보건학 - 환경보건(2)

보건학 중 환경보건, 그중에서 물에 대한 카테고리를 학습, 정리하였습니다. 

물이 우리 몸과 환경에 미치는 영향부터 수처리·소독·오염까지 정리하였습니다.

 

📖 목차 

1. 물과 건강

2. 물의 이용

3. 물의 정화 및 소독

4. 하수처리

5. 수질오염

1. 물과 건강  

물은 생명 유지에 필수적인 요소입니다. 우리 몸의 약 60~70%를 차지하며, 

성인 기준 하루 약 2~3L 섭취를 권장하고 있습니다.
1~2% 부족하면 갈증, 10% 소실되면 신체 이상 초래, 20~22% 소실되면 생명위험 등 체내에서 맹 중요한 역할을 합니다

체내에서 물의 역할을 살펴보면 다음과 같습니다.   
- 체온 조절, 수분 균형 유지  
- 노폐물 배출 및 영양소 운반  
- 세포 내외의 화학반응 매개 및 용매 역할  
이처럼 물의 기능은 다양하고 핵심적이므로, 물의 양과 질 모두가 건강에 직결됩니다. 물이 부족하면 

탈수, 혈압 변화, 신장 기능 저하 등이 올 수 있고, 물이 오염돼 있으면 감염병이나 만성질환을 유발할 수 있습니다. 

따라서 “적정의 물을 마시는 것” 뿐 아니라 “안전하고 깨끗한 물을 이용하는 것”이 중요합니다.

수중불소와 치아의 영향을 살펴보면 
물속 불소(fluoride)는 소량일 때 치아를 보호하며 충치 예방에 도움 됩니다.(불소주입법으로 특수정수법에 해당)

그러나 과다 노출되면 치아형성기 어린이 치아의 불소증(fluorosis) 또는 골격불소증(skeletal fluorosis)으로 이어질 수 있어 주의가 필요하며, 불소과소 시 치아우식증(우식치,충치)의 우려가 있으므로 적정농도의 불소량 관리가 필요합니다.

수돗물불소농도조정사업에서 유지하고자 하는 수돗물불소농도는 0.8ppm으로, 그 허용범위는 치대 1.0ppm, 최소 0.6pp입니다. (구강보건법 시행규칙 제4조 제2항)

 

2. 물의 이용 – 먹는 물의 수질기준이 중요

먹는 물(생활용수)의 수질기준은 미생물, 건강상 유해 물질, 무기물, 소독제 및 소독부산물까지 포괄하는 다층적 규정입니다.

예컨대 우리나라 기준에는 다음이 포함됩니다. 

- 일반세균은 1mL 중 100CFU를 넘지 않아야 합니다.
- 미생물: 대장균(E. coli) 및 분원성 대장균군은 100 mL 당 검출 ‘0’ 개이어야 합니다. 

- 분원성 연쇄상구균, 녹농균, 살모넬라 및 쉬겔라는 250mL에서 검출 ‘0’ 개이어야 합니다. 
- 유해영향 무기물질: 납(Pb) 0.01 mg/L 이하, 비소(As) 0.01 mg/L 이하, 수은 0.001 mg/L 이하, 크롬 0.05 mg/L 이하 등 건강 위해성 물질이 엄격히 제한됩니다. 

- 유해영향 유기물질 : 페놀 0.005mg/L 이하, 파라티온 0.06mg/L 이하, 다이아지논 0.02mg/L 이하 등 그 기준치를 넘지 않아야 합니다. 
- 소독제 및 소독부산물: 총트리할로메탄(TTHMs) 등은 0.1 mg/L 이하, 잔류염소(유리잔류염소) 4.0mg/L 이하, 클로로포롬 0.08mg/L 이하, 브로모디클로로메탄 0.03mg/L 이하로 규정되어 있습니다. 

국내에서는 「먹는물 수질기준」에 대해 원수 → 정수 → 배수 단계까지 다중 검사가 이루어지고 있으며,

냄새 맛, 색도, 탁도, 수소이온 농도 및 잔류염소에 관한 검사가 매일 1회 이상 진행되며, 일반세균, 총 대장균군, 대장균 또는 분원성 대장균군, 암모니아성 질소, 질산성 질소, 과망간산칼륨 소비량 및 증발잔류물에 관한 검사는 매주 1회 이상 시행되고 있습니다. (단, 일반세균, 총 대장균군, 대장균 또는 분원성 대장균군을 제외한 항목에 대하여 지난 1년간 수질검사를 실시한 결과 수질기준의 10퍼센트를 초과한 적이 없는 항목에 대하여는 매월 1회 이상 시행)

 

각 수도사업자는 정기적으로 수질검사 항목을 공개하고 있습니다. 예컨대 서울시 상수도는 하루 24시간 수질측정망을 운영하고, 357종 이상의 물질을 검사한다는 보고가 있습니다.
따라서 보건환경에서는 물의 ‘양’도 중요하지만, 그와 함께 ‘질’과 ‘검사 체계’도 매우 중요하다고 할 수 있습니다.

 

 4. 물의 정화 – 정수처리과정에서 완속사여과법과 급속사여과법 비교  

 

물의 정수법에서 상수도는 '수원  → 취수  → 도수  → 정수  → 송수  → 배수  → 급수시설' 순서로 구성되며,

정수방법은 침전, 여과, 소독이 있습니다.

 

정수 처리에서는 물 속의 고형물, 미생물, 유기물 등을 제거하기 위해 다양한 여과법이 사용됩니다.

대표적으로 완속사여과(Slow Sand Filtration)와 급속사여과(Rapid Sand Filtration)가 있습니다.  
- 완속사여과는 영국식 여과법으로, 낮은 유속(low filtration rate)으로 모래층을 통과시키며, 모래 표면에 미생물막(schmutzdecke)이 형성돼 생물학적 제거가 일어납니다. 장점은 단순하고 유지비가 적으며 에너지 사용이 낮다는 점입니다.

수중 부유물 등 이물질은 모래층의 상부에서 제거하며, 여과막 청소는 1~2개월마다 사면 대치합니다
- 반면 급속사여과는 미국식 여과법으로, 높은 유속(high filtration rate)으로 빠르게 여과가 가능하고, 대용량 처리가 유리하나 유지관리와 세척(backwash) 빈도가 높고 비용이 더 듭니다. 또한 수중부유물 등 이물질은 모래층 전체에서 제거하며, 여과지 청소는 1~2일마다 역류세척합니다
예컨대 같은 처리량에서 완속사여과는 더 넓은 설치면적이 필요하지만, 정비간격이 길고 안정성이 높다는 장점이 있습니다. 이처럼 정수처리 공정의 선택은 수원 상태, 처리규모 및 비용 등에 따라 결정됩니다.

 

5. 물의 소독 – 각 소독법별 특징  

먹는물의 안전을 확보하기 위해서는 소독(Disinfection)이 필수입니다. 주요 소독법과 특징을 정리하면 다음과 같습니다.  
- 염소소독(Chlorination): [수도법 시행규칙] 제22조의2 제3호에 따르면, 수도꼭지의 먹는 물 유리잔류염소는 항상 0.1mg/L이상(결합잔류염소 0.4mg/L), 병원성미생물에 오염되었거나 오염우려가 있는 경우 0.4mg/L이상(결합잔류염소 1.8ml/L)을 유지합니다.

이 소독법은 가장 널리 쓰이며 잔류성이 좋아 배수관망 전반에 소독제가 남아 있어 2차 오염 방지에 유리합니다. 

다만 일부 소독부산물(Trihalomethanes 등)이 발생할 수 있어 관리가 필요합니다.  단점으로는 강한 냄새가 나며 THM 생성에 의한 독성이 있습니다.

- 오존소독(Ozonation): 미생물 살균력이 매우 높고 맛·냄새 제거에 효과적이지만, 잔류성이 낮아 배관망 전체에 적용하기에는 비용이 더 듭니다.  
- 자외선소독(UV Irradiation): 화학소독제가 남지 않아 안정성이 높지만, 물속 부유물에 의해 효과가 저하될 수 있고 잔류성은 없습니다.  
소독법 선택 시에는 수원 특성, 잔류소독제 요구도, 배관망 거리 등을 고려해야 합니다.

 

 

6. 하수처리의 의미 및 과정 

우리 생활에 의하여 생기는 오수(가정하수, 산업폐수, 축산폐수, 농업폐수 등)을 하수라고 합니다.
하수처리는 생활하수 및 우수(雨水)를 처리해 환경수질을 유지하고 수원 오염을 막는 핵심 작업입니다. 처리방식은 크게 두 가지입니다.  
- 합류식 하수관거 시스템(Combined Sewer System): 생활하수와 천수(비, 눈, 우박 등)가 한 관거에 합류돼 처리장으로 이송됩니다. 이 방식은 초기 설비비가 적고 수리, 점검, 청소가 용이하지만, 폭우 시 우수 유입이 많아 처리부하가 급증하고 수질저하와 건기에 물이 부패되어 악취가 발생할 위험이 큽니다.  

- 분류식 하수관거 시스템(Separate Sewer System): 생활하수와 우수가 별도로 분리돼 흐르는 방식이며, 처리성능이 안정적이고 집중폭우 시에도 영향을 적게 받으며, 환경보건측면에서 유리한 장점이 있습니다 다만 건설비가 많이 들고, 검사보수가 어려우면서 환기곤란으로 폭발 등의 위험이 있다는 단점이 있습니다. 

하수처리의 과정과 주요 방법을 살펴보면 하수처리는오염된 생활하수나 공장폐수를 정화하여 수질을 회복시키는 중요한 환경보건 과정으로 예비처리 → 본처리 → 오니처리(슬러지처리)의 세 단계로 구분할 수 있습니다.

① 예비처리(Preliminary Treatment)는 하수 속 큰 이물질(비닐, 나뭇가지, 자갈, 모래 등)을 제거하는 단계입니다.

② 본처리(Primary & Secondary Treatment)는 하수 중의 유기물질과 부유물질을 본격적으로 제거하는 핵심 단계입니다.

  - 1차 처리(Primary Treatment): 침전조에서 고형물질을 가라앉히고, 상등수(깨끗한 물 부분)를 분리

  - 2차 처리(Secondary Treatment): 미생물의 작용을 이용해 용존 유기물을 분해하는 생물학적 처리 단계로, 대표적으로 활성 오니 법(Activated Sludge Process)과 살수여상법(Trickling Filter Process)이 사용됩니다.

③ 오니처리(Sludge Treatment)는 본처리 과정에서 발생한 오니(슬러지, 미생물 찌꺼기)를 안정화·감량화하는 단계입니다.

  - 농축(Thickening): 오니의 수분 함량을 줄여 부피를 감소.

  - 소화(Digestion): 미생물이 오니 내 유기물을 분해해 안정화시킵니다. (호기성 또는 혐기성 소화)

  - 탈수(Dehydration): 기계적으로 수분을 제거해 고형상태로 만듭니다.

  - 최종처분: 탈수된 오니는 매립·소각·재활용(퇴비화 등)으로 처리됩니다.

7. 수질오염

수질오염(Water pollution)이란 자연 상태의 수체(水體)가 인위적 영향을 받아 그 물리적·화학적·생물학적 특성이 변화해 인체 또는 생태계에 해를 끼치는 상태를 말합니다. 
수질오염이 발생하면 수인성감염병 증가, 생태계 교란, 유해물질 축적 등이 나타날 수 있습니다. 주요 지표로는 부유물질(SS), 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적산소요구량(COD), 영양염류(질소·인) 등이 있으며, 이러한 지표가 높으면 수질이 나쁜 상태임을 나타냅니다. 이러한 오염지표를 개선하기 위해서는 오염원 관리, 점오염·비점오염 차단, 생태복원 등이 병행되어야 합니다.


물은 단순히 “목마르면 마시는 것”이 아니라 건강과 환경을 위한 통합적 자원입니다.  
양질의 먹는물 확보, 정수와 소독 기술의 이해, 하수처리 및 수질오염 관리까지 물을 둘러싼 전반적 환경보건 체계를 이해할 때, 

우리는 더 깨끗하고 안전한 물 환경을 유지할 수 있습니다.  

📚 참고문헌  
- 「대한민국의 먹는물 수질기준(60개 항목)」, 부산광역시 상수도사업본부
- 「한국의 먹는물 수질기준 개선을 위한 전략」, 김경화, KDI 국제정책대학원, 2023

- 「21세기를 위한 완속사여과법의 재조명: 종합적 고찰」, PMC, 2023 .    
- 「수돗물은 마셔도 안전한가? 서울의 엄격한 수질기준」, 서울솔루션, 2023
- 「정수장에서 운전되는 한외여과(Microfiltration)와 급속사여과법의 성능 비교 연구」, ResearchGate, 2023