핵심 해설
이 문제는 정수 처리 공정 중
응집·침전 단계(Coagulation & Flocculation)에서 사용되는 응집제의 종류를 묻는 전형적인 문제예요. 정수장에서는 물속에 있는 미세한 콜로이드성 입자들을 제거하기 위해 응집제를 사용하는데, 가장 대표적인 응집제가 바로
황산알루미늄(Alum, Al₂(SO₄)₃·14H₂O)입니다.
핵심! 알루미늄(Al³⁺) 이온이 수중의 중탄산염(HCO₃⁻)과 반응하여 수산화알루미늄(Al(OH)₃)의 침전성 플록(Floc)을 형성하고, 이 플록이 물속의 탁도(탁질) 입자들을 흡착하여 침전시키는 과정이에요. 이 문제는 예방약학(환경위생/수질관리) 영역의 기본 개념으로, 약사 국가고시에서도 자주 출제되는 내용입니다.
정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! ④번
황산알루미늄(Alum)은 전통적으로 정수장에서 응집·침전 단계에 가장 널리 사용되는 무기 응집제입니다. 알루미늄염이 가수분해되면 양전하를 띤 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 콜로이드가 형성되고, 이는 음전하를 띤 물속의 콜로이드 입자(점토, 유기물 등)의 전하를 중화시켜 불안정하게 만든 뒤 서로 엉겨 붙어 침전하기 쉬운 큰 플록을 형성합니다. 이 외에도
염화제이철(FeCl₃)이나
폴리염화알루미늄(PAC, Polyaluminum Chloride)도 응집제로 사용되지만, 가장 기본적이고 일반적인 것은 황산알루미늄입니다.
오답 분석 (Distractor Analysis)
①
혼동 주의! 활성탄(Activated Carbon)은 흡착 공정(Adsorption)에 사용되어 물속의 냄새, 맛, 유기물, 미량 오염물질을 제거하는 데 효과적입니다. 응집·침전 단계에 사용되는 물질이 아닙니다.
② 염소(Chlorine)는 소독(Disinfection) 단계에서 살균 목적으로 사용되는 강력한 산화제입니다. 응집 작용은 하지 않습니다.
③ 오존(Ozone, O₃)은 고도 정수 처리 과정에서 사용되는 강력한 산화제로, 소독, 색도 제거, 미량 오염물질 분해에 효과적이나 응집제는 아닙니다.
⑤ 불소(Fluoride)는 충치 예방 목적으로 정수 과정 후반부에 첨가되는
불소화(Fluoridation) 공정에 사용되며, 응집과는 전혀 무관합니다.
개념 정리
정수 처리 공정 순서 (표준 공정)
취수(Intake) → 침사지(Grit Chamber) → 응집·침전(Coagulation & Sedimentation) → 여과(Filtration) → 소독(Disinfection) → 송수(Distribution)
→ 이 중 응집·침전 단계는 황산알루미늄(Alum) 또는 염화제이철을 사용하여 탁도와 색도를 제거하는 핵심 공정입니다.
한눈에 비교!
| 공정 단계 | 사용 물질/방법 | 목적 |
|---|
| 응집·침전 | 황산알루미늄, PAC, 염화제이철 | 미세입자 제거 (탁도 저하) |
| 흡착 | 활성탄 (분말 또는 입상) | 냄새, 맛, 유기물 제거 |
| 소독 | 염소, 오존, 자외선(UV) | 병원성 미생물 사멸 |
| 고도처리 | 오존, 활성탄, 막여과 | 미량 오염물질 제거 |
| 첨가제 | 불소(불소화) | 충치 예방 |
국시 빈출 포인트
이 문제는 예방약학의 환경위생(수질관리) 파트에서 출제됩니다. 응집제의 종류(Alum, FeCl₃, PAC)와 작용 기전(전하 중화 및 플록 형성)을 반드시 암기하세요. 또한, 각 공정(응집, 흡착, 소독, 불소화)의 목적과 사용 물질을 묻는 문제가 자주 나오므로 구분하여 학습해야 합니다.
기출 변형 주의!
"정수장에서 소독 부산물(THMs, Trihalomethanes) 생성을 최소화하기 위해 응집 단계에서 무엇을 고려해야 하는가?"와 같은 변형 문제로 출제될 수 있습니다. 응집 과정에서 유기물 전구체(Precursor)를 충분히 제거하면 염소 소독 시 THM 생성을 줄일 수 있다는 점을 연결지어 생각해보세요.