■ 물 (H 2 O) 에 관하여 - 교재 및 강의계획서 내용을 중심으로

■ ■ 물물 (H(H22O)O) 에 관하여에 관하여- - 교재 및 강의계획서 내용을 중심으로교재 및 강의계획서 내용을 중심으로

Cho In-Su.Cho In-Su.

물 질 의 근 원 물 질 의 근 원 - - 물물

자연과학대학 생명과학 전공 4 학년 조인수

3.3. 물은 곧 자원이다물은 곧 자원이다 ..

1. 1. 화학 분자로서 독특한 성질을 가진 물화학 분자로서 독특한 성질을 가진 물

2. 2. 물은 모든 생명현상의 무대이자 근원물은 모든 생명현상의 무대이자 근원

물의 중요성


물질의 근원 물질의 근원 - - 물물

발 표 순 서 발 표 순 서 / / 개 요개 요

1. 1. 화학 분자로서 독특한 성질을 가진 물화학 분자로서 독특한 성질을 가진 물 - - 수소결합 수소결합 / / 비열 비열 / / 밀도 밀도 / / 만능용매 만능용매 / / 표면장력 표면장력 / / 모세관현상 모세관현상 / /

NCWNCW


3. 3. 물은 곧 자원이다물은 곧 자원이다 .. - - 물처럼 풍부한 물질이 왜 부족한가물처럼 풍부한 물질이 왜 부족한가 ? (? ( 물의 순환과 자원으로서의 물물의 순환과 자원으로서의 물 ))

- - 물 소비 물 소비 (( 개인별 개인별 / / 국가별국가별 ))

- - 수질오염 수질오염 ( ( 종류 종류 / / 측정법 측정법 / / 정화법 정화법 ))

- - 미래는 어떨까 미래는 어떨까 ? (? ( 전망과 대책전망과 대책 ))Cho In-Su.Cho In-Su.


발 표 순 서 발 표 순 서 / / 개 요 개 요 ( ( 계 속 계 속 ))

1.1. 화학 분자로서 독특한 성질을 가진 물화학 분자로서 독특한 성질을 가진 물- - 수소결합 수소결합 / / 비열 비열 / / 밀도 밀도 / / 만능용매 만능용매 / / 표면장력 표면장력 / / 모세관현상 모세관현상 / NCW/ NCW



물 의 독 특 한 특 징물 의 독 특 한 특 징

■ ■ 화학 분자로서 독특한 성질을 가진 물 화학 분자로서 독특한 성질을 가진 물 1.1. 물 분자간의 수소결합물 분자간의 수소결합

분자간 분자간 HH 원자와 원자와 OO 원자 사이의 원자 사이의

상호작용상호작용수소결합 구조수소결합 구조 전체 모습전체 모습



물 의 독 특 한 특 징 물 의 독 특 한 특 징 (( 계 속계 속 ))

2. 2. 물의 비열 물의 비열 : 1Kcal / kgºC: 1Kcal / kgºC ▲ ▲ 체온유지의 원동력체온유지의 원동력 , , 지구의 환경에 결정적 역할지구의 환경에 결정적 역할

3. 3. 물의 밀도 물의 밀도 : 1g / cm: 1g / cm33 (4ºC) (4ºC) ▲ ▲ 물의 부피는 물의 부피는 4ºC4ºC 에서 최소가 되기 때문에서 최소가 되기 때문

온도와 물의 밀도온도와 물의 밀도 온도와 물의 부피온도와 물의 부피Cho In-Su.Cho In-Su.



4. 4. 표면장력 표면장력 / / 모세관 현상모세관 현상

금속고리의 표면장력금속고리의 표면장력 표면장력의 원인표면장력의 원인 모세관 현상모세관 현상




5. 5. 만능 용매로서의 물만능 용매로서의 물 ▲ ▲ 물은 소금과 같은 극성 물질은 잘 녹이지만 물은 소금과 같은 극성 물질은 잘 녹이지만

기름과 같은 무극성 물질과는 잘 섞이지 않는다기름과 같은 무극성 물질과는 잘 섞이지 않는다 . .

▲▲ 물에는 고체뿐 아니라 약간의 산소와 이산화탄소물에는 고체뿐 아니라 약간의 산소와 이산화탄소까지까지

녹녹일 수일 수 있어 물 속에서도 있어 물 속에서도 생생물이 살 수 있다물이 살 수 있다 ..

▲▲ 물은 소금물은 소금 , , 아미노산 등 많은 물질을 용해 시키므로 아미노산 등 많은 물질을 용해 시키므로

인체에 다양한 영양소와 인체에 다양한 영양소와 무 무기염류를 공급할 수 있다기염류를 공급할 수 있다 . .

▲▲ 이와 같이 훌륭한 용매로서의 물이란이와 같이 훌륭한 용매로서의 물이란 , , 곧 생명현상의 무대가 곧 생명현상의 무대가

물이라는 것을 의미한다물이라는 것을 의미한다 ..




6. NCW6. NCW 의 존재의 존재

▲ ▲ Nano Cluster WaterNano Cluster Water

▲ ▲ (H(H22O)nO)n

다양한 다양한 Cluster Cluster 단위단위







물 물 - - 생 명 의 근 원 생 명 의 근 원

■ ■ 물은 모든 생명현상의 무대이자 근원물은 모든 생명현상의 무대이자 근원 1. 1. 좋은 물만 마셔도 질병의 좋은 물만 마셔도 질병의 80%80% 를 예방 및 를 예방 및

자연치유 할 수 있다자연치유 할 수 있다 . (WTO. (WTO 보고서보고서 ))

2. 2. 인체조직의 물 구성 비율 인체조직의 물 구성 비율

: : 뇌 뇌 75%, 75%, 심장 심장 75%, 75%, 폐 폐 86%, 86%, 간 간 86%, 86%, 신장 신장 83%, 83%,

근육 근육 75%, 75%, 혈액 혈액 83%83%



물 물 - - 생 명 의 근 원 생 명 의 근 원 ( ( 계 속 계 속 ) )

3. 3. 물 은 곧 자 원 이 다물 은 곧 자 원 이 다 .. - - 물처럼 풍부한 물질이 왜 부족한가물처럼 풍부한 물질이 왜 부족한가 ? (? ( 물의 순환과 수자원물의 순환과 수자원 ))

- - 물 소비 물 소비 (( 개인별 개인별 / / 국가별국가별 ))

- - 수질오염 수질오염 ( ( 발생원 발생원 / / 측정법 측정법 / / 정화법 정화법 ))

- - 미래는 어떨까 미래는 어떨까 ? (? ( 전망과 대책전망과 대책 ))



자 원 으 로 서 의 물자 원 으 로 서 의 물


1.1. 물처럼 풍부한 물질이 왜 부족한가물처럼 풍부한 물질이 왜 부족한가 ??


■ ■ 물은 곧 자원이다물은 곧 자원이다 ..

1.1. 물처럼 풍부한 물질이 왜 부족한가물처럼 풍부한 물질이 왜 부족한가 ??

▲ ▲ 물 순환물 순환



1.1. 물처럼 풍부한 물질이 왜 부족한가물처럼 풍부한 물질이 왜 부족한가 ?(?( 계속계속 ))

▲ ▲ 세계 수자원 현황세계 수자원 현황


2. 2. 물 소비 물 소비 (( 개인별 개인별 / / 국가별국가별 ))


▲ ▲ 세계 각국의 강수량세계 각국의 강수량

2.2. 물 소비 물 소비 (( 개인별개인별 // 국가별국가별 ))



▲ ▲ 세계 각국의 세계 각국의 11 인당 가정용수 사용량과 우리나라인당 가정용수 사용량과 우리나라

2. 2. 물 소비 물 소비 (( 개인별 개인별 / / 국가별국가별 ) () ( 계속계속 ))



▲ ▲ 세계 각국의 세계 각국의 11 인당 사용 가능한 물과 우리나라인당 사용 가능한 물과 우리나라

2. 2. 물 소비 물 소비 (( 개인별 개인별 / / 국가별국가별 ) () ( 계속계속 ))



3. 3. 수질 오염 수질 오염 (( 발생원발생원 ))

▲ ▲ 오염물질의 발생원 오염물질의 발생원 : : 자연적인 것 자연적인 것 + + 인위적인 것 인위적인 것

- 인위적인 발생원 → 광산 , 공업 , 도시 , 농업 등

- 광산폐수 : 동 , 철 , 아연과 같은 금속과 현탁 ( 懸濁 ) 물질 카드뮴 등 중금속

배출 → 폐광 유출수를 관개 → 카드뮴 쌀 → 이따이병

- 공업폐수 : 제지 · 펄프공업 , 식품제조나 축산관련업 등 유기물의 배출업소

‥ 수은오염 : 대부분 화학공장으로부터 배출

‥ 시안 (CN) : 금속공업이나 도금업에서 배출

‥ 온수피해 : 발전이나 제철업에서 배출

- 도시하수 : 생활잡배수 + 분뇨 → 다량의 유기물이나 질소 , 인이 함유

‥ 생활잡배수 : 합성세제로 인하여 인이나 ABS( 계면활성제 ) 가 함유

- 농업배수 : 비료 중의 질소 , 인과 농약 성분이 유출

- 축산배수 : 분뇨 중의 유기물이나 질소 · 인이 유출

3. 3. 수질오염 수질오염 (( 발생원발생원 ))



3. 3. 수질 오염 수질 오염 (( 발생원발생원 ) () ( 계속계속 ))

▲ ▲ 수질 오염 성분의 분류수질 오염 성분의 분류

유해 독성물 유해 독성물 중금속 유독물 중금속 유독물 수은수은 , , 카드뮴카드뮴 , , 시안시안 , PCB , PCB 등등

유기물 등 유기물 등 유기물유기물 , , 산소산소 , , 부유물질 세균부유물질 세균 , , 수소이온수소이온 , , 수온수온

BOD, COD, TOC, DO, BOD, COD, TOC, DO, SS, SS,

탁도탁도 , , 투명도투명도 , pH , , pH ,

영양 염류 영양 염류 질소질소 , , 인 인 N, NHN, NH44, NO, NO33, NO, NO2 2 ,, P, POP, PO44

기 타 기 타 염분염분 , , 기름기름 , ,



3. 3. 수질 오염 수질 오염 (( 측정법측정법 ))

▲ ▲ 수질 오염의 측정수질 오염의 측정 - - 조사방법은 각각의 목적과 대상에 따라서 다르지만 ,

일반적으로 다음과 같은 방법이 이용된다 .

‥ 생물화학적 산소요구량 (BOD, biochemical oxygen demand)

‥ 화학적 산소요구량 (COD, chemical oxygen demand)

‥ 용존산소량 (DO, dissolved oxygen)

‥ TOC (total organic carbon)

‥ 부유물질 (SS, suspended solid)

‥ 투명도

‥ pH ( 수소이온농도 )



3. 3. 수질 오염 수질 오염 (( 정화법정화법 ))

▲ ▲ 자정작용자정작용 - 오염된 물이 시간이 경과함에 따라 다시 깨끗한 물로 되돌아가는 현상 .

▲ ▲ 자정작용의 종류자정작용의 종류

- 생물학적 자정작용 : 강이나 호수에 유기물이 흘러 들어가면 물 속의

호기성 미생물이 이를 분해하는 것

- 물 리 적 자정작용 : 강이나 호수의 유기물은 물이 흘러감에 따라 희석 ,

확산 , 침전등에 의해 농도가 낮아지는 것

- 화 학 적 자정작용 : 강이나 호수의 유기물은 산화 , 환원 , 흡착 , 응집등

여러 가지 화학적 반응에 의해 줄어드는 것



3. 3. 수질 오염 수질 오염 (( 정화법정화법 ) () ( 계속계속 ))

▲ ▲ 물의 자정작용물의 자정작용높은 농도의 유기 오염물질

↓

호기성 생물에 의한 분해↓

낮은 산소 농도↓

죽은 유기체들 ( 오염 )

↓

보다 낮은 산소농도 ( 오염 )

↓

혐기성 조건 + 광합성↓

다시 호기성 조건으로



3. 3. 수질 오염 수질 오염 (( 정화법정화법 ) () ( 계속계속 ))

▲ ▲ 상수 처리상수 처리 : 취수구 → 침사지 → 취수펌프장 → 前오존처리 → 착수지혼화지

→ 침전지 → 여과지 → 後오존처리 → 입상활성탄 → 여과지

→ 정수지 → 양수장 ( 펌프장 ) → 배수지 → 고지대양수장 → 가정

▲ ▲ 하수 처리하수 처리 : 침사지 → 유입펌프장 → 최초침전지 → 폭기조

→ 최종침전지 → 방류펌프장 → 방류

cf. 최초침전지 ,최종침전지 슬러지 처리시

→ 농축조 → 소화조 → 탈수기동 → 매립 ,해양투기



4. 4. 미래는 어떨까미래는 어떨까 ? (? ( 전망 및 대책전망 및 대책 ))

4. 4. 미래는 어떨까미래는 어떨까 ? ?

▲ ▲ 20252025 년경 전세계적인 물 부족 현상 도래년경 전세계적인 물 부족 현상 도래

: 유엔환경계획 (UNEP) 의 환경보고서 (GEO : Global Environmental Outlook)

▲ ▲ 2525 년후 인구증가만을 감안할 경우 년후 인구증가만을 감안할 경우 70%, 70%, 소비증가율까지 반영하면소비증가율까지 반영하면

90%90% 의 수자원을 인류가 사용하게 될 것으로 전망의 수자원을 인류가 사용하게 될 것으로 전망 ..

: 인간 이외의 생물종은 겨우 10% 의 수자원을 사용하는데 그치는 결과 초래

▲ ▲ UN UN 산하 인구행동연구소산하 인구행동연구소 (PAI : Population Action International)(PAI : Population Action International) 는는

보고서 보고서 "" 지속적인 물지속적인 물 :: 인구와 재생성 가능한 물 공급의 미래인구와 재생성 가능한 물 공급의 미래

(Sustaining Water : Population and the Future of Renewable(Sustaining Water : Population and the Future of Renewable

Water Supplies)" Water Supplies)" 발표발표 . . (2003)(2003)

: 25 년후 전 세계 인구의 67% 가 물부족을 체감하며 살게 될 것 .



4. 4. 미래는 어떨까미래는 어떨까 ? (? ( 전망 및 대책전망 및 대책 ) () ( 계속계속 ))

▲ ▲ 물의 부족과 오염은 인류의 건강을 위협물의 부족과 오염은 인류의 건강을 위협

- 현재 물과 관련된 이유로 사망하는 인구는 전쟁사상자의 10 배 (500 만명 )

▲ ▲ 물의 부족에 의한 생활수준의 저하물의 부족에 의한 생활수준의 저하

- 전세계 식량의 절반을 생산하는 중국 , 인도 , 그리고 미국의 지하수면은

매년 1.5m 식 낮아지고 있음 .

- 국제 물 관리연구소 : 대수층 고갈로 세계 곡물생산량은 최고 1/4 까지

감소할 수 있다고 경고

▲ ▲ 국제적인 물 분쟁심화국제적인 물 분쟁심화



▲ ▲ 대책 대책

- 합리적이며 친환경적인 수자원 확보가 절대적으로 필요

- 국내에서는 저수지 건설이나 지하수개발 등 주로 일반적인 구조적

방법에 의존 , 외국에서는 저수관리 시스템 , 물은행 , 가뭄명령등과

같은 비구조적인 방법과 지하수인공함양 , 중수도 , 염수담수화등

대체수자원개발에도 많은 노력을 기울이고 있다 .

따라서 우리나라도 수자원 확보방안의 다양화가 필요 .

- 기타 지하수 인공함양 , 우수활용 , 해수담수화 , 인공강우등 신기술

활용이 국내외적으로 추진 중 .

- 정부와 물 관련 기관 및 국민 모두가 참여하는 ‘물활용 사회’를

형성하도록 노력 .




▲▲ 미래의 수자원 개발




끝끝

ㅇ

ㅇ

국제적인 협력으로 냉철한 현실 파악과 미래 전망

그리고 지혜로운 대응

물의 중요한 성질이 생명에게 주는 의미와 중요성인식

자연 친화적인 하천환경 조성과 물 문화 육성

■ 물 (H 2 O) 에 관하여 - 교재 및 강의계획서 내용을 중심으로

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