유효경과 균등계수에 대해서 설명해 주세요.

Question

수처리방법 중 여과방법에서 나오는 개념들인데, 유효경과 균등계수의 정의, 산출방법 및 수질학적 의의에 대해서 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

여과지 설계에서 여재의 알갱이 크기를 어떻게 규정하느냐가 여과 성능을 결정하는 출발점이에요. 유효경과 균등계수는 바로 그 규정을 위한 두 가지 핵심 지표랍니다.

유효경은 여재 입자를 크기순으로 줄 세웠을 때 작은 쪽에서 무게 기준 10퍼센트 지점에 해당하는 알갱이의 지름이에요. 측정 방법은 여재 시료를 여러 크기의 표준체에 통과시킨 뒤 각 체에 걸린 양을 무게로 재서 누적 통과율 곡선을 그리고, 그 곡선에서 10퍼센트에 해당하는 입경을 읽어내는 거예요. 평균 크기가 아니라 하위 10퍼센트를 대표값으로 쓰는 이유가 있어요. 물이 여재층을 통과할 때 실제 흐름을 결정하는 건 큰 알갱이가 아니라 작은 알갱이들이 만드는 좁은 틈이거든요. 이 좁은 틈이 오염 입자를 걸러내는 체 역할을 하면서 동시에 통수 저항도 만들어내기 때문에, 작은 쪽 기준이 여과 성능의 실질적인 척도가 되는 거예요. 보통 완속여과는 0.3에서 0.45밀리미터, 급속여과는 0.45에서 0.7밀리미터 범위를 사용해요.

균등계수는 알갱이 크기의 균일한 정도를 수치로 나타낸 거예요. 같은 누적 곡선에서 60퍼센트 지점의 입경을 유효경으로 나눈 값이에요. 이 숫자가 1이면 모든 알갱이가 같은 크기라는 뜻이고, 커질수록 크고 작은 입자가 뒤섞여 있다는 뜻이에요.

균등계수가 클 때 실무에서 생기는 문제는 꽤 구체적이에요. 입자 크기가 들쭉날쭉하면 작은 알갱이가 큰 알갱이 사이 빈틈을 채워버려서 여재층이 지나치게 조밀해져요. 처음에는 탁도 제거가 잘 되는 것처럼 보이지만 막힘이 빠르게 진행돼 수두 손실이 급격히 올라가고 역세척을 자주 해야 하거든요. 역세척 과정에서도 문제가 이어지는데, 물을 거꾸로 올려보내면 가벼운 작은 입자는 위로 떠오르고 무거운 큰 입자는 아래로 가라앉으면서 층이 분리돼요. 그러면 물이 처음 만나는 윗부분은 촘촘해서 금방 막히고 아랫부분은 성겨서 여과 기능을 못 하는 비효율적인 구조가 만들어져요. 균등계수가 작으면 이런 분리 자체가 일어나지 않아서 역세척 뒤에도 여재층이 균일하게 유지되고 여과 지속 시간도 길어지거든요. 그래서 실무에서는 균등계수를 1.5 이하로 관리하고, 1.3에 가까울수록 이상적으로 봐요.

두 지표를 함께 놓고 보면 역할이 깔끔하게 나뉘어요. 유효경으로 여과 정밀도와 통수량 사이의 균형을 잡고, 균등계수로 운전 안정성과 여과 지속성을 확보하는 구조랍니다 :)