환경오염이 심화됨에 따라 상수원의 오염이 계속 증가되고 있고, 오염의 심화와 함께 상수원수의 공급을 대형 댐호에 의존함에 따른 조류의 대량증식이 호소나 하천에 발생되면서 상수원 수질관리의 필요성이 제기되고 있다. 또한 국민의 소득수준이 높아짐에 따라 먹는물의 질에 대한 소비자의 욕구는 갈수록 높아지고 있으며, 먹는물로서 수돗물보다는 먹는샘물, 정수기 물, 약수 등을 선호하고 있는 실정이다.
국민이 수돗물을 기피하는 이유는 여러 가지가 있겠으나, 그 중에서도 냄새가 중요한 원인으로 조사되고 있다. 서울시와 수자원공사에서 발표된 통계를 조사해 보면 수돗물 민원사례 중에서 약 50%가 이취미 물질에 의해 발생하는 것으로 나타나고 있다. 이러한 이취미의 주요 원인물질 중의 하나가 시아노박터리아 계통의 조류이며 이들 물질은 독성도 지니고 있어 상수원수에서 주요 관리대상 물질로 떠오르고 있다.
대부분의 선진 외국은 수돗물을 공공 혹은 사설정수장에서 공급받고 있으며, 이들 정수장은 국가나 지역에서 정한 수돗물 수질을 보장하여 공급하도록 요구받고 있다. 미국의 오레곤주, 캐나다, 프랑스, 뉴질랜드 및 세계보건기구(WHO)에서는 시아노박테리아 독성에 관한 기준을 정하고 있다. 먹는물에서 마이크로시스틴과 같은 독성물질의 수질기준을 1.0㎍ 마이크로시스틴-LR/L 설정하고 있다.
시아노박테리아는 지표수에 널리 분포되어 있는 종으로서 마이크로시스티스, 아나베나, 아파니조메논 등이 있다. 이들 독성물질에 사람들은 호흡이나 피부접촉에 의해 노출될 수 있으며, 최근엔 댐과 같은 흐름이 미약한 지표수를 사용하고 있는 수돗물에 노출되는 사례가 늘고 있는 것으로 보고되고 있다.
이들 독성 물질 및 이취미 물질을 제거하기 위해 많은 연구가 진행되고 있으나, 2004년 9월 광주시민들은 수돗물에서의 발생한 이취미 냄새로 큰 불편을 겪은바 있어 본 연구를 진행하게 되었다. 본 조사에서 밝혀진 결과는, 상수원수로 사용하고 있는 댐에서 대량 발생한 조류에서 일차적으로 기인된 문제였으나, 댐내의 취수구 앞에 설치되어 있는 폭기조의 운행 미숙에 의한 원인이 큰 것으로 밝혀져 댐앞에 설치되어 있는 폭기시설의 운용에 시사점을 던져주고 있다.
댐앞에 설치된 인공 폭기시스템
일반적으로 인공 폭기시스템은 댐내의 성층현상을 파괴하여 냄새, 맛, 철, 망간 등의 제거를 위해 설치하는 것으로 알려져 있으며, 일부는 효과를 입증하고 있는 것으로 보고되고 있다. 즉, 저층의 무산소층에 폭기에 의해 산소를 충분히 공급함으로써 조류의 제어, 망간이나 철의 용출억제, 저층의 산소공급으로 부패방지에 의한 냄새나 맛의 개선 등이 효과로 나타나고 있는 것 또한 사실이다.
댐앞의 취수탑 앞에는 보통 그림 1과 같은 간헐식 폭기조가 8개 이상 설치되어 가동되고 있다(그림 2). 한개의 폭기조 간격은 약 70미터 이며, 고정식으로 길이는 약 23~40미터에 이르고 있으며, 그 제원은 표 1과 같다.
취수구 앞 폭기조 가동시 조류의 수직분포
조류는 수생 생물의 먹이사슬에 있어 중요한 일차 생산자 역할을 하고 있으나, 댐물을 상수원수로 사용하고 있는 곳에서는 수돗물의 물맛을 저해하는 주요 요인으로 작용하고 있다. 조류의 대량 발생은 수돗물의 냄새와 맛을 유발시킬뿐만 아니라 독성물질도 배출하고 있어 사람과 생물에 악역향을 미치고 있다.
조류 대 발생시 독성과 이취미를 유발하는 주요 조류물질은 남조류중에서도 아나베나와 마이크로시스티스가 해당되고 있다(그림3,4). 2004년 9월 전남 광주시에서는 조류가 대량 발생으로 수돗물에서 이취미 냄새로 시민들의 불평이 고조되어 주요 언론에 보도되었을 때, 댐의 취수탑 앞에서 표층에서 17미터 깊이까지 남조류 농도는 약 15ppb 였다. 일반적으로 폭기가 없는 상태에서 조류는 표층에서부터 5미터 이내에 90% 이상이 존재하는 것이 상식이나, 폭기에 의해 표층의 조류가 약 20미터 이하까지도 수직 혼합되고 있음을 보여주고 있었다 (그림 5). 이 당시 취수탑에서 원수의 취수구 위치는 표층에서부터 약 10미터 부근에 위치하고 있어 수직 혼합된 조류가 정수장의 착수정으로 이송되고 있음이 밝혀지게 되었다.
폭기조를 가동시키고 있는 댐앞에서의 조류의 수직농도 분포(mL당 아나베나의 셀수)는 0.5미터에서 6,583개, 5.0미터에서 5,625개, 12.5미터에서 4,150개, 17미터에서 3,450개 였으나, 폭기조를 가동하고 있지 않은 곳에서의 조류의 수직농도 분포는 각 깊이당 8,437개, 6,423개, 453개, 112개로 주로 5미터 이내에 대부분의 조류가 분포되고 있음이 조사되었다 (그림 6).
이 조사 결과를 토대로 수자원공사 댐관리사무소에 댐의 취수탑 앞에서 폭기조 가동을 중지시키고 취수구의 위치도 약 20미터에서 취수토록 조치하였다. 그 결과 수시간 뒤에 대부분의 조류는 5미터 이내에 분포하게 되었으며, 정수장에서도 조류의 발생이 급격히 감소하게 되어 공급되는 수돗물에서 이취미 발생이 자연 감소하게 되었다 (표 2).
국내의 주요 상수원 전용댐에 설치되어 있는 폭기조는 냄새나 맛을 조절하는 역할을 하고 있는 것으로 알려져 있어 조류의 대발생과는 관계없이 년중 가동하고 있는 상태인 것으로 조사되었다. 그러나 본 연구 결과에 의하면 조류의 대발생시 폭기조의 가동은 표층의 조류를 수심 20미터 정도까지 수직혼합하여 정수장의 착수정으로 이송시키고 있어 수돗물에서 이취미 발생의 주요 원인이 되고 있음이 밝혀졌다. 따라서, 조류의 대발생시에는 폭기조의 가동을 부분적으로 중단하는 것이 쾌적하고 안전한 수돗물 공급의 중요한 요인으로 조사되었다.
김현구(국립환경과학원 환경진단 연구부 먹는물과)
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