상수도 정수처리 공정은 크게
응집-침전,
여과, 그리고
소독(disinfection)의 단계로 구성됩니다. 문제에서 제시된 '침전과 여과를 마친 물'은 물리적 공정을 통과한 상태이므로, 부유 물질이나 큰 입자는 대부분 제거되었지만 눈에 보이지 않는
병원성 미생물이 여전히 남아 있을 수 있습니다. 따라서 마지막 단계에서는 화학적 또는 물리적 방법으로 미생물을 불활성화(inactivation)시키는 소독 공정이 적용됩니다.
소독은 정수처리에서 최종적으로 음용수의 미생물학적 안전성을 확보하는 핵심 공정입니다. 근거 자료
[1]의 메타분석에서는 소독 공정이 음용수 내 진핵 미생물(eukaryotic microorganisms)을 유의하게 감소시킨다고 보고하며, 소독을 'drinking water quality를 보장하기 위한 최종 단계(final step)'로 명시하고 있습니다. 이는 소독이 단순한 선택 과정이 아니라 정수처리 계통의 마지막 필수 관문임을 의미합니다.
보기 3번의
염소 소독(chlorination)은 정수장에서 가장 널리 사용되는 최종 소독 방법입니다. 염소는 물에 투입되면 차아염소산(HOCl)과 차아염소산이온(OCl⁻) 형태로 존재하며, 미생물의 세포벽을 투과하여 효소계를 파괴하고 DNA 합성을 저해함으로써 병원성 세균과 바이러스를 사멸시킵니다. 근거 자료
[2]에서도 이산화염소(chlorine dioxide)가 정수처리장의 'final oxidation/disinfection' 단계에서 널리 사용되는 화학물질이라고 언급되어 있어, 염소 계열 소독제가 최종 단계에 투입된다는 사실을 뒷받침합니다.
각 보기를 공정 순서에 따라 분류하면 다음과 같습니다.
| 보기 | 공정 | 정수처리 단계 | 주요 기전 |
|---|
| 1 | 침전(sedimentation) | 초기~중기 | 중력에 의한 입자 침강 |
| 2 | 여과(filtration) | 중기 | 모래층을 통한 물리적 체거름 및 흡착 |
| 3 | 소독(disinfection) | 최종 | 염소에 의한 미생물 불활성화 |
| 4 | 탈염소(dechlorination) | 소독 이후(선택적) | 잔류염소 제거 — 정수처리에서는 일반적이지 않음 |
| 5 | 생물학적 처리 | 하수처리 | 생물막을 이용한 유기물 분해 |
보기 4는
혼동 주의! 정수처리에서는 오히려
잔류염소(residual chlorine)를 일정 농도로 유지하여 배수관망에서의 미생물 재오염을 방지합니다. 따라서 '염소를 모두 없앤다'는 정수처리의 원칙과 반대됩니다. 보기 5의 폭기조와 생물막은 하수처리에서 유기물을 분해하는 공정으로, 상수도 정수처리에는 적용되지 않습니다.
한편, 근거 자료
[3]은 염소 소독이 일부 병원성 원생동물( pathogenic protozoa)에 충분하지 않을 수 있으며,
자외선(UV) 소독이 더 효과적일 수 있다고 보고합니다.
이는 소독 방법이 염소에만 국한되지 않으며, 원생동물 낭포(cyst)나 난포낭(oocyst)처럼 염소 저항성이 높은 병원체에 대해서는 UV나 오존 같은 대체 소독법이 고려될 수 있음을 시사합니다. 다만 문제에서 묻는 '마지막으로 시행하는 처리'라는 공정의 위치와 가장 보편적인 방법을 고려할 때, 염소 소독이 정답에 해당합니다.
근거 자료
[4]는 소독 단계에서도
floc-shielding effect에 의해 입자 내부에 보호된 미생물이 생존할 수 있음을 보여줍니다.
핵심! 이는 침전과 여과가 완벽하지 않으면 후속 염소 소독의 효율이 저하될 수 있음을 의미하며, 정수처리 공정이 단계적으로 서로 연결되어 있음을 이해하는 근거가 됩니다. 침전과 여과에서 탁도를 충분히 낮추지 못하면, 소독제가 입자 내부의 미생물에 도달하지 못해 최종 음용수의 미생물학적 안전성이 위협받을 수 있습니다.
참고 문헌 (논문 출처)
- [1]
Qualitative and quantitative analysis of the effects of drinking water disinfection processes on eukaryotic microorganisms: A meta-analysis.메타분석/체계고찰Li H, Feng M, Yu X (2023) · DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.138839
- [2]
Reducing the chlorine dioxide demand in final disinfection of drinking water treatment plants using activated carbon.일반논문Sorlini S, Biasibetti M, Collivignarelli MC, Crotti BM (2015) · DOI: 10.1080/09593330.2014.994043
- [3]
Assessment of pathogenic protozoa in a drinking water treatment plant with UV treatment.일반논문Moreno-Mesonero L, Soler P, Alonso JL, Macián VJ, Moreno Y (2024) · DOI: 10.1016/j.jenvman.2024.121897
- [4]
Isolation of a single Serratia fonticola strain from interstage samples in a drinking water treatment plant: Genomic insights and floc-shielding effects during chlorination.일반논문Exton B, Gutierrez VC, Gave R, Montgomery L, Banks J, Whitehead N, Jarvis P, Hassard F. (2026) · DOI: 10.1016/j.ecoenv.2026.120147