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1. 오존
오존(Ozone)은 세 개의 산소 원자로 이루어진 화합물로, 분자식으로는 O3으로 표기됩니다. 일반적으로 대기 중에 산소의 일산화와 같이 존재하지 않으며, 화학적으로 매우 활성적이며 강력한 산화제로 작용합니다.
- 오존은 산소로부터 생성되는 산소의 불안정항 동소체로서 산소원자 3개로 이루어져 있다.
- 화학적으로 매우 불안정하여 외부의 약한 충격에도 산소와 발생기산소(O)로 분리된다.
- 오존의 살균력은 바로 이 발생기산소(O)의 산화력에 기인한다.
- 상온에서는 기체인 물질로서 저농도 일 때는 무색이나 15% 이상의 농도에서는 푸른색을 나타내며, 특유의 냄새를 느낄 수 있다.
가. 생성
- 오존은 자연적으로 대기 중에서 햇빛의 자외선(UV)에 의해 산소 분자(O2)가 분해되어 생성됩니다.
- 또한 산소 발전기나 오존 발생 장치를 사용하여 인위적으로 생성할 수도 있습니다.
나. 용도
1) 수처리
- 오존은 물 처리에서 주요 살균제 및 살충제로 사용됩니다. 물에 노출되는 미생물, 바이러스, 세균, 곰팡이 등을 제거하여 물을 정화하는 데 사용됩니다.
2) 공기 처리
- 오존은 공기 중의 냄새를 제거하고 공기를 정화하는 데 사용됩니다. 공기 중의 유해한 물질을 산화하여 제거하거나 냄새를 제거하는 데 효과적입니다.
3) 산업프로세스
- 오존은 산업에서 산화 및 탈색 프로세스에 사용됩니다. 플라스틱, 섬유, 종이 및 기타 제품의 생산 과정에서 산업 잔류물을 처리하는 데도 사용됩니다.
2. 오존 처리의 장점
가. 강력한 살균력
- 오존은 매우 강력한 살균제로 작용합니다. 물과 공기를 포함한 다양한 매체에서 미생물을 포함한 유해한 균류를 효과적으로 제거할 수 있습니다. 이는 식수 처리, 폐수 처리, 수영장 및 스파의 정화, 병원 및 의료 시설의 위생 관리 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다.
- 오존 살균 처리는 높은 산화력으로 염소 소독제에 비해 높은 살균력을 가지고 있습니다.
- 염소보다 6배 이상의 강한 살균력으로 세균의 세포막에 존재하는 효소를 산화시켜 세포막을 파괴하고 DNA를 손상시키며, 중금속, 유해유기물, 잔류농약 등을 분해합니다.
- 크립토스포리디움과 지아디아 등 모든 병원성 미생물에 대한 소독시간을 단축시킬 수 있습니다.
- 맛, 냄새물질과 색도제거에 효과적입니다.
- 조류 등 맛 냄새 유발물질을 억제하며, 지오스민, 2-MIB 등에 대한 냄새나 부식질 등을 제거하는데 효과적입니다.
- 염소요구량을 감소시킵니다.
- 철, 망간의 산화능력이 큽니다.
- 소독부산물의 생성을 유발하는 각종 전구물질에 대한 처리효율이 높습니다.
나. 광범위한 적용 분야
- 오존은 물과 공기를 비롯한 다양한 매체에서 사용할 수 있습니다. 또한 오존은 다양한 산업 분야에서 살균, 탈취, 산화 및 탈색 등의 목적으로 활용됩니다.
다. 무해하고 친환경적
- 오존은 사용 후 잔존물이 없으며, 자연적으로 산소로 분해되므로 환경에 무해합니다. 또한 오존은 자가 분해되는 속도가 빠르기 때문에 오존 처리 후 추가적인 처리가 필요하지 않습니다.
라. 효율적인 성능
- 오존은 빠른 속도로 미생물을 제거하고, 광범위한 pH 범위에서 활동할 수 있습니다. 또한 오존은 다른 살균제에 비해 저온에서도 효과적으로 작동하므로, 열 민감한 물질이나 시스템에서도 사용할 수 있습니다.
마. 냄새 제거
- 오존은 냄새를 제거하는 데 효과적입니다. 공기나 물 중의 황기나 기타 냄새를 분해하여 제거하고, 깨끗한 환경을 유지할 수 있습니다.
바. 물질의 살균에 대한 저항성
- 오존은 특정한 미생물 종에 대한 저항성이 적기 때문에, 오랜 기간 동안 지속적으로 사용될 수 있습니다.
2. 오존 처리 시 유의사항
오존처리는 강력한 살균 및 산화 특성을 가지고 있지만, 안전하고 효과적으로 사용하기 위해서 몇 가지 유의해야 할 사항이 있습니다.
가. 안전장비 사용
- 오존은 고농도로 노출될 경우 인체에 유해할 수 있으므로 오존 처리 시 적절한 안전장비를 착용해야 합니다. 이러한 장비에는 마스크, 안경, 장갑 등이 포함될 수 있습니다.
- 오존은 산화력이 강한 기체로 눈을 자극하고 시각 장애와 폐기능을 저하시켜 폐수종과, 폐섬유화증을 발생시킬 수 있으며, 만성 중독 시에는 체내 효소계를 교란시켜 DNA, RNA에 작용하여 유전 인자에 변화를 주기도 합니다.
- 충분한 산화반응을 위해 접촉지가 필요합니다.
- 배오존처리설비가 필요합니다.
- 오존 살균 처리설비의 사용재료는 충분한 내식성이 요구됩니다.
나. 적절한 농도 제어
- 오존 농도를 적절하게 제어하여 사용해야 합니다. 너무 높은 농도의 오존은 인체에 유해할 뿐 아니라 화재나 폭발의 위험도 증가시킬 수 있습니다.
다. 최적의 처리 조건 설정
- 오존 처리에는 적절한 처리 시간, 온도, pH 등의 조건이 필요합니다. 이러한 처리 조건은 오존의 효과를 극대화하고 부작용을 최소화하기 위해 조절되어야 합니다.
라. 적절한 환기
- 오존 처리 후에는 적절한 환기가 필요합니다. 고농도의 오존은 숨을 쉬기 어렵게 만들 수 있으며, 오존 농도가 감소할 때까지 공간을 충분히 환기하여 안전하게 사용해야 합니다.
마. 시설 및 장비 유지 보수
- 오존 처리 장비는 정기적인 유지 보수와 점검이 필요합니다. 장비의 이상 또는 파손이 발견되면 즉시 조치해야 합니다.
바. 취급 주의사항 및 규제 준수
- 오존은 화학적으로 활성적이며, 적절한 취급 방법을 준수해야 합니다. 또한 오존 처리는 관련 규제 및 지침을 준수해야 합니다.
사. 훈련 및 교육
- 오존 처리를 수행하는 직원들에게는 적절한 교육과 훈련이 제공되어야 합니다. 오존 처리의 위험성 및 안전 절차에 대한 이해를 높이고, 사고 예방을 위한 대비책을 마련해야 합니다.
3. 오존 살균 처리의 방법
가. 고도산화법(AOP : Advanced Oxidation Process)
- 오존은 강한 산화력을 갖고 있으나, 맛, 냄새 유발물질인 geosmin, MIB, 포화탄화수소, 농약 등 대다수의 유기물과 반응이 느리거나 어떤 유기물과는 전혀 반응을 하지 않는 특성이 있습니다.
- 유기물과의 반응이 매우 선택적인 것이 단점으로 지적되면서 새로운 공정이 개발되었는데 이것이 고도산화법(AOP : Advanced Oxidation Process)입니다.
나. 오존 / high pH AOP
- 오존 / high pH : pH를 증가시킬수록 오존분해가 가속화되는 원리를 이용한 방법입니다.
다. 오존 / 과산화수소 AOP
- 오존에 과산화수소를 인위적으로 첨가하여 오존을 빠른 속도로 분해시켜 OH라디칼을 생성시켜 오염 물질을 분해시키는 방법입니다.
라. 오존 / 자외선(UV광분해법) AOP
- 이 방법은 산화제에 자외선을 조사하여 OH 라디칼을 생성시키는 방법으로 자외선 에너지에 의해 중 간생성물인 과산화수소가 생성되고 이후 OH라디칼 생성은 오존/과산화수소 공정과 동일합니다.
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