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환경위생

염소소독 시 생성되는 발암성 물질은?

1 DO
2 PCB
3 BOD
4 COD
5 THM ✓ 정답

해설

염소가 유기물과 반응하면 트리할로메탄(THM) 생성되는데, 이는 발암성 물질이다.

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염소소독은 물 속 병원성 미생물을 제거하는 가장 보편적인 방법이지만, 소독 과정에서 물속의 자연유기물(natural organic matter)과 염소가 반응하면 소독부산물(disinfection by-products, DBPs)이 생성됩니다. 대표적인 소독부산물이 바로 트리할로메탄(trihalomethane, THM)입니다. THM은 탄소 원자 1개, 수소 원자 1개, 할로겐 원자 3개(염소·브롬·요오드)가 결합한 구조를 가지며, 장기간 노출 시 발암 위험을 높이는 물질로 분류됩니다 ^[3].

보기에서 DO(용존산소), BOD(생물화학적 산소요구량), COD(화학적 산소요구량)는 수질오염 지표이고, PCB(폴리염화바이페닐)는 산업용 화합물로 염소소독과 직접적인 관련이 없습니다. 반면 THM은 염소가 유기물과 반응할 때 생성되는 물질이라는 점에서 문제의 조건과 정확히 일치합니다.

THM의 생성 기전을 구체적으로 보면, 물속의 부식질(humic substances) 같은 자연유기물이 염소와 반응하면서 클로로포름(chloroform), 브로모디클로로메탄(bromodichloromethane), 디브로모클로로메탄(dibromochloromethane), 브로모포름(bromoform) 등의 화합물이 형성됩니다. 특히 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite)을 전산화제(pre-oxidant)로 사용하는 정수처리 공정에서는 완성수(finished water)의 THM 농도가 크게 증가할 수 있습니다. 한 정수장 조사에서는 완성수 내 트리클로로메탄의 85%가 차아염소산나트륨 전산화 단계에서 기원한 것으로 확인되기도 했습니다 ^[2].

THM 노출과 암 발생의 연관성은 역학 연구에서도 지속적으로 보고되고 있습니다. 거주지 수돗물의 THM 농도와 성인 암 위험의 관련성을 체계적으로 검토한 메타분석에서도 THM 노출이 특정 암의 위험 증가와 연관될 가능성이 제시되었습니다 ^[1]. 이러한 근거는 염소소독의 공중보건적 이점에도 불구하고 소독부산물 관리가 중요한 이유를 설명합니다.

국가별 THM 농도를 비교한 연구에서는 국가의 경제 수준과 소독 방식에 따라 차이가 크게 나타났습니다. 선진국 11개국의 THM 농도 범위는 0.5 µg/L(독일)에서 215 µg/L(러시아), 개발도상국 9개국은 3 µg/L(중국)에서 439.2 µg/L(방글라데시)로 보고되었습니다 ^[4]. 이는 수원의 유기물 농도, 염소 주입량, 접촉 시간, 수온 등이 THM 생성에 복합적으로 작용하기 때문입니다.

혼동 주의! 염소소독 자체가 발암물질을 직접 투입하는 과정은 아닙니다. 염소는 미생물을 사멸시키는 소독제이고, 발암성은 염소가 물속 유기물과 반응하여 생성되는 THM이라는 부산물에서 비롯됩니다. 따라서 문제에서 묻는 ‘염소소독 시 생성되는 발암성 물질’은 소독제인 염소가 아니라 반응 부산물인 THM으로 이해해야 합니다. 핵심! THM은 염소소독 부산물 중에서도 역학 연구와 독성학적 근거가 가장 풍부하게 축적된 발암성 물질이며, 정수처리 공정에서 전산화 단계의 관리가 THM 저감에 결정적입니다.

참고 문헌 (논문 출처)

[1]
Exposure to Drinking Water Trihalomethanes and Risk of Cancer: A Systematic Review of the Epidemiologic Evidence and Dose-Response Meta-Analysis.메타분석/체계고찰Helte E, Söderlund F, Säve-Söderbergh M, Larsson SC, Åkesson A (2025) · DOI: 10.1289/EHP14505
[2]
Sodium Hypochlorite Pre-Oxidation as a Key Contributor to Trihalomethane Formation and Carcinogenic Risk: Evidence from Adjacent Water Treatment Plants.일반논문Shi R, Liu N, Lan T, Ye X, Peng Z, Wang L, Li L, Yu X, Chen C. (2026) · DOI: 10.3390/toxics14050361
[3]
[Chlorine use in water disinfection, trihalomethane formation, and potential risks to public health].일반논문Meyer ST (1994) · DOI: 10.1590/s0102-311x1994000100011
[4]
Trihalomethanes in developed and developing countries.일반논문Kothe A, Wachasunder N, Rodge A, Labhasetwar P, Maldhure A (2023) · DOI: 10.1007/s10661-023-12106-8

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