용존산소량은 물속에 녹아 있는 산소의 양을 나타내는 물리·화학적 지표로, 주로 물환경 및 수질 관리 분야에서 사용된다. 국제단위계(SI)에서는 주로 밀리그램·리터⁻¹(mg/L) 또는 퍼센트 포화도(%)로 표기한다.
정의
- 용존산소(DO, Dissolved Oxygen): 물 혹은 수중 매질에 물리적으로 용해된 기체 형태의 산소.
- 용존산소량: 일정 부피(보통 1 L)의 물에 포함된 산소의 질량을 의미한다.
측정 방법
- 전극식 전기화학적 센서(전극법)
- 전극을 물에 담가 전류·전압 변화를 감지해 DO 농도를 계산한다.
- 가장 일반적인 실시간 측정 방식이며, 온도 보정이 필수적이다.
- 볼루멘법(윌슨법 등)
- 일정량의 물에 화학 시약을 가해 산소와 반응시킨 후 발생한 가스 부피를 측정한다.
- 실험실에서 정확한 교정이 가능하지만, 현장 측정에는 부적합하다.
- 광학식(형광·광흡수법)
- 산소가 존재하면 특정 형광 물질의 발광 특성이 변하는 원리를 이용한다.
- 전극식에 비해 오염에 강하고 장시간 측정에 유리하다.
환경·생태학적 의미
- 수생 생물의 호흡: 물고기·무척추동물 등 수생생물은 용존산소를 호흡에 이용한다. DO 농도가 낮으면 호흡 저하·스트레스·사망 위험이 증가한다.
- 수질 평가 지표: 오염 물질(예: 유기물, 질소·인 화합물)의 분해 과정에서 미생물 호흡이 일어나며, 이때 산소가 소모된다. 따라서 DO 감소는 부영양화·오염의 징후로 활용된다.
- 물리·화학적 과정: 물의 온도·압력·염도·기류·광합성·호흡 등에 따라 DO 농도가 변한다. 일반적으로 온도가 낮을수록, 압력이 높을수록 용존산소량이 증가한다.
일반적인 DO 농도 범위(예시)
| 환경 | 평균 용존산소량 (mg/L) |
|---|---|
| 냉수(5 °C) | 10–14 |
| 온수(25 °C) | 5–8 |
| 강·하천 (양호) | 6–9 |
| 호수(심층) | 2–5 (계절·깊이에 따라 변동) |
| 폐수(처리 전) | <2 (심한 오염) |
관리·보전 방안
- 통풍·폭포 설계: 물 흐름을 증가시켜 공기와의 접촉 면적을 확대함으로써 DO를 높인다.
- 에어레이션 장치: 물에 직접 공기를 주입하거나 미세버블을 생성해 산소 공급을 강화한다.
- 생물학적 처리: 활성슬러지 공정 등에서 미생물의 산소 소비량을 최적화하고, 필요 시 추가 공기 공급을 실시한다.
참고 사항
용존산소량은 수질 모니터링, 수산양식, 폐수 처리, 환경 복원 등 다양한 분야에서 핵심 지표로 활용된다. 측정 시 온도·압력·염도 등에 대한 보정이 필수적이며, 동일 조건에서의 장기 데이터를 비교하는 것이 정확한 평가에 도움이 된다.
