필리핀에서의 암모니아성 질소, 질산성 질소, 총 질소 및 pH 4-in-1 센서 적용 사례

필리핀은 군도 국가로서 풍부한 수자원을 보유하고 있지만, 심각한 수질 관리 문제에도 직면해 있습니다. 본 논문에서는 농업 관개, 상수도, 긴급 재난 대응, 환경 보호 등 필리핀의 다양한 분야에서 4-in-1 수질 센서(암모니아성 질소, 질산성 질소, 총질소, pH 모니터링)의 적용 사례를 자세히 살펴봅니다. 이러한 실제 시나리오를 분석함으로써, 이 통합 센서 기술이 필리핀의 수질 관리 문제 해결, 모니터링 효율성 향상, 그리고 의사 결정에 필요한 실시간 데이터 지원에 어떻게 기여하는지 이해할 수 있습니다.

필리핀 수질 모니터링의 배경과 과제

7,000개가 넘는 섬으로 이루어진 군도 국가인 필리핀은 강, 호수, 지하수, 그리고 광활한 해양 환경 등 다양한 수자원을 보유하고 있습니다. 그러나 필리핀은 수질 관리에 있어 고유한 어려움에 직면해 있습니다. 급속한 도시화, 집약적인 농업 활동, 산업 발전, 그리고 빈번한 자연재해(태풍이나 홍수 등)는 수자원의 질에 심각한 위협을 가하고 있습니다. 이러한 상황에서 암모니아성 질소, 질산성 질소, 총질소, pH를 측정하는 4-in-1 센서와 같은 통합 수질 모니터링 장치는 필리핀 수질 관리에 필수적인 도구로 자리 잡았습니다.

필리핀의 수질 문제는 지역별로 편차가 큽니다. 루손 중부와 민다나오 일부 지역과 같이 농업 집약적인 지역에서는 과도한 비료 사용으로 인해 수역 내 질소 화합물(특히 암모니아성 질소와 질산성 질소) 농도가 상승했습니다. 연구에 따르면 필리핀 논에서 표면에 살포된 요소로 인한 암모니아 휘발 손실은 약 10%에 달할 수 있으며, 이는 비료 효율을 저하시키고 수질 오염을 악화시킵니다. 메트로 마닐라와 같은 도시 지역에서는 중금속 오염(특히 납)과 미생물 오염이 도시 상수도 시스템의 주요 문제입니다. 타클로반 시의 태풍 하이얀과 같은 자연재해 피해 지역에서는 손상된 상수도 시스템으로 인해 식수원이 분변 오염되어 설사성 질병이 급증했습니다.

필리핀에서 기존의 수질 모니터링 방식은 여러 가지 한계에 직면해 있습니다. 실험실 분석은 시료를 채취하여 중앙 실험실로 운반해야 하는데, 특히 외딴 섬 지역의 경우 시간과 비용이 많이 소요됩니다. 또한, 단일 매개변수 모니터링 장치는 수질을 종합적으로 파악할 수 없으며, 여러 장치를 동시에 사용하면 시스템 복잡성과 유지 관리 비용이 증가합니다. 따라서 여러 주요 매개변수를 동시에 모니터링할 수 있는 통합 센서는 필리핀에 특히 유용합니다.

암모니아성 질소, 질산성 질소, 총 질소, 그리고 pH는 수질 건강 평가에 중요한 지표입니다. 암모니아성 질소는 주로 농업 유출수, 생활 하수, 그리고 산업 폐수에서 발생하며, 고농도일 경우 수생 생물에 직접적인 독성을 미칩니다. 질소 산화의 최종 산물인 질산성 질소는 과다 섭취 시 청색증(blue baby syndrome)과 같은 건강 위험을 초래합니다. 총 질소는 수중의 전체 질소 부하량을 나타내며 부영양화 위험을 평가하는 핵심 지표입니다. 한편, pH는 질소종의 변환과 중금속의 용해도에 영향을 미칩니다. 필리핀의 열대 기후에서는 고온이 유기물 분해 및 질소 변환 과정을 가속화하기 때문에 이러한 지표의 실시간 모니터링이 특히 중요합니다.

4-in-1 센서의 기술적 장점은 통합 설계와 실시간 모니터링 기능에 있습니다. 기존의 단일 매개변수 센서와 달리, 이 센서는 여러 관련 매개변수에 대한 데이터를 동시에 제공하여 모니터링 효율성을 높이고 매개변수 간의 상호 관계를 파악합니다. 예를 들어, pH 변화는 물 속 암모늄 이온(NH₄⁺)과 유리 암모니아(NH₃)의 균형에 직접적인 영향을 미치며, 이는 결국 암모니아 휘발 위험을 결정합니다. 이러한 매개변수를 함께 모니터링함으로써 수질 및 오염 위험에 대한 더욱 포괄적인 평가를 달성할 수 있습니다.

필리핀의 독특한 기후 조건에서 4-in-1 센서는 강력한 환경 적응성을 갖춰야 합니다. 고온다습은 센서의 안정성과 수명에 영향을 미칠 수 있으며, 잦은 강우는 물의 탁도를 급격히 변화시켜 광학 센서의 정확도를 저해할 수 있습니다. 따라서 필리핀에 배치되는 4-in-1 센서는 일반적으로 필리핀의 복잡한 열대 섬 환경을 견딜 수 있도록 온도 보상, 생물 부착 방지 설계, 그리고 충격 및 방수 기능을 갖춰야 합니다.

농업 관개 수질 모니터링 응용 분야

농업 국가인 필리핀에서 쌀은 가장 중요한 주요 작물이며, 효율적인 질소 비료 사용은 쌀 생산에 필수적입니다. 필리핀 관개 시스템에 4-in-1 수질 센서를 적용하면 정밀 시비 및 비점오염원 오염 제어를 위한 강력한 기술 지원을 제공합니다. 관개수의 암모니아성 질소, 질산성 질소, 총 질소, pH를 실시간으로 모니터링함으로써 농부와 농업 기술자는 비료 사용을 더욱 과학적으로 관리하고, 질소 손실을 줄이며, 농업 유출수가 주변 수역을 오염시키는 것을 방지할 수 있습니다.

논 질소 관리 및 비료 효율 개선

필리핀의 열대 기후에서 요소는 논에서 가장 흔히 사용되는 질소 비료입니다. 연구에 따르면 필리핀 논에서 표면에 시용된 요소의 암모니아 휘발 손실량은 약 10%에 달할 수 있으며, 이는 관개수 pH와 밀접한 관련이 있습니다. 조류 활동으로 인해 논물의 pH가 9 이상으로 상승하면 산성 토양에서도 암모니아 휘발이 질소 손실의 주요 원인이 됩니다. 4-in-1 센서는 pH와 암모니아 질소 수치를 실시간으로 모니터링하여 농부들이 최적의 시비 시기와 방법을 결정할 수 있도록 지원합니다.

필리핀 농업 연구원들은 4-in-1 센서를 사용하여 질소 비료용 "물 기반 심층 시비 기술"을 개발했습니다. 이 기술은 논물 수질 상태와 시비 방법을 과학적으로 제어하여 질소 이용 효율을 크게 향상시킵니다. 핵심 단계는 다음과 같습니다. 시비하기 며칠 전에 관개를 중단하여 토양이 약간 건조되도록 한 후, 토양 표면에 요소를 시비하고, 가볍게 관개하여 질소가 토양층에 침투하도록 합니다. 센서 데이터에 따르면 이 기술은 요소 질소의 60% 이상을 토양층에 공급하여 기체 및 유출 손실을 줄이는 동시에 질소 이용 효율을 15~20% 높일 수 있습니다.

루손 중부 지역에서 4-in-1 센서를 사용한 현장 실험을 통해 다양한 시비 방법에 따른 질소 동태를 밝혀냈습니다. 기존 표면 시비 방식에서는 센서가 시비 후 3~5일째에 암모니아 질소 농도가 급격히 상승한 후 급격히 감소하는 것을 관찰했습니다. 반면, 심층 시비는 암모니아 질소의 방출이 더 점진적이고 오래 지속되었습니다. 또한, 심층 시비 시 수층 pH 변동폭이 작아 암모니아 휘발 위험이 감소하는 것으로 나타났습니다. 이러한 실시간 결과는 시비 기법 최적화를 위한 과학적 지침을 제공했습니다.

관개 배수 오염 부하 평가

필리핀의 집약 농업 지역은 심각한 비점오염원 오염 문제, 특히 논 배수로에서 발생하는 질소 오염에 직면해 있습니다. 배수로와 수역에 설치된 4-in-1 센서는 다양한 농업 관행의 환경 영향을 평가하기 위해 질소 변화를 지속적으로 모니터링합니다. 불라칸 주에서 진행된 모니터링 프로젝트에서 센서 네트워크는 건기 대비 우기에 관개 배수로의 총 질소 부하량을 40~60% 더 높게 기록했습니다. 이러한 결과는 계절별 영양소 관리 전략에 중요한 정보를 제공했습니다.

4-in-1 센서는 필리핀 농촌 지역 사회의 시민 과학 프로젝트에서도 중요한 역할을 해왔습니다. 앤티크 주 바르바자에서 진행된 한 연구에서 연구진은 휴대용 4-in-1 센서를 사용하여 지역 농부들과 협력하여 다양한 수원의 수질을 평가했습니다. 그 결과, 우물물은 pH와 총용존고형물(TDS) 기준을 충족했지만, 인근 시비 관행과 관련된 질소 오염(주로 질산성 질소)이 검출되었습니다. 이러한 결과는 지역 사회가 시비 시기와 비율을 조정하여 지하수 오염 위험을 줄이는 데 도움이 되었습니다.

*표: 필리핀 농업 시스템의 4-in-1 센서 응용 프로그램 비교

또한 다양한 솔루션을 제공할 수 있습니다.
1. 다중 매개변수 수질 측정용 핸드헬드 미터
2. 다중 매개변수 수질 측정을 위한 부유 부표 시스템
3. 다중 매개변수 수위 센서용 자동 세척 브러시
4. 서버 및 소프트웨어 무선 모듈의 전체 세트는 RS485 GPRS / 4g / WIFI / LORA / LORAWAN을 지원합니다.

물 센서에 대한 자세한 내용은
Honde Technology Co., LTD.에 문의하세요.
Email: info@hondetech.com
회사 웹사이트: www.hondetechco.com
전화: +86-15210548582