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문제 정의
- 본 연구에서는 이미 사용중인 정수기의 통과수와 수돗물과의 수질을 분석하여, 정수기가 먹는물 수질에 어떤 변화를 일으키는 지 분석하고, 향후 위생관리 지표로 사용가능한 인자가 무엇인지 고려해 보고자 한다. 또한 역삼투압 정수기(RO정수기)와 그 외 NF, UF 혹은 알루미나 필터 정수기를 비RO정수기로 구분하여 정수기간의 수질 차이를 확인하여, 정수기 공정의 차이가 수질에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. T- 검정의 유의성을 확보하기 위해 12개 정수기를 선정하여 시료를 한 달에 한 번씩 네 달간 채취하여 수질 분석을 하였다.
- 하지만, 정수기의 원수가 수돗물로서 이미 먹는 물 수질기준을 만족한 상황이기 때문에 정수기의 위생관리지표로의 효용성에 대한 문제제기가 있어왔다. 본 연구에서는 이미 사용중인 정수기의 통과수와 수돗물과의 수질을 분석하여, 정수기가 먹는물 수질에 어떤 변화를 일으키는 지 분석하고, 향후 위생관리 지표로 사용가능한 인자가 무엇인지 고려해 보고자 한다. 또한 역삼투압 정수기(RO정수기)와 그 외 NF, UF 혹은 알루미나 필터 정수기를 비RO정수기로 구분하여 정수기간의 수질 차이를 확인하여, 정수기 공정의 차이가 수질에 미치는 영향을 분석하고자 하였다.
제안 방법
- 또한 역삼투압 정수기(RO정수기)와 그 외 NF, UF 혹은 알루미나 필터 정수기를 비RO정수기로 구분하여 정수기간의 수질 차이를 확인하여, 정수기 공정의 차이가 수질에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. T- 검정의 유의성을 확보하기 위해 12개 정수기를 선정하여 시료를 한 달에 한 번씩 네 달간 채취하여 수질 분석을 하였다.
- t-검정 수행전에 f-검정을 수행하여 등분산인지 혹은 이분산인지 확인한 후에 t-검정을 수행하였다. 검정은 세가지, 다시말해 수돗물과 정수기 통과수, 수돗물과 비RO여과수, 그리고 비RO여과수와 RO여과수로 세분하여 진행하였다. 세가지로 구분하여 f-검정을 수행한 결과 모두 p<0.
- 다중이용시설에 설치되어 있는 12개의 정수기와 정수기 공급수인 수돗물을 4개월에 한번씩 채수하여 탁도, 총대장균군, pH, 잔류염소, 일반세균, 총세균수를 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 수질분석은 정수기 위생관리지표로 활용되고 있는 탁도와 총대장균군을 분석하였다. 또한, 향후 위생관리 지표로 사용 가능한 인자를 파악하기 위하여 pH, 잔류염소, 일반세균, 총세균수를 측정하였다.
- 일반세균은 중온일반세균법과 저온일반세균법이 있으며 저온일반세균은 21±1°C에서 72±3시간 배양했을 때 R2A 한천배지에 집락을 형성하는 세균을 말한다. 본 실험은 정수기 기기 내부 온도, 정수기 유출수의 수온 등을 고려하여 저온일반세균 측정법으로 정수기 유출수의 수질을 조사하였다. 다만 일반세균은 배양이 가능한 세균을 측정하는 것이므로 정수기 내에 배양불가 미생물을 모두 측정할 수 없는 점이 존재한다.
- 시료는 사용중인 정수기 통과수와 정수기 원수인 수돗물을 분석하였다. 수질분석은 정수기 위생관리지표로 활용되고 있는 탁도와 총대장균군을 분석하였다. 또한, 향후 위생관리 지표로 사용 가능한 인자를 파악하기 위하여 pH, 잔류염소, 일반세균, 총세균수를 측정하였다.
- 특히 다중이용시설에 설치된 정수기 중 순간이용량이 집중되는 경우에 30 L이상의 저류조를 설치하는 것으로 나타났다. 시료 채수는 8월, 9월, 10월, 11월 총 4차례 진행하였다. 장기간 미사용에 의한 영향을 배제하기 위해 오전 10시에서 오후 5시 사이에 진행하였다.
- 모든 시험은 음성대조군 시험을 동시에 실시하였고 음성대조군 시험결과는 음성으로 나왔을 경우에만 유효한 결과값으로 판정하였다. 양성으로 추정되는 시료는 총대장균군 시험관법 또는 막여과법으로 확인할 수 있으나 본 연구에서는 모든 시료에서 음성으로 나왔기에 시험관법 및 막여과법은 수행하지 않았다.
- 잔류염소는 채수 즉시 DPD free chlorine reagent (Hach, loveland, USA) 필을 주입하여 발색시키고 pocket colorimeterⅡ를 이용하여 측정하였다 (Hach, loveland, USA). 사용된 측정기기는 검출한계가 0.
- 시료 채수는 8월, 9월, 10월, 11월 총 4차례 진행하였다. 장기간 미사용에 의한 영향을 배제하기 위해 오전 10시에서 오후 5시 사이에 진행하였다. 정수기 통과수를 채수할때, 정수기 근처의 수도에서 수돗물을 함께 채수하였다.
- 정수기 위생관리 지표로 사용되고 있는 탁도와 총 대장균군에 대해 수돗물과 정수기통과수의 수질을 비교하였다. 총대장균군은 수돗물과 정수기통과수에서 모두 불검출되었고, 이는 수돗물과 정수기통과수를 포함한 총 64개 시료에서 수인성질병을 일으킬 수 있는 유해한 미생물이 존재하지 않음을 나타낸다.
- 정수기 통과로 인한 수질 변화를 확인하기 위해 기본 수질 인자로 pH, 잔류염소, 일반세균, 총세균수를 선정하여 분석을 수행하였다. 각 항목에 대한 먹는물 수질기준의 경우, pH는 5.
- 0 mg/L를 넘지 않아야 하고, 일반세균은 100 cfu/1 mL이내이어야 한다. 총세균수는 먹는물 수질기준 항목은 아니나, 정수기내 필터시스템이 잔류염소를 제거하기 때문에 세균 증가 가능성이 존재하기 때문에 비교를 위해 선정하였다. 수질분석 결과는 Fig.
대상 데이터
- 정수기 통과수와 수돗물은 20~30분 간격으로 3번 채수하여 한 샘플로 하였다. 시료 개수는 수돗물 4군데와 4군데 장소에 존재하는 각 3개의 정수기 통과수를 4차례 진행하여 모두 64개이었다. 정수기통과수 시료번호는 순차적으로 붙여져서, 수돗물 #1을 원수로 한 정수기 통과수는 #1, #2, #3이고, 수돗물 #2를 원수로 한 정수기 통과수는 #4, #5, #6과 같은 식이었다.
- 시료는 사용중인 정수기 통과수와 정수기 원수인 수돗물을 분석하였다. 수질분석은 정수기 위생관리지표로 활용되고 있는 탁도와 총대장균군을 분석하였다.
- 신규 정수기보다 어느 정도 사용된 정수기로 실험을 진행하기 위해 대형마트나 휴게소 등에 설치된 정수기를 선택하였다. 총 12개 정수기의 대략적인 사양은 다음 Table 1과 같다.
- 총 세균수의 기본측정은 세포의 DNA를 염색한 후 에멀젼 상태에서 감지 지점을 통과하는 세균수를 정량하는 것이다 (Park, 2016). 이 연구에서 Cube6 (Partec, Germany)은 여기레이져 488 nm를 갖춘 유세포 분석기를 사용했다. 세포염색은 Sybr Green I gel을사용하여 수행되었고 암실에서 35°C에서 10분 동안 염색하였다.
- 장기간 미사용에 의한 영향을 배제하기 위해 오전 10시에서 오후 5시 사이에 진행하였다. 정수기 통과수를 채수할때, 정수기 근처의 수도에서 수돗물을 함께 채수하였다. 정수기 통과수와 수돗물은 20~30분 간격으로 3번 채수하여 한 샘플로 하였다.
데이터처리
- 3개 그룹 이상의 평균을 비교하는 데에는 주로 ANOVA(Analysis of Variance)가 사용되나, 2개 그룹의 경우는 t-검정과 ANOVA는 동일한 결과를 나타 낸다. t-검정 수행전에 f-검정을 수행하여 등분산인지 혹은 이분산인지 확인한 후에 t-검정을 수행하였다. 검정은 세가지, 다시말해 수돗물과 정수기 통과수, 수돗물과 비RO여과수, 그리고 비RO여과수와 RO여과수로 세분하여 진행하였다.
- 수돗물과 정수기통과수의 수질 차이 분석을 위해 상대적으로 간단한 통계방법인 t-검정을 실시하였다. 각 자료간의 분산이 동일한 지에 대한 f-검정을 실시한 후, 등분산 혹은 이분산에 대해 분석을 수행하는 웰치 t-검정을 엑셀로 수행하였다.
- 하지만, 이 차이가 유의미한 지에 대한 평가는 많지 않았다. 본 연구에서는 두 개 그룹의 차이를 나타낼 때는 주로 사용되는 t-검정을 이용하여 수질차이를 비교 분석 하였다. 3개 그룹 이상의 평균을 비교하는 데에는 주로 ANOVA(Analysis of Variance)가 사용되나, 2개 그룹의 경우는 t-검정과 ANOVA는 동일한 결과를 나타 낸다.
- 수돗물과 정수기통과수의 수질 차이 분석을 위해 상대적으로 간단한 통계방법인 t-검정을 실시하였다. 각 자료간의 분산이 동일한 지에 대한 f-검정을 실시한 후, 등분산 혹은 이분산에 대해 분석을 수행하는 웰치 t-검정을 엑셀로 수행하였다.
이론/모형
- 05로 나타나 이분산임을 보였다. 따라서 t-검정은 이분산을 가정한 두 집단에 적용 하는 방법을 사용하였다. T-검정은 단측검정과 양측검정으로 구분되는 데, 차이가 존재하는 지에 대한 판단의 경우는 주로 양측검정을 이용하고, 어떤 그룹의 값이 다른 값 보다 크거나 작다와 같은 방향성이 있을 때는 단측검정을 이용한다.
- 총대장균군은 효소기질이용법을 적용하여 측정하였다. 효소기질이용 시약은 총대장균군이 분비하는 갈락토스 분해효소(β-galactosidase)에 의해 발색을 나타내는 기질을 포함한 Readycult Coliforms 100 (Merck, Germany)을 사용하였다.
- 총세균수는 유세포분석(flow cytometry)기법을 이용하여 시료내 모든 세균을 측정할 수 있다. 이는 비배양기법으로 세균을 염색하여 세포 수를 정량하는 기법이다.
- 탁도 측정기법은 90°C 산란광 방식을 적용하였으며 Hach사의 2100N (Hach, loveland, USA) 제품을 이용하였으며, 측정 전 calibration set (Hach, loveland, USA) 로 보정 후에 사용하였다.
성능/효과
- 수돗물과 비RO여과수를 비교한 결과, 확실한 차이를 보이는 것은 총세균수이었다. pH, 잔류염소, 탁도는 수돗물 수질과의 차이가 유의미하지 않아 비RO막여과 정수기의 효용성이 낮았다. 정수기를 사용할 때, 설치비 및 전기와 같은 유지관리비를 고려한다면, 정수기 통과수와 수돗물 간의 수질차이가 유의미하지 않은 점은 주의 깊게 볼 필요가 있다.
- 비RO여과수와 RO여과수와의 차이를 확인한 결과, pH와 총세균수는 확실하게 차이를 나타내었다. pH와 총세균수의 경우는 RO여과수가 비RO여과수에 비해 확실히 낮은 값을 나타낸다는 것을 확인하였다. 잔류염소를 감소시키는 점에서는 막여과 공정은 차이가 없다는 것을 알 수 있었다.
- 2 NTU로 낮아졌음을 알 수 있다. pH의 경우, 수돗물 원수는 지점에 무관하게 안정적인 값을 나타내었으나, 정수기통과수의 경우는 지점#3과 지점#4에서 pH가 크게 낮아지면서 변동폭도 크게 나타났다. 잔류 염소는 수돗물에서 높고, 정수기통과수에서 낮은 값을 보이는 패턴이 확실하게 드러났다.
- 다른 수질인자 중 pH와 잔류염소는 정수기를 통과하면서 낮아졌고, 일반세균과 총세균수는 상대적으로 크게 증가하였다. 정수기통과수에서의 낮은 잔류염소 농도에 의해 일반세균과 총세균이 급격하게 증가한 것으로 판단된다.
- 또한 탁도의 경우에는 정수기 통과수나 수돗물에서 유의미한 차이가 없었다. 따라서 수돗물에 비해 정수기를 통과한 물은 pH, 잔류염소, 총세균수의 수질 변화는 상당한 편이나, 탁도와 일반세균은 수질변화는 상대적으로 적다는 것을 알 수 있다.
- 5°C에서 배양 후결과를 판정한다. 모든 시험은 음성대조군 시험을 동시에 실시하였고 음성대조군 시험결과는 음성으로 나왔을 경우에만 유효한 결과값으로 판정하였다. 양성으로 추정되는 시료는 총대장균군 시험관법 또는 막여과법으로 확인할 수 있으나 본 연구에서는 모든 시료에서 음성으로 나왔기에 시험관법 및 막여과법은 수행하지 않았다.
- 다만 양측 검정 값으로 보아 수질 간의 차이가 크다고 보기는 어렵다고 판단된다. 비RO여과수와 RO여과수와의 차이를 확인한 결과, pH와 총세균수는 확실하게 차이를 나타내었다. pH와 총세균수의 경우는 RO여과수가 비RO여과수에 비해 확실히 낮은 값을 나타낸다는 것을 확인하였다.
- 04 NTU로 수돗물 대비 탁도 변동폭이 줄어들었음을 나타내었다. 상자수염그림에서 보이듯이 중간값이 수돗물은 0.2 NTU이어서 평균값과 차이가 났으나, 정수기통과수는 0.18 NTU로 평균값과 소수점 둘째 자리만 다른 정도로 유사하여 정수기에 의한 수질변동폭이 줄어들었음을 나타내었다. 특히 한 지점의 수돗물은 탁도가 0.
- 세가지로 구분하여 f-검정을 수행한 결과 모두 p<0.05로 나타나 이분산임을 보였다.
- 수돗물과 각각 다른 종류의 필터를 사용하는 정수기 통과수들의 수질은 pH, 탁도, 잔류염소, 일반세균, 총세균수 농도가 다름을 확인할 수 있었다. 하지만, 이 차이가 유의미한 지에 대한 평가는 많지 않았다.
- 수돗물과 비RO여과수를 비교한 결과, 확실한 차이를 보이는 것은 총세균수이었다. pH, 잔류염소, 탁도는 수돗물 수질과의 차이가 유의미하지 않아 비RO막여과 정수기의 효용성이 낮았다.
- 수돗물과 정수기 통과수간의 수질을 비교한 결과를 보면, pH, 잔류염소, 총세균수는 유의미하게 차이가 있음을 알 수 있다(Table 4). 다만, 일반세균의 경우는 t-단측 검정에서는 p가 0.
- 수돗물과 정수기통과수의 수질차이를 비교한 결과, pH, 잔류염소, 총세균수는 유의미하게 차이가 있었으나, 탁도와 일반세균의 차이는 유의미하지 않았다. 관리지표로서 탁도외 수질 인자를 고려할 필요가 있으며, 이 때 일반세균보다 총세균수가 더 적절할 것으로 판단된다.
- 01 mg/L 로 차이가 없었다. 일반세균이라 일컫는 박테리아는 수돗물에 평균 15개/mL 검출되었으나, 비RO여과수는 평균 557개/mL 그리고 RO여과수는 평균 32개/mL로검출되어 정수기 처리를 거치고 크게 증가한 것을 알 수 있다. 특히 비RO필터의 경우는 최고값이 7,932개/mL로 먹는물 수질기준의 79배가 넘는 값이 나타났으며, RO필터는 최고값이 164개/mL로 나타났다.
- pH의 경우, 수돗물 원수는 지점에 무관하게 안정적인 값을 나타내었으나, 정수기통과수의 경우는 지점#3과 지점#4에서 pH가 크게 낮아지면서 변동폭도 크게 나타났다. 잔류 염소는 수돗물에서 높고, 정수기통과수에서 낮은 값을 보이는 패턴이 확실하게 드러났다. 특히 수돗물의 잔류염소값은 0.
- 정수기 위생관리 지표인 총대장균군은 모든 시료에서 불검출되었고, 탁도는 수돗물과 정수기통과수 모두 먹는물 수질기준인 0.5 NTU를 넘지 않았다. 먹는물 수질기준 이내에서 수돗물의 탁도의 변동폭이 상대적으로 컸고, 정수기를 통과하면서 탁도가 낮아졌 으나 공급수인 수돗물의 탁도가 0.
- 09 NTU룰 보였다. 정수기 통과수는 평균이 0.18 NTU로 낮아졌고, 표준편차도 0.04 NTU로 수돗물 대비 탁도 변동폭이 줄어들었음을 나타내었다. 상자수염그림에서 보이듯이 중간값이 수돗물은 0.
- 정수기통과수에서의 낮은 잔류염소 농도에 의해 일반세균과 총세균이 급격하게 증가한 것으로 판단된다. 증가폭이 일반세균은 최대 약 80배에 달했고, 총세균수는 약 20배에 달했다.
- 정수기 위생관리 지표로 사용되고 있는 탁도와 총 대장균군에 대해 수돗물과 정수기통과수의 수질을 비교하였다. 총대장균군은 수돗물과 정수기통과수에서 모두 불검출되었고, 이는 수돗물과 정수기통과수를 포함한 총 64개 시료에서 수인성질병을 일으킬 수 있는 유해한 미생물이 존재하지 않음을 나타낸다. 4개월간 측정한 수돗물과 정수기 처리수의 탁도 값은 Table 2에 나타내었다.
- 총세균수는 일반세균과 비슷한 경향을 보여, 수돗물에서는 103 ~104 개를 나타내었고, 정수기 통과수에서는 103 ~105 개가 검출되었다. 총세균수의 절대적인 숫자도 정수기를 통과하면서 증가하였고, 농도의 변동폭도 상당한 것으로 나타났다.
- 특히 비RO필터의 경우는 최고값이 7,932개/mL로 먹는물 수질기준의 79배가 넘는 값이 나타났으며, RO필터는 최고값이 164개/mL로 나타났다. 총세균수는 일반세균에 비해 48~2744배 많은 수가 검출되어 비배양성 세균이 상당히 많이 존재하는 것을 확인할수 있었다. 수돗물의 경우 평균 20,272개/mL, 비RO여과수는 118,575개/mL이었고, RO여과수는 46,311개 /mL이었다.
- 개가 검출되었다. 총세균수의 절대적인 숫자도 정수기를 통과하면서 증가하였고, 농도의 변동폭도 상당한 것으로 나타났다. 이러한 경향성은 일반세균과 매우 유사하며, 그 원인 또한 잔류염소의 감소와 정수기 사용 빈도에 따른 저수조에서의 정체에 따른 것으로 보여진다 (Kim et al.
- 5(d)에 나타난 바와 같이 다른 지점의 현황이 구분하기 어려울 만큼 지점#4의 편차는 상당하였다. 총세균은 잔류염소와는 반대로 수돗물에서는 낮고, 정수기통과수에서는 높아지는 패턴이 모든 시료에서 나타났고, 변동폭은 정수기통과수에서 크게 나타났다. 일반세균이나 총세균수는 인체에 유해한 미생물을 나타내는 지표는 아니다.
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