수영장의 살균 ,소독 목적으로 염소 계통의 약품인 차아염소산소오다 (NaOCL)과 차아염소산 칼슘 (Ca(OCl)2)을 주로 사용하며 이들이 물과 반응하여 발생하는 차아염소산(HOCl)의 산화력 (1.49 E Volts)을 이용하여 살균을 하는것으로 알고 있으나 차아염소산은 살균 보다도 오염물질의 산화에 더 큰 역할을 하며 살균은 부수적인 역할이다.
미국의 한 연구 보고에 의하면 수영장에 임의로 잔류 염소르 1.5 - 3.0 PPM을 유지하고 여과기 사용을 중단했을 때 녹조 현상이 일어났으며 이것을 처리하는데 3.0 - 4.0 PPM의 잔류염소가 필요하였다.



수영장에 사용되는 약품은 다음과 같이 물속에서 분해한다.

OCl-의 산화력은 HOCL의 1/100정도에 지나지 않으며 일반적인 방법에 의하여는 HOCl과 OCL-를 포함한 양을 FAC양으로 측정할수 밖에 없다.
순수한 상태의 HOCl은 오존, 브롬 이산화염소 다음으로 강력한 산화제 이며 맛 냄새가 없으며 안구 출혈을 유발하지 않는다.

(참고) PriMinent 社dml Chlorine Sensor는 물속의 HOCl만 측정하도록 설계되었음.



HOCl이 물속에서 H+와 OCL-로 해리되는것은 PH가 높을수록 쉽게 이루어지며 이에 대한 상관 관계를 표시하면 다음과 같다.

즉 같은 농도의 유리잔류 염소중 산화력이 강한 HOCl의 비율이 PH6에서는 96.8%, PH8에서는 23.2% 즉, PH6인 경우가 4배이상 산화력이 강한것을 알 수 있다.

그러나 수영장에서는 PH값을 낮출 수 없는 요인으로서 다음과 같은 사항을 고려하여야 한다.


응집 효과가 낮아짐

안구 충혈 현상이 심해짐

PH6에서는 투여된 1PPM의 유리 잔류 염소가 전량 HOCl이 되며 PH7에서는 1PPM의 HOCl을 유지하기 위하여 유리잔류염소가 1.5PPM의 유리 잔류 염소가 투여 되어야 한다.

(참고) 안구충혈현상

안구 충혈은 PH값과 수중에 오염된 염소 화합물의 양에 따라 발생하게 된다.
Mr.Mood가 Yale 대학 수영팀을 대상으로 실험한 결과에 의하면 잔류 염소량을 0.05에서 0.5PPM으로 높였을때 Yale대학 수영팀을 대상으로 실험한 결과에 의하면 잔류 염소량을 0.05에서 0.5PPM으로 높였을때 안구 충혈 현상은 심하지 않았으며 오히려 PH를 8.0에서 7.0으로 변환시켰을때 안구 충혈현상이 심했다.
그리고 새인별로는 수면부족이거나 피곤한 사람이 더 심한것을 발견하였고 수영장 입욕후 10 -20분내에 불평이 없는 사람에 대하여는 안구 충혈에 대한 염려르 안하여도 되며 PH는 7.2 - 7.6 사이가 안구 충혈 예방으로서는 가장 적절하다.










그림3에서보는 바와 같이 물속에 질소 화합물이 형성되는 경우 염소를 주입하면 일정 농도까지는 잔류 염소가 증가하지만 어느 농도 이상에서는 잔류 염소가 감소하여 최저 상태가 되는 불연속점이 형성된다.
그림 3은 물속에 암몬아질소(Ammonia Nitrogen)을 0.5PPM을 유지기키고 2시간후에 염소를 주입하며 실험한 결과이다.

수영장수에 질소화합물이 오염되지 않는다면 수질관리는 매우 간단하다. 그러나 질소화합물의 양은 수영장 입장객수, 입장객 연령층과 관계가 되며 결과적으로 수질관리를 어렵게 하기 때문에 운영계획에 따라 사전에 철저한 시설 검토가 필요하다.

1) Ammonai Nitrogen

본 물질은 땀, 오줌에 의하여 오염되며 1분 이내에 유리 잔류염소와 반응하여 결합형 잔류염소를 형성한다.
수중에 HOCl과 Ammonia Nitrogen의 비율이 5:1 이하이면 잔류염소는 모두 Monochlo-ramine이 된다.

* Monochloramine (NH2Cl)

HOCl에 비하여 매우 낮은 살균력을 갖고 있으며 HOCl의 약 1/100에 불과하다. 매우 안정된 상태의 반응물질로서 햇볕에 의하여도 분해되지 않으며 폭기에 의하여 소멸되기 때문에 수영객이 수영을 하는중에 공기중으로 증발되고 냄새를 낸다.
그러나 그 냄새는 심하게 불쾌하지 않은 편이다.

* Dichloramine (NHCl2)

잔류염소 불연속점 근처에서 나타나기 시작하며 NH2Cl 보다는 살균력이 있으나 불안정한 상태로서 수영시에 쉽게 냄새를 발산하여 매우 불쾌하다.
불연속점에서 NHCl과 NHCl₂가 최소량이 된다.

* Nitrogen Trichloride (NCl3)

잔류 염소 불연속점 후에 나타나며 수영장에서는 가장 심각한 반응 물질이다. 메스꺼운 냄새를 냄으로서 풀 주변까지 오염기키며 심각한 안구 충혈현상을 유발한다. 햇볕에서는 쉽게 파괴가 되지만 실내수영장의 경우는 쉽게 소멸되지 않기 ??문에 심각성이 가증된다.
(예) 국내 모실내수영장의 경우 하절기에 많은 수영객이 입장하였으나 순환장식에 문제가 생겨 수처리를 제대로 하지 못한 경우가 있었으며 심한 악취와 구토증이 발생하여 많은 어린이들이 고생을 한 예가 있다.

2) Organic Nitrogen

수영장내에 오염된 Organic Nitrogen은 염소와 반응하여 Ammonia Nitrogen보다 한층 심각한 문제를 야기시킨다. Ammonia Nitrogen이 HOCl과 쉽게 반응하여 안정화가 되는 반면에 본 물질은 HOCl과 반응에 몇일이 걸리거나 아예 반응이 이루어지지 않는 경우도 있다. 본 물질로 인한 근본적인 문제는 Ammonia Nitrogen의 경우와 비슷하다.

유리 잔류 염소(HOCl)와 기타 염소 화합물(결합형 잔류염소)을 비교해 볼때 HOCl이 살균력 즉 산하력이가장 높은것을 알수 있으며 특수한 감지기에 의하여 이들의 산하력을 mV 단위로 측정해내는 방법을 Redox라고 한다.
수영장수의 Redox Potential은 다음 3가지로 구분할 수 있다.



원수중의 시본 Potental

결합염소의 Potential

유리염소의 Potential

따라서 대략 다음과 같이 Redox Potrntial과 염소와의 관계를 도식화할 수 있으며 일반적으로 700mV정도의 Redox Potential을 유지시켜야 유리 잔류 염소가 제대로 유지됨을 알수 있다.

1) OT (Orthotolidine)법

채취된 Sample의 온도를 1℃로 낮추고 Acid O-T를 적정하여 즉시 읽으면 유리잔류 염소 값을 측정할 수 있다. 실온에서의 측정은 총 잔류염소 총 잔류염소 양만 측정할수있다.
변색 범위 : 옅은 노란색 - 짙은 오렌지색

2) DPD (Diethy1 - P - Phenylene - Diamine)법

유리 잔류 염소, 결합 잔류 염소, 총잔류 염소양을 구분아여 측정할 수 있는 방법으로 첫번째 시약(A)을 적정하면 유리 잔류 염소의 양만큼의 색깔이 변한다. 총 잔류염소의 양을 나타내는 시약(C)을 추가로 사용할 수 있다. 변색 범위 : 옅은 밀짚색 - 붉은 오렌지색 - 붉은색

3) 연속 측정 방법

특별한 센서에 의하여 HOCl만 연속적으로 측정하는 방법으로서 잔류염소 자동 콘트롤시에 주로 사용한다.
수영장 뿐만 아니라 음료수의 적절한 유리잔류 염소 콘트롤은 연속 특정 및 자동 콘트롤 방식이 아니면 전혀 불가능하다.