아연도금 강관과 먹는물 내 납 용출 문제

먹는 물 즉 우리가 마시는 수돗물에서 납이 용출되는 가장 큰 이유는 앞선 블로그 포스팅에서 언급하였듯이 부식성 물에서 배관의 부식으로 인한 납 용출이 가장 큰 원인입니다.
납 용출은 특히 어린이와 임산부에게 큰 영향을 주기 때문에 적절한 관리가 필요합니다.

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이번 포스팅에서는 아연도금강관(일명 납관)에서 납 용출 메커니즘에 대해 알아보려고 합니다.

1. 아연도금강관

아연도금강관은 강관의 표면에 아연(Zinc)을 도금하여 만들어진 제품으로 주로 부식 방지와 내구성 향상을 위해 사용됩니다.

가. 제조방법

1) 용융 아연도금(Hot-Dip Galvanizing) 

• 강관을 아연이 녹아 있는 고온의 용융 아연 욕조에 담가 제조합니다. 강관 표면에 아연층이 균일하게 형성되어 내구성과 부식저항성이 높아집니다.
• 가장 널리 사용되는 방식으로 도금층이 두껍고 강관의 수명이 길어지는 장점이 있습니다.

2) 전기도금(Electro-Galvanizing)

• 강관 표면에 전기화학적 공정을 통해 얇은 아연층을 형성합니다. 도금층이 얇아 표면이 매끄럽고 깔끔하지만, 부식 저항성은 용융 아연도금에 비해 약간 떨어집니다.
• 주로 미관이 중요한 곳에서 사용합니다.

나. 특징 및 장점

1) 부식방지

• 아연층이 강관 표면을 보호해 부식을 방지합니다.
• 아연이 산화되어 보호막을 형성하므로 외부 환경에서도 내구성이 높습니다.

2) 경제성

• 강관 자체가 튼튼하며, 아연 도금 처리를 통해 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.

다. 한계 및 문제점

1) 부식문제

• 시간이 지남에 따라 아연층이 소모되고 강관이 부식될 수 있습니다.
• 특히, 염분이 많은 환경에서는 부식이 더 빠르게 진행될 수 있습니다.

2) 납 용출 위험

• 과거 제조 공정에서 납을 포함한 합금을 사용했기 때문에 오래된 아연도금강관은 물과 접촉 시 납이 용출될 가능성이 있습니다.
• 현재는 환경규제로 납이 포함되지 않은 도금 기술이 주로 사용됩니다.

3) 수도관 사용제한

• 아연도금강관은 수도관으로 많이 사용되었으나 부식으로 인해 물 속에 녹물이 생기거나 수질이 악화되는 문제가 발생합니다.
• 이에, 부식저항성이 높은 스테인리스 스틸, 플라스틱 등이 대체 배관으로 교체되고 있습니다.

4) 과거 배관 문제

• 1970~1990년대에 제작된 아연도금강관에서는 여전히 납이 포함된 도금층이 존재할 가능성이 큽니다. 따라서 오래된 배관에서는 납 용출 문제가 여전히 발생할 수 있습니다.
• 새로운 공정으로 제조된 강관은 이러한 문제가 거의 없지만, 기존 배관이 교체되지 않은 경우에는 여전히 납 용출 위험이 남아 있습니다.

2. 아연도금강관에서의 납 용출 메커니즘

가. 아연 도금 과정에서 사용된 납

• 아연도금(Galvanizing) 공정에서 납은 과거에 종종 사용되었습니다. 예를 들어 아연 도금 욕의 유동성을 높이고 균일한 코팅을 생성하기 위해 납이 첨가되곤 했습니다. 이러한 도금 공정에서 미량의 납이 아연 도금층에 잔류할 수 있습니다.
• 특히 오래된 아연도금강관은 과거의 공정 기술로 인해 납 함유량이 높을 가능성이 있습니다.

나. 부식에 의한 용출

• 아연 도금강관은 시간이 지나면서 부식될 수 있으며, 이 과정에서 도금층에 포함된 납이 용출될 수 있습니다.
• 특히 산성이나 염분 농도가 높은 환경에서는 부식속도가 빨라지며 납 용출 가능성이 더 커집니다.

다. 수질조건

• 물의 pH, 온도, 경도, 염분 농도 등 수질 조건이 납 용출에 큰 영향을 미칩니다.

라. 도금층의 마모 또는 손상

• 아연 도금층이 물리적, 화학적으로 손상되면 하부 금속층과 도금층에 포함된 납이 직접적으로 물에 노출될 수 있습니다.
• 이러한 상황에서는 납 용출 가능성이 더욱 높아집니다.