물속 유기물의 양을 나타내는 지표는 여러 개인데, 재는 방법이 달라서 값도 다릅니다. 어느 하나가 맞고 나머지가 틀린 게 아니라 보는 각도가 다릅니다.
세 가지가 각각 재는 것
BOD (생물화학적산소요구량) — 미생물이 유기물을 분해하면서 쓰는 산소의 양입니다. 보통 20℃에서 5일 배양합니다.
- 실제 수계에서 일어나는 일에 가장 가깝습니다.
- 5일이 걸립니다. 실시간 감시에는 쓸 수 없습니다.
- 미생물이 분해할 수 있는 것만 잡힙니다.
COD (화학적산소요구량) — 산화제로 유기물을 화학적으로 태워 소모된 산화제를 산소로 환산한 값입니다.
- 2~3시간이면 나옵니다.
- 미생물이 못 먹는 난분해성 물질도 잡힙니다.
- 산화제와 가열이 필요합니다. 중크롬산법은 크롬과 수은, 강산을 씁니다.
- 무기물(염소이온, 아질산 등)도 같이 잡혀 값이 부풀 수 있습니다.
TOC (총유기탄소) — 유기물을 태워 나온 이산화탄소의 탄소량을 직접 잽니다.
- 몇 분이면 나옵니다.
- 탄소를 직접 재므로 산화 조건에 따른 편차가 작습니다.
- 시약을 거의 안 쓰거나 아주 적게 씁니다.
- 무기탄소(탄산염)는 따로 제거하거나 분리해서 빼야 합니다.
왜 값이 서로 다른가
같은 물을 재도 보통 COD > BOD 이고, TOC는 단위 자체가 다릅니다(탄소 mg/L vs 산소 mg/L). 대략적인 비율이 알려져 있긴 하지만, 그 비율은 그 물의 유기물 구성에 따라 달라집니다. 생활하수와 산업폐수가 다르고, 같은 사업장도 조업 품목이 바뀌면 달라집니다.
그래서 "우리 현장은 COD가 TOC의 세 배쯤 나온다" 같은 경험식은 그 현장에서만, 그리고 성상이 유지되는 동안만 유효합니다. 환산해서 쓰려면 직접 상관식을 잡고 주기적으로 다시 확인해야 합니다.
TOC로 넘어가는 이유
수질 TMS 항목에서 COD 대신 TOC를 채택하는 흐름이 이어지고 있습니다. 배경은 몇 가지입니다.
| 관점 | COD | TOC |
|---|---|---|
| 분석 시간 | 2~3시간 | 수 분 |
| 시약 | 산화제·강산 필요 | 거의 없거나 소량 |
| 폐액 | 크롬·수은 함유 폐액 발생 | 적음 |
| 재현성 | 산화 조건에 민감 | 상대적으로 안정 |
| 무기물 간섭 | 있음 | 무기탄소만 처리하면 됨 |
| 실시간성 | 낮음 | 높음 |
특히 폐액이 큽니다. 중크롬산법 COD 자동측정기는 매 측정마다 중금속이 든 폐액을 만들고, 그 폐액을 따로 처리해야 합니다. TOC로 바꾸면 이 부담이 거의 사라집니다.
응답이 빠르다는 것도 실무에서 체감이 큽니다. 유입 성상이 갑자기 바뀌었을 때 COD는 몇 시간 뒤에야 알게 되지만, TOC는 몇 분 안에 보입니다. 이상 유입에 대응할 시간이 생깁니다.
측정 방식은 또 나뉩니다
TOC 자동측정기 안에서도 산화 방식이 갈립니다.
- 고온 연소 산화 — 촉매를 넣고 高온에서 태웁니다. 난분해성 물질까지 확실히 산화됩니다. 입자성 유기물이 많은 시료에 유리합니다.
- 습식 산화 (UV·과황산) — 상온 근처에서 화학적으로 산화합니다. 구조가 간단하고 유지비가 낮습니다. 다만 난분해성 물질의 회수율이 떨어질 수 있습니다.
폐수처럼 성상이 거칠고 입자가 많은 시료는 고온 연소 쪽이 안전합니다.
시약 없이 재는 방법도 있습니다
자외선 흡광을 이용해 유기물 지표를 추정하는 SAC(자외선흡광계수) 센서도 있습니다. 254 nm 부근의 흡광도가 방향족 유기물과 잘 상관되는 성질을 씁니다.
- 시약이 없고 소모품이 거의 없습니다.
- 실시간으로 연속 측정됩니다.
- 다만 직접 측정이 아니라 상관 추정입니다. 법정 TMS 항목을 대체하지는 않습니다.
그래서 실무에서는 이렇게 나눠 씁니다 — 법정 보고값은 TOC 자동측정기, 공정 감시와 조기경보는 SAC 센서. 둘은 경쟁 관계가 아니라 역할이 다릅니다.