Ⅰ. 서론
대구시의 수돗물 정수장은 총 7개소로서 시설용량은 1810천 톤/일이며, 생활용수가 1570천 톤/일(86.7%),공업용수 240천 톤/일(13.3%)이며 이중에서 고도정수처리를 갖춘 곳은 두류정수장(310천 톤/일)과 매곡정수장(800천 톤/일)이며 이곳 정수장에서는 오존접촉처리와 활성탄흡착처리를 적용하고 있다.
대구시에서 사용하고 있는 정수장 유입원수의 수질은 낙동강원수는 2급수를 나타내고 있으며, 호소의 기준을 적용받는 댐들은 COD를 기준으로 하고 운문 댐이 2급수, 가창 댐과 공산 댐은 3급수를 유지하고 있다.
환경정책기본법의 수질환경기준에서 보면 상수원수 2급은 침전여과 등에 의한 일반적인 정수처리 후 음용수로 사용할 수 있으며, 상수원수 3급은 전처리 등을 거친 고도의 정수처리 후 음용수로 사용가능한 것으로 규정되어 있다.
시민의 수돗물 불신은 1990년 초 낙동강 페놀 오염과 같은 수돗물 파동부터 얼마 전 발생한 김천코오롱유화공장 페놀유출 사고 등의 사고와 노후화된 상수도관등 뿌리 깊은 시민들의 수돗물 불신은 그 원인이 다양하게 나타나고 있다. 수돗물을 공급하는 해당관청은 수돗물이 깨끗하기 때문에 안심하고 먹어도 된다고 홍보하지만 시민들은 여전히 수돗물을 생산하고 공급하는 체계에 아직도 취약한 부분이 있다는 의구심을 갖고 있다.
수돗물은 수질뿐만 아니라, 눈에 보이지 않는 수도관 나아가 배수지, 정수장, 상수원 까지 연결된다. 상수원에서 수도꼭지까지의 과정 중 노후 된 수도관의 문제가 가장 큰 오염원이고 각 가정별로 설치하고 있는 물탱크 역시 주된 오염원이다.
이 글에서는 주된 수돗물의 오염원인 이런 문제를 관심 있게 보고 휴대용 DO METER을 이용하여 고도처리정수처리지역의 용존산소 측정과 일반처리 용존산소를 측정 한다. 그리고 각 데이터를 비교 평가하여 노후 상수 관과 물탱크의 상관관계를 보고자 한다.
휴대용 DO 측정기를 이용하여, 일반처리지역인 대구시지 지역과 경산지역의 수돗물과 고도처리지역인 대구 남산동지역과 대봉동 지역의 수돗물을 정기적으로 채취 측정하여 산소량을 측정,비교하여 물속의 유기물오염을 유추한다.
BOD, COD는 측정의 시간이 너무 길고 그에 따른 데이터가 불안정한 단점이 있지만 용존산소측정은 비교적 짧은 시간과 용존산소량을 유기물오염도의 상관관계를 연관시키면 쉽게 수돗물의 상태를 알 수 있고 생각한다.
Ⅱ.문헌연구
1.개요
대구의 수돗물은 낙동강, 운문댐, 가창댐, 공산 댐을 상수원으로 삼는다. 이중 가장 많은 원수를 취수하고 있는 낙동강은 대구를 서쪽에서 감싸 안고 흐르며, 오랫동안 생활용수와 공업용수를 공급해 온 대구시민의 젖줄이다.
이 낙동강에서 133만 톤(77%), 운문 댐 에서 30만 톤(18%), 가창 댐 및 공산 댐에서 9만 톤(5%)으로 하루 172만 톤의 물을 취수하여 생산하고 있다. 깨끗한 수돗물 공급을 위한 가장 근본적인 대책은 상수원의 수질보존에 있다. 현재 대구 상수원의 수질은 생물화학적 산소요구량 기준 3mg/l이하로 2급수 수준이다. 2급수의 원수는 여과, 소독과 같은 일반적인 정수과정을 통해 마실 수 있는 것이다 앞으로 상수원의 수질을 더욱 향상시키고 오염원인 오. 폐수를 차단하기 위해 다양한 대책을 마련하고 있다.
각 상수원별로 살펴보면 주요 상수원인 낙동강 유역은 91년부터 광역수질정보 교환협의회, 낙동강유역 기관 간 비상연락망, 수질자동측정기를 설치 운영하고 있으며, 운문댐 상류지역에는 98년부터 2011년 까지 하수처리장 92개소와 소각장1개소를 건설할 계획이다. 또 가창댐 상류지역은 93년 오수관 15.7km, 개별정화조 129개소, 공동정화조 9개소 설치를 완료하였으며 공산 댐 상류지역도 94년부터 2001년 까지 오수관 36.5km 오수중계펌프장 1개동을 설치 완료하였다.
상수원의 보존은 깨끗한 물 공급의 원천이 되므로 맑은 원수확보가 중요하다. 대구에는 현재 7개의 정수사업소가 운영되고 있으며 하루 172만 톤의 물을 생산할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 가장 규모가 큰 매곡정수장의 경우 80만 톤/일 생산가능하며 고산정수장은 30만 톤/일 생산가능하다. 2005하루 생산량은 평균 99만 톤 이며 한 여름철 최대생산량은 120만 톤으로 공급에는 다소간의 여유가 있다. 각 정수장은 혼화지, 응집지, 여과지를 거쳐 배수지에 이르기까지 전 생산 공정이 자동으로 이루어지며 몇 단계에 걸친 정수처리를 하고 있다.
91년 낙동강의 페놀유입사태는 보다 근본적인 수질개선 대칙을 요구하게 되었다. 그 결과 낙동강을 원수로 쓰는 두류, 매곡정수장에 고도정수처리시설이 설치되어 운영되고 있다. 고도정수처리시설은 현재의 정수처리과정에서 과학적인 정수 (오존 및 입성활성탄 시설)를 한 번 더 거치는 것으로, 일반적인 정수처리로 제거하기 어려운 냄새발생물질, 발암성THM 기타 물속에 녹아있는 불순물을 완전 처리하게 된다. 고도정수처리시설을 통해 수질은 더욱 향상되고 물맛은 더욱 좋아지며 오염도가 놓은 상수원 3급수까지 처리가능하게 된다. 또 페놀 같은 돌발적인 수질오염사태에도 어느 정도는 대처 할 수 있다.
정수장에서 깨끗하게 생산된 물은 배수지를 거쳐 각 가정으로 보내진다. 현재 대구에는 47개소의 배수지가 있으며 총연장7316km의 관로가 시내 전 지역에 매설되어 수돗물을 공급하고 있다. 고지대 변두리 지역 등 에는 중간가압을 하여 수돗물을 공급하는 가압장이 39개소가 있다. 이처럼 대구에는 수돗물 공급을 위한 시설이 적절하게 갖추어져 있다 정수장 및 수질검사소 에서는 정기적으로 수질검사를 하고 있으며 지난 2005년 까지3512km를 개량 완료했으며, 2007년 까지 나머지 204km도 전량 개량 할 예정이다. 그러나 각 가정에 물탱크의 녹이나 침전물을 수시로 청소해야 깨끗한 수돗물을 공급받을 수 있다. 대부분 정수장에서 나온 원수를 정화처리한 물은 깨끗한 편이지만 노후화된 상수도관이 있는 지역, 오래된 수도관이 있는 건물, 오래된 물탱크, 눈에 띄지 않는 누수가 있어 오염된 관에는 수돗물이 정수된 물보다 많이 오염되는 경우가 있다. 직 배수 시스템 등을 이용한 수돗물은 물탱크 등을 사용하는 것보다는 수돗물의 수질이 양호하다.
2. 상수도의 목적
상수도의 목적은 일상생활에 필요한 물을 위생적으로 안전할 뿐만 아니라 이화학적으로도 안전한 물을 공급하는 것이다 불쾌한 맛이나 냄새가 있어서는 안 되나 최근 오염된 수원을 사용하거나 급수관거가 불량한 지역에서는 이 문제가 사회적인 문제로 대두되고 있는 현실이다. 우리나라의 급수현황, 수질상태 및 개선방향 등을 약술해 보면 다음과 같다.
1948년 정부수립 당시 우리나라 인구 1780만 명중 급수인구는 328만 명에 불과하였으며 당시 1인당 1일 급수 량은 66L이었다. 1960년대에 상수도시설에 대한 집중적인 투자로 1974년에 상수도 보급률은 42%, 184L/1인 로 증가되었으며 1993년에는 보급률이 81.1%,시설용량 2009만 톤, 1인당 급수 량은 394L, 급수도시는 625개에 이르게 되었다. 1980년대 후반에 들어서면서 양적인 확보에 주력함으로써 질적인 문제가 소홀히 다루어져서 1989년 8월의 수돗물파동(중금속 및 암모니아성 질소 검출), 1990년 7월의 THM검출 사건과 1991년 3월의 낙동강 페놀 유출사건, 1994년 초의 낙동강과 영산강의 오염사고는 국민들의 수돗물에 대한 신뢰성에 등을 돌린 요인으로 작용하였으며, 결국 1995년 5월 1일 부터는 먹는 샘물의 시판과 수입을 허용하기에 이르렀다.
우리나라에서 환경오염사건의 큰 획을 그은 두산전자 페놀오염사건은 1991년 3월 14일 경북 구미시 두산전자의 페놀원액 저장 탱크에서 페놀수지 생산라인으로 통하는 파이프가 파열되어 30톤의 페놀원액이 옥계 천을 거쳐 대구 상수원인 다사 취수장으로 흘러들어 감으로써 상수원을 오염시킨 사건이다 수돗물에 악취가 난다는 시민들의 신고를 받은 정수장 측에서 원인을 규명하지도 않은 채 소독제로 사용되는 염소를 다량 투입하여 클로로페놀이라는 역한 냄새와 맛을 유발하는 부산물을 생성시킴으로써 사태를 더욱 악화시켰다.
이러한 낙동강 페놀사건 이후 물의 소중함과 환경보전에 관한 국민의 관심이 증대되어, 전국 4대강을 수계별로 관리하도록 하는 유역별 환경관리위원회를 구성하게 되었다. 대구시는 하루 181만 톤 급수 능력을 갖추고 하루 평균 104만 톤의 수돗물을 생산하여 이를 시민들에게 공급하고 있다. 대구시의 정수장은 총 7개소로서 시설용량은 1810천 톤/일 이며, 생활용수가 1570천 톤/일(86.7%) 이며, 공업용수 240천 톤/일(13.3%)이며, 이 중에서 고도정수처리시설을 갖춘 곳이 두류정수장(310천 톤/일)과 매곡정수장(800천 톤/일)이며 오존접촉처리와 활성탄 흡착 처리를 적용하고 있다.
대구시에서 사용하고 있는 정수장 유입 원수의 낙동강수질은 2급수로 나타나고 이는 일반적인 정수 처리 후 음용수로 사용할 수 있으며 상수원수 3급은 고도의 정수 처리 후 음용술 사용가능한 것으로 규정되어 있다. 그렇지만 가정의 수도꼭지에서의 수질은 옥내관의 문제, 물탱크 등 여러 가지 여건에 의해 수질이 결정되므로 가정에서 안심하고 좋은 수돗물을 먹기 위한 문제점들을 가지고 있다고도 볼 수 있다.
3. 상수도의 수원과 수질
수돗물에 있어서 가장 중요한 것은 수질이다. 우리나라의 수원은 대부분 강과 저수지나 호소를 수원으로 사용하고 있기 때문에 대체로 외적 요인에 크게 영향을 받고 있다. 특히, 하천하류에 조성된 호소의 경우에는 상류의 토지이용에 따라 각종 오폐수에 의해 영향을 받기 때문에 그 수질은 불량한 상태이다. 상수원에 유기물질, 영양소, 퇴적물 등이 유입되면 수돗물에 맛과 냄새, 색, THM을 비롯한 소독부산물의 생성, 탁도 등이 증가한다. 유기물은 용존산소를 고갈시키며 자정작용의 정수작용을 어렵게 만든다.
3.1 지표수의 특징
가. 지표면에 흐르는 강하천 저수지 등의 물이 이에 해당한다.
나. 하수 등의 유입으로 오염의 기회가 많지만 비교적 유기물질을 많이 포함한다.
다. 지층을 통과하지 않으므로 광물질의 함량이 적다.
라. 수량이 풍부하고 상수도의 급수원 으로 가장 많이 이용된다.
마. 지표수는 지하수에 비해 부용성 유기물이 많고 각종 미생물과 세균의 번식이 활발하며 경도가 낮고 공기성분이 용해되어 있다
바. 지표수는 그 원을 주로 우수에 의한다.
3.2 지하수 특징
가, 지층의 여과로 오염도는 낮으나 수량이 충분하지 못해서 상수원으로는 부적합하다.
나. 철, 망간, 칼슘 등을 다량 함유하고 있다
다. 오염 노출 시 쉽게 오염되고 정화되기가 힘들다
라. 도심에서는 대소변기의 세척용, 청소용, 난방용 등으로 사용한다.
4. 정수 및 급수 과정
가. 취수-물을 필요한 양만큼 취하는 것으로 취수하는 근원을 수원이라고 하며 수원이 하천수이거나 호소수이거나에 따라서 취수방법이 다르다
나. 도수-취수지점에서 정수장까지 물을 이동하는 것이다. 이 물은 수원의 물 그자체이며 원수라고 한다.
다. 정수-음용에 적합하지 않은 원수에 수질을 음용에 맞는 물로 개선하는 것이다
라. 송수 정수장에서 수요지 까지 정화된 물을 보내는 것이다. 일반적으로 물은 수요지 내에 세워진 배수지에 일단 저장되므로 송수는 저수장에서 배수지 까지를 의미한다.
마 배수- 소요되는 수압과 동시에 물을 수요자에게 분배하는 것이며 이 범위는 배수지에서 수요지 까지 거의 모든 곳의 아래에 매설된 배수관까지를 가리킨다.
바. 급수- 배수관가지 분기해서 각 수요자에게 물을 공급하는 것이다.
5. 격막전극법을 이용한 용존산소 측정
격막전극은 비활성금속인 백금을 사용하는 음극, 은을 이용하는 양극, 산소투과성막, 전해질용액 및 전류측정장치 등으로 구성되어 있다. 물속에 용해된 산소가 비활성 전극인 음극에서 환원되면, 양극에서 음극으로 DO농도에 비례하여 전류가 흐르게 되므로 발생된 전류를 측정하여 용존산소 농도를 측정하게 된다. 격막전극법은 윙클러법으로 측정하기 어려운 시료들, 즉 방해물질이 많은 하수, 공장폐수, 하구나 바닷물 등의 측정에 사용할 수 있다.
6. DO(disssolved oxygen) 용존산소 특징
가.물속에 녹아있는 (용해)산소량으로 오염상태를 간접표현
나.수온이 낮을수록 기압이 높을수록 용존산소량은 증가한다
다.어류가 쾌적하게 살수있는 용존산소량은 5ppm 정도이다
라.오염물이 많을 수록 용존산소는 줄어든다
Ⅲ. 연구방법
1. 연구 목적
타 지역에 비해 상수원의 잦은 오염으로 인한 대구지역은 1991년 페놀오염사건에 이어 최근 다시 코오롱 유화공의 페놀 유출 등 수돗물에 대한 불신이 크다. 대구지역의 상수원은 크게 낙동강원수와 청도 운문댐, 팔공산 공산댐, 가창댐 이다. 이중 낙동강과 운문댐의 수질은 2급수로 많이 좋아졌지만 가창댐과 공산댐은 3급수로 이 물을 사용하고 있는 정수장은 고도의 처리를 하여야만 수돗물로 사용이 가능하다. 그러나 대구의 고도처리 정수장은 두류미곡정수장에 설치되어있다. 현재 대구에는 7개의 정수사업소가 운영되고 있으며 하루 172만 톤의 물을 생산할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 가장 규모가 큰 매곡정수장의 경우 80만 톤/일 생산가능하며 고산정수장은 30만 톤/일 두류정수장은 31만 톤/일 생산가능하다.
대구에는 깨끗하고 안전한 수돗물이 공급되고 있음에도 불구하고 약수, 생수 등을 찾는 시민들이 많이 있다. 대부분의 시민들은 수돗물에 유해물질이 많이 함유되고 있다고 믿고 있다. 이런 원인에는 노후 상수 관과 물탱크의 오염이 큰 원인이 있다고 본다.
이런 문제를 관심 있게 보고 휴대용 DO METER을 이용하여 고도처리정수장지역의 용존산소 측정과 일반처리 용존산소를 측정한다. 그리고 각 데이터를 비교 평가하여 노후 상수 관과 물탱크의 상관관계를 유추해 본다.
2. 연구 방법
휴대용 DO meter를 이용하여, 일반처리지역인 대구 시지 지역과 경산지역의 수돗물과 고도처리지역인 대구 남산동지역과 대봉동 지역의 수돗물을 정기적으로 채취 측정하여 비교 데이터를 측정하여 물속의 유기물오염을 유추한다.
BOD, COD는 측정의 시간이 너무 많고 그에 따른 데이터가 불안정한 단점이 있지만 용존산소측정은 비교적 짧은 시간과 용존산소량을 유기물오염도의 상관관계를 연관시키면 쉽게 상수도의 상태를 알 수 있다.
3. 측정 지역 선정
대구시의 상수원 중 대부분은 낙동강을 원수로 사용하고 있다. 그중에서 두류정수장을 사용하는 중구 남산동과 중구 대봉동 지역을 중점적으로 조사하고 비교지역으로 운문댐 물을 원수로 사용하는 경산지역과 수성구 신매동, 욱수동, 월드컵경기장, 노변동 지역의 수돗물의 용존산소를 측정하여 두지역간 오염도를 비교한다.
Ⅳ. 연구결과 및 고찰
1. 낙동강원수 지역과 운문댐 원수 지역 간의 용존산소량
대구시의 수돗물은 07년 정수장별로는 두류정수장에서 66만 명 매곡정수장에서 118만 명 ,고산정수장에서 53만 명, 가창정수장에서 4만 명, 공산정수장에서 10만 명으로 수돗물을 이용하고 있다. 이중 중남구와 수성구 일부지역은 낙동강의 두류정수장물을 사용하고 있고, 서구와 북구, 달서구 일부지역은 매곡정수장물을 사용하고 있다. 그리고 경산과 수성구 일부지역엔 운문댐 물을 상수원수로 사용하고 있다
두류정수장을 사용하는 남산1동, 대봉1,2동 지역에 물을 취수하여 측정한 결과 용존산소량이 3.3ppm-3.5ppm정도를 유지 하였고 직수와 물탱크의 용존산소 차이는 크게 차이가 나타났고 0.2ppm에서 0.6ppm정도의 차이를 나타내었다. 매곡정수장의 경우는 중구삼덕동의 측정결과 3.4ppm의 용존산소량을 보였다. 매곡과 두류정수장은 낙동강을 원수로 쓰지만 모두 고도처리시설을 설치하고 노후 된 상수도관을 많이 교체하여 오염된 원수에 비해 그런대로 양호한 용존산소량을 나타낸 것으로 보인다. 경산지역의 용존산소량은 3.4ppm에서 3.7ppm의 용존산소량이 나타났다. 특히 이 지역은 운 문댐을 원수로 사용한 지역이고 운문댐의 원수자체가 낙동강보다 수질상태가 양호한 결과라 여겨 더 많은 용존산소량을 기대했지만 생각보다 적은 용존산소량을 보였다.
조사결과 중 특이사항은 직수로 물을 공급받는 곳과 물탱크로 물을 공급받는 곳의 오염도가 현격히 구분되는 점이다. 이러한 것은 물탱크의 관리가 제대로 이루어 지지 않은 곳이 대부분이고 더불어 물탱크로 인한 유기물의 오염 때문에 용존산소량이 적게 측정되었다고 보인다.
많은 가정은 아직도 직수보다는 가정 옥상에 설치된 물탱크를 많이 사용하고 있다. 수돗물이 부족하던 시절에는 수돗물을 안정적으로 사용하기 위해 옥상에 물탱크가 필요하였으나 현재에는 풍부한 수돗물이 생산되고 공급할 수 있는 배수시설을 갖추고 있어 과거와 같은 옥상 물탱크가 필요 없다. 물탱크가 설치된 5층 이하의 건물은 물탱크를 철거하고 직결급수를 시행하면 물탱크 관리 소홀에 따른 수돗물 수질오염을 예방하고 여름에는 시원하고 겨울에는 차갑지 않는 수돗물공급이 가능하다.
참고로 정수기의 물의 용존산소를 측정한 결과 5.7ppm의 측정치를 보였다. 물의품질을 여러 기준 으로 볼 때 물속의 산소량이 중요한 가치를 지닌다. 하천기준으론 3.4-3.5ppm의 용존산소는 4등급 수준 밖에는 되지 않는다. 실제로 시중에는 용존산소를 높여서 판매하고 있는 산소수가 있다. 용존산소가 적은 수돗물 보다 산소수의 효능이나 가치가 상당히 높아져 있다
-표1-낙동강 원수 지역 용존산소량 (시료측정일시 7월12-13일)
수돗물 채취 장소 용 존 산 소 량 정 수 지 물 탱 크 여 부중구 대봉2동 720 3.3ppm 두류정수지 직 수 중구 대봉1동137-5 3.5ppm 두류정수지 직 수중구 남산동593-6 3.4ppm 두류정수지 직 수중구 삼덕2가128-1 3.4ppm 매곡정수지 직 수중구 대봉동 138-1 3.0ppm 두류정수지 물탱크중구 대봉동 44-66 2.8ppm 두류정수지 물탱크중구 대봉동94-16 2.9ppm 두류정수지 물탱크중구 대봉2동150-22 3.4ppm 두류정수지 직 수중구 대봉동128-3 3.6ppm 두류정수지 직 수
표2- 운문댐을 원수로 사용하는 지역(시료측정일시 7월19-20일)
수돗물 채취 장소 용 존 산 소 량 정 수 지 물 탱 크 여 부경산시 옥곡동 180 3.6ppm 계양정수장아파트 지하 물탱크수성구 신매동 593-9 3.4ppm 고산정수장 직 수대구월드컵경기장 1 3.4ppm 고산정수장 직 수수성구 욱수동 111 2.8ppm 고산정수장 물 탱 크경산시 정평동 212 4.4ppm 계양정수장 직 수월드컵 경기장 2 2.9ppm 고산정수장 직 수노변동 498번지 2.8ppm 고산정수장 물 탱 크신매동 601번지 3.6ppm 고산정수장 직 수시지동 508-6번지 3.4ppm 고산정수장 물 탱 크
위 표1과 표2의 용존산소량을 비교해보면 낙동강과 운문댐을 원수로 쓰는 수돗물 지역 각각 대부분이 4.0ppm 이하의 용존산소량을 나타냈다. 이렇게 용존산소량이 적게 나타나는 것은 유기물의 오염도에 따라 차이를 나타낸다. 즉 일반 가정에서 직수를 사용할 때의 오염도와 물탱크의 오염도가 현격한 차이를 보이고 있다.
용존산소량이 적은 물의 경우는 물자체에 생명력이 현저히 떨어진다. 건강한 물의 용존산소량은 최소한 10ppm 내외로 녹아 있는데 시판 중인 산소수는 용존산소량이 무려 100ppm에 달한다고 한다. 중요한 것은 이러한 산소수가 인체의 건강에 많은 긍정적인 작용을 한다는 것이다. 숙취가 빨리 해소되고, 고혈압과 당료를 비롯해 다양한 질환에 도움이 된다. 그리고 운동능력 상승에도 많은 도움이 되어 히말라야 원정 시에 등반대의 식수로도 산소수가 많이 이용되고 있는 실정이다.
2. 용존산소수의 인체건강상의 기능
산소수의 작용기전은 간에 많은 영향을 준다. 간은 대사 작용이 가장 활발한 기관으로 산소를 많이 필요로 한다. 그런데 산으로 들어가는 혈액은 3분의1만 동맥혈이고 ,3분의2는 소화기관으로부터 흡수된 영양소와 함께 문맥이라는 혈관을 통해 들어오는 정맥혈이다. 간은 산소를 많이 필요로 하지만 폐와 같이 호흡을 할 수는 없다. 그래서 구조적으로 간은 산소 부족현상에 허덕인다. 산소가 풍부한 물을 마시면 산소는 소화관에서 물과 함께 흡수되어 바로 문맥을 통해 간으로 들어올 수 있다. 산 소수는 만성적인 산소 부족상태인 간에 직접 산소를 제공한다. 따라서 간이 활성화되면 당연히 숙치뿐 아니라 다양한 질환에 치유 효과를 나타낸다.
2-1. 각종 산소수의 효능
가. 음용으로 섭취된 산 소수는 호흡기관(폐)을 통하여 섭취된 기체 산소와 비교하여 각 세포조직에 흡수 전달하는 속도가 10배 이상 빠르다.
나. 산 소수는 위에서 위벽을 통해 산소가 흡수되게 하여 위와 복강에서 산소 분압을 높여준다. 특히 간으로 연결된 문 정맥에서 산소 분압 수치를 높여 간 내의 혈액순환이 정상적으로 이루어지게 한다. 이러한 과정을 통해 간세포는 활성화되고, 결국 간 기능을 강화시킨다.
다. 호흡을 통하여 산소를 공급할 경우 간에 축적되는 산소의 량은 약 4.8%이내이며 고농도 산소수를 통하여 장에서 흡수시킬 경우 간에 축적되는 산소의 량은 44%에 이른다.
라. 산 소수는 산소분압(산소가 혈액에서 차지하는 비율)을 높이고 이산화탄소 분압을 낮추는 역할을 한다. 이산화탄소 분압의 증가는 몸이 산성화 되는 한 요인으로 알려져 있기 때문에 이산화탄소 분압을 낮추는 산 소수는 결국 우리 몸이 산화되는 것을 막아준다. 물은 그 자체가 중성내지 약 알칼리 성을 가지고 있기 때문에 굳이 알칼리 수나, 알칼리 이온수를 마시지 않아도 된다.
마. 호흡으로 얻어지는 산소는 대부분 폐순환(혈액이 우심실과 폐동맥을 거쳐 폐에서 가스교환을 한 후 폐정맥을 통해 좌심방으로 들어오는 순환)에 관여하지만, 산소수로 얻어지는 산소는 모든 혈액 순환에 관여한다. 또한 폐순환은 전 혈액량의 9%밖에 차지하지 않는다.
바. 산소가 가지는 특성 중 하나인 신진 대상 향상과 물이 가지는 신진 대상 향상 능력이 결합하여 기체 산소보다 훨씬 효과적으로 세포의 형태를 유지하고 대사 작용을 높인다.
사. 산 소수는 산소뿐 아니라 영양소를 용해하여 이를 흡수, 운반해서 필요한 세포에 공급한다.
아. 혈액과 조직액의 순환을 원활하게 하여 체내에 불필요한 노폐물을 체외로 신속하게 배출한다.
3. 우리나라 먹는 물 기준치상의 용존산소 문제점
이렇듯 물속에 용존산소수의 중요성이 부각되는 현실에 비추에 볼 때 우리나라에선 먹는 물 수질기준을 보면 수역별, 항목별로 수질환경기준이 설정되어 있는데, 수역별로는 하천, 호소로 구분하고 항목별로는 생활환경기준인 ph, BOM, COD, SS, DO, 대장균군수, 총질소, 총인 등 8개 항목과 사람의 건강보호기준인 Cd, As, CN, Hg, 유기인, Pb, 6가크롬, PCB, 음이온계면활성제등 9개 항목으로 구분하고 있다. 또한 등급별로는 하천·호소에 5개 등급(Ⅰ~Ⅴ)으로 구분하여 각각 기준을 차등설정 하여 관리하고 있다.
문제는 먹는 물 수질기준에는 용존산소량 자체가 포함되어 있지 않는데 있다. 물론 상수도에서 일정한 용존산소량을 유지하는 것이 현실적으로 힘들다 하더라도 건강을 위한 적정한 용존산소량 기준치를 정하는 것이 필요하다.
그러나 하천수질기준으로 보면 수돗물 용존산소량은 공업용수 등에나 사용가능한 3급수나 4급수 기준으로 떨어지게 된다. 오염된 하천원수나 저수된 물을 정수해 수돗물로 사용하려면 정수장에서 물속의 각종 이물질 부유물질 등을 침전시킨 후 염소물질을 다량 투입해 세균을 제거한다. 이때 트리할로메탄 같은 발암성 물질을 생성하기도 한다. 수돗물의 잔류 염소는 물맛을 쓰게 하고, 체내에 들어와서는 인체와 공생하는 장내 미생물의 생존을 위협 할뿐 아니라 산화력으로 장내 미생물을 이상 발효하도록 한다. 잔류 염소와 용존산소와의 상관관계는 아직 알려진 바는 없지만, 염소의 소독 등으로 용존산소량이 줄어든다.
자연수는 14ppm까지 산소를 함유할 수 있으나 조사결과 수돗물의 산소는 기껏해야 2-4ppm 이다. 이처럼 수돗물의 산소 함유량이 적은 것은 표면 수 (호수나 강물에서)나 지하수를 철저히 소독하고 처리하는 과정을 통하여 식수가 얻어지기 때문이다.
이에 적용되는 기술 (탈 산화, 염소살균, 필터사용)이 산소량을 감소시킨다. 이에 더하여 공기와 전혀 접하지 않고 수도관을 통하여 소비자에 공급된다.
여기에 가정의 수도연결 관에서 오랫동안 물의 흐름이 머물게 되어 추가적으로 산소량이 감소된다. 병에 든물, 특히 시판 샘물은 산소의 함량이 아주 적어 1 리터에 2-4ppm정도 이며, 경우에 따라서는 그 이하가 되기도 한다.
물의 온도를 높이면 산소용해 능력이 떨어지고 물을 끓이면 산소는 완전히 사라진다. 즉 커피나 차의 뜨거운 음료수에는 산소가 없다. 독일에서는 급수시설에서 식수에 산소를 추가적으로 채우기 위해 노력 한다고 한다.
Ⅴ. 결론
본 연구는 간단한 DO METER(격막전극법)을 이용하여 우리가 매일 접하는 수돗물에 용존산소를 측정해 보았다. 그러나 대구지역의 수돗물의 대부분의 용존산소량이 4.0ppm을 기준으로 볼 때 거의 이 목표치를 유지하는 수돗물은 없었다. 물론 물속의 용존산소량이 물의 질을 평가하는 절대적인 기준은 아니지만 물을 살아있는 물질이라는 어느 학자의 주장이라면 우리가 먹는 수돗물의 용존산소량이 적은 것은 안타까운 현실이다. 특히 먹는 물의 기준치에 용존산소량이 반듯이 포함되어야 한다고 본다. 물론 실현하기 힘든 목표기준치가 되겠지만, 실현하지 못하기 때문에 기준자체에서 뺀다는 것은 우리나라 상수도 정책에 오류가 아닐 수 없다. 절대적 기준치는 아니더라도 당분간 실현할 때까지 만이라도 권고적 기준치라도 필요한 것은 아닐까 한다.
전반적으로 정수장에서 소비자에게 집적 전달하는 직수체계가 하루 빨리 이루어져야 할 것이다. 물탱크는 상수도 소비자에게 결정적인 오염원으로 국가에서 상수도 정책으로 이루어야할 첫 번째 과제이다. 끝으로 수돗물에 대한 불신은 상수원수에 대한 과학적이고 입체적인 관리로부터 탈피된다고 본다. 더불어 수도관에 대한 많은 투자와 연구도 수돗물의 불신을 불식 시키리라고 본다. 생명의 근본이 되는 물은 우리 삶에 없어서는 안 될 중요한 요소이다. 그러나 사람들은 이런 물의 기능과 중요성을 깨닫지 못함에 따라 물이 우리의 생활에 해를 가할 수도 있는 지경에 이르렀다. 물이 우리의 건강에 제 기능을 다 할 수 있도록 우리에게도 변화가 필요하다. 물에 대한 활발한 과학적 연구가 이루어지는 동시에 사람들의 물 인식도 변해야 한다. 좋은 물은 사람에게 건강과 장수, 아름다움을 가져다주고 생명을 지켜주는 역할을 하는 반면, 오염된 물은 생명을 위협하고 해친다는 것을 기억해야 할 것이다.
본 논문에서 아쉬운 점은 수돗물 용존산소에 관한 문헌이 제한되어 있어, 국내 관련 자료 부족으로 많은 정보를 얻을 수 없었던 점이다. 또한 혼자서 짧은 기간 동안 제한된 지역에서 시료를 채취해야하는 시간, 공간적 어려움이 있었다. 특히 용존산소는 온도와 압력에 의해 수중의 용해도가 변화되는데 당시의 정확한 온도와 고도를 기록하지 못한 오류도 있다. 또한 여름철에 날씨가 용존산소 용해도에 많은 영향을 끼칠 수도 있다는 문제가 있다. 따라서 장기간에 걸쳐 다양한 지역에서 이와 비슷한 실험들이 많은 이들에 의해 이뤄지기를 바란다. 이런 실험과 연구가 수돗물의 질적으로 향상시키길 바라며 논문을 마친다.
참고문헌-
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4, 리프씩, 물은 약인가 독인가? 2007
5, 뉴턴 물의 사이언스 2008
6, 에모토 마사로 물은 답을 알고 있다 1,2 2005
대구시의 수돗물 정수장은 총 7개소로서 시설용량은 1810천 톤/일이며, 생활용수가 1570천 톤/일(86.7%),공업용수 240천 톤/일(13.3%)이며 이중에서 고도정수처리를 갖춘 곳은 두류정수장(310천 톤/일)과 매곡정수장(800천 톤/일)이며 이곳 정수장에서는 오존접촉처리와 활성탄흡착처리를 적용하고 있다.
대구시에서 사용하고 있는 정수장 유입원수의 수질은 낙동강원수는 2급수를 나타내고 있으며, 호소의 기준을 적용받는 댐들은 COD를 기준으로 하고 운문 댐이 2급수, 가창 댐과 공산 댐은 3급수를 유지하고 있다.
환경정책기본법의 수질환경기준에서 보면 상수원수 2급은 침전여과 등에 의한 일반적인 정수처리 후 음용수로 사용할 수 있으며, 상수원수 3급은 전처리 등을 거친 고도의 정수처리 후 음용수로 사용가능한 것으로 규정되어 있다.
시민의 수돗물 불신은 1990년 초 낙동강 페놀 오염과 같은 수돗물 파동부터 얼마 전 발생한 김천코오롱유화공장 페놀유출 사고 등의 사고와 노후화된 상수도관등 뿌리 깊은 시민들의 수돗물 불신은 그 원인이 다양하게 나타나고 있다. 수돗물을 공급하는 해당관청은 수돗물이 깨끗하기 때문에 안심하고 먹어도 된다고 홍보하지만 시민들은 여전히 수돗물을 생산하고 공급하는 체계에 아직도 취약한 부분이 있다는 의구심을 갖고 있다.
수돗물은 수질뿐만 아니라, 눈에 보이지 않는 수도관 나아가 배수지, 정수장, 상수원 까지 연결된다. 상수원에서 수도꼭지까지의 과정 중 노후 된 수도관의 문제가 가장 큰 오염원이고 각 가정별로 설치하고 있는 물탱크 역시 주된 오염원이다.
이 글에서는 주된 수돗물의 오염원인 이런 문제를 관심 있게 보고 휴대용 DO METER을 이용하여 고도처리정수처리지역의 용존산소 측정과 일반처리 용존산소를 측정 한다. 그리고 각 데이터를 비교 평가하여 노후 상수 관과 물탱크의 상관관계를 보고자 한다.
휴대용 DO 측정기를 이용하여, 일반처리지역인 대구시지 지역과 경산지역의 수돗물과 고도처리지역인 대구 남산동지역과 대봉동 지역의 수돗물을 정기적으로 채취 측정하여 산소량을 측정,비교하여 물속의 유기물오염을 유추한다.
BOD, COD는 측정의 시간이 너무 길고 그에 따른 데이터가 불안정한 단점이 있지만 용존산소측정은 비교적 짧은 시간과 용존산소량을 유기물오염도의 상관관계를 연관시키면 쉽게 수돗물의 상태를 알 수 있고 생각한다.
Ⅱ.문헌연구
1.개요
대구의 수돗물은 낙동강, 운문댐, 가창댐, 공산 댐을 상수원으로 삼는다. 이중 가장 많은 원수를 취수하고 있는 낙동강은 대구를 서쪽에서 감싸 안고 흐르며, 오랫동안 생활용수와 공업용수를 공급해 온 대구시민의 젖줄이다.
이 낙동강에서 133만 톤(77%), 운문 댐 에서 30만 톤(18%), 가창 댐 및 공산 댐에서 9만 톤(5%)으로 하루 172만 톤의 물을 취수하여 생산하고 있다. 깨끗한 수돗물 공급을 위한 가장 근본적인 대책은 상수원의 수질보존에 있다. 현재 대구 상수원의 수질은 생물화학적 산소요구량 기준 3mg/l이하로 2급수 수준이다. 2급수의 원수는 여과, 소독과 같은 일반적인 정수과정을 통해 마실 수 있는 것이다 앞으로 상수원의 수질을 더욱 향상시키고 오염원인 오. 폐수를 차단하기 위해 다양한 대책을 마련하고 있다.
각 상수원별로 살펴보면 주요 상수원인 낙동강 유역은 91년부터 광역수질정보 교환협의회, 낙동강유역 기관 간 비상연락망, 수질자동측정기를 설치 운영하고 있으며, 운문댐 상류지역에는 98년부터 2011년 까지 하수처리장 92개소와 소각장1개소를 건설할 계획이다. 또 가창댐 상류지역은 93년 오수관 15.7km, 개별정화조 129개소, 공동정화조 9개소 설치를 완료하였으며 공산 댐 상류지역도 94년부터 2001년 까지 오수관 36.5km 오수중계펌프장 1개동을 설치 완료하였다.
상수원의 보존은 깨끗한 물 공급의 원천이 되므로 맑은 원수확보가 중요하다. 대구에는 현재 7개의 정수사업소가 운영되고 있으며 하루 172만 톤의 물을 생산할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 가장 규모가 큰 매곡정수장의 경우 80만 톤/일 생산가능하며 고산정수장은 30만 톤/일 생산가능하다. 2005하루 생산량은 평균 99만 톤 이며 한 여름철 최대생산량은 120만 톤으로 공급에는 다소간의 여유가 있다. 각 정수장은 혼화지, 응집지, 여과지를 거쳐 배수지에 이르기까지 전 생산 공정이 자동으로 이루어지며 몇 단계에 걸친 정수처리를 하고 있다.
91년 낙동강의 페놀유입사태는 보다 근본적인 수질개선 대칙을 요구하게 되었다. 그 결과 낙동강을 원수로 쓰는 두류, 매곡정수장에 고도정수처리시설이 설치되어 운영되고 있다. 고도정수처리시설은 현재의 정수처리과정에서 과학적인 정수 (오존 및 입성활성탄 시설)를 한 번 더 거치는 것으로, 일반적인 정수처리로 제거하기 어려운 냄새발생물질, 발암성THM 기타 물속에 녹아있는 불순물을 완전 처리하게 된다. 고도정수처리시설을 통해 수질은 더욱 향상되고 물맛은 더욱 좋아지며 오염도가 놓은 상수원 3급수까지 처리가능하게 된다. 또 페놀 같은 돌발적인 수질오염사태에도 어느 정도는 대처 할 수 있다.
정수장에서 깨끗하게 생산된 물은 배수지를 거쳐 각 가정으로 보내진다. 현재 대구에는 47개소의 배수지가 있으며 총연장7316km의 관로가 시내 전 지역에 매설되어 수돗물을 공급하고 있다. 고지대 변두리 지역 등 에는 중간가압을 하여 수돗물을 공급하는 가압장이 39개소가 있다. 이처럼 대구에는 수돗물 공급을 위한 시설이 적절하게 갖추어져 있다 정수장 및 수질검사소 에서는 정기적으로 수질검사를 하고 있으며 지난 2005년 까지3512km를 개량 완료했으며, 2007년 까지 나머지 204km도 전량 개량 할 예정이다. 그러나 각 가정에 물탱크의 녹이나 침전물을 수시로 청소해야 깨끗한 수돗물을 공급받을 수 있다. 대부분 정수장에서 나온 원수를 정화처리한 물은 깨끗한 편이지만 노후화된 상수도관이 있는 지역, 오래된 수도관이 있는 건물, 오래된 물탱크, 눈에 띄지 않는 누수가 있어 오염된 관에는 수돗물이 정수된 물보다 많이 오염되는 경우가 있다. 직 배수 시스템 등을 이용한 수돗물은 물탱크 등을 사용하는 것보다는 수돗물의 수질이 양호하다.
2. 상수도의 목적
상수도의 목적은 일상생활에 필요한 물을 위생적으로 안전할 뿐만 아니라 이화학적으로도 안전한 물을 공급하는 것이다 불쾌한 맛이나 냄새가 있어서는 안 되나 최근 오염된 수원을 사용하거나 급수관거가 불량한 지역에서는 이 문제가 사회적인 문제로 대두되고 있는 현실이다. 우리나라의 급수현황, 수질상태 및 개선방향 등을 약술해 보면 다음과 같다.
1948년 정부수립 당시 우리나라 인구 1780만 명중 급수인구는 328만 명에 불과하였으며 당시 1인당 1일 급수 량은 66L이었다. 1960년대에 상수도시설에 대한 집중적인 투자로 1974년에 상수도 보급률은 42%, 184L/1인 로 증가되었으며 1993년에는 보급률이 81.1%,시설용량 2009만 톤, 1인당 급수 량은 394L, 급수도시는 625개에 이르게 되었다. 1980년대 후반에 들어서면서 양적인 확보에 주력함으로써 질적인 문제가 소홀히 다루어져서 1989년 8월의 수돗물파동(중금속 및 암모니아성 질소 검출), 1990년 7월의 THM검출 사건과 1991년 3월의 낙동강 페놀 유출사건, 1994년 초의 낙동강과 영산강의 오염사고는 국민들의 수돗물에 대한 신뢰성에 등을 돌린 요인으로 작용하였으며, 결국 1995년 5월 1일 부터는 먹는 샘물의 시판과 수입을 허용하기에 이르렀다.
우리나라에서 환경오염사건의 큰 획을 그은 두산전자 페놀오염사건은 1991년 3월 14일 경북 구미시 두산전자의 페놀원액 저장 탱크에서 페놀수지 생산라인으로 통하는 파이프가 파열되어 30톤의 페놀원액이 옥계 천을 거쳐 대구 상수원인 다사 취수장으로 흘러들어 감으로써 상수원을 오염시킨 사건이다 수돗물에 악취가 난다는 시민들의 신고를 받은 정수장 측에서 원인을 규명하지도 않은 채 소독제로 사용되는 염소를 다량 투입하여 클로로페놀이라는 역한 냄새와 맛을 유발하는 부산물을 생성시킴으로써 사태를 더욱 악화시켰다.
이러한 낙동강 페놀사건 이후 물의 소중함과 환경보전에 관한 국민의 관심이 증대되어, 전국 4대강을 수계별로 관리하도록 하는 유역별 환경관리위원회를 구성하게 되었다. 대구시는 하루 181만 톤 급수 능력을 갖추고 하루 평균 104만 톤의 수돗물을 생산하여 이를 시민들에게 공급하고 있다. 대구시의 정수장은 총 7개소로서 시설용량은 1810천 톤/일 이며, 생활용수가 1570천 톤/일(86.7%) 이며, 공업용수 240천 톤/일(13.3%)이며, 이 중에서 고도정수처리시설을 갖춘 곳이 두류정수장(310천 톤/일)과 매곡정수장(800천 톤/일)이며 오존접촉처리와 활성탄 흡착 처리를 적용하고 있다.
대구시에서 사용하고 있는 정수장 유입 원수의 낙동강수질은 2급수로 나타나고 이는 일반적인 정수 처리 후 음용수로 사용할 수 있으며 상수원수 3급은 고도의 정수 처리 후 음용술 사용가능한 것으로 규정되어 있다. 그렇지만 가정의 수도꼭지에서의 수질은 옥내관의 문제, 물탱크 등 여러 가지 여건에 의해 수질이 결정되므로 가정에서 안심하고 좋은 수돗물을 먹기 위한 문제점들을 가지고 있다고도 볼 수 있다.
3. 상수도의 수원과 수질
수돗물에 있어서 가장 중요한 것은 수질이다. 우리나라의 수원은 대부분 강과 저수지나 호소를 수원으로 사용하고 있기 때문에 대체로 외적 요인에 크게 영향을 받고 있다. 특히, 하천하류에 조성된 호소의 경우에는 상류의 토지이용에 따라 각종 오폐수에 의해 영향을 받기 때문에 그 수질은 불량한 상태이다. 상수원에 유기물질, 영양소, 퇴적물 등이 유입되면 수돗물에 맛과 냄새, 색, THM을 비롯한 소독부산물의 생성, 탁도 등이 증가한다. 유기물은 용존산소를 고갈시키며 자정작용의 정수작용을 어렵게 만든다.
3.1 지표수의 특징
가. 지표면에 흐르는 강하천 저수지 등의 물이 이에 해당한다.
나. 하수 등의 유입으로 오염의 기회가 많지만 비교적 유기물질을 많이 포함한다.
다. 지층을 통과하지 않으므로 광물질의 함량이 적다.
라. 수량이 풍부하고 상수도의 급수원 으로 가장 많이 이용된다.
마. 지표수는 지하수에 비해 부용성 유기물이 많고 각종 미생물과 세균의 번식이 활발하며 경도가 낮고 공기성분이 용해되어 있다
바. 지표수는 그 원을 주로 우수에 의한다.
3.2 지하수 특징
가, 지층의 여과로 오염도는 낮으나 수량이 충분하지 못해서 상수원으로는 부적합하다.
나. 철, 망간, 칼슘 등을 다량 함유하고 있다
다. 오염 노출 시 쉽게 오염되고 정화되기가 힘들다
라. 도심에서는 대소변기의 세척용, 청소용, 난방용 등으로 사용한다.
4. 정수 및 급수 과정
가. 취수-물을 필요한 양만큼 취하는 것으로 취수하는 근원을 수원이라고 하며 수원이 하천수이거나 호소수이거나에 따라서 취수방법이 다르다
나. 도수-취수지점에서 정수장까지 물을 이동하는 것이다. 이 물은 수원의 물 그자체이며 원수라고 한다.
다. 정수-음용에 적합하지 않은 원수에 수질을 음용에 맞는 물로 개선하는 것이다
라. 송수 정수장에서 수요지 까지 정화된 물을 보내는 것이다. 일반적으로 물은 수요지 내에 세워진 배수지에 일단 저장되므로 송수는 저수장에서 배수지 까지를 의미한다.
마 배수- 소요되는 수압과 동시에 물을 수요자에게 분배하는 것이며 이 범위는 배수지에서 수요지 까지 거의 모든 곳의 아래에 매설된 배수관까지를 가리킨다.
바. 급수- 배수관가지 분기해서 각 수요자에게 물을 공급하는 것이다.
5. 격막전극법을 이용한 용존산소 측정
격막전극은 비활성금속인 백금을 사용하는 음극, 은을 이용하는 양극, 산소투과성막, 전해질용액 및 전류측정장치 등으로 구성되어 있다. 물속에 용해된 산소가 비활성 전극인 음극에서 환원되면, 양극에서 음극으로 DO농도에 비례하여 전류가 흐르게 되므로 발생된 전류를 측정하여 용존산소 농도를 측정하게 된다. 격막전극법은 윙클러법으로 측정하기 어려운 시료들, 즉 방해물질이 많은 하수, 공장폐수, 하구나 바닷물 등의 측정에 사용할 수 있다.
6. DO(disssolved oxygen) 용존산소 특징
가.물속에 녹아있는 (용해)산소량으로 오염상태를 간접표현
나.수온이 낮을수록 기압이 높을수록 용존산소량은 증가한다
다.어류가 쾌적하게 살수있는 용존산소량은 5ppm 정도이다
라.오염물이 많을 수록 용존산소는 줄어든다
Ⅲ. 연구방법
1. 연구 목적
타 지역에 비해 상수원의 잦은 오염으로 인한 대구지역은 1991년 페놀오염사건에 이어 최근 다시 코오롱 유화공의 페놀 유출 등 수돗물에 대한 불신이 크다. 대구지역의 상수원은 크게 낙동강원수와 청도 운문댐, 팔공산 공산댐, 가창댐 이다. 이중 낙동강과 운문댐의 수질은 2급수로 많이 좋아졌지만 가창댐과 공산댐은 3급수로 이 물을 사용하고 있는 정수장은 고도의 처리를 하여야만 수돗물로 사용이 가능하다. 그러나 대구의 고도처리 정수장은 두류미곡정수장에 설치되어있다. 현재 대구에는 7개의 정수사업소가 운영되고 있으며 하루 172만 톤의 물을 생산할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 가장 규모가 큰 매곡정수장의 경우 80만 톤/일 생산가능하며 고산정수장은 30만 톤/일 두류정수장은 31만 톤/일 생산가능하다.
대구에는 깨끗하고 안전한 수돗물이 공급되고 있음에도 불구하고 약수, 생수 등을 찾는 시민들이 많이 있다. 대부분의 시민들은 수돗물에 유해물질이 많이 함유되고 있다고 믿고 있다. 이런 원인에는 노후 상수 관과 물탱크의 오염이 큰 원인이 있다고 본다.
이런 문제를 관심 있게 보고 휴대용 DO METER을 이용하여 고도처리정수장지역의 용존산소 측정과 일반처리 용존산소를 측정한다. 그리고 각 데이터를 비교 평가하여 노후 상수 관과 물탱크의 상관관계를 유추해 본다.
2. 연구 방법
휴대용 DO meter를 이용하여, 일반처리지역인 대구 시지 지역과 경산지역의 수돗물과 고도처리지역인 대구 남산동지역과 대봉동 지역의 수돗물을 정기적으로 채취 측정하여 비교 데이터를 측정하여 물속의 유기물오염을 유추한다.
BOD, COD는 측정의 시간이 너무 많고 그에 따른 데이터가 불안정한 단점이 있지만 용존산소측정은 비교적 짧은 시간과 용존산소량을 유기물오염도의 상관관계를 연관시키면 쉽게 상수도의 상태를 알 수 있다.
3. 측정 지역 선정
대구시의 상수원 중 대부분은 낙동강을 원수로 사용하고 있다. 그중에서 두류정수장을 사용하는 중구 남산동과 중구 대봉동 지역을 중점적으로 조사하고 비교지역으로 운문댐 물을 원수로 사용하는 경산지역과 수성구 신매동, 욱수동, 월드컵경기장, 노변동 지역의 수돗물의 용존산소를 측정하여 두지역간 오염도를 비교한다.
Ⅳ. 연구결과 및 고찰
1. 낙동강원수 지역과 운문댐 원수 지역 간의 용존산소량
대구시의 수돗물은 07년 정수장별로는 두류정수장에서 66만 명 매곡정수장에서 118만 명 ,고산정수장에서 53만 명, 가창정수장에서 4만 명, 공산정수장에서 10만 명으로 수돗물을 이용하고 있다. 이중 중남구와 수성구 일부지역은 낙동강의 두류정수장물을 사용하고 있고, 서구와 북구, 달서구 일부지역은 매곡정수장물을 사용하고 있다. 그리고 경산과 수성구 일부지역엔 운문댐 물을 상수원수로 사용하고 있다
두류정수장을 사용하는 남산1동, 대봉1,2동 지역에 물을 취수하여 측정한 결과 용존산소량이 3.3ppm-3.5ppm정도를 유지 하였고 직수와 물탱크의 용존산소 차이는 크게 차이가 나타났고 0.2ppm에서 0.6ppm정도의 차이를 나타내었다. 매곡정수장의 경우는 중구삼덕동의 측정결과 3.4ppm의 용존산소량을 보였다. 매곡과 두류정수장은 낙동강을 원수로 쓰지만 모두 고도처리시설을 설치하고 노후 된 상수도관을 많이 교체하여 오염된 원수에 비해 그런대로 양호한 용존산소량을 나타낸 것으로 보인다. 경산지역의 용존산소량은 3.4ppm에서 3.7ppm의 용존산소량이 나타났다. 특히 이 지역은 운 문댐을 원수로 사용한 지역이고 운문댐의 원수자체가 낙동강보다 수질상태가 양호한 결과라 여겨 더 많은 용존산소량을 기대했지만 생각보다 적은 용존산소량을 보였다.
조사결과 중 특이사항은 직수로 물을 공급받는 곳과 물탱크로 물을 공급받는 곳의 오염도가 현격히 구분되는 점이다. 이러한 것은 물탱크의 관리가 제대로 이루어 지지 않은 곳이 대부분이고 더불어 물탱크로 인한 유기물의 오염 때문에 용존산소량이 적게 측정되었다고 보인다.
많은 가정은 아직도 직수보다는 가정 옥상에 설치된 물탱크를 많이 사용하고 있다. 수돗물이 부족하던 시절에는 수돗물을 안정적으로 사용하기 위해 옥상에 물탱크가 필요하였으나 현재에는 풍부한 수돗물이 생산되고 공급할 수 있는 배수시설을 갖추고 있어 과거와 같은 옥상 물탱크가 필요 없다. 물탱크가 설치된 5층 이하의 건물은 물탱크를 철거하고 직결급수를 시행하면 물탱크 관리 소홀에 따른 수돗물 수질오염을 예방하고 여름에는 시원하고 겨울에는 차갑지 않는 수돗물공급이 가능하다.
참고로 정수기의 물의 용존산소를 측정한 결과 5.7ppm의 측정치를 보였다. 물의품질을 여러 기준 으로 볼 때 물속의 산소량이 중요한 가치를 지닌다. 하천기준으론 3.4-3.5ppm의 용존산소는 4등급 수준 밖에는 되지 않는다. 실제로 시중에는 용존산소를 높여서 판매하고 있는 산소수가 있다. 용존산소가 적은 수돗물 보다 산소수의 효능이나 가치가 상당히 높아져 있다
-표1-낙동강 원수 지역 용존산소량 (시료측정일시 7월12-13일)
수돗물 채취 장소 용 존 산 소 량 정 수 지 물 탱 크 여 부중구 대봉2동 720 3.3ppm 두류정수지 직 수 중구 대봉1동137-5 3.5ppm 두류정수지 직 수중구 남산동593-6 3.4ppm 두류정수지 직 수중구 삼덕2가128-1 3.4ppm 매곡정수지 직 수중구 대봉동 138-1 3.0ppm 두류정수지 물탱크중구 대봉동 44-66 2.8ppm 두류정수지 물탱크중구 대봉동94-16 2.9ppm 두류정수지 물탱크중구 대봉2동150-22 3.4ppm 두류정수지 직 수중구 대봉동128-3 3.6ppm 두류정수지 직 수
표2- 운문댐을 원수로 사용하는 지역(시료측정일시 7월19-20일)
수돗물 채취 장소 용 존 산 소 량 정 수 지 물 탱 크 여 부경산시 옥곡동 180 3.6ppm 계양정수장아파트 지하 물탱크수성구 신매동 593-9 3.4ppm 고산정수장 직 수대구월드컵경기장 1 3.4ppm 고산정수장 직 수수성구 욱수동 111 2.8ppm 고산정수장 물 탱 크경산시 정평동 212 4.4ppm 계양정수장 직 수월드컵 경기장 2 2.9ppm 고산정수장 직 수노변동 498번지 2.8ppm 고산정수장 물 탱 크신매동 601번지 3.6ppm 고산정수장 직 수시지동 508-6번지 3.4ppm 고산정수장 물 탱 크
위 표1과 표2의 용존산소량을 비교해보면 낙동강과 운문댐을 원수로 쓰는 수돗물 지역 각각 대부분이 4.0ppm 이하의 용존산소량을 나타냈다. 이렇게 용존산소량이 적게 나타나는 것은 유기물의 오염도에 따라 차이를 나타낸다. 즉 일반 가정에서 직수를 사용할 때의 오염도와 물탱크의 오염도가 현격한 차이를 보이고 있다.
용존산소량이 적은 물의 경우는 물자체에 생명력이 현저히 떨어진다. 건강한 물의 용존산소량은 최소한 10ppm 내외로 녹아 있는데 시판 중인 산소수는 용존산소량이 무려 100ppm에 달한다고 한다. 중요한 것은 이러한 산소수가 인체의 건강에 많은 긍정적인 작용을 한다는 것이다. 숙취가 빨리 해소되고, 고혈압과 당료를 비롯해 다양한 질환에 도움이 된다. 그리고 운동능력 상승에도 많은 도움이 되어 히말라야 원정 시에 등반대의 식수로도 산소수가 많이 이용되고 있는 실정이다.
2. 용존산소수의 인체건강상의 기능
산소수의 작용기전은 간에 많은 영향을 준다. 간은 대사 작용이 가장 활발한 기관으로 산소를 많이 필요로 한다. 그런데 산으로 들어가는 혈액은 3분의1만 동맥혈이고 ,3분의2는 소화기관으로부터 흡수된 영양소와 함께 문맥이라는 혈관을 통해 들어오는 정맥혈이다. 간은 산소를 많이 필요로 하지만 폐와 같이 호흡을 할 수는 없다. 그래서 구조적으로 간은 산소 부족현상에 허덕인다. 산소가 풍부한 물을 마시면 산소는 소화관에서 물과 함께 흡수되어 바로 문맥을 통해 간으로 들어올 수 있다. 산 소수는 만성적인 산소 부족상태인 간에 직접 산소를 제공한다. 따라서 간이 활성화되면 당연히 숙치뿐 아니라 다양한 질환에 치유 효과를 나타낸다.
2-1. 각종 산소수의 효능
가. 음용으로 섭취된 산 소수는 호흡기관(폐)을 통하여 섭취된 기체 산소와 비교하여 각 세포조직에 흡수 전달하는 속도가 10배 이상 빠르다.
나. 산 소수는 위에서 위벽을 통해 산소가 흡수되게 하여 위와 복강에서 산소 분압을 높여준다. 특히 간으로 연결된 문 정맥에서 산소 분압 수치를 높여 간 내의 혈액순환이 정상적으로 이루어지게 한다. 이러한 과정을 통해 간세포는 활성화되고, 결국 간 기능을 강화시킨다.
다. 호흡을 통하여 산소를 공급할 경우 간에 축적되는 산소의 량은 약 4.8%이내이며 고농도 산소수를 통하여 장에서 흡수시킬 경우 간에 축적되는 산소의 량은 44%에 이른다.
라. 산 소수는 산소분압(산소가 혈액에서 차지하는 비율)을 높이고 이산화탄소 분압을 낮추는 역할을 한다. 이산화탄소 분압의 증가는 몸이 산성화 되는 한 요인으로 알려져 있기 때문에 이산화탄소 분압을 낮추는 산 소수는 결국 우리 몸이 산화되는 것을 막아준다. 물은 그 자체가 중성내지 약 알칼리 성을 가지고 있기 때문에 굳이 알칼리 수나, 알칼리 이온수를 마시지 않아도 된다.
마. 호흡으로 얻어지는 산소는 대부분 폐순환(혈액이 우심실과 폐동맥을 거쳐 폐에서 가스교환을 한 후 폐정맥을 통해 좌심방으로 들어오는 순환)에 관여하지만, 산소수로 얻어지는 산소는 모든 혈액 순환에 관여한다. 또한 폐순환은 전 혈액량의 9%밖에 차지하지 않는다.
바. 산소가 가지는 특성 중 하나인 신진 대상 향상과 물이 가지는 신진 대상 향상 능력이 결합하여 기체 산소보다 훨씬 효과적으로 세포의 형태를 유지하고 대사 작용을 높인다.
사. 산 소수는 산소뿐 아니라 영양소를 용해하여 이를 흡수, 운반해서 필요한 세포에 공급한다.
아. 혈액과 조직액의 순환을 원활하게 하여 체내에 불필요한 노폐물을 체외로 신속하게 배출한다.
3. 우리나라 먹는 물 기준치상의 용존산소 문제점
이렇듯 물속에 용존산소수의 중요성이 부각되는 현실에 비추에 볼 때 우리나라에선 먹는 물 수질기준을 보면 수역별, 항목별로 수질환경기준이 설정되어 있는데, 수역별로는 하천, 호소로 구분하고 항목별로는 생활환경기준인 ph, BOM, COD, SS, DO, 대장균군수, 총질소, 총인 등 8개 항목과 사람의 건강보호기준인 Cd, As, CN, Hg, 유기인, Pb, 6가크롬, PCB, 음이온계면활성제등 9개 항목으로 구분하고 있다. 또한 등급별로는 하천·호소에 5개 등급(Ⅰ~Ⅴ)으로 구분하여 각각 기준을 차등설정 하여 관리하고 있다.
문제는 먹는 물 수질기준에는 용존산소량 자체가 포함되어 있지 않는데 있다. 물론 상수도에서 일정한 용존산소량을 유지하는 것이 현실적으로 힘들다 하더라도 건강을 위한 적정한 용존산소량 기준치를 정하는 것이 필요하다.
그러나 하천수질기준으로 보면 수돗물 용존산소량은 공업용수 등에나 사용가능한 3급수나 4급수 기준으로 떨어지게 된다. 오염된 하천원수나 저수된 물을 정수해 수돗물로 사용하려면 정수장에서 물속의 각종 이물질 부유물질 등을 침전시킨 후 염소물질을 다량 투입해 세균을 제거한다. 이때 트리할로메탄 같은 발암성 물질을 생성하기도 한다. 수돗물의 잔류 염소는 물맛을 쓰게 하고, 체내에 들어와서는 인체와 공생하는 장내 미생물의 생존을 위협 할뿐 아니라 산화력으로 장내 미생물을 이상 발효하도록 한다. 잔류 염소와 용존산소와의 상관관계는 아직 알려진 바는 없지만, 염소의 소독 등으로 용존산소량이 줄어든다.
자연수는 14ppm까지 산소를 함유할 수 있으나 조사결과 수돗물의 산소는 기껏해야 2-4ppm 이다. 이처럼 수돗물의 산소 함유량이 적은 것은 표면 수 (호수나 강물에서)나 지하수를 철저히 소독하고 처리하는 과정을 통하여 식수가 얻어지기 때문이다.
이에 적용되는 기술 (탈 산화, 염소살균, 필터사용)이 산소량을 감소시킨다. 이에 더하여 공기와 전혀 접하지 않고 수도관을 통하여 소비자에 공급된다.
여기에 가정의 수도연결 관에서 오랫동안 물의 흐름이 머물게 되어 추가적으로 산소량이 감소된다. 병에 든물, 특히 시판 샘물은 산소의 함량이 아주 적어 1 리터에 2-4ppm정도 이며, 경우에 따라서는 그 이하가 되기도 한다.
물의 온도를 높이면 산소용해 능력이 떨어지고 물을 끓이면 산소는 완전히 사라진다. 즉 커피나 차의 뜨거운 음료수에는 산소가 없다. 독일에서는 급수시설에서 식수에 산소를 추가적으로 채우기 위해 노력 한다고 한다.
Ⅴ. 결론
본 연구는 간단한 DO METER(격막전극법)을 이용하여 우리가 매일 접하는 수돗물에 용존산소를 측정해 보았다. 그러나 대구지역의 수돗물의 대부분의 용존산소량이 4.0ppm을 기준으로 볼 때 거의 이 목표치를 유지하는 수돗물은 없었다. 물론 물속의 용존산소량이 물의 질을 평가하는 절대적인 기준은 아니지만 물을 살아있는 물질이라는 어느 학자의 주장이라면 우리가 먹는 수돗물의 용존산소량이 적은 것은 안타까운 현실이다. 특히 먹는 물의 기준치에 용존산소량이 반듯이 포함되어야 한다고 본다. 물론 실현하기 힘든 목표기준치가 되겠지만, 실현하지 못하기 때문에 기준자체에서 뺀다는 것은 우리나라 상수도 정책에 오류가 아닐 수 없다. 절대적 기준치는 아니더라도 당분간 실현할 때까지 만이라도 권고적 기준치라도 필요한 것은 아닐까 한다.
전반적으로 정수장에서 소비자에게 집적 전달하는 직수체계가 하루 빨리 이루어져야 할 것이다. 물탱크는 상수도 소비자에게 결정적인 오염원으로 국가에서 상수도 정책으로 이루어야할 첫 번째 과제이다. 끝으로 수돗물에 대한 불신은 상수원수에 대한 과학적이고 입체적인 관리로부터 탈피된다고 본다. 더불어 수도관에 대한 많은 투자와 연구도 수돗물의 불신을 불식 시키리라고 본다. 생명의 근본이 되는 물은 우리 삶에 없어서는 안 될 중요한 요소이다. 그러나 사람들은 이런 물의 기능과 중요성을 깨닫지 못함에 따라 물이 우리의 생활에 해를 가할 수도 있는 지경에 이르렀다. 물이 우리의 건강에 제 기능을 다 할 수 있도록 우리에게도 변화가 필요하다. 물에 대한 활발한 과학적 연구가 이루어지는 동시에 사람들의 물 인식도 변해야 한다. 좋은 물은 사람에게 건강과 장수, 아름다움을 가져다주고 생명을 지켜주는 역할을 하는 반면, 오염된 물은 생명을 위협하고 해친다는 것을 기억해야 할 것이다.
본 논문에서 아쉬운 점은 수돗물 용존산소에 관한 문헌이 제한되어 있어, 국내 관련 자료 부족으로 많은 정보를 얻을 수 없었던 점이다. 또한 혼자서 짧은 기간 동안 제한된 지역에서 시료를 채취해야하는 시간, 공간적 어려움이 있었다. 특히 용존산소는 온도와 압력에 의해 수중의 용해도가 변화되는데 당시의 정확한 온도와 고도를 기록하지 못한 오류도 있다. 또한 여름철에 날씨가 용존산소 용해도에 많은 영향을 끼칠 수도 있다는 문제가 있다. 따라서 장기간에 걸쳐 다양한 지역에서 이와 비슷한 실험들이 많은 이들에 의해 이뤄지기를 바란다. 이런 실험과 연구가 수돗물의 질적으로 향상시키길 바라며 논문을 마친다.
참고문헌-
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4, 리프씩, 물은 약인가 독인가? 2007
5, 뉴턴 물의 사이언스 2008
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