전도도 센서: 수질 모니터링

전도성이란 무엇인가요?

전도도는 물이 전기를 전도하는 능력입니다. 이러한 전도를 위해서는 물 속의 이온이 전하 운반체 역할을 해야 합니다. 순수한 물에는 가끔씩 발생하는 불량 물 분자를 제외하고는 이온이 포함되어 있지 않으므로 전기가 잘 통하지 않습니다. 하지만 물이 화학 염류를 흡수하면 염류가 녹을 때 이온을 물에 추가합니다. 따라서 물의 이온 강도가 높아지면 전도도도 높아져 물이 “더 짠” 물일수록 전도도가 높아집니다.

이온마다 전도도에 기여하는 정도가 다르기 때문에 전도도 측정이 반드시 물 속 이온의 농도를 알려주는 것은 아닙니다. 아세테이트와 같이 크기가 크고 전기가 잘 통하지 않는 이온은 전기에 도움이 되지 않습니다. H+와 같이 작고 빠른 이온은 이온당 전도도 기여도가 훨씬 높습니다. 자연수는 일반적으로 이온이 끊임없이 변화하는 혼합물이기 때문에 전도도 수치는 이온 농도의 상대적인 측정치일 뿐입니다.

염도는 종종 물이 바닷물과 화학 성분이 매우 유사하다고 가정하여 전도도로부터 계산됩니다. 바닷물에서 전도도 55,000 µS/cm는 염도 35 PSS와 거의 동일합니다(PSS는 기존의 ppt 염도 단위를 대체한 실제 염도 척도입니다). 염도는 기술적으로 소금물의 희석과 농도가 낮은 경우에만 정의되므로 담수 작업에는 거의 사용되지 않습니다.

수질 모니터링에서 전도도가 중요한 이유는 무엇인가요?

화학적 관점에서 전도도 측정값은 수역의 안정성을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 전도도가 변하지 않는다는 것은 일반적으로 물에 화학 물질이 추가되거나 제거되지 않는다는 것을 의미합니다. 전도도가 급상승하면 폐수 유출, 농업용 유출수 또는 조수 침입과 같은 오염원으로부터 이온이 증가했음을 나타낼 수 있습니다. 전도도 하락은 화학 물질 투입량 감소 및/또는 담수 유입량 증가(예: 강우로 인한 유입)를 나타낼 수 있습니다.

일부 식물과 동물 종은 전도도가 높거나 낮을 때 민감하기 때문에 전도도 수치는 생물학적 건강을 판단하는 데에도 사용할 수 있습니다. 예를 들어 굴은 상당히 희석된 바닷물에서는 잘 자라지 않습니다. 민물고기는 짠 바닷물에서 잘 살지 못합니다.

전도도 수치는 추론적으로도 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 담수 해변을 모니터링할 때 갑작스러운 전도도 증가가 폐수 오염이나 강우 유출로 인한 것이라고 가정하는 것이 일반적이며, 이 두 가지 모두 일반적으로 높은 박테리아 수와 관련이 있습니다. 따라서 전도도 급상승은 해변을 폐쇄해야 하는 이유가 될 수 있습니다.

마지막으로 전도도 측정값은 수위 측정값과 용존 산소 측정값을 보정하는 데 사용됩니다. 전도도가 증가하면 물의 밀도가 증가하므로 이를 보정하기 위해 수위 측정값을 낮춰야 합니다. 또한 전도도가 증가하면 물에서 산소의 용해도가 감소하므로 이를 보정하기 위해 산소 포화도 계산을 늘려야 합니다.

전도도는 어떻게 측정하나요?

전도도는 토로이달 센서 또는 4전극 센서로 측정하는 경우가 가장 많습니다. 토로이달 센서는 낮은 전도도에서는 감도가 떨어지기 때문에 멀티프로브에 거의 사용되지 않습니다. 4전극 센서는 물의 고정된 형상으로 분리된 두 쌍의 전극 사이에서 고정 전압을 유지하는 데 필요한 전류를 측정하는 방식으로 작동합니다. 두 방법 모두 대부분의 자연 수역 연구에 적합합니다.

전도도 센서는 어떻게 보정하나요?

전도도 센서는 하나의 표준으로 보정되며, 그 표준은 거의 항상 알려진 염화칼륨(KCl) 농도입니다. 매우 깨끗한 물의 경우 전도도가 낮은 표준이 가장 좋으며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 현장에서 예상되는 가장 높은 수치보다 약간 높은 교정 표준을 선택하세요.

전도도 측정에 영향을 미치는 다른 매개변수에는 어떤 것이 있나요?

전도도는 전기 전도도를 직접 측정하는 것으로, 전기 전도도는 수온에 따라 달라집니다. 15°C의 물은 30°C의 동일한 물보다 전도도가 낮습니다. 전도도 수치를 비교하기 쉽게 하기 위해 수온을 25°C로 “보정”하는 것, 즉 수온을 25°C로 변경했을 때의 전도도를 보고하는 것이 일반적입니다. 25°C로 보정된 측정값은 전도도가 아닌 “특정 전도도”라고 합니다.