorf ( 독일 ) Wien 정수장 ( 오스트리아 ) Tegel 정수장 ( 독일 ) Essen 정수장 ( 독일 ) Amsterdam ( 네덜란드 ) Crossy ( 프랑스 ) 시설용량 (CMD) 180,00042,000164,000200,000250,000320,000 급수인구약 1,000,000 시험정설치약 700,000 약 800,000 약 1,000,000 약 2,150,000 1 인 1 일급수량 150 ℓ/ 일 140 ℓ/ 일 160 ℓ/ 일 500 ℓ/ 일 취수원라인강도나우강테겔호수투르강라인강과 강수세느강 방식강변여과수 심정지하수직접함양연계 취수정 심도 26~170m, 1,200 개소 40~400 ㎥ /hr/ea 심도 30 ∼ 50m Φ4m×8 개의 Horizontal laterals 심도 26 ∼ 70m 40 ∼ 00 ㎥ /hr/ea 8m 지하체류 60 ∼ 00 일, 심 도 30 ∼ 50m: 240 개소 함양지하수 85% ∼ 90% 취수 인공함양지 : 면적 15 ㏊ 깊이 20 ∼ 30m, 취수정 44 개 개발시기 ( 년 ) 18671985-190219571959

18 18 유럽의 대표적인 취수장의 정수공정 방식 뒤셀도르프 (Dusseldorf) 정수장 ( 독일 ) – 정수공정 : 강변여과수취수 오존접촉 활성탄여 과 공급 테겔 (Tegel) 정수장 ( 독일 ) – 정수공정 : 호수변여과수취수 폭기 및 반응 급속여과 공급 에센 (Essen) 정수장 ( 독일 ) – 정수공정 : 하천표류수취수 스크린 침전 급속 여 과 수면포기 약품투입 인공함양 지하수취수 공급

19 19 우리나라에서는 언제부터 강변여과수를 개발하기 시작하였나 ? 우리나라에서는 1990 년대부터 한강, 낙동강, 금강, 영산 강, 섬진강 유역의 강변여과수 개발타당성 조사가 실시되 었음 ( 한국수자원공사, 1995, 1996, 1998, 1999, 2002; 환 경부외, 1996: 환경부와 경상남도, 1998; 창원시, 1999). 낙동강 하류의 창원시, 함안군에서는 강변여과수 취수장 을 운영하고 있으며, 김해시에서는 강변여과수 취수장 건 설공사를 진행 중에 있음.

20 20 창원시에서는 북면 신촌리와 대산면 갈전리의 낙동강 본 류 하안 지역에 각각 시설용량 일일 10,000 톤의 취수장을 건설하였으며, 1 단계 확장공사 (2000 년 ~2005 년 ) 를 완공 하여 수직형 취수정 36 개공, 방사형 집수정 1 개공을 굴착 하여 대산면 지역에 일일 60,000 톤의 강변여과수를 추가 로 개발하였음 2 단계 확장공사 (2006 년 ~2010 년 ) 에는 대산면에 일일 60,000 톤, 북면에 일일 40,000 톤을 개발하게 됨 3 단계 확장공사 (2011 년 ~2016 년 ) 에는 대산면에 일일 60,000 톤을 추가로 개발할 예정이어서 창원시의 강변여 과수 총 개발량 은 일일 240,000 톤 이 될 것으로 예상 됨.

21 21 국내적용사례 - 창원시 대산면 창원시 낙동강 대산지구 강변여과 취수지역 3 차원지형

22 22 국내적용사례 - 창원시 대산면 대산면 정수장 위치도

23 23 국내적용사례 - 창원시 대산면

24 24 강변여과수는 어떤 과정을 거쳐서 수돗물이 되는가 ? 창원시 강변여과수 취수장의 정수처리과정 ( 출처 : 창원시 강변 여과수 개발 )

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26 26 강변퇴적층의 수리지질조건 고려

27 27 적정 취수량 결정

28 28 강변 퇴적층내 지하수수질특성 고려

29 29 강변여과수 개발시 주위환경 고려

30 30 자연정화에 필요한 체류시간 필요

31 31 취수량 및 지하수위 변화예측

32 32 막힘현상에 대한 대책수립

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34 34 총질소 함량 비교 낙동강 원수와 강변여과수의 수질비교

35 35 탁도비교 낙동강 원수와 강변여과수의 수질비교

36 36 생물학적 산소요구량 비교 낙동강 원수와 강변여과수의 수질비교

37 37 화학적 산소요구량 비교 낙동강 원수와 강변여과수의 수질비교

38 38 용존유기탄소 비교 하천수에 녹아있 는 용존유기탄소 는 그 자체로는 인 체에 무해하나 상 수 처리시 염소소 독에 의해 발암물 질의 일종인 트리 할로메탄을 생성

39 39 강변여과수 취수는 어떤 장점들을 가지는가 ? 자연적인 수질 개선 효과를 가져온다.

40 40 1991 년 구미공단에서 흘러나온 페놀에 의한 오염 등 과 같이 상류지역의 돌발적인 하천수 오염사고에 대 해서 안정성이 높고 균질한 수질의 원수를 얻을 수 있 다. 가정 쓰레기산업 쓰레기

41 41 강변여과수를 이용하여 수돗물을 생산할 때는 일반 공정 에 비해 염소소독을 위한 염소투입량이 줄어듬 ( 소독부산 물 발생량이 현저하게 낮아지게 됨 ). 창원시 대산면 강변여과수 취수에서는 기존 하천수 취수 정수장 보다 소독부산물 발생량이 1/3 정도로 낮아짐. 염소주입 소독부산물 생성 트리할로메탄 (THM) 생성 발암물질

42 42 정수처리 공정이 점점 고도정수처리 방향으로 바뀌고 있 으며, 최근에는 Cryptosporidium 이라는 원생동물에 의 한 수질사고 발생 이후 자외선 살균과 염소소독을 병행하 는 복합적인 소독공정으로 변화되는 추세를 보이고 있다. 이에 반해 강변여과수를 이용한 수돗물 정수처리는 정 수약품의 사용량을 줄이고 정수공정을 단순하게 하면서 도 보다 양질의 수돗물을 제공한다.

43 43 홍수시나 갈수시에도 취수량을 안정적으로 유지할 수 있다.

44 44 앞으로의 먹는물 생산 전망은 ? 현재까지는 국내 먹는물 ( 수돗물 ) 생산은 주로 지표수 ( 하천수 ) 를 직접 취수하는 방법을 이용하고 있음. 앞으로는 지표수 수질 저하 정도에 따라 표류수를 직접 취수 하기보 다는 강변여과수와 같이 강변 퇴적층을 활용 하는 방식이 활발하 게 도입될 것으로 전망됨 지표수를 일단 지하에 저장했다가 사용하는 지표수 - 지하수 연계 활용 방식은 수자원의 효율적인 활용과 동시에 수질을 향상시킬 수 있는 이점이 있음. 현재와 같은 대규모 지표수 취수후 공급 방식에서 중규모 의 취수원 다변화 방식 활용도 요구됨.

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