울산시의 바다 인접 지역은 매설한지 5∼6년 된 수도관이 외부로부터 부식되어 누수 되는 일이 가끔 발생하고 있는데, 그 원인이 염소이온(Cl-)으로 추측되어 염소이온(Cl-)농도가 다른 세 가지 시료수([표 8])에 관을 12일간 접촉시켜 pH, 전기전도도, TDS, 중금속류, SS를 측정하였다.
증류수에 염화나트륨을 투입하여 조제한 시료수에서는 접촉 관종별로 pH 차이가 컸으나 바닷물의 경우에는 관종별로 큰 차이를 보이지 않았다.
염소이온(Cl-)농도가 높은 [표 8]의 2번과 3번 시료수에서는 관종별로 전기전도도 차이는 크지 않았으며(2번 : 24.0∼24.1㎳/㎝, 3번 : 41.0∼41.3㎳/㎝), TDS는 기기의 측정 범위를 넘을 정도로 높게 나타났다.(대조수 제외)
100ppm 염소이온(Cl-) 시료수 접촉의 경우, 전기전도도는 동관(350㎲/㎝)〉Hi-3P관(305㎲/㎝)〉스테인레스관(296㎲/㎝) 순으로 높게 나타났으며, 대조수인 유리 접촉 시료수의 전기전도도는 297㎲/㎝이었다. TDS는 동관(271ppm)〉Hi-3P관(236ppm)〉스테인레스관(234ppm) 순으로 높게 나타났고, 대조수의 TDS는 230ppm이었다. 즉 동관 접촉의 경우 전기전도도 및 TDS가 타관종 접촉 및 대조수에 비해 훨씬 높게 나타났다.
또 대조수를 비롯하여 스테인레스관, Hi-3P관을 접촉시킨 시료수의 색은 염소이온(Cl-)농도와 관계없이 무색을 띠었으며 중금속류가 검출되지 않았다. 그러나 동관 접촉 시료수에서는 용존성 Cu가 검출되지 않았으나 하늘색의 입자성 유물질이 생겼다. 이 용액을 증류수로 200배 희석한 용액 20㎖에 질산 0.5㎖와 염산 0.5㎖로 산처리 하여 분석한 결과 동이 [표 9]와 같이 검출되었고, GF/C 여지에 걸러진 SS의 사진도 [표 9]에 함께 실었다. 이상의 결과로 볼 때 타관종에 비해 동은 염소이온에 의한 부식이 심한 것으로 사료된다.
노후 주철관 스케일
산소, 이산화탄소 등이 녹아 있는 수돗물은 수도관의 주요성분인 철을 쉽게 용해시키고, 물 속의 알칼리도 등과 반응하여 탄산칼슘을 생성하며, 또 용해된 철은 탄산이온과 반응하여 능철광을 형성하는데 이들 생성물들이 스케일의 주요 인자들이다.(서울특별시 수도기술연구소, 2001년도 수도기술연구집 501∼595)
노후 주철관 스케일 성분 50ppm을 함유한 증류수에 [표 10]의 조건으로 용출시켜 중금속류(Cu, Fe, Mn, Pb, Zn)를 분석하였더니 Fe가 높은 농도로 검출되었으며, 질산과 염산을 혼합하여 처리하였을 때 가장 높은 농도로 검출되었다. Fe 분석 결과는 [표 10]과 같으며 나머지 중금속류는 거의 검출되지 않았다.
일반적인 수돗물은 [표 10]의 용출조건 중 산처리를 한 시료수보다는 무처리 혹은 잔류염소 2ppm처리와 비슷한 용출을 보일 것으로 사료된다. 그러기에 수돗물에 의한 스케일 성분 중 중금속의 용출은 미미할 것으로 생각되며 다만 유속 혹은 수압변동 등에 의한 스케일 성분 자체의 누출이 문제일 것이다.
스케일 성분에 의한 민원 발생은 중금속의 고농도 검출로 인하여 발생한 것이 아니라 녹물(적수) 때문이었음을 생각해 볼 때 여러 가지 이유로 급수가 중단되었다가 재급수 될 때에는 반드시 이토변을 통한 충분한 드레인이 이루어져야 할 것으로 본다.
결 론
스테인레스관과 동관, Hi-3P관의 3종을 이용한 수도관 부식 제어에 관한 연구(유리병 보관 시료수를 대조수로 함)에서 소주제별로 다음과 같은 결론을 도출하였으나 실험 중 많은 시행착오를 경험하였고 이 논문의 결과와 결론은 최종적인 것이 아니라 연구 초기의 것임을 감안할 필요가 있음을 밝혀둔다.
잔류염소 함유 시료수
관종별 잔류염소소비량은 동관〉스테인레스관〉Hi-3P관 순으로 높게 나타났는데 잔류염소소비가 많았던 동관과 스테인레스관에서는 먹는물기준에는 미치지 않으나 관의 주성분 금속인 Cu와 Fe등이 검출되는 것으로 미루어 볼 때 잔류염소는 금속성분의 부식에 상당한 영향을 미치는 것으로 사료된다.
응집제 및 응집보조제에 의한 pH 조절 시료
pH에 따른 관종별 중금속 용출시험 결과 동관은 스테인레스관이나 Hi-3P관에 비해 관재질 성분의 용출이 더 잘 일어나는 것으로 나타났으며 특히 시료수의 pH가 낮을수록 용출되는 농도가 증가하는 것으로 나타났다. 즉, 동관은 타 관종에 비해 낮은 pH에서 부식이 더 잘 일어나는 것으로 보인다.
알칼리도가 다른 시료수
(0.5, 18, 125ppm, 2.0ppm의 잔류염소 함유)
알칼리도가 낮은 물은 알칼리도가 높은 물에 비해 관 접촉 후 대조수의 pH와 차이가 심한 것으로 나타났다. 즉 pH가 중성에서 벗어나는 경향을 보이고 있어 알칼리도가 낮은 물은 높은 물에 비해 관 부식을 더 잘 일으킬 것으로 사료된다.
염소이온(Cl-)농도가 다른 시료수
(102, 104, 1.65×104ppm, 12일 접촉)
염소이온(Cl-)농도가 다른 시료수에 동관을 접촉시켰을 때 동관의 경우 많은 량의 Cu가 용출되는 것으로 보아 염소이온에 의한 부식이 스테인레스관과 Hi-3P관에 보다 훨씬 잘 일어나는 것으로 사료된다.
노후 주철관 스케일 성분
노후 주철관 스케일에 대한 5종의 중금속 분석에서 Fe가 가장 높은 농도로 검출되었으며, 수돗물의 수질 변화에 의한 스케일 성분중의 중금속 용출보다는 스케일 성분 누출로 인한 적수(녹물)발생 예방에 최선을 다해야 할 것으로 사료된다. 즉 여러 가지 이유로 수돗물 급수가 중단되었다가 다시 급수될 때에는 이토변을 통한 충분한 드레인이 이루어져야 할 것으로 본다.
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