[논문]수도관 부식에 대한 잔류염소 농도 영향 및 부식제어 방안

한금석; 박주현; 박영복; 김성재; 김현돈; 최영준; 최인철; 홍성호

doi:10.14773/cst.2018.17.1.12

수도관 부식에 대한 잔류염소 농도 영향 및 부식제어 방안
Effect of Residual Chlorine Concentration on Water Pipe Corrosion and Corrosion Control Plan 원문보기

Corrosion science and technology, v.17 no.1, 2018년, pp.12 - 19

한금석 (서울물연구원) , 박주현 (국립환경과학원) , 박영복 (서울물연구원) , 김성재 (서울물연구원) , 김현돈 (서울물연구원) , 최영준 (서울물연구원) , 최인철 (국립환경과학원) , 홍성호 (숭실대학교)

Abstract ▼ AI-Helper

Langelier Index (LI) is used as a tap water corrosiveness index. Residual chlorine in tap water induces corrosion inside water pipes. This study takes a deeper look into the effect of residual chlorine in water pipes. Comparison between tap waters of Y and K water treatment plant (WTP) shows that the LI index of K WTP is lower than that of Y. However, the corrosion rate of Y WTP is higher than that of K WTP. This means that the higher the concentration of residual chlorine in tap water, the higher the corrosion rate of pipe materials. When calcium hydroxide was added to tap water, the corrosiveness index was improved and thus the corrosion rate reduced. It is possible to increase the disinfection efficiency by increasing the duration of residual chlorine and suppressing the rust generation of water pipes and to supply minerals. A guideline for corrosion control with residual chlorine should be set up. The effects of residual chlorine should be included in the corrosiveness index of tap water.

주제어

표/그림 (11)

표 Table 1 Analysis of tap water quality by region of water Treatment plant
표 Table 2 Weight loss experiment of specimen procedure on the WTP
그림 Fig. 1 Result of weight loss for different local water WTP inclean water reservoir (Ca conc. : K WTP 5 ~ 6 mg/L, Y WTP33 ~ 38 mg/L).
그림 Fig. 2 Result of pH for different local WTP.
그림 Fig. 3 Corrosion Rate Measurement Results with Residual Chlorine Concentration for Carbon Steel specimens using Tafel test.
표 Table 3 Result of weight loss for different Chlorine in tap water using Tafel test
표 Table 4 Analysis of sand filtered water quality in Seoul WTP
그림 Fig. 4 Lab Experiment of Specimen weight loss.
그림 Fig. 5 Result of weight loss for different Ca concentration in sand filtered water (initial residual chlorine concentration 0 mg/L).
그림 Fig. 6 Result of weight loss for different Ca concentration in sand filtered water (initial residual chlorine concentration 0.35mg/L).
표 Table 5 Analysis of filtered water quality after 6 weeks of experiment

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 수돗물의 잔류염소 농도에 따른 부식속도 실험과, 잔류염소 및 칼슘 농도에 따른 무게감량 실험을 수행하고, 수질 및 LI 지수를 분석하여 잔류염소의 영향을 확인하고자 한다.

제안 방법

수돗물의 수질이 다른 2지역을 선정하여 수돗물에 대한 부식성지수 및 무게감량실험을 수행하고, 부식성 수질제어 약품인 Ca(OH)₂를 주입하여 수질변화를 조사하고, 각각 탄소강 시편의 부식억제 효과를 회분식 실험한 결과 다음의 결과를 얻었다.

대상 데이터

0 이상 높은 지역의 K 정수장을 선정하여 현장 실험을 수행하였다. 또한 수돗물의 잔류염소의 영향을 평가하기 위해 서울의 G 정수장의 여과수를 이용하여 부식속도 실험을 수행하였다. 수도관 부식방지 효과 및 잔류염소 지속성 평가를 위해 10% Ca(OH)₂ 제조하여 사용하였다.
또한 수돗물의 잔류염소의 영향을 평가하기 위해 서울의 G 정수장의 여과수를 이용하여 부식속도 실험을 수행하였다. 수도관 부식방지 효과 및 잔류염소 지속성 평가를 위해 10% Ca(OH)₂ 제조하여 사용하였다.
수돗물의 부식성 평가를 위해 국내 지방 정수장 중 부식성지수가 –2.0 이하로 낮은 지역의 Y 정수장과 부식성 지수 – 1.0 이상 높은 지역의 K 정수장을 선정하여 현장 실험을 수행하였다. 또한 수돗물의 잔류염소의 영향을 평가하기 위해 서울의 G 정수장의 여과수를 이용하여 부식속도 실험을 수행하였다.

성능/효과

(1) 수돗물에서 잔류염소가 수도관 부식에 미치는 영향이 큼을 확인하였으며, 잔류염소에 대한 부식 영향을 고려할 필요가 있고, 수도관 부식을 최소화하기 위한 정수장에서 주입되는 적정 잔류염소농도의 기술 설정이 필요하다.
(2) 석회수 용해기술을 이용한 수돗물에 칼슘 주입은 부식억제 효과가 있었으며, 잔류염소의 지속 시간을 길게 하여 소독효율 향상과 더불어, 수도관 녹물발생 억제 및 부족한 미네랄 을 공급도 가능할 것으로 판단된다.

후속연구

(3) 향후 석회수 용해기술에 대한 현장적용성 가능성 평가를 수행하여, 보다 효과적인 상수관망 부식제어 및 잔류염소 지속성에 대한 연구가 추가적으로 필요하다.
따라서 수돗물에서 잔류염소가 부식에 미치는 영향이 크기 때문에, 잔류염소의 부식성 영향을 추가 할 필요가 있다. 서울의 경우에는 수돗물의 염소 냄새를 줄이기 위해 잔류염소 농도를 낮춰 서울시 6개 정수장에서 배수지로 가는 수돗물의 잔류염소는 0.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수도관 부식이 야기하는 문제점은?	수도관 부식은 수도관의 파손, 적수현상, 중금속 용출, 지반침하 등 문제의 원인이다. 최근에 수도관 및 하수도관에 의한 지반침하에 따른 싱크홀 문제가 대두되면서 배관 부식에 대한 관심이 커지고 있다.
	수돗물에서 주요 산화제는?	수도관 부식은 산화환원반응에 의해 철이 부식되는 것으로, 수돗물에 포함된 산화제에 의해 부식속도가 빨라진다. 수돗물에서 주요 산화제는 오존과 염소 등 소독제라고 할 수 있다. 대부분 정수장에서는 소독제 지속성이 길기 때문에 염소 소독제를 주로 사용하고 있다.
	금속 계통의 수도관을 장기간 사용시 발생하는 문제는?	금속 계통의 수도관 내부는 에폭시, 우레탄, 우레아 등 도장재료로 코팅을 하여 물이 금속표면에 침투하지 못하도록 하고 있다. 그러나 장기간 수도관 사용시 수도관 내부의 코팅재료가 수돗물에 포함된 물질에 의한 변성 등으로 인해 수도관 내부 부식이 발생한다. 대표적인 물질은 소독제에 포함된 염소이다.

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