작품번호

1812 제49회 전국과학전람회

생활하수 재활용 시스템

구축에 대한 연구

출품분야 학생부 출품부문 환경

2003. 8.

시․도 학 교

(소 속)

학 년

(직 위)성 명

강원도 진광고등학교 3 안 준 섭

지도교사 진광고등학교 교사 김 재 기

- i -

목 차

1. 연구동기 ····················································································································1

2. 연구목적 ····················································································································1

3. 연구내용 ····················································································································1

4. 연구의 제한 ··············································································································2

5. 이론적 배경 ··············································································································2

가. 물이 부족한 지구 ······························································································2

나. 우리나라의 물 소비 실태 ··················································································6

다. 미래의 물 전망에 대한 예측 ············································································9

라. 우리나라 중수도 현황 ······················································································11

6. 용어의 정리 ············································································································14

7. 연구과정 ··················································································································15

가. 과제 1의 실행 ····································································································15

나. 과제 2의 실행 ····································································································18

다. 과제 3의 실행 ····································································································21

라. 과제 4의 실행 ····································································································23

마. 과제 5의 실행 ····································································································24

8. 결론 및 제언 ··········································································································26

가. 결 론 ····················································································································26

나. 제 언 ····················································································································27

참 고 문 헌 ·················································································································28

- ii -

<표차례>

<표-1> 염소소독시의 장․단점 ·············································································12

<표-2> 중수도의 용도별 목표수질 ·······································································12

<표-3> 샤워시 사용되는 물의 양 ·········································································16

<표-4> 설거지할 때 사용되는 물의 양 ·······························································16

<표-5> 1차 수질검사 결과 ···················································································17

<표-6> 2차 수질검사 결과 ···················································································18

<그림차례>

[그림 1] 분별장치 평면도 1 ··················································································19

[그림 2] 분별장치 평면도 2 ··················································································19

[그림 3] 분별장치 평면도 3 ··················································································19

[그림 4] 분별장치 벨브의 작동원리 ····································································19

[그림 5] 욕조 분별장치 평면도 1 ········································································22

[그림 6] 중수 보관 탱크 평면도 ··········································································23

[그림 7] 시스템 연결도 ··························································································25

<사진차례>

[사진 1] 분별장치 몸통 ··························································································20

[사진 2] 벨브 ············································································································20

[사진 3] 몸통 양쪽 마개 ························································································21

[사진 4] 분별장치 완성모습 ··················································································21

[사진 5] 샤워시 밸브의 모습 ················································································22

[사진 6] 목욕 시 밸브의 모습 ··············································································23

[사진 5] 중수 보관 탱크 ························································································24

[사진 8] 시스템 간이 모형 ··················································································25

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1. 연구동기

2003년은 UN이 정한 세계 물의 해이다. UN이 물 사용 가능량에 따른 국가별

분류에서 우리나라가 물 부족 국가군에 속한다.

1960년대 이후 급속하게 진행된 도시화 산업화로 인해 맑고 깨끗한 물의 수요는

계속적으로 증가하여 머지 않은 장래에 물 부족이 예상되고 있다. 구체적으로 1996

년 “물 관리 종합대책”에 의하면 2006년까지 물의 수요는 약 22.6% 증가하는데 반

해 물의 공급은 7.6%밖에 증가하지 않을 것이기 때문에 2006년에는 약 4억 5천만

톤의 물이 부족할 것으로 전망되었다. 그리고 2011년에는 1997년 수돗물 총량의 약

30%에 이르는 20억 톤의 물이 부족할 것으로 예상되어 이를 대비한 물 수요 관리

정책과 물 공급 정책을 혼합한 정책이 필요하다. 물 공급 정책이란 댐, 저수지, 보

등을 건설하여 풍부한 물을 안정적으로 공급하는 정책으로 지난 40여 년 간 우리나

라 물 관리 정책의 근간을 이루어 왔다. 그러나 지속 가능한 발전(sustainable

development)의 개념하에 물 자원을 효율적으로 이용하기 위해서는 물가격의 인상,

누진적인 물 요금 체계개선 첨두부하가격체계(peak-load pricing system) 도입 등

효율적인 물가격체계정비나, 한번 사용한 물을 재활용하는 중수도나, 각종 절수기기

사용을 확대 보급하는 물 수요 관리정책을 적극적으로 추진할 필요가 있다.

정부는 안정적으로 맑고 깨끗한 물 공급을 위해 신규 댐 및 저수지의 지속적인 건

설을 추진하고 있으나 수원개발 적지의 감소 수자원 개발로 인한 생태계의 파괴,

건설비 및 보상비의 폭발적인 증가 등으로 수자원의 안정적인 확보에 어려움을 겪

고 있다. 그리고 정부투자 예산의 부족 및 NIMBY(Not In My Back Yard)현상으로

인한 하․폐수처리시설투자의 부족 및 환경기초시설 설치의 어려움으로 적절한 수

질 관리가 어려워 새로운 수자원 정책방향에 대한 연구가 필요한 시점이다1) 그래서

장래에 풍부한 수량확보 하천의 수질개선 자연 생태계의 보전을 위한 효율적인 정

책 방안중의 하나로 중수도의 도입을 적극 권장할 필요가 있다.

2. 연구목적

본 연구는 미래의 풍부하고 안정적인 수자원 확보와 깨끗한 수자원 확보를 위하여

한번 사용한 수돗물을 수세식 화장실 및 정원수 등으로 재활용하는 중수도 보급을

확대하기 위한 시스템 제시를 목적으로 한다.

3. 연구내용

생활하수를 오염된 물과 재 활용할 수 있는 물로 구별하여 재활용할 수 있는 물

1) 예를 들면 1973년 소양강댐을 건설할 때 물 1톤당 개발단가는 3.3원 이었으나 1992년 임하댐

의 경우는 40.3원, 광동댐의 경우 101.3원으로 소양강댐을 건설할 때에 비하여 물 1톤당 개발

단가는 약 30배 증가하였고, 최근 개발이 논의되었던 영월 동강댐의 경우 수자원 개발로 인한

자연 생태계파괴등 심각한 문제 제기로 중단된 상태이다.

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을 저장하여 화장실 변기, 정원수 살수용으로 활용 할 수 있는 시스템을 구성한다.

가. 우리나라 수자원의 실태 및 주택현황 분석

나. 원수(생활하수)에서의 중수량 파악

다. 원수에서 중수 분별 장치 제작

라. 중수 이용 시스템 구축

4. 연구의 제한

본 연구를 추진하기 위하여 깊이 있는 이론적 탐색과 치밀한 활동이 요구되나 시

간, 대상학생의 학년을 고려하여 다음과 같은 범위 내에서 연구를 추진하였다.

가. 본 연구를 위하여 지도대상 학생을 3학년 안준섭에 한 하였고,

나. 중수도의 이용 범위는 1)단순 재이용 2)중수처리후 사용(사용목적이 다름) 3)

중수처리후 사용(동일한 사용목적)등 크게 세 가지로 나눌 수 있는데 본 연구

에서는 단순 재이용에 국한하였다.

다. 우리나라 총 가구수2) 11,493,000호 중에서 중수를 단순 재 이용 할 수 있는

단독주택 4,289,000호를 대상으로 한다.

5. 이론적 배경3)

가. 물이 부족한 지구

1) 우리가 쓸 수 있는 물은 단 0.0075% 뿐

물은 우리에게 가장 친숙한 지구 자원 중 하나입니다. 물은 액체의 형태로 육지의

강, 저수지, 호수와 넓은 바다를, 가스의 형태로 푸른 하늘의 빈 공간을, 고체의 형

태로 극지방, 산악지대 그리고 겨울철 우리 주변을 둘러싸고 있습니다. 또한 물은

우리의 몸, 산과 들의 모든 식물에도 있고 보이지 않는 땅 밑에도 있습니다. 그렇다

면 우리 지구상에 존재하는 물량은 얼마나 될까요? 우리가 바다에 나가보면 주변에

물만큼 흔한 것이 없는 것 같습니다

지구의 표면은 70% 정도가 물로 덮여 있습니다. 지구에 있는 물의 양은 13억 8천5

백만㎦ 정도로 추정되고 있으며, 이중 바닷물이 97.5%입니다. 바닷물은 염분이 많아

사용할 수가 없습니다. 나머지 민물이 2.5%이지만 이 물을 모두 그대로 사용할 수

있는 것은 아닙니다. 이중 68.9%는 남극이나 북극 지역의 빙하 또는 고산지대의 만

년설 형태이고, 29.9%는 지하수로, 0.9%는 토양 및 대기 중에 존재하고 단지 담수

자원의 0.3% 만이 하천이나 호소에 존재합니다. 결국 우리가 쓸 수 있는 하천이나

2) 통계청, 『2000 인구주택 총 조사 집계표』

홈페이지 주소 : www.nso.go.kr or www.nso.go.kr/census2000

3) http://ilovewater.or.kr/love/shortage.htm

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호소에 있는 물은 지구에 있는 총 물량의 오직 0.0075% 뿐입니다. 지구촌의 60억

인구가 지구 수자원의 0.0075% 만큼만 존재하는 희소하고 귀중한 물을 먹고 쓰고

버리고 있는 것입니다. 더욱이 인구와 산업활동이 늘어나면서 물이 오염되어 사용

할 수 있는 물은 점점 줄어들고 있습니다.

2). 인구 증가에 따른 물 사용량의 급격한 증가

얼마 전 국제 물 회의에서는 앞으로 25년 후에는 전세계의 많은 국가들이 물 부족

사태에 직면할 것이라고 경고했습니다. 현재 60억 명의 세계 인구가 전체 수자원

양의 54%를 사용하고 있습니다. 하지만 25년 후에는 인구증가만을 감안할 경우

70%, 소비증가율까지 반영한다면 90%의 수자원을 인류가 사용하게 될 것으로 전망

됩니다. 결국 인간 이외의 생물종은 겨우 10%의 수자원을 사용하는데 그치는 결과

가 초래되는 것입니다

1950년의 세계 인구 25억 명이 1990년 53억 명으로 2배 이상 증가하였으며, 지난

1999년 10월 60억 명을 돌파하였고, 2025년에는 83억 명, 2050년에는 100억 명에 이

를 것으로 추산되고 있습니다. 이러한 인구의 증가로 세계의 물 소비는 과거 40여

년 동안 3배 이상 늘어난 것으로 나타났습니다. 또한 세계 50개국을 대상으로 한 1

인당 물 이용 가능량의 추이도 1950년에 50,068㎥, 1990년에 28,662㎥, 2025년에

24,795㎥으로 각국의 물 이용 가능량에 대해 계속적인 적신호를 보내고 있습니다.

UN 산하 인구행동연구소(PAI : Population Action International)는 1993년에 "지

속적인 물:인구와 재생성 가능한 물공급의 미래(Sustaining Water : Population and

the Future of Renewable Water Supplies)"라는 보고서를 발표하고, 2000년에 이를

다시 수정하여 발표하였는데, 여기서 말하기를 "1990년에는 28개국, 3억3천5백만명

이 물기근 내지는 물 부족국가에 포함되었으나, 2025년이 되면 전세계인구는 72억

내지는 83억명 정도에 달하고, 물부족 내지는 물기근 국가의 인구는 24억 내지 32

억 정도가 될 것"이라고 예측하였습니다.

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3) 2025년 경 심각한 물 부족예상

오는 2025년경에는 전세계의 물 수요량이 지난 1995년 수준보다 약 40% 증가할

것이며 급격한 물 수요의 증가로 심각한 물 부족 현상이 벌어질 것으로 예상됩니

다. 유엔환경계획(UNEP)의 환경보고서(GEO : Global Environmental Outlook)에 따

르면 현재 전 세계 인구 중 약 1/3이 상당한 또는 극심한 물 부족 상태에 있는대

향후 25년 이내에 세계 인구의 약 2/3가 물 부족 국가에 살게 될 전망입니다.

2000년에 개최된 제2차 세계 물포럼(Second World Water Forum)에서 물 위원회

(World Water Council)의 보고서는 만약 현재와 같은 물 소비 추세가 지속될 경우

생태계의 악화와 생물 다양성의 손실로 후세대의 생존이 위협 받게 될 것이라고 경

고했습니다. 이 보고서는 오는 2025년 전세계적으로 농업, 공업 및 도시지역 물 수

요량이 크게 늘어날 것으로 전망했습니다

4) 물 부족과 오염은 인류의 건강을 위협

깨끗하고 안전한 물은 건강한 삶의 필수조건 입니다. 현재 매년 500만 명의 인구

가 물과 관련한 질병으로 사망하고 있는데 이는 전쟁으로 인한 사망자의 10배에 달

하는 숫자입니다. 물과 관련된 질병은 ① 인간, 동물, 쓰레기 등에 의해 오염된 물

을 마심으로 인해 발생하는 질병(콜레라, 장티프스, 이질 등) ② 물에 사는 기생충

에 의한 질병(guinea worm, round worm 등) ③ 물에 사는 모기, 파리 등 병원매개

체에 의해 전염되는 질병 ④ 물이 부족하고 위생상태가 열악한 상태에서 번성하는

질병(폐결핵 등)이 있습니다. 예컨대 매년 20억 명의 인구가 말라리아의 위험에 노

출되어 이중 1억 명이 감염되고, 100-200만 명이 사망합니다. 40억 명이 설사병을

앓고 매년 220만 명이 이로 인해 사망합니다.

5) 물 부족 현상 심화로 인류 생활 수준 저하

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현재와 같은 급격한 인구증가에 따른 물 부족현상이 심화된다면 식량생산 및 인류

의 생활수준은 심각한 타격을 받을 것입니다. 전세계 식량의 절반을 생산하는 중국,

인도, 그리고 미국의 지하수면은 갈수록 낮아지고 있습니다. 전기와 디젤 등 강력한

양수 펌프의 등장으로 지하 대수층의 물이 메말라 가고 있기 때문입니다. 인도는

지하에서 뽑아 올리는 물의 양이 대수층에서 흡입되는 빗물 양의 배에 이르는 것으

로 추산되고 있으며 국제 물 관리연구소는 이 같은 대수층의 고갈로 인도의 곡물생

산은 최고 1/4까지 감소할 수 있다고 경고했습니다.

중국의 곡창지대인 북부 평원에서는 지하수면이 매년 약1.5m씩 낮아지고 있어 농

민들이 농업용수를 마련하기 위해 점점 더 깊이 땅을 파야 하는 실정입니다.

6) 지구환경 변화로 수자원이 위협 받아 - 국제 분쟁위기

지구의 기후 변화를 일으키는 요인은 크게 자연적인 것과 인간활동에 의한 것으로

구분됩니다. 자연적인 요인에 의한 변화는 우주에서의 대규모 유성 충돌, 판 구조의

이동에 동반된 화산의 활동, 지구궤도 변화 등에 의해 발생하며, 인간활동에 의한

변화는 19세기 산업혁명 이후 급격한 화석연료의 사용에서 비롯되고 있다고 볼 수

있습니다. 이러한 요인들에 의해 지구 대기온도가 지속적으로 상승하고, 그 영향으

로 해양과 대기의 에너지 및 물 순환변동이 일어납니다. 또한 지구 온난화로 인한

해수면 상승 등의 문제점이 발생하고 있습니다. 이러한 현상은 지구의 강수량, 증발

량 및 토양 함수량의 변화를 초래하게 되며, 세계 곳곳에서는 엘리뇨와 라니냐의

영향 등으로 사막화, 홍수, 가뭄 및 산불 등 기상이변에 따른 피해를 반복하여 입고

있는 실정입니다. 이와 같은 이상기후(異常氣候)란 최근 30년 동안 관측한 날씨에도

나타나지 않았던 사례가 발생하는 기후현상을 말하며, 기상이변이라고도 합니다.

미국의 제35대 대통령 John.F.Kennedy는 『물 문제를 해결하는 사람은 두 개의

노벨상, 즉 노벨 평화상과 과학상을 받을 것이다 』라고 선언한 바 있습니다. 오늘

날 전 세계적인 국가간 물 분쟁 위기와 물 부족의 심각성을 이처럼 함축적으로 잘

표현하고 있는 말도 없을 것입니다. 최근 물의 소중함에 대한 세계적인 관심이 갈

수록 증가하고 있으며 물 부족에 대한 경고도 줄을 잇고 있습니다. 국제적 물꼬 싸

움이 시작된 지는 이미 오래이며 이는 점점 더 악화될 전망입니다.

【요르단강】

요르단강은 이스라엘과 시리아, 요르단, 팔레스타인해방기구(PLO)등이 목을 대

고 있는 "생명수"로, 67년 시리아가 요르단강 상류인 단(현재 이스라엘 지역)에 댐

을 건설하려고 하자, 이스라엘의 강으로 물이 흘러오지 않을 것을 우려한 이스라엘

의 위기의식이 3차 중동전을 촉발시킨 바 있습니다. 당시 이스라엘이 점령한 골단

고원은 이스라엘 전체 급수량의 30%를 차지하는 갈리리호의 주요 수원지로서 안보

적 상황 못지않는 중요성을 지니고 있었 습니다. 시리아와 평화 협정의 대가로 골

단 반환을 추진한 바 있는 이스라엘은 "땅은 돌려 주되 물은 지키고 싶은"속마음을

드러내고 있었습니다. 그러므로 골단을 반환하더라도 갈릴리 해변에는 완충지대를

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설정, 상수도 보호원과 함께 주변국이 수자원을 공동으로 이용할 수 있도록 하자는

협상안을 굽히지 않고 있습니다.

【나일강】

아프리카 동북부로 흐르는 나일강 유역도, 국제적 물 분쟁이 있는바, 하류의 이

집트와 물소비를 늘리고 있는 케냐, 우간다, 탄자니아, 에티오피아 등의 상류국 사

이의 마찰이 커지고 있기 때문입니다. 이집트는 나일강 상류에 위치한 수단과 우간

다가 댐건설 등으로 강물을 차단하는 것을 가장 두려워 하는데, 1950년대에는 이집

트와 수단간의 군사적 마찰을 통한 양국간의 나일강 물 분배협약이 맺어지기도 하

였습니다. 결국 1995년 탄자니아에서 나일강 유역 국가들이 모여 물 분배 문제를

논의하는 회의를 설치하고, 이를 통해서 물 분쟁을 해결해 나가기로 합의하여 나일

강의 물 문제는 일단락되었으나, 국가간 갈등의 여지는 아직도 존재한다고 하겠습

니다.

【티그리스․유프라테스강】

터키는 유프라테스강 상류에 아쿠아댐을 건설, 시리아로 흘러들어가는 강물을

차단한 뒤, "아랍 국가들이 원유를 무기화할 경우, 우리는 물을 무기화하겠다"고

선언하는 등 양국은 불 - 안한 관계를 유지하고 있습니다. 게다가 터키는 20세기

들어서 국토가 황무지로 바뀌는 "사막화 현상"을 겪으면서, 자국에서 발원하는 유프

라테스, 티그리스강에 초대형댐 (예:아타튀르크 댐)을 지어서 수자원 확보에 나서지

않을 수 없었습니다. 하지만 이는 두 강에 전적으로 의존하는 하류지역의 이라크와

시리아의 "생명수"를 위협하는 결과가 되어서, 이들 국가간의 긴장은 지속되고 있습

니다.

【기타】

이 밖에도 수자원을 둘러싼 국가간 분쟁은 헝가리와 슬로바키아는 다뉴브강을,

인도와 방글라데시는 갠지즈강을, 미국과 멕시코는 그란데강을, 이란과 아프카니스

탄은 헬만드강을, 페루와 에쿠아도르는 자루밀라강을, 프랑스와 스페인은 카롤강을,

남아프리카공화국과 보츠나와는 초베강을 두고 물 싸움을 벌이고 있습니다.

나. 우리나라의 물 소비 실태

1) 우리나라의 물값 수준

우리나라의 물값 수준은 생산원가의 50%～70% 수준에 불과하며, 수자원공사가 공

급하는 광역상수도는 전국적으로 동일한 요금으로 공급되나, 지방자치단체에서 가

정으로 공급되는 수도요금은 여건에 따라 차등 된다.

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2) 우리나라의 물 소비 현실

우리 국민 한 사람이 가정에서 하루에 사용하는 물은 2001년 기준으로 174리터 입

니다. 이는 다른 선진국 보다 상당히 많이 사용하는 수준입니다. OECD 국가들과

비료하면 1997년 기준으로 우리나라의 1인당 가정용수 사용량은 183리터로 프랑스,

독일, 영국 등에 비해 많은 양의 물을 쓰고 있음을 알 수 있습니다. 더구나 물 사용

량은 소득수준과 상당한 비례관계가 있습니다. 이는 소득이 늘어나면 날수록 물을

많이 사용한다는 의미 입니다. 따라서 우리 보다 소득이 높은 나라들보다도 물을

더 많이 사용한다는 것은 더욱 심각합니다. 우리 국민이 이렇게 물을 많이 쓰게 된

데는 물값이 지나치게 저렴하다는 이유 뿐 아니라 물을 아껴야 한다는 의식 없이

물을 사용해 온 우리의 생활 습관도 큰 몫을 차지하고 있습니다. 물 절약이 생활의

불편을 의미하지 않습니다. 단지 생활 습관의 작은 변화 일 뿐입니다.

앞으로 인구증가, 상수도 보급확대, 경제성장 등에 따라 물 수요량은 지속적으로

증가할 전망입니다. 우리나라는 기후 특성 상 집중호우가 빈번하게 발생하여 홍수

피해 역시 심화될 전망입니다. 70년대 연간 1,323억원이던 연간 홍수 피해액이 90년

대에는 6,111억원으로 증가하였으나 그 동안 수해 예방투자 미흡으로 인하여 댐 홍

수조절 용량 부족 및 하천 개수율 저조(74%)등 홍수방어 시설이 미흡하여 홍수 피

해가 증가 추세에 있습니다. 최근 들어 엘니뇨, 라니냐 등 새로운 기상현상으로 과

거에 비해 큰 비가 자주 발생되는 추세인 바 이에 따른 홍수 방어시설의 대폭적인

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확충이 없을 경우 홍수 피해규모는 더욱 증가할 것으로 예상됩니다. 홍수 피해가

심화될 경우 이로 인한 수질 오염 등으로 인하여 물 부족 현상은 더욱 심화될 것입

니다.

3) 정부의 물 절약 정책

정부는 물 관리 정책방향을 그 동안의 공급 위주에서 수요관리 중심으로 전환하고

있습니다. 2000년 3월에 '물 절약 종합대책'을 수립하여 2006년까지 7억 9천만 톤의

물을 절약하기 위해 절수기기 및 중수도 설치 확대, 절수형 수도요금체계 도입, 노

후 수도관 교체, 물 절약 교육사업 등을 추진해 왔습니다. 그 결과 2001년에는 섬진

강 댐 1개 분에 육박하는 3억 톤의 물을 절약하는 성과를 거두었고, 2002년도 목표

인 4억1천2백만 톤의 물 절약이 충분히 가능할 전망입니다.

물이 부족하다고 공급량만 늘린다고 해결될 문제는 아닙니다.

물 부족에 대비해서 가장 쉽게 생각할 수 있는 것은 수자원을 개발하여 물 공급을

늘리는 것입니다. 그러나 개발 위주의 물 공급정책만으로는 한계에 이르렀습니다.

상수원 확보를 위해 대규모 댐을 건설하기에 적합한 지역을 찾기가 어렵고, 댐 건

설에 따른 지역주민의 반대가 심합니다. 더구나 댐을 건설할 때는 산과 숲이 물에

잠기고, 댐 주변지역에 기상변화가 발생하는 등 상당한 환경문제가 발생합니다. 댐

이 건설되면서 다양한 생물종의 서식지가 파괴되고, 주민들의 생활터전과 함께 그

땅이 간직한 역사와 문화마저도 수몰됩니다. 또한 주민 이주비가 크게 늘어나는 등

댐 건설비용이 커졌습니다. 댐이 주는 혜택만큼이나 많은 비용을 지불해야 하는 것

입니다. 보다 중요한 것은 물이 한정된 자원이라는 사실입니다. 수요가 늘어난다고

해서 무턱대고 공급을 늘려나갈 수만은 없습니다. 지금까지는 공급량만을 늘리는데

중점을 두었습니다만 이제는 수요관리 중심으로 전환해야 할 때입니다.

이제는 물 절약에 다 함께 앞장서야 할 때입니다. 정부에서는 물 관리 종합 시책을

추진하고 있습니다. 정부는 2006년까지 7억 9천 만 톤의 물 절약을 목표로 최선을

다할 것입니다. 다만 물 절약은 국민의 생활습관과 직결된 문제이기 때문에 정부의

물 절약 시책만으로는 한계가 있습니다. 국민 여러분의 협조가 무엇보다도 중요합

니다. 우리 모두가 공동의 이익을 위해 다 함께 노력해야 할 때입니다.

물은 21세기 국가 경쟁력, 물 절약을 위해 정부는 여러 가지 정책을 추진하고 있

습니다. 물은 21세기 국가 경쟁력, 물 절약을 위해 정부는 여러 가지 정책을 추진하

고 있습니다. 날로 오염이 심각해지는 물로 인해 국민의 건강한 삶이 위협 받고 생

활의 즐거움을 주는 물 사랑 공간이 부족한 현실에서 물을 아끼고 사랑하는 국민적

관심을 높이고 맑은 물을 안정적으로 공급하기 위해 물 절약 종합대책을 추진하고

있습니다. 아울러 공공기관에 절수 기기를 설치하는 등 정부가 먼저 실천하는 모습

을 보이겠습니다.

4) 화장실에서의 물 사용량

- 9 -

현재 가정에 많이 보급되어 있는 변기의 용량은 13리터 급이며 1일 평균 변기 이

용 횟수를 7회(대변1회, 소변6회)라고 가정하면 4인 가족의 경우 1일 물 사용량은

255리터 수준입니다. 하지만 대소변 구분형 절수부속을 설치하면 기존의 13리

터급 변기에 비해 67리터(30% 정도), 사용수량 조절형 절수부속을 사용하면 40

리터 (15% 정도) 절수가 가능합니다. 물론 절수부속 대신 1.5리터 용량의 물병을

물탱크 안에 넣어두어도 변기의 물을 아낄 수 있습니다.

5) 욕실에서의 물 사용량

개인별로 샤워시간에 차이가 많이 나지만 샤워 시간을 5분에서 3분으로 줄이면 한

차례 샤워에 24리터의 물 절약이 가능합니다. 또한 욕조를 이용해 목욕하는 것보다

샤워하는 게 물 절약에 도움이 된다고 생각하지만 15분 이상 샤워하게 되면 샤워하

는 쪽이 물 낭비가 심하며, 15분간 샤워하면 180리터 전후의 물을 사용하게 됩니다.

샤워시간을 1/2로 줄이면 물 사용량도 1/2로 줄어드는 효과가 있습니다. 샤워 중 물

트는 시간을 줄이면 물이 추가로 더 절약됩니다. 비누질할 때 샤워기를 잠그면 낭

비되는 물을 줄일 수 있으며,습관들이기는 어렵지만 샤워 중 머리를 적시거나 헹굴

때 세숫대야나 세면기에 물을 받아 사용해도 상당량의 물을 절약할 수 있습니다.

6) 부엌에서의 물 사용량

우리나라 가정에서 사용하는 물 중 5분의 1이 부엌에서 쓰이며 부엌의 물 낭비요소

로는 설거지나 야채 등 음식 재료를 씻을 때 물을 틀어놓는 습관이 가장 큽니다.

10분 동안 물을 틀어 놓은 상태로 설거지를 하면 100리터 이상의 물이 필요합니다.

하지만 설거지통을 이용하면 최소 20리터의 물로도 가능합니다. 또한 음식물 찌꺼

기나 기름기를 미리 휴지로 닦아내고 설거지를 하면 상당량의 물과 세제를 아낄 수

있습니다. 설거지나 음식 재료 세척 시 물조리개를 통해 나오는 샤워수를 이용하면

짧은 시간에 세척이 가능합니다. 같은 유량일지라도 샤워수(Spray) 형태로 사용하

면 접촉면적이 넓어 세척 시간이 짧아지기 때문에 물 절약이 됩니다. 물 조리개를

부착할 경우 절수효과는 10~20% 입니다. 수도꼭지에 간단한 절수 부속을 설치하거

나 수도꼭지를 완전히 열었을 때 물이 너무 많이 나오지 않도록 수도꼭지 유량을

조절하면 물을 아낄 수 있습니다. 수도꼭지에 부착하여 사용하는 절수부속에는 포

말 발생장치, 샤워수 발생장치, 감압판 등이 있으며 가격이 저렴합니다

다. 미래의 물 전망에 대한 예측

물의 수요는 1950년~1990년 사이에 3배나 증가했고, 앞으로 35년 이내에 현재보

다 2배나 증가할 것으로 보인다. 우리가 직면한 물의 위기에 대한 본질을 파악하

려면 물 공급이 한계에 이르러 더 이상 늘 수 없는 곳, 물 공급을 외국에 의존하

고 있는 곳, 강우량이 불안정적이거나 불충분한 곳, 인구가 급격히 증가하고 있는

곳, 상호 경쟁적인 물 사용처(농업용수, 생활용수, 공업용수)가 상충되고 있는 곳

- 10 -

등을 기준으로 봐야 한다.

미래의 물 전망에 대한 여러 가지 전망을 정리해 보면 다음과 같다.

국제인구행동연구소

(PAI:Population Action

International)

•오늘날 5억5천만명이 물압박국가나 물기근국가에 살고

있고 2025년까지 24억명에서 34억명의 사람들이 물압박

또는 물부족국가에 살게 될 것임

미국 NIC

(National Intelligence

Council : 미 CIA

산하기구)

•2015년에는 세계인구의 절반이 넘는 30억명 이상이 물

부족국으로 분류되는 나라에 살게 될 것임

세계기상기구(WMO)•2025년 6억5천3백만명 내지 9억4백만명이, 2050년에는

24억3천만명이 물부족을 겪을 것임

앤더슨

국제식량기구연구소

소장

•앞으로 25년 이내에 5개국 중 한 나라가 심각한 물부족

사태에 직면할 것임

산드라 포스텔

(Sandra Postel)

World Watch Institute

•향후 30년에 걸쳐 지구상의 인구는 약 24억명이 더 늘

어날 것임. 그런데 식량생산에 필요한 물의 40%만 강에

서 가져온다 해도 농업용수가 매년 1천750㎦씩 증가해야

하며, 이 양은 대략 20개의 나일강 또는 97개의 콜로라

도강의 규모와 맞먹음

국제원자력연구소

(IAEA, 2002. 3.)

현 추세로라면 2025년 약 27억명이 담수부족에 직면. 현

재 약 11억명이 안전한 식수원에 접근하지 못하고, 25억

명이 비위생적인 환경에 놓여 있으며, 500만명 이상이

수인성 질병으로 사망. 비위생적인 물로 인한 사망자는

전쟁으로 인한 사망자의 10배에 달함

- 11 -

UN 세계 수자원개발

보고서

(2003.3.)

지구의 1인당 담수공급량은 앞으로 20년 안에 1/3으로

줄어들 것. 2050년까지 적게는 48개국 20억명 많게는 60

개국 70억명이 물부족 겪을 것. 2050년까지 인구는 93억

명으로 늘고, 오염된 담수원 면적은 현재 관개용 수자원

면적의 9배에 달할 것.

UN 요하네스버그

정상회담

(2002)

2050년 세계인구는 90억명에 이를 전망. 11억명이 안전

한 마실물 부족에 직면할 것이며, 개발도상국 질병 원인

의 10%는 안전한 식수 부족 또는 물 부족에 기인함

▶자 료 : 박희경, 최동진 번역, 물의 위기(2001)

(원본 : "Water, The fate of our most precious resource" by Marq de

Villiers, 1999)

라. 우리나라 중수도 현황

1) 중수처리 기술

우리나라에서 중수도 생산을 위하여 사용하고있는 처리기술은 상수 및 오 폐수처

리에 사용되고 있는 기술과 유사하며 유입원수의 종류 수질 및 이용용도에 따라 처

리방법이 매우 다양하나 크게 생물학적 물리학적 화학적 처리방법 등으로 분류된

다. 현재 우리나라에서 가동중인 중수처리 시설은 대부분이 대형건축물과 공장에

설치되어 있으므로 유입원수의 종류는 크게 유기물 함량이 높은 생활 잡배수 및 오

수와 공장에서의 제품생산과정에서 발생되는 무기물질 및 부유물질 농도가 높은 세

척수 냉각수 등이다. 유기물 농도가 높은 생활 잡배수를 처리하는데 있어서는 생물

학적 처리공정과 모래, 활성탄 등을 이용한 여과시설 소독시설 등이 중수처리시설

로 주로 사용되며 부유물질 농도 높은 공정폐수를 처리하는데 있어서는 응집침전

이후 여과장치 및 막을 이용한 처리방법이 주로 채택되고 있다.

중수처리기술을 선정할 때에는 앞서 언급한 바와 같이 원수의 수질 등을 고려하여

야하나 일반적으로 중수처리 공정은 전처리 주처리 후처리 소독과정 등으로 분류되

어진다. 여기서는 소독과정 중에서 염소소독을 소개한다.

가) 소독

중수처리 공정 중 마지막 공정으로서 본 처리 공정에서 제거되지 않은 처리수중의

병원균을 소멸하고 슬라임의 발생 억제를 위하여 사용된다. 소독의 화학적 첨가제

를 이용하여 살균방법과 물리적 살균에 의한 방법으로 구분되나 화학적 살균제를

투입하는 방법이 주로 사용되고 있으며 화학적 소독시 사용되는 약품으로는 염소,

- 12 -

브롬, 요오드 등이 있으나 이중 염소를 이용하는 경우가 가장 많다. 이밖에도 오존

소독과 좌외선 처리도 소독공정에 이용되고 있다.

(1) 염소소독

염소소독의 경우 강력한 산화력, 지속적인 효과, 저렴한 비용 등으로 인하여 용배

수의 살균 시안화합물의 처리 NH₃-N의 제거 탈취 탈색 등에 이용되고 있다. 살균

효과는 오수의 pH 온도 완충능력 접촉시간 잔류염소의 형태 및 농도 등에 따라 다

소 다르게 나타나지만 오수 중에 암모니아성 질소(NH₃-N)가 다량 포함되어 있을

경우 염소는 이와 결합하여 클로라민 등의 결합잔류염소를 형성한다. 이러한 결합

잔류염소도 살균효과는 있으나 유리잔류염소 보다는 소독효과가 적다4) 염소소독을

실시할 경우 사용되는 염소소독제의 종류로는 액체염소 차아염소산나트륨, 차아염

소산캴륨, 이산화염소 등과 같이 염소화합물이 있다. 염소 소독시의 장점과 단점은

<표-1>와 같다

<표-1> 염소소독시의 장․단점

장 점 단 점

강력한 산화력을 가짐

소독의 효과를 잔류염소의 측정을

통하여 용이하게 예측할 수 있음

소독의 효과가 지속

가격이 저렴

잔류염소의 방류에 의해 방류 수역

의 수질에 영향을 미침

염소투입으로 인하여 THM과 같은

유해물질이 발생

2) 중수도의 용도별 수질기준

우리나라 중수도 수질기준은 <표-2>와 같이 용도별로는 수세식 변소용수, 살수용

수, 조경용수로 구분되어 있으며 수질조사 항목으로는 대장균군수 잔류염소 외관

탁도 BOD 냄세 pH 등이 있다. 중수의 수질기준항목도 대부분이 이용자의 기호도,

불쾌감, 위생적 관점 등을 고려하여 결정되었다

<표-2> 중수도의 용도별 목표수질

구 분 수세식변소용수 살수용수 조경용수

대장균군수1ml당 10개를 넘지

않을 것검출되지 않을 것 검출되지 않을것

잔류염소(결합) 검출될 것 0.2mg/l 이상일 것 -

4) 환경부, 폐수종말처리시설의 설계, 1995

- 13 -

외 관이용자가 불쾌감을

안 느낄 것

이용자가 불쾌감을

안 느낄 것

이용자가 불쾌감을

안 느낄 것

탁 도 5도를 넘지 않을 것 5도를 넘지 않을 것 5도를 넘지 않을 것

BOD 10ml/l 넘지 않을 것 10ml/l 넘지 않을 것 10ml/l 넘지 않을 것

냄 새 불쾌한 냄새 안날 것불쾌한 냄새 안날 것불쾌한 냄새 안날 것

pH 5.8～8.5 5.8～8.5 5.8～8.5

3) 우리나라에서의 중수도 이용 문제점

가) 중수도 이용의 경제적 법적 제도적 문제점

우리나라의 중수도 이용확대에 장애가 되는 사회 경제적 요인으로는 크게 경제적

법적 제도적 요인이 있다. 먼저 중수도 이용확대를 저해하는 요인 중에 가장 중요

한 요인은 경제적 문제이다. 즉 수돗물 사용요금이 생산원가에도 미치지 못하는 수

준을 유지하고 있어 수돗물 사용자들은 수돗물을 아껴야 할 필요성을 가지지 못할

뿐 아니라 중수도를 설치 할 유인을 가지지 못한다.

나) 중수도 이용상의 기술적 문제점

현재까지 초보단계에 머물고 있는 우리나라 중수도 보급을 확대하기 위해선 여러

문제점이 해결되어야 하나 이러한 문제점들 중 기술적 문제점을 크게 3가지로 나눠

논의하고자 한다.

첫째, 중수생산비용을 저감할 수 있는 중수처리기술의 개발 및 설계운영기술이 낙

후되어 있다

둘째, 하수 처리수를 원수로 이용하는 방식의 중수도 시설에서는 하수의 처리정도

가 중수생산에 많은 영향을 미치며 원수에 포함된 무기염류 및 응집. 침전과정에서

발생되는 슬러지의 처분이 문제시되고 있다

셋째, 중수도 시설 및 기구의 기능에 지장을 초래하는 요인인 부식 스케일 슬라임

등에 대한 내구성을 갖춘 관종의 개발 및 색도, 악취 등으로 인한 불쾌감을 해소하

기 위한 방안 등이 미흡하다.

마지막으로 중수도 이용에 대한 지속적인 홍보활동이 필요하다. 중수도 이용을 물

절약을 위한 국가적인 차원의 대책으로 규정하고 이를 이용할 경우 많은 사회적 편

익이 창출될 뿐 아니라 효율적으로 물을 절약할 수 있음을 국민들에게 인식시키는

것이 매우 중요하다.

다) 중수도의 경제성 분석

중수도 확대보급을 위해서 가장 먼저 고려되어야 할 요인은 중수도 설치가 경제성

을 확보할 수 있는가 하는 것이다. 중수도 사업의 경제성 평가는 비용과 편익을 화

폐단위로 표시하고 있다. 일반적인 환경사업과 마찬가지로 중수도 사업의 편익은

- 14 -

사적편익과 사회적 편익으로 나눌 수 있는데 경제성분석은 사적측면에서의 경제성

분석과 사회적 측면에서의 경제성분석으로 나누어서 분석할 수 있다.

사적편익은 시장가격의 화폐적 가치로 평가한 편익이고 사회적 편익은 환경사업의

외부성을 고려하여 평가한 편익인데 사적측면에서는 “상․하수도요금절감액 > 중

수도의 생산비용”이면 경제주체들의 편익이 비용보다 크므로 중수도 보급에 대한

정부의 지원이 없더라도 경제내에서 중수도 보급을 활성화될 것이다. 그러나 “상․

하수도 요금절감액 < 중수도의 생산비용”이면 중수도 보급에 대한 정부의 지원이

없으면 시장내에서 중수도는 공급되지 않을 것이다.

6. 용어의 정리

본 연구에 사용되는 용어는 다음과 같이 정의한다.

•중수: 사용한 수돗물을 생활용수 공업용수 등으로 재활용할 수 있도록 다시 처리

한 물을 말한다

•중수도 : 사용한 수돗물을 생활용수 공업용수 등으로 재활용 할 수 있도록 하기

위하여 설치하는 처리시설 송 배수시설 및 이용설비의 총체를 말한다

•살수용수: 도로청소작업 건설공사 등을 하는 경우에 뿌리는 물

•조경용수: 주택단지 등의 인공연못. 인공폭포. 인공하천 및 분수 등에 이용되는

물

•대장균(coliform bacteria) : 인간 및 동물의 장관에서 배출된 대장균과 비슷한 성

질을 갖고 있으며 흙과 물 속에 넓게 분포해 있는 세균을 총칭해서 대장균군이라

한다. 일반적으로 대장균은 병원균보다도 강한 세균이므로 방류수를 염소 소독했

을 때 대장균의 감소율로 병원균의 유무를 판정할 수 있고 또 우수를 처리할 때

정화기능의 판정에도 도움이 된다.

•잔류염소(residual chlorine) : 살균 때문에 물에 가한 염소가 잔류해서 유효하게

작용하고 있는 것을 말한다. 즉 염소수 일부가 물과 반응하여 잔류염소(HCIO 등)

를 생성, 이것이 분해해서 내놓은 발생기 산소의 강한 산화 작용으로 수도수의 소

독제 등으로 쓰이고 있다.

•탁도(turbidity) : 불순물에 의해 물이 탁해지는 정도를 나타낸 것이다. 정제 가솔

린 1㎎을 물 1ℓ속에 함유시킨 경우의 탁한 정도를 1도(또는 1ppm)라고 한다,

•생물․화학적 산소 요구량(BOD) : 수중에 포함되어 있는 유기물이 미생물에 의

해서 호기성 분해될 때 필요로 하는 산소량을 ㎎/ℓ 또는 ppm단위로 나타낸 것

으로서 수중의 용존 산소에 의해서 영향을 받는 유기물의 양을 간접적으로 나타

내는 척도가 되고 하천이나 하수, 공장 폐수 등의 오탁농도를 나타내는 데 쓰인

다. 분해과정으로는 주로 유기물의 산화가 끝날 때까지 소비되는 산소량을 나타내

는 제 1단계의 탄소계 산소 요구량과 질소화합물의 산화가 끝날 때까지 소비되는

산소량을 나타내는 제 2단계 질소계 산소 요구량으로 구분된다. 일반적으로 20℃

에서 5일간 소비되는 산소량을 사용하고 BOD5 로 표시된다.

- 15 -

7. 연구과정

본 연구를 추진함에 아래의 다섯 과제로 세분하여 실행하였다.

과제 1 ▪생활하수 중 재활용수(중수)량 파악

과제 2 ▪씽크대용 물 분별 장치 제작 및 부착

과제 3 ▪욕조용 물 분별 장치 제작 및 부착

과제 4 ▪중수 보관 탱크 제작 및 부착

과제 5 ▪시스템 구축

가. 과제1의 실행

▪생활하수 중 재활용수(중수)량 파악

1) 설문조사

생활하수 중 특히 사용량이 많은 샤워수(욕실) 및 설거지수(부엌) 중에서 실제

사용 할 수 있는 물의 량을 설문지로 조사한 결과 아래와 같았다.

【문항 1】 샤워를 하실 때 물의양을 조사하기 위한 항목입니다. 아래의 순서로 샤

워를 하신다면 ? ( 성인 남녀 40명, 남고생 30명, 여고생 30명을 대상으로 조사한

결과)

- 16 -

<표-3> 샤워시 사용되는 물의 양

N =100

단 계소요시간(평균/분)

샤워기동작여부 비 고

합계 평균 ○ ×

1. 몸 적시기 115 1.15 100

2. 비누 칠하기 255 2.55 3 97

3. 거품 씻어내기 300 3 100

4. 헹구기(몸에 거품은 없으나 미끈거림을 없애는 단계)

413 4.13 100

○ 샤워의 횟수를 묻는 항목에서는 년 평균 0.87일에 한번씩 샤워를 하는 것으로

답변 되었다.

【문항 2】 설거지 하실 때 물의양을 조사하기 위한 항목입니다. 아래의 순서로 설

거지를 하신다면 ? ( 경험이 있는 자만 응답)

<표-4> 설거지할 때 사용되는 물의 양

N = 80

단 계소요시간(평균/분)

샤워기동작여부 비 고

합계 평균 ○ ×

1. 그릇 적시기 129 1.61 73 3

2. 세제로 닦기 350 4.38 80

3. 거품 씻어내기 331 4.14 80

4. 헹구기(거품은 없으나 미끈거림을 없애는 단계) 332 4.15 80

○ 야채를 씻는 횟수와 시간을 묻는 항목에서 0.53에 한번씩 야채를 씻으며 이때

걸리는 평균시간은 3.45분으로 조사되었다.

2) 설문결과 해석

가) 설문 1의 해석

샤워 중 1,4단계의 물은 비교적 깨끗하므로 재활용 할 수 있다. 1,4단계에서 사용되

는 물의 양을 계산하면, 1일 165.4ℓ의 물을 재활용 할 수 있다.

5.28분 (1.15+4.13) ×0.87일 × 12ℓ × 3인 (1가구 3인 기준) = 165.4ℓ

- 17 -

나) 설문 2의 해석

설거지 할 때는 4단계의 물만 재활용 할 수 있다. 4단계에서 사용되는 물의 양을

계산하면 1일 101.23ℓ의 물을 재활용 할 수 있다.

(4.15분 × 2회 ×10ℓ) + (3.45분 × 0.53일 × 10ℓ) = 101.23ℓ

그러므로 각 가정에서 하루 배출되는 하수 중 재활용 할 수 있는 물의 양이 평균

266.63ℓ임을 알 수 있다.

3) 중수의 재활용 적합 여부 조사

가) 1차 수질검사

⑴ 재활용수의 수질을 분석하기 위하여 상지대학교자연과학연구센터에

검사를 의뢰하였다. .

⑵ 수질 기준을 하천수질기준항목인 ph, DO, BOD, SS, 대장균 다섯 개 항

목으로 하였다.

⑶ 검사결과는 아래 <표-5>와 같다

<표-5> 1차 수질검사 결과

시 료 명 pH DO(㎎/L) BOD(㎎/L) SS(㎎/L) 대장균(MPN/100㎖)

샤 워 수 6.5 6.3 8.8 5.2 110

설거지수 6.8 8.9 3.4 0.9 2

야채 헹굼수 6.7 8.6 10.8 5.5 <2

문제점

⑴ 중수도의 용도별 수질기준(대장균, 잔류염소, 탁도, BOD, 냄새, pH) 에의

한 분석이 아니라 하천 수질기준에 의한 분석이었다.

⑵ 샤워수(몸 적시기 단계 + 몸 헹구기 단계)의 대장균의 수치가 타 시료

보다 높다 그 원인은?

개선방안

⑴ 중수도의 용도별 수질기준(대장균, 잔류염소, 탁도, BOD, 냄새, pH, 외

관) 에 의한 분석이 필요하다.

⑵ 샤워수 중 「몸 적시기」단계와 「몸 헹구기」단계로 구분하여 수질 분

석해 본다.

나) 2차 수질검사

- 18 -

⑴ 중수도의 용도별 수질기준(대장균, 잔류염소, 탁도, BOD, 냄새, pH, 외

관) 에 의해 분석하였다.

⑵ 샤워수 중 「몸 적시기」단계와 「몸 헹구기」단계로 구분하여 수질을

분석 하였다.

⑶ 결과의 일관성을 위하여 상지대학교자연과학센터에 분석을 의뢰하였다.

⑷ 분석 결과는 아래 <표-6>과 같다.

<표-6> 2차 수질검사 결과

시 료 명 pH 잔류염소 외관탁도(NTU)

BOD(㎎/L) 냄새 대장균

(MPN/100㎖)

샤워수1 6.5 0.1 적합 0.75 8.1 무취 840

샤워수2 6.4 0.1 적합 1.72 8.3 무취 <2

설거지수 6.8 0.1 적합 0.84 9.3 무취 160

야채 헹굼수 6.9 0.1 적합 1.29 0.7 무취 900

중수도

목표수질5.8-8.5 검출될것

불쾌감을

느끼지

않을 것

5도 이하10㎎/L

이하무취

10/1㎖

이하

※ 샤워수1 : 샤워 중「몸 적시기」, 샤워수2 : 샤워 중 「몸 헹구기」

⑴ 1차 수질 검사시 샤워수에 대장균이 타 시료보다 많았던 이유는 「몸 적

시기」단계에서 몸에 묻었던 대장균 때문임을 알게되었다. 그러나 그 수

치가 목표 수질 이하이므로 중수로 활용한다.

⑵ 땀과 활동량이 많은 여름철에는 대장균의 수치가 높을 것으로 예상되므

로 월 2회 중수 탱크를 염소로 소독한다.

⑶ 소독은 차아염소산나트륨, 차아염소산캴륨, 이산화염소 등과 같은 염소화

합물을 중수 유입구로 투입한다.

나. 과제 2의 실행

▪씽크대용 물 분별 장치 제작 및 부착

1) 제작원리

씽크대의 개수구를 통과한 물을 탁한 물(세재가 많이 섞인 물)과 깨끗한 물(헹금

물, 야채 씻은 물)로 분류할 수 있는 장치를 제작하였다.

- 19 -

< 범 례 >

1 : 인입구 (씽크대 개수구와 연결)

2 : 배수구 ( 탁한 물)

3 : 배수구 (깨끗한 물)

가 : 밸브

가

1

2 3

[그림 1] 분별장치 평면도 1

1

2 3

1

2 3

[그림 2] 분별장치 평면도 2 [그림 3] 분별장치 평면도 3

가) [그림 1]은 분별장치의 기본이다.

나) [그림 2]는 깨끗한 물을 받는 상태

다) [그림 3]은 탁한 물을 받는 상태

라) 배수구 2번은 하수도와 연결하며, 배수구 3은 중수 저장탱크와 연결한다.

마) 벨브의 작동원리는 아래 [그림 4]와 같다.

페달로 연결 페달로 연결

가 나가 나

페달로 연결 페달로 연결

[그림 4] 분별장치 벨브의 작동원리

- 20 -

(1) 「가」「나」 두 개의 페달을 만들어 씽크대 아래에 부착했다.

(2) 각 페달에 벨브와 연결된 가, 나를 연결했다.

(3) 깨끗한 물을 받을때는「가」의 페달을 밟고, 오염된 물을 하수구로 보

낼 때에는 「나」의 페달을 밟는다.

2) 제작과정

가) 아래 [사진 1]과 같이 Ø250㎜ 의 몸통을 제작하였다.

[사진 1] 분별장치 몸통

나) 아래 [사진 2]와 같이 플라스틱으로 벨브를 제작하였으며, 양쪽 끝

을 Ø2㎜의 철선(자전거 브레이크 용)을 연결 하였다.

[사진 2] 벨브

다) 아래 [사진 3]과 같이 몸통의 양쪽에 마개를 스테인레스로 제작하였으며

철선으로 인해 흐르는 물을 막기 위해 안쪽에 고무판을 부착하였다.

- 21 -

[사진 3] 몸통 양쪽 마개

라) 아래 [사진 4]와 같이 위 가), 나), 다)를 연결하여 씽크대 개수통과 연결

하였다.

[사진 4] 분별장치 완성모습

다. 과제 3의 실행

▪욕조용 물 분별 장치 제작 및 부착

1) 제작원리

분별 장치를 욕조에 부착하여 설문지【문항 1】의 3번 물( 비누거품 씻어 낸

물)과 설문지 【문항 1】의 1,4번 물 (몸 적신 물, 헹금 물)을 분류할 수 있

는 장치를 제작 부착하였다. [그림 5]

- 22 -

2 3

1

< 범 례 >

1 : 인입구 (욕조와 연결)

2 : 배수구 (탁수)

3 : 배수구 (중수)

가 : 밸브 (구슬)

[그림 5] 욕조 분별장치 평면도 1

가) 샤워 할 때 중수를 모을 때는 밸브「가」를 2번 배수구 위치에, 탁수일 때

는 밸브를 3번 배수구로 옮긴다.

나) 욕조에 물을 받을 경우에는 두 개의 밸브를 이용하여 2,3배수구를 모두 막

는다.

다) 배수구 2번은 하수도와 연결하며, 배수구 3은 중수 저장탱크와 연결한다.

2) 제작과정

가) 재질은 부식을 막기 위해 스테인레스로 제작하였다.

나) 밸브는 Ø340㎜ 의 스테인레스 구슬로 제작하였다.

다) 이는 사워 중 밸브를 옮길 경우 몬을 구부리지 않고 발가락으로 쉽게 이

동할 수 있도록 하기 위함이다.

[사진 5] 샤워시 밸브의 모습

라) 구슬 「가」는 밸브의 역할, 구슬「나」는 욕조 마개용으로 활용하도록 하

였다.

- 23 -

[사진 6] 목욕 시 밸브의 모습

라. 과제 4의 실행

▪ 중수 보관 탱크 제작 및 부착

씽크대와 욕조에서 흘러나오는 깨끗한 물(중수)를 보관할 탱크를 [그림 6] 및 사

진 7]와 같이 제작하였다. 탱크의 크기는 중수 용도에 따라 다양하게 만들 수 있으

나, 크기는 3일 정도 좌변기에 필요한 600ℓ를 보관 할 수 있는 정도로 한다.

1

2

3

45

<범 례>

1 : 중수 인입구 2 : 상수도 인입구 3 : 퇴수구

4 : 뜨개밸브 5 : 출수구

[그림 6] 중수 보관 탱크 평면도

- 24 -

[사진 5] 중수 보관 탱크

1) 씽크대, 욕조에서 선별된 중수가 모여 탱크로 들어온다.

2) 인입수가 많으면 탱크가 넘칠 우려가 있으므로 퇴수구 ([그림 6] 참조)를 설

치하였으며 이는 하수도와 연결하였다.

3) 탱크의 물을 모터에 연결하여 화장실 좌변기 저수통, 정원 스프링클러, 정원

수 등으로 보낸다.

4) 중수의 사용량이 유입량 보다 많을 경우를 대비하여 상수도와 연결하였으며,

뜨개밸브를 장착하여 늘 일정양의 물이 유지 되도록 하였다.

5) 효율적인 물의 순환을 위하여 인입구는 위쪽, 출수구는 아래쪽에 설치하여 물

이 부패하지 않도록 하였다.

마. 과제 5의 실행

▪시스템 구축

1) 제작원리

가) 자동 펌프를 부착하여 좌변기, 정원수를 필요시에 자유로이 사용하도록 하

였다.

나) 중수 저수조를 옥외 또는 지하실에 설치하여야 하므로 배관시 중수용 배

관을 별도로 시공하여야 한다.

다) 화장실(좌변기)용 배관시 현재 상수도와 연결된 배관을 중수용 배관에 연

결한다. 상수도와 중수를 같이 사용할 수 있다.

라) 아파트나 연립의 경우 정화조 옆에 중수 저수조를, 옥상에 배수조를 설치

하여 지하의 저수조의 중수를 옥상 배수조로 옮겨 사용할 수 있도록 한다.

- 25 -

중수

탱크

< 범 례 >

중수 : 상수도 : 분료 : 하수 : 펌프 :

[그림 7] 시스템 연결도

[사진 8] 시스템 간이 모형

- 26 -

8. 결론 및 제언

가. 결론

1) 수량 측면

중수도의 보급으로 미래의 풍부하고 안정적인 수자원을 효율적으로 확보할 수 있

다.

모든 단독주택에 본 시스템이 가동될 경우 전국적으로 1일에 생산되는 중수의 양

이 114만 톤으로, 2002년 서울시 상수도 사업본부에서 1일 최대 생산량5)의 27.5％

에 해당된다. 1년에 생산되는 중수의 양은 417.4백만 톤으로 이는 횡성댐 유효저수

용량 73.4백만㎥의 569％에 해당된다.

2) 수질 측면

중수사용량 만큼 하수배출량의 감소를 가져와 수질개선에 효과가 있다.

하수배출량 감소는 하천의 오염 부하를 줄여 수질 개선에 기여할 뿐만 아니라 하

천 하류에 위치한 취수원을 상류로 이전하여 하천 유지용수의 감소로 인한 수생태

계 파괴 비용과 배수관 신설 비용을 경감할 수 있는 효과가 있다.

3) 경제적 측면

중수도 보급확대는 사적비용 절감 및 사회적 비용감소를 가져온다

중수도 보급 확대는 상․하수도 요금의 절감, 환경개선부담금의 절감, 배출부과금

의 절감 등의 사적비용을 절감시킬 뿐 아니라, 댐 건설로 인한 생태계 파괴감소 산

림유실 감소 등이나 하천오염으로 인한 수생태계 파괴나 주민 불편비용 감소 등의

사회적비용 감소를 기대할 수 있다.

4) 수자원절약 의식 고취 측면

중수도 보급확대는 학생들은 물론 일반국민들의 용수 절약의식을 고취시킨다.

연구를 추진하는 동안 본인은 물론 주의 학생들이 설문지 등 직․간접적인 참여로

수 자원 절약 의식이 고취되었으며, 중수도의 이용은 일반국민들의 용수 절약의식

을 고취할 수 있고 기업의 환경친화적인 이미지 향상에 도움이 된다.

5) ∙2002년 1일 평균 생산량 : 378만톤(2001년 403만톤)

∙2002년 1일 최대 생산량 : 414만톤(2001년 469만톤)

- 27 -

나. 제 언

1) 이 연구는 1,2년 사이에 해결될 과제가 아니라 앞으로 20～30년 후를 내다보

고 지금부터 꾸준히 실천되어야 하겠다.

2) 기존의 건물 중 단독 주택은 설치(시공)가 용이하나, 연립 및 아파트는 사실

상 불가능한 상태다. 새로 시공하거나 재 개발하는 연립 및 아파트부터 적용

한다면 20～30년 후에는 대부분의 아파트에도 본 시스템이 적용되리라 본다

3) 91년부터 물 다량 사용 대형 건축물에 중수도 시설을 권장해 왔으나 중수도

설치 운영비(전기료 등)의 과다 소요로 정책 효과가 미흡한 실정이나. 본 시스

템 설치비(배관 자재비 및 인건비) , 운영비(전기료)가 저렴하므로 신축 건축

물에 대하여 중수도 시설 설치를 의무화하고 중수도 시설 설치에 대한 인센티

브를 강화하여 중수도 설치를 확대해 나가야 하겠다.

4) 중수도 또한 절수와 물의 효율적 수급을 위한 방편의 하나이기 때문에 홍보

및 시민 교육이 절실하다. 특히 초․중․고등학교에서의 교육이 더욱더 절실

한 형편이다.

- 28 -

참 고 문 헌

1. 문 헌

환경포럼, 1998. 9. 28, 제2권 제19호(통권 28호)

환경부, 「중수도 이용확대를 위한 정책방안 연구」 1999

환경부, 「물과 미래」2003

2. 사이트

http://water.seoul.go.kr

http://www.ecoi.dr.kr

http://www.ev21.co.kr

http://www.getc.co.kr

http://www.wonju.go.kr

http://www.nso.go.kr

http://ilovewater.or.kr/love/shortage.htm

부 록

◇ 설 문 지

◇ 수질검사 성적표

설 문 지

안녕하십니까?

진광고등학교 3학년 안준섭입니다. 제49회 강원도과학전람회에 『생활하수 재 활

용 시스템 구축에 대한 연구』란 주제를 추진 하기 위하여 아래 설문지를 작성하였

습니다.

아래의 내용을 보시고 성심껏 답변해 주시면 연구에 큰 도움이 되리라 생각합니

다. 답변하신 내용은 연구의 통계 자료로만 사용할 것을 약속드리며, 행복된 나날이

지속되기를 바랍니다.

2003. 4.

【문항 1】

사워를 하실 때 소모되는 물의 량을 조사하기 위한 항목입니다. 샤워에 단계가

있겠습니까만 아래의 순서로 사워를 하신다면 ?

단 계 소요시간(평균/분)

샤워기동작여부(○, ×)

비 고

1. 몸 적시기 (사워물 온도 조절까지 포함)

2. 비누 칠하기

3. 거품 씻어내기 (거품 만 제거하는 단계)4. 헹구기(거품은 없으나 미끈거림을 없애는 단계)

5. 샤워의 횟수 (주당 평균 횟수) 봄․가을( 회), 여름 ( 회), 겨울( 회)

【문항 2】

설거지하실 때 소모되는 물의 량을 조사하기 위한 항목입니다. 설거지에 단계가

있겠습니까만 아래의 순서로 설거지를 하신다면 ?

단 계 소요시간(평균/분)

수돗물 사용(○, ×) 비 고

1. 그릇 적시기

2. 세제로 닦기

3. 거품 씻어내기

4. 헹구기(거품은 없으나 미끈거

림을 없애는 단계)

5. 야채 세정하는 횟수 및 시간(회, 분 ,주당 평균) ( )회, ( )분

※ 야채라 함은 과일, 채소 등등을 말함

수고 하셨습니다.

설 문 지

2003년은 UN이 정한 세계 물의 해입니다. 우리나라는 물부족국가입니다.

물은 우리에게 가장 친숙한 지구 자원 중 하나입니다. 물은 우리의 몸, 산과 들의

모든 식물에도 있고 보이지 않는 땅 밑에도 있습니다. 그렇다면 우리 지구상에 존

재하는 물량은 얼마나 될까요? 우리가 바다에 나가보면 주변에 물만큼 흔한 것이

없는 것 같습니다

지구의 표면은 70% 정도가 물로 덮여 있습니다. 지구에 있는 물의 양은 13억 8천5

백만㎦ 정도로 추정되고 있으며, 이중 바닷물이 97.5%입니다. 바닷물은 염분이 많아

사용할 수가 없습니다. 나머지 민물이 2.5%이지만 이 물을 모두 그대로 사용할 수

있는 것은 아닙니다. 민물 2.2％ 중 68.9%는 남극이나 북극 지역의 빙하 또는 고산

지대의 만년설 형태이고, 29.9%는 지하수로, 0.9%는 토양 및 대기 중에 존재하고

단지 담수 자원의 0.3% 만이 하천이나 호소에 존재합니다. 결국 우리가 쓸 수 있는

하천이나 호소에 있는 물은 지구에 있는 총 물량의 오직 0.0075% 뿐입니다. 지구촌

의 60억 인구가 지구 수자원의 0.0075% 만큼만 존재하는 희소하고 귀중한 물을 먹

고 쓰고 버리고 있는 것입니다. 더욱이 인구와 산업활동이 늘어나면서 물이 오염되

어 사용할 수 있는 물은 점점 줄어들고 있습니다.

지구상의 인구가 1990년 53억 명에서, 지난 1999년 10월 60억 명을 돌파하였고,

2025년에는 83억 명에 이를 것으로 추산되고 있습니다. UN 산하 인구행동연구소

에서 말하기를 "2025년이 되면 전세계인구는 72억 내지는 83억명 정도에 달하고, 물

부족 내지는 물기근 국가의 인구는 24억 내지 32억 정도가 될 것"이라고 예측하였

습니다. 물론 우리나라도 포함됩니다.

2005년이면 우리가 몇 살입니까? 또 나의 후손들은 어찌합니까.

선생님은 물 절약하는 방법으로, 우리가 학교 화장실에서 사용하는 물을 급식소

에서 나오는 물로 재활용할 수 있는 방법을 찾고자 합니다. 그러기 위해 우리 학교

에서 하루에 화장실에서 사용되는 물의 양을 조사자 하니 아래 사항을 성의있게 대

답해 주시기 바랍니다.

1. 남 ( ), 여 ( )

2. 학교생활 하면서 소변보는 횟수는? ( )회

3. 학교생활 하면서 대변보는 횟수는 ? ( )회

※ 수고하셨습니다.

2003. 4.

진광고등학교 교사 김 재 기