물이 썩는다고 하는 것은 눈에는 보이지 않지만 물 속에 들어있는 미생물의 활동 때문인 것이다.
우리들이 음식물을 먹고 배설물을 배설하는 것과 마찬가지로 눈에 보이지 않은 미생물들도 영양분이 될 수 있는 물질을 섭취하고 필요가 없는 물질을 배출한다. 이 배출된 물질이 우리들에게 유익할 경우를 발효라고 하며, 술을 빚을 때의 알코올발효, 요구르트를 만드는 젖산발효 등으로 잘 알려지고 있다.
한편, 이 배설된 물질이 우리들에게 유해할 경우에는 부패라고 한다. 부패는 자연계에서는 청소부로서 막중한 활동을 하고 있다. 그러나 많은 사람들은 부패를 싫어하고 있다.
통조림처럼 물이나 청량 음료수 등에서도 그 속에 들어 있을 수 있는 미생물을 한 마리도 남기지 않고 살균하고, 그리고 밖에서도 들어오지 못하게 밀봉을 해버리면 썩는 일은 없을 것이다. 그러나, 한번 밀봉을 뜯어버리면 공기 중을 떠돌아다니든 미생물이 다시 침범을 하게된다. 동시에 공기중의 먼지 등에 붙어있던 미생물의 먹이가 되는 물질도 같이 따라 들어오게 된다. 미생물은 먹이가 되는 물질을 섭취하여 인간에게는 유해한 물질을 배설하면서 놀랄만한 속도로 번식하여 순간적으로 부패시켜 버린다.
아파트 등의 물탱크에 들어있는 수돗물도 마찬가지이다. 수돗물은 염소소독으로 살균 되어있기 때문에 미생물은 없는 것이다. 많은 수도꼭지에서 물이 나오는 순간 공기와의 접촉에 의해서 공기중의 미생물이 들어오게 되는 것이다. 또한 받는 용기 쪽에도 많은 미생물이 있는 것이다.
그렇다면 미생물만 있으면 물이 썩는 것일까?.
패드 병에 들어 있는 외국산의 미네랄워터의 속에는 “살균처리는 일절 하지 않았습니다”라고 표시되어있는 것도 있다. 자연계에는 어느 곳이던 미생물이 있다. 자연의 물을 떠 넣은 것뿐인 이 패드 병 속에도 미생물은 있을 것이다. 그러나 미생물이 있다고 하더라도 썩지는 않는다.
그것은 미생물의 먹이가 되는 물질이 전혀 없기 때문이다. 물(H₂O)은 생물에 있어서는 필요불가결인 물질이지만, 미생물의 영양분이 될 수는 없는 것이다.
순수한 물은 절대로 썩는 일은 없다. 우리들 주위에 있는 많은 물에는 미생물과 먹이가 되는 물질도 같이 들어 있다. 그래서 물이 썩는 것이다.
맛있고 건강에 좋은 물의 안전한 공급방법
맛있는 물, 건강에 좋은 물을 안전하게 공급하는데 있어서는 4가지 방법을 생각할 수 있다.
첫째, 현행대로의 수돗물 공급방법.(일원수도-１元水道), 둘째, 새로운 음료수 전용수도를 설치하여 공급하는 방법.(이원수도-２元水道), 셋째, 현행의 수도에다 급수전에 정수기를 설치하는 방법.(이단처리수도-二段處理水道. 변형이원수도 A-變形２元水道 A), 넷째, 미네랄워터와 같이, 패드병이나 용기에 물을 담아서 공급하는 방법.(변형2원수도 B-변형2원수도 B)
■일원수도 : 일원급수(一元給水)라고도 하는 현재의 수도는 안전한 음료수를 공급하기 위해서 만들어진 시설이며, 오늘날 우리들이 샤워, 청소, 세탁 등 일반적으로 사용하고 있는 생활용수는 음료수로서 적합하다고 보장받고 있는 수돗물이 사용되고 있는 것이다. 수돗물은 어디까지나 국민의 건강을 위해서 수돗물의 전량을 맛있고, 건강에 좋은 물을 생산하기 위해 기술적 어려움과 많은 예산, 그리고 갖은 노력을 기울이고 있는 것이다.
그러나, 실재로 사용하고 있는 수돗물의 용도와 사용량을 보면 우리나라 서울의 경우, 급수 량은 1인당 일일평균 약 400ℓ, 그 중에서 가정 용수는 일일평균 85∼240ℓ정도다.
가정용수 사용내역을 보면 일일평균 취사용수 11∼42ℓ, 수세식화장실20∼80ℓ, 그리고 그 외는 거의가 세탁, 청소, 목욕 등 세정을 목적으로 사용하고 있는 것이 현실이다. 수돗물은 맛있는 물, 건강에 좋은 물을 공급하는 것이 목적이지만 사용목적이 대부분 세정을 위해서 사용되고, 원래의 목적에서 빗나가 취사용으로는 불과 1.5ℓ(약 0.4%) 밖에 사용하지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 실재 음료수로 사용하는 량이 0.4%에 불과한 현상에서 수돗물 전량의 수질을 맛있고 건강에 좋은 물 수준으로까지 향상시켜야한다고 하는 것은 이해하기 어려운 점이라고 하겠다.
물론, 0.4%에 해당하는 음료수만을 생각한다면 우리나라 물의 수질은 맛있는 물의 범주에 들어가 있기 때문에 부영양화, 냄새, 미량유해성물질의 유입대책, 그리고, 급·배수관, 배수지 등 시설내부에서의 수질변화를 고려하여 노력한다면 전국 어디서나 맛있고 건강에 좋은 물을 공급하는 것은 가능할 것이다.
■이원수도(음용 전용수도의 설치) : 이원수도는 음료수와 취사(조리)용수를 대상으로 하고있다. 이 시스템은 2중 배관이 되지만 이 시스템을 채택하는 경우 맛있는 물, 건강에 좋은 물을 생산하기 위해서는 정수비용이 배관비용보다도 더 많이 드는 경우다. 그리고 이 방법은 이상적인 음료수의 수질기준을 만족시킬 수 있는 수질의 물을 생산·공급할 수 있다.
■변형이원수도 A(급수전에 정수기설치) : 정수장이나 급수전(수도꼭지)에다 수질개선장치를 설치하는 것이다. 즉, 시스템적으로는 일원급수이지만, 2단 정화법(변형2원 급수 A라고 부름)이다.
수원의 수질악화에 대해서 정수장의 정수기능이 대처할 수 없는 경우에 보완적인 수단으로 설치하는 것이며, 칼슘 등의 무기염류를 첨가하여 음료수로서의 수질기준보다도 떨어져 있는 수질의 회복과, 더 좋은 수질을 위한 목적으로 설치하는 것이다. 우리나라에서 정수기를 설치하고있는 가정은 전국 평균으로 23.8%이며, 정착과정에 들어갔다고 평가된다.
■ 패드 워터(변형2원 급수 B) : 배관방식에 의해서 맛있고 건강에 좋은 물을 공급하기 어려운 경우에는 패드나 백에 넣어 운반 공급하는 방식을 생각할 수 있다. 이 경우, 수량적으로 보아 직접 음료와 희석 등의 조리용수에 한정될 것이다.
그러나, 가격 면에서 보더라도 수돗물의 약 1,000배나 되는 미네랄워터가 그래도 팔리는 이유는 (1)수돗물의 맛이 나빠진 지역이 늘어났다는 점과 (2)트리할로메탄 같은 미량유해물질의 유입이 문제가 되어 수돗물의 안정성에 대한 의문이 있다는 점, (3)맛있고 건강에 좋은 물이라고 하는 광고에 자연수를 마시자고 하는 유행성, (4)유럽풍에 따라 식습관의 고급화지향으로 부가가치가 높은 비싼 물을 마시는 풍조 등을 들 수 있겠다.
최근, 미네랄워터의 소비량은 계속 늘어나는 추세에 있으며, 토질관계에 영향을 받는다고는 하지만 유럽의 천연수는 경수이기 때문에 미네랄워터도 역시 대부분이 경수다. 연간 1인당100ℓ를 마시는 불란서, 이태리에 비하면 한참 부족하지만 우리나라도 일본의 6.6ℓ보다 많은 약 9ℓ정도를 마시게 되었다. 국산 미네랄워터는 보통 지하수를 일단 멸균 소독한 것이지만 유럽의 미네랄워터는 천연수를 그대로 밀봉한 것이 대부분이다.
앞의 미네랄워터가 팔리는 이유 중에서 ⑴,⑵ 는 수돗물의 수질이 떨어지는 것을 보완하는 것이며, ⑶,⑷는 기능성음료로서 음료수의 고급화지향, 식문화의 취향문제이다. 우리나라도 서울시에서는 수돗물을 패트 병에 담아서 시판할 것을 예의 검토 중에 있는 것으로 알려지고 있다.
트리할로메탄이란 어떤 물질인가
1974년, 미국의 New Oleans에서의 ‘암’의 역학조사과정에서 암의 발생율이 높은 지역의 수돗물에서 고농도의 클로로포름 등이 검출되었다. 역학조사팀은 바로 수원상류에 대한 추적조사를 실시했다. 그 결과 그 원인이 공장에서 배출된 오염물질에 의한 것이 아니라, 정수장에서 염소소독처리 때문에 클로로포름이 생성된다는 것을 알게 되었다.
이 사건은 세계의 위생학자들을 놀라게 하였을 뿐만 아니라, 수도에 있어서는 세계적으로나 역사적으로도 큰문제로 발전하였다. 지금도 부생성물에 대한 연구는 수도에 있어서는 가장 중요한 문제의 하나가 되고 있다.
미국을 위시한 세계 각국에는 비상이 결렸다. 이웃 일본만 하더라도 시민단체에서 들고일어나 수돗물의 발암성이라든지 유전독성에 대해서 정부측에 해명을 요구하는 등 수도수질의 안전성확보를 위한 항의가 극도에 달했다.
우리나라에서도 실정을 조사하기 위하여 사전허가를 신청했다가 장관으로부터 호되게 야단을 맞고 중단된 적도 있다. 수 년 전까지만 해도 트리할로메탄은 물론 TOX농도에 대한 발표는 일절 없었다. 2∼3년 전부터 트리할로메탄과 HAAs(Haloaceticacid)에 대해서만 발표할 뿐, 그 외의 부산물에 대해서는 아직도 공표하지 않고 있다.
수돗물의 부산물이란 수돗물을 생산하는 과정에서 소독과 암모니아성 질소를 분해할 목적으로 주입한 염소가 수중의 유기물과 화학반응을 일으켜 생성된 새로운 물질로서 트리할로메탄 등 유기할로겐화합물을 말하는 것이다.
오염된 물을 정수 처리하는 과정에서 백 수십 종을 넘는 TOX가 생성되어 그 중에는 변이원성(變異原性)이나 발암성을 나타내는 물질이 수 많이 발견되어 음료수인 수도수질의 안전성평가가 문제시 되게 되었던 것이다.
염소와 반응하여 유기화학물질을 만드는 전구물질(前驅物質)은 일반적으로 후민질(fumicacid)라고 불리는 유기물이다. 이것은 분자량이 수천에서 수만의 물질이며, 화학적으로 확정된 구조가 아닌 분산하기 쉬운 성질을 갖고 있다.
그러면 수돗물 중에는 염소 부산물이 얼마나 들어 있을까?
염소 부산물의 농도는 후 소수, 담, 하천수, 지하수 등 수원의 종류와 수원환경에 따라서 다르다. 예를 들면 하천상류나 산간의 저수지를 수원으로 하는 경우에는 토양에서 오는 후민질이, 호소의 경우에는 조류나 조류의 세포외 대사물이, 하천의 중·하 유역을 수원으로 하는 수도의 경우에는 가정하수, 하수처리장, 상업하수 등의 인위적인 활동에 의한 수성후민질이나 분뇨처리에 의한 후민질이, 염소와 합성반응 하는 주요한 물질이다.
물을 분해하면
물을 전기분해 하는데 있어서는 실험실에서는 간단한 장치를 사용한다. 분해하는 물에는 전기의 흐름을 좋게 하기 위해서 미리 수산화나트륨을 조금 녹여 놓는다. 전극에는 백금판 등을 사용한다. 직류전원의 플러스를 연결한 전극을 양극, 마이너스를 연결한 전극을 음극이라고 한다. 적당한 량의 전류를 흘려보내면 각각의 전극의 표면에서 작은 거품이 발생한다.
거품은 차차 커지며 각각의 관의 윗 부분에 고이게 된다. 음극 쪽의 관에 고인 기체는 관의 위에 있는 마개를 벗기고 성냥불을 갖다대면 ‘펑’하고 작은 폭발이 일어나기 때문에 수소가스임을 알 수가 있다. 한편, 양극 쪽은 모기향에다 불을 붙인 것을 갖다대면 훨훨 불꽃을 내면서 타기 때문에 산소임을 알 수가 있다. 여기에서 얻어지는 수소가스와 산소가스의 비율이 2대 1이 되는 것은 한 개의 물의 분자가 수소원자 2개와 산소원자 1개로부터 되어있기 때문이다.
그러면, 전기를 사용하지 않고 물을 분해할 수 있을까? 일반적으로 가스버너(최고온도는 섭씨 약 1,500도)를 써서 물의온도를 올린다 하더라도 수증기가 되어 증발하기는 하지만 거의 분해되지는 않는다. 증기의 압력을 10분의1 정도까지 내리고, 온도를 3,500도 까지 올려도 불과 52%정도가 수소와 산소로 해리(解離)한다고 하지만, 이것은 아주 특별한 경우인 것이다. 햇빛을 쪼여 보와도 아무런 작용도 일어나지 않으며, 분해는 전혀 일어나지 않는다.
이와 같이 전기를 사용하지 않고 물을 수소와 산소로 분리시킨다고 하는 것은 매우 어렵다. 그러나 물에서 산소가스만을 빼내고 수소가스를 얻는 방법은 몇 가지 알려져 있다.
나트륨이나 칼륨 등 알칼리 금속이라고 불리는 물질은 특별히 데우지 않더라도 물과 반응을 하며, 수소가스를 발생한다. 마그네슘은 뜨거운 물에서도 반응하며, 철도 고온에서 수증기와 반응해서 수소를 발생한다. 이들의 물질은 산소와 매우 결합하기 쉽기 때문이다.
불이 빨갛게 달은 숯에 물을 뿌리 면 ‘슛’하는 소리를 내면서 힘차게 수증기가 올라온다. 이때에도 물은 조금은 반응하여 수소를 발생한다. 이것은 1,000도 이상의 고온의 수증기와 탄소를 반응시키면 수소가스와 일산화탄소를 많이 함유하는 혼합기체를 얻을 수가 있다. 이 혼합기체를 ‘수성가스’라고 하며, 공업용으로 이용되고 있다.
최근에는 반도체를 촉매(광 촉매라고 함)로 하여, 햇빛에 쪼이면 물을 분해하여 수소가스와 산소가스를 얻을 수도 있다.
물은 왜 타지 않는가?
물이 타는 것뿐이 아니라 폭발성이 강하고 위험성이 높은 수소와 산소로부터 되어 있다는 것을 생각하면 탈 수 있을 것이라는 생각이 들기도 한다. 그렇지만 다른 한쪽을 보면 불이 났을 때 화재현장에서는 물을 뿌리는 광경을 볼 수 있다. 이는 물이 타지 않을 뿐 아니라 불을 끄는 효과가 있기 때문이다.
물은 왜 타지 않을까? ‘탄다’고 하는 것은 대체적으로 ‘산소와 결합하는 것(화합한다)’이다. 수소는 산소와 결합하여 많은 량의 빛과 열의 에너지를 주위에 방출하고, 그 후에 에너지가 낮은 타고남은 찌꺼기가 바로 물인 것이다. 물은 수소가 타 버리고 난 뒤의 타고난 찌꺼기이기 때문에 더 이상은 타지 않는 것이다.
수소가스와 산소가스가 섞여진 기체는 ‘혼합체’이다. 이 수소와 산소의 혼합물은 폭발의 가능성이 있는 위험한 물질이다. 한편, 수소원자와 산소원자가 결합하고있는 물은‘화합물’이며, 타지 않는다. 수소와 산소가 들어가 있다고 하더라도 혼합물과 화합물은 전혀 성질이 다른 것이다.
그렇다면 물은 어떻게 해서 불을 끌 수 있는 것일까? 물은 원래 ‘잘 데워지지 않는 물질’이다. 거기에다 액체의 물은 1기압에서는 아무리 데워도 100도 밖에 올라가지 않는다. 그 이상 가열해도 기체성의 물(수증기)이 될 뿐이다. 액체인 물을 수증기로 하기 위해서는 물의 온도를 1도 올릴 때의 약 500배 정도의 열이 필요하다.
이와는 반대로 물이 수증기가 될 때에는 주위에서 그와 같은 많은 양의 열을 뺏어오는 것이다. 불이 난 곳에 물을 뿌리면 물은 타고있는 물체로부터 열을 뺏고, 연소라고 하는 화학반응을 못하게 하기 때문에 불이 꺼지는 것이다.
그렇다면 물이 다른 물질을 타게 하는 일은 있을 수 있을까? 실은 있다.
다음호에 계속
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