물 속 오염원을 제거하라! 초순수 제조 장치 Labwater System
안녕하세요. 싸토리우스 블로그 지기 토리입니다. 🙂
우리 몸은 약 60~70%이상의 수분으로 이루어져 있습니다. 즉, 몸의 절반 이상 가량이 ‘물’로 이루어져 있다는 사실입니다. 따라서 맵고 짠 음식을 많이 섭취하거나 물 섭취량이 평소보다 적으면 우리 몸은 갈증을 호소하기 시작합니다. 물을 달라고 말이죠! 보통 정수기를 이용하거나, 보리차 등을 넣고 끓여 마시거나, 마트 등에서 구매하는 것을 통해 우리는 이미 깨끗하게 정수된 물을 마십니다. 그런데 마시는 물보다 더 깨끗한, 오염원이 100%가까이 제거된 물을 사용하는 곳이 있습니다. 바로 실험실입니다.
실험실에서는 99.9%의 순도를 지닌 ‘초순수’를 사용하는데요. 이 초순수를 만들기 위한 ‘초순수제조장치’와 우리가 일상에서 사용하는 ‘정수기’는 ‘필터링’을 거쳐 물을 순수하게 만든다는 공통점이 있습니다. 그렇지만 우리가 마시는 물은 오염원이 완전히 제거된 초순수는 아닙니다. 그럼, 초순수는 무엇인지 그리고 어떻게 초순수를 생산하는지에 대해 함께 알아볼까요~?
● 물 속 오염물질은 어떤 것이 있을까?
1) 세균, 미생물(Bacteria, Micro Organism)
물 속 미생물 중에는 인체에 무해한 것들도 있지만 우리에게 질병을 발병시킬 수도 있는 각종 병원성세균들이 있습니다. 이 세균들은 물 속에서 성장하며 수질을 악화시키는데요. 유기물과 무기물의 양이 증가할수록 박테리아의 먹이가 늘어나 개체 수가 증가한답니다.
2) 무기물, 무기이온(Inorganic Compound, ion)
무기물과 무기이온은 그 종류에 따라 오염원이 될 수도 있고 물 속 필수요소가 될 수도 있습니다. 예를 들어, 중금속과 같은 무기물은 인체에 쌓이게 되면 질병을 발병시키는 반면 무기이온 중 칼슘이나 마그네슘과 같은 이온은 우리 몸에 필수 요소인 경우가 있죠! 그러나 실험에서 무기물과 무기이온은 둘 다 오염원으로 취급하고 있답니다.
3) 유기물(Organic)
유기물은 박테리아의 먹이로 미생물이 자랄 수 있는 환경을 마련해주는데요, 이런 유기물이 실험에 중요한 영향을 미치는 방해 요소가 될 수 있습니다.
4) 고형물 입자(Particle)
입자란 눈에 보이지 않을 정도로 매우 작은 물체를 의미합니다. 부유물질이란 물 중에 현탁된 입자상의 고형물을 말하며, 폐수의 오염도를 검토하는데 쓰이는 중요한 지표 중의 하나인데요. 실험실에서는 실험의 방해 요소로 취급되고 있습니다.
5) 용존 기체(Gas)
음료 속 탄산가스는 청량감을 주기도 하고, 빛을 이용한 실험(UV, Spectrophotometer 등)에서 빛의 투과를 방해해 실험에 영향을 미칠 수 있으며, 그 양이 많아지면 유기 탄소로 변환되어 TOC(Total Organic Carbon)의 양을 증가시킵니다.
● 실험실에서 초순수(Ultrapure Water)가 중요한 이유!
초순수(Ultrapure Water)란 온도 25℃의 보정상태에서 물 속 전도도 값이 0.055uS 이하이며, 오염원(입자, 이온, 미생물, 유기물 등)이 100% 가까이 제거된 물(H2O)을 뜻합니다.
실험실에서 초순수가 중요한 이유 그 첫 번째는 풍부하고, 쉽게 사용 가능하고, 독성이 없기 때문입니다. 특히 화학 실험실에서 용액, 버퍼용 등으로 가장 폭넓게 사용되는 시약이랍니다. 두 번째는 열전환율이 뛰어나기 때문에 냉각 및 히팅 응용분야에서 널리 사용되고 있습니다. 세 번째로 생물학적 과정에 친밀하게 연관되어 있어 생화학적·생물학적 실험에 사용됩니다. 연구분야에서 초순수가 필요한 마지막 이유는 무기이온, 박테리아 등의 예측할 수 없는 물질의 존재를 사전에 제거하여 실험의 마지막 단계에 영향을 미치지 않도록 하는 데에 있습니다.
그렇다면 우리가 오염원이 없어 더 깨끗한 초순수보다 정수기를 보편적으로 사용하는 이유는 무엇일까요? 초순수는 마시는 물 속 필수 요소인 미네랄(무기이온)까지도 제거하기 때문입니다. 우리의 몸은 미네랄을 필요로 하기 때문에 초순수를 마실 순 없는 것이죠!
그럼, 어떻게 오염물질들을 완벽히 제거하여 초순수를 탄생시키는지 알아볼까요?
● 정수기 Vs. 초순수제조장치! 그 차이점은?
▲ 정수기
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정수기 |
박테리아 |
무기물, 무기이온 |
유기물 |
고형물, 입자 |
용존 기체 |
|
제거 유무 |
△ |
X |
△ |
△ |
△ |
※ ㅿ 표시는 오염물질의 제거율이 높지 않음을 의미
물 맛을 결정하는 미네랄(무기이온)은 제거되면 안 된답니다!
▲ 싸토리우스 초순수제조장치(Labwater System)
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초순수 |
박테리아 |
무기물, 무기이온 |
유기물 |
고형물, 입자 |
용존 기체 |
|
제거 유무 |
O |
O |
O |
O |
△(별도 제거) |
※ O 표시는 오염물질의 제거가 거의 완벽히 제거함을 의미 (98~99%)
실험에 방해되는 모든 요소를 제거해요! 따라서 거의 모든 오염물질은 제거되고 순순한 H2O만 남은 상태랍니다. ^^
● 초순수제조장치가 물 속 오염원을 제거하는 방법은?!
▲ 싸토리우스 초순수제조장치(Labwater System)
1. Depth Filter(전처리 필터)
수돗물의 입자(Particle 및 Colloid)를 제거하는 역할을 하고 Pore size가 1um~5um정도로 그 이상의 크기를 지닌 입자들을 제거합니다.
2. Activate carbon Filter(활성탄 필터)
일반적으로 야자수를 태워서 나오는 숯을 사용하거나 화학적으로 합성한 활성탄을 사용합니다. 활성탄 필터는 물 속 유기물과 수돗물에 들어있는 염소성분을 제거하는 역할을 지니고 있습니다.
3. Reverse Osmosis Membrane(역삼투 멤브레인)
역삼투 방식은 농도가 높은 쪽의 액체에 외부 압력을 가하여 삼투현상의 반대 방향으로 순수한 물만 이동시켜 물을 정수하는 방법을 말합니다. 모든 오염원을 일정 비율(약 90~95%) 정도로 제거하는 역할을 합니다. 반대로 우리가 마시는 물의 필수 요소인 미네랄을 제거하기도 한답니다.
4. Ion exchange Resin(이온교환수지)
이온교환수지는 물 속 무기이온을 제거합니다. 작은 다공성 구슬 형태로 1.2mm 이하의 크기를 형성하며 내부에 이온을 가진 물질과 표면에 공유 결합하여 제거합니다.
5. UV lamp(자외선램프)
자외선을 조사해 박테리아 생장을 억제하며, 물 속 유기물을 광산화 시키는 역할을 합니다.
정수기와 초순수의 공통점과 차이점 한눈에 보기
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잔처리필터 |
활성탄필터 |
역삼투 |
이온교환 |
자외선램프 |
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정수기 |
O |
O |
O |
X |
O |
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초순수 |
O |
O |
O |
O |
O |
알아두면 좋은 초순수 상식 : 증류수나 초순수를 마시면 어떻게 될까?
증류수나 초순수를 마시면 설사를 한다는 이야기를 들어본 적 있으신가요? 🙂
토리도 몇 번이나 이 이야기를 들어보았는데요! 초순수를 마시면 설사한다고 해서 증류수나 초순수는 절대로 마시지 않겠다는 분들이 많이 계십니다. 앞서 알아보았듯 초순수에는 물 속 필수요소인 미네랄이 없습니다. 이와 같은 이유로 초순수는 삼투압이 0과 가깝기 때문에 장에서 흡수가 되지 않는다고 생각하는 것 같은데요. 초순수는 우리의 몸 안으로 들어가는 그 순간, 많은 물질들(침, 위액, 소화액 등)과 섞이게 됩니다. 따라서 장에서는 순수한 물의 상태가 아니게 되죠. ^^ 증류수나 초순수를 너무 많이 마시지만 않으면 설사 걱정은 안 하셔도 된답니다! 그래도 물 맛을 결정하는 미네랄이 거의 없다 보니 맛은 없을 수도 있겠네요. 🙂
▲ 싸토리우스 초순수제조장치(Labwater System)
이렇게 알고 보니 물 속 오염원을 제거해주는 정수기와 초순수제조장치는 닮은 듯 하면서도 매우 다른 것 같습니다. 일상생활 속에서 우리가 초순수를 만날 일은 많지 않지만 실험실에서는 자주 사용된다고 하니 정수기 물을 마실 때 한 번쯤 초순수를 생각해보는 것도 좋을 것 같아요! 😀
그럼, 싸토리우스는 여러분의 궁금증을 해결하는 재미있는 이야기로 또 찾아오겠습니다.
다음에 만나요!
