상수도
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1. 개요
상수도는 인류가 물을 편리하게 사용하기 위해 고안한 시스템으로, 역사적으로 다양한 기술과 시설을 통해 발전해왔다. 고대 페르시아, 로마 제국 등에서 시작되어 18세기 런던의 인구 증가와 함께 민간 급수망이 구축되었고, 물 정화를 위한 모래 필터 사용, 콜레라 발병과 물 공급의 관계 규명 등 근대적 상수도 기술이 발전했다. 대한민국은 1908년 뚝도수원지 제1정수장 준공을 시작으로 근대적 상수도 시설을 갖추었으며, 경제 성장과 도시화에 따라 보급률이 증가했지만, 지역 간 격차와 노후 시설 문제가 과제로 남아있다. 상수도는 수원, 취수, 도수, 정수, 송수, 배수, 급수 과정을 거쳐 가정에 물을 공급하며, 수질, 수압, 공급의 연속성이 서비스 품질을 결정한다. 상수도 시스템은 정책 및 규제 기관과 서비스 제공 기관으로 나뉘어 관리되며, 요금 부과와 투자를 통해 재정을 확보한다. 또한, 상수도 역류 및 오염 사고를 방지하기 위한 기술적 노력이 이루어지고 있으며, 세계 각국은 수질 기준을 설정하고 고도 정수 처리 기술을 도입하여 안전한 물을 공급하기 위해 노력하고 있다.
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| 상수도 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 공중의 사용을 위해 수도 설비로 물을 공급하는 것 |
| 관련 용어 | 상수 (上水) 수돗물 |
| 역사 | |
| 기원 | 고대 로마의 수도교 |
| 산업 혁명 | 도시 인구 증가와 함께 공중 보건 문제 대두, 상수도 시스템 필요성 증가 |
| 상수원의 종류 | |
| 지표수 | 하천 호수 저수지 |
| 지하수 | 샘 우물 지하수 집수 갤러리 |
| 해수 | 해수 담수화 시설 이용 |
| 빗물 | 빗물 저장 시스템 이용 |
| 재활용수 | 중수도 시스템 또는 하수 재활용 이용 |
| 상수도 시스템 구성 요소 | |
| 취수 시설 | 수원에서 물을 끌어오는 시설 |
| 정수 시설 | 물을 마시기에 적합하게 처리하는 시설 |
| 저장 시설 | 깨끗한 물을 저장하는 시설 (예: 물탱크, 저수지) |
| 배수 시설 | 물을 소비자에게 전달하는 파이프 네트워크 |
| 정수 과정 | |
| 일반적인 정수 과정 | 응집 침전 여과 소독 |
| 고급 정수 과정 | 맛과 냄새를 제거하거나 특정 오염 물질을 제거하기 위해 추가적인 처리 과정 포함 |
| 상수도 시스템 유형 | |
| 공공 상수도 | 정부 기관 또는 공공 기관에서 운영 |
| 사설 상수도 | 민간 기업에서 운영 |
| 공동 상수도 | 지역 사회 구성원들이 공동으로 관리 |
| 상수도의 중요성 | |
| 공중 보건 | 깨끗하고 안전한 물 공급을 통해 수인성 질병 예방 |
| 경제 발전 | 산업 및 상업 활동에 필수적인 물 공급 |
| 생활의 질 향상 | 가정, 학교, 병원 등에서 편리하게 물 사용 가능 |
| 상수도 관련 문제점 | |
| 누수 | 노후된 파이프에서 물이 새는 현상, 물 손실 및 비용 증가 초래 |
| 수질 오염 | 산업 폐수, 농업 폐수 등으로 인한 수질 악화 |
| 물 부족 | 기후 변화, 인구 증가 등으로 인한 물 공급 부족 |
| 노후 시설 | 낡은 상수도 시설로 인한 비효율적인 운영 및 사고 발생 위험 증가 |
| 상수도 관리 | |
| 수질 검사 | 정기적인 수질 검사를 통해 안전한 물 공급 보장 |
| 시설 유지 보수 | 파이프 교체, 펌프 점검 등 상수도 시설 유지 보수 |
| 누수 탐지 및 복구 | 누수 탐지 장비를 이용하여 누수를 찾아 신속하게 복구 |
| 스마트 상수도 | ICT 기술을 활용하여 상수도 운영 효율성을 향상시키는 시스템 |
| 관련 법규 | |
| 대한민국 | 수도법 |
| 같이 보기 | |
| 해외 | 수도교 로마 |
| 각주 | |
2. 역사
역사를 통틀어 사람들은 물을 더 편리하게 얻고 사용할 수 있는 시스템을 고안해 왔다. 반건조 지역에 살았던 고대 페르시아인들은 기원전 1천 년 동안 카나트 시스템을 사용하여 산의 물을 얻었다.[23] 초기 로마 제국은 실내 배관 시설을 갖추고 있었는데, 이는 사람들이 사용할 수 있도록 집과 공공 우물 및 분수에서 끝나는 로마의 수도교와 파이프 시스템을 의미했다.[23] 고대 수도의 기원으로 기원전 312년에 정비된 고대 로마의 아피아 수도교가 언급되기도 한다.[30]
18세기 런던에서는 급격한 인구 증가로 인해 민간 급수망 구축이 활발하게 이루어졌다.[23] 런던의 상수도 인프라는 중세 초기 도관부터 19세기 주요 처리 시설, 현대적인 대규모 저수지에 이르기까지 수세기에 걸쳐 발전해왔다. 최초의 나사식 수도꼭지는 1845년 로더햄의 황동 주조소인 게스트와 차임스에게 특허가 주어졌다.[24]
물을 정화하기 위해 최초로 모래 필터를 사용한 기록은 1804년으로 거슬러 올라간다.[25] 당시 스코틀랜드 페이즐리의 표백장 주인인 존 깁은 실험적인 필터를 설치하여 원치 않는 잉여분을 대중에게 판매했다. 세계 최초의 처리된 공공 용수 공급 장치는 1829년 런던의 첼시 워터웍스 컴퍼니를 위해 엔지니어 제임스 심슨에 의해 설치되었다.[25] 수처리 관행은 곧 주류가 되었고, 1854년 브로드 스트리트 콜레라 발병 당시 존 스노우는 콜레라 전염병 확산에서 물 공급의 역할을 보여주었다.[26]
일본에서 기록에 남아있는 가장 오래된 수도는 호조 우지야스(北条氏康)가 오다와라 성(小田原城) 아래에 정비한 오다와라 하야카와 상수(小田原早川上水)로 알려져 있으며, 나무 도관으로 급배수를 실시하고, 숯(炭)이나 모래를 이용한 여과도 채용되었다고 한다.[29]
1590년 (천정 18년)에는 도쿠가와 이에야스(徳川家康)의 명령으로 에도(江戸)에 이노가시라 연못(井之頭池) 등을 수원으로 하는 고이시카와 상수(후의 간다 상수(神田上水))가 정비되었으며[30][29], 이때 시설의 명칭으로 "수도"가 처음 등장했다고 한다.[30]
일본 최초의 근대 수도는 1885년 (메이지 18년) 4월에 기공하여, 1887년 (메이지 20년) 9월에 준공한 요코하마 수도이다.[30][29]
대한제국 시기인 1908년 8월에는 대한수도회사에 의해 한국 최초의 근대적 상수도 시설인 뚝도수원지 제1정수장이 준공되어, 하루 12,500m³의 물을 4대문 안과 용산 일대에 공급하기 시작하였다.
일제강점기와 한국 전쟁을 거치면서 많은 상수도 시설이 파괴되었으나, 전후 복구 사업과 경제 개발 계획에 따라 상수도 보급률이 꾸준히 증가하였다.
1960년대부터 1990년대까지 한국의 상수도 보급률은 급격히 증가하였는데, 이는 경제 발전과 도시화, 그리고 정부의 적극적인 상수도 정책 추진에 따른 결과였다. 하지만, 지역 간 상수도 보급 격차가 여전히 존재하며, 노후된 시설로 인한 수질 문제와 누수 문제 또한 해결해야 할 과제로 남아있다.
2. 1. 고대
역사를 통틀어 사람들은 물을 더 편리하게 얻고 사용할 수 있는 시스템을 고안해 왔다. 반건조 지역에 살았던 고대 페르시아인들은 기원전 1천 년 동안 카나트 시스템을 사용하여 산의 물을 얻었다.[23] 초기 로마 제국은 실내 배관 시설을 갖추고 있었는데, 이는 사람들이 사용할 수 있도록 집과 공공 우물 및 분수에서 끝나는 로마의 수도교와 파이프 시스템을 의미했다.[23] 고대 수도의 기원으로 기원전 312년에 정비된 고대 로마의 아피아 수도교가 언급되기도 한다.[30]2. 2. 근대
18세기 런던에서는 급격한 인구 증가로 인해 민간 급수망 구축이 활발하게 이루어졌다.[23] 런던의 상수도 인프라는 중세 초기 도관부터 19세기 주요 처리 시설, 현대적인 대규모 저수지에 이르기까지 수세기에 걸쳐 발전해왔다. 최초의 나사식 수도꼭지는 1845년 로더햄의 황동 주조소인 게스트와 차임스에게 특허가 주어졌다.[24]물을 정화하기 위해 최초로 모래 필터를 사용한 기록은 1804년으로 거슬러 올라간다.[25] 당시 스코틀랜드 페이즐리의 표백장 주인인 존 깁은 실험적인 필터를 설치하여 원치 않는 잉여분을 대중에게 판매했다. 세계 최초의 처리된 공공 용수 공급 장치는 1829년 런던의 첼시 워터웍스 컴퍼니를 위해 엔지니어 제임스 심슨에 의해 설치되었다.[25] 수처리 관행은 곧 주류가 되었고, 1854년 브로드 스트리트 콜레라 발병 당시 존 스노우는 콜레라 전염병 확산에서 물 공급의 역할을 보여주었다.[26]
2. 3. 한국
조선시대에는 오다와라 하야카와 상수(小田原早川上水)와 간다 상수(神田上水)와 같은 상수도 시설이 있었다.[29][30] 1590년 (천정 18년)에는 도쿠가와 이에야스(徳川家康)의 명령으로 에도(江戸)에 이노가시라 연못(井之頭池) 등을 수원으로 하는 고이시카와 상수(후의 간다 상수)가 정비되었으며[30][29], 이때 시설의 명칭으로 "수도"가 처음 등장했다고 한다.[30]대한제국 시기인 1908년 8월에는 대한수도회사에 의해 한국 최초의 근대적 상수도 시설인 뚝도수원지 제1정수장이 준공되어, 하루 12,500m³의 물을 4대문 안과 용산 일대에 공급하기 시작하였다.
일제강점기와 한국 전쟁을 거치면서 많은 상수도 시설이 파괴되었으나, 전후 복구 사업과 경제 개발 계획에 따라 상수도 보급률이 꾸준히 증가하였다. 1961년 12월에는 「수도법」이 제정되어, 지방 자치 단체가 수도 사업을 경영하고 국가가 보조하는 체계가 확립되었다.
1960년대부터 1990년대까지 한국의 상수도 보급률은 급격히 증가하였는데, 이는 경제 발전과 도시화, 그리고 정부의 적극적인 상수도 정책 추진에 따른 결과였다. 하지만, 지역 간 상수도 보급 격차가 여전히 존재하며, 노후된 시설로 인한 수질 문제와 누수 문제 또한 해결해야 할 과제로 남아있다.
3. 성분
상수도에는 다양한 천연 성분과 인위적인 화학 물질이 포함될 수 있다. 세계 여러 지역에서는 공중 치아 위생을 향상시키기 위해 불소를 포함한 화학 약품을 상수도에 첨가하며, 이는 시민들 사이에서 논쟁의 쟁점이 되기도 한다.[46][47][48] 상수도에는 경수의 탄산 칼슘, 마그네슘이나 철과 같은 금속 이온, 황화 수소와 같은 악취 가스 등 비교적 해로운 오염 물질도 포함될 수 있다. 지하수에 영향을 미치는 지질 상태가 물에 포함되는 물질을 결정한다.
수질은 미생물학적, 물리화학적 측면을 모두 가지며, 수천 가지의 매개변수가 관련되어 있다. 공공 수도 시스템에서 물은 최소한 염소 소독이나 자외선을 사용한 소독 과정을 거치며, 표면수의 경우 정수 처리가 필요할 수 있다. 수질은 수원과 수질 오염 정도에 따라 달라진다.
상수도의 원수가 미네랄을 많이 함유하면, 공급되는 물도 미네랄 함량이 높다. 칼슘 이온과 마그네슘 이온의 비율이 높은 물을 경수라 하고, 낮은 물을 연수라 한다. 일반적으로 이 두 이온의 양을 탄산칼슘으로 환산하여 1리터당 200mg 이상 함유된 물을 경수, 100mg 이하의 물을 연수라고 한다. 유럽과 중국은 경수가 많아 찜, 볶음, 장시간 끓이는 요리가 발달했고, 일본과 미국은 연수가 많아 일본에서는 감칠맛을 살린 요리와 녹차, 미국에서는 커피 본래의 맛을 살리는 문화가 발달했다.
4. 계통
상수도의 계통은 수원-취수-도수-정수-송수-배수-급수로 구분된다. 도수, 송수, 급수 등에서는 지형에 따라 높은 곳에서 낮은 곳으로 갈 때 비용 절감을 위해 자연적으로 흐르게 하는 자연유하식으로 할 수도 있다. 만약 낮은 곳에서 높은 곳으로 수로가 이동해야한다면 펌프 설치가 필요하다.
수도 시스템은 적절한 처리를 거쳐 다양한 장소에서 물을 공급받으며, 여기에는 지하수(대수층), 지표수(호수와 강), 그리고 담수화를 통한 바다 등이 포함된다. 수처리 단계에는 대부분의 경우 정수 과정, 염소 소독을 통한 소독, 그리고 때로는 불소 처리가 포함된다. 처리된 물은 중력에 의해 흐르거나 저수지로 펌핑되는데, 이는 급수탑과 같이 높이 있거나 지상에 있을 수 있다(수도 배급의 효율성과 관련된 지표는 유수율 참조). 물이 사용된 후에는 일반적으로 하수 시스템을 통해 하수 처리장으로 배출되어 강, 호수, 또는 바다로 방류되거나 조경 또는 관개에 재사용된다.
4. 1. 수원
수원지(Water source)란 수돗물의 원료가 되는 물이 있는 곳이다.4. 2. 취수
취수(Intake)란 수원으로부터 필요한 물을 얻는 과정을 말한다.4. 3. 도수
도수(導水)란 취수한 물을 정수지로 이동시키는 과정이다. 도수 방법엔 자연유하식과 펌프 압송식이 있는데 자연 유하식이 유지관리가 더 쉽다.| 구분 | 자연유하식 | 펌프 압송식 |
|---|---|---|
| 장점 | 유지관리 용이 | 송수량 조절 용이, 고지대 송수 가능 |
| 단점 | 송수량 조절 곤란, 지형 영향 큼 | 유지관리 어려움, 초기 설치비용 큼 |
4. 4. 정수
정수는 취수한 물을 사용 목적에 맞게 수질을 개선하는 과정이다. 정수지로 도수되어 온 원수(原水)는 물리적, 화학적 처리를 통해 정수된다. 일반적인 공공 수도에서는 착수정→응집→약품 침전→급속 여과→소독(염소, 오존) 순서로 정수가 진행된다. 완속 여과 시에는 착수정→보통 침전→완속 여과→소독 순서로 진행된다.수도꼭지에서 0.1 mg/L 이상의 염소가 함유되어 있어야 대장균 등 박테리아 발생을 방지할 수 있다. 취수원이 충분히 깨끗하면 이 정도로도 충분하지만, 원수가 오염된 경우에는 차아염소산나트륨이나 차아염소산칼슘을 첨가하여 박테리아를 염소 소독해야 한다.
그러나 염소는 원수 중의 휴믹질과 반응하여 트리할로메탄이라는 발암 물질을 생성하므로 과도하게 첨가할 수 없다. 또한 염소에 내성을 가진 원충이 혼입되기도 하여, 이러한 문제를 해결하기 위해 고도 정수 처리 기술이 개발되었다.
고도 정수 처리는 미세한 구멍이 있는 막을 통과시키거나, 활성탄을 사용하거나, 오존을 주입하는 등 비용이 많이 드는 방법을 사용한다. 싱가포르는 2003년부터 하수를 역삼투막으로 정화하는 고도 여과 기술을 사용한 "뉴워터"(NEWater) 계획을 추진하고 있으며, 일본 도쿄도에서는 이미 시행되고 있다.
4. 5. 송수
정수된 물을 배수지까지 보내는 과정을 송수라고 한다.4. 6. 배수
배수란 정수된 물을 급수 지역까지 보내는 과정을 말한다. 배수관에는 주철관이 사용된다. 주철관은 이음부 굴곡성이 좋고, 직관이나 이형관을 임의로 주조할 수 있다는 장점이 있지만, 재질이 약해 파열되기 쉬워 관을 두껍게 만들어야 하므로 운반비가 많이 든다는 단점이 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 경질 염화비닐관을 사용하기도 하는데, 경질 염화비닐관은 시간이 지나도 통수능 감소가 없고 관석(scale)이 적게 낀다. 석면 시멘트관은 조직이 치밀하고 고압에 잘 견디며, 화학 작용을 받지 않는 장점이 있다.배수관을 설치할 때는 동결 깊이, 지하수위로 인해 관이 뜨는 현상, 노면 위 차량 통행으로 발생하는 윤하중을 고려하여 최소 매설 깊이를 정해야 한다. 배수관 설계 기준은 계획 1시간 최대 급수량을 기준으로 한다.
4. 7. 급수
급수란 배수관을 통해 운반된 물을 사용자에게 공급하는 과정을 말한다. 급수 방식은 대표적으로 직결식 급수 방식과 탱크식(저수조식) 급수 방식이 있다. 직결식 급수 방식은 관로 내 수압이 충분한 경우에 사용하며, 탱크식 급수 방식은 관로 내 수압이 부족한 경우에 적용한다. 탱크식 급수 방식은 재해 시, 단수 시, 물 확보가 필요한 경우에 유리하다.5. 상수도의 설계
상수도 기본계획 시 계획년도(목표 년도)는 15-20년을 표준으로 한다.[58] 만일 큰 댐이나 대규모의 도수 또는 송수 시설을 계획한다면 계획년한은 25-50년으로 한다. 이렇게 하는 이유는 큰 규모의 구조물일 경우 장래에 확장하기 어려운 것을 고려하기 때문이다. 계획년도를 결정할 때는 다음을 고려해서 결정해야 한다.[59]
- 채용 구조물과 시설의 내용 년수
- 시설 확장 난이도
- 도시의 발전 정도, 인구 증가 전망
- 재정 상태, 건설비, 자본 확보
- 수도 수입 연차별 예상액
계획 급수 인구란 상수도의 물을 공급받는 인구를 말한다.[60][61] 계획 급수 인구는 급수 구역 내 총 인구에 상수도 보급률을 곱하여 계산한다. 계획 급수 인구 추정은 과거 약 20년간의 인구 자료를 바탕으로 등차급수 방법, 등비급수 방법, 로지스틱 커브 방법 등을 통해 이루어진다.
계획 급수량 산정은 투여될 약품 양, 전력 사용량, 유지 관리비, 상수도 요금, 상수도 시설 규모, 배수 본관 설계 등에 필요한 과정이다. 종류로는 계획 1일 평균 급수량, 계획 1일 최대 급수량, 계획 시간 최대 급수량이 있다. 상수도 공급 대상 지역이 대도시, 공업 도시, 소도시 등 어떤 지역인지에 따라 계획 급수량은 달라진다.
상수관로 설계 시 수리적 조건, 지형 조건, 경제성 등을 고려해야 한다. 도수관 및 송수관 설계 시에는 유속, 수압, 동수경사선 등을 고려해야 하며, 배수관망 계산 방법을 적용한다.
도수 및 송수관의 유속은 0.3 ~ 3.0m/s로 한다. 최소 유속은 관로 내 이물질 퇴적을 방지하고, 최대 유속은 관로 마모를 방지하기 위함이다.
도수 및 송수 방식에는 자연 유하식과 펌프 압송식이 있다. 자연 유하식은 낙차를 이용하는 방식으로, 개수로식과 관수로식으로 구분된다. 수원이 높은 곳에 있고 도수로가 길 때 적합하며, 유지 관리가 용이하고 관리비가 적게 들어 경제적이지만, 오수 침입 우려가 있다.
펌프 압송식은 수원지와 배수지 고저차로 인해 자연 유하식을 사용할 수 없을 때 사용하며, 관수로식만 가능하다. 펌프 가동에 전력비와 유지관리비가 소모되므로 수원지와 가까운 경우 설치하는 것이 좋다. 수압으로 인한 누수 위험이 있다.
송수관은 정수된 물을 운반하므로 오염 방지를 위해 원칙적으로 관수로로 해야 하며, 동수구배선 이하가 되도록 하고, 수평 및 수직의 급격한 굴곡은 피해야 한다.
5. 1. 계획 급수 인구
계획 급수 인구란 상수도의 물을 공급받는 인구를 말한다.[60][61] 계획 급수 인구는 급수 구역 내 총 인구에 상수도 보급률을 곱하여 계산한다.계획 급수 인구 추정은 과거 약 20년간의 인구 자료를 바탕으로 등차급수 방법, 등비급수 방법, 로지스틱 커브 방법 등을 통해 이루어진다.
5. 2. 계획 급수량 산정
계획 급수량 산정은 투여될 약품 양, 전력 사용량, 유지 관리비, 상수도 요금, 상수도 시설 규모, 배수 본관 설계 등에 필요한 과정이다. 종류로는 계획 1일 평균 급수량, 계획 1일 최대 급수량, 계획 시간 최대 급수량이 있다. 상수도 공급 대상 지역이 대도시, 공업 도시, 소도시 등 어떤 지역인지에 따라 계획 급수량은 달라진다.5. 3. 상수관로의 설계
상수관로 설계 시 수리적 조건, 지형 조건, 경제성 등을 고려해야 한다. 도수관 및 송수관 설계 시에는 유속, 수압, 동수경사선 등을 고려해야 하며, 배수관망 계산 방법을 적용한다.도수 및 송수관의 유속은 0.3 ~ 3.0m/s로 한다. 최소 유속은 관로 내 이물질 퇴적을 방지하고, 최대 유속은 관로 마모를 방지하기 위함이다.
도수 및 송수 방식에는 자연 유하식과 펌프 압송식이 있다. 자연 유하식은 낙차를 이용하는 방식으로, 개수로식과 관수로식으로 구분된다. 수원이 높은 곳에 있고 도수로가 길 때 적합하며, 유지 관리가 용이하고 관리비가 적게 들어 경제적이지만, 오수 침입 우려가 있다.
펌프 압송식은 수원지와 배수지 고저차로 인해 자연 유하식을 사용할 수 없을 때 사용하며, 관수로식만 가능하다. 펌프 가동에 전력비와 유지관리비가 소모되므로 수원지와 가까운 경우 설치하는 것이 좋다. 수압으로 인한 누수 위험이 있다.
송수관은 정수된 물을 운반하므로 오염 방지를 위해 원칙적으로 관수로로 해야 하며, 동수구배선 이하가 되도록 하고, 수평 및 수직의 급격한 굴곡은 피해야 한다.
6. 상수관 접합 및 매설
상수관을 접합하는 방법에는 여러 가지가 있다. 예를 들어 Mechanical 접합은 고무링을 이용해 수밀하는 접합 방법이다. 1000mm 직경 이상의 대관경 관은 1.5-2.0m 깊이에 묻는 것이 적당하다.
7. 기타
상수관로는 시간이 지날수록 관석이 생겨 통수 단면적이 줄어든다. 이에 따라 통수 능력이 줄어들어 수송 능력이 저하된다. 배수 단계에서, 이는 경질 염화비닐관을 사용함으로써 극복된다.
8. 기술적 개요
수도 시스템은 적절한 처리를 거쳐 다양한 장소에서 물을 공급받으며, 여기에는 지하수(대수층), 지표수(호수와 강), 그리고 담수화를 통한 바다 등이 포함된다. 수처리 단계에는 대부분의 경우 정수 과정, 염소 소독을 통한 소독, 그리고 때로는 불소 처리가 포함된다. 처리된 물은 중력에 의해 흐르거나 저수지로 펌핑되는데, 이는 급수탑과 같이 높이 있거나 지상에 있을 수 있다(수도 배급의 효율성과 관련된 지표는 유수율 참조). 물이 사용된 후에는 일반적으로 하수 시스템을 통해 하수 처리장으로 배출되어 강, 호수, 또는 바다로 방류되거나 조경 또는 관개에 재사용된다.
8. 1. 공급망
상수도 공급망은 취수원에서 정수된 물을 소비자에게 전달하는 복잡한 체계이다. 이 시스템은 수원, 취수 시설, 도수관, 정수장, 송수관, 배수지, 배수관, 급수관 등 다양한 구성 요소로 이루어져 있다. 수원에서 물을 얻는 것부터 시작하여, 여러 단계를 거쳐 가정이나 사업체에 안전하게 도달한다.원수는 댐, 강, 지하수 등 다양한 수원에서 얻는다. 취수된 물은 도수관을 통해 정수장으로 이동한다. 정수장에서는 침전, 여과, 소독 등 여러 단계를 거쳐 물을 깨끗하게 만든다.
정수된 물은 송수관을 통해 배수지로 이동한다. 배수지는 물을 저장하고 수요 변화에 따라 공급량을 조절하는 역할을 한다. 배수지에서 배수관을 통해 각 가정이나 사업체로 물이 공급된다. 마지막으로, 급수관을 통해 건물 내부의 수도꼭지까지 물이 도달한다.
이러한 상수도 공급망은 효율적이고 안정적인 물 공급을 위해 지속적인 관리와 투자가 필요하다.
8. 2. 사용
미국의 일반적인 단독 주택은 2016년 기준으로 하루 약 522 리터(1인당 약 222 리터)의 물을 사용한다.[2] 주거용 물 사용 목적은 수세식 변기 사용, 샤워, 수도꼭지 사용, 세탁기 사용, 누수, 기타, 욕조, 식기세척기 사용 순으로 많다.[2]
21세기 초, 도시 및 교외 인구 밀집 지역에서는 기존 중앙 집중식 기반 시설만으로는 증가하는 물 수요를 감당하기 어려워졌다. 이에 따라 호주 등 건조한 국가와 해안 지역을 중심으로 해수 담수화 기술이 널리 사용되고 있다. 또한, 빗물 수확 및 우수 수확을 포함한 물 인프라 분산화가 실행 가능한 해결책으로 부상하고 있으며, 정책적으로 "목적에 맞는" 개념을 통합하여 보다 합리적인 물 사용 및 공급을 지향하고 있다.
9. 서비스 품질
수도 서비스 품질에는 연속성, 수질, 수압, 그리고 서비스 제공자가 고객 불만에 얼마나 잘 대응하는가 하는 여러 가지 측면이 있다. 개발 도상국의 많은 사람들은 서비스 품질이 낮거나 매우 낮은 수준의 서비스를 받는다.[4]
- '''공급 연속성'''
수도 공급의 연속성은 대부분의 선진국에서는 당연하게 여겨지지만, 많은 개발도상국에서는 심각한 문제로, 때로는 하루에 몇 시간 또는 일주일에 며칠만 물이 공급된다. 즉, 이는 단속적 급수이다.[5] 이는 종종 수도 네트워크에 제대로 연결되지 않고, 개인 관정과 같은 대체 공급원을 확보할 수 없는 빈민가와 같은 비공식 정착지에서 특히 심각한 문제이다.[5] 개발도상국 인구의 약 절반이 단속적으로 물을 공급받는 것으로 추정된다.[5]
- '''수질'''
음용수 수질은 미생물학적 측면과 물리화학적 측면을 모두 가지고 있으며, 수질과 관련된 매개변수는 수천 가지에 이른다. 공공 상수도 시스템에서 물은 최소한 소독 과정을 거쳐야 하며, 일반적으로 염소 소독이나 자외선을 사용하여 소독한다. 또한, 특히 표면수의 경우 정수 처리가 필요할 수 있다. 수질은 수원의 질과 수질 오염 정도에 따라 달라진다.
- '''수압'''
수압은 배급 시스템의 다양한 위치에서 다르게 나타난다. 도로 아래의 주 배관은 더 높은 압력으로 작동할 수 있으며, 건물이나 주택으로 물이 들어가는 각 지점에 압력 감소기가 설치되어 있다. 관리 부실한 시스템에서는 수압이 너무 낮아 물이 졸졸 흐르거나, 너무 높아 배관 설비가 손상되고 물이 낭비될 수 있다. 도시 급수 시스템의 압력은 일반적으로 도시 지역에 서비스를 제공하는 가압된 물탱크, 물을 물탱크로 펌핑하여 시스템에서 일정한 압력을 유지하는 중력에 의존하거나, 정수 처리 공장 및 중계 펌핑 스테이션의 펌프에 의해서만 유지된다.
영국에서는 도시 공급의 경우 일반적인 압력은 4~5 바 (60~70 PSI)이다. 그러나 일부 사람들은 8바 이상 또는 1바 미만을 얻을 수 있다. 하나의 철제 주 배관이 깊은 계곡을 가로지를 경우, 동일한 공칭 압력을 갖게 되지만, 각각의 소비자들은 수압으로 인해 약간의 차이를 경험한다(약 1바/10m 높이). 따라서 30.48 미터 언덕 아래에 있는 사람들은 언덕 꼭대기에 있는 사람들보다 약 3바 더 많은 압력을 얻게 된다.
유효 압력은 동일한 정적 압력에서도 공급 저항으로 인한 압력 손실 때문에 달라진다. 도시 소비자는 철제 주 배관에서 5미터의 15mm 파이프를 사용할 수 있으므로 주방 수도꼭지의 유량이 비교적 제한이 없을 것이다. 농촌 소비자는 킬로미터 길이의 녹슬고 석회 (limescale)이 낀 22mm 철제 파이프를 사용할 수 있으므로 주방 수도꼭지의 유량이 적을 것이다.
이러한 이유로, 영국의 가정용 급수 시스템은 전통적으로(1989년 이전) "저수조 급수" 시스템을 사용해 왔는데, 여기서 들어오는 공급은 주방 싱크대와 다락방에 있는 헤더/저장 탱크에 연결된다. 물은 12mm 파이프, 플로트 밸브를 통해 이 탱크로 물이 졸졸 흐를 수 있으며, 22mm 또는 28mm 파이프를 통해 집에 공급할 수 있다. 중력 급수는 압력이 낮아(예: 욕실에서 0.25바) 유량이 더 많아지도록 넓은 파이프가 필요하다. 이는 욕조와 변기에는 괜찮지만 샤워에는 자주 부적절하다. 부스터 펌프 또는 하이드로포어가 설치되어 압력을 높이고 유지한다. 이러한 이유로 도시 주택은 점점 더 상수도 압력 보일러("콤비")를 사용하고 있는데, 이는 욕조를 채우는 데 시간이 오래 걸리지만 샤워의 높은 배압에 적합하다.
9. 1. 공급 연속성
수도 공급의 연속성은 대부분의 선진국에서는 당연하게 여겨지지만, 많은 개발도상국에서는 심각한 문제로, 때로는 하루에 몇 시간 또는 일주일에 며칠만 물이 공급된다. 즉, 이는 단속적 급수이다.[5] 이는 종종 수도 네트워크에 제대로 연결되지 않고, 개인 관정과 같은 대체 공급원을 확보할 수 없는 빈민가와 같은 비공식 정착지에서 특히 심각한 문제이다.[5] 개발도상국 인구의 약 절반이 단속적으로 물을 공급받는 것으로 추정된다.[5]9. 2. 수질
음용수 수질은 미생물학적 측면과 물리화학적 측면을 모두 가지고 있으며, 수질과 관련된 매개변수는 수천 가지에 이른다. 공공 상수도 시스템에서 물은 최소한 소독 과정을 거쳐야 하며, 일반적으로 염소 소독이나 자외선을 사용하여 소독한다. 또한, 특히 표면수의 경우 정수 처리가 필요할 수 있다. 수질은 수원의 질과 수질 오염 정도에 따라 달라진다.9. 3. 수압
수압은 배급 시스템의 다양한 위치에서 다르게 나타난다. 도로 아래의 주 배관은 더 높은 압력으로 작동할 수 있으며, 건물이나 주택으로 물이 들어가는 각 지점에 압력 감소기가 설치되어 있다. 관리 부실한 시스템에서는 수압이 너무 낮아 물이 졸졸 흐르거나, 너무 높아 배관 설비가 손상되고 물이 낭비될 수 있다. 도시 급수 시스템의 압력은 일반적으로 도시 지역에 서비스를 제공하는 가압된 물탱크, 물을 물탱크로 펌핑하여 시스템에서 일정한 압력을 유지하는 중력에 의존하거나, 정수 처리 공장 및 중계 펌핑 스테이션의 펌프에 의해서만 유지된다.
영국에서는 도시 공급의 경우 일반적인 압력은 4~5 바 (60~70 PSI)이다. 그러나 일부 사람들은 8바 이상 또는 1바 미만을 얻을 수 있다. 하나의 철제 주 배관이 깊은 계곡을 가로지를 경우, 동일한 공칭 압력을 갖게 되지만, 각각의 소비자들은 수압으로 인해 약간의 차이를 경험한다(약 1바/10m 높이). 따라서 30.48 미터 언덕 아래에 있는 사람들은 언덕 꼭대기에 있는 사람들보다 약 3바 더 많은 압력을 얻게 된다.
유효 압력은 동일한 정적 압력에서도 공급 저항으로 인한 압력 손실 때문에 달라진다. 도시 소비자는 철제 주 배관에서 5미터의 15mm 파이프를 사용할 수 있으므로 주방 수도꼭지의 유량이 비교적 제한이 없을 것이다. 농촌 소비자는 킬로미터 길이의 녹슬고 석회(limescale)이 낀 22mm 철제 파이프를 사용할 수 있으므로 주방 수도꼭지의 유량이 적을 것이다.
이러한 이유로, 영국의 가정용 급수 시스템은 전통적으로(1989년 이전) "저수조 급수" 시스템을 사용해 왔는데, 여기서 들어오는 공급은 주방 싱크대와 다락방에 있는 헤더/저장 탱크에 연결된다. 물은 12mm 파이프, 플로트 밸브를 통해 이 탱크로 물이 졸졸 흐를 수 있으며, 22mm 또는 28mm 파이프를 통해 집에 공급할 수 있다. 중력 급수는 압력이 낮아(예: 욕실에서 0.25바) 유량이 더 많아지도록 넓은 파이프가 필요하다. 이는 욕조와 변기에는 괜찮지만 샤워에는 자주 부적절하다. 부스터 펌프 또는 하이드로포어가 설치되어 압력을 높이고 유지한다. 이러한 이유로 도시 주택은 점점 더 상수도 압력 보일러("콤비")를 사용하고 있는데, 이는 욕조를 채우는 데 시간이 오래 걸리지만 샤워의 높은 배압에 적합하다.
10. 제도적 책임과 거버넌스
다양한 종류의 기관들이 상수도 공급에 대한 책임을 가지고 있다. 기본적인 구분은 한편으로는 정책 및 규제를 담당하는 기관과 다른 한편으로는 서비스를 제공하는 기관으로 나눌 수 있다.
== 정책 및 규제 ==
수도 정책과 규제는 보통 하나 또는 여러 부처에서 입법부와 협의하여 정의한다. 미국에서는 대통령에게 직접 보고하는 미국 환경 보호국이 행정부 내에서 물 및 위생 정책과 표준 설정을 담당한다. 다른 국가에서는 환경부(예: 멕시코와 콜롬비아), 보건부(예: 파나마, 온두라스 및 우루과이), 공공사업부(예: 에콰도르 및 아이티), 경제부(예: 독일 주) 또는 에너지부(예: 이란)에 해당 부문의 정책 책임을 맡긴다. 요르단과 볼리비아와 같은 소수의 국가에서는 물 부처를 운영하기도 한다.
유럽 연합에서는 중요한 정책 기능이 초국가적 수준에 위임되었다. 정책 및 규제 기능에는 관세 규칙 설정 및 관세 인상 승인, 서비스 품질 및 환경 보호를 위한 규범 설정, 모니터링 및 시행, 서비스 제공업체의 성과 벤치마킹, 서비스 제공을 담당하는 기관의 구조 개혁 등이 포함된다.
== 규제 기관 ==
전 세계 수십 개 국가에서 소비자를 보호하고 효율성을 높이기 위해 상수도 및 위생을 포함한 인프라 서비스 규제 기관을 설립했다.[6] 규제 기관은 요금 인상 승인, 벤치마킹 시스템을 포함한 부문 정보 시스템 관리, 서비스 제공업체가 제대로 처리하지 못한 소비자 불만 해결 등의 책임을 진다. 이러한 전문 기관은 정부 부처보다 서비스 제공업체를 더 유능하고 객관적으로 규제할 것으로 기대된다. 규제 기관은 정부로부터 자율성을 가져야 하지만, 많은 국가에서 자율성을 제대로 행사하지 못하고 있다.
미국과 캐나다에서는 주 또는 주(province) 수준에서 규제 기관이 존재하며, 여러 인프라 부문을 다룬다. 미국 주에서는 이를 공공 유틸리티 위원회라고 부른다. 잉글랜드와 웨일스의 경우, 1989년 수자원 산업 민영화의 일환으로 물 규제 기관(OFWAT)이 설립되었다. 많은 개발 도상국에서는 1990년대 민간 부문 참여를 늘리려는 노력과 함께 수자원 규제 기관이 설립되었다.[6]
하지만 많은 국가에는 수자원 규제 기관이 없으며, 서비스 제공업체는 지방 정부나 중앙 정부에 의해 직접 규제된다. 이는 유럽 대륙 국가, 중국, 인도 등에서 나타난다.
== 서비스 제공 ==
수도 공급 서비스 제공자는 공공 설비(유틸리티)이며, 행정 경계에 따른 지리적 범위, 부문별 범위, 소유 구조 및 거버넌스 방식에 따라 서로 다르다.[7]
많은 수도 사업자는 단일 도시 또는 지방 자치 단체에서 서비스를 제공한다. 그러나 많은 국가에서 지방 자치 단체는 규모의 경제적 이점을 얻기 위해 지역 또는 지방 자치 단체 간 또는 다관할 구역 사업자와 연계되어 있다. 미국의 다관할 구역 수도 사업자의 예로는 WASA가 있으며, 워싱턴 D.C. 및 메릴랜드주의 여러 지역에 서비스를 제공한다. 다관할 구역 사업자는 독일("Zweckverbaende"), 프랑스, 이탈리아에서 흔하다.
브라질의 모든 주와 멕시코의 일부 주처럼, 일부 연방 국가에서는 전체 주에 있는 대부분 또는 모든 도시를 포괄하는 수자원 서비스 제공업체가 있다. 잉글랜드와 웨일스에서는 10개의 지역 회사를 통해 식수 공급 및 하수 처리가 거의 전적으로 제공된다. 일부 소규모 국가(특히 선진국)에서는 전국 또는 적어도 대부분의 도시와 주요 도시를 포괄하는 서비스 제공업체를 설립했다. 이러한 국가 서비스 제공업체는 서아프리카와 중앙 아메리카에서 특히 널리 퍼져 있지만, 튀니지, 요르단, 우루과이에서도 존재한다. 세계 인구의 약 절반이 거주하는 농촌 지역에서는 수도 서비스가 일반적으로 사업자가 아닌 지역 사회 기반 조직에서 제공한다.
일부 수도 사업자는 상수도 공급 서비스만 제공하며, 하수도는 다른 기관의 책임 하에 있다.( 튀니지의 경우) 그러나 대부분의 경우 수도 사업자는 하수 및 하수 처리 서비스도 제공한다. 일부 도시 또는 국가의 유틸리티는 전기도 공급한다. 드물게 이러한 멀티 유틸리티는 고형 폐기물을 수집하고 지역 전화 서비스를 제공하기도 한다. 물, 위생, 전기를 제공하는 유틸리티는 독일 프랑크푸르트(Mainova), 모로코 카사블랑카, 서아프리카 가봉에서 찾을 수 있다. 멀티 유틸리티는 일반적인 청구 및 법률에서 허용하는 경우 전기 판매 수익으로 상수도 서비스를 교차 보조할 수 있는 옵션과 같은 특정 이점을 제공한다.
수도 공급자는 공공, 민간, 혼합, 또는 협동조합일 수 있다. 전 세계 대부분의 도시 수도 서비스는 공공 기관에서 제공한다. 높은 수준의 미수익수량(UAW)을 줄이고, 연결되지 않은 가장 가난한 가구에 네트워크를 확장하는 데 필요한 재정을 제공하기 위해, 더 부유한 소비자와 더 가난한 소비자 간의 교차 보조금과 함께 원가 반영 요금의 도입은 필수적인 거버넌스 개혁이다.[7]
10. 1. 정책 및 규제
수도 정책과 규제는 보통 하나 또는 여러 부처에서 입법부와 협의하여 정의한다. 미국에서는 대통령에게 직접 보고하는 미국 환경 보호국이 행정부 내에서 물 및 위생 정책과 표준 설정을 담당한다. 다른 국가에서는 환경부(예: 멕시코와 콜롬비아), 보건부(예: 파나마, 온두라스 및 우루과이), 공공사업부(예: 에콰도르 및 아이티), 경제부(예: 독일 주) 또는 에너지부(예: 이란)에 해당 부문의 정책 책임을 맡긴다. 요르단과 볼리비아와 같은 소수의 국가에서는 물 부처를 운영하기도 한다.유럽 연합에서는 중요한 정책 기능이 초국가적 수준에 위임되었다. 정책 및 규제 기능에는 관세 규칙 설정 및 관세 인상 승인, 서비스 품질 및 환경 보호를 위한 규범 설정, 모니터링 및 시행, 서비스 제공업체의 성과 벤치마킹, 서비스 제공을 담당하는 기관의 구조 개혁 등이 포함된다.
10. 2. 규제 기관
전 세계 수십 개 국가에서 소비자를 보호하고 효율성을 높이기 위해 상수도 및 위생을 포함한 인프라 서비스 규제 기관을 설립했다.[6] 규제 기관은 요금 인상 승인, 벤치마킹 시스템을 포함한 부문 정보 시스템 관리, 서비스 제공업체가 제대로 처리하지 못한 소비자 불만 해결 등의 책임을 진다. 이러한 전문 기관은 정부 부처보다 서비스 제공업체를 더 유능하고 객관적으로 규제할 것으로 기대된다. 규제 기관은 정부로부터 자율성을 가져야 하지만, 많은 국가에서 자율성을 제대로 행사하지 못하고 있다.미국과 캐나다에서는 주 또는 주(province) 수준에서 규제 기관이 존재하며, 여러 인프라 부문을 다룬다. 미국 주에서는 이를 공공 유틸리티 위원회라고 부른다. 잉글랜드와 웨일스의 경우, 1989년 수자원 산업 민영화의 일환으로 물 규제 기관(OFWAT)이 설립되었다. 많은 개발 도상국에서는 1990년대 민간 부문 참여를 늘리려는 노력과 함께 수자원 규제 기관이 설립되었다.[6]
하지만 많은 국가에는 수자원 규제 기관이 없으며, 서비스 제공업체는 지방 정부나 중앙 정부에 의해 직접 규제된다. 이는 유럽 대륙 국가, 중국, 인도 등에서 나타난다.
10. 3. 서비스 제공
수도 공급 서비스 제공자는 공공 설비(유틸리티)이며, 행정 경계에 따른 지리적 범위, 부문별 범위, 소유 구조 및 거버넌스 방식에 따라 서로 다르다.[7]많은 수도 사업자는 단일 도시 또는 지방 자치 단체에서 서비스를 제공한다. 그러나 많은 국가에서 지방 자치 단체는 규모의 경제적 이점을 얻기 위해 지역 또는 지방 자치 단체 간 또는 다관할 구역 사업자와 연계되어 있다. 미국의 다관할 구역 수도 사업자의 예로는 WASA가 있으며, 워싱턴 D.C. 및 메릴랜드주의 여러 지역에 서비스를 제공한다. 다관할 구역 사업자는 독일("Zweckverbaende"), 프랑스, 이탈리아에서 흔하다.
브라질의 모든 주와 멕시코의 일부 주처럼, 일부 연방 국가에서는 전체 주에 있는 대부분 또는 모든 도시를 포괄하는 수자원 서비스 제공업체가 있다. 잉글랜드와 웨일스에서는 10개의 지역 회사를 통해 식수 공급 및 하수 처리가 거의 전적으로 제공된다. 일부 소규모 국가(특히 선진국)에서는 전국 또는 적어도 대부분의 도시와 주요 도시를 포괄하는 서비스 제공업체를 설립했다. 이러한 국가 서비스 제공업체는 서아프리카와 중앙 아메리카에서 특히 널리 퍼져 있지만, 튀니지, 요르단, 우루과이에서도 존재한다. 세계 인구의 약 절반이 거주하는 농촌 지역에서는 수도 서비스가 일반적으로 사업자가 아닌 지역 사회 기반 조직에서 제공한다.
일부 수도 사업자는 상수도 공급 서비스만 제공하며, 하수도는 다른 기관의 책임 하에 있다.( 튀니지의 경우) 그러나 대부분의 경우 수도 사업자는 하수 및 하수 처리 서비스도 제공한다. 일부 도시 또는 국가의 유틸리티는 전기도 공급한다. 드물게 이러한 멀티 유틸리티는 고형 폐기물을 수집하고 지역 전화 서비스를 제공하기도 한다. 물, 위생, 전기를 제공하는 유틸리티는 독일 프랑크푸르트(Mainova), 모로코 카사블랑카, 서아프리카 가봉에서 찾을 수 있다. 멀티 유틸리티는 일반적인 청구 및 법률에서 허용하는 경우 전기 판매 수익으로 상수도 서비스를 교차 보조할 수 있는 옵션과 같은 특정 이점을 제공한다.
수도 공급자는 공공, 민간, 혼합, 또는 협동조합일 수 있다. 전 세계 대부분의 도시 수도 서비스는 공공 기관에서 제공한다. 높은 수준의 미수익수량(UAW)을 줄이고, 연결되지 않은 가장 가난한 가구에 네트워크를 확장하는 데 필요한 재정을 제공하기 위해, 더 부유한 소비자와 더 가난한 소비자 간의 교차 보조금과 함께 원가 반영 요금의 도입은 필수적인 거버넌스 개혁이다.[7]
11. 재정 측면
11. 1. 비용 및 자금 조달
상수도 시스템 구축 및 운영 비용은 자본 비용과 인건비 같은 고정 비용이 큰 비중을 차지하며, 에너지 및 화학 물질 등의 변동 비용은 상대적으로 적다. 선진국 도시 지역의 상수도 공급 비용은 지역 비용과 물 소비량에 따라 입방 미터당 약 1~2달러 수준이다. 하수 처리 비용 역시 입방 미터당 1~2달러 정도이다. 개발도상국에서는 이보다 다소 낮은 비용이 든다. 전 세계적으로 이러한 비용의 일부만 소비자에게 청구되고, 나머지는 지방, 지역 또는 국가 정부의 보조금을 통해 충당된다.상수도 공급 투자는 소비자 요금 등을 통해 자체적으로 발생한 수익과 부채를 통해 자금을 조달한다. 부채는 상업 은행, 세계 은행 등 국제 금융 기관의 신용이나 채권 발행을 통해 조달할 수 있다.
11. 2. 요금
세계은행의 추정에 따르면 전 세계 평균 물 요금은 입방 미터당 0.53 미국 달러이다. 선진국은 1.04 미국 달러, 최빈 개발도상국은 0.11 미국 달러이다. 개발도상국 중 남아시아가 0.09 미국 달러로 가장 낮고, 라틴 아메리카가 0.41 미국 달러로 가장 높다.[13] NUS 컨설팅의 2006년 연구에 따르면, OECD 국가를 중심으로 한 14개 국가의 평균 물 및 하수도 요금(VAT 제외)은 미국 0.66 미국 달러에서 덴마크 2.25 미국 달러까지 다양했다.[14] 2005년 미국 동부 해안의 일반 가정은 물 및 하수도 서비스에 대해 한 달에 30~70 미국 달러를 지불했다.[15]개발도상국에서 요금은 일반적으로 비용을 충당하기에 크게 부족하다. 한 달에 15 입방 미터를 소비하는 일반적인 주거용 물 요금은 한 달에 1 미국 달러 미만에서 12 미국 달러까지 다양하다.[16]
물 및 위생 요금은 계량기가 설치된 경우 부피별(사용량 기준) 요금에 소액의 월정액 요금이 추가되는 방식이 일반적이다. 계량기가 없는 경우 실제 소비와 무관한 정액 요금이 부과된다. 선진국에서는 사용자 범주와 소비 수준에 관계없이 요금이 동일한 경우가 많다.
개발도상국에서는 저용량 주거용 사용자의 물을 더 저렴하게 만들기 위해 상호 보조금을 지급하기도 한다. 산업 및 상업 사용자는 더 높은 요금을 부과받고, 계량 사용자는 더 높은 수준의 소비에 대해 더 높은 요금을 부과받는 경우가 많다.[17] 그러나 낮은 물 요금으로 인해 소비 보조금은 사회의 부유층에게 혜택을 주고, 높은 산업 및 상업 요금은 자체적인 물 공급원을 찾도록 유도하여 유틸리티의 수익 기반을 약화시킬 수 있다.[17]
11. 3. 개발도상국의 투자 필요성
수도 공급 및 위생은 파이프 네트워크, 펌프장 및 정수 처리장과 같은 인프라에 막대한 자본 투자를 필요로 한다.[18] 개발도상국에서는 공급을 보장하고 누수율을 줄이며 수질을 보호하기 위해 노후화된 물 인프라를 교체하는 데 최소 연간 2,000억 달러의 투자가 이루어져야 하는 것으로 추산된다.[18]2015년까지 안전한 식수와 기본적인 위생 시설에 접근할 수 없는 인구의 비율을 절반으로 줄이겠다는 유엔 새천년 개발 목표 목표를 달성하기 위해서는 현재 연간 100억 달러에서 150억 달러 규모의 투자를 두 배로 늘려야 한다. 여기에는 기존 인프라 유지 관리에 필요한 투자는 포함되지 않는다.[19]
인프라가 구축되면 상수도 및 위생 시스템을 운영하는 데에는 인력, 에너지, 화학 물질, 유지 관리 및 기타 비용을 충당하기 위한 상당한 지속적인 비용이 발생한다.[20] 이러한 자본 및 운영 비용을 충당하기 위한 자금 출처는 본질적으로 사용자 요금, 공공 기금 또는 두 가지의 조합이다.[20] 상수도 시스템의 유연성을 고려하는 것도 중요하다.[21][22]
12. 계량
수자원을 보호하고, 비용을 절감하며, 배포 손실을 찾고, 사용량에 따른 요금 청구를 위해 상수도 공급의 계량은 필수적이다. 영국을 제외한 선진국에서는 널리 사용되며, 개발도상국에서도 도시 상수도 시스템의 절반이 계량되고 있는 추세이다.
수도 계량기는 다양한 방법으로 판독된다.
- 수도 고객이 계량기 판독값을 기록하여 엽서, 전화, 웹사이트 등을 통해 수도국에 전달
- 계량기 판독원이 직접 방문하여 판독값을 입력하거나 외부 장치를 통해 확인
- 소형 라디오, 컴퓨터 등을 통해 자동으로 판독값을 전송
대부분의 도시에서는 자동 계량 (AMR) 시스템을 설치하여 사기 방지, 인건비 절감, 고객 서비스 개선 등의 효과를 얻고 있다.
13. 국제적 접근성
세계에서 수돗물을 마실 수 있는 나라는 적으며, 다음 16개국이 안전하게 수돗물을 마실 수 있다고 알려져 있다.[49]
전 세계적으로 물 부족 문제와 안전한 식수 접근성의 불평등은 심각한 문제이다. 국제 사회는 협력을 통해 지속 가능한 발전을 위한 노력을 강화해야 하며, 특히 한국은 공적 개발 원조(ODA) 확대 등을 통해 개발도상국의 물 문제 해결에 적극적으로 기여해야 한다.
14. 세계의 상수도 사업
유럽과 미국에서는 수도 사업을 민간에 개방하는 곳도 있으며, 반드시 지방 자치 단체가 제공하는 공영 사업만은 아니다.[37][38] 영국, 프랑스, 네덜란드 등과 같이 수도 사업을 민간 회사가 운영하는 것이 일반적인 나라도 있으며, 이러한 나라의 수도 운영 회사는 세계 각국에도 진출하고 있다. 수도 세계 3대 기업은 프랑스의 수에즈와 베올리아 워터, 영국의 템스 워터이다. 이 외에도 벡텔과 같은 건설 관련 기업이 해외에서의 수자원 개발 및 수도 사업의 수탁을 맡고 있다.
리옹시의 수도 사업이 민간 위탁화된 것은 1853년이지만, 구미에서 민영화가 널리 이루어진 것은 20세기에 들어서였다. 2008년 현재, 전 세계 수도 공급 인구 50억 명 중, 민영화된 수도 기업이 물을 공급하는 것은 4억 명이다.[37][38] 파리에서는 1985년부터 2009년까지 약 25년 동안 민간이 운영하는 동안 요금이 2배로 올랐지만, 수도 누수율이 22%에서 4%로 개선되었다. 프랑스에서는 다른 지방 자치 단체도 민영화했지만, 9할은 민간 관리를 갱신했다.[39]
| 국가 | 기업명 | 급수 인구 |
|---|---|---|
| 프랑스 | 수에즈 | 1억 2500만 명 |
| 프랑스 | 베올리아 | 1억 800만 명 |
| 템스 워터 | 7000만 명 | |
| 프랑스 | SAUR | 3700만 명 |
| 유나이티드 유틸리티즈 | 2000만 명 |
14. 1. 세계의 상수도 기업
유럽과 미국에서는 수도 사업을 민간에 개방하는 곳도 있으며, 반드시 지방 자치 단체가 제공하는 공영 사업만은 아니다.[37][38] 영국, 프랑스, 네덜란드 등과 같이 수도 사업을 민간 회사가 운영하는 것이 일반적인 나라도 있으며, 이러한 나라의 수도 운영 회사는 세계 각국에도 진출하고 있다. 수도 세계 3대 기업은 프랑스의 수에즈와 베올리아 워터, 영국의 템스 워터이다. 이 외에도 벡텔과 같은 건설 관련 기업이 해외에서의 수자원 개발 및 수도 사업의 수탁을 맡고 있다.리옹시의 수도 사업이 민간 위탁화된 것은 1853년이지만, 구미에서 민영화가 널리 이루어진 것은 20세기에 들어서였다. 2008년 현재, 전 세계 수도 공급 인구 50억 명 중, 민영화된 수도 기업이 물을 공급하는 것은 4억 명이다.[37][38] 파리에서는 1985년부터 2009년까지 약 25년 동안 민간이 운영하는 동안 요금이 2배로 올랐지만, 수도 누수율이 22%에서 4%로 개선되었다. 프랑스에서는 다른 지방 자치 단체도 민영화했지만, 9할은 민간 관리를 갱신했다.[39]
| 국가 | 기업명 | 급수 인구 |
|---|---|---|
| 프랑스 | 수에즈 | 1억 2500만 명 |
| 프랑스 | 베올리아 | 1억 800만 명 |
| #REDIRECT | 템스 워터 | 7000만 명 |
| 프랑스 | SAUR | 3700만 명 |
| #REDIRECT | 유나이티드 유틸리티즈 | 2000만 명 |
14. 2. 일본의 상수도
일본의 수도법에서는 "수도 사업"을 일반 수요에 따라 수도로 물을 공급하는 사업 중 급수 인구가 100명을 초과하는 것으로 규정하고 있다.[40] 이 수도 사업에는 상수도 사업과 간이 수도 사업이 포함된다.[40] 상수도 사업은 급수 인구가 5,001명 이상, 간이 수도 사업은 급수 인구가 5,000명 이하인 수도 사업이다.[40]일본 전역의 상수도관 총 길이는 약 66만 킬로미터로 지구 16바퀴에 달하지만, 내구 연한은 약 40년으로 60년 이상 된 곳이 많아 매일 약 2,000곳에서 파열이 발생하고 있다. 상수도관을 모두 갱신하는 데는 130년 이상이 걸릴 것으로 계산된다. 유엔 기술 고문은 현재의 수도 요금으로는 노후화된 수도관을 유지하기에 부족하며, 요금 인상을 통해 적자 상태를 개선해야 한다고 경고하고 있다.[39]
2001년, 일본에서도 수도법이 개정되면서 수도 사업의 포괄적인 민간 위탁이 가능해졌다.[41] 2025년에는 전 세계적으로 100조 엔 규모의 시장이 될 것으로 예상되는 수도 사업에, 상사나 제조업체뿐만 아니라 수도 사업의 노하우를 가진 일본의 자치단체 수도국도 참여를 위한 움직임을 보이고 있다.[42] 일본 국내에서도 수도의 민영화나 포괄적인 위탁을 받을 기업이 설립되었으며, 일부 지방 도시에서는 실제로 포괄적인 위탁을 수탁한 사례도 있다.[43][44] 그러나 일본 국내에서는 대규모 수도 사업을 민영화하거나 운영 전부를 민간 기업에 위탁(포괄적 위탁)한 사례는 없다.
14. 3. 미국의 상수도
미국 상하수도 사업체는 환경 보호청(EPA)에 의해 지방 상하수도, 전용 상하수도, 계절 전용 상하수도의 3가지로 분류된다.[45] 지방 상하수도는 1년 내내 정주 인구에게 급수를 제공하는 상하수도 사업체이다.[45] 전용 상하수도는 25명 이상의 정주 인구에게 6개월 이상 급수를 제공하는 자가 상하수도(학교, 공장 등) 사업체이며,[45] 계절 전용 상하수도는 주거 지역 이외에서 이동 인구에게 급수를 제공하는 자가 상하수도(주유소, 캠프장 등) 사업체이다.[45]15. 수돗물 수질
음용수 수질은 미생물학적, 물리화학적 측면을 모두 포함하며, 수천 가지의 매개변수가 존재한다. 공공 수도 시스템에서 물은 최소한 염소 소독이나 자외선을 사용한 소독 과정을 거치며, 표면수의 경우 정수 처리가 필요할 수 있다. 수질은 수원의 질과 수질 오염 정도에 따라 달라진다.
세계 보건 기구(WHO)는 각국이 수질 기준을 설정할 때 참고할 수 있도록 음용수에 대한 수질 가이드라인을 제시한다.
일본의 수도법은 수질 기준에 관한 성령에 따라 51개 항목의 검사 항목, 검사 방법 및 기준치를 규정한다. 예를 들어 카드뮴, 수은 등의 허용치가 정해져 있으며, 대장균은 검출되지 않아야 한다. 이 기준에 맞지 않으면 일본 내에서 "수도물"로 공급할 수 없다. 수도법에 근거한 수질 기준은 일본 전국에 일률적으로 적용되며, 조례로 변경할 수 없다. "수질 관리 목표 설정 항목"에는 농약 등의 목표치가 설정되어 있다. 1980년대 후반까지 사용된 납제 급수관은 수도물 중 납 용출 문제로 인해 교체되고 있지만, 2021년 말 기준으로 약 3,800km가 남아있는 것으로 보고된다.
미국은 안전음료수법(SDWA)에 따라 제1차 음료수 규정(NPDWR)과 제2차 음료수 규정(NSDWR)을 두고 있다. 제2차 음료수 규정은 법적 구속력이 없다.
EU는 유럽 위원회가 정한 EU 음료수 지침을 준수해야 하며, 각국은 이보다 더 엄격한 기준을 추가할 수 있다.
호주는 연방 정부의 수질 기준이 가이드라인 역할을 하며, 각 주 정부가 기준 적용 여부나 더 엄격한 기준 적용을 결정한다.
음용수 수질 기준이 강화되면서, 기존 정수 처리 방식으로는 제거하기 어려운 물질들을 처리하기 위해 고도 정수 처리 기술이 도입되었다. 이 기술은 미세한 구멍이 있는 막을 통과시키거나, 활성탄을 사용하거나, 오존을 주입하는 등 비용이 많이 드는 방법을 사용한다. 염소 소독에 내성이 있는 특정 원충이나 트리할로메탄과 같은 발암 물질을 제거하고, 맛과 냄새를 개선하는 데 효과적이다.
싱가포르는 2003년부터 하수를 역삼투막으로 정화하는 고도 여과 기술을 사용한 "뉴워터"(NEWater) 계획을 추진하고 있으며, 일본의 도쿄도에서는 이미 고도 정수 처리 기술을 도입하여 시행하고 있다.
경수는 칼슘 이온과 마그네슘 이온의 비율이 높은 물이고, 연수는 낮은 물이다. 일반적으로 이 두 이온의 양을 탄산칼슘으로 환산하여 1리터당 200mg 이상 함유된 물을 경수, 100mg 이하의 물을 연수라고 한다. 유럽과 중국의 대부분 지역은 경수가 많아 찜 요리, 기름을 이용한 볶음 요리, 장시간 끓이는 요리가 발달했다. 반면 일본과 미국은 연수가 많아, 일본에서는 감칠맛을 살린 요리와 녹차가 발달했고, 미국에서는 유럽에서 유래된 커피 본래의 맛을 낼 수 있도록 물을 옅게 하는 문화가 생겨났다.
수도꼭지에서 나오는 물(수돗물)은 일본에서 미네랄 워터에 비해 맛이 없다는 인상을 받는 경우가 많다. 2006년에 일본에서 실시된 설문 조사에서는, 수도물이 맛없다는 이미지라고 응답한 사람은 전체의 42.1%, 평소에 수도물을 그대로 마시는 사람 중에서는 25.2%, 마시지 않는 사람 중에서는 65.9%에 달했다[53]. 반면에, 2013년에 도쿄도에서 실시한 수도물과 미네랄 워터를 비교하는 블라인드 테스트에서는, 약 절반이 수도물이 더 맛있다고 답하는 등, 실제 맛보다 선입견에 좌우되는 경향이 보인다.
일본 전국에서 병으로 시판되는 수도물의 맛과 성분의 관련을 조사한 연구에 따르면, 맛의 평가가 높은 것은 댐이나 하천에서 취수된 지표수가 많고, 규소(Si), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 등의 미네랄 함유량이 적은 연수의 경향이 있었다. 또한, 평가가 낮은 것은 용수나 지하수에 기인하며, 미네랄 함유량이 많은 경수의 경향이 있었다. 전기 전도율 (EC) · 용존 고형물 총량 (TDS) · 수소 이온 지수 (pH)의 수치도 맛과 상관관계가 있다고 분석되었다[55].
15. 1. 수질 기준
음용수 수질은 미생물학적, 물리화학적 측면을 모두 포함하며, 수천 가지의 매개변수가 존재한다. 공공 수도 시스템에서 물은 최소한 염소 소독이나 자외선을 사용한 소독 과정을 거치며, 표면수의 경우 정수 처리가 필요할 수 있다. 수질은 수원의 질과 수질 오염 정도에 따라 달라진다.[50]세계 보건 기구(WHO)는 각국이 수질 기준을 설정할 때 참고할 수 있도록 음용수에 대한 수질 가이드라인을 제시한다.[50]
일본의 수도법은 수질 기준에 관한 성령에 따라 51개 항목의 검사 항목, 검사 방법 및 기준치를 규정한다. 예를 들어 카드뮴, 수은 등의 허용치가 정해져 있으며, 대장균은 검출되지 않아야 한다. 이 기준에 맞지 않으면 일본 내에서 "수도물"로 공급할 수 없다. 수도법에 근거한 수질 기준은 일본 전국에 일률적으로 적용되며, 조례로 변경할 수 없다.[50] "수질 관리 목표 설정 항목"에는 농약 등의 목표치가 설정되어 있다.[51] 1980년대 후반까지 사용된 납제 급수관은 수도물 중 납 용출 문제로 인해 교체되고 있지만, 2021년 말 기준으로 약 3,800km가 남아있는 것으로 보고된다.[52]
미국은 안전음료수법(SDWA)에 따라 제1차 음료수 규정(NPDWR)과 제2차 음료수 규정(NSDWR)을 두고 있다.[50] 제2차 음료수 규정은 법적 구속력이 없다.[50]
EU는 유럽 위원회가 정한 EU 음료수 지침을 준수해야 하며, 각국은 이보다 더 엄격한 기준을 추가할 수 있다.[50]
호주는 연방 정부의 수질 기준이 가이드라인 역할을 하며, 각 주 정부가 기준 적용 여부나 더 엄격한 기준 적용을 결정한다.[50]
15. 2. 고도 정수 처리
음용수 수질 기준이 강화되면서, 기존 정수 처리 방식으로는 제거하기 어려운 물질들을 처리하기 위해 고도 정수 처리 기술이 도입되었다. 이 기술은 미세한 구멍이 있는 막을 통과시키거나, 활성탄을 사용하거나, 오존을 주입하는 등 비용이 많이 드는 방법을 사용한다. 염소 소독에 내성이 있는 특정 원충이나 트리할로메탄과 같은 발암 물질을 제거하고, 맛과 냄새를 개선하는 데 효과적이다.싱가포르는 2003년부터 하수를 역삼투막으로 정화하는 고도 여과 기술을 사용한 "뉴워터"(NEWater) 계획을 추진하고 있으며, 일본의 도쿄도에서는 이미 고도 정수 처리 기술을 도입하여 시행하고 있다.
15. 3. 경수와 연수
경수는 칼슘 이온과 마그네슘 이온의 비율이 높은 물이고, 연수는 낮은 물이다. 일반적으로 이 두 이온의 양을 탄산칼슘으로 환산하여 1리터당 200mg 이상 함유된 물을 경수, 100mg 이하의 물을 연수라고 한다. 유럽과 중국의 대부분 지역은 경수가 많아 찜 요리, 기름을 이용한 볶음 요리, 장시간 끓이는 요리가 발달했다. 반면 일본과 미국은 연수가 많아, 일본에서는 감칠맛을 살린 요리와 녹차가 발달했고, 미국에서는 유럽에서 유래된 커피 본래의 맛을 낼 수 있도록 물을 옅게 하는 문화가 생겨났다.15. 4. 맛
수도꼭지에서 나오는 물(수돗물)은 일본에서 미네랄 워터에 비해 맛이 없다는 인상을 받는 경우가 많다. 2006년에 일본에서 실시된 설문 조사에서는, 수도물이 맛없다는 이미지라고 응답한 사람은 전체의 42.1%, 평소에 수도물을 그대로 마시는 사람 중에서는 25.2%, 마시지 않는 사람 중에서는 65.9%에 달했다[53]。 반면에, 2013년에 도쿄도에서 실시한 수도물과 미네랄 워터를 비교하는 블라인드 테스트에서는, 약 절반이 수도물이 더 맛있다고 답하는 등, 실제 맛보다 선입견에 좌우되는 경향이 보인다.일본 전국에서 병으로 시판되는 수도물의 맛과 성분의 관련을 조사한 연구에 따르면, 맛의 평가가 높은 것은 댐이나 하천에서 취수된 지표수가 많고, 규소(Si), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 등의 미네랄 함유량이 적은 연수의 경향이 있었다. 또한, 평가가 낮은 것은 용수나 지하수에 기인하며, 미네랄 함유량이 많은 경수의 경향이 있었다. 전기 전도율 (EC) · 용존 고형물 총량 (TDS) · 수소 이온 지수 (pH)의 수치도 맛과 상관관계가 있다고 분석되었다[55]。
16. 상수도 역류 사고
1933년, 미국의 시카고 만국 박람회 회장의 호텔에서 욕조와 변기 물이 급수관 내로 역류하여 1,409명이 아메바성 이질에 감염되고 98명이 사망했다.[56] 1948년에는 일본에서도 역류 사고로 인해 장 티푸스 환자 550명이 발생하고 3명이 사망했다. 이러한 사고를 비롯한 많은 수도 사고의 경험으로부터, 일본에서는 "수도법"과 "건축기준법"이 '''물탱크, 풀, 싱크대 및 기타 물을 넣거나 받는 기구, 시설 등에 급수하는 급수 장치에 있어서 역류를 방지하기 위한 적절한 조치를 강구할 것'''을 요구하고 있다.
역류를 방지하기 위해서는 수도꼭지를 욕조나 주방 싱크대 등의 용기 가장자리보다 충분히 상방에 떨어져 설치하여 "에어 갭"을 확보하는 것이 유효하다. 이는 에어 갭에 의해, 수도관 내 압력이 단수 등으로 인해 부압이 되었을 때 관 내에 오수가 유입되는 "역사이펀 현상"을 방지할 수 있기 때문이다.
공동주택 등에서 샤워 헤드를 따뜻한 물이 담긴 욕조 안에 담가두면, 만약 단수 등으로 관 내에 부압이 되고, 이때 샤워꼭지를 열면 역사이펀 현상으로 인해 비위생적인 물이 상 수도관 내로 유입될 수 있으므로 주의해야 한다.
구조적으로 수도의 토출구가 용기 내에 개구하는 플래시 밸브식 변기와 같은 위생 설비에서는 에어 갭을 확보하는 것이 불가능하기 때문에, "진공 방지기"라는 역사이펀 현상을 방지하기 위한 장치를 갖춘 것이 있다. 대기압식 진공 방지기는 대기압과 관내의 차압에 의해 역류를 방지하는 구조이므로, 역류 방지 밸브보다 확실하게 기능한다.
대한민국에서 「수도법」과 「건축법」은 상수도 배관과 기타 용도의 배관을 직접 연결하는 것을 금지하고 있다. 이는 상수도 측의 압력이 어떤 이유로든 없어지거나 기타 배관의 압력이 상승했을 경우, 상수도 측으로 역류할 위험이 있기 때문이다. 이를 "교차 연결 금지"라고 한다.
미국에서는 많은 교차 연결이 존재하며, 사고를 방지하기 위해 역류 방지 밸브가 개발되어 역류를 막도록 설계되어 있지만, 열화나 이물질 끼임 등으로 인한 기능 상실을 완전히 막을 수는 없다. 이 때문에 많은 역류 사고가 발생하고 있다.
16. 1. 역류 방지 대응 기구
구조적으로 수도의 토출구가 용기 내에 개구하는 플래시 밸브식 변기와 같은 위생 설비에서는 에어 갭을 확보하는 것이 불가능하기 때문에, "진공 방지기"라는 역사이펀 현상을 방지하기 위한 장치를 갖춘 것이 있다. 대기압식 진공 방지기는 대기압과 관내의 차압에 의해 역류를 방지하는 구조이므로, 역류 방지 밸브보다 확실하게 기능한다.16. 2. 교차 연결
대한민국에서 수도법과 건축법은 상수도 배관과 기타 용도의 배관을 직접 연결하는 것을 금지하고 있다. 이는 상수도 측의 압력이 어떤 이유로든 없어지거나 기타 배관의 압력이 상승했을 경우, 상수도 측으로 역류할 위험이 있기 때문이다. 이를 "교차 연결 금지"라고 한다.미국에서는 많은 교차 연결이 존재하며, 사고를 방지하기 위해 역류 방지 밸브가 개발되어 역류를 막도록 설계되어 있지만, 열화나 이물질 끼임 등으로 인한 기능 상실을 완전히 막을 수는 없다. 이 때문에 많은 역류 사고가 발생하고 있다.
17. 상수도 오염 사고
1993년 미국 밀워키에서 원생동물 크립토스포리디움에 의한 상수도 오염으로 40만 명의 감염자와 400명의 사망자가 발생했다. 1996년 사이타마현 오고세정에서 8812명의 감염자가 발생하기도 했다. 크립토스포리디움은 5μm 정도 크기의 미생물로, 상수도의 일반적인 소독에 사용되는 염소 농도에서는 사멸하지 않는다. 따라서 일본을 포함한 많은 국가의 상수도에서는 이 원생동물의 혼입이 없도록 수시로 주의를 기울이고 있으며, 비용을 들여 여과 필터를 설치하는 수도 사업자도 있다.
카신-벡병은 19세기에 카신과 벡에 의해 시베리아에서 발견된 풍토병으로, 골격 변형을 주요 증상으로 하는 질환이다. 수돗물에 포함된 페룰산, 파라독시계피산, 카페인산 등의 유기 물질이 원인으로 여겨진다.
1935년 1월에 발생한 가와사키시 적리 사건, 1937년 9월에 발생한 오무타 폭발 적리 사건, 1953년 6월에 발생한 모바라 설사증 등은 취수 시설에 오수가 혼입되어 발생한 대표적인 사건들이다.
17. 1. 크립토스포리디움
1993년 미국 밀워키에서 원생동물 크립토스포리디움에 의한 상수도 오염으로 40만 명의 감염자와 400명의 사망자가 발생했다. 1996년 사이타마현 오고세정에서 8812명의 감염자가 발생하기도 했다. 크립토스포리디움은 5μm 정도 크기의 미생물로, 상수도의 일반적인 소독에 사용되는 염소 농도에서는 사멸하지 않는다. 따라서 일본을 포함한 많은 국가의 상수도에서는 이 원생동물의 혼입이 없도록 수시로 주의를 기울이고 있으며, 비용을 들여 여과 필터를 설치하는 수도 사업자도 있다.17. 2. 카신-벡병
카신-벡병은 19세기에 카신과 벡에 의해 시베리아에서 발견된 풍토병으로, 골격 변형을 주요 증상으로 하는 질환이다.[57] 수돗물에 포함된 페룰산, 파라독시계피산, 카페인산 등의 유기 물질이 원인으로 여겨진다.[57]17. 3. 취수 시설 오수 혼입
1935년 1월에 발생한 가와사키시 적리 사건, 1937년 9월에 발생한 오무타 폭발 적리 사건, 1953년 6월에 발생한 모바라 설사증 등은 취수 시설에 오수가 혼입되어 발생한 대표적인 사건들이다.참조
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2019-10-22
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