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수돗물의 수질관리에 있어서 방청제 이용의 개선 방안
(Improvement on the use of chemical inhibitors for the prevention of water service pipes from corrosion in housing buildings etc.)
건국대학교 환경공학과 교수 남상호 (특집 제30회 수도심포지움 발표 논문)
1. 서언
수도꼭지에서 적수(赤水)가 나오고 앙금이 생기며 쇠비린내가 나는 경우 수도 담당기관에 민원이 제기되는 것은 흔히 있는 일이다.
그와 같은 현상은 수도 배급수 시설의 부식에 기인한 것으로 수요자의 불편사항 이전에 보다 중요한 의미를 함축하고 있다.
수돗물과 접촉하는 금속재로부터 부식에 의하여 용출되는 납, 구리, 니켈, 크롬 등 인체에 유해한 중금속물이 음용수중에 함유될 수 있을 뿐만 아니라 수도 배급수 시설의 수명단축에 따른 재산 및 펌프 에너지의 손실과 그로 인한 수돗물의 누수 및 단수 또는 감압시 오염된 지하수의 관내 유입을 고려할 수 있다.
수도용 금속관의 재질과 종류는 탄소강관, 아연도강관(1993년 4월 1일 사용금지), 주철관, 동관, 스테인레스강관 등이 있으며, 특히 사용이 금지된 아연도강관은 이미 많이 사용되었고 납 재질로 시설된 곳의 실태조사 보고자료는 접한 바가 없는 실정이다.
수도관의 부식방지를 위한 대책은 우선적으로 음용수의 수질위생 확보가 전제되어야 한다.
관의 내부부식을 방지하기 위한 대책은 수질을 고려한 관재질의 선정 및 시설의 설계, 관내부에 내식성 비금속을 코팅하는 방법, 수처리로서 탄산칼슘 피막을 형성시키는 방법, 부식 방지재를 첨가하는 방법 등이 있다. 부식방지는 수돗물을 공급하고 있는 기관이 근본적으로 정수장의 수질관리 차원에서 대책을 강구해야 하나 아파트, 빌딩, 호텔, 병원 등의 수요자가 직접 옥내 급수관의 시설물 유지와 수질을 보호하기 위하여 20여년 전부터 개별적으로 방청제를 투입하고 있다.
수돗물 공급자가 아무리 좋은 수질의 물을 수요자에게 공급해도 대지 경계선 내 저수조 및 배관관리가 부실할 경우 수도꼭지에서 흘러나오는 음용수의 수질은 건강에 좋은 물일 수가 없다.
오래전부터 문제가 되고 있는 방청제의 규격기준, 생산 공급현황, 이용실태 및 개선대책방안을 제시하고자 한다.
2. 현황과 문제점
급수관의 연장은 수도관 총연장의 60.4%에 해당하는 60.754km이다. 그 관들이 여러가지 인자들에 의하여 부식되고 있다.
즉 재질면에서는 금속의조성, 조직, 표면상태, 내부응력, 온도차 등 불균일한 인자들과 금속 표면과 접하는 수중의 이온농도, 용존산소, 염소이온, 황산이온, 염소소독제 온도, 유속 등 수돗물의 특성 그리고 미생물의 간접적인 작용 등에 기인되어 균일 부식 또는 국부 부식의 형태로 나타난다.
1984년에 제정된 보건사회부의 급수용 방청제 사용에 관한 지도, 감독지침에 따르면 방청제를 규격기준에 적합하게 제조하거나 사용하도록 함으로써 음용수의 관리에 적정을 기함을 목적으로 하고 있으며 용어의 정의에서 방청제라 함은 급수용 배관이 부식함으로 인하여 금속의 용출 등으로 음용수가 오탁되는 것을 방지하기 위하여 첨가하는 약제를 말하고 있다.
그리고 성분 및 규격에서 방청제의 주성분은 인산염과 규산염으로 한정하고 유해불순물의 함량도 정하고 있으며 첨가농도의 상한선을 P2O5또는 SiO3또는 2가지 합이 10mg/L 이하가 되도록 규정하고 있다.
식수의 관리업무가 환경부로 이관된 후 작성한 수처리제의 기준과 규격 및 표지기준 고시안 (1995년1월)도 보사부 규격·기준에 규산염이 규정되어 있음에도 모두 인산염 제품이다.
인산염 방청제는 Ca2+ Zn2+이 공존하면 상승효과를 나타내지만 수중에서 가수분해되어 인산칼슘을 생성하기 때문에 지속적으로 첨가해야 한다. 인산염은 Fe3+이온과 킬레이트를 형성하거나 Fe2+의 산화를 억제함으로써 적수발생을 예방할 수 있으나 그 주입농도의 크기에 따라 부식을 더욱 촉진시킬 수도 있고 과다사용으로 인체건강에 유해한 결과를 초래할 수 있는 것으로 알려져 있다.
수돗물에 인산염 방청제를 과다하게 첨가하였을 경우 주된 부작용은 Ca2+, Mg2+과 결합하여 Slurry를 생성시켜 연수인 수질을 더욱 연수화시켜 부식을 촉진시킬 수 있고 그로 인해 납, 구리 등 유해 중금속을 함유할 수 있다.
비록 인산염을 고농도로 투여한 동물 임상실험에 의한 자료이긴 하지만 그 물을 지속적으로 섭취한다면 칼슘과 결합해 인체조직에 침착되어 칼슘결핍에 의한 뼈의 성장장애 혈관경화, 빈혈, 요도증, 신경화증, 신부전증, 고혈압 등의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 그 같은 배경 아래 사회문제로 부각된 기사내용을 살펴보면 아파트, 빌딩 등의 수돗물에 투여되고 있는 방청제의 질과 사용량 그리고 수질관리가 제도적으로 보장되어 있지 않아 인체 건강이 위협받고 있는 것으로 동아일보, 한국일보, 서울신문, 중앙일보, 세계일보, 일요건강신문 등이 1982년부터 1990년까지 경고성 지적을 해 왔으며 한국소비자보호원이 실시한 아파트 물탱크 관리에 대한 실태조사 결과 보고서에 의하면 1993년 현재 방청제를 투여하고 있는 아파트는 88%, 그 중 과다투여가 27.2%이었고 대부분 균일치 않은 농도로 사용되고 있음이 밝혀졌다.
방청제의 생산 및 공급에 관한 최근 현황을 살펴보면 제조업체수는 12개 업소이고 대부분 중소기업으로 영세한 운영을 해오고 있다. 년도별 방청제 공급현황은 해마다 급격히 증가하는 추세이다.
우리나라의 상수원수 및 정수의 수질은 대부분 연수에 가까운 물로서 침식성과 부식성이 강한 특성을 지녔다.
3. 방청제의 품질관리와 사용방법의 개선방안
급수관의 방청제 사용은 관 부식에 의한 적수발생과 유해물질의 용출을 방지하는 항구적인 대책이 될 수는 없지만 옥내 급수관의 교체 또는 갱생과 정수처리장 차원의 보완이 당장 어려운 실정에서 사용하지 않을 수 없는 첨가제이다.
방청제 사용에 있어서 기술적 어려움과 사용처의 영세성으로 인하여 음용수의 수질관리가 제대로 되고 있지 않아 인산염 방청제에 대한 유해성 논란이 끊이지 않고 있다. 그러나 기술적인 관리로 적정량 사용한다면 1일 최대 허용섭취량 30-70mb/kg을 고려할 때 방청제 사용 자체에 유해성 등 모든 책임이 있는 것은 아니다.
그래서 독일, 미국 등 대부분의 선진국에서는 무해성이 입증된 규산염계 방청제만을 사용하고 있다.
바람직한 부식방지제의 조건은 첫째, 보건, 환경적 측면에서 안전해야 하고, 둘째, 첨가된 부식 방지제가 전부 금속표면에 흡착되어 음용수중에 잔류되지 않거나 허용기준 이하의 저농도이어야 하며, 셋째, 내장식 인자(耐將蝕 因子), 내침식(耐浸蝕)이 강한 피막을 형성할 수 있어야 한다.
방청제 사용실태에 대한 문제점으로는 투입량 조절장치가 없는 점, 수질을 보건 위생적으로 관리할 수 있는 전문 기술인이 없는 점, 수질 특성의변화, 수온, 유량의 변화에 의한 접촉시간 등에 따라 고형상의 결정체(3-4cm 직경)인 방청제 용해율이 변화할 수 있으나 최적농도를 유지하기가 어려워 위행문제를 야기시킬 수 있다는 점, 방청제의 성분에 대한 인식 부족과 원가 절감만을 위하여 수도 급수용 방청제 대신 보일러 청소용 청관제를사용하는 경우가 있다는 점 등을 고려할 때 다음과 같은 몇가지 개선방안을 도출할 수 있겠다.
1) 중금속 및 유해물질을 다량 포함한 유사제품의 합리적인 관리를 위해 전문인력을 갖춘 중앙부처에서 제조업 허가 업무를 관장하되 수질 관리는 지방정부로 하여금 수행하도록 해야 한다.
2) 생산제품에 대한 자가 품질검사제도는 영세한 방청제 제조업체 기업 구조상 어렵고 신뢰성이 보장되지 않으므로 방청제 협회 차원에서 자가 품질규격을 설정해 일관성 있는 과학적 관리를 해야 한다.
3) 일정량 기준의 수돗물 소비자는 급수용 방청제를 전문적으로 관리할 수 있는 전담자를 지정배치하거나 전문업체를 육성하여 지역공동관리를 추구하여야 할 것이다.
4) 급수용 방청제의 품질에 관한 규격 기준을 보다 엄격하게 개정하여 건강보호에 지장이 없도록 해야 한다.
5) 인체에 보일러 청소용 청관제를 사용하는 경우 형사적 책임도 물을 수 있도록 제도적인 장치가 마련되어야 한다.
6) 방청제 사용에 있어서 가장 중요한 것은 방청효과에 따른 위생적 수준의 농도 유지이므로 결정체 사용에서 액상으로 전환하여 적정량을 유량비례로 투입할 수 있도록 개선되어야 한다.
4. 결언
아파트, 빌딩, 호텔, 병원 등 수돗물에 투입되고 있는 방청제는 직경 3-4cm 정도의 투명 결정체로서 용해도가 일정치 않아 일정 농도를 유지하기가어려울 뿐만 아니라 불량 방청제 또는 보일러 청소용 청관제를 사용하는 경우가 있어 앞으로 제품 규격기준의 엄격한 개정은 물론 관리제도의 개선과 더불어 음용수의 수질에 대한 정부의 관리감독이 시급히 이루어져야 하고 기술적 지원도 아끼지 않아야 국민건강을 보호할 수 있으며 수돗물에 대한 불신의정도도 완화시킬 수 있을 것이다.
보다 더 근본적인 해결은 정수과정에서 부식 또는 스케일이 발생되지 않도록 처리 조정해야 한다.
