정수시설운영관리사 자격 취득하기 - 제1화 염소 소독, 물과 어떤 화학 작용을 할까?

정수시설운영관리사 자격증 취득하기

염소 소독, 물과 어떤 화학 작용을 할까? 

 개인적인 목표를 위해 올 하반기 정수시설운영관리사 자격증을 취득하기로 결심했다. 문제는 뒤돌면 내가 무엇을 공부했는지 잊어버리는 탓에 이를 복기할 겸, 그리고 내가 어디서든 찾아볼 수 있을 나의 노트를 같이 정리할 겸, 그리고 미래의 관점에서 이 노트들에 대한 정보를 확인하고 갱신하기 위해 이를 블로그에 정리하기로 했다. 현재 객관식 문제집을 부여잡고 1회차 회독을 거의 마친 상태이다.

 염소 소독과 관련된 부분은 특히 자주 출제되는데, 막연하게 글로만 접하다 보면 굉장히 헷갈린다. 내 자신의 실력을 발전시키기 위해서는 이를 머릿속에 완전히 개념화 하는 과정이 필요하다. 그러나 해당 블로그는 누구나 보는 것이 가능하므로, 혹여나 이 정보를 참고하시는 분들이 있다면 정확한 수험서나 노트와 대조하기를 바란다.

왜 염소 소독을 알아야 할까? 

 필기시험 과목 중 '정수 처리' 파트를 공부하다 보면 염소 소독은 정말 중요한 개념으로 등장한다. 단순히 '소독한다'는 피상적인 이해를 넘어, 염소가 물속에서 어떤 화학적 변화를 겪고, 그 결과 소독 효과가 어떻게 나타나는지를 정확히 알아야 문제 풀이에 도움이 된다.

염소, 물속에서 어떤 반응을 하나?



염소(Cl2​)가 물(H2​O)에 녹으면, 다음과 같은 가수분해 반응이 일어난다.

이 반응을 통해 염산(HCl)과 핵심 소독 성분인 차아염소산(HOCl)이 생성된다. 차아염소산은 강력한 산화력을 가지고 있어서, 물속의 미생물을 불활성화시키는 역할을 한다.

생성된 물질들은 다음과 같다.

  •     염산 (): 강산성 물질.
  •     차아염소산 (): 약산성 물질이지만, 강력한 소독력을 가지고 있다. 정수 처리에서 염소 소독의 핵심 역할을 하는 물질이라고 할 수 있다.

차아염소산은 물의 pH에 따라 또 다른 해리 반응을 거친다.

바로 수소 이온

  • pH가 낮을 때 (산성 조건): 평형은 왼쪽으로 이동하여 차아염소산 (HOCl)의 농도가 높아진다. 차아염소산은 차아염소산 이온보다 소독력이 훨씬 강하기 때문에, 낮은 pH에서 염소 소독 효과가 더 좋다. 마치 식초(산성)가 세균을 더 잘 억제하는 것과 비슷하다.
  • pH가 높을 때 (알칼리성 조건): 평형은 오른쪽으로 이동하여 차아염소산 이온 (OCl−)의 농도가 높아진다. 차아염소산 이온도 소독력이 있지만, 차아염소산보다는 약하다. 따라서 높은 pH에서는 염소 소독 효과가 감소한다.

따라서 정수 처리 시에는 최적의 소독 효율을 위해 pH를 적절하게 조절하는 것이 중요하다. 보통 pH 6~8 사이에서 염소 소독이 이루어진다는 점도 기억할것!

결합 잔류 염소 vs 유리 잔류 염소

 염소는 물속의 암모니아성 질소와 반응해서 클로라민(NH2​Cl,NHCl2​,NCl3​)이라는 결합 잔류 염소를 형성하기도 한다.

  • 모노클로라민 : NH3​+HOCl→NH2​Cl+H2​O
  • 디클로라민 : H2​Cl+HOCl→NHCl2​+H2​O

결합 잔류 염소는 유리 잔류 염소보다 소독력은 약하지만, 물속에 오래 남아 배수관망에서 지속적인 소독 효과를 나타내는 장점이 있다고 한다.

요약

염소 소독은 정수 처리의 핵심이며, 그 과정에서 일어나는 화학 반응과 pH의 영향은 정수시설운영관리사 시험에서도 중요한 부분을 차지한다. 이 두 가지는 꼭 외우자.

  • pH가 낮은 산성조건에서 염소 소독효과가 더 좋다.
  • 유리 잔류 염소가 소독력이 더 강하다. 

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