1. 온도(Temperature)

<온도계 사용>

온도는 차고 더운 정도를 나타내며 어떤 물질을 구성하는 원자 혹은 분자와 같은 입자의 평균운동에너지로 정의될 수 있다. 온도의 단위로는 크게 두 가지로 섭씨온도를 나타내는 ‘℃’, 화씨온도를 나타내는 ‘℉’ 그리고 절대온도를 나타내는 ‘K’으로 나타낼 수 있으며 과학·공학에서는 주로 절대온도 ‘K’를 사용하고 있다. 이때, 온도와 유사해 보이는 열이라는 개념이 있는데 온도와는 다른 개념으로 열은 에너지의 형태로 온도의 차이로 일어나는 평균운동에너지의 이동으로 정의될 수 있다. 우리가 흔히 이용하는 온도계는 이 열의 평형 즉, 열평형에 의해 파악이 되는데 서로 열평형에 있는 물체는 공통된 물리량인 온도를 가지기 때문이다.

환경공학에서 온도를 변화시키는 요인은 크게 4가지로 분류되는데 첫 번째로 지리, 지형적 원인 두 번째로 점오염원과 비점오염원을 포함하는 공장 및 발전소의 폐열폐수, 냉각수 등이 있다. 세 번째로는 삼림의 벌채(토양피복상태)이며 마지막으로 관계용수의 사용 등으로 간주된다.

환경공학에서는 온도는 수질의 직접적인 평가 항목은 아니며 수질의 특성을 나타낸다고 할 수 있다. 온도는 다양한 방면으로 수질에 다양한 영향을 미치는데 크게 세가지로 정리할 수 있다. 첫 번째로는 생물(수생동식물+미생물) 개체의 생존 및 활동도에 영향을 미친다. 두 번째로는 대부분의 생물반응 및 화학반응에 영향을 미친다. 예를 들면 Van’t Hoff-Arrhenius의 법칙인데 이 법칙은 다음과 같다.

T=절대온도 K

R=기체상수

E=활성화 에너지

Van’t Hoff-Arrhenius의 법칙에 따르면 약 섭씨온도로 10℃ 상승 시, 약 2배 생화학반응속도가 증가한다고 할 수 있다. 세 번째는 기체, 액체, 고체 등의 용해도의 영향을 미친다는 점인데 이것은 물질의 거동에 영향을 끼친다고 할 수 있으며 특히, 물에 밀도 및 점도를 변화시키기도 한다. 또한 세 가지를 기초로 환경공학에서 온도는 유기물의 분해속도, 산소전달속도, 산소용해도에 큰 영향을 미친다.

2. 탁도(Turbidity)

<디지털 탁도계>

탁도는 물이 흐린 정도를 나타낸 것으로 표준 단위는 1mg 1ℓ의 증류수에 1mg의 SiO2가 있는 경우를 표준으로 정하여 ‘1mg SiO2/L’로 표기하며 이것을 1탁도(1ppm)으로 정의한다.

탁도는 상수도분야에서 중요한 부분을 차지하며 측정방법은 크게 대표적으로 네펠로 측정법(Nephelometer), 육안법이 있다. 혼탁물질에 대하여 빛의 산란도를 측정하는 네펠로법은 네펠로-단위. 즉, NTU(Nephelometry Turbidity Unit)라는 단위를 사용한다. 육안법은 혼탁도의 의하여 빛이 통과할 때 방해받는 정도를 측정하는 것으로 잭슨-혼탁도-단위. 즉, JTU(Jackson Turbidity Unit)라는 단위를 사용한다.

‘탁하다(turbid)’라는 표현은 빛의 통과를 방해하거나 가시(눈으로 보이는)수심을 제한하는 부유물질을 포함하는 물에 대해 사용한다. 탁도는 이러한 부유물질에 인한 흡수, 산란의 정도를 광학적인 방법으로 측정하는 것으로 생각될 수 있는데 이러한 부유물질에는 콜로이드부터 큰 입자물질이 있다. 특히, 흐름이 느리거나 없는 호수와 같은 곳에는 콜로이드 혹은 미세물질이 존재하며 흐름이 빠른 강, 하천등에는 비교적 큰 입자 물질을 포함한다.

탁도의 발생원은 자연적, 인위적인 원인으로 인한 유기물과 무기물의 유입요인으로 나뉘며 자연적 요인의 예로는 홍수, 수중의 성장한 미생물, 바위의 침식, 식물의 기인한 물질이 있으며 인위적인 요인에는 가정하수, 산업폐수, 매립지침출수 등이 있다.

환경에서 탁도가 주는 의미는 기본적으로 물을 보았을 때의 느낌. 즉, 심미감에 큰 영향을 미친다. 또한 탁도가 높은 경우 여과지 효율, 소독효율, 식물의 광합성, 동·식물의 악영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 또한 하나의 자료로서 상수도, 가정하수, 산업폐수에 고형물 제거, 응집, 침전 여과등 과정에서 이용된다.

*참고문헌

1. P. Aarne Vesilind, Susan M. Morgan, Lauren G. Heine, Introduction to Environmental Engineering, CENGAGE Learning, 2009.12.31

2. 온도[temperature,溫度], 두산백과사전

3. 열[heat,熱], 두산백과사전

4. 환경공학용어사전, 환경용어연구회, 1996. 4., 성안당