[논문]수돗물의 pH가 동관의 부식에 미치는 영향

민성기; 나승찬; 황운석

문제 정의

그러나 수질에 따라서는 동관내면에 보호피막이 형성되기 어렵고 계속하여 용출이 일어나는 경우가 일부 보고되어 있는데, 이와 같은 경우를 대상으로 하여 동관의 부식속도를 증가시키는 환경조건에 대하여 검토하기로 한다.
그리고 이를 바탕으로 하여 국내외의 청수가 발생한 사례에 대한 분석을 통하여, 청수발생을 억제하고 동관의 내식성을 개선할 수 있는 방법을 확립하고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 급수용 배관으로 사용되고 있는 동관에서 발생하는 청수현상에 영향을 미치는 제 인자인 수돗물의 pH, 온도, 염소이온농도, 유리탄산농도, 알카리도 중 우선적으로 pH의 영향을 전기화학적으로 분석, 평가하였다. 그리고 이를 바탕으로 하여 국내외의 청수가 발생한 사례에 대한 분석을 통하여, 청수발생을 억제하고 동관의 내식성을 개선할 수 있는 방법을 확립하고자 하였다.

가설 설정

따라서 국내에서는 수돗물의 수질조건에 따라 동관의 부식성은 변화할 수 있으므로, 부식발생에 핵심이 되는 수질조건을 찾는 것이 매우 중요하다 우리와 수질이 유사한 일본에서 청수문제가 발생한 수질을 조사한 결과를 Table 3에 정리하였다.12) 일본의 경우도 수질이 연수이어서 LSI지수가 음수이므로 탄산칼슘의 피막은 형성되기 어렵다. Table에서 특기할 사항은 청수가 발생한 음용수의 pH가 6.

제안 방법

이 중 pH의 영향에 대하여 검토하기 위하여 pH 조건을 변화시키며 전위의 변화와 분극실험을 수행하였다. 25 C의 인공수돗물에서 pH를 6, 6.4, 6.8, 7.2, 7.6, 8.0 으로 변화시키며 부식전위를 측정하고 동전위분극 실험을 수행하였다. 부식전위 측정 결과를 Fig.
충분한 시간이 지난 다음 에폭시 수지 및 에폭시 경화제를 사용하여 시험편의 면적만이 용액에 노출되도록 나머지 부분은 마운팅 처리하여 제작하였다. 그 후 시험편 측면에 구멍을 내어 피복된 구리선으로 연결한 뒤 RTV 고무로 구멍과 도선 사이의 틈을 봉하였다.
미친다. 이 중 pH의 영향에 대하여 검토하기 위하여 pH 조건을 변화시키며 전위의 변화와 분극실험을 수행하였다. 25 C의 인공수돗물에서 pH를 6, 6.
서울시의 2006년 연평균 경도, 염소이온 농도, 황산이온 농도 및 pH를 Table 1에 나타내었다. 이러한 조건의 인공수돗물 용액을 만들기 위하여 Table 2와 같은 희석용액 11를 1차적으로 만들어 사용하였으며, 모든 희석용액의 제조에는 이온교환수지를 거친 순수로 제작하였다.
4 cm으로 절단하여 준비하였고, 시험편과 전기적 접촉을 위하여 시험편 뒤편에 단자를 도타이트로 연결하였다. 충분한 시간이 지난 다음 에폭시 수지 및 에폭시 경화제를 사용하여 시험편의 면적만이 용액에 노출되도록 나머지 부분은 마운팅 처리하여 제작하였다. 그 후 시험편 측면에 구멍을 내어 피복된 구리선으로 연결한 뒤 RTV 고무로 구멍과 도선 사이의 틈을 봉하였다.

대상 데이터

시험기기로 EG&G Princeton Applied Research사의 Potentiostat/Gal.,anostat Model 273A를 사용하였다.
기 준전극으로는 포화칼로멜전극을 사용하였고, 대 극으로는 백금전극을 사용하였다. 시험기기로 EG&G Princeton Applied Research사의 Potentiostat/Gal.
시험편으로는 두께 1 mm의 순Cu판을 사용하였다. 각 시편은 1.
실험에 사용된 전해질은 수돗물을 모사하기 위하여 서울지역 수돗물8)의 대표성분인 경도, Cl-농도, SO₄₂「농도, pH 를 맞추어 제조하였다. 경도는 칼슘 경도와 마그네슘 경도를 8:2비율로 하였다.
전기화학시험용 전해조는 1l 용량의 파이렉스 전해 조를 사용하였다. 전해조는 항온조 중에 설치하여 온도조절을 하였다.

성능/효과

2에서는 연간 부식속도는。.。058 mm/y로서 Cu의 내식성이 매우 우수한 결과가 얻어졌다. pH 6.
그 밖의 다른 조건은 대동소이 하였으나, 전탄산농도는Kinutashimo 의 경우가 약 3배 정도 높았다. Kinutashimo 정수장에서 전탄산농도가 높았음에도 불구하고 pH값이 낮아, 부식속도는 Asaka정수장과 비교하여 2배 이상 높은 값을 나타내었다.
9에서도 유리 탄산 농도나 [CO₂aq]농도에 따라 부식속도가 높은 경우도 존재한다. 그러나, Fig. 3과 Fig. 4에 나타낸 본 실험의 결과나 위의 실례를 보면, pH 6.5이하의 수돗물에서는 명백히 부식장애가 발생하는 경향이 증가하고 있는 것은 확실하며, 국내에서는 수돗물의 pH는 적어도 이보다는 높은 값을 유지하여야 할 것이다.
3의 부식전류밀도값을 이용하여 pH 의 변화에 따른 수돗물에서 Cu의 부식속도를 계산한 결과를 정리하였다. 본 실험에서 구한 부식전류밀도 값은 초기 부식속도로서 실제 Cu의 부식속도보다는 높은 값이다. 그것은 수돗물 중에서 동관이 사용될 때, 표면에 산화피막을 형성하여 이 산화피막에 의해 Cu의 부식속도는 감소하게 되기 때문이다.
이상의 결과를 종합하면, 유리탄산농도, 용존산소농도 등 청수 발생에 영향을 미치는 인자가 많이 있으나, 그 중 pH의 영향이 가장 큰 것으로 판단된다. 본 연구에서의 pH 시험 결과와 위의 분석결과로부터 정리하면, 청수현상을 방지하고 내식성 증대를 위하여는 수돗물의 pH를 7.0 이상으로 유지하는 것이 무엇보다도 중요하며, 특히 6.5이하의 산성으로 되는 것은 절대적으로 피하여야 할 것으로 생각된다.
것으로 판단된다. 본 연구에서의 pH 시험결과와 국내외 음용수 환경에서의 각종 부식데이터를 분석한 결과로부터 정리하면, 청수현상을 방지하고 내식성 증대를 위하여는 수돗물의 pH를 7.0 이상으로 유지하는 것이 무엇보다도 중요하며, 특히 6.5이하의 산성으로 되는 것은 절대적으로 피하여야 할 것으로 생각된다.
이들 결과를 정리하면, 우리나라와 같이 수돗물이 연수이어서 탄산칼슘 침전피막에 의해 내식성 개선이 어려운 경우에는 동관의 부식은 특히 pH에 대한 의존성이 높으며, 유리 탄산 농도가 높을 경우에는 pH에 대한 완충효과도 작용하여 용출속도가 증가하고 청수현상을 일으킬 확률도 높아진다.
이상의 결과를 정리하면, 우리나라와 같이 수돗물이 연수이어서 탄산칼슘 침전피막에 의해 내식성 개선이 어려운 경우에는 동관의 부식은 특히 pH에 대한 의존성이 높으며, 유리탄산농도가 높을 경우에는 pH에 대한 완충효과도 작용하여 용출속도가 증가하고 청수현상을 일으킬 확률이 높아진다. 즉, 유리탄산을 포함하는 수돗물은 낮은 pH가 유지되기 때문에 동관내면에 생성되는 산화피막의 용해도가 높고 용존산소가 존재하면 전기화학반응에 의해 Cu이온의 용출이 계속된다.
Aoki의 가이드라인이 적절하다면 서울의 수돗물에서는 청수가 거의 발생하지 않을 것으로 판단해도 좋을 것이다. 이상의 결과를 종합하면, 유리탄산농도, 용존산소농도 등 청수 발생에 영향을 미치는 인자가 많이 있으나, 그 중 pH의 영향이 가장 큰 것으로 판단된다. 본 연구에서의 pH 시험 결과와 위의 분석결과로부터 정리하면, 청수현상을 방지하고 내식성 증대를 위하여는 수돗물의 pH를 7.
8이하로서 산성을 나타내고 있다. 즉, pH 가 낮을수록 Cu이온의 용출속도는 증가하며 초기용수에서는 3 ppm을 초과하는 경우도 있고, 관내에 물이 정체하고 있는 동안에 용출이 발생하는 것을 알 수 있다.

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