용존산소(DO)

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용존산소(DO)란 무엇일까요?

용존산소는 물 내에 포함되어 있는 가스 형태의 산소의 양을 측정한 것입니다. 생명에 영향을 주는 건강한 물은 용존산소(DO)를 반드시 포함하고 있습니다.

용존산소(DO)는 다음의 경로로 물에 들어갑니다.

  • 대기로부터 자연 흡수
  • 바람, 파도, 전류 또는 기계적 에어레이션으로 인한 빠른 이동
  • 공정 부산물에 의한 수상 생명체의 광합성

물 속의 용존산소(DO) 농도에 기여하는 요인:

  • 대기압: 높은 대기압은 물줄기가 더 많은 용존산소(DO)를 보유하게 합니다. 위로부터의 압력은 물이 더 많은 산소입자를 지키고 있게 합니다. 그러므로 DO농도는 높은 고도에서 낮습니다. 낮은 대기압 때문입니다.
  • 온도: 낮은 온도의 물줄기는 더 많은 용존산소(DO)를 포함할 수 있습니다. 산소 입자가 덜 움직이기 때문입니다. 따뜻한 물에서 산소 입자의 움직임이 증가하면, 물을 벗어나 대기로 이동합니다.
  • 물의 깊이: 물이 얕을수록 용존산소(DO)의 농도는 높아집니다. 바람이 형성하는 표면의 파도가 DO를 증가시키기 때문입니다. 또한 얕은 물에 사는 해양 식물은 광합성의 부산물로 DO를 생성합니다.
  • 염도: 낮은 염도는 DO의 높은 농도에 기여합니다. 염분은 기본적으로 물 밖으로 사라지게 하는 가스의 가용성에 영향을 끼치기 때문입니다.
  • 대생물작용: 물 속의 미생물의 낮은 대생물작용은 높은 농도의 용존산소(DO)를 유발합니다. 유기물의 먹이가 되고 물체를 썩게 하는 미생물은 호흡 시 산소를 사용합니다.

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용존산소(DO)를 모니터링해야 하는 이유

물 속의 용존산소(DO)를 측정하고, 적절한 DO 수준을 유지하도록 처리하는 것은 다양한 물처리 분야에서 중요한 역할을 수행합니다. 용존산소(DO)가 생명 및 처리 공정을 돕는 데 필요하지만 장비 및 제품을 손상시키는 산화를 유발하여 유해할 수 있습니다. 용존산소(DO)는 다음에 영향을 끼칩니다:

  • 품질: DO 농도는 원수의 품질을 결정짓습니다. 충분한 DO가 없다면, 물은 더러워지고, 건강에 악영향을 끼칩니다. 이는 곧 환경, 식수 및 기타 상품의 질에 부정적인 영향을 미치게 됩니다.

  • 규제 준수: 규제를 준수하기 위하여, 폐수가 하천, 호수, 강 또는 수로로 배출되기 전에 정해진 DO농도를 요구합니다. 생명에 도움이 되는 건강한 물은 반드시 용존산소를 포함하고 있습니다.

  • 공정 관리: DO 수준은 식수 생산의 생물 여과 과정과 폐수의 생물학적 처리를 조절하는데 중요합니다. 어떤 산업 분야(예: 발전)에서 DO는 증기 발전에 해로울 수 있어 제거되어야 하거나 그 농도가 엄격하게 관리되어야 합니다.

하크(Hach)에서 적용을 원하는 분야에서 용존산소(DO)를 성공적으로 모니터링하고 관리하는 데 필요한 검사 장비, 자료, 교육 및 소프트웨어를 찾아보시기 바랍니다.

용존산소(DO) 모니터링을 위한 추천 제품

LDO sc 발광성 용존산소 센서

하크(Hach)의 차세대 LDO®(발광성 용존산소) 프로브는 센서 캡 수명이 총 2년으로 별도의 교정을 요구하지 않습니다. 이는 프로브를 박스에서 꺼내자마자 0-20ppm의 DO를 측정할 수 있다는 것을 의미합니다.

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HQ 시리즈 휴대용 미터기

HQ 시리즈는 현장 및 실험실 환경에서 전기화학적 분석을 수행하는 수질 분석 전문가를 위한 측정기입니다.

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HQ 시리즈 / HQD 미터기 / IntelliCAL 프로브

견고하고 내구성이 뛰어난 HQD® 휴대용 및 실험실용 미터기는 식수 및 폐수 전문가들이 확신 및 유연성을 바탕으로 측정 업무를 수행하도록 개발되었습니다.

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IntelliCAL 프로브

Red Rod 프로브는 실험실 내 다양한 샘플 종류에 대한 압도적인 성능과 반응시간을 제공합니다. 견고한 스테인리스 스틸 재질의 야외용 프로브는 0.05 - 20ppm 범위의 현장 분석에 실용적입니다.

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Orbisphere K1100/K1200 산소 센서

Orbisphere® K1000 센서는 유지보수가 간편한 광학식 LDO 센서입니다. 이는 발전소 내 산소를 모니터링하는 데 최적화되어 있으며, 낮은 범위(0-2ppm) 및 높은 범위(0-40ppm) 범위에 모두 적용할 수 있습니다. K1x00 시리즈는 원자력 발전소 분야에 맞춰 설계되었습니다.

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Orbisphere M1100 산소 센서

Orbisphere® M1100 광학식 센서는 Orbisphere® 410 (1채널) 및 Orbisphere® 510 (다채널) 컨트롤러와 함께 음료 생산 공정의 산소를 모니터링하는 새로운 방법을 제시합니다. 낮은 범위 (0-2ppm) 및 높은 범위 (0-40ppm) 모두 적용할 수 있습니다.

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9582 sc 용존산소 센서

9582 sc 용존산소 측정을 위한 전기화학식 센서는 초순수, 보일러 용수, 응축수 내 ppb 수준의 측정을 위하여 개발되었습니다. 발전 산업에 최적화된 완전한 수질 분석 시스템의 일부로 활용할 수 있습니다.

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Orbisphere GA2x00 산소 센서

Orbisphere® GA2400/GA2800 EX 산소 측정을 위한 전기화학식 센서는 액체 및 가스 단계에서 실험실 및 프로세스 모니터링을 위하여 개발되었습니다.

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용존산소 모니터링이 요구되는 분야

폐수 처리

설비에 유입되는 물은 일반적으로 DO 농도가 낮습니다. 유기물 및 유기물의 먹이가 되는 산소를 소비하는 미생물을 포함하고 있기 때문입니다.

DO를 모니터링하는 것은 폭기조의 효율을 증진시키는 데 도움이 됩니다. 온라인 DO 측정 장비를 사용함에 따라, 설비는 에너지 비용을 조정할 수 있습니다. 유기물 부하에 의해 요구되는 DO에 맞춰 에어레이션을 조정할 수 있기 때문입니다. 지속적인 측정과 조정은 미생물이 유기물이 소비하는 산소를 충분히 가질 수 있게 합니다. 또한 가능한 에어레이션을 줄여 설비가 에너지를 보존하도록 합니다. 즉 폐수 처리에서 에어레이션 조절이 가능합니다.

DO 수준은 설비를 떠날 때 배출수를 보충하여, 생태계를 보호하기 위하여 요구되는 최소 DO 수준을 충족하도록 합니다. 이는 배출 허용 기준을 준수하는 일이기도 합니다. 이러한 규정은 유출수가 수로의 산소 수치를 감소시키지 않도록 보장합니다.

This equalization basin is an important step in water treatment. Monitoring dissolved oxygen ensures that effluent water contains enough replenished dissolved oxygen.

산업용 증기 발전

DO는 장비의 부식을 야기할 수 있기 때문에 DO를 낮은 수준으로 유지하거나 없애는 것이 누설 및 공정의 실패를 나아가 공정 중단을 막을 수 있습니다.

Cooling towers emit steam into the sky. Dissolved oxygen is essential to monitor industrial water treatment to guard against damaging corrosion.

식수 처리

원수의 DO와 온도를 모니터링하는 것은 망간 농도가 계절적으로 급증하는 것에 대한 사전 경고를 제공합니다. DO의 높은 수준은 수관의 부식을 가속화합니다. DO의 낮은 수준은 철 함유량을 증가시켜 수도 변색의 결과로 이어집니다.

공급 시스템으로 배출되는 최종 물의 균형잡힌 DO 농도를 유지하는 것은 중요합니다. 균형잡힌 DO는 식수의 맛을 개선하기 때문입니다.

A clear glass of water is a reminder of the importance to monitor drinking water for unseen chemicals.

음료 산업

청량음료 회사는 DO수준을 품질 기준으로 설정합니다. 맛을 안정화하고, 저장 수명을 보장하고, 포장 캔의 부식을 막기 위함입니다.

양조장은 발효가 산소로 필요로 하기 때문에 DO를 모니터링합니다. 하지만 제품 포장 시에는 낮은 DO 수준이 요구됩니다. 이것이 저장 수명을 개선하고 맛/향을 안정화하기 때문입니다. ( 맥주 양조를 위한 DO 측정)

와인 제조자는 DO함유량을 낮은 수준으로 유지해야 하기 때문입니다. 황을 더하여 제품이 산화, 향의 손실, 변색, 빠른 숙성 및 미생물의 성장을 막습니다.

주스 제조자는 맛의 안정성을 보장하기 위하여 DO를 낮은 수준으로 유지합니다.

Glass bottles move through a beverage manufacturing plant. Monitoring dissolved oxygen is important to managing product quality.

양식업

수족관 및 양어장에서는 어류의 생명을 보장하기 위해 최소 DO수준을 4.5mg/L로 유지하는 것이 필요합니다. 너무 높은 DO는 질병을 촉진시키는 결과를 불러옵니다.

Aquaculture net pens hold farmed seafood. Fish require dissolved oxygen in water, but too much can cause disease.

환경 모니터링

DO의 건강한 수준의 농도 없이, 수역은 저산소증을 경험할 수 있습니다.저산소증은 해양생물에 영향을 끼치는 산소가 충분하지 않은 상태를 말합니다.

Rivers like this one require dissolved oxygen to support aquatic life. Too little dissolved oxygen leads to hypoxia.

용존산소(DO) 모니터링 방법

DO는 용해된 가스이기 때문에 현장에서 즉 수역에서 측정되어야 합니다. 채취한 샘플로 수행하면 대기 산소 및 온도가 측정 정확도에 간섭을 줄 수 있습니다.


Hach's Intellical™ LDO101 Laboratory Luminescent/Optical Dissolved Oxygen (DO) Sensor, 1 m Cable

전극

DO는 용해된 가스로 현장에서, 이상적으로는 수역에서 측정되어야 합니다. 샘플 채취를 통한 측정 시 측정 정확도에 방해가 되는 대기 산소 및 온도의 변화가 발생합니다.

광학식 센서

이 방법은 DO 측정을 위하여 빛과 발광 재료를 이용합니다. 이 전극은 유지보수가 덜 힘들고, 교정이 가능하며, 황화후소 및 다른 용존가스에 의해 영향을 받지 않습니다. 또한 정확도, 안정성, 빠른 반응시간으로 재현성이 우수합니다.

전기화학식 센서

이 방법은 DO 측정을 위해 갈바닉 또는 클라크 유형의 전극(전해액의 양극과 음극)을 사용합니다. 전극의 정확도를 보장하기 위해서 잦은 교정을 요구하며, 샘플수를 약하게 저어주어야 합니다.


Hach's Dissolved Oxygen AccuVac® Ampules, LR, pk/25

비색법

인디고 카민은 물 속의 DO와 반응하여 DO 농도에 따라 파란색의 비율이 높아집니다. 이 파란색은 시각적으로 비교하여 비색계 또는 분광광도계를 이용해 측정값을 읽거나 차트화할 수 있습니다. 이 방법은 휴대성이 뛰어나며, 현장에서 사용하기에 적합하지만 약간의 한계가 있습니다. 물이 반드시 투명하고 입자를 포함하고 있지 않아야 합니다.


Hach's Dissolved Oxygen Test Kit, Model OX-2P

빈클러 적정(Winkler Titration)

이 방법은 화학물질(망간, 요오드화물 및 수산화물)을 샘플수에 첨가하여 수행되며, 산성 솔루션을 형성하는 DO에 반응을 일으킵니다. 적정과 함께 산을 중성화하기 위하여 요구되는 알칼리 시약의 양은 원래의 샘플 수에 얼마나 많은 DO가 포함되어 있는지를 가리킵니다. 이것이 몇몇 분야에서 전통적인 방법으로 여겨지는데, 이것은 시간 소모가 심하고, 휴먼 에러가 있을 수 있는 주관적입니다. 이 방법을 위한 온라인 측정장비는 따로 없습니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

처리 시설의 비용을 절감하기 위해 DO를 모니터링할 수 있습니까?

폐수 설비의 에너지 예산 중 최대 70%가 에어레이션 시스템을 가동하는데 사용됩니다. 수년 동안 공기량 설정 지점, 밸브 위치 또는 모터 속도를 수동으로 변경하여 공기 배출 시스템을 제어했습니다. 멤브레인 DO 센서가 현실화되지 않았기 때문입니다. LDO는 시스템이 특정 DO 설정 포인트에서 에어레이션을 자동으로 관리하는 것을 가능하게 했습니다. 이는 블로어가 실시간으로 로딩에 반응하여, 에너지 소비량의 30%에서 60%를 절감하도록 했습니다.

DO는 왜 중요합니까?

용존산소(DO)는 어류, 무척추동물, 박테리아 및 식물을 포함한 다양한 형태의 생명에체 필수적입니다. 이러한 유기물은 호흡 시 산소를 사용합니다. 어류와 갑각류 동물은 아가미를 통해 호흡시 산소를 얻는 반면 식물 및 식물성 플랑크톤은 광합성을 위한 빛이 존재하지 않을 때, 호흡에 용존산소를 필요로 합니다. 필요한 DO의 양은 생명체에 따라 다양합니다. 최하위 서식자인 게, 굴 및 벌레는 최소 수준의 산소량(1-6mg/L)을 요구합니다. 반면 얕은 물에 서식하는 어류는 더 높은 수준(4-15mg/L)을 요구합니다. 박테리아 및 곰팡이류도 용존산소를 요구합니다. 이러한 유기물은 DO를 사용하여 수역의 아래에 있는 유기 물질을 분해합니다. 미생물 분해는 영양소 사이클에 중요하게 공헌합니다. 만약 수역에 드물게 또는순환 없이(층화로 알려짐)부패한 유기물질(조류 및 다른 유기체로부터 부패)이 적정량을 넘어선다면 낮은 수위에서 산소는 빠르게 사용될 것입니다.

DO 포화도는 무엇인가요?

포화 없이 안정적인 수역에서 DO는 포화공기 100%로 존재할 것입니다. 100% 포화 공기는 물이 균형상태에서 보유할 수 있는 많은 용존 가스 미립자를 포함하고 있다는 것을 의미합니다. 균형상태에서 물 속의 각 가스는 대기 중의 가스의 비율과 동일해야 합니다. 이는 분압으로 알려져 있습니다. 물은 완전 포화상태에서 균형을 이룰 때까지 천천히 산소와 다른 가스를 대기 중으로부터 흡수합니다. 이 과정은 에어레이션에 의해 속도를 높일 수 있습니다. DO가 생물학적 의미의 물 속 포화공기 100%를 초과하는 것은 가능합니다.

산소 용해에 영향을 미치는 압력은 얼마입니까?

압력이 증가하면 용존산소(DO) 농도는 증가합니다. 이것은 대기압 및 정수압에서 참입니다. 낮은 고도에서 물은 높은 고도의 물보다 많은 DO를 가지고 있습니다. 그 관계는 변온층 아래에서 물의 잠재적인 "과포화"를 설명할 수 있습니다. 정수압이 높을수록 물은 더욱 많은 DO를 보유하고 그러므로 같은 농도에서 낮은 DO 포화를 지시합니다. 가스 포화는 같은 수온을 유지할 때 정수압으로 인해 미터 당 10%까지의 깊의 증가로 감소합니다. 이는 DO가 표면에서 100% 공기 포화일 수 있다는 것을 의미합니다. 표면에서 3m 아래로 내려가면 DO는 70%의 공기포화가 될 것입니다.

DO 용해에 영향을 주는 것은 무엇입니까?

100% 대기 포화된 두 곳의 수역은 같은 DO 농도가 아닙니다. 용존 산소(mg/L)의 양은 온도, 압력, 염도에 따라 다릅니다.