Dissolved Oxygen(용존산소)에 대해서
Dissolved Oxygen(용존산소)에 대해서
용존산소는 물에 용해되어 있는 산소량을 말하며 DO(Dissolved Oxygen)라고도 부릅니다.
산소가 녹아들 수 있는 양은 수온이 낮을수록, 또 압력이 클수록 많아집니다.
1기압, 20℃ 조건 하에서는 8.84mg/L의 산소가 녹아 들며, 이를 포화 용존 산소량이라고 합니다.
용존산소는, 수중 생물의 생존이나 하천·호소의 자정 작용, 생물 처리의 정화 작용, 하수등의 호기성 생물 처리의 관리에 불가결한 요소입니다.
이러한 환경기준이나 배수관리상의 지표로서 뿐만 아니라 제품 제조 공정에서의 탈산소 처리의 관리지표나 다양한 연구개발 분야에서 액체 중의 화학반응 작용을 조사하기 위한 재료로서 용존산소량을 측정하기도 합니다.
두 경우 모두 용존산소량에 따라 수질과 제품의 품질에 영향을 미치기 때문에 목적에 따라 적정한 용존산소량을 관리하는 것이 필요합니다.
용존 산소(DO) 측정 방법
공장 배수 시험법 JIS K 0102에 규정된 공정법에는 적정법과 격막 전극법이 있습니다.
적정법
적정법에는 윙클러 아지화나트륨 변법이라는 측정방법과 미러 변법의 2종류가 있으며 모두 산화 환원 반응을 이용하는 방법으로 시약을 엄밀히 조합하여 적정, 공식에 근거하여 계산 등의 절차를 거칩니다.
격막 전극법
격막전극법은 격막전극을 이용하여 측정하는 방법으로 적정법과 달리 현장에서 즉시 측정치를 얻을 수 있다는 점에서 우수합니다.
용존 산소계(DO계)도 격막 전극법을 이용한 측정 방법입니다.
격막 전극은 전해액 안에 담근 2종류의 금속 사이에 전압을 걸어 수중의 용존 산소량에 따라 흐르는 전류를 측정하는 폴라로그래프식과 전압을 걸지 않고 측정 수중의 용존 산소량에 따라 발생하는 전류를 측정하는 갈바니 전지식이라는 방식으로 나뉩니다.
격막전극법에서는 전극 끝의 격막을 통과하는 산소량을 물속의 '산소분압'을 측정함으로써 기억되고 있는 포화 용존 산소량의 값을 바탕으로 산소분압을 농도로 환산하여 측정값으로 출력합니다.
따라서 물 속의 염분 농도가 높은 경우나 대기압이 변화하는 경우 출력 값이 바뀌기 때문에 보정이 필요합니다.
또 격막전극법으로 용존산소를 측정할 경우 격막 표면의 산소가 소비되어 버리기 때문에 측정할 때는 측정수를 교반시켜 유속을 만들 필요가 있습니다.
용존산소계(DO계)의 교정방법
용존산소계 사용에 있어서는 교정(조정)이 중요합니다.
교정에는 아래와 같은 방법이 있습니다.
저농도의 용존산소를 정확히 측정하고 싶은 경우나 저농도의 수치가 이상하다고 느끼는 경우에 용존산소계의 제로점을 이론치에 맞추기 위한 교정방법으로 제로 표준액(용존산소량 제로의 물; 아황산나트륨 약 25g을 물에 녹이고 물을 더해 500mL로 한 것)을 이용하여 제로 교정을 실시합니다.
또한 스팬 교정은 수중의 포화 용존 산소 분압과 대기 중의 산소 분압은 거의 같은 것을 이용하여, 간이적으로 대기 중의 산소 분압을 이용한 스팬 교정과 용존 산소 포화수(물 500 mL 정도로 10~20 분 에어레이션 한 것)를 사용하여 실시하는 포화수 교정이 있습니다.
기억시킨 포화 용존 산소량을 바탕으로 측정수의 DO 값으로 환산하는 방식으로 보다 정확한 교정입니다.
다만 포화수 교정에서도 기압의 영향을 받기 때문에 미세 조정을 위해 적정법 등으로 측정한 값을 DO계의 지시치에 기억시키는 매뉴얼 교정이란 방법도 있습니다.
용존 산소계(DO계)의 온도 보상
격막 전극에 사용하고 있는 격막의 산소 투과율은 측정수의 온도에 따라 변화합니다.
또한 포화 용존 산소량도 측정수의 온도에 대해 변화하기 때문에 전극에는 온도 센서가 내장되어 있어 자동으로 온도를 보상하는 구조로 되어 있습니다.
교정 시 수온과 측정수의 수온에 큰 차이가 있으면 온도 보상 오차가 발생할 수 있습니다.
보다 정확하게 교정하기 위해서는 측정하는 수온에 가까운 온도에서 교정하는 것이 바람직하고, 교정 전에 산소센서를 30분 이상 방치해 온도에 익숙하게 해 두면 좋습니다.
용존산소계(DO계)의 염분 보상
포화 용존 산소 농도는 측정 수중의 염분(염화물 이온) 농도가 높을수록 낮아집니다.
그러나 격막전극법의 용존산소계 출력은 용존산소 농도가 아닌 '산소분압'에 비례하므로 염분 농도의 영향이 출력에 반영되지 않습니다.
따라서 측정 수중의 염분 농도에 대해 용존 산소 농도의 감소분을 보정하여 정확하게 측정할 수 있습니다.
DO계는 일반적인 바닷물의 염분 농도(19,000ppm)를 기억시켜 염분 보정 기능으로 포함되어 있는 것과, 수동으로 측정수의 염분 농도를 용존 산소계에 기억시켜 그 값에 따라 DO값이 보정되도록 내장되어 있는 것이 있습니다.
