기획특집- 깔따구 검출 이후의 대응:인천 공촌,제주 강정정수장

[환경경영신문]

기획특집- 깔따구 검출 이후의 대응:인천 공촌,제주 강정정수장

깔따구 유충 염소소독으로도 죽지 않아

인천시에 이어 제주 강정정수장도 유충발생

정수장 운영관리 전면적인 재검토 필요

깔따구 발생빈도는 온도에 예민한가

깔다구 성충과 유충이 인천시 공촌정수장에 이어 제주도 서귀포시 강정정수장에서도 발생하여 정수장운영관리에 대한 전면적인 분석이 필요하다.

인천은 활성탄지에 서식한 것으로 나타났고 제주도 강정정수장(2만4천세대,6만1천명,2만5천톤,급속여과,87년 준공)은 정수장내에 침전,여과,정수지와 용흥가압장 전단에서 지속적으로 유충이 발생됐다.

두 지역에 대한 유충발생 시기는 인천의 경우 7월 9일 발견하였으며(6월 말부터 유충 유입 가능),제주 강정정수장은 2월 25일부터 3월 25일 수용가와 정수장에서 발견되었다.

생물학과(서울여대,나국본외)의 연구에서는 온도에 따른 부화율 조사에서는 30도에서 가장 높았으며 10도가 가장 낮은 것으로 조사됐으며 영상 8도와 42도이상에서는 부화하지 않는 것으로 분석됐다. 수컷유충이 암컷 유충보다 성충으로 우화하는데 걸리는 시간이 짧았고 수컷과 암컷 모두 온도가 높아짐에 따라 발육기간이 짧다는 특징을 보였다. 유충의 머리 폭과 길이,번데기 탈피각의 최장길이,성충의 머리,폭,가슴,날개길이등은 온도가 높아짐에 따라 크기가 줄어든다는 연구로 확인됐다.

일본에서는 이미 60년대부터 깔따구가 발생되는 것을 목격하고 있는데 도쿄도 수도국 가나마치 정수장의 경우 침전수와 정수의 유충 개체수 조사에서 7월 하순부터 급격히 증가하고 8월 초에 최고가 된 후 9월경에는 미미하게 검출되고 있다는 보고가 나와 있다.

다만 원수에서는 2월을 제외하고 연중 검출되며 침전수와 정수와 같이 7-8월에 급격히 증가하는 것으로 밝혀졌다.

세계 각국의 유출발생사례를 보면 오사카부 무라노정수장(7-8월),군마현정수장(5월),영국 서번트렌트 멜버른 정수장(9월),영국 템즈워터 켐프톤 정수장(3월),미국 워싱턴 번트밀 정수장(6월),미국 오하이오주 신시네티 정수장(5월)에서 봄,여름 가을 모두 유충이 발견되고 있다.

이같은 사례를 통해 계절적으로 여름과 초봄에 각각 유충이 발견되므로서 깔따구의 성충과 유충은 겨울을 제외한 모든 계절에 생존할 수 있다는 가설이 성립된다.

생물학계(백민정,서울여대 석사논문,2008년)의 논문에서는 깔따구 유충은 낮은 용존산소량과 온도의 법위가 넓고 pH,염분,깊이,유속의 변화환경에서도 생존이 가능하고 실내에서 사육이 용이하며 오염물질에 민감하다는 특징을 보여주고 있다고 정의하고 있다.

하수처리장의 인처리시설의 깔따구 개체수 변화 연구에서는 18.9도의 온도에서는 26,640마리, 21.7도에서는 31,480마리, 27.4도에서는 41,070마리,31.1도에서는 67,430마리가 검출되었다.

즉, 생명력이 강하고 주변환경에서 적응력이 뛰어나 악적 조건에서도 얼마든지 생존할 수 있다고 할 수 있다.

이같은 생태특성을 고려하여 특광역시 정수장과 지역별 소규모 정수장에 대해 최소한 2년 정도 기간을 두고 봄,여름,가을에 결쳐 원수,정수장내 여과지,침전지,활성탄지 별로 유충을 채집하여 계절별 검출량을 조사하고 온도에 따른 유충 개체수의 증가율을 조사분석 연구가 필요하다.

깔따구는 자연환경에 얼마나 존재하나

인천깔따구 유충은 공촌정수장 급수구역인 서구,영종,강화에서 221마리, 부평정수장의 부평구,계양구에서 14마리등 235개의 유충을 확인했다.

깔따구의 종류로는 공촌수계에서는 안개무늬날개깔따구,등깔따구가 부평수계에서는 공촌에서 발견된 종류와 노랑털깔따구,용산무늬깔따구등이 추가되어 지역별로 깔따구의 종류는 다양하게 검출되고 있다.

이외에도 깔따구 유충으로 오인할 수 있는 나방파리 유충,집파리류 유충등도 검출되고 있다.

서울시의 경우에는 민원 발생 15건중 깔따구류는 없었으며 나방파류 7점,지렁이류 4점, 납류 1점,곤충 1점,종 구분이 어려운 2종등이었다.

경기도 화성시 마도면 화성직업훈련교도소에 발견된 이물질은 나방파리 유충으로 확인되었다.

이외에도 경기도 시흥시 연성정수장 관내 수돗물, 파주시 운정신도시,안산시 반월 정수장 관내 깔따구 유충이 발견되기도 했으나 대부분 정수장에서는 발견되지 않았다.

제주도 강정정수장에서는 원수,침전지,여과지,정수,정밀여과기,소화전등에서 유충이 발견되었는데 총 9건에 대한 유전자 분석(미토콘드리아) 결과 총 4속 4종 Paratrichocladius tamaater 타마긴털깔따구,Orthocladius tamarutilus 깃깔따구속(국내 미기록종),Brillia japonica 일본쌍뿔깔따구,Ablabesmyia longistyla 긴꼬리알락깔따구 가 발견되었는데 인천의 깔따구 종과는 전혀 다른 종이었다.

곤충학회,생물학회등에서 발표된 자료에 의하면 저수지에서는 안개무늬날개깔따구가 51.3%(195개체),점박이늪깔따구가 20.3%(77개체),알모기깔따구가 17.9%(68개)로 조사됐다.

오염된 하천에는 노란털깔따구가 83%(268개체),둥근무늬깔따구가 11%(37개체)가 서식하며 맑은 하천에서는 오염된 하천보다 개체가 다양한 특징이며 충남 아산군 저수지에는 활버금깔따구가 81.4%, 서산저수지에서는 숲아기깔따구 46.5%(127개체),전북 전주 인공연못에서는 새로운 종인 노란털깔따구가 72.5%(465개체)으로 우리나라는 오염된 하수에서 주로 서식하는 노란털깔따구와 논에서 주로 서식하는 안개무늬날개깔따구가 주요 종으로 나타나고 있다.(연세대 의대 이한일, 한국곤충학회지.(제23편 3호)

서울중랑천에는 장수깔따구,구슬등무늬깔따구,등깔따구,안개무늬깔따구,요시마쯔깔따구가 우점종으로 서식하고 있다.(나국본,배연재,서울여대 생물학과)

깔따구와 같은 수서곤충은 1999년 처음으로 491종이 수록되었고 이후 497종이 추가로 수록하여 총 10목 101과 988종이 수록되었다(한국산 수서곤충의 개정목록,2011년)

깔따구과에는 짠물깔따구,요시미쯔깔따구,장수,납폰,등,노랑털,구슬등무늬,안개무늬,자바,녹색사촌무,신장눈장부,부리움깔다구등 119종이 수록되어있다.

조각깔따구는 독성실험종으로 개발하기도 했는데 성충의 성비는 암컷보다 수컷의 개체수가 많다는 특성을 보였다.

깔따구과는 (Chironomidae) 오염이 높은 도심하천에서도 다양한 종과 높은 개체수를 유지하는 생태학적으로 중요한 수서곤충으로 세계적으로 5천종이 기록되어있고 약 2만 종 이상이 분포한다고 추정하고 있으며 한국에서는 4아과 40속 70종이 보고되었다.

세계적으로 널리 이용되는 주요 지표종인 Chironomus riparius Meigan,Chironomus tentans Fabricius는 한국에는 서식하지 않은 것으로 나타났다.(백민정,서울여대 석사논문,2008년)

깔따구과(Chironnomidae) 내에는 10여 개의 아과(subfamily)가 있는데 국내에는 깔따구아과(Chironominae), 깃깔따구아과(Orthocladilnae), 늪깔따구아과(Tanypodinae), 멧깔따구아와(Diamesinae) 등 4개과가 있다.

도쿄도 수도국 가나마치 정수장의 경우에는 원수는 45회 조사에서 검출 유충 은 181개체(평균 4.0개체/m3)이며 침전수에서는 96회에서 검출 유충은 374개체(평균 3.9개체/m3), 정수는 80회조사에서 검출 유충은 138개체(평균 1.7개체/m3)였다.

일본 군마현 정수장에서 발견된 유충은 요시무라츠야(Cricotopus yoshmurai Tokunaga) 깔따구와 무늬깔따구 속 (Polypedilum) 유충이었다.

결과적으로 현재까지 사건화 되면서 유전자 분석을 통해 확인된 깔다구류는 인천 공촌정수장에서는 우리나라 깔따구 주요 종인 노란털깔따구와 안개무늬날개깔따구,등깔따구,안개무늬깔따구였으며 제주 강정정수장에서는 타마긴털깔따구,깃깔따구속(국내 미기록종),일본쌍뿔깔따구,긴꼬리알락깔따구 가 발견되어 정수장에서 기생하는 깔따구는 8종이었다.

그러나 제주 강정정수장에서는 미기록종도 발견되므로서 전국의 정수장중 지역별로 구별하여 유충의 주요 종을 확인하고 이들의 개체특성을 연구하는 기초자료로 활용할 필요가 있다. 개체지 환경에 따라 깔따구류가 다양하게 분포하고 있어 생물학이나 곤충학과 연계한 연구 조사가 필요하다.

정수장 운영관리의 미숙이 깔따구 사태를

제주도 강정정수장 원수의 경우 일반세균, 총대장균군, 분원성대장균군이 검출되고 있으며 질산성질소 1.1,경도 18, 수소이온농도 7.3,염소이온 5.5,증발잔류물 56,탁도 0.34로 분석됐다. 정수에서는 수질기준 초과항목은 없었으며 질산성질소 1.2,경도 19, 수소이온농도 7.2,염소이온 7.2,증발잔류물 66,탁도 0.27,알루미늄 0.07이며 잔류염소농도는 0.62, 총트리할로메탄 0.007, 디브로모클로로메탄 0.003 등으로 염소소독으로 인한 소독부산물이 미량 발생되고 있어 여타의 정수장의 소독과 같은 기능을 가지고 있다.

인천공촌과 제주 강정의 깔따구 사태를 보면 대규모 도시형 정수장과 10만 미만의 소규모 정수장 이란 점과 시설의 노후화가 30여년 전,후로 국내 대부분 정수장들이 탄소중립과 에너지절약,온실가스배출 저감,운영관리의 과학화등을 통한 새로운 정비가 필요한 시기에 접어들었다고 할 수 있다.

제주 강정정수장의 표준정수처리공정에서는 유충 제거가 어렵다는 사실이 밝혀졌고 이번 유충 사태이후 배출수처리에 대한 역세척수 재이용등의 시스템 개선등은 전국적인 점검이 필요하다.

인천 공촌정수장의 변화는 3중 방충망시설을 하였으며 포충기를 설치하고 고도정수에서 표준정수로 전환했다.역세척 주기를 10여일에서 2일로 단축했다. (해외에서는 역세척 주기를 계절별로 기후환경 특성에 따라 주기를 차별화하여 유동적으로 운영하고 있다.) 여과지,침전지등 모든 정수시설 주변에 잔디,생태조경,나무등을 모두 제거하고 아스팔트포장으로 전환했다.(일본,유럽,미국등 해외 정수장은 정수장 주변에 우리나라처럼 생태공원식 조성을 하지 않고 대부분 시멘트나 아스팔트,자갈등으로 포장했다. 정수지 주변 환경조성을 삭막할 정도로 포장한 원인이 이같은 유충 및 나방등의 침범을 최소화 하기 위한 것임을 깔따구 발생 이후에야 알게 되었다.)

특히 인천의 소독방식에서 주로 하수처리장에서 소독을 하는 AOP가동을 중단하고 활성탄고도정수와 표준정수처리를 하는 것으로 전환했다.

그것은 AOP를 통한 소독방식은 잔류염소 농도를 저감시켜 깔따구의 생존 가능성을 높여주고 있다는 사실이 밝혀지기도 했다.(일부 깔따구류는 0.5ppm에서도 생존한다는 사실이 이번에 밝혀졌다.)

제주 강정정수장은 53억원을 투입하여 강정정수장 후단 정밀여과장치를 설치했으며 前처리용 섬유상여과장치로 전환 했으며 유충 등의 미세한 이물질유입 파악을 위한 입자계수기 설치, 침전지 거름망설치, 급속여과지 여과사 교체 등을 실시했다.

인천공촌과 제주 강정정수장에서의 깔따구의 유입은 정수,여과,침전지등의 시설물에 날벌레들의 침범이 용이하게 하였으며 주변에 잔디나 각종 묘목등에 의한 생태환경을 조성해 주고 있었다.

세척주기등이 지켜지지 않았으며 노후화된 시설의 보수보강이 잘 이뤄지지 않았다. 아울러 깔따구와 유충들의 종류가 다양하고 염소소독등 기존 소독으로도 생존 가능성이 높은 특징을 지닌 것으로 파악되고 있다.

이에 제주 강정정수장은 섬유상여과장치를 국내에서는 최초로 소규모 정수장에 설치하여 유충의 진입을 원천적으로 차단하였다. 그러나 국가적 정책으로 700억원의 국비를 투자하여 국산화에 성공한 영등포정수장 막여과 시설의 경우에는 유지관리를 소홀히 하여 현재 가동이 중단된 상황으로 기술공정에서 실패한 침지식을 제외한 가압식이라도 지속적인 운전을 하여 이같은 유충사태가 발생된 정수장등에 국산기술을 접목했어야 한다는 점은 아쉬움이 크다.(환경부 감사에서 영등포 막여과시설에 대한 활용방안을 강구하라는 지적이 있었다.)

AOP기능에 대한 적절한 운영관리가 안된점도 수질연구측면에서 좀더 세밀히 관찰했어야 했다.

(환경경영신문, www.ionestop.kr, 분석:환경국제전략연구소,서정원기자)

-국내외 깔다구 발생사례와 사후 대책-

연번	구분	발생시기(민원)	발생원인	모래여과지통과	추진대책
1	일본 도쿄도수도국 K 정수장	7~8월	-	⃝(통과)	전염소 주입률 증가,역세척 주기 단축
2	일본 오사카부 무라노정수장	7~8월	오존 유출수 농도 저하(거의 0 mg/L)	⃝	하절기 오존 주입 증가 하부집수장치 염소에 침지
3	일본 군마현 정수장	5월	-	⃝	전염소, 응집제, 여과지 역세척 주기, 침전지 청소 등 강화
4	일본 니와쿠보 정수장	6월,10월	GAC흡착지	⃝	고농도 염소수 역세척,모레여과 입자,지속시간 확보, 차아염소산나트륨으로 살균,오존농도강화
5	영국 서번트렌트 멜버른 정수장	9월	급속여과지 및 입상활성탄지 결함	⃝	결함부분 보수 및 점검절차등 강화
6	영국 템즈워터 켐프톤 정수장	3월	완속여과지결함	⃝	완속여과지 결함부분 보수
7	미국 워싱턴 번트밀 정수장	6월	정수탱크 덮개 없음	-	정수탱크 덮개 공사
8	미국 오하이오주 신시네티 정수장	5월	정수지(배수지) 덮개 없음	-	정수지 콘크리트 덮개 공사
9*	인천 공촌정수장	7월	활성탄지,역세척주기,하부집수장치,청소미흡,환기구미흡	⃝	포충기설치,고도정수에서 표준정수로 전환,역세척주기단축,소독강화
10*	제주 강정정수장	2-3월	취수구 산란,방충망없슴,여과지,역세척주기 미흡,응집,침전조청소미흡.소독능미흡	⃝	취수탑,방충망,혼화지개선,모래여과지,하부집수장치,배출수처리,역세척주기,적정여과속도 개선

*서울시 물연구원,환경국제전략연구소 자료 재편집