핵심 해설
이 문제는
정수 처리 과정에서 각 단계별 제거 대상 물질을 정확히 구분하는 것이 핵심이에요.
여과(Filtration)의 주된 목적은
탁도(Turbidity)와 세균(Bacteria)을 제거하는 것이지만, 기존 해설처럼 "세균을 제거하는 것"만이 유일한 목적이라고 말하기는 어려워요. 국가고시에서는 여과의 가장 대표적인 효과로
탁도 감소를 강조하는 경우가 훨씬 많답니다.
핵심 개념 분석 (Key Concept)
정수 과정(Water Purification Process)은 크게
침전 → 여과 → 소독의 단계를 거쳐요.
완속여과(Slow Sand Filtration)는 여과막 표면에 형성된
생물막(Schmutzdecke)을 통해 미생물과 탁도 유발 물질을 동시에 제거하는 것이 특징입니다. 반면
급속여과(Rapid Sand Filtration)는 주로 응집제를 통해 형성된 플록(Floc)을 물리적으로 걸러내
탁도를 낮추는 데 일차적인 목적이 있어요.
정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! 여과는 침전 과정을 거친 물 속에 남아 있는
미세한 부유 물질(Suspended Solids)을 모래층이나 여과막을 통과시켜 물리적으로 제거하는 공정이에요. 이 부유 물질이 바로
탁도를 유발하는 주범이죠. 여과를 통해 탁도를 낮춰야 후속
소독(Disinfection) 과정에서 염소와 같은 소독제가 병원성 미생물과 효과적으로 접촉할 수 있어요. 따라서 여과의
가장 일차적이고 직접적인 목적은
탁도를 감소시키는 것입니다.
오답 분석 (Distractor Analysis)
1번
색도 감소:
혼동 주의! 색도는 용해된 불순물(주로 유기물)에 의해 발생하며, 일반적인 모래 여과로는 잘 제거되지 않아요.
활성탄(Activated Carbon) 흡착 방식이 주로 사용됩니다.
3번
냄새 감소: 냄새 또한 휘발성 유기 화합물이나 조류 등이 원인으로, 여과보다는
폭기(Aeration)나 활성탄 처리를 통해 제거하는 것이 효과적이에요.
4번
경도 감소: 경도는 칼슘(Ca)이나 마그네슘(Mg) 같은 용해성 미네랄 이온 때문에 발생해요. 이는 이온 교환 수지나 석회 소다법 같은
연수화(Water Softening) 공정을 통해 제거해야 합니다.
5번
세균 감소: 완속여과에서는 생물막 작용으로 세균이 상당히 제거되지만,
급속여과의 주목적은 탁도 제거예요. 병원성 세균의 완전한 제거(불활성화)는
염소 소독(Chlorination)과 같은 소독 공정의 책임이랍니다.
여과는 탁도를 낮춰 소독 효율을 높이는 전처리 단계라고 이해하는 것이 더 정확해요.
개념 정리
| 정수 공정 | 주요 제거 대상 | 주요 기전 |
|---|
| 침전(Sedimentation) | 큰 부유 물질, 모래 | 중력에 의한 자연 침강 |
| 응집(Coagulation) | 미세 부유 물질, 콜로이드 | 응집제를 통한 플록 형성 |
| 여과(Filtration) | 탁도 유발 미세 부유물 | 모래층 등 여재를 통한 물리적 제거 |
| 소독(Disinfection) | 병원성 세균, 바이러스 | 염소, 오존, 자외선을 통한 불활성화 |
한눈에 비교!
| 항목 | 급속여과(Rapid Sand) | 완속여과(Slow Sand) |
|---|
| 여과 속도 | 120~150m/day (빠름) | 3~5m/day (느림) |
| 제거 기전 | 물리적 체거름 | 생물막에 의한 흡착 및 분해 |
| 주요 효과 | 탁도 감소 | 탁도 및 세균 감소 |
| 필요 면적 | 좁음 | 넓음 |
국시 빈출 포인트
핵심! 정수 과정 문제에서는 "각 단계별 주요 제거 대상"을 묻는 함정이 자주 나와요.
"여과 = 세균 제거"라는 단순 도식이 아니라, "여과의 주목적은 탁도 제거이며, 세균 제거는 소독의 역할"이라는 점을 꼭 기억하세요. 완속여과의 예외적인 특징을 물을 때만 세균 제거가 강조됩니다. 문제에서 단순히 "여과"라고만 했다면, 일반적으로 급속여과를 기준으로 생각하는 것이 안전해요.