수처리제의 개요

최근 상수원수의 수질이 악화되고 각종 수돗물 오염사고도 빈발하고 있다. 안전한 물을 공급하기 위해서는 침전, 여과, 소독이라는 정수처리과정을 거친다. 침전, 여과 과정을 통하여 주로 물리적인 오염물질들을 처리하고, 살균·소독과정에서는 분원성 대장균 및 바이러스와 같은 미생물의 제거 및 재오염을 방지하기 위한 소독 성분 잔류를 주목적으로 하고 있다. 수돗물의 정수에서는 살균·소독이 필수 과정으로 환경부 고시로 살균·소독제로는 7종이 지정되어 있다([표 1 참조]).

살균·소독제의 종류에는 차아염소산칼슘(Ca(OCl)2), 액화염소(Cl2), 차아염소산나트륨(NaClO, 이하 ‘차염’), 이산화염소(ClO2), 오존(O3), 현장제조염소, 과산화수소 등 여러 소독 방법이 있지만 소독효과, 인체유해성여부, 소독효과의 지속성, 경제성 등을 고려하여 선택해야 한다. 그 중에서도 살균·소독제는 물의 정수처리에 있어서 가장 중요한 역할을 한다.

살균·소독 수처리제의 안전성 대두

지난 10월 29일 충북 괴산에서 규모 3.5 및 4.1 지진과 11월 1일 규모 2.9 여진으로 전국 정수장에 대한 종합적인 안전진단에 비상이 걸렸다. 이에 따라 특히 폭발성이 강한 염소가스 시설을 현장저농도 차염으로 대체할 필요성이 제기됐다. 국내 정수처리공정에서 소독공정에 염소계 소독제로 주로 염소가스, 차염이 사용되고 있으며, 대부분 소독공정에서 염소가스(chlorine gas, Cl2)를 사용해 왔다. 그러나, 염소가스는 독성이 강한 고압가스 형태로 「화학물질관리법」, 「고압가스안전관리법」, 「산업안전보건법」의 법적 규제를 받고 있다. 

과거에는 정수장이 도심지 외곽에 있었으나, 이제는 도심의 팽창으로 정수장 인근에 인구 밀집지역이 인접하고 있고 운반차량이 도심지 중심을 통과하는 등 차량사고나 운영관리자의 실수 등의 이유로 사고 위험성이 높아지고 있어 안전한 대체염소 소독제의 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 

독성 고압가스의 위험성을 해소하기 위해 최근 염소가스와 동일한 소독성능을 가지고 있으면서 안전하고 안정적인 차염을 소독제로 선택하는 정수장이 늘어나고 있다. 현장 차염발생장치는 격막식과 무격막식을 사용하는 방법이 있다. 

격막식 현장 차염발생장치에서 생산된 12% 차염은 제조 공정 상에서 필연적으로 유해화학물질인 염소가스와 가성소다가 생성되며 별도의 기액접촉조에서 이 물질을 혼합하여 차염을 생산한다. 무격막식은 폭발성이 없는 소금을 현장에 저장하고 필요한 양의 차염을 생산하여 공급하는 방식이다. 

전 세계적으로 차염소독은 현장에서 직접 생산하여 사용하는 무격막식 차염발생장치가 주를 이루고 차염성능에서도 1종 차염을 사용하고 있으며 일본에서는 오히려 품질이 강화된 특급 차염을 사용하고 있다. 

소독부산물에 대한 문제점 부상

소독제로 사용하는 차염은 환경부에서 수처리제의 기준과 규격을 적용하여 소독부산물 함량에 따라 1종과 2종으로 구분하여 관리하고 있다([표 2 참조]).

1종 차염은 발암물질인 브로메이트(BrO3-) 함량이 12㎎/㎏ 이하이고 빈혈물질인 클로레이트(ClO3-) 함량이 2천㎎/㎏ 이하이다. 2종 차염은 발암물질인 브로메이트(BrO3-) 함량이 100㎎/㎏ 이하이고 빈혈물질인 클로레이트(ClO3-) 함량이 1만㎎/㎏ 이하이다. 

2종 차염으로 소독 시 먹는물 수질기준을 충족하여도, 1종 차염에 비해 발암물질인 브로메이트는 8.3배, 빈혈유발물질인 클로레이트는 5배 많이 함유되어 있어 수돗물의 품질 차이가 매우 크다. 브로메이트(Bromate)는 국제암연구소(IARC)에서는 잠재적 발암물질(2B)로 다음과 같이 분류하고 있다([표 3 참조]).

수돗물의 브로메이트 관리기준(0.01㎎/L 이하)의 예를 들어보면 건강한 성인이 70년 동안 매일 동일 농도를 지닌 생수 2L를 먹었을 때 1만 명당 1명이 암에 걸리는 수준임을 환경부에서 보도자료(2016년 10월 31일자)를 통해 발표한 바 있다. 

이에 따라 차염을 수돗물의 살균 소독제로 사용할 경우 소독부산물의 함량이 낮은 고품질의 1종 차염만을 선택해서 사용해야 한다. 차염은 공장에서 제조하는 시판차염과 현장에서 소금물을 전기분해하는 현장제조염소로 구분할 수 있다. 시판차염을 사용하는 경우, [그림 1]을 보면 시판차염의 보관온도와 저장 기간에 따라 소독부산물인 클로레이트가 급격하게 증가하여 저장 사용할 경우 수돗물의 살균·소독 수처리제로서 부적합하다. 

따라서, 살균·소독 수처리제로 차염을 사용하는 경우, 전기화학적 원리를 통해 소금물에서 염소계 소독물질 차염을 생산하는 현장제조차염이 소독부산물의 함량이 낮아 염소소독공정을 대체할 수 있는 고품질 1종 차염 제조기술로 높이 평가받고 있으며, 대부분 정수장에서 현장에서 생산하여 바로 사용하는 현장제조차염 방식을 채택하고 있다.

차염, 사용 목적에 맞는 기준 마련 필요

수돗물에서 차염을 살균·소독제로 사용할 경우 각별한 주의가 필요하다. 이웃나라 일본에서는 [표 4]와 같이 차염의 관리기준을 국내 환경부 기준보다 더 세분화하여 관리하고 있다. 또한, 사용 용도별로 구분하여 주로 먹는물에서는 특급, 1급(국내 1종 기준)을 주로 사용하고 2급, 3급(국내 2종 기준)은 기타 산업용에서 주로 사용하고 있다.

정수처리를 하고 살균·소독하는 목적은 국민에게 안전하고 건강한 양질의 물을 공급하기 위한 것이다. 수처리제 고시에 포함되었다는 이유로 수돗물에서 품질이 낮고 위험한 2종 제품을 사용하는 것이 맞는 것일까? 수처리제 고시에 사용용도 구분이 없다는 이유로 정수처리에서 하수처리나 폐수처리에서 주로 사용하는 2종 제품을 동일하게 적용하여 사용하는 것이 맞는 것일까? 

우리나라도 「화학물질관리법」 등에 저촉되지 않으며 발암물질인 브로메이트와 빈혈물질인 클로레이트의 기준이 낮은 현장 차염을 생산하는 1종 차염으로 확대할 필요가 있다. 운영자들의 적극적인 인식전환이 요구되며, 환경부에서는 사용 목적에 맞는 기준 마련이 시급하다. 

차염 2.5% 이상 신규 유독물질 지정

무격막식 현장 차염발생장치는 염소 농도가 1% 이내인 반면 시판차염과 격막식 현장 차염발생장치는 5% 또는 최대 12%에 달한다. 차염의 안전관리강화를 위해 국립환경화학원에서는 유해성 심사가 완료된 살균·소독 수처리제로 사용하고 있는 차염(차아염소산나트륨, Sodium hypochlorite) 및 이를 2.5% 이상 함유한 혼합물에 대해 「화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률」에 따라 신규유독물질로 지정하였다(국립환경과학원 고시 제2021-62호). 차염의 유해물질의 특정농도나 용량 또는 유해요인에 노출된 개인이나 집단, 생태계에 있어 유해한 결과가 발생할 확률 또는 가능성을 조사 분석하여 국립환경과학원에서 고시한 결과이다.

이에 따라 신규유독물질에 대해 「화학물질관리법」에 따른 수입신고 및 영업허가, 유해화학물질의 표시, 취급기준 경과조치 규정에 대해 공고하고 2024년 7월 1일까지 화학사고예방관리계획서를 작성·제출하고, 기술인력보유, 장비와 시설을 갖춰 허가를 받아 사용할 수 있도록 강화하여 행정예고를 하였다.

제도개선 및 포괄적·장기적 대책 필요

물은 사람의 식수로 쓰일 뿐만 아니라 공업이나 농업 등 다양한 산업 분야에서 많이 활용되고 있다. 따라서 깨끗한 수질의 유지와 관리는 필수적이다. 특히, 사람은 매일 2〜3L의 물을 평생 마시기 때문에 먹는물에 유해물질이 미량으로 함유되어 있더라도 건강에 미치는 영향은 매우 크다. 

우리나라의 정수장에서 사용하고 있는 주요 살균·소독 수처리제의 관리기준은 미국, 일본 등 외국에 비해 상당히 엄격한 편이다. 그러나 수처리제 사용자와 제조자의 품질관리가 미국, 일본에 비해 상대적으로 허술하게 이루어지고 있는 현실에서 관리기준을 보다 엄격하게 적용하여 향후 품질관리의 제도적 장치를 보다 체계적으로 수처리제 관리기준을 조정할 필요가 있을 것으로 판단된다. 

환경부는 차염을 사용하는 정수장의 경우 브로메이트 함량이 적은 제품 구매를 권장하고 구매주기 단축, 냉암소 보관 등 수돗물 수질에 대한 감시를 강화해 필요시 수질기준을 추가로 설정하는 등 안전한 수돗물 생산에 만전을 다 할 것을 강조하고 있다. 

하지만 차염의 품질기준을 1종과 2종으로 구분만 할 뿐 명확한 사용용도 구분을 하지 않아 1종 차염에 비해 발암유발물질 8.3배, 빈혈유발물질 5배가 많이 함유한 품질이 낮은 2종 차염을 운영자들이 수돗물에 사용하는 등 혼란을 겪고 있어, 환경부에서는 수도용(음용수용)에는 1종, 그 외 살균 소독용에는 2종을 구분하여 사용하도록 규정할 필요가 있다.

수돗물에 2종 차염을 사용하는 것은 고품질 수돗물 생산에 역행하는 행태로 더욱 안전하고 깨끗한 수돗물을 공급할 수 있도록 제도적인 마련이 필요할 것이다.

[『워터저널』 2022년 12월호에 게재]