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환경위생

물리·화학적 처리로 제거되지 않는 미세한 입자를 제거하기 위해 사용하는 방법은?

1 침전
2 응집
3 소독
4 여과 ✓ 정답
5 중화

해설

여과는 침전으로 제거되지 않는 미세입자 및 부유물 제거에 효과적인 방법이다.

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수처리 공정에서 입자성 물질을 제거하는 방법은 입자의 크기와 비중, 전하 특성에 따라 단계적으로 적용됩니다. 침전(sedimentation)은 중력에 의해 가라앉는 비교적 크고 무거운 입자를 제거하는 데 효과적이지만, 콜로이드성 미세 입자나 비중이 낮아 부유 상태를 유지하는 입자는 침전만으로는 충분히 제거되지 않습니다. 이 때문에 응집(coagulation)과 응결(flocculation)을 통해 미세 입자를 서로 뭉치게 하여 크기와 무게를 증가시킨 뒤 침전이나 여과로 제거하는 전처리 과정이 필요합니다.

그러나 응집·침전 공정을 거친 뒤에도 제거되지 않고 물속에 남아 있는 미세한 입자나 부유물은 최종적으로 여과(filtration) 공정에서 물리적으로 걸러냅니다. 여과는 모래, 활성탄, 멤브레인 등의 여재(filter media) 사이로 물을 통과시키면서 입자를 포획하는 방법으로, 침전으로 제거되지 않는 미세입자 및 부유물 제거에 효과적입니다. 여과는 입자의 크기 배제(size exclusion)와 여재 표면에의 흡착, 그리고 여재층 내부에서의 물리적 억류(straining) 기전을 통해 미세 입자를 제거합니다.

근거 자료 ^[1]에서는 화학적 응집과 모래 여과를 결합한 하이브리드 시스템이 0.15–1 mm 크기의 폴리에틸렌 미세플라스틱을 제거하는 효율을 평가하였는데, 응집만으로는 제거되지 않는 미세 입자가 모래 여과 단계에서 추가로 제거되는 과정을 보여줍니다. 이는 핵심! 응집이 입자를 뭉치게 하여 제거 효율을 높이는 보조 역할을 하지만, 최종적으로 미세 입자를 물리적으로 걸러내는 단계는 여과라는 점을 시사합니다.

근거 자료 ^[3]은 완속 모래 여과(slow sand filtration) 시스템에서 세탁기 배출수에 포함된 미세플라스틱 섬유의 이동과 보유(retention)를 조사하였는데, 0.2 mm 유효 입경의 고운 모래 여과가 0.6 mm 이상의 굵은 모래 여과보다 미세플라스틱 섬유를 더 효과적으로 보유한다고 보고하였습니다. 이는 여재의 입경이 작을수록 미세 입자 제거 효율이 높아진다는 여과의 기본 원리를 뒷받침합니다.

근거 자료 ^[2]에서는 정밀여과(microfiltration) 멤브레인이 모래 여과 역세척수 내 탁도 유발 입자와 미생물을 제거하는 성능을 평가하였는데, 멤브레인 공극 크기보다 큰 입자는 크기 배제에 의해 거의 완전히 제거될 수 있음을 보여줍니다. 멤브레인 여과는 모래 여과보다 더 작은 공극을 가지므로, 기존 여과로 제거되지 않는 미세 입자까지도 물리적으로 차단할 수 있습니다.

혼동 주의! 소독(disinfection)은 미생물을 사멸하거나 불활성화하는 화학적·물리적 처리로, 입자성 물질을 제거하는 공정이 아닙니다. 중화(neutralization)는 pH를 조절하는 화학적 처리이며, 침전과 응집은 입자 제거를 위한 전처리 또는 보조 공정입니다. 문제에서 묻는 ‘물리·화학적 처리로 제거되지 않는 미세한 입자’를 최종적으로 제거하는 방법은 여과입니다.

참고 문헌 (논문 출처)

[1]
Efficiency of a microplastic removal system from synthetic wastewater using a chemical process combined with simple filtration.일반논문Poolborwornrak P, Khiewkhern S, Wibuloutai J, Pentamwa P. (2026) · DOI: 10.1038/s41598-026-59084-8
[2]
Performance Assessment of Microfiltration Membranes for Backwash Water Reuse from Sand Filters.일반논문Wolska M, Kabsch-Korbutowicz M, Canales FA, Carpintero J, Urbańska-Kozłowska H. (2026) · DOI: 10.3390/membranes16050169
[3]
Transport and retention of laundry microplastic fibres in slow sand filtration systems.일반논문Gao F, Busquets R, Campos LC. (2026) · DOI: 10.1038/s41598-026-41438-x

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