이 글의 목적은 통합환경허가에서 요구되는 오염부하량을 매체별로 일관되게 산정할 수 있도록 산정식, 단위 변환, 자료 정리 방식, 검증 포인트를 실무 기준으로 정리하는 것이다.
1. 통합환경허가에서 말하는 오염부하량의 의미
오염부하량은 일정 기간 동안 배출되는 오염물질의 “질량”을 뜻하는 값이다.
통합환경허가 문서에서는 배출농도만으로 판단이 끝나지 않고, 배출유량과 결합된 질량 기준의 관리가 함께 요구되는 경우가 많다.
따라서 오염부하량 산정은 “농도 자료”와 “유량 자료”를 같은 시간축으로 정렬하여 질량으로 환산하는 작업이다.
1-1. 산정의 기본 원리
산정의 핵심은 단위 환산이다.
수질은 mg/L, 유량은 ㎥/일 또는 ㎥/시간으로 관리되는 경우가 많고, 대기는 mg/Sm³ 또는 ppm과 표준상태 유량으로 관리되는 경우가 많다.
단위를 올바르게 정리하면 계산 자체는 단순한 곱셈으로 귀결되는 구조이다.
주의 : 농도는 “평균농도”인지 “최대농도”인지, 유량은 “일평균유량”인지 “최대유량”인지가 허가조건과 일치해야 한다는 점이 핵심이다.
2. 수질 오염부하량 산정식
수질 오염부하량 산정은 통합환경허가에서 가장 빈번하게 요구되는 산정 중 하나이다.
기본 산정식은 유량과 농도의 곱을 질량으로 바꾸는 형태이다.
2-1. 기본 산정식
수질 오염부하량의 기본 산정식은 다음과 같은 형태이다.
오염부하량(kg/일) = 유량(㎥/일) × 농도(mg/L) × 10^-3여기서 10^-3은 ㎥를 L로 변환하고 mg을 kg으로 변환하는 과정을 한 번에 정리한 환산계수이다.
해당 식은 BOD, COD, SS, T-N, T-P 등 대부분의 수질 항목에 동일하게 적용하는 구조이다.
2-2. 단위 환산의 근거 구조
유량 1㎥는 1,000L이다.
농도 mg/L에 유량 L/일을 곱하면 mg/일이 된다.
mg을 kg으로 바꾸기 위해 10^6으로 나누어야 하므로 결과적으로 1,000 ÷ 10^6 = 10^-3이 된다.
2-3. 유량 단위가 ㎥/시간인 경우
유량이 ㎥/시간으로 주어지는 경우 일 유량으로 변환하는 과정이 선행이다.
유량(㎥/일) = 유량(㎥/시간) × 24(시간/일)
오염부하량(kg/일) = [유량(㎥/시간) × 24] × 농도(mg/L) × 10^-32-4. 기간 오염부하량 산정
월부하량과 연부하량은 일부하량의 누적 개념이다.
단, 통합환경허가의 보고 체계에서는 “운전일수” 반영 여부가 정확히 정리되어야 한다.
월 오염부하량(kg/월) = 일 오염부하량(kg/일) × 해당월 운전일수(일)
연 오염부하량(kg/년) = 일 오염부하량(kg/일) × 연간 운전일수(일)주의 : 연간 운전일수 산정에서 계획정지, 정기보수, 가동중단을 임의로 제외하면 자료 일관성이 붕괴하기 쉬우므로, 운전일수 정의를 문서 상단에서 먼저 고정하는 것이 실무적으로 안전하다.
2-5. 복수 배출지점이 있는 경우
배출지점이 여러 곳이면 지점별로 오염부하량을 산정하고 합산하는 방식이 기본이다.
농도를 합산 평균으로 처리하면 오류가 발생하기 쉬우므로 질량 합산을 원칙으로 하는 것이 안전하다.
총 오염부하량(kg/일) = Σ[지점 i의 유량(㎥/일) × 지점 i의 농도(mg/L) × 10^-3]2-6. 혼합 후 1개 지점으로 배출되는 경우
혼합 후 최종방류구 1개라면 최종방류구 유량과 최종방류구 농도를 사용하여 산정하는 방식이 기본이다.
다만 내부 재이용수, 우수 유입, 냉각수 혼입 등으로 유량이 변동하는 구조라면 유량 계측의 대표성이 산정의 성패를 좌우한다.
2-7. 산정 항목별 체크 포인트
| 구분 | 대표 항목 | 주요 자료 | 산정 핵심 | 오류가 잦은 지점 |
|---|---|---|---|---|
| 유기물 | BOD, COD, TOC | 일평균유량, 일평균농도 | kg/일 환산 후 기간 누적 | 농도만 보고 단순 비교하는 오류가 잦다 |
| 부유물 | SS | 우천 시 유량변동 자료 | 우수 혼입 여부 명확화 | 우천일 유량을 누락하는 오류가 잦다 |
| 영양염류 | T-N, T-P | 운전모드별 농도 | 공정모드 분리 산정 | 정상/비정상 모드 혼합 평균 오류가 잦다 |
| 특정수질유해물질 | 금속류, 유기화합물 | 검출한계, 비검출 처리기준 | 비검출 처리 로직 문서화 | 비검출을 0으로 처리해 왜곡하는 사례가 잦다 |
3. 대기 오염부하량 산정식
통합환경허가에서 대기 매체는 “농도 기준”과 “질량 배출량”이 함께 관리되는 구조로 설계되는 경우가 많다.
대기 오염부하량은 배출가스 유량과 오염물질 농도를 결합하여 질량으로 환산하는 형태이다.
3-1. 농도가 mg/Sm³인 경우
농도가 mg/Sm³이고 유량이 Sm³/시간 또는 Sm³/일이면 산정식은 다음과 같은 구조이다.
배출량(kg/시간) = 유량(Sm³/시간) × 농도(mg/Sm³) × 10^-6
배출량(kg/일) = 유량(Sm³/일) × 농도(mg/Sm³) × 10^-6여기서 10^-6은 mg을 kg으로 바꾸는 환산계수이다.
3-2. 농도가 ppm인 경우
ppm은 부피비 기반의 농도 표시이다.
표준상태에서 ppm을 질량농도로 바꾸기 위해 분자량과 몰부피를 사용한다.
표준상태의 몰부피를 22.4L/mol로 두면 산정식은 다음과 같은 구조이다.
질량농도(mg/Sm³) = 농도(ppm) × 분자량(g/mol) ÷ 22.4
배출량(kg/일) = 유량(Sm³/일) × 농도(ppm) × 분자량(g/mol) ÷ 22.4 × 10^-6분자량은 대상 물질의 화학식에 따라 고정되는 값이다.
표준상태 정의가 문서에서 다르게 주어지면 몰부피 값도 그 정의에 맞춰 통일해야 한다.
주의 : 유량 단위가 Nm³, Sm³, 표준상태 0℃/20℃/25℃로 혼재하면 산정값이 체계적으로 틀어질 수 있으므로, “표준상태 정의”를 산정 전제 조건으로 문서에 고정하는 것이 필수이다.
3-3. 배출허용기준 초과분 산정이 필요한 경우의 구조
허가조건이 “기준 초과분” 기반의 배출량 산정을 요구하는 형태라면 초과농도를 먼저 정의해야 한다.
초과농도는 배출농도에서 기준농도를 뺀 값이라는 구조로 정리하는 것이 일반적이다.
초과농도 = 배출농도 - 기준농도
초과 배출량(kg/일) = 유량(표준상태) × 초과농도(질량농도) × 환산계수이 구조는 행정처분, 과징금, 초과부과금 산정 체계와 연결되는 경우가 있어 산정 근거의 추적성이 중요하다.
4. 통합환경허가 산정서에서 자주 요구되는 정리 형식
실무에서는 “산정식 자체”보다 “자료 배열 방식”이 보완요구의 주요 원인이 되는 경우가 많다.
따라서 산정서에는 산정식과 함께 데이터 정렬 규칙이 포함되어야 한다.
4-1. 최소 구성 표준
| 항목 | 필수 기재 내용 | 권장 검증 방법 |
|---|---|---|
| 기간 정의 | 일, 월, 연 기준 및 운전일수 정의 | 일자별 가동기록과 대조 |
| 유량 자료 | 계측 위치, 계측 주기, 결측 처리 | 계측기 검교정 이력과 대조 |
| 농도 자료 | 시료 채취 방식, 분석방법, 비검출 처리 | 시험성적서 원본과 대조 |
| 산정식 | 단위와 환산계수 명시 | 샘플 데이터로 수기 재계산 |
| 합산 규칙 | 지점별 산정 후 합산 원칙 | 농도 평균이 아닌 질량 합산 확인 |
4-2. 결측치와 비검출 처리 원칙
결측치와 비검출 처리는 산정 결과를 크게 좌우할 수 있는 요소이다.
결측치 발생 시 단순 제외는 평균을 왜곡할 수 있으므로, 대체 규칙을 문서화해야 한다.
비검출의 경우 검출한계를 기준으로 0, 1/2 검출한계, 검출한계 값을 적용하는 방식 중 하나를 선택하여 일관되게 적용하는 것이 일반적이다.
어떤 방식을 선택하든 허가조건과 내부 관리기준의 합치가 우선이다.
주의 : 비검출을 0으로 처리하면 장기 평균이 체계적으로 낮아져 실측과 괴리가 커질 수 있으므로, 비검출 처리 규칙은 “재현 가능성”과 “보수성”을 기준으로 선택해야 한다.
5. 실무 예시 템플릿
아래 템플릿은 통합환경허가 산정서에 바로 옮겨 적을 수 있도록 문장과 산식을 고정한 형태이다.
5-1. 수질 산정 템플릿
[수질 오염부하량 산정]
- 산정기간 : YYYY-MM-DD ~ YYYY-MM-DD 이다
- 유량 단위 : ㎥/일 이다
- 농도 단위 : mg/L 이다
- 산정식 : 오염부하량(kg/일) = 유량(㎥/일) × 농도(mg/L) × 10^-3 이다
- 복수 지점 합산 : 총 오염부하량(kg/일) = Σ[지점 i 오염부하량] 이다
- 월 누적 : 월 오염부하량(kg/월) = 일 오염부하량(kg/일) × 운전일수(일) 이다5-2. 대기 산정 템플릿
[대기 오염부하량 산정]
- 산정기간 : YYYY-MM-DD ~ YYYY-MM-DD 이다
- 유량 단위 : Sm³/시간 또는 Sm³/일 이다
- 농도 단위 : mg/Sm³ 또는 ppm 이다
- mg/Sm³ 적용 : 배출량(kg/일) = 유량(Sm³/일) × 농도(mg/Sm³) × 10^-6 이다
- ppm 적용 : 배출량(kg/일) = 유량(Sm³/일) × 농도(ppm) × 분자량(g/mol) ÷ 22.4 × 10^-6 이다6. 산정값 검증 방법
오염부하량 산정은 “계산 실수”보다 “자료 불일치”가 더 큰 문제로 이어지는 경우가 많다.
따라서 검증은 숫자만이 아니라 입력자료의 시간 일치성까지 포함해야 한다.
6-1. 3단계 검증 절차
첫째 단계는 단위 검증이다.
둘째 단계는 시간축 검증이다.
셋째 단계는 상한 검증이다.
| 검증 단계 | 검증 내용 | 판정 기준 | 대표 오류 |
|---|---|---|---|
| 단위 검증 | 유량, 농도, 환산계수의 단위 일치 확인 | 산정식의 입력 단위가 모두 명시되어야 하다 | ㎥/시간을 ㎥/일로 착각하는 오류가 잦다 |
| 시간축 검증 | 농도 채취일과 유량 집계일의 정렬 확인 | 동일 날짜 또는 동일 운전구간으로 정렬되어야 하다 | 월평균농도와 일유량을 혼용하는 오류가 잦다 |
| 상한 검증 | 이론상 최대치 대비 산정값 합리성 확인 | 공정 물질수지 범위 안에 있어야 하다 | 유량 센서 결함으로 과대 산정되는 오류가 잦다 |
주의 : 물질수지 기반 상한 검증은 오염부하량 산정의 최종 방어선 역할을 하므로, 원료 투입량과 생성량 정보를 함께 유지하는 것이 실무적으로 유리하다.
FAQ
수질 오염부하량 산정에서 10^-3이 항상 고정값인가?
유량이 ㎥/일이고 농도가 mg/L인 조합이라면 10^-3이 고정값이다.
유량이 L/일이거나 농도가 g/㎥처럼 다른 단위라면 환산계수는 달라지므로 단위 체계를 먼저 통일해야 한다.
복수 지점의 농도를 평균내서 하나의 농도로 만들면 안 되는가?
단순 농도 평균은 유량 가중이 반영되지 않아 왜곡이 발생하기 쉽다.
지점별 질량을 산정한 뒤 합산하는 방식이 원칙에 더 부합하다.
대기에서 ppm을 사용할 때 22.4를 쓰는 기준은 무엇인가?
표준상태를 0℃, 1기압으로 두는 체계에서 기체 1몰의 부피가 22.4L/mol로 정리되는 구조이다.
표준상태 정의가 다르게 적용되면 몰부피 값도 동일 기준으로 바꾸어 일관되게 산정해야 한다.
비검출이 반복되는 항목의 부하량은 어떻게 정리하는 것이 안전한가?
비검출 처리 규칙을 먼저 문서화하고 동일 규칙을 전 기간에 적용하는 방식이 안전하다.
규칙이 흔들리면 기간 비교가 불가능해지므로 재현성 중심으로 설계하는 것이 바람직하다.