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J. Kor. Soc. Environ. Eng., 36(9), 614~623, 2014

Original Paper

http://dx.doi.org/10.4491/KSEE.2014.36.9.614

ISSN 1225-5025

† Corresponding author E-mail: [email protected] Tel: 051-669-4789 Fax: 051-669-4609

상수관망에서 발생하는 이물질의 성분분석

The Component Analysis of Foreign Substance Occurred in Water Distribution Networks

최민아․김도환*,†․배철호․이두진․최두용

Min-Ah ChoiㆍDo-Hwan Kim*,†ㆍChul-Ho BaeㆍDoojin LeeㆍDoo Yong Choi

한국수자원공사 K-water연구원․*부산광역시 상수도사업본부 수질연구소

K-water Research Institute, Korea Water Resources Corporation*Water Quality Institute, Busan Water Authority

(Received May 7, 2014; Revised September 24, 2014; Accepted September 26, 2014)

Abstract : Customers water quality complaints by foreign substance in local water service can be able to call the main cause bring the distrust for tap water and inhibiting the rate of drinking water. In this study, foreign substances were collected in the target region. Foreign objects were subjected to qualitative and quantitative analysis of compounds and elements components to reveal the cause of detection. Also, resolve the complaints by foreign substance and improve the reliability for tap water providing high quality water supply scheme. Collected substances at the water quality complaint area were included in inorganic compounds due to internal corrosion and aging pipeline, as well as organic compounds containing a large amount of carbon (C) and oxygen (O) component. To decide and reduce for foreign substance, objective assessment of pipe condition in target area was required.Key Words : Foreign Substance, Water Quality Complaints, Tap Water, Inorganic Compounds, Organic Compounds

요약 : 지방상수도에서 이물질에 의한 수질민원은 수돗물에 대한 불신을 초래하고 음용률을 저해하는 가장 큰 요인이라 할

수 있다. 본 연구에서는 수질민원 대상지역의 이물질 수집 및 시료의 정성 및 정량분석을 실시하여 이물질에 함유되어 있는

화합물과 원소성분을 검출함으로서 이물질 발생의 원인을 밝히고 해결방안을 모색하고자 하였다. 또한 상수관로 내부의 이

물질로 인해 지속적으로 발생하는 수질민원을 해소하고 수돗물에 대한 신뢰성 향상 및 양질의 수돗물 공급을 위한 방안을

마련하고자 하였다. 민원지역에서 포집된 이물질은 관로의 내부부식 및 노후화로 인한 부식생성물의 무기화합물뿐만 아니라

탄소(C) 및 산소(O)성분을 다량 함유한 유기화합물도 포함하고 있었다. 이물질에 대한 정확한 판단과 저감을 위해 객관적인

대상지역의 관상태평가가 필요한 것으로 조사되었다.주제어 : 이물질, 수질민원, 수돗물, 무기화합물, 유기화합물

1. 서 론

국민들의 생활수준 향상으로 수돗물에 대한 기대와 요구

수준이 많아지고 있는 가운데 건강한 물 공급과 수돗물의

음용률을 높이고자 환경부 및 각 지방자치단체 등의 수도

사업자는 많은 노력을 기울이고 있으며, 정수처리공정의 향

상과 상수관망의 용수공급 시스템에 대한 투자를 점차적으

로 확대하고 있다.1~3) 2012년 기준으로 국내의 상수도 서비

스관련 민원을 살펴보면, 요금에 관한 민원이 전체의 62.8% (677,877건)로 가장 많았으며, 누수 14.5% (156,508건), 기타 13.4% (144,648건), 출수불량 4.8% (52,074건), 단수 2.8% (30,731건), 수질민원 1.4% (14,596건), 과수압 0.2% (1,891건) 및 불친절 0.04% (470건) 순으로 나타났다.4) 상수도의

수질에 대한 민원이 전체민원의 1.4% (14,596건)로 많은 것

은 아니지만 국민의 물복지 실현 및 수돗물의 불신해소와

음용률 향상을 위해서는 국가적인 서비스 차원에서 필히 해

소해야 할 문제들이다. 일반적으로 수용가의 소비자들에 의

한 수돗물 수질민원은 탁도 유발물질 및 이물질들에 대한 것

으로 적수, 흑수 및 입자성 물질들이 발생하는 경우가 대부

분이다.5,6) 외국의 경우에도 상수관망 및 수돗물에서의 색도

발생과 탁도 증가가 수질민원의 최대 원인이며, 이물질의

발생과정과 메커니즘이 명확히 규명되거나 이해하기가 쉽

지 않은 것으로 알려져 있다.7) 상수관망에서 이물질이 발

생하는 원인은 금속관로의 산화, 도장재 등의 박리, 유무기

물 및 슬라임 등의 침전, 생물학적인 영향과 상수관망에 대

한 유지관리가 제대로 이루어지지 못하였기 때문이다.8~10) 최근에는 온라인 수질계측센서 기술의 발달로 원수, 정수처

리공정 및 상수관망에서의 수질변화를 실시간으로 감시함

으로써 관리자에게 데이터를 제공하고 경보를 통해 신속히

이상 유무와 대처방안을 제공하는 등 보다 향상된 수돗물

을 공급하고자 세계적으로 많은 노력을 기울이고 있는 추

세이다.11~13) 상수관망에 대한 실시간 수질모니터링 뿐만 아

니라 수돗물의 이물질을 포집하여 입자성 물질들에 대한 기

기분석을 통해 정성 및 정량분석을 수행함으로써 수중에 존

재하는 미량원소들과 화합물들을 분석하고 원인규명 및 해

소방안에 대한 연구들이 수행되고 있다.14,15) 국내외적으로

615J. Kor. Soc. Environ. Eng.


대한환경공학회지 제36권 제9호 2014년 9월

Fig. 1. Composition ratio of distribution pipes and types in PJ provincial city.

Fig. 2. Photographs of field study on customer water quality complaint area in PJ provincial city.

수돗물에 대한 수질민원은 계속해서 발생되고 있으며, 양질의 수돗물을 공급하기 위해서 수도사업자와 연구자들은

상수관로의 개량, 교체, 관세척(cleaning), 플러싱(flushing), 부식방지 및 수질제어 등의 기술들을 적용하고 있다.16,17)

본 연구에서는 PJ시 지방상수도 급수구역에서 지속적으로

발생하는 수질민원을 해소하고자 샘플링된 이물질에 대한

기기분석 등을 통해 정성 및 정량분석을 실시하여 화합물 및

원소성분에 대한 정확한 분석을 실시함으로써 이물질 발생

의 원인을 밝히고 해결방안을 모색하고자 하였다. 이물질 분

석을 위해서 수행한 기기분석방법은 SEM-EDS (Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Spectroscopy), ICP (Inductively Coupled Plasma), XRD (X-ray Diffractometer), GC-MS (Gas Chromatograph/Mass Spectrometer) 및 자동원

소분석 등이며, 이를 통해 해당 시료의 정확한 정보를 얻고

자 하였다. 또한 본 연구를 통해 수돗물에 대한 불신을 해

소하고 양질의 물을 공급하기 위해서 상수관망에서 시설물

들에 대한 유지관리와 정기적인 관망진단 및 이물질의 성분

분석 등을 포함한 수질조사의 중요성을 확인할 수 있었다.

2. 실험재료 및 방법

2.1. 대상지역 현황 및 조사지점

본 연구의 대상지역은 PJ시 지방상수도 급수구역으로 MS정수장(Q = 96,000 m3/일)에서 급속여과 및 고도처리(오존 +입상활성탄)공정을 모두 적용하여 생활용수를 공급하고 있

다. 급수인구는 2012년말 기준으로 382,709명으로서 급수

보급률은 95.8%이며, PJ시의 총 관로연장은 1,875 km로 도

수관이 8.2 km (0.44%), 송수관이 7.4 km (0.39%), 배수관

이 1,059 km (56.49%), 급수관이 800 km (42.68%)를 차지하

고 있다. 관종별로는 덕타일주철관 931.3 km (49.67%), 기타 412.8 km (22.01%), 스테인레스관 401.5 km (21.41%), 도복장강관 86.0 km (4.59%), PVC관 31.2 km (1.66%), PE관 8.2 km (0.44%), 주철관 4.1 km (0.22%) 순으로 매설되어

있다(Fig. 1).4)

관로 내부에서 탁도 증가 및 수돗물에서 이물질 등이 산

발적으로 발생하여 이를 해소하고 보다 양질의 수돗물을 지

역주민들에게 공급하고자 이물질을 포집하여 샘플링된 시

료의 성분에 대한 정성 및 정량분석을 수행하였다. 해당지

역의 관종은 DCIP (Ductile Cast Iron Pipe, 덕타일주철관)로 관경은 80~200 mm이며, 관길이는 4,187 m, 매설년도는

1993년과 1994년 이다. 해당구간의 수질민원발생은 2011년

46회, 2012년 41회 및 2013년 31회 등 최근 3년간 수질민

원접수는 118회로 빈번히 발생하였다. Fig. 2는 수질민원이

발생한 수용가에서 진행한 시료채수 및 현장조사 사진으로

탁수발생이 심한 것으로 조사되었다. Table 1은 민원발생지

역 및 샘플링 지점의 관로정보를 정리하여 나타낸 것이다.

Table 1. Situations of customer’s water quality complaints for three years in PJ city target area

Classification Pipe material Pipe size (mm) Laying year

Customer complaints area

ADCIP (Ductile cast iron pipe)

150 1994

B 80 1993

Sampling point 150 1994

616 J. Kor. Soc. Environ. Eng.

최민아․김도환․배철호․이두진․최두용

Journal of KSEE Vol.36, No.9 September, 2014

Fig. 3. Water quality complaints area and foreign substance sampling point (a) and water supply distribution diagram in PJ provincial

city (b).

Fig. 3(a)는 PJ시에서 수질민원이 발생한 지역들과 현장

시료채수 지점을 나타낸 관망도이다. 수질민원 발생지역과

샘플링 지점이 다른 이유는 대상지역이 소블록으로 구축되

어 있으며, 물의 흐름이 단방향이 아닌 양방향이나 순환하

는 형태로 이루어져 있어 관로상에서 샘플링이 용이한 중간

지점을 선정하여 시료를 채수하고자 하였기 때문이다. Fig. 3(b)는 대상지역의 용수공급 계통도 및 민원발생지점을 나

타낸 것이다.

2.2. 이물질 분석항목 및 방법

2.2.1. 장방출 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope)

장방출 주사전자현미경(SEM)은 전자총 부분의 필라멘트

(filament)에 전원을 가하여 방출된 전자를 높은 전압(10~30 kV)으로 가속하여 집속렌즈로 모아서 시료 표면에 조사시

켜 시료에서 방출되는 여러 가지 신호 중 2차 전자를 검출

하여 영상을 만드는 원리를 이용한다. 시료 표면을 관찰하

는 기능 이외도 여러 부속장비(EDS, Energy Dispersive Spec-troscopy 등)를 장착하여 정성, 정량분석과 후방 산란 전자

를 이용한 이미지 관찰도 가능하다. 또한, 시료를 tilt하여

전자빔과 시료구성 원자 사이의 회절반응을 통하여 형성된

패턴(pattern)을 수집하여 결정구조를 확인할 수 있고, 결정

입계, 결정의 방향성 등의 관찰도 가능하다.18) 본 연구에

사용된 SEM 분석기의 제작사는 JEOL이고, 모델명은 JSM- 7000F이다.

2.2.2. 유도결합플라즈마질량분석기(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer)

ICP-MS(유도결합플라즈마질량분석기)는 시험용액 중의

분석원소를 유도결합플라즈마에 의해 이온화하여 이온화된

원소의 질량/전하수의 비(m/z)에 따라 분리된 이온 스펙트

럼과 그의 강도에 의해 각각 정성 또는 정량분석이 가능한

기기이다. 다원소 동시분석, 넓은 농도의 범위분석, 적은 간

섭효과, 낮은 검출한계, 스펙트럼이 간단하여 정성 및 정량

분석이 용이한 장점을 가지고 있다.19) ICP-MS의 제작사는

Perkin-Elmer이며, 모델명은 ELAN 6000, ELAN DRC II를

사용하여 중금속을 분석하였다.

2.2.3. 유도결합플라즈마방출분광기(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer)

ICP-AES(유도결합플라즈마방출분광기)는 고온의 플라즈

마에 의해 방출된 분석원소의 파장과 그의 강도에 의해 정

성 또는 정량분석이 가능한 기기이다. UDA (Universal Data Acquisition) 기능으로 1개 원소 단일 파장의 측정만으로 모

든 원소의 전 파장 측정, 데이터 수집으로 reprocessing이

가능하다. Hg, As, Se, Sb, Te, Bi, Sn 원소분석시 Hydride Generator를 이용하면 ppb 단위까지 분석할 수 있다. 특히, 토양, 환경, 수질분석에 있어서 규제 대상이 되는 중금속 및

무기원소 분석이 필요한 모든 분야에 대해 폭 넓은 응용범

위를 가지므로 소재의 특성을 규명, 연구하는데 유용하다.19) 본 연구에 사용된 ICP-AES의 모델명은 OPTIMA 7300 DV, OPTIMA 3800 DV (Perkin-Elmer)이다.

2.2.4. 고성능 X-선회절분석기(High Performance X-ray Diffractometer)

XRD분석기는 powder 및 bulk thin film 등 다양한 형태를

지닌 시료에 X-ray를 조사하여 나오는 회절패턴을 분석하

는 장비로서 결정의 기하학적 특징, 내부구조 및 그 성질들

에 관하여 연구하는 학문에 주로 활용되고 있다. 또한 각종

물질의 결정구조를 파악하고 혼합물 상태에서 정성분석 및

각 물질별 함량비를 정량적으로 분석하는데 유용하며, 화합물의 상태연구, 결정입도 측정 등 다양한 분야에서 활용

되고 있다.20) XRD 분석기는 독일의 Bruker AXS에서 제작

한 D8 ADVANCE를 사용하였다.

2.2.5. 기체크로마토그래프/질량분석기(Gas Chromato-graph/Mass Spectrometer)

GC-MS는 혼합물 상태인 유기화합물을 기체크로마토그래

프에 의해 분리한 후 질량분석기를 이용하여 정성 및 정량

분석을 하는 기기이다. 질량분석기 Ion source에 의해 이온

화된 이온을 m/z로 기록한 질량 스펙트럼을 해석하여 물질

의 화학적 구조, 화학반응 분자량 등을 확인할 수 있다.19) Table 2는 GC-MS의 규격 및 분석조건 등을 정리하여 나타

낸 것이다.




Fig. 4. Sampling foreign substance and naked eye observation.

Table 2. GC-MS standard and analytical condition

Gas Chroma-tograph

Model Clarus 600

Company PerkinElmer

Column HP-5 (30 m×0.25 mm, 0.25 µm)

Oven temperature (℃)- 50℃-5 min- 2,800℃-5 min (10℃/min)

Split ratio 20:1

Mass Spectro-

meter

Model Clarus 600 T

Company PerkinElmer

Interpace temperature (℃) 200

Ion source temperature (℃) 200

Electron energy (eV) 70

Multipler voltage (V) 400

Data base MS Search v2.0

Head-space

Model Turbomatrix 40 Trap

Company PerkinElmer

Oven temperature (℃) 180

Thermo time (min) 15

Needle temperature (℃) 185

Transferline temperature (℃) 190

Injection volume (mL) 0.16

2.2.6. 자동원소분석기(Automatic Elemental Analyzer)자동원소분석기는 유기화합물의 주성분인 C, H, N, S, O

를 정성 및 정량분석을 함으로써 미지 시료의 조성 성분비를

구할 수 있고, 실험식을 유추할 수 있는 기기이다. 약 1,800

Table 3. Automatic elemental analyzer standard and analytical

condition

C, H, N, S

Model Flash EA 1112 series

Company Thermo fisher scientific

Program Eager 300 for EA 1112

Temperature (℃)Furnaces temp. : 900Oven temp. : 65

Gas flow (mL/min.)- Carrier (He) : 140- Oxygen : 250- Reference : 100

System timing (sec)- Cycle (run time) : 650- Sampling delay : 12- Oxygen injection End : 5

Column Porapak PQS (PTFE : 2M, 6×5 mm)

Detector TCD

℃에서 연소된 시료는 반응관에서 환원되고 GC칼럼을 통

과하면서 이동속도에 따라 분리되고 TCD (Thermal Con-ductivity Detector)에서 검출된다. Table 3은 자동원소분석

기의 규격 및 분석조건 등을 정리하여 나타낸 것이다.

3. 실험결과 및 고찰

3.1. 육안관찰

대상지역에서 포집한 이물질은 Fig. 4와 같이 짙은 흙갈

색을 띠고 있으며, 황산(H2SO4)과 에탄올(C2H5OH)에 각각

이물질을 소량 용해시킨 결과, 에탄올(C2H5OH)보다는 황

산(H2SO4)에 용해가 되는 것으로 조사되었다. 일반적으로 무

기물은 산성용액에 용해가 잘 되며, 유기물은 알코올 용액

에 용해가 잘 되는 특징을 가지고 있다. 따라서 PJ시 지방

상수도에서 채수한 이물질의 성상은 무기물질이 대부분인

것으로 판단되었으며, 보다 구체적이고 객관적인 정성 및 정

량분석을 위하여 여러 가지 기기분석을 실시하였다.

3.2. SEM 및 EDS 분석결과

PJ시 지방상수도의 민원발생지역에서 포집한 이물질의

정성 및 정량분석을 위하여 SEM (Scanning Electron Micro-scope) 및 EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) 분석을 실

시하였다. SEM 촬영결과, 포집된 이물질 시료는 결정크기

가 불규칙하고 정확히 어떠한 성분으로 구성되어 있는지 이

미지 상으로는 확인하기가 어려워 EDS 분석을 함께 실시

하였다. EDS는 원소성분을 분석하는 장비 중 하나로 SEM분석 장비에 액세서리로 부착되어 사용되고 정성 및 정량

분석이 가능하다. Fig. 5는 EDS 분석결과를 정리한 것이고,

Fig. 5. Element weight percentage by SEM-EDS analysis of fo-

reign substance sample.




(a) Electron image (b) Spectrum peak

Fig. 6. The result of SEM-EDS analysis for foreign substance.

Fig. 7. Element weight percentage by SEM-EDS analysis of foreign substance in other region.

Fig. 6은 EDS 분석에 사용된 SEM 이미지와 각 원소들의

spectrum peak 그래프 결과를 나타낸 것이다. SEM-EDS 분석결과에서 포집된 이물질 시료에 가장 많이 함유되어 있

는 원소는 탄소(C, 56.49%)와 산소(O, 21.53%)이며, 염소

(Cl, 6.61%), 알루미늄(Al, 4.27%), 철(Fe, 3.86%), 황(S, 3.79 %), 칼슘(Ca, 2.12%), 규소(Si, 1.11%), 마그네슘(Mg, 0.22%) 순인 것으로 조사되었다. 따라서 민원발생지역의 이물질 성

분은 금속관로의 내부부식에 의한 철산화물이나 정수된 처

리수 및 관로내 수중의 망간에 의한 망간산화물보다는 탄

소(C)성분이 많이 함유된 무기 및 유기화합물이나 산소(O)에 의해 산화된 형태의 화합물들이 많은 것으로 판단된다. 또한 소독제에 의한 수중의 염소(Cl), 응집제에 의한 알루

미늄(Al) 및 금속관의 부식으로 인한 철(Fe) 성분도 포함된

것으로 조사되었다.SEM-EDS 분석결과를 보다 정확하게 비교하기 위하여

DD시 지역의 상수관로 내에서 포집한 결절이나 슬라임 등

의 분석결과를 Fig. 7과 8에 나타내었다.

DD시 지역의 이물질에 대한 SEM-EDS 분석결과를 살펴

보면, SEM 촬영 이미지뿐만 아니라 원소의 무게비도 확연

히 차이가 있는 것을 알 수 있다. 시료 DD-1~3은 철(Fe)과

산소(O) 원소의 무게비가 각각 60%, 30% 이상이고, SEM 이미지도 철(Fe) 성분의 부식산화물 구조를 나타내는 반면

에 DD-SL은 관체 내의 슬라임을 채취하여 분석한 것으로

산소(O, 43.49%), 알루미늄(Al, 26.0%), 망간(Mn, 14.64%), 규소(Si, 7.39%), 철(Fe, 4.77%) 성분 등인 것으로 나타나 PJ시에서 발생하는 이물질 성분과 차이가 있는 것으로 조사

되었다.

3.3. ICP 분석결과

Fig. 9는 포집한 이물질의 ICP(유도결합플라즈마) 분석결

과를 정리하여 나타낸 것으로 철(Fe) 14,057 mg/L, 알루미

늄(Al) 7,152 mg/L, 규소(Si) 3,190 mg/L, 칼슘(Ca) 2,946 mg/L, 마그네슘(Mg) 717 mg/L, 아연(Zn) 383 mg/L, 망간(Mn) 238 mg/L 및 구리(Cu) 54 mg/L 순으로 분석되었다. PJ시




Site Electron image Spectrum peak

DD-1(Tubercle)

DD-2(Tubercle)

DD-3(Tubercle)

DD-SL(Slime)

Fig. 8. The result of SEM-EDS analysis for foreign substance (tubercle and slime) in other region.

Fig. 9. The result of ICP analysis for foreign substance.

민원발생지역의 샘플링지점에서 포집된 이물질에 대한 ICP 분석결과에서는 철(Fe) 성분이 가장 많은 것으로 분석되어

금속관로의 부식으로 인한 영향이 어느 정도 있는 것으로

판단된다.

Fig. 10은 DD시 지역의 이물질 시료에 대한 ICP 분석결과

를 나타낸 것으로 DD-1~3인 결절 시료는 철(Fe) 성분이 다

른 원소성분들보다 훨씬 많은 것으로 분석되었고 DD-SL인

슬라임 시료는 알루미늄(Al) 성분이 가장 많고 철(Fe)과 망




Fig. 10. The result of ICP analysis for foreign substance in other region.

Fig. 11. The result of XRD analysis for foreign substance.

간(Mn) 성분이 다소 함유된 것으로 분석되었다. 따라서 결절

과 슬라임에 함유된 원소성분에는 확연한 차이가 있으며, PJ시 민원발생지역의 이물질 시료에 대한 각 원소들의 농도

는 DD시 보다 아주 낮은 농도로 검출되었다.

3.4. XRD 분석결과

포집된 이물질 시료의 성분을 파악하기 위하여 XRD (X- ray Diffraction)을 이용한 화합물의 성분분석을 실시하였으

며, 그 결과를 Fig. 11에 나타내었다. 포집한 이물질에는

Carbon (C, 탄소) 61.8%, Muscovite (KAl2(Si,Al)4O10(OH)2, 백운모) 31.4%, Calcium Silicon Oxide (CaSiO3, 칼슘규소

산화물) 5.7%, Silicon Oxide (SiO2, 규소 산화물) 1.0%의

화합물 함량비를 가지고 있는 것으로 조사되었다.XRD 분석결과에서 탄소(C) 성분이 많은 것은 이물질 내

에 유기화합물이 많은 것을 의미하고 백운모는 일반적으로

화산암을 제외한 각종 암석 중에서 매우 널리 분포하고 다

른 광물의 분해로 인하여 생성되기도 한다. 그리고 규소는

암석과 토양의 주된 성분으로 지구의 외각층을 구성하는 원

소중의 하나이다. 규소는 산소와 결합하여 암석중에 규산

화물, 규산염의 형태로 암석과 토양을 이루고 있다. 따라서

XRD 분석결과에서는 포집된 이물질의 화합물들이 상수관

로 내의 금속부식으로 인한 부식산화물이 아닌 것으로 나

타났다.Fig. 12는 DD시의 상수관로 내의 이물질들에 대한 XRD

분석결과를 정리한 것으로 PJ시 민원발생지역에서 포집한

이물질 분석결과와 비교하고자 하였다. XRD 분석결과인

DD-1~3(결절)에서는 철(Fe)의 부식산화물인 Lepidocroite (Fe-OOH), Iron Oxide (Fe3O4), Goethite (FeO(OH) 등이 확인되

어 PJ시 이물질 화합물 성분과 다른 것으로 나타났으며, 관체내의 슬라임을 채취하여 분석한 DD-SL에서는 Quartz (SiO2)가 주성분인 것으로 조사되어 침적물의 화합물 성분이 PJ시

이물질의 규소(Si) 화합물과 유사한 것으로 나타났다.




Site XRD analysis result

DD-1(Tubercle)

DD-2(Tubercle)

DD-3(Tubercle)

DD-SL(Slime)

Fig. 12. The result of XRD analysis for foreign substance (tubercle and slime) in other region.

3.5. GC-MS 분석결과

포집한 이물질에 대한 유기화합물의 정성 및 정량분석을

위하여 GC-MS (Gas Chromatograph/Mass Spectrometer) 분석을 실시하였다. Fig. 13은 GC-MS 분석결과를 정리하여 나




Fig. 13. The result of GC-MS analysis for foreign substance.

Table 4. The result of automatic elemental analyzer for foreign

substance

Component name Average

Nitrogen (N) % 0.60

Carbon (C) % 43.25

Hydrogen (H) % 4.54

Sulphur (S) % 2.41

타낸 것으로 시료 내에서 가장 많이 함유된 유기화합물은

Acetic acid(아세트산)와 Formic acid(포름산)로 분석되었다. 따라서 PJ시 지방상수도에서 발생하는 이물질은 무기화합

물뿐만 아니라 유기화합물도 함유하고 있는 것으로 조사되

어 대상지역의 금속관에서 부식 및 노후로 인한 이물질뿐만

아니라 관로 내의 슬라임에서 나타나는 다양한 화합물들이

존재하는 것으로 판단된다.

3.6. 자동원소 분석결과

자동원소분석기는 유기화합물의 주성분인 탄소(C), 수소

(H), 질소(N), 황(S), 산소(O)를 정성 및 정량분석을 수행함

으로써 미지 시료의 조성 성분비를 구할 수 있는 것으로 PJ시 이물질 시료에 대한 자동원소분석 결과를 Table 4에 정리

하여 나타내었다. 분석결과를 살펴보면, 탄소(C)가 43.25%로 가장 많은 것으로 검출되었고 수소(H) 4.54%, 황(S) 2.41%, 질소(N) 0.60%로 검출되었다. 따라서 PJ시 지방상수도 수질

민원지역의 샘플링지점에서 포집된 이물질에는 유기화합물

들이 함유되어 있는 것으로 판단된다.

4. 결 론

PJ시 지방상수도 수질민원 발생에 따른 이물질의 성분분

석을 실시한 결과를 종합적으로 정리하면, 민원지역의 샘플

링지점에서 포집한 이물질은 관로의 내부부식 및 노후화로

인한 부식생성물의 무기성분 뿐만 아니라 탄소(C) 성분을

함유한 유기성분도 다량 포함하고 있는 것으로 조사되어 관

내부에 슬라임과 같은 이물질이 많은 것으로 판단되었다. 그러나 보다 정확한 관상태평가를 위해서는 민원발생 대상

지역의 DCIP 시편을 일부 및 주요지점에서 채취하여 구체

적인 기계적 강도시험(잔존강도), 금속관의 화학적 조성, 관

내부표면의 조직검사, 주철관 내부 코팅제의 박리정도, 파손위험성평가 및 관로 내의 부단수 내시경 관찰 등을 실시

하여 보다 객관적인 데이터들을 기초로 대상지역 관로에 대

한 노후도 평가를 실시함으로써 근본적인 문제해결을 위한

노후관 교체여부를 결정할 필요가 있다. 현재 수돗물의 이

물질 발생으로 인한 수질민원을 저감하기 위한 방안으로는

현장에서 운영 중에 있는 자동이토시설을 주기적으로 운영

하고 수질민원발생지역에 대한 효과적인 플러싱을 위하여

사전조사 및 플러싱 운영계획을 수립하여 실시함으로써 보

다 양질의 생활용수를 지역주민들에게 공급할 수 있도록

하여야 할 것으로 판단되었다. 본 연구를 통해 수행한 이물

질의 성분분석결과를 정리하면 다음과 같다.

1) SEM-EDS 분석결과에서 포집된 이물질 시료에 가장 많

이 함유되어 있는 원소는 탄소(C, 56.49%)와 산소(O, 21.53%)이며, 염소(Cl, 6.61%), 알루미늄(Al, 4.27%), 철(Fe, 3.86%), 황(S, 3.79%), 칼슘(Ca, 2.12%), 규소(Si, 1.11%), 마그네슘

(Mg, 0.22%) 순으로 조사되었다. 따라서 이물질 성분은 탄소

(C)성분이 많이 함유된 무기 및 유기화합물이나 산소(O)에

의해 산화된 형태의 화합물들도 많은 것으로 판단되었다.2) 포집된 이물질의 ICP(유도결합플라즈마) 분석결과에

서는 철(Fe) 14,057 mg/L, 알루미늄(Al) 7,152 mg/L, 규소(Si)




3,190 mg/L, 칼슘(Ca) 2,946 mg/L, 마그네슘(Mg) 717 mg/L, 아연(Zn) 383 mg/L, 망간(Mn) 238 mg/L 및 구리 54 mg/L 순으로 분석되어 철(Fe) 성분이 가장 많아 관로의 내부부식

으로 인한 영향이 있는 것으로 판단되었다.3) XRD (X-ray Diffraction)을 이용한 화합물의 성분분석에

서는 Carbon (C, 탄소) 61.8%, Muscovite (KAl2(Si,Al)4O10(OH)2, 백운모) 31.4%, Calcium Silicon Oxide (CaSiO3, 칼슘규소

산화물) 5.7%, Silicon Oxide (SiO2, 규소 산화물) 1.0%의

화합물 함량비를 가지고 있는 것으로 조사되었으며, 탄소

(C)성분이 많은 것은 이물질 내에 유기화합물이 많은 것을

의미한다.4) GC-MS (Gas Chromatograph/Mass Spectrometer) 분석

을 실시한 결과, 시료 내에서 가장 많이 함유된 유기화합물

은 Acetic acid(아세트산)와 Formic acid(포름산)로 분석되

었다. 그리고 자동원소분석을 수행하여 이물질 시료에 대한

원소의 조성 성분비는 탄소(C) 43.25%로 가장 많은 것으로

검출되었으며, 수소(H) 4.54%, 황(S) 2.41%, 질소(N) 0.60%로 검출되었다. 따라서 포집된 이물질에는 유기화합물들도

함유되어 있는 것으로 판단되었다.

Acknowledgement

본 연구는 환경부 “차세대 에코이노베이션 기술개발사업

(GT-11-G-02-001-6)”으로 지원 받은 과제입니다.

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