개념 한 쪽
적정법 분석은 시료에 소모된 적정량과 보정계수를 이용해 수중 성분의 농도를 산출하는 방법을 말한다. 색도·냄새·COD·BOD·추출물질 등 여러 항목이 적정과 전처리 절차에 따라 계산 또는 판정된다. 시험 문제는 공식 대입, 희석배수 계산, 전처리 시약의 용도 구분 등 기본 원리와 단순 계산 능력을 묻는다.
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출제기준 단원 「적정법 분석」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| BOD 시료 주입량 계산 | 1 | 병용적과 소모 DO로 시료 부피 산출하기 |
| 색도 및 방법 한계 판단 | 1 | 백금-코발트 기준의 적용 가능 여부 판단하기 |
| 희석배수(냄새역치) 계산 | 1 | 희석 조건으로 TON 또는 희석배수 계산하기 |
적정법 분석은 시료에 대한 적정량의 차이를 이용해 목표 성분의 농도를 역산하는 원리를 사용한다. 알칼리성 또는 산성 과망간산칼륨법, 티오황산나트륨 적정 등 각 분석법마다 표준 공식이 존재하며, 이들 공식에 소모된 적정량, 공시험량, 농도계수(factor), 시료부피 등을 대입해 농도를 계산한다.
COD 계산에서는 공시험과 시료 적정량의 차이에 농도계수와 당량계수를 곱하고 시료부피로 보정하는 형태를 사용한다. 제시된 자료에서는 공통적으로 COD = (바탕시험 적정량 - 시료 적정량) × f × 0.2 × 1000 ÷ V 형식을 제시하고 있으므로, 이 구조를 이해하고 변수 자리에 주어진 값을 정확히 대입하는 절차가 핵심이다.
BOD 관련 계산은 병의 용적과 배양기간 중 소모될 용존산소량, 시료의 예측 BOD 농도를 연결해 주입할 시료량을 결정하는 방식이다. 즉, 병 내 전체 소모될 산소량(병용적×소모 DO)을 시료의 BOD 농도로 나누어 필요한 시료 부피를 산출한다.
냄새역치(TON)와 색도 측정은 해석상의 주의가 필요하다. 냄새역치는 희석배수와 관련된 지표로 문제에서 제시되는 계산식의 표현이 다를 수 있으므로 문제 문맥에 따른 공식 적용을 확인해야 한다. 색도는 백금-코발트 표준물질과의 비교에 기반하므로 표준색과 크게 다른 색상을 가진 폐수에서는 적용에 한계가 있음을 유의해야 한다.
1) COD로부터 시료량 역산 예시: 바탕시험 적정량 5.6mL, 시료 적정량 3.3mL, 농도계수 1.0, COD 46mg/L인 경우 COD 공식 COD = (a-b)×f×0.2×1000/V에 값을 대입하면 46 = (5.6-3.3)×1.0×0.2×1000/V가 되어 V = 10mL가 된다. 이 절차는 적정량의 차이를 이용해 시료부피를 역으로 구하는 전형적인 계산 문제에 해당한다.
2) 산성 과망간산칼륨법 COD 계산 예시: 적정 소모량 11.0mL, 공시험 0.2mL, factor 1.1, 시료부피 100mL일 때 COD = (11.0-0.2)×1.1×0.2×(1000/100)으로 계산하면 약 23.76mg/L가 된다. 각 계수의 물리적 의미(예: 0.2는 과망간산칼륨 1mL의 산소 환산량)를 이해하고 단위 보정을 수행하는 것이 중요하다.
3) BOD 시료 주입량 계산 예시: 병용량 300mL, 배양기간 중 소모될 DO 5mg/L, 시료 예측 BOD 400mg/L일 때 병 내 필요한 산소량은 5mg/L×0.3L = 1.5mg이며, 시료 부피는 1.5mg ÷ 400mg/L = 0.00375L = 3.75mL가 된다.
4) 냄새역치 관련 유의: 동일한 시료·희석수 조건에 대해 자료마다 TON 계산식을 다르게 기술한 경우가 있으므로 문제에서 제시한 정의(예: 전체 부피 ÷ 시료부피 또는 희석수 ÷ 시료부피 등)를 먼저 확인한 뒤 계산을 수행해야 한다.
BOD가 대략 400㎎/L으로 예측되는 폐수를 시료로 사용하여 BOD실험을 하는 경우 단지 5㎎/L의 DO가 배양기간중 미생물에 의하여 소모되어야 한다면 300㎎/L의 BOD병에 주입하여야 할 시료의 양은 ? (단, 식종하지 않은 시료의 BOD 측정 기준)
정답 ① · BOD 측정 시 시료의 적정 주입량은 공식 P = (시료의 BOD 예측치 × 300mL) / 배양기간 중 소모되어야 할 DO(보통 3~5mg/L) 역수를 이용하여 계산합니다. 배양 기간 중 5mg/L의 DO가 소모되어야 하므로, P(주입량) = (400mg/L × 300mL) / (예상 소모 DO 5mg/L) 식으로 접근합니다.
BOD 병 내 소모될 DO 5mg/L를 위해 필요한 시료량은 3.75mL이다.
색도 측정에 관한 설명 중 옳지 않는 것은?
정답 ② · 문제는 색도 측정에 대한 옳지 않은 설명을 고르도록 요구한다. 색도 측정법은 표준 용액(백금-코발트)을 기준으로 하여 시료의 착색 정도를 수치화하므로 기본적으로 눈으로 보이는 색상과 상관없이 표준 대비 착색 정도를 측정하는 개념이 맞다.
색도 측정은 백금-코발트 표준물질과 색상이 매우 다른 폐하수에는 적용할 수 없으므로 해당 설명이 옳지 않다.
물 속의 냄새를 측정하기 위한 시험에서 시료 부피 4mL와 무취 정제수(희석수) 부피 196mL인 경우 냄새 역치(TON, threshold odor number)는?
정답 ③ · 문제는 시료와 희석수의 부피로 냄새 역치(TON)를 계산하는 단순 비율 문제이다. TON은 시료부피를 희석수부피로 나눈 값이므로 Vs/Vd = 4 mL / 196 mL ≈ 0.0204이다.
냄새 역치(TON)는 시료 부피를 희석수 부피로 나눈 값이므로, 4를 196으로 나누면 약 0.02가 된다.
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