핵심 해설
이 문제는
상수 처리 공정에서 발생하는 소독 부산물(Disinfection By-Products, DBPs)인
트리할로메탄(Trihalomethane, THM)에 대한 이해를 묻고 있어요. THM은 수돗물의 안전성과 직결되는 중요한 환경 보건학적 주제이며, 약사 국가고시에서도 수질 관리 및 환경 위생 영역에서 자주 출제됩니다.
1.
핵심 개념 분석 (Key Concept):
트리할로메탄(THM)은
염소 소독 과정에서 수중의 천연 유기물(Natural Organic Matter, NOM)과 염소가 반응하여 생성되는 유기 할로겐 화합물입니다. 대표 물질은
클로로포름(CHCl₃)이며, 발암성(Carcinogenicity)이 의심되어 먹는물 수질 기준이 설정되어 있습니다.
핵심! THM 생성을 억제하는 가장 효과적인 방법은 소독 전 단계에서 전구물질(Precursor)인 유기물을 제거하는 것입니다.
2.
정답 근거 (Answer Rationale): 1번 보기 "THM 생성을 줄이기 위해 전처리 단계에서 유기물을 제거하는 것이 효과적이다."가 정답입니다.
응집(Coagulation), 침전(Sedimentation), 여과(Filtration), 활성탄 처리(Activated Carbon Treatment) 등의 전처리를 통해 유기물을 제거하면 염소와 반응할 전구물질 자체가 사라져 THM 생성을 원천적으로 억제할 수 있습니다.
3.
오답 분석 (Distractor Analysis):
- ②번:
혼동 주의! THM은 유기물(Organic Matter)과 염소가 반응하여 생성되는
유기(Organic) 소독 부산물입니다. 무기 소독 부산물이 아닙니다.
- ③번:
혼동 주의! THM은
염소 소독(Chlorination) 시 생성되는 대표적인 부산물입니다. 오존(Ozone, O₃) 소독 시에는 주로 브로메이트(Bromate, BrO₃⁻)와 같은 다른 부산물이 생성됩니다.
- ④번: THM은
휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compound, VOC)입니다. 따라서 물을 끓이면(가열하면) 대기 중으로 휘발되어 농도가 감소합니다. "농도가 감소하지 않는다"는 설명은 틀렸습니다.
- ⑤번: 먹는물 수질 기준은 총 THM(Trichloromethane, Bromodichloromethane, Dibromochloromethane, Bromoform의 합)에 대해
0.1 mg/L 이하입니다. 0.5 mg/L는 너무 높은 기준이며, 클로로포름 단일 기준도 아닙니다.
4.
연관 개념 정리 (Related Concepts): 소독 부산물에는 THM 외에도
할로아세트산(Haloacetic Acids, HAAs), 클로라이트(Chlorite), 브로메이트(Bromate) 등이 있습니다. 각 소독 방법(염소, 오존, 염소이산화물, UV)별로 주요 부산물과 생성 기전을 함께 정리해두면 좋습니다.
개념 정리: THM 생성 조건: 원수 속 유기물(전구물질) + 염소(소독제) → 할로겐화 반응 → THM 생성. 생성에 영향을 미치는 요인:
유기물 농도, 염소 주입량, 반응 시간, 수온, pH. pH가 높을수록 THM 생성이 촉진됩니다.
한눈에 비교!
| 소독 방법 | 주요 부산물 | 특징 |
|---|
| 염소(Chlorine, Cl₂) | THMs, HAAs | 가장 널리 사용, 유기물과 반응하여 THM 생성 |
| 오존(Ozone, O₃) | 브로메이트(Bromate, BrO₃⁻) | 브롬이온(Br⁻) 존재 시 생성, THM은 거의 생성 안 함 |
| 염소이산화물(ClO₂) | 아염소산염(Chlorite, ClO₂⁻) | THM 생성 적음, 부식성 있음 |
| UV(자외선) | 거의 없음 | 화학 부산물 없음, 잔류 소독 능력 없음 |
암기 팁: THM = T(Hree) + H(alo) + M(ethane). "3개의 할로겐(주로 염소, 브롬)이 붙은 메탄"이라고 기억하세요. 대표격인
클로로포름(CHCl₃)은 마취제로도 쓰였던 물질이라는 점도 함께 떠올리면 좋습니다.
국시 빈출 포인트: THM의 생성 원인(유기물+염소), 대표 물질(클로로포름), 수질 기준(0.1 mg/L 이하), 저감 방법(전처리를 통한 유기물 제거)이 핵심입니다. 특히 "소독 부산물 생성 저감을 위해 어떤 공정이 필요한가?"와 같은 응용 문제로 자주 출제됩니다.
기출 변형 주의! "THM 생성을 증가시키는 요인이 아닌 것은?" (예: 수온 낮춤, pH 낮춤, 유기물 제거 등)으로 변형되어 출제될 수 있습니다. THM 생성이 감소하는 조건(낮은 pH, 낮은 수온, 낮은 유기물 농도)을 반대로 생각하면 됩니다.