1. 서 론

하수처리장은 오염물질이 수계로 방류되는 것을 막을 수 있는 최종 방어선이다. 하수처리장에서는 생물학적 처리를 비롯한 물리, 화학적 처리를 통해 오염물질을 제거한다. 환경부에서 발표된 2023 하수도 통계에 따르면, 전국에는 4442개의 공공하수처리시설이 있으며 전체 21,672,742.4 m³/day의 하수가 유입되며 20,575,553.7 m³/day의 처리된 물이 수계로 방류된다(ME, 2024). 국가물관리기본계획에 따르면, 국내 연간 수자원 총량은 약 1,264억 m³/year로 이를 m³/day로 환산한다면 346,301,369.86 m³/day에 해당한다(ME, 2022). 하수처리장에서는 국내 일간 수자원 총량의 5.9%에 해당하는 양이 처리되어 방류된다. 실제로 본 연구의 대상지는 서울 및 수도권 지역에 공급하는 상수의 원수인 팔당호 인근 수계에 위치한 하수처리장으로 해당 하수처리장에서 방류된 물은 수계를 따라 팔당호로 연결된다. 즉 깨끗한 수원 확보를 위해선 하수처리장을 통한 오염물질의 제거 및 관리가 매우 중요하다. 국내 수계에 분석 결과 4대강 수계에서 공통적으로 BOD의 변화가 없으나 COD가 증가함을 확인했고, 이를 바탕으로 난분해성 유기물질 관리의 필요성이 대두되었다(Park et al., 2013).

팔당호는 수도권 지역에 하루 약 7,800만톤의 상수원수를 공급하는 주요 수원이다. 팔당호는 경안천, 남한강, 북한강으로부터 물이 유입된다. 팔당호에 유입되는 물의 55%는 남한강으로부터 유입되며, 북한강으로부터 43.4%, 경안천으로부터 1.6%의 물이 유입된다. 팔당호 인근 하천에서의 유기물질 유출 특성을 분석한 선행 연구에 의하면, 하천별 단위면적 당 부하량을 산정한 결과 경안천, 남한강, 북한강 순으로 나타났다(Heo et al., 2017). 이에 본 연구에서는 경안천과 남한강을 중점적으로 분석하고자 하였다. 경안천은 경기도 광주시와 용인시에 걸쳐 흐르며, 팔당호로 유입되는 남한강 하류는 팔당호 인근 지역 기준 경기도 여주시, 이천시, 양평군에 걸쳐있다. 본 연구의 대상지점으로 선정한 하수처리장은 방류 수역이 경안천과 남한강 하류에 해당하는 하수처리장이다. 하수도 통계에 따르면, 광주시에 위치한 하수처리장의 경우 유입수 내 총유기탄소(Total organic carbon, TOC)의 농도가 용인시에 위치한 하수처리장 대비 낮음을 확인할 수 있었다. 이에 경안천은 하수처리장 유입 TOC 농도가 더 높은 용인시에 위치한 하수처리장 중 방류량이 많으며 팔당호에 비교적 가깝게 위치한 하수처리장을 선별하여 모니터링을 진행하였다. 남한강 또한 경안천과 같은 기준으로 여주시와 이천시에 위치한 하수처리장을 선별하여 모니터링을 시행하였다.

국내 하수처리장 방류수 수질 기준이 2021년 1월 1일을 기점으로 기존 유기물질 지표였던 화학적 산소요구량(Chemical oxygen demand, COD)에서 TOC로 변경되었다. 기존 COD는 산소 소모량을 산정하여 유기물질의 양을 간접적으로 측정하는 방법이었다면, TOC는 시료 내 존재하는 탄소의 양을 정량하여 유기물질을 산정하는 방법이다(Aguilar-Torrejón et al., 2023). TOC는 COD 대비 정확도와 정밀도가 매우 높으며 유기물질의 총량을 측정할 수 있다는 이점이 있다. 또한 TOC는 난분해성 오염물질에 대한 대응이 높다(Han and Choi, 2011; Hwang and Park, 2018; Yoon et al., 2023). 이에 본 연구에서는 TOC 기반 유기물질 지표를 바탕으로 생분해성 및 난분해성 유기물질의 유형별 분석을 진행하였다. 이를 바탕으로 하수처리장에서의 유기물질 유출 특성을 분석하고자 하였으며, 하수처리장이 하천에 미치는 영향에 대해 분석을 하고자 하였다.

2. 연구방법

2.1 연구 대상 지점 및 모니터링 일자

팔당호로 유입되는 지천 중 경안천 및 남한강 인근에 위치한 하수처리장 세 곳을 중심으로 모니터링을 수행하였다. 또한 일부 하수처리장의 경우 인근 지천의 모니터링을 동시 진행하여 하수처리장에서의 유기물질 유출 특성이 하천에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 하수처리장 및 하천 지점의 위치를 Fig. 1에 표시하였다. M STP, I STP, G STP는 수계 인근 하수처리장(Sewage treatment plant, STP)이며, M, I 하수처리장의 경우 하수처리장을 전후로 팔당호에서 먼 지점, 하수처리장 방류수 유입 이전 지점을 M1, I1으로 명명했으며, 팔당호에 가까운 지점, 하수처리장 방류수 유입 이후 지점을 M2, I2라 명명하였다. Fig. 1(b)의 화살표는 하천 및 하수처리장에서 팔당호로 유입되는 방향을 나타낸 것이다. 모니터링 일자은 2022년10월부터 2024년 11월까지 총 14차례 진행하였다. 22년도 10, 12월 2회, 23년도 3, 5, 6, 7, 8, 11월 6회, 24년도 3, 4, 5, 6, 10, 11월 6회 진행하였다. 본 연구 대상 하수처리장의 제원 및 특징에 대해 Table 1에 정리하였다. M 하수처리장과 I 하수처리장은 각각 경안천, 남한강하류로 방류하는 공공하수처리시설ㆍ간이공공하수처리시설의 방류수 수질기준에서 지정한 I 지역에 해당하는 하수처리장이며, TOC 15 mg/L 이하의 기준이 적용되고 있다. G 하수처리장은 남한강하류로 방류하며, II 지역에 해당하는 하수처리장으로, TOC 15 mg/L 이하의 기준이 적용되고 있다.

Fig. 1.

Location of monitoring site

M 하수처리장의 MBR (Membrane Bioreactor) 공법은 분리막 생물반응조를 의미하며 이는 막을 통한 분리 기술 및 활성 슬러지 공법이 결합된 수처리 방법이다. I 하수처리장의 DeNiPho (Denitrification and phosphorus removal) 공법은 후탈질 간헐포기 공법으로 생슬러지 발효액을 탄소원으로 사용하는 후탈질 공법과 간헐포기 방법이 함께 적용되는 공법이다. G 하수처리장의 SBR (Sequancing batch reactor)공법은 연속회분식 반응조로 하수의 유입, 생물학적 처리, 침전, 방류까지의 수처리 과정이 하나의 반응조에서 이뤄지는 공정이다. 토지가 부족한 소규모 하수처리장에서 주로 적용되는 공법이다.

2.2 유기탄소 정량적 분석방법

2.2.1 분석 유기탄소의 분류

본 연구에서는 TOC 기반 유기물질 지표를 사용하여 모니터링 시료 내 존재하는 유기물질 농도를 파악하고자 하였다(Lee et al., 2024). 본 연구에서는 생분해성 유기물질 및 난분해성 유기물질에 대한 정량적 분석 및 유기물질의 존재 형태에 따른 분류(입자성, 용존성)별 농도 또한 정량적 분석을 진행하고자 하였다. Fig. 2에서 본 연구에서 측정이 진행된 유기물질의 분류를 정리하였다.

Fig. 2.

Classification of TOC based index

2.2.2 유기탄소 정량 분석 방법

채수한 시료는 TOC 기반 유기물질 지표를 바탕으로 정량적 분석을 진행하였다. TOC 및 DOC, POC는 모니터링 당일 시료 본 상태로 분석을 진행하여 TOC를 측정한 후 실린지 및 공극 0.45 µm 실린지 필터를 통해 여과하여 입자성 물질을 배제한 시료로 DOC를 측정하였다. 이후 POC는 TOC에서 DOC 농도를 제하는 방식으로 결과를 산출하였다. R-TOC는 시료를 BOD 병에 담은 후 BOD incubator에서 20°C로 약 28일간 배양하면서, 매일 산소를 공급하고 시료를 혼합하여 생분해성 유기물질을 충분히 제거한 후 앞선 방법과 마찬가지로 R-TOC, R-DOC 측정 후 제하여 R-POC를 산정하였다(Kang and Gil, 2023; Seo et al., 2010). L-TOC와 같은 생분해성 지표의 경우 TOC, DOC, POC에서 R-TOC, R-DOC, R-POC를 제하여 산정하였다.

시료의 정량적 분석은 TOC 분석기(vario TOC cube, elementar)를 활용하였다. 본 연구에서는 시료 내 총 탄소량(TC)에서 무기 탄소량(TIC)을 제하여 유기탄소(TOC)를 산정하는 TC-TIC 법을 통해 측정이 진행되었다(Kim et al., 2023; Bisutti et al., 2004).

2.3 하수처리장과 하천에서의 TOC 지표 오염부하 산정

본 논문에서는 하수처리장 방류수와 유입수가 하천에 미치는 영향에 대한 정량적 산정을 위해 측정된 TOC 농도를 바탕으로 오염부하를 산정하였다. 측정된 TOC 농도(mg/L)에 하천의 유량(m³/s), 하수처리장의 유입, 방류량(m³/d)을 곱하여 오염 부하(kg/d)를 산정한 이후, 유량과의 산술적 계산을 통해 하수처리장에서 발생된 TOC 유입 전후의 농도 차이를 비교하고자 하였다. Table 2는 오염 부하와 산술적 계산을 통해 농도를 산정하기 위해 활용한 하수처리장과 하천에서의 유량을 정리한 것이다. I 하수처리장의 경우 하수관거가 분류식으로만 운영되며, M 하수처리장의 경우 합류식과 분류식 모두 운영되지만 합류식의 지선이 분류식 대비 짧다. 이에 본 연구에서는 하수처리장의 유입수, 방류수 유량이 강우 조건에 큰 영향을 받지 않으며 일정할 것으로 가정하여 분석을 진행하였다.

3. 실험 결과

3.1 하수처리장에서의 유기물질 특성

3.1.1 하수처리장 유입수 내 유기물질 특성

Table 3을 보면 확인할 수 있듯, 유입수에서의 세 하수처리장 평균 TOC 농도는 61.8 mg/L로 M 하수처리장 및 G 하수처리장의 경우 대략 58.1 mg/L로 나타났으며, I 하수처리장이 69.2 mg/L로 세 하수처리장 중 가장 높은 TOC 농도를 보였다. R-TOC 농도는 세 하수처리장에서 대략 14.5 mg/L 내외로 나타났으며, TOC와 마찬가지로 I 하수처리장에서 약 15.7 mg/ L로 가장 높은 농도를 보였다. I 하수처리장은 대부분의 지표에서 가장 높은 값을 나타냈는데, 2023년 하수도 통계에 따르면, 분뇨, 축산, 침출수 외 기타 오수에 대한 연계 처리량을 보았을 때, M 하수처리장과 G하수처리장은 연계 처리가 이뤄지지 않는 반면, I 하수처리장은 분뇨, 축산 및 침출수에 대해 대략 100 m³/day, 320 m³/day, 3 m³/day에 대한 연계처리가 이뤄지고 있음을 확인할 수 있었다. 연계 처리량 중 가장 많은 축산 폐수의 경우 일반 하수 대비 유기물의 농도가 높으며 생물학적인 수처리 공정으로 제거할 수 없는 난분해성 유기물이 다량 함유되어 있다(Han and Han, 2010). 이로 인해 I 하수처리장 유입수에서의 L-TOC 및 R-TOC 농도가 다른 하수처리장 대비 높은 것으로 판단된다.

Fig. 3를 보면 알 수 있듯, 유입수 내 R-TOC/TOC 비율은 세 하수처리장에서 최대 38.3~48.6%, 최소 10.8~13.2%로 나타났으며, 평균 23.1~25.5% 정도를 차지함을 확인할 수 있었다. L-TOC/TOC의 비율은 최대 86.8~89.2%, 최소 51.2~61.7 %로 나타났으며 평균 74.5~76.9%로 나타났다. 이를 바탕으로 하수처리장 유입수에서는 난분해성 유기오염물질 대비 생분해성 유기오염물질이 차지하는 비율이 더 높음을 확인할 수 있었다. 대상 하수처리장은 모두 공공하수처리장으로 주로 생활 하수가 주된 처리 대상이다. 이에 하수처리장 유입수는 생분해성 유기물질이 난분해성 유기물질 대비 더 높은 비율을 차지하는 것으로 보인다.

Fig. 3.

Rations of R-TOC and L-TOC ratio to TOC in the sewage treatment plant (STP) influent

3.1.2 하수처리장 방류수 내 유기물질 특성

하수처리장 3곳의 방류수에 대한 유기오염물질 유출 특성에 대한 분석을 진행하였다. Table 4에서 처럼 하수처리장 방류수 내 TOC 농도는 5.90~7.90 mg/L로 모두 방류수 수질 기준에서 I, II 지역에 해당하는 값인 15 mg/L 이하를 충분히 만족함을 확인할 수 있었다. 생분해성 물질의 경우 1.70~2.40 mg/L로 유입수 농도와 비교했을 때 대략 40~50 mg/L가 저감됨을 확인할 수 있었다. 난분해성 물질의 경우 4.20~5.60 mg/ L로 유입수 농도와 비교했을 때 대략 9~10 mg/L가 저감됨을 확인할 수 있었다. 세 하수처리장은 모두 생물학적 처리 공법을 주공정으로 운영되는 하수처리장이기 때문에 생분해성 유기물질 제거 효과가 크며 난분해성 유기물질의 경우 생분해성 유기물질 대비 저감량은 적으나 일반적인 공공하수처리시설 공정 중 일부 제거됨을 확인할 수 있다.

Fig. 4에서 나타나는 것과 같이 방류수 내 R-TOC/TOC 비율은 세 하수처리장에서 최대 96.6~86.7%, 최소 42.3~52.0%로 나타났으며, 평균 68.8~75.1%로 나타났다. L-TOC/TOC의 비율은 최대 47.9~57.7%, 최소 3.4~13.3%로 나타났으며 평균 24.9~31.2%로 나타났다. 이를 바탕으로 하수처리장 방류수에서는 난분해성 유기물질이 차지하는 비율이 더 높음을 확인할 수 있다. 세 하수처리장은 모두 생물학적 처리 공정을 주 공정으로 하는 처리장이므로 유입수 내 존재하는 생분해성 물질이 제거되어 비율이 줄고 상대적으로 처리가 어려운 난분해성 물질의 비율이 늘어난 것으로 보인다.

Fig. 4.

R-TOC, L-TOC ratio in sewage treatment plant effluent

Fig. 5에서 보면 알 수 있듯, L-TOC 제거율은 최대 97.8~ 99.6%, 최소 84.8~90.8%, 평균 94.7~95.8%로 나타났다. R- TOC 제거율은 최대 75.3~86.4%, 최소 32.8~43.1%, 평균 59.6~68.5%로 나타났다. 세 하수처리장에서 모두 L-TOC의 제거율이 R-TOC 대비 높게 나왔으며, 제거율의 편차 또한 작음을 확인할 수 있었다. 즉 세 하수처리장 모두 생분해성 유기물질에 대해 안정적인 제거가 이뤄지고 있음을 확인할 수 있다. R-TOC의 경우 통상적인 공공하수처리장에서 이뤄지는 수처리 공정에서 평균적으로 약 60% 내외로 제거가 가능함을 확인할 수 있다.

Fig. 5.

Removal rate by sewage treatment plant

하수처리장 별 제거율을 살펴보았을 때, M 하수처리장에서의 제거 효과가 다른 지점 대비 높음을 확인할 수 있었다. 이러한 차이는 R-TOC에서 더 크게 확인할 수 있었다. 난분해성 유기물질이 가정 하수 대비 다량 포함되어있는 염색 폐수에서의 난분해성 유기물질 제거 기작에 대한 논문에 따르면 크게 흡착에 의한 제거, MBR (Membrane bioreactor), 고도산화공정(Advanced oxidation process, AOPs)에 대해 설명하고 있다(Bitow Meles, 2014). 본 연구의 대상이 되는 하수처리장을 고려해보았을 때, I 하수처리장과 G 하수처리장의 경우 막분리 혹은 고도산화공정, 흡착 등의 별도 공정이 적용되지 않았다. 그에 반해 M 하수처리장은 MBR 공법이 적용된 하수처리장으로 막분리를 통한 오염물질 제거에 용이한 하수처리장이다. 모니터링 결과, M 하수처리장의 입자성 난분해성 유기물질에 대한 제거율은 88.2%로 77.2~80.9%의 제거율을 보이는 다른 하수처리장 대비 높음을 확인할 수 있었다. 즉 막분리 공법을 통한 R-POC 제거로 인해 R-TOC의 제거율이 다른 지점 대비 높은 것으로 판단된다. G 하수처리장의 경우 SBR (Sequencing Batch Reactor)공법으로 운영되는 하수처리시설이며, 대체로 유기물질에 대한 제거율이 가장 낮은 것으로 나타났다. 이와 유사한 양상을 하수처리시설에서의 총 유기탄소 분포 등에 관한 연구를 진행한 선행논문에서 확인할 수 있었다(Cho et al. 2014). 다만 G 하수처리장과 I 하수처리장은 모두 공통적으로 가압부상법을 통한 수처리가 이뤄진다. 가압부상법은 기포를 생성한 후 오염물질에 부착시켜 부상하게 만들어 물로부터 오염물질을 분리하는 방법이다. I, G 하수처리장에서 생물학적 처리 과정 이후 공통적으로 가압부상법을 통한 오염물질 제거가 이뤄지기 때문에 두 하수처리장에서의 난분해성 유기물질 제거 효율이 유사하게 나타난 것으로 판단된다. 또한 가압부상법은 막분리법 대비 상대적으로 오염물질 제거 효율이 낮기 때문에 I, G 하수처리장에서의 난분해성 유기물질 제거 효율이 M 하수처리장 대비 낮은 것으로 판단된다.

3.2 하수처리장 방류수 및 유입수가 하천 유기물질 유출 특성에 미치는 영향

모니터링 기간 동안의 하천에서의 유기물질 농도와 유량이 상이하기 때문에 모니터링 시기별 오염 부하를 산정하여 농도 변화를 계산하였고, 이를 바탕으로 Fig. 6에 박스 플롯 형태로 나타냈다. M1, M2, I1, I2는 하수처리장 전 후에 위치한 하천 지점에서의 실측값을 의미하며, M STP, I STP는 M1, I1에서의 농도에 하수처리장 방류수가 유입되었을 때 산술적으로 산정된 농도를 의미한다. Table 2에 정리된 유량을 확인했을 때, 경안천의 경우 남한강 대비 계절에 상관없이 유량이 대략 3.89 m³/s 내외로 나타났으며, 유량 간 표준 편차가 약 1.54로 나타났다. 이에 반해 남한강은 유량이 7.33 m³/s로 경안천보다 더 높게 나타났으며, 표준 편차 또한 5.69로 경안천 대비 시기별 유량의 편차가 큰 것으로 나타났다. TOC 항목별(TOC, L-TOC, R-TOC) 시기별 표준 편차를 살펴보았을 때, 경안천과 남한강에서 공통적으로 TOC, R-TOC, L-TOC 순으로 편차가 작아짐을 확인할 수 있었다. L-TOC의 경우 시기와 무관하게 비교적 일정한 농도로 유출되며 하수처리장에 의한 영향 또한 작음을 확인할 수 있었다. L-TOC의 경우 하수처리장 방류수와 하천에서의 농도로 산술적으로 산정한 수치와 하수처리장 이후 지점에서의 농도 차이가 크지 않았으나, R-TOC의 경우 산술적으로 산정한 수치 대비 하수처리장 이후 지점에서의 농도와의 차이가 상대적으로 큰 것을 확인할 수 있었다. 하천으로의 유기물질 유입경로는 하수처리장 방류수에 의한 유입과 더불어 강우 시 비점오염원에 의한 유입이 있다. R-TOC의 경우 하수처리장에 의한 영향 대비 비점오염원에 의한 유입의 영향이 더 큰 것으로 판단된다.

Fig. 6.

Organic carbon concentration by types (including 14 periods of monitoring)

앞선 모니터링 시기별 수치의 평균값을 통해 하수처리장 방류수 혹은 하수처리장 유입수가 하천에 유입되었을 시 하천에서의 유기물질 농도 변화 양상을 분석 하고자 하였다. Tables 5 and 6은 하수처리장 유입 지점 전, 후 하천 지점 및 하수처리장 유입수 내 존재하는 유기물질 유형별 농도 및 유량을 나타낸 것이다. 이를 바탕으로 하수처리장 유입수 및 방류수의 오염부하(kg/day)를 산정 한 후 하천에서의 농도 변화를 계산하였다. Figs. 7 and 8을 보면 M 하수처리장이 있는 하천의 경우 하수처리장 합류 이전 지점의 TOC 농도는 4.12 mg/L, R-TOC 농도는 3.03 mg/L, L-TOC 농도는 1.09 mg/L로 나타났다. 하수처리장 방류수 및 하수처리장 유량을 바탕으로 산정한 농도 변화량은 TOC 0.0700 mg/L, R-TOC 0.0460 mg/L, L-TOC 0.0240 mg/L로 나타났다. 계산을 통해 예측한 농도는 모두 실제 하수처리장 이후 위치한 지점에서의 농도보다 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. I 하수처리장이 있는 하천의 경우 하수처리장 합류 이전 지점의 유기물질 별 농도는 TOC 4.35 mg/L, R-TOC 3.47 mg/L, L-TOC 0.880 mg/L로 나타났다. 앞선 M 하수처리장과 마찬가지로 농도 변화량을 산정한 결과 TOC 0.231 mg/L, R-TOC 0.138 mg/L, L-TOC 0.0928 mg/L로 나타났다. 두 하수처리장 모두 하천의 오염물질 농도 변화는 L-TOC 대비 R-TOC의 영향이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한 실제 하수처리장 이후 지점에서의 농도와 비교했을 때 계산을 통해 예측한 값이 더 낮거나 혹은 유사하게 나타남을 확인할 수 있었다. 하수처리장을 통해 처리된 방류수의 경우 하천의 오염물질 농도에 미치는 영향이 적은 것으로 판단된다.

Fig. 7.

Monitored and calculated water quality from stream and stream influenced by sewage treatment plant (STP) (Influent, Effluent) in Gyeongancheon stream

Fig. 8.

Monitored and calculated water quality from stream and stream influenced by sewage treatment plant (STP) (Influent, Effluent) in Namhan River

하수처리장 유입수가 처리되지 않은 상태로 하천에 유입되었을 때 농도를 산정해보았다. Figs. 7 and 8을 보면 M 하수처리장이 있는 하천의 경우 유입수가 방류되었을 때(without STP) 농도 변화량은 TOC 2.27 mg/L, R-TOC 0.490 mg/L, L- TOC 1.78 mg/L로 나타났다. I 하수처리장의 경우, 농도 변화량은 TOC 4.50 mg/L, R-TOC 0.850 mg/L, L-TOC 3.65 mg/L로 나타났다. 하수처리장 유입수가 하천에 직접 방류된다면 하수처리장 유량이 더 적다 할지라도 유기물질 농도 변화에 큰 영향을 미친다. 실제 하수처리장 이후 위치한 지점에서의 농도보다 더 높은 농도로 산정되었으며, L-TOC 농도 변화는 유입수로 산정한 농도가 하수처리장 이후 하천의 농도보다 작게는 2.5배에서 크게는 4.8배 정도 더 높게 나타남을 확인할 수 있었다.

4. 결론 및 향후 연구

본 연구에서는 하수처리장 유입수 및 방류수에서의 TOC 기반 유기물질의 유출 특성을 분석하였으며 이를 바탕으로 하천의 유기물질 농도 변화에 미치는 영향에 대해 산정하고 분석하였다.

하수처리장 유입수의 경우 모니터링 대상이었던 세 지점 모두에서 L-TOC의 비율이 R-TOC보다 높게 나타남을 확인할 수 있었으며, 유기물질 비율 간의 편차가 방류수 보다 작음을 확인할 수 있었다. 즉 유입수의 경우 비교적 유기물질의 농도가 일정하게 유입됨을 확인할 수 있었다. 또한 연계수 처리가 진행되면 유입수의 R-TOC 및 L-TOC의 농도를 높임을 확인할 수 있었다.

하수처리장 방류수의 경우 생물학적 처리공법을 통해 유입된 L-TOC의 약 95%가 평균적으로 제거됨을 확인할 수 있었고, R-TOC는 평균 약 63%가 제거됨을 확인할 수 있었다. L-TOC은 안정적으로 제거되었으며 R-TOC는 생물학적인 제거는 불가능하나 수처리 공정 중 절반 이상 제거됨을 확인할 수 있었다. 하수처리장 공법별 제거율에 차이가 보였으며 MBR 공법을 사용한 M 하수처리장에서의 제거율이 가장 높게 나타남을 확인할 수 있었다. 공정별로 L-TOC에 대한 제거율은 크게 차이나지 않았으나 R-TOC에 대한 제거율은 M 하수처리장이 다른 하수처리장 대비 높게 나타났으며 막분리를 통한 R-POC 제거의 영향으로 판단된다. 이를 바탕으로 난분해성 유기물질의 유입 농도가 높은 하수처리장의 경우 MBR 공법의 적용을 고려해볼 필요가 있을 것으로 판단된다. 하수처리장 방류수에서의 L-TOC, R-TOC 비율을 보았을 때 유입수와 달리 L-TOC의 비율이 평균 28%, R-TOC의 비율이 평균 72% 정도로 R-TOC의 비율이 더 높아짐을 확인할 수 있었다. 이는 하수처리장에서 제거가 용이한 L-TOC가 대폭 제거된것에 반해 생물학적인 처리가 불가한 R-TOC가 상대적으로 적게 제거되었기 때문으로 판단된다.

하수처리장 방류수 및 유입수가 하천에 유입되었을 시 하천 농도 변화에 미치는 영향에 대해 분석한 결과 방류수의 경우 R-TOC, L-TOC 모두 농도 변화량은 0.100 mg/L 이하로 매우 작음을 확인할 수 있었으며, R-TOC가 L-TOC 대비 농도 변화량이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 유입수의 경우 R-TOC는 0.650 mg/L 내외, L-TOC는 2.20 mg/L 내외의 농도 변화를 나타내며 방류수 대비 농도 변화에 큰 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다. 또한 방류수와 달리 L-TOC가 농도 변화에 더 큰 영향을 미침을 확인할 수 있었다.

본 연구를 통해 하수처리장에서의 유형별 유기탄소의 유출 특성에 대해 파악할 수 있었으며, 하수처리장에서 방류되는 유기탄소가 하천에 미치는 영향에 대해 파악할 수 있었다. 이를 바탕으로 하천의 수질 관리를 위해 하수처리장에서 고려해야 할 중요 인자가 R-TOC임을 확인할 수 있었다. 하수처리장 방류수가 하천의 유기물질 농도 변화에 미치는 영향을 보았을 때 R-TOC의 농도가 미비해 보일 수 있으나 R-TOC는 생물학적인 분해가 불가하다. 즉 하천에 방류되면, 제거되지 않고 축적될 수 있다.

최근 자연 기반 해법(Nature based Solution, NbS)에 의한 오염복원에 관한 연구가 많은 관심을 받고 있다. 이에 추후 연구에서는 본 연구를 기반으로 하수처리장에서 방류되는 R-TOC 관리를 위해 자연 기반 해법을 활용한 오염물질 제거에 관한 연구를 수행할 필요가 있을 것이다.