고등학교 물 부족
10차시
학생용
도시의 물 관리
01 이용가능한 수자원을 모으자! 5
02 필요한 곳으로 물 배달하기 13
03 다 쓴 물과 빗물은 어떻게 처리할까? 20
04 물 정화 키트 설계자가 되자! 32
우리는 주변에서 쉽게 물을 구해서 필요한 곳에 사용하고 있습니다. 하지만 전 세계적으로 보면 깨끗하고 건강한 물을 구하지 못해 목숨을 위협받는 사람들도 있답니다. 사람은 물 없 이는 살 수가 없고, 이 세상에는 물을 대신할 수 있는 것이 없기 때문에 물은 매우 중요한 자원입니다.
이번 프로젝트를 통해 우리가 생활 속에서 쉽게 사용하고 있는 물이 사실은 얼마나 소중하 고 가치 있는 자원인지를 알아보고, 도시에서 그 물을 얻고 나눠 쓰기 위해서 어떠한 노력과 과정이 거쳐 관리하고 있는지를 공부하고, 물을 정화, 저장하는 실험을 직접 해보며, 여러분 의 미래의 직업과 물 관리를 연결 지어볼 것입니다.
이 책을 활용하여 선생님과 함께 수업을 하면서 다양한 활동들을 해 보고, 과연 도시 속에 서 물이 얼마나 소중한지를 깨닫고, 물을 현명하게 관리하는 방법은 무엇인지에 대해 알아봅 시다.
1차시 이용가능한 수자원을 모으자!
학습 목표
1. 지구상 물의 총량에 비해 인간이 이용 가능한 담수 비율이 적음을 이해 하고, 그로 인해 담수의 확보 및 관리(정수) 노력의 필요성과 구체적인 방안에 대해 안다.
활동
1. 일본의 물 요정, 갓파에 대해 알아보기 2. 상수 확보 및 저장 기술과 사례
3. 사이버정수장 견학 4. 옹달샘 노래 부르기
5. 실시간 수질 및 수자원 정보 확인
1. 일본의 물 요정, 갓파 일본의 물 요정, 갓파
갓파에 대해서
갓파(河童) 또는 가와타로(川太郎) 또는 가와코(川子) 는 일본 민담에 나오는 전설적인 동물이자 물의 요정 이다. 대부분의 그림에서 갓파는 아이 크기의 영장류 이고, 몸은 거북이의 등딱지를 가진 원숭이나 개구리 로 그려진다. 갓파의 뇌에 해당되는 부분에는 물이 고 여 있는데, 이 물이 말라버리면 갓파는 죽게 된다. 또 한 갓파는 인간에게 접근하여 접골술(接骨術)을 전수해 줬다고 한다. 갓파는 오이를 광적으로 좋아하며 오이 가 갓파의 주식이다. (출처: 위키 백과)
갓파를 소재로 한 일본의 애니메이션 ‘갓파쿠와 여름방학을’ 중 일부 장면
2. 상수 확보 및 저장 기술과 사례
우리나라 상수전용 댐 회야 댐
상수 전용 댐
우리나라는 강수량이 여름에 거의 집중되어 있어 이때 빗물을 저장해 두지 않으면 건기에는 물이 부 족하게 된다. 여름철 우기에 빗물을 저장하여 상시 물을 사용할 수 있는 전용 댐이 필요한 이유가 여 기에 있다.
저장기술과 사례
►「상수 가압용 펌프유닛」: 상수도관에 접속되어 그 상수도관 내의 물에 가압력을 제공하는 것으로, 상수도관에 접속되는 유입구와 상기 유입구를 통해 유입된 상수를 수용하는 제1공간부와 상수를 수용 할 수 있는 제2공간부, 제2공간부 내의 물이 상수도관으로 유출될 수 있도록 하는 유출구를 포함한다.
이 외에도 펌프출입구를 구비하는 케이스, 각종 펌프, 격리관, 커버를 포함한다. 이 공법은 수리 또는 교체 시에 편리하고 비용절감 효과도 커, 예산 절감효과가 큰 것으로 알려져 있다. 이 기술은 제천시 의 배구관망개선사업에 적용되고 있다.
소규모 마을 맞춤형 상수 시스템
소규모 마을 맞춤형 상수 시스템은 내리는 비를 저장해 소규모 지역, 건물에 자가 상수로 쓸 수 있는 시스템이다. 1일 공급량 100m3 규모의 간이정수시설로서, 안전한 식수 공급에 위협을 받고 있는 아프 리카 가나 주민들에게 깨끗한 물을 제공하기 위해 시범적으로 설치되었다. R/O(역삼투압) 막 공정 간 이정수시설을 설치하고, 해당 지역 4천여 명의 주민들에게 1인 일평균 급수량 25L를 공급하였다.
(출처: 워터저널)
3. 사이버정수장 견학 사이버정수장 견학
상수 확보 및 저장 뿐 아니라, 우리가 집에서 쓰는 수돗물과 같은 형태로 수자원을 확보 하기 위해서는 상수 관리 차원의 ‘정수 과정’이 필요합니다.
사이버정수장 견학 플래시 영상의 내용은 다음과 같습니다.
1. 취수장: 수돗물을 생산하기 위한 첫 단계로 원수를 취수하는 곳입니다. 취수장을 통하여 각 정수장으로 보내줍니다.
(*원수는 강이나 호수, 댐, 저수지 등의 물을 말하며, 취수장은 이러한 원수 가까이에 위치한다. 생물 경보 시스템과 수질 자 동 감치를 이용해 유해 물질이 유입되는지 여부를 24시간 감 시합니다.)
2. 착수정: 취수장에서 들어온 물의 양 및 수위를 조절하는 곳 입니다.
3. 약품 투입실: 정수장으로 들어온 물에 이물질 및 유해물질을 제거하기 위하여 각종 정수약품을 투입하는 곳입니다.
(*정수 약품(응집제)은 미세한 탁한 물질들(콜로이드성 물질)을 큰 덩어리로 뭉치게 하는 역할을 합니다.)
4. 혼화지: 물속에 넣은 약품과 물이 잘 섞이도록 하는 곳입니
5. 응집지: 물속의 응집된 부유물 등이 잘 가라앉을 수 있도록 약품과 이물질이 서로 엉기게 하여 크고 무겁게 만드는 곳입 니다.
(*이 때, 응집제를 중심으로 아주 작은 알갱이 콜로이드와 부유 물질이 엉겨 붙어 크고 무거운 덩어리 플록이 만들어집니다.
플록 형태가 되어야 침전이나 여과가 가능합니다.)
6. 침전지: 응집지에서 커진 불순물 알갱이를 가라앉도록 하는 공정입니다.
(*가라앉은 플록 덩어리를 뜻하는 슬러지는 수분을 제거한 뒤 시멘트 원료 등으로 재활용하거나 매립합니다. 약품 침전지에 서는 약품을 투입해 가라앉히며 보통 침전지에서는 수중 미생 물의 활동을 이용하여 침전시킵니다.)
7. 여과지: 침전지에서 제거되지 않은 미세부유물질을 거르는 시설입니다. (여과층 구조: 모래, 자갈, 안트라사이트)
(*안트라사이트는 석탄을 원료로 한 탁도 제거용 여재로서 석탄 중 탄화도가 높은 탄 종으로 고정 탄소가 많이 함유되어있고 불순물에 속하는 회분(ASH)이 적은 품질입니다.)
8. 염소 투입실: 여과지를 통과한 물에 염소를 넣어서 물속의 각종 세균을 없애는 곳입니다.
9. 정수지: 염소 투입까지 완전히 정수 처리된 물을 일시 저장 하는 곳입니다.
(*정수지에 모아둔 수돗물은 송수 펌프실에서 강력한 모터 펌프 로 배수지나 가정, 공장, 회사 등으로 보내집니다.)
10. 배수지: 정수장에서 보내온 물을 저장하여 각 가정으로 보 내는 곳입니다.
(*보통 주변에서 가장 높은 지대에 설치하며 배수관을 통해 각 가정으로 수돗물을 공급합니다. 또한 예기치 못한 사고로 잠시 수돗물을 생산하지 못할 때를 대비하여 물을 저장하는 역할도
4. 옹달샘 노래 부르기
반 모둠원 이름
옹달샘 노랫말 바꿔 부르기
다음은 여러분이 잘 알고 있는 ‘옹달샘’의 노랫말입니다. 오늘 수업 시간에 배운 상수 확보 및 저장, 관리에 대해서 정리해 보고, 그 내용을 옹달샘 노랫말로 만들어 보세요.
옹달샘
새로 만든 노래 제목:
깊은 산속 옹달샘 누가 와서 먹나요?
새벽에 토끼가 눈 비비고 일어나 세수하러 왔다가 물만 먹고 가지요.
맑고 맑은 옹달샘 누가 와서 먹나요?
달밤에 노루가 숨바꼭질하다가 목마르면 달려와 얼른 먹고 가지요.
5. 실시간 수질 및 수자원 정보 확인 실시간 수질 정보
우리 지역 주변의 정수장의 수질은 어떨까요?
- 스마트 패드를 통해 http://www.kwater.or.kr에 접속하여 물정보관>실시간 자료>수도>정수장실시간 수질정보를 클릭하면 원하는 자료를 얻을 수 있습니다.
우리 지역의 댐 상황은 어떨까요?
- 스마트 패드를 통해 http://cctv.kwater.or.kr에 접속하여 자기 지역 수계를 선택하여 클릭하면 원하는 자료를 얻을 수 있습니다.
2차시 필요한 곳으로 물을 배달하자
학습 목표 1. 인간이 물을 사용하는 데 있어서 상수를 적절히 보급하는 것이 얼마나 필요한 일인지를 이해하고, 효율적인 상수 보급의 방법을 모색해 본다.
활동
1. 상하수도 정보시스템에 대해 알아보기 2. 상수도 시설 관리 사례 알아보기 3. 수도 파이프 설치게임 해보기(앱 활동)
1. 상하수도 정보시스템
우리나라의 상하수도 정보시스템
환경부 푸르누리 상하수도 종합 정보 시스템 에 접속하면 우리나라의 전국 정수장 지도를 볼 수 있습 니다. 지도에서 각 해당 학교 인근 지역을 클릭하면, 해당 지역 내의 정수장을 확인할 수 있습니다.
[예] 광주광역시의 경우,
-각화정수장, 덕남 정수장, 지원정수장, 용연정수장의 4개 정수장이 있습니다.
2. 상수도 시설 관리 사례 고대 로마의 상수도
로마시대의 수도교. 사진제공: 위키피디아
‘모든 길은 로마로 통한다’라는 말이 지금까지 전해질 만큼 광활하고 번영했던 로마 제국! 로마 제국 은 영토가 늘어날수록 인구도 폭발적으로 늘어났다. 당시 로마는 거대한 제국의 수도였기 때문에 수 많은 사람들이 모여 살았다. 그래서 보다 체계적으로 물이 공급되어야 했다.
이런 이유로 기원전 300년경에 국가가 나서서 상수도를 건설하기 시작했다. 세계에서 가장 오래된 수도가 바로 312년에 고대 로마에 설치된 것이다. 무려 600여 킬로미터에 이르는 수도를 통해, 산에 있는 물을 도시 곳곳에 끌어 와서 공중목욕탕, 공공건물, 분수 등에 공급했다. 이 때 수도가 계속이나 하천 위를 지날 수 있도록 새운 것이 바로 ‘수도교’이다.
하지만 로마 제국이 멸망하면서 당시의 수도들은 모두 파괴되었다. 그리고 17세기에 들어서 영국 런 던에 대규모 상수도 시설이 등장하기까지, 상수도는 약 1,000년 동안 역사 속으로 사라지고 말았다.
다만 수도교들은 과거 로마 제국의 영토였던 유럽 곳곳에 아직 남아 있다. 고대 로마 시대의 수도는 규모가 엄청날 뿐 아니라 기술 또한 뛰어나서 천 년이 훨씬 지난 지금도 로마 시내 일부에서는 이 수
21세기에 들어서서 세계의 과학자들은 인류의 위대한 업적 중 가장 중요한 것 20가지를 꼽은 적이 있다. 그 중에 두드러지게 보이는 것이 상하수도였다. 장티푸스, 콜레라, 이질 같은 불결한 환경에서 전파되는 수인성 전염병으로부터 인간을 보호해 평균수명을 30~40년 연장하는 데 공헌했다는 게 이 유였다.
인간이 인공적으로 물을 구한 최초의 상수 시설은 우물이다. 이집트인들은 기원전 3000년에 이미 우 물을 팠다. 아프리카 북동부 에티오피아에서 발견된 누비아 우물은 기원전 2000년 무렵 축조된 우물 이며, 이집트 카이로의 깊이 90m짜리 요셉 우물은 기록으로도 남아있다. 우물에 이어 만들어진 것은 수로다. 카나트라고 하는 일종의 지하수로는 우물과 수로로 구성돼 있으며, 기원전 1240년에 아시리아 에 건설됐다. 이런 카나트 덕분에 메소포타미아 문명이 탄생할 수 있었다. 카나트는 오늘날에도 여전 히 이란, 북아프리카, 아프가니스탄 등지에서 쓰고 있다. 이집트에서는 가장 오래된 댐도 발견됐다. 와 티 게스라워 골짜기에서 발견된 댐은 폭이 약 81m, 길이 111m나 되는 돌로 쌓은 댐이다. 이처럼 일 찍이 문명을 일으켰던 곳에서는 이와 같은 여러 유적들이 발견됐다. 우물과 수로, 저수지와 댐 등 안 전하고 깨끗한 물을 찾기 위한 고대인들의 노력은 계속됐다.
체계적으로 상수도 시설을 만든 건 로마제국이 처음이다. ‘물의 도시’라는 명칭답게 로마인들이 만든 정교한 수로는 현대 토목기술로도 이루기 힘든 위대한 업적이다. 수십 ㎞ 떨어진 곳에서 물을 운반해 왔으며, 100만 명이 넘는 로마시민이 먹고 씻었다. 분수까지 만들어 즐길 만큼 물은 충분했다. 기원전 312년 로마 최초의 수도이자, 세계 최초의 수도인 아피아 수도가 탄생한다. 로마의 정치인 아피우스 클라우디스가 건설한 이 수도는 총 길이가 16.6㎞로, 그중 지하로 뚫린 길이만 16.5㎞다. 이후 로마제 국 시절에 건설된 수도는 모두 열한 개. 수도관 길이만 578㎞나 된다. 당시 로마 시민들에게 공급됐던 물은 하루 한 사람당 평균 190ℓ쯤이었다.
로마의 수도 시설은 로마제국의 몰락과 함께 잊혀졌다. 상수도를 유지하려면 막대한 인력과 자원이 필요한데, 제국이 멸망하면서 이를 감당할 능력도 함께 사라진 탓이다. 그 결과 수도는 쇠퇴했다. 중 세 암흑기를 지나 12세기에 들어서야 조금씩 수로를 건설했다. 1527년에는 독일의 하노버에서 수도에 처음으로 펌프를 썼지만 18세기까지 수도의 발달은 더뎠다.
(출처: 사이언스 올)
영국 런던의 상수도
최고 설비를 자랑하는 런던의 상수도망
상수도 시설은 로마 제국의 멸망 후 천 년이 지난 17세기에 다시 등장했다. 영국 런던에서 템즈강의 물을 펌프로 퍼 올려 런던 시내로 공급한 것이 그 시작이었다.
그 후 런던 거리의 지하에는 자그마치 8만 킬로미터가 넘는 수도관이 생겼다고 한다. 지구의 둘레가 약 4만km이니까 이게 얼마나 긴 수도관인지 알 것이다.
하지만 이렇게 오래된 만큼 런던 상수도망에서 누수율은 30퍼센트가 넘을 정도로 악명이 높았다. 그 래서 자주 보수를 해야 했다. 런던에서는 오래된 수도관에서 발생하는 문제점들을 해결하기 위해, 1994년에 런던 시내 중심을 고리 모양으로 잇는 ‘링 메인(ring-main)’이라는 새로운 상수도망을 완성 했다.
고리 모양의 상수도망은 일직선일 때와 달리, 한 쪽에서 문제가 생겨도 다른 쪽에서 물을 공급할 수 있다. 또 지하 깊은 곳에 묻혀 있기 때문에, 보수 공사를 하더라도 교통 체증을 일으키거나 시민들의 생활에 피해를 주는 일이 적다. 또 두터운 콘크리트로 만들어져서 누수가 거의 없다는 장점이 있다.
이스라엘의 상수도
국가가 상수도망을 관리하다
물이 귀한 이스라엘은 수자원을 한데 모아 국토 한복판을 뚫고 지나는 대규모 송수망을 가지고 있 다. 국가 수로라고도 불리는 이 NWC(National Water Carrier) 시스템은 이스라엘 전체 수자원의 절반 을 전자동으로 제어하고 있어서 더욱 유명하다.
우리나라가 광역용, 지방용, 농업용 저수지 등이 각각 따로 관리되고 있다는 점과 비교하면 이스라엘 은 아주 효율적으로 수자원을 관리하고 있는 셈이다.
(출처: 김문정(2010). 초등학생이 꼭 알아야 할 물 이야기 33가지. 을파소)
우리나라의 상수도
우리나라는 언제부터 상수도가 시작되었을까요?
우리나라에서 수도가 만들어지기 시작한 것은 1886년이다. 부산에 있는 ‘보수천’이라는 강의 물 을 대나무관을 통해 끌어다 쓴 것이 최초라고 한다. 이는 단순히 수도관을 이용해 강물을 공급한 것이어서 지금처럼 물을 정수하여 보급하는 것과는 다른 방식이지만, 오늘날 상수도의 기원이라고 볼 수 있겠다.
우리나라는 어떻게 상수도를 관리할까요?
수돗물의 안전성 확보를 위해 한국수자원공사에서는 250개 항목에 대하여 수질검사를 실시하고 있 다 (세계보건기구에서 권장하는 151개의 항목보다 99개 많음). 특히 수돗물의 공급과정에서 오염여부 를 확인하기 위해 급수관로 및 수도꼭지에서도 철저한 수질검사가 이루어지고 있다.
※각국의 수질검사 현황: WHO(151항목), 미국(102항목), 일본(117항목), 한국수자원공사(250항목)
서울시의 상수도 관리
각 취수장에 설치된 유해물질 자동 감시시스템으로 상수원수의 수질을 철저히 감시하고, 상수도 배 관망의 네트워크화를 통하여 24시간 무단수 체계를 구축하였다. 특히 더구나 정수장이나 가압장에서 직접 급수하던 방식을 간접급수방식으로 전환하여 돌발적인 사고에 대응할 수 있도록 갖추었다. 2005 년 6월부터는 원수에서 수도꼭지까지 수돗물 수질자동감시시스템을 구축하여 탁도, pH, 잔류염소에 대해 시민에게 인터넷을 통해 실시간으로 매시간 수질정보를 공개하고 있다.
(출처: 한국수자원공사 홈페이지)
3. 수도 파이프 놓기 게임
수도 파이프 놓기 게임
3차시 다 쓴 물과 빗물은 어떻게 처리할까?
학습 목표
1. 하수 처리 문제로 인한 피해 사례를 통해 하수 처리의 중요성을 이해하 고, 하수 처리 과정과 방법에 대해 알 수 있다.
2. 물 부족과 관련하여 도시에서는 특히 빗물을 처리하는 과정이 필요함을 알고, 이를 위해 자신이 할 수 있는 실천 방법을 깨닫는다.
활동
1. 공통점 찾기
2. 하수 처리 과정 및 방법 알아보기
3. 하수로 인해 상수 오염된 피해 사례 알아보기 4. 도시 수준에서의 빗물 처리 사례 알아보기 5. 비 오기 전 내 집 앞 쓸기 캠페인 소개
1. 공통점 찾기
닌자 거북이와 괴물
다음 사진을 보고 둘 사이의 공통점은 무엇인지 생각해보세요.
<닌자 거북이> <영화 ‘괴물’>
닌자 거북이는 부모를 잃은 4마리의 거북이가 하수구로 흘러들어온 방사능 유출 때문에 사람 만큼 커지고 똑바로 서게 되었으며 말도 하게 되면서 탄생한 캐릭터이다.
영화 괴물에서는 주한 미8군 기지에서 포름알데 히드를 하수구에 무단 방류함으로 인해서 한강 에 흉측한 모습의 괴물이 등장하게 된다.
<공통점을 찾아 적어보세요.>
하이힐과 파라솔
<하이힐> <파라솔>
￭ 하이힐과 파라솔의 유래
독일의 풍속사가 에두아르트 푹스의 역저 『풍속의 역사』에 따르면, 하이힐은 17세기 프랑스에서 처 음 생겼다. 화장실이란 게 따로 없던 시절, 유럽의 하루 일과는 창문을 열고 길바닥에다 요강 비우는 것으로 시작됐다. 밤새 모아둔 오물을 창밖으로 내던지던 것이다. 하수도가 미발달된 유럽의 인구 밀 집 지역에서 사람이나 동물의 오물이 길바닥에 넘쳐 오물을 밟지 않으려 사용하게 되었다는 설이 있 다. 혹은 프랑스 귀족은 궁전을 지을 때 불결한 화장실을 궁전 안에 넣기를 거부하여 귀족들이 만찬 시 배변할 곳이 없어 주변 정원에다 실례를 하는 바람에 배변을 밟지 않으려 신기 시작하였다는 설도 있다. 여하튼 하이힐은 오물 범벅인 땅 위를 가려 밟는 수고로움을 덜기 위해 고안된 신발인 것이다.
마찬가지로 파라솔은 창밖으로 내던져진 오물을 뒤집어 쓸 것을 대비한 휴대품으로 발명되었다. 머 리 위를 덮치는 오물을 막아내기 위해 만들어졌다는 것이다.
이처럼 하수도가 없던 중세 프랑스에는 'Garw l`eau (창밖으로 버려지는 오물을 조심하라)'라는 경고 의 말까지 나돌 지경이었다. 아마도 갑자기 쏟아지는 배설물에 봉변을 당한 사람들이 많았던 모양이 다. 그래서 길을 걸을 때도 신사는 여자를 건물바깥으로 걷게 했다. 프랑스의 소설가 파트리크 쥐스킨 의 소설 <향수>의 첫 페이지에서 하수도가 없는 도시의 단상을 잘 보여준다.
'거리에는 똥 냄새가, 뒷마당에는 오줌 냄새가, 건물 계단에는 썩어 가는 나무와 쥐똥 냄새가 코를 찌르고 있 었죠. (…) 침실에는 땀에 젖은 시트와 눅눅해진 이불 냄새와 함께 요강에서 나는 지린내가 배어 있고요. ‘
(출처: 서울신문, 네이버)
<공통점을 찾아 적어보세요.>
2. 하수 처리 과정 및 방법 알아보기
하수 처리 과정
하수 처리의 필요성
: ‘하수’란 가정에서 사용하고 난 오염된 물, 즉 생활하수 빗물, 공장에서 사용하고 난 산업폐수 등을 말한다. 얼핏 생각하면 다 쓴 물을 관리하는 하수 처리장은 그리 중요한 것으로 생각되지 않지만, 사 실 하수도는 상수도만큼 철저하게 관리되어야 한다. 하수도 시설이 완비되어 있지 않으면, 빗물로 인 해 낮은 지대에 위치한 주택가가 침수될 수도 있고, 하수의 배수가 양호하지 못하면 전염병의 원인이 될 수도 있다.
하수 처리의 역사
: 하수도가 도시에 설치된 것은 100여 년이 조금 지났다. 우리나라는 1900년대 초 대한 제국 시기부 터 근대적 하수도 설비가 보급되기 시작하였고, 6.25 전쟁 후 황폐해진 나라를 복구할 때 하수도 설 비가 본격적으로 만들어졌다.
하수 처리의 과정
: 가정이나 공장에서 버려진 물은 하수구를 통해 하수 처리장에 모이게 되고, 여러 과정을 통해 깨끗 하게 처리된 후, 다시 강으로 흘러나가게 된다.
하수도는 하수를 배제하거나 처리하기 위해 설치되는 하수도관이나 기타 공작물, 시설을 뜻한다. 하 수도에는 하수관, 하수 처리장, 유수지 배수 펌프장 등이 있다. 하수관은 시가지 내 도로 밑에 그물 모양으로 깔려 있는 관을 말하고, 하수관 맨 끝에 설치하는 시설물인 하수 처리장은 오염된 물을 정 화해서 하천으로 방류하는 시설물이다. 유수지 배수 펌프장은 직접 하천으로 방류되지 못하는 낮은 지대의 빗물을 모아 전동기 펌프로 하천에 방류하는 시설이다.
하수 처리의 방법
하수 처리의 방식에는 2가지가 있다. 분류식 하수도는 오염된 물과 빗물이 별개의 관을 타고 움직여 오수만 처리장으로 보내지게 된다. 따라서 수질 오염을 방지하는 데에 더 효과적이다. 반면, 합류식 하수도는 오염된 물과 빗물이 같은 관을 타고 움직이며, 주로 침수 피해 다발 지역에 설치된다.
(출처: 물 사랑 아이러브워터 김문정(2010). 초등학생이 꼭 알아야 할 물 이야기 33가지. 을파소.)
3. 하수로 인해 상수 오염된 피해 사례 하수로 인한 오염 피해 사례
1892년 독일 함부르크
1892년 독일의 함부르크시에서는 근처 엘베 강의 물을 상수원으로 사용하고 있었다. 그런데 그 물이 콜레라 환자의 배설물로 오염되는 바람에 17,000여 명의 콜레라 환자가 발생하고, 그중 8,600여 명이 죽고 말았다.
모래 필터를 사용해 거른 물을 공급해 왔던 엘베 강 하류에 위치한 인근 알토나 시에서는 거의 콜레 라가 발병하지 않았다. 이로써 콜레라는 물로 전염될 수 있다는 점과 모래로 물을 거르는 것이 콜레 라 예방에 도움이 된다는 것이 새롭게 밝혀졌다.
1914년 스페인 바르셀로나
: 1914년 에스파냐의 바르셀로나에서는 시민들이 티푸스균에 오염된 물을 마셨고, 그 결과 18,500여 명이 장티푸스에 걸리고, 그중 1,800여 명이 목숨을 잃기도 했다.
1950년 영국
: 1950년 영국의 모그덴 하수처리장에서는 처리되지 않고 방류된 합성세제가 거품을 일으켜 인근 하 천이 크게 오염되기도 하였으며, 1959년 독일에서는 갈수기에 정수장에서 처리되지 않고 그대로 수돗 물에 흘러들어간 합성세제로 인하여 수돗물이 오염되는 사건이 발생하기도 하였다.
1953년 체코
: 1953년부터 1960년까지 체코슬로바키아에서 수백 명의 어린이 몸이 푸른색으로 변하는 사건이 일어 났다. 특히 산모는 건강한데도 갓 태어난 아이가 푸른색을 띠는 경우가 많았는데, 이 병을 블루베이비
1953년 일본 미나마타병
1953년, 일본 규슈의 미나마타라는 어촌마을에서 갑자기 하늘 을 날던 갈매기들이 땅에 떨어지고, 집 고양이가 입에서 거품을 내뿜는 괴이한 일이 발생했다. 주민들도 손과 발이 마비되고 통 증과 오한, 두통, 시각장애, 언어장애 등이 나타났으며, 심한 경 우에는 격렬한 고통과 마비증상을 보이다가 사망하였다. 초기에 는 의사들조차 이 병의 원인을 몰랐으나 1959년, 구마모토대학 연구팀이 신일본질소 미나마타 공장에서 방출된 공업용수 속의 메틸수은이 어패류 체내에 들어가, 그것을 많이 먹은 사람에게 서 발병한다는 것을 밝혀냈다. 공업용수가 바닷물에 희석되어도 먹이사슬을 통해 그 축적농도가 증가 된 물고기를 섭취한 갈매기, 고양이는 물론 인체에까지 수은중독 증세가 나타난 것이다. 이 사건으로 43명이 사망하고, 111명이 치유불능의 마비증상으로 일생을 고통으로 보내게 되었으며 기형으로 태어 난 어린이만도 19명에 이르렀다.
1991년 우리나라 대구
구미 공업단지 안의 두산전자에서 페놀성분이 포함된 폐수를 낙 동강 상류로 무단 방출해 이 폐수가 옥계천으로 흘러들어 갔는데, 정화되지 않은 채 그대로 수돗물로 공급되어 오염된 수돗물에서 심한 악취를 발생시켰던 사건이다. 그때 방출된 약 30톤의 페놀 유 출로 인하여 수돗물의 페놀 수치가 0.11ppm까지 올라간 지역도 있다함. 당시 대한민국의 페놀 수치의 허용치인 0.005 ppm의 약 22배, 세계보건기구의 허용치인 0.001ppm에 비하면 110배에 달했 다. 그러나 약 1개월 뒤 약 1.3톤의 폐수를 다시 방류한 것이 드러 나 당시 환경오염에 대한 우리나라 기업들의 비윤리적이고 안일한 기업경영을 보여주었다.
2008년 낙동강 하구
2008년 3월, 코오롱 김천공장에서 화재를 진압하다 누출된 페놀이 구미 취수장에서 0,005 ppm이 검출되어 취수를 중단 하는 사태가 발생했다. 그러나 신속한 방제둑을 설치해 대구․
경북, 부산․경남 등 전체로 번지는 수돗물 대란을 막을 수 있 었다.
(출처: 김문정(2010). 초등학생이 꼭 알아야 할 물 이야기 33가지. 을파소)
4. 도시 수준에서 빗물 처리 사례
과거 제주도에서 빗물을 모았던 촘항.
도시의 빗물 처리 사례
버려지는 빗물도 재활용하면 훌륭한 자원
우리나라는 연평균 강수량이 세계평균보다 1.4배 많음에도 불구하고 UN이 물 부족 국가로 지정했다.
국토 대부분이 짧은 급경사 산으로 이루어져 저류가 어렵고 여름철에 집중적으로 비가 내리기 때문이 다. 몇 해 전부터 가뭄이 극심해졌지만 빗물 재활용 의지는 미흡한 실정이다. 우리나라에 연간 1276억t 의 비가 오는데 이 가운데 26%만 지하수, 댐수, 하천수로 사용되고 나머지는 바다로 흘려 보내진다. 이 렇게 낭비되는 빗물의 5~10%만 활용해도 가뭄을 해결할 수 있다고 전문가들은 진단한다.
제주의 경우도 지역에 따라 다소 차이가 있지만 연평균 1600㎜의 비가 내리는데 농작물 재배용 하우 스에 대한 빗물 활용을 검토해 볼 필요가 있을 것이다.
서울 광진구의 한 대규모 복합단지는 연간 4만t의 빗물을 재활용해 조경용수, 분수, 공용화장실 용수 등으로 활용하고 있다. 빗물 재이용 시스템 도입으로 수자원을 확보, 한 가구당 상수도 사용료가 한 달 에 200원을 넘지 않는다고 하니 믿기지 않을 정도다.
타 지역의 한 업체에서 개발한 빗물 재활용 시설.
서울시의 경우 건물 신축 때 면적의 5% 이상을 빗물 저수조로 설계하면 친환경 건축으로 분류, 최대
또한 지난 수십 년 사이에 급속도로 이뤄진 도시개발은 자연적인 물 순환체계를 망가뜨려 놓았다. 이 에 대한 해결책으로 이미 세계 여러 선진국에서는 빗물 이용이 활발하게 이뤄져 효율적인 물 순환체계 를 보유하고 있다. 우리나라도 빗물 활용이 이뤄지고 있기는 하지만 그 수준이 아직 미미하다. 빗물의 중요성과 함께 궁극적으로 물의 중요성을 일깨워 빗물 이용이 하루속히 확산되어야 할 것이다.
빗물 재활용 시설
빗물 재활용 시설을 자세히 살펴보면 이용 과정에 따라 집수시설, 처리시설, 저류시설, 침투시설, 급수 및 활용 시설로 구분된다.
집수시설은 지붕면 등 집수면에서 빗물을 집수하기 위한 시설을 말한다. 집수면의 장소에 따라서 빗물 의 수질이 결정된다. 원칙적으로 집수 장소는 지붕이나 옥상과 같이 양호한 수질을 얻을 수 있는 장소 로써 이용하고자 하는 용수의 수질에 적합한 빗물을 모을 수 있는 집수면을 선정해야 한다. 이를 무시 하고 오염도가 높은 집수면에서 집수를 감행한다면 오염된 집수를 정화하기 위해 복잡한 처리시설이 필 요하고 그에 따른 비용도 무시할 수 없는 상황이 닥치게 된다. 그러므로 가능한 깨끗한 빗물을 집수하 는 것이 바람직하다.
빗물은 집수면에 따라 그 수질과 유출량이 달라진다. 도시지역에서의 대표적인 집수 장소로는 크게 옥 상(지붕), 공원, 주차장, 도로, 인공지반 등이 있으며 이 가운데 옥상(지붕), 공원의 잔디면, 주차대수가 적 은 주차장 노면에서 양호한 수질의 빗물을 집수할 수 있다.
빗물은 그 자체로 대기 오염상태의 영향을 받아 산성을 나타내는 경향이 있고 초기의 빗물에는 세균이 다량 유입돼 있지만 도로면에 떨어지는 빗물을 제외하고는 간단한 여과과정을 거쳐서 화장실 용수나 살 수용수로 사용하는데 문제가 없다. 도로면에 떨어지는 빗물은 오염물질 농도가 더욱 높고, 중금속 등 불 특정 유해물이 다량 포함될 가능성이 있어 간단한 여과과정으로 충분하지 않다. 또한 화학 공장지대에 서 특히 유의해야 할 산성비는 장기간 사용하였을 때 빗물 재활용 시설 중 콘크리트 구조물의 중성화와 부식을 야기할 수 있으므로 정기적인 점검이 필요하다. 그리고 초기 집수된 빗물 중 지붕이나 옥상에는 먼지나 동물의 배설물이 있을 수 있고, 공원에는 비료 성분이 있을 수 있기에 초기 빗물은 적절히 배제 해주는 시설이 필요하다.
두 번째로 처리 시설이 있다. 집수된 빗물은 초기 처리를 거쳐야 한다. 초기 집수된 일정량의 강우는 대기 중의 부유물을 포함하고 있다. 특히 도시에서 내린 비에는 지상에서 배출된 아황산가스와 질소산 화물 등의 유해물질이 용해돼 있다. 또한 옥상 등 집수면의 먼지와 기타 유해물질이 있을 수 있고, 특히 맑은 날이 오랫동안 지속됐을 경우 초기 빗물 내 오염물질 함유량이 비교적 많다.
빗물 저류조가 커서 초기 빗물의 양이 적을 경우에는 초기 빗물 제거 설비가 필수사항이 아니지만, 주
저류시설은 집수된 빗물을 사용하기 전까지 모아두는 설비이다. 저류시설은 저장되는 빗물이나 지하수 로 인한 정수압과 토압에 잘 견딜 수 있도록 안전한 구조로 설치하고, 추후에라도 오염물질의 유입이 없도록 설치해야 한다. 또한 저류시설의 적정크기와 규모는 집수면의 면적과 강우량, 필요수량, 목표사 용수량에 따라서 달라지기 때문에 이러한 측면을 고려해 설계해야 한다. 그리고 저류조는 저류된 빗물 의 오염물을 저감시키는 기능도 맡을 수 있다. 이는 저류 때 자연 침전을 통해 부유성 오염물 등의 농 도를 감소시킬 수 있도록 저류조를 2개 이상 설치해 모래여과나 카트리지 필터 및 금속막을 거치고 소 독처리를 해 최종 저류조에 저류되게 설계함으로써 가능하다.
침투시설은 집중호우 때 다량으로 발생하는 빗물을 가능한 땅속으로 침투시켜 지표면으로 유출되는 빗 물량을 줄이기 위한 시설이다. 또한 침투기능이 효과적으로 발휘되도록 지반의 침투 능력에 따라 타 세 부시설과 조합하거나 저류시설과 연계해 설치하고, 토사 등의 유입에 따른 막힘 현상을 적절한 유지 관 리로 해결해줘야 한다.
활용시설은 후처리인 소독을 마친 최종적인 빗물은 건물 내 화장실 용수, 조경용수, 청소용수, 소방용수 등으로 활용될 수 있다. 이 가운데 특히 조경용수로 사용할 때는 더욱 세심한 빗물 내 오염물 제거가 요구된다. 대개 옥상 녹화를 통해서 집수된 빗물은 용존성 오염물들로 간단한 여과나 소독만으로는 제 거가 불가능하다. 그러므로 옥상녹화 자체에 1차적으로 여재층을 갖추게 함으로써 각종 중금속과 질소 및 인 화합물을 제거해주는 장치가 필요하다.
최근 빗물을 재활용 할 수 있는 장비들이 속속 개발되고 있고 많은 지역에서 빗물 재활용으로 효과를 보는 사례가 늘어나고 있다. 타 지역의 한 업체가 개발한 제품은 시설이 어려운 장소에도 쉽게 설치할 수 있고, 보조기구들을 이용하지 않고도 자체적으로 부상해 빗물이나 계곡수를 담수하는 제품도 있다.
빗물 재활용 시스템. 빗물을 모으는 집수 장치와 물탱크로 옮기는 배수관, 오염물질을 제거 하는 필터, 물탱크로 구성된다. (과학 동아 제공)
건물 내외에 빗물 재활용 설비를 갖췄을 때 우리는 환경이나 경제적으로 목적했던 바를 그대로 얻을 수 있다. 우선 자원 절약 차원에서 지속적인 보조 수자원을 획득함으로써 수돗물을 절약하고, 방재 측면 에서는 기존 환경에 비해 획기적인 유출 저감을 도모해 도시침수를 예방할 수 있다. 또한 초기 빗물 처 리 장치와 오염물질 유출 저감을 통해 비점오염원을 저감할 수 있고, 하천의 건천화 방지 등 전반적인 물 순환 체계를 회복하는데 기여할 수 있을 것이다.
(출처: 제민일보) (사진출처: 블로그 세상 읽기, 책 읽기, 사람살이
5. 비 오기 전 내 집 앞 쓸기 캠페인 비오기 전 내 집 앞 쓸기 캠페인
하수구가 이물질로 막혀 있으면 비가 올 때, 빗물이 하수도로 흘러들어가지 못해 침수 피해가 나기도 하고, 쓰레기가 도로나 하수구 주변에 많으면 빗물이 지면을 흐르면서 오염 되어 하수구로 흘러들어가기 때문에 보다 많은 정화 처리를 유발합니다.
따라서 우리가 쉽게 빗물 처리와 관련하여 할 수 있는 일은 비가 오기 전에 평소에 집 앞 하수구나 도로를 청소하는 일입니다. 그와 관련한 캠페인 사례는 다음과 같습니다.
<캠페인 내용>
o 단독주택이 많은 마을을 대상으로 내 집 앞 내가 쓸기 거리 캠페인
- 도로 및 도시 지역에서 유출되는 비점오염 물질량이 많음을 자료를 배포하여 알리고 내 집 앞 내가 쓸기에 참여토록 권유
- 내 집 앞 쓰레기는 비가 올 때 상수원수인 하천으로 흘러들어 가고 있음을 이해시키는 방향으로 추진
- 대상 마을을 방문하여 주민과 함께 집 앞 쓸기를 솔선수범하여 주민들의 동참을 적극 권 유
(출처: 환경21연대)
구분 점오염원 비점오염원
배출원 정해진 배출원 대지, 도로, 논, 밭, 임야, 대기 중의 오염물질 등
- 인위적
4차시 물 정화 키트 설계자가 되자!
학습 목표
1. 물 부족과 관련하여 물 정화가 필요한 이유를 사례를 통해 알 수 있다.
2. 물 정화 키트에 포함되어 있는 다양한 재료들의 효율성을 직접 탐색하 고, 그를 바탕으로 효율적인 물 정화 키트를 직접 설계한다.
활동
1. 도시의 물 관리와 물 부족 2. 물 정화의 필요성
3. 물 정화 키트 설계하기
1. 도시의 물 관리와 물 부족 도시의 물 관리와 물 부족
상수 확보와 물 부족의 관계
물의 절대량이 부족하면 원수 자체가 부족해서 물 부족을 겪게 되기도 하고, 인간이 이용 가능한 깨끗하고 맑은 물로 만들어 저장하는 능력이 부 족하면 결국 물 부족을 겪게 되기도 합니다.
2011년 9월 환경부가 낸 ‘2010 상수도 통계’에 따르면 우리나라의 1인당 하루 물 소비량은 333 리터에 달한다. 영국(139리터)·독일(151리터)보다 2배 이상 많고 물 소비량이 많은 프랑스(232리터) 보다도 100리터 이상 많다. 이는 물 값이 싸기 때문이라고 한다. 이렇게 물 소비량이 증가하게 되면 갈수록 상수확보가 어렵게 되고 마침내는 물 부족 국가가 된다.
상수 보급과 물 부족의 관계
물이 잘 확보되어 있다 할지라도 그것이 필요한 곳으로 원활하게 전달되지 않으면 역시 물 부족을 겪게 됩니다.
저렴한 수도요금 및 물 과소비와 함께 수도관의 노후화가 원활한 상수보급의 방해요인이 된다. 국내 상수도관 총연장은 16만여㎞인데, 이 중 20년 이상 된 노후관은 전국적으로 3만5,000㎞ 정도로, 이러 한 낡은 상수도관으로 인해 허비되는 수돗물의 양은 한 해 8억여 톤, 최근 10년간(2001~2010년) 누 수량은 84억 톤이며, 이에 따른 재정 손실액만도 6조원에 이른다. 그러나 수도관 복구를 위해 재원이 턱없이 부족해 최근 5년 간 개량된 수도관은 연 평균 21.7㎞에 불과했다. 상수보급에 절대적인 수도 관 확충을 위한 재원확보가 어려워질수록 물 공급 체계가 원활하지 못하게 되므로 물 부족 사태가 야 기될 수 있다.
(출처: 서울경제)
하수 처리와 물 부족의 관계
우리가 사용한 물은 강이나 바다로 흘러들어가 언젠가는 수증기로 상승해 구름이 되고 바람을 따라
2. 물 정화의 필요성
물 정화의 필요성: 아프리카 음용수 사례
▲ 웃음을 잃지 않는 아프리카 에티오피아 어린이들. 그러나 아프리카 등 전 세계에서는 매년 어린 이 1천800만 명이 더러운 물로 전염되는 설사병 때문에 사망하고 있다.
지구 온난화 현상으로 지구 한쪽에서는 집중호우의 피해를 받고 있지만, 아프리카에서는 극심한 가 뭄으로 물 부족 현상이 갈수록 심각해지고 있다.
▶ 에티오피아 등 아프리카의 전 지역은 물 부족으로 허덕이고 있다. 주민들이 깨끗한 물을 찾아다니고 긷는데 소비하는 시간 이 하루 평균 5시간 정도이며, 게다가 물을 긷는 일은 거의 여 성들과 아이들이 몫이다.
유엔개발계획(UNDP)이 지난해 11월 9일 발표한 『2006 인간개발보고서』에 따르면, 2006년 전 세계 10억 명이 깨끗한 식수를 공급받지 못하고 있으며, 26억 명이 기본적인 공중위생 시설을 가지고 있지 않다. 또 매년 어린이 1천800만 명이 더러운 물로 전염되는 설사병 때문에 사망하고 있으며 개발도상
특히 가뭄이 심각한 아프리카 사하라 주변에서는 주민들이 더욱 큰 고통을 받는다. UNDP의 와킨슨 연구원은 “아프리카 빈민가에서 사람들이 플라스틱 통에 배설을 하고 그것을 그냥 길거리에 버린다”
면서 “물 부족 때문에 다른 선택의 여지가 없다”고 말했다. 배수구 물을 식수로 사용하는 경우도 있는 것으로 전해졌다.
‣ 특히 아프리카는 최근 극심한 가뭄으로 오염된 물마저 고갈된 상태다. 아프리카 중동부 지역은 최근 몇 년간 지속된 가뭄으로 식량부족이 심화됐으며 에티오피아, 케냐, 소말리아, 지부티 등이 식수난의 고통을 겪고 있다.
주민들이 깨끗한 물을 찾아다니고 긷는데 소비하는 시간이 하루 평균 5시간 정도이며, 게다가 물을 긷는 일은 거의 여성들과 아이 들이 몫이었다.
그러나 이렇게 구한 물이 오염됐을 경우, 주민들은 각종 질병에 시달려 목숨을 잃기도 한다. 그러면 아프리카 주민들은 깨끗한 물 이 있는 지역을 찾아 처음엔 소나 양을 이끌고 이동하다가, 나중 에는 마을 전체가 이동하게 되는 것이다.
(출처: 워터저널)
흙탕물, 이들에게는 생명과도 같은 물
매년 어린이 1천 800만 명이 더러운 물로 인한 수인성 질병 때문에 사망하고 있으며 개발도상국에 서의 더러운 물의 사용은 빈발하는 무력충돌이나 에이즈(AIDS)보다 인류의 생명에 더 큰 위협이 되고 있다. 물 부족에 시달리는 케냐의 사람들은 강물이나 빗물 등으로 생긴 웅덩이와 같이 고인 물로 생 활한다.
그것조차 없으면 땅을 파서 물을 얻기도 한다. 사람들과 가축들의 목마름을 달래주는 것은 짙은 황 토색의 오염된 물 뿐이다. 살기 위해 마시는 그 물 때문에 수인성 질병으로 고통 받게 되고, 또 강에 서 물을 뜨다가 악어로부터 공격을 받아 다치거나 심지어 목숨을 잃기도 한다. 오염된 물조차도 마음 대로 마시지 못하는 것이 가슴 아픈 현실이다.
지구상의 인간이 만약 100명이라면?
안전한 식수를 제공받지 못하는 사람 전 세계 14명, 그 중 18세 미만 아이들은 6명, 그 중 5세 미만의 영아는 2명.
1990년부터 2004년까지 12억 명 이상의 사람들이 안전한 식수를 이용하게 되었지만 아직도 10억 명의 사람들이 안전 한 식수를 이용하지 못하고 있다. 안전한 식수를 이용 못하는 18세 미만 어린이는 4억 2천 5백만 명, 이 중 1억 2천 5백만 명은 5세 미만 어린이다. 특히 아프리카의 농촌지역과 개발도 상국 대도시의 무허가 빈민촌에 안전한 물 없이 살아가는 인구가 많이 남아 있다.
오염된 물로 인한 설사병으로 죽는 아이들, 매일 1명
오염된 물과 비위생적인 환경은 어린이에게 여러 질병을 일으킨다.
농촌과 도시 빈민지역의 주민들은 노천에서 배설을 하며 인근의 강 에서 몸을 씻고, 물을 길어다 먹는다. 오염된 물로 인한 설사병으로 날마다 6천 명의 어린이가 생명을 잃는다. 또한 아무데나 널려있는 배설물과 쓰레기는 장티푸스, 발진티푸스, 페스트 등 무서운 전염병
열악한 위생 시설로 인하여 학업을 중도에 포기할 수밖에 없는 아 프리카 어린이는 매일 1명. 그마저도 기생충에 감염된다. 개발도상국 학교들의 열악한 위생시설은 교육에도 장애가 된다. 불결한 화장실 때문에 출석률과 학습능력이 떨어지며, 아프리카 여자 어린이 10명 중 1명은 열악한 화장실 때문에 학업을 중도에 포기한다. 이러한 이 유로 학교에 다니는 어린이 4억 명 중 40%가 기생충에 감염되어 있 다.
오염된 물과 위생환경으로 발생하는 주요 질병
설사 메디나충증
매년 40억 건의 설사병이 보고되며 이로 인해 1년에 220만 명이 사망한다. 이 중 대 부분이 5세 미만 어린이다. 비누와 물로 손 을 깨끗이 씻기만 하면 설사의 3분의 1을 예방할 수 있다.
매일 설사병으로 사망하는 5세 미만 어린 이는 5천 명에 이른다.
기니벌레병 이라고 불리는 이 병은 오염된 물과 함께 마신 메디나선충의 유충이 성충 이 되어 수많은 유충을 생산하고 이 유충 이 1년 후 성충이 되어 피부를 뚫고 나옴 으로써 팔다리에 심한 고통을 느끼게 되는 질환이다. 미세한 천으로 물을 걸러 마시거 나 감염자의 물 접근 제한, 안전한 우물 설 치, 살충제 등을 통해 예방할 수 있다.
결막염 주혈흡충증
오염된 물로 눈을 씻거나 하면 걸릴 수 있 는 질병으로 1년에 약 6백만 명이 결막염 으로 실명한다. 안전한 물을 공급하면 감 염 비율을 25% 감소시킬 수 있다.
약 2억 명이 감염되어 이 중 2천만 명은 심각한 정도에 이른다. 안전한 물과 적정한 위생시설을 통해 77% 감소시킬 수 있다.
콜레라 기생충
‣ 아프리카: 근본적으로 물이 부족한 나라지만 극심한 가뭄으로 인해 물 부족 현상이 점점 심해지고 있다. 수동 펌프 없이 고인 물이나 노천에서 배설이나 몸을 씻고 정화되지 않은 오염된 물을 마신 주 민들은 각종 질병과 설사병 심하면 사망까지 이르고 있다. 또한 콜레라 같은 수인성 질병을 유발시켜 추가 사망을 부르게 된다.
‣ 개발도상국 대도시의 무허가 빈민촌 역시 노천에서 배설을 하며 인근의 강에서 몸을 씻고, 물을 길 러다 먹는다. 오염된 물을 마신 어린이는 설사병에 걸리기 쉽고, 많은 경우 잦은 설사로 인한 탈수증 때문에 생명을 잃게 된다.
‣ 물을 매개로 하여 발생하는 건강장애 1. 수인성 질병
- 물로 인하여 일어나는 질병: 주로 소화기계 급성 전염병(장티푸스, 파라티푸스, 콜레라 등), 기타 유행성 간염, 소화마비 , 전염성 설사병
- 수인성 전염병의 특징: 전염병 유행 지역과 음료수 사용 지역이 일치, 환자가 집단적 또는 폭발적으로 발생, 음료수 중에 동일 병원체 존재, 음료수의 사용을 중지 또는 개선하면 환자 발생률이 중단되거나 감 소, 일반적으로 발병률과 치명률이 낮고, 2차 감염의 환자 발생은 거의 볼 수 없다. 환자 발생에 성별, 연 령별 차이가 없다.
2. 기생충 질병: 회충증, 십이지장충증, 간디스토마증, 폐디스토마증, 편충증 등 3. 화학물질에 의한 중독
- 유독물질: 유기물질(유기인이나 카바마이트계 농약, 폐놀 등), 중금속(납, 수은, 카드뮴, 구리, 비소, 6가크 롬 등), 도금, 배수중의 시안 기타 방사성 물질 등이 문제
- 불소에 의한 반상치, 요오드 결핍인자 과다에 의한 갑상선 이상 등은 지질에 기인하여 물의 오염을 발 생 (불소: 음료수에 1ppm 이하로 소량 넣으면 충치 예방, 1ppm 이상 있는 음료수를 오랫동안 사용하면 에나멜이 침식되어 치아가 다갈색 또는 흑색 반점으로 되고, 치아에 금이 가는 빈상치가 된다.)
- 물의 염소소독으로 인하여 발생되는 THN(trihalomethane)은 발암물질로 존재 4. 기타
- 오염된 물: 생활환경의 악화/ 음용수 및 농업용수의 부적합/ 악취 및 가스 발생/ 해충의 서식/ 질병 발 생원 및 정수과정의 어려움 초래
- 질산성 질소 함유한 물: methemoglobinemia(블루베이비 질환) 혹은 사망
- 질산염: 소화기계통 중에서 아질산염 환원 → 혈액 중에 들어가서 적혈구와 결합 → 혈액의 산소운반 능력 감퇴시킴
- 유아의 경우: 위의 pH는 어른보다 높음 → 질산염 환원균의 번식 높음 ⇒ 유아에 한정
3. 물 정화 키트 설계
반 모둠원 이름
물 정화 키트 설계
주어진 키트의 재료를 자세히 관찰해 봅시다. 여러 가지 측면에서 각 재료를 세심하게 관 찰해 보세요.
재료명 예상 성능 색 모양 및 크기 가격
자갈 모래 무연탄 화산석 맥반석 활성탄
모둠별 토의를 통해 주어진 키트의 재료 외에 물 정화를 위해 사용하면 좋을 것으로 예상 되는 재료가 있다면, 위의 표에 추가하세요.
효과적인 물 정화를 위한 키트의 구성과 모습(어떤 재료를 어떤 순서로 넣을 것인지)을 그 려보세요. 그리고 우리 모둠에서 키트 설계에 있어서 중점을 둔 측면은 무엇인지 적으세요.
<물 정화 키트 설계도> <우리 모둠 물 정화 키트의 중점 사항>
물 정화 키트의 원리, 구성물 소개
키트의 원리
사람이나 동물에게 자연치유능력이 있듯이 자연계에도 스스로 오염물질을 정화할 수 있는 능력이 있 는데, 이것을 자정작용 또는 자연정화작용이라 한다. 이 키트는 이러한 다층 여과의 원리를 이용하여 지표수가 지하수로 흘러들어가면서 정화하는 과정을 묘사한 것으로서 오염된 물이 땅속으로 스며들면 서 자갈층에 의해 크기가 큰 먼지 알갱이들을 먼저 걸러내고 모래층이나 활성탄층을 지나며 물속의 미세한 오염물질들이 제거 된다. 특히 여기서 사용된 재료들은 이물질과 같은 무기물을 걸러주는 물 리적 특성의 재료들과 중금속과 같은 유기물을 걸러주는 화학적 특성의 재료들로 구분될 수 있으며, 재료들의 각 특성은 각각의 작용 역할이 있으므로 그 특성에 맞는 용도로 이용될 수 있다.
키트의 구성물: 정화 재료
‣ 활성탄: 유기물 및 미세입자 제거
활성탄은 목재, 갈탄, 무연탄 등을 주원료로 제조되는 미세세공이 잘 발달된 탄소의 집합체로서, 활 성화 과정에서 분자크기 정도의 미세세공이 잘 형성되어 큰 내부표면적을 가지게 되는 흡착제이다.
또한 활성탄은 단위 g당 1,000m 이상의 표면적을 갖기도 하는데 표면에 존재하는 탄소원자의 관능 기가 주위의 액체 또는 기체에 인력을 가하여 피흡착질의 분자를 흡착하는 성질이 있다. 따라서 활성 탄은 환경 및 물 처리 등의 산업분야에 주로 활용되고 있다. 흡착은 고체의 표면력에 기인하여 기체, 액체 또는 용질, 분산물질, 콜로이드물질이 흡착제 표면에 농축되는 현상으로 분자상호간에 존재하는 반데르발스 힘(van der waals force)에 의한 흡착된다. 이를 물리흡착 이라하며, 흡착된 분자는 용이하 게 표면에서 탈착한다. 또한 흡착은 발열현상으로 온도가 낮은 편이 흡착에 좋은 조건이며, 활성탄의 흡착과정은 흡착질 분자들이 흡착제 외부표면으로 이동하는 단계, 흡착질이 활성탄의 Meso pore, Micro pore를 통과하는 확산단계, 확산된 흡착질이 미세공 내부표면과의 결합이나 채워지는 3단계로 구분된다.
‣ 석류석(Garnet): 무기물 제거
석류석은 주로 정수용으로 사용 시 비중이 약 2.2-2.5에 달하는 여과재로서 유기물 분해와 같은 화학 적인 반응은 보이지 않고 미세한 탁질 및 부유물질을 제거하기 위한 물리적인 단순 여과재이다. 특히 석류석은 다층의 여과 처리 시 사용되며, 여가재로서의 자체 강도가 높아 수명은 반영구적이나, 유속, 여재 상호간의 마찰에 의한 마모로 인하여 자체강도가 약해질 수 있으므로, 사용 중인 여재의 내구성 기간을 측정하기는 다소 어려움이 있다. 석류석의 활용 분야는 액체여과, 정수용 및 유리, 목공 연마
‣ 무연탄(Anthracite): 유기물 및 미세입자 제거
무연탄은 물 정수 시 모래 대용으로 쓰이는 여과재로 정수 및 폐수의 물리적 처리가 가능한 특징을 가지고 있다. 모래와 비교하면 비표면적 내 공극률이 크기 때문에 수질이 저하되지 않고 여과속도와 처리량을 증가시킬 수 있으며, 중력식 여과방식인 경우 모래의 여과 효율보다 100% 이상 증가시킬 수 있다. 또한 여과재로서의 마모 강도가 높으므로 입자의 마모손실이 적으며, 수압에 대한 내구력이 크므로 장시간 사용 시 여과속도의 저하는 거의 발생하지 않는다. 이 밖에도 기공율이 높아 수두 손 실이 낮으므로 여과속도가 빠르며 기설 여과장치의 능력을 증대시키고자 할 때 무연탄을 이용하면 폐 수 처리량이 증대되고 수두손실이 높아지게 될 때까지는 여과속도시간이 대폭 연장되어 역세회수가 단축된다. 고정탄소가 많아 대전성이 강해서 산이나 알칼리가 침투하지 못한다.
‣ 맥반석: 무기물 제거
맥반석은 1cm 당 3만-15만개의 다층다공질로 구성되어 있고 비 표면적이 넓어 오염물질, 중금속 등을 흡착, 분해하는 작용을 하며, 시멘트 독성중화, 항균, 방충 및 강한 탈취력을 가지고 있다. 그리고 미네랄 용출작용에 의하여 인체에 무해하며, 40여종 이상의 미네랄이 용출되어 신진대사와 피부건강 관해 효과가 있다. 수질 및 정수에서는 산성이나 강한 알칼리성 물을 약알칼리성(pH 7.2-7.4)으로 조 절하며, 수질을 활성화시키며, 정수작용에 탁월하다. 또한 산소함유량이 풍부하여 맥반석을 물에 침수 하면 COD, BOD가 낮아져 방부작용은 물론 활성화에 따른 생체에 활력을 준다. 이 외에도 원적외선 방사에 의한 공명, 공진, 흡수작용 등으로 식품의 신선도 유지 및 맛의 증가와 혈액순환, 신진대사 촉 진 등에 탁월한 효과를 보인다.
‣ 모래 및 자갈: 무기물 제거
물의 정화에 있어 모래와 자갈의 역할은 물리적으로 큰 이물질을 걸러주는 여과의 효과를 나타내며, 혼탁 물질의 여재에 부착되거나 체 작용에 의하여 이물질을 제거해 준다. 그러나 이들 재료는 단순히 정화 대상 이물질의 크기만을 고려하여 여과하는 것이 아니라 이들 재료의 입경도 고려해야한다. 또 한 이 재료들은 여재표면의 부착 응집에 의한 탁질의 억류가 주요인이므로 그 기능의 용량은 단위 면 적당 여재 표면적에 좌우되며 여재 표면적은 여과 재료의 입경에 반비례하고 여층 두께에 비례한다.
정화재료 특징 사진 참고
자갈
자갈은 오염된 물의 이 물질을 1차적으로 걸러 주는 역할을 함
일반적으로 사용되는 자갈
단가: 1L당 400 원
모래
자갈에서 걸러주지 못 한 부피의 이물질을 2 차적으로 걸러주는 역 할을 함
일반적으로 사용되는 모래 (굵은 모래 및 가는 모래)
단가: 1L당 400 원
무연탄
모래 대용으로 주로 이 용되기도 하며, 유기물 을 분해할 수 있는 효 능도 있음
참고문헌 13번 참조 단가: 1L당 800 원
화산석
마그마 용출에 의해 생 성되어 방사성 물질이 적어 인체에 무해할 뿐 만 아니라 향균력과 탈 취력 및 정화 능력이 뛰어남
참고문헌 13번 참조 단가: 1kg당 1,400 원
맥반석
중금속 제거 및 탈취 효과가 뛰어나며 인체 에 무해함
참고문헌 13번 참조 단가: 1kg당 1,200 원
활성탄
다공성이 큰 매질로서 흡착력이 뛰어나 공기 정화 및 물 정화에 널 리 이용됨
참고문헌 13번 참조 단가: 1L당, 1,200 원
석류석
강도 자체가 높아 수 명이 높으며, 부유물 질과 같은 무기물 제 거에 효율적임
단가: 1L당, 2,200 원
산호사
물 정화 장치의 물질로 널리 사용되고 있으며, 약간의 pH를 높여줌
단가: 1kg당 1,000 원
5차시 내가 만든 물 정화 키트의 성능은?
학습 목표
1. 자신이 고안한 물 정화 키트 설계도를 바탕으로 직접 키트를 제작하고, 실험을 통해 그 성능을 확인할 수 있다.
2. 자신이 만든 키트에 대해 발표하고 반성적 평가를 수행한다.
활동 1. 물 정화 키트 성능 실험 및 평가
1. 물 정화 키트 성능 실험 및 평가
반 모둠원 이름
물 정화 키트 성능 실험 및 평가
선생님의 안내에 따라 자신이 만든 물 정화 키트의 성능을 확인해 보세요. 설계할 때 의도 한대로 성능이 확인되었나요? 그렇지 않다면, 왜 그런 결과가 나왔을지 생각해 보세요.
물 정화 키트의 설계 의도
물 정화 키트의 성능 확인 결과
*탁도 정화도:
*부유 기름 정화도:
오차의 원인 및 개선할 점
자신이 만든 물 정화 키트를 평가해 봅시다. 각 영역별로 3점 만점을 기준으로 점수를 매 겨 보세요. (점수만큼 별에 색칠을 해보세요.)
기능성 예술성 경제성
☆☆☆ ☆☆☆ ☆☆☆
6차시 물 저장 키트를 만들어 보자!
학습 목표
1. 도시에서 물 부족과 관련하여 물 저장이 필요한 이유를 사례를 통해 파 악할 수 있다.
2. 물 저장 키트에 포함되어 있는 다양한 재료들을 직접 탐색하고 그 결과 를 바탕으로 물 저장 키트를 설계한다.
활동 1. 물 저장의 필요성 알아보기 2. 물 저장 키트 설계하기
1. 물 저장의 필요성
물 저장의 필요성: 도시 침수 사례
광복절 서울에 '물 폭탄'…시내 침수 잇따라
[물바다 된 강남역] 광복절인 15일 서울에 시간당 50㎜ 안팎의 폭우가 쏟아 져 시내 일부 상습 침수구역과 도로가 물바다로 변했다. 지난해 집중호우 당시 침수 피해가 컸던 강남역 인근 도로가 이날 또 물에 잠기면서 차량과 보행자가 통행하는 데 큰 불편을 겪었다. 사진은 누리꾼들이 트위터에 올린 강남역 침수 장면 모음. 2012.8.15 <출처: 트위터> photo@yna.co.kr
광복절인 15일 서울에 150㎜ 이상의 '물 폭탄'이 쏟아지면서 시내 곳곳이 침수됐다. 특히 오후 한때 강남역과 선릉역, 사당역 등 강남 일대 도로는 빗물이 무릎 가까이 차오를 정도로 잠겨 차량과 보행 자가 통행하는 데 큰 불편을 겪었고 크고 작은 사고도 잇따랐다.
다행히 이날 오후 9시 현재 인명피해는 발생하지 않은 것으로 파악됐다. 강남역 뒤편 도로와 한남대 교 남단 도로에서는 한때 차들이 물에 잠기기도 했으며, 승객과 기사가 물에 잠긴 택시에 고립됐다가 구조되는 일도 있었다. 빗물 때문에 도로 위 맨홀 뚜껑이 열린 것을 모르고 운전하다가 자동차 바퀴 가 맨홀에 빠지는 사고도 발생했다.
강남 지역 몇몇 지하철역 주변은 지난해 여름 우면산 산사태를 불러왔던 집중호우 당시에도 유달리 침수 피해가 컸던 곳이다. 잠수교 수위는 한때 보행자 통행 제한 수위인 5.5ｍ를 넘어 오후 6시15분 보행이 통제됐지만 비가 그쳐 수위가 낮아지면서 오후 8시25분부터 통제가 해제됐다. 이날 낮 12시30 분께는 서울지하철 1호선 금천 구청 역 수원 방향 선로가 폭우로 침수돼 열차들이 10~20분씩 지연 운행됐다. 지하철 1·2호선 신도림역 승강장에는 빗물이 넘쳐 들어와 승객들이 불편을 겪었다. 승강장 일부가 물에 잠긴 사진이 트위터를 통해 전파되기도 했다.
서울시내 도로 중 일부는 오후 늦게까지 통행이 제한됐다. 서울지방경찰청에 따르면 서울 양재천로 영동1교∼KT앞 구간 양 방향 통행이 통제되고 있으며 청계천 보행로의 출입도 금지됐다.
또 증산철교 하부도로, 증산교, 성수대교 일대 등 시내 곳곳에서 침수 피해가 잇따랐다. 동부간선도 로 월릉교 인근 중랑천 근처에서는 덤프트럭 2대가 물에 잠겨있는 모습이 목격됐으며, 관악구와 동작 구 등을 지나는 도림천은 도로 바로 아래까지 수위가 높아지면서 범람 위기를 맞기도 했다.
소방당국의 배수지원 출동 건수는 이날 하루 300건을 넘었으며, 구조 요청도 잇따랐다. 낮 12시8분 구로구 구로동 도림천에서 산책 나온 남성 3명이 갑자기 불어난 물로 둑에 고립됐다는 신고가 접수돼 소방대원들이 출동해 이들을 구조했다. 낮 12시34분에는 송파구 오륜동 올림픽선수촌아파트 내 성내1 교~오륜교 사이 구름다리에서 허모(61.여)씨가 갑자기 불어난 물살에 고립됐다가 구조됐다.
서울에 내려졌던 호우경보는 이날 오후 3시를 기해 해제돼 빗줄기는 가늘어졌으나 기상청은 비 피해 에 유의해 달라고 당부했다.
[폭우로 잠긴 차량] 서울지역에 호우경보가 내려진 15일 오후 동부간선도로 월릉 교 인근 중랑천에 덤프트럭 2대가 물에 잠겨있다. 낮 12시30분까지 서울에는 108.5mm의 비가 내렸으며, 천둥과 번개를 동반한 시간당 50mm 안팎의 매우 강 한 비가 내리고 있다. 2012.8.15 hama@yna.co.kr
[광복절 '물 폭탄'으로 잠긴 지하철 선로] 광복절인 15일 서울시 금천구 시흥동 금천 구청 역에서 물에 잠긴 지하철 선로가 보이고 있다. 이날 서울 지역에 시간 당 50㎜의 폭우가 내리면서 금천 구청 역 일대 선로가 침수돼 지하철 운행이 지
