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수도시설
수도시설(水道施設)은 어떤 지역에 물을 공급하기 위하여 수도 사업자 또는 전용 수도 설치자가 관리하는 취수·정수·도수·송수 및 배수 시설 따위를 통틀어 이르는 말이다.
개요[편집]
수도시설이란 수도를 위한 취수, 저수, 도수, 정수, 송수 및 배수 시설을 말한다. 즉, 상수도 시설과 같은 말로 음용수로 사용할 수 있는 물을 제공하는 취수, 도수, 정수, 송수, 배수, 급수 등의 시설을 통틀어 이르는 말이다. 수도(水道)는 공기업과 영리 단체, 지역 사회 등에 의해 개인에게 물을 공급하는 시설로, 보통 펌프와 파이프를 이용하며, 관개와는 별도로 취급된다. 수도는 상수도(上水道)와 하수도(下水道)를 모두 포함하며, 일반적으로는 상수도를 의미한다. 수도 체계는 대수층의 지하수, 호수와 강의 지표수, 바닷물에서 염분을 제거한 담수 등 다양한 장소에서 물을 얻는다. 이후 대부분의 경우 물은 정제되고, 염소(때때로 불소를 포함) 처리로 소독된다. 정화된 물은 중력을 이용하거나 펌프를 사용해서 급수탑이나 지상으로 물을 끌어올릴 수 있는 급수장으로 이동된다. 폐수는 보통 하수도로 이동되며, 폐수처리장에서 정제된 뒤 강이나 호수, 바다로 흘려보내거나, 관개용수, 산업용수 등으로 재사용된다.
상수도는 먹는 물이나 생활용수 따위를 보내 주는 배관이다. 도시나 마을에 깨끗한 물을 제공하는 과학은 현대 위생공학과 마찬가지로 토목공학의 주요 하위분야이다. 현대 사회에서 깨끗한 상수도를 제공하는 것은 정수 시설, 용수로, 우물, 지상이나 지하의 물 저장 탱크나 급수탑, 지하 터널, 배관, 펌프와 같은 토목 기사와 토목 기사를 관리하는 건설 회사에 의해 고안되고 건설되는 시설들을 포함하는 거대한 체계로 이루어진다. 깨끗한 상수도의 유용성은 공중 위생 혜택을 가져다주며, 보통 폐수를 제거하거나 정제하는 것은 상수도를 제공하는 것을 관리하는, '정부 기관'에 책임이 있다.
하수도(下水道)는 사용한 물을 흘러가도록 만든 설비이다. 지하 방류 체계의 유형으로, 가정이나 산업 시설에서 발생한 폐수를 폐수처리장까지 이동시키는 역할을 한다. 선진국에서 하수도는 보통 고층 건물들과 폐수처리장 시설로 폐수를 이동시키는 주요 지하 폐수 저장 시설을 연결하는 배관으로 되어 있다. 맨홀이라는 수직 배관은 지상과 주요 시설을 연결하며, 하수관 내의 점검이나 유지 및 하수도에서 생성되는 가스를 환기시키는 수단으로 활용기도 하고, 배관의 각도를 수직과 수평으로 반듯하게 하는 것을 가능하게 한다. 하수도는 일반적으로 중력의 원리를 이용하며, 필요한 경우 펌프가 사용된다. 빗물받이가 작으면 빗물을 많이 배출하지 못하고 이물질도 웬만하면 빠져나가지 못하며 햇볕에도 언젠가는 파손되며 청소도 자주하기 때문에 도로에 있는 l형측구에 있는 빗물받이,콘크리트로 되어있는 빗물받이가 결국 고생을 덜한다. 하수도 계획은 20년을 원칙으로 계획한다. 그러나 상황에 따라서 계획이 다를수 있다.[1][2][3][4][5]
역사[편집]
역사적으로 사람들은 더욱 편리하게 물을 얻고 사용할 수 있는 체계를 고안하였다. 고대 로마 제국에서는 주택과 공공 우물, 분수까지 이어진 용수로와 파이프를 의미하는 실내 배관을 보유하고 있었다. 런던 급수 기반 시설은 중세 초기의 도관 이후로 계속 개발되어 왔는데, 19세기에 콜레라에 대한 대응책으로 현대의 급수장 크기의 정화 시설이 건설되었다. 압축된 액화 염소 가스를 사용한 식수의 정제 기술은 국군 의과 대학에서 화학 교수를 지낸 미국군 장교인 칼 로저스 다널에 의해 개발되었다. 얼마 후, 국군 의학부의 장교인 윌리엄 J. L. 리스터가 차아염소산 칼슘 용액을 리넨으로 만든 자루에 넣어 물을 정제하였다. 수십년 동안 리스터의 방식은 야외에서 주둔하는 미국 육군의 표준이 되었고, '리스터 자루'라는 다루기 쉬운 형태로 구현되었다. 다널의 작품은 오늘날의 도시 급수 정제 체계의 기초가 되었다.[5]
수도 종류[편집]
수도는 넓은 의미로 필요한 물을 공급받거나 하면 상수도, 사용한 물을 흘려보내거나 하면 하수도, 재사용하면 중수도 시설이나 설비를 통칭한다. 좁은 의미로는 수돗물을 공급하는 시설을 가리킨다.
상수도[편집]
상수도(上水道, waterworks)는 강, 호수, 댐, 저수지 등에서 취수한 물을 정수해서 최종사용자에게 공급하는 시스템이다. 상수도를 통해 급수되는 물을 수돗물이라고 한다. 과거의 도시들은 자력으로 대량의 깨끗한 물을 조달할 수 없어 입지가 강가 등 상수원 근처로 한정되었다. 그러나 수로를 개발하여 장거리로 물을 공급할 수 있게 된 이후로는 강가에서 멀리 떨어진 곳에도 도시를 건설할 수 있게 되었다. 현대의 상수도는 취수한 물을 여과하고 약품처리를 한 후 공급한다. 수돗물 특유의 약품냄새는 이 처리 과정에 들어가는 염소 냄새다. 처리가 끝난 수돗물은 그 상태로 음용할 수 있다. 미국이나 유럽에서는 물의 석회질 함량이 높아 수돗물 외에 그냥 마셔도 되는 물이 전혀 없는 곳도 많이 있다. 이런 지역에서는 식수로는 아예 생수를 따로 구매하거나 정수기를 설치해 사용하고, 수돗물은 생활용수로만 사용하기도 한다. 서울에서는 수돗물에 아리수라는 브랜드까지 붙여가며 홍보하고 있고, 다른 지역에서도 대부분 수돗물에 브랜드 이름을 붙여 홍보한다. 세간에 널리 퍼진 수돗물에 대한 불신과는 달리 대한민국의 수돗물 수질은 기본적으로 우수하며 대단히 안전하다. 또 한국의 상수도 가격은 주요국들 중 제일 저렴하다.
한국에서 나타나는 수돗물에 대한 불신은 낙동강 페놀 유출사건 등으로 인해 낙동강 일대에서 수돗물이 수차례 오염된 적 있었던 역사적 원인과 함께 오래된 주택의 녹슨 수도관을 제때 교체하지 않아 수돗물에 녹이 섞이는 것을 오해한 것이 원인이 된 것이다. 이런 부분을 제외한 한국의 상수도 체계는 신뢰도가 매우 높다. 한국에서는 나카지마(中島) 박사가 설계한 것을 1906년 11월에 착공했다. 처음으로 서울-인천간 경인수도에서 상수도관이 도입되었다. 이 현대적 상수도의 보급은 의료계에서도 의료기술보다 수명연장에 공이 크다고 말할 정도로 인류 건강에 큰 공을 세웠다. 콜레라 등 치명적인 수인성 전염병 감염원으로부터 안전한 물을 공급하게 되면서 인류의 수명이 크게 연장되었다는 것이다. 한국에서는 기생충 박멸에 기여하기도 했는데, 상수도와 하수도를 분리하면서 사람이 배출한 것이 상수원에 섞여 다시 사람의 입으로 들어가는 순환을 끊었기 때문이다.
상수도는 도시의 생존과 직결되므로 도시계획에서 교통보다 중요하다. 따라서 각 광역단체의 상수도사업본부장은 부시장 다음으로 중요도가 높고 그만큼 영향력도 강하다. 특히 서울시 상수도사업본부장은 도시교통본부장과 함께 시장의 양팔이라 불리며 전통적으로 중앙고위공무원으로 승진하기 위해 반드시 거쳐야 하는 관문 취급을 받는 요직이다. 한국에서 상수도를 관리하는 곳으로는 각 지자체의 상수도사업본부와 한국수자원공사가 있다. 광역자치단체는 정수장 등 상수도 시설을 직접 관리하지만 각 지자체 규모상 관리 역량이 부족하거나 전문적인 정수시설운영·수질관리가 필요한 곳, 공업용수 사용량이 매우 많은 곳, 2개 이상의 지역에 상수원을 공급하는 곳 등은 한국수자원공사에서 관리한다. 상수도 관리직은 공무원이 아니라 공기업 직원들이다.
만약 누군가 상수도를 장악한 뒤 소독 절차를 끊어버리고 독극물이나 수인성 병원균을 이용한 생물학 무기를 사용한다면 도시 일대가 궤멸하는 대참사가 벌어질 수 있다. 따라서 주요 정수장이나 취수장은 모두 국가보안시설로 지정이 되어 있다. 대규모 경비인원이 주둔하지는 않지만 시설 외곽을 높은 담벼락과 철조망이 두르고 있고, 그 담벼락에는 엄청난 양의 CCTV와 경보 시스템이 달려있고, 아무리 인력을 줄였다 해도 1개 조에 일정 수준의 인원은 투입한다. 준전시 상황에서는 아예 무장한 향토예비군이 방어한다. 원칙적으로 취수장·정수장 직원으로 구성된 직장예비군이 시설 내부를, 향토예비군이 외곽 경비를 하도록 되어 있으나 자동화로 인원이 크게 줄어들고 직원들의 연령도 높아진 현실에서 직장예비군만으로 시설 경비를 하는 것은 불가능에 가까워 실제로는 향토예비군이 내·외부 경비를 다 하게 된다.
취수장이나 정수장 주변 동대 혹은 그 도시를 관할하는 지역대·기동대 소속이라면 향토방위작전계획 훈련 때는 정수장 안을 들어갈 수 있다. 마실 물을 끊어버리는 행위는 전쟁에서 무시무시한 필살기로 통하고, 그러니 특수작전부대를 통한 상수도 테러는 전시에 '너무나 당연하게' 이뤄질 것이라고 생각하며 그에 맞춘 방어 계획을 세우고 있기 때문이다. 상수도 배관으로 이전에는 값이 싸서 아연도강관을 썼으나 세월이 가면서 도금한 아연이 벗겨져 빠르게 썩는 현상이 있어 1994년 4월 1일부터 지어지는 건물에는 사용을 금지했으나 1994년 3월 31일까지 지어진 건물에는 아연도강관이라 지방자치단체에서 배관교체비를 지원한다. 지금 허용되는 수도배관은 PVC, 플라스틱, 구리관, 스테인리스관이다.
- 도수관 : 취수장에서 정수장으로 물을 공급하기 위해 설치된 배관.
- 송수관 : 정수장에서 배수지로 물을 공급하기 위해 설치된 배관.
- 배수관 : 배수지에서 각 건물로 물을 공급하기 위해 설치된 배관.
- 급수관(공용 배관) : 건물 내물을 공급하기 위해 설치된 배관.
- 옥내 급수관(세대 내 배관) : 세대 가정 내 수도꼭지로 물을 공급하기 위해 설치된 배관.
상수도 관로는 구분에 따라 배관의 재질에 차이가 있으며, 배관의 관경의 크기도 차이가 있으며, 공급하는 수압의 차이도 다르며 물의 사용량에 따라 물의 유속과 흐름도 차이가 있다. 2021년 대한민국 수도법 개정안으로 상수도관을 세척해야만 하는 법안이 통과되어 수도관 세척업이라는 신시장이 열렸다.
상수도관 관리법은 다음과 같다.
- 배관 교체 : 배관 교체는 이물질을 제거하는 방법이 될 수 없으며 최후 해결 수단의 방법.
- 화학 약품 세척 : 수돗물이 흐르는 배관 내부에 화학 약품을 투입하여 이물질을 제거하는 방법으로 쌓인 이물질을 분해하기 때문에 이물질 분해를 위해서는 많은 양의 화학 약품을 투입하여야 하고 산성의 약품을 주로 사용한다. 산성은 중화시키지 않으면 부식을 초래할 수 있으며 세척 후 잔량이 남을 수 있는 문제점 있는 방법.
- 피그 볼 세척 : 중·대 형구 경관의 세척시 피그볼을 이용한다. 설치된 배관은 중간중간 부속을 이용하여 연결이 되어 있으며 굴곡 및 굴절이 되어 있어 적용 배관에는 한계가 있는 방법.
- 고압수 세척 : 고압수 세척은 펌프를 이용해 초고압수를 고압호스의 앞부분에 부착한 분사 헤드를 통해 분사시켜 물의 압력만으로 배관 내부에 쌓인 이물질을 제거하는 방법이다. 고압수 세척은 중, 대 형구 경관에 적용이 가능하며 일정 간격으로 굴착 절단해야 가능한 방법.
- 공기 압력의 세척 : 가장 보편적인 방법으로 컴퓨레샤을 이용해 공기를 압축하여 배관 내부에 샇인 이물질을 제거하는 방법으로 25A 이하의 소구경관 세척시 주로 사용한다. 공기는 압력을 높이면 온도가 상승하여 팽창하기 때문에 배관 내부에 높은 압력을 투입할 수 없는 단점이 있다. 배관 내부에 침착된 이물질을 제거하기 위한 높은 압력을 투입할 수 없는 조건의 기체로 세척 효과가 미비하다. 다만 배관 설치 후 이물질이 침착되기 전 자주 세척하여주면 효과를 볼 수 있음.
- 플러싱 : 가장 간편한 세척 방법으로 물의 유속으로 배관 내부의 가벼운 침전물, 물때 등을 세척하는 방법으로 관경 150A 이하의 중, 서구 경관에서 가장 보편화된 방법이다. 플러싱은 침착된 이물질은 제거하기 어려운 방법으로 자주 주기적으로 실시하면 효과를 볼 수 있는 가장 간단한 방법.
- 질소세척 : 신기술로 현재까지 나온 세척법 중에 세척력은 압도적으로 좋은 것으로 알려져 있음. 반응성이 적은 순수 질소기체로 (40~60bar)의 고압을 사용할 수 있어 한 번에 km 단위로 세척이 가능하고 세척력은 90% 이상.
하수도[편집]
하수도(下水道, sewage, sewer)는 사용자가 사용한 물을 하수처리장으로 보내어 정화하고 인근의 강(하천)[18]으로 내보내는 시스템이다.서울시 하천 하천물은 마지막으로 바다로 흘러간다. 2000년대 이후에 지어진 건물은 화장실에서 발생하는 분뇨를 하수처리장으로 보내지만, 그 이전에 지어진 건물들은 합류식 하수관거라 화장실 변기통에서 발생하는 분뇨를 정화조[19]로 보내 정화처리한 후에 합류식 하수관거로 방류하며 일정 기간마다 분뇨수거차가 와서 처리한다. 비가 많이 오면 오수를 하수처리장에서 용량문제로 정화를 못하고 하천으로 방류(바이패스)해서 생기는 환경오염 문제로 요즘에는 개별 정화조가 있는 합류식 하수도에서 개별 정화조를 없앤 분류식 하수도로 바뀌고 있다. 하수는 사용한 물 뿐만 아니라 빗물(우수), 지하 시설의 경우 용출되는 지하수 같은 것도 포함한다. 이를 구분하지 않고 처리하는 재래식 하수도를 합류식 하수도라 하는데, 이 경우 강수량이 집중될 때 용량 초과로 인해 하천 범람이 없음에도 하수가 역류하고 홍수가 발생할 수 있다. 특히 도심 지역의 상당수의 합류식 하수도는 과거 소하천이 흘렀던 곳을 복개한 경우가 많은데, 이 경우 산골짜기에서부터 해당 하천의 유역 전체에서 물이 밀려들어와 대규모의 홍수가 발생한다. 단적으로 2020년 강남역 일대 침수 사태가 옛 반포천을 복개한 합류식 하수암거가 역류하여 발생한 것이다. 홍수가 발생하면 침수로 인한 재산피해가 클 뿐 아니라 수인성 전염병의 온상이 된다. 빗물관을 별도로 분리하여 이를 해결하는 방식이 분류식 하수도이며, 한국에서도 교체 사업을 통해 분류식 하수관거를 늘려나가고 있다. 다만 분류식 하수도는 설치 시에 구정물이 빗물관에 유입되는 것을 철저히 막지 않으면 역효과가 나므로, 치밀한 설계/설치와 지속적인 관리가 필요하다.
대한민국은 대도시, 아파트에 모여 살다보니 하수도는 원래 있는 줄 아는 사람들이 좀 있지만 개발도상국은 말할 것도 없고 OECD 국가들도 벽지농촌이나 외딴 도서산간지역 등에 분산된 사람들이 꽤 있다 보니 하수도의 혜택을 보지 않는 인구의 비중이 상당히 높은 경우가 많다. 대한민국도 외진 곳에 위치한 마을들은 여전히 정화조를 갖다 놓고 주기적으로 분뇨수거차가 와서 수거해간다. 그래도 한국은 현재 주요국 중에서는 전체 국가인구 대비 하수도 보급률이 90% 이상으로 매우 높은 편이다. 대한민국의 하수도는 대개 파이프 매립식이다. 길마다 설치된 지선 하수관은 흔히 흄관으로 불리는 원형 콘크리트관이며, 이러한 파이프들이 모여 암거로 만들어진 간선 하수관으로 모여 하수처리장으로 간다. 최초로 설치된 근대적 하수처리장은 1976년에 준공된 청계천하수처리장(지금의 서울특별시 중랑물재생센터)이다. 이후 1980년대에는 서울 곳곳에 하수처리장이 추가로 설치되었다. 현재 서울시의 하수처리 구역은 서울특별시 전역(부천시 하수처리구역인 구로구 항동 제외)과 경기도 광명시(제2경인고속도로 이북 지역), 하남시 일부, 과천시 주암동 일부, 고양시 덕양구 일부(창릉천 이동 일부), 의정부시 장암동 일부(수락리버시티)다. 인천광역시는 서울보다 하수처리장 설치가 늦어져서 1992년에야 가좌하수처리장이 처음으로 생겼다.
인천 본토지역 배출 하수의 거의 전부를 처리할 수 있게 된 것은 학익하수처리장이 준공된 2008년이다. 대한민국에서 하수도를 관리하는 곳으로는 각 지자체의 하수도사업본부와 한국수자원공사가 있다. 단 한국수자원공사는 보통 상수도 위주 업무를 맡기 때문에 하수도 업무를 맡을 일은 잘 없다. 상수도와 달리 하수도는 한직인 경우가 보통이다. 일단 마실 수 없는 물이고 설령 테러를 저질러봤자 그닥 피해도 안 크고 테러를 받더라도 다시 깨끗하게 물을 정화하면 된다. 따라서 사고친 공무원들이 이곳으로 많이 발령받는 경우가 많다. 하수도는 보통 (국민연금 받는) 공기업 직원들이 아닌 공무원들이 담당한다. 환경직 공무원들이 주로 이 일을 담당하는데 매일 일과가 보통 정화조 상태를 체크하는 것이라고 한다. 경우에 따라서 지방자치단체에서는 공무원들이 꺼려서 인력난에 시달리다가 전문성을 핑계로 민간위탁을 주는 경우가 많다. 그런데 이 민간위탁이 꽤나 쏠쏠한 수입을 보장하니 웬만한 대기업들은 알게모르게 시설관리부서나 자회사를 만들어 하수처리장 민간위탁을 하고 있다.
온갖 종류의 오폐물이 내려가다 보니 막힐 수도 있다. 특히 심하게 막힌 경우 기름이 굳어져 뭉쳐서 관을 꽉 채운 상황이 대부분이며 이로 인해 하수구를 뚫는 전문업체가 존재하는데 하수구의제왕처럼 유튜브를 촬영하기도 한다. 비아그라 등 약물의 투약량, 감염병 전파, 만성질환 등 질병의 조사와 마약범 추적의 열쇠가 되는 매개체다. 2022년 6월에는 전국 27개 대규모 하수처리장에서, 2023년 6월에는 전국 34개의 하수처리장에서 마약류 성분이 검출되었다는 사실만 봐도 알 수 있다. 하수처리장이나 하수 중계펌프장에서는 물티슈 등 이물질로 인해 시설이 마비되기도 한다. 기름기가 생기는 식당, 공장 등에서는 기름기로 인한 막힘을 막기 위해 합류식, 분류식 하수관거를 막론하고 유수분리조를 둔다.
중수도[편집]
중수도(中水道, wastewater reuse)는 한 번 썼지만 쓸 만한 상태의 물을 저장하여 한 번 더 재활용하는 체계를 말한다. 대한민국에서도 과거에는 수도법에서 중수도에 대한 규정이 있었으나 2010년에 해당 규정을 삭제하여 현재는 중수도라는 개념 자체는 남아 있지만 법적으로 중수도를 별도로 정의하지는 않고 있다. 물 부족 국가를 운운하지 않아도 상하수도 시설을 확충하는 것은 많은 비용과 시간, 사회적인 충돌을 부르게 되고 중동을 비롯하여 이런 시설의 확충이 어렵거나 비용이 크게 오르는 국가는 얼마든지 존재한다. 하천의 유량이 적어 지하수에 의존하는 지역은 지하수 고갈이나 그에 따른 지반침하 위험까지 걱정해야 한다. 상하수도 시설이 잘 갖춰져 있는 국가라 해도 환경적인 부분에서 한 번 쓰기는 했으나 다른 용도로 별도의 정화 없이 또는 최소한의 정화만으로 물을 재활용할 수 있다면 나쁜 일은 아니다.
중수도는 상하수도처럼 대규모 시설만으로 존재하는 것은 아니며, 지자체 단위로 중수도 체계를 운영하는 경우도 있는 반면 건물 등 소규모 단위로 중수도 시설을 갖추고 있는 경우도 있다. 건물 단위의 중수도 이용은 세면대에서 나온 물을 화장실 변기 세척용이나 걸레 세척용으로 쓰는 것이 대표적이다. 대규모 시설이나 지자체 규모로 갈 경우 모인 중수도 원수를 적절히 정화한 뒤 농업용수, 산업용수(콘크리트 양생용, 에어컨 냉각수, 도로 청소 등), 조경용수(공원의 호수 유지, 잔디밭 관리 등), 소방용수(소화전) 등으로 사용하게 된다. 지하수 고갈이 심각한 문제인 국가에서는 잘 정화한 중수도수를 지하수 대수층 보충용으로 사용하기도 한다. 한국에 도입된 중수도 시설은 롯데호텔, 롯데월드, 시흥유통상가, 정부과천청사 등이 대표적이고 발전소, 대형병원, 공단 등 부지가 넓거나 청소나 조경 용수 수요가 많은 곳에 설치되어 있다.
대부분의 경우 중수도는 마실 물로는 이용하지 않는 것을 전제로 한다. 마실 물은 훨씬 복잡한 정화가 필요하기 때문이며 만약 정화가 불충분할 경우 사회 문제를 일으키기 딱 좋기 때문. 일단 자체처리되었다고 해도 용도 자체가 제한적이기 때문에 물에서 냄새가 나거나 이물질이 뜨는 것을 볼 수 있다. 물론 아예 음료용으로 사용하지 못하는 것은 아니며, 우주에서는 좋으나 싫으나 오줌을 비롯한 물이란 물은 다 정화해 음료수를 포함한 목적으로 재활용하는 시스템을 갖춰야 한다. 이렇게 적으면 중수도는 매우 좋은 것으로 생각되기 쉽지만 가장 심각한 단점이 있는데 바로 비용 문제이다. 수원이 풍부하고 상하수도 시설이 잘 갖춰진 지역에서는 중수도를 활용하는 비용보다 그냥 상하수도 사용료가 더 싸다. 대한민국도 이러한 국가 가운데 하나로서 대형 건물에서 중수도 활용이 생각보다 적은 이유가 여기에 있다. 하지만 기후변화로 인해 해마다 가뭄이 심해져서 장기적으로 중수도는 있어야 한다.[6]
동영상[편집]
각주[편집]
참고자료[편집]
- 〈수도시설〉, 《네이버 국어사전》
- 〈상수도 시설〉, 《대한건축학회 건축용어사전》
- 〈수도 시설〉, 《토목용어사전》
- 〈상수도〉, 《위키백과》
- 〈하수도〉, 《위키백과》
- 〈수도 (시설)〉, 《위키백과》
- 〈수도(시설)〉, 《나무위키》
같이 보기[편집]
