물의 과학화 및 제품화 동향

2005. 10

머리말

물은 생명의 근원이며, 인체의 60∼70%를 차지하는 구성 물질입니다. 생체에 있어

물 한가지만이라도 그 상태가 잘 유지되면 건강의 60%이상은 보장 될 수 있고 생각할

수 있으며, 물의 상태는 곧 생명 활성의 상태를 보여주는 것이므로 지구전체나 인체의

생명활성도 역시 물 환경의 상태에 따라 결정된다고 할 수 있습니다.

물이란 단순한 화학구조의 H2O만으로 이해하기에는 너무나 많은 숨겨진 특성이 많

습니다. 또한 생명공학의 발달과 환경공학의 급속한 발전에도 불구하고 마음 놓고 먹을

수 있는 물이 점점 줄어지고 있습니다. 이에 대한 효과적인 방안의 모색을 위해서는 물

의 기능특성과 맛있는 물, 건강에 좋은 물의 이론적 근거를 제시할 필요가 있습니다.

이 “물의 과학화 및 제품화 동향”보고서는 물의 신비적 특성을 구명한 국내외의 연구

결과 정보를 분석하여, 인간의 건강과 환경보호에 활용할 수 있게 하는 방법을 제시한

것입니다. 이 분석보고서가 과학기술중심사회 구현을 국가의 비전으로 하고 있는 우리나

라의 관련 산업 및 기술정책수립과 연구개발에 다소나마 도움이 되기를 기대합니다.

이 기술동향분석보고서는 과학기술부의 과학기술진흥기금 출연사업으로 저희 한국

과학기술정보연구원이 수행하고 있는 ‘원로과학기술자를 활용한 기술정보분석사업’에

참여하고 계시는 박무현 전문연구위원께서 집필한 것입니다. 필자의 노고에 감사드리

며, 본고의 내용은 저희 연구원의 공식견해가 아님을 밝혀둡니다.

2005년 10월

한국과학기술정보연구원

원 장

i

목 차

제1장 서 론 ·············································································································1

1. 지구환경에서 물의 존재····················································································· 1

가. 물은 어디에 얼마나 존재하는가? ··································································· 1

나. 지구환경에 미치는 물의 영향······································································· 2

2. 물과 생명의 관계······························································································· 2

가. 노화와 물의 상관관계··················································································· 2

나. 인체의 1일 물 섭취 및 배설량······································································ 4

3. 물의 바른 이해를 위하여··················································································· 5

제2장 물의 구조와 그 성질 ····················································································6

1. 물의 구조··········································································································· 6

2. 물의 이상성(異常性)과 그 신비(神秘) ································································ 6

가. 물의 특이한 성질·························································································· 7

제3장 물과 건강　 ·································································································15

1. 인체에서 물의 역할·························································································· 15

2. 건강한 생활과 물의 역할················································································· 16

가. 생활을 통한 물의 소비················································································ 16

나. 물과 생활 ··································································································· 16

ii

다. 수질과 조리법의 관계 ················································································ 17

제4장 먹는 샘물(미네랄워터) ·············································································19

1. 먹는 물(수도 물 포함)에 대한의 법적 정의와 종류········································· 19

가. 먹는 물 관리법에서의 정의········································································· 19

나 일본의 먹는 샘물(미네랄워터)에 대한 기준················································· 21

다. 유럽에서의 미네랄워터기준········································································· 22

2. 먹는 샘물 수질기준·························································································· 23

가. 각국의 먹는 샘물의 기준 필자설명····························································· 23

나. 한국의 먹는 샘물기준과, 일본, 미국, EU의 기준········································ 24

제5장 기능수의 종류와 특성 ···············································································29

1. 기능수의 정의··································································································· 29

2. 기능 수 및 유사기능수의 종류와 특성····························································· 30

3. 기능성의 활성화처리 기술················································································ 33

4. 환원수(전해 환원수, 고주파 환원수 및 활성수소수)의 기능성 효과 확인 ······ 34

가. 환원수의 안전성과 기대효과······································································· 34

나. 전해환원수의 활성산소 소거작용과 활성 수소설········································ 35

다. 전해환원수의 카탈라아제 효소유사 활성 ··················································· 38

라. 전해환원수의 DNA의 산화손상방지효과····················································· 39

마. 전해환원수에 의한 인체 암세포의 증식억제: ············································· 40

바. 전해환원수에 의한 사이도가인(Cytokine)유전자의 활성화 ························ 43

사. 전해환원수의 인슐린 유사활성···································································· 43

5. 6각수의 기능성 이론························································································ 44

iii

가. 암과 물의 상관관계 ··················································································· 44

나 당뇨병과 구조 형성성 물의 역할 ································································ 46

다. 물에 의한 암과 당뇨치료의 가능성····························································· 47

라. 물의 구조와 생체기능 관계········································································· 49

마. “분자론적 물 환경설”의 입장에서 노화의 문제··········································· 51

바. 6각수를 많이 마시는 방법··········································································· 52

6. 종합 의견········································································································· 52

제6장 기능수제조의 이론과 실제 ·······································································54

1. 전해 알칼리 이온수 제조················································································· 54

가. 전해 알칼리 이온수(전해 환원수)와 그 생성기의 원리 ····························· 54

나. 제조원리······································································································ 55

2. 고주파 환원수(高周波還元水) ··········································································· 58

3. 활성 수소수의 생성 방법················································································· 65

가. 수소풍부수(水素豊富水: 활성수소를 체내에서 생성하는 물)제조················ 65

나. 활성수소발생 기구(활성수소군)의 사용방법················································ 66

다. 활성수소의 생성과 활성산소를 제거하는 작용기서··································· 70

4. 자화(磁化)수의 생성 ······················································································· 71

제7장 세계적인 명수와 그 정체 ··········································································77

1. 천연의 명수······································································································ 77

2. 노르디나우(nordenau)의 물(독일) ····································································· 77

3. 트라코데(Tlacote)의 물 (멕시코) ······································································ 78

4. 루루드(lourdes) 샘물(프랑스) ··········································································· 79

iv

5. 히타댄료수 (日田天領水) ·················································································· 81

6. 천연 명수의 기능성확인··················································································· 82

7. 유럽에서 이루어지고 있는 천연 명수에 의한 미네랄워터 요법(療法) ·············· 84

제8장 물의 평가 방법 ··························································································87

1. 서언·················································································································· 87

2. ORP-pH에 의한 새로운 물의 평가법의 제안··················································· 88

가. ORP의 의미································································································· 88

나. pＨ와 ORP의 차이는？ ·············································································· 89

다. 물의 산화 환원 전위란？············································································ 90

라. 식품의 산화환원 전위란？ ········································································· 92

마. 인체의 산화환원전위란？ ··········································································· 94

바. 혼합전위란? ································································································· 95

사. 각종 물의 ORP-pH관계············································································ 100

아. 생체계의 물······························································································· 101

제9장 결론 ·············································································································103

1. 맛있는 물, 건강에 좋은 물이란? ····································································· 103

2. 맛있는 물, 건강에 좋은 물의 기준과 평가····················································· 103

가. 화학성분으로 본 맛있는 물의 기준··························································· 104

나. 물의 분자 집단으로 본 맛있는 물····························································· 107

다. 건강에 좋은 물의 기준·············································································· 107

3. 기능성 물의 연구 및 정책방안······································································· 110

v

참고문헌 ···················································································································111

표 목차

바닷물과 혈액의 화학물의 조성 대비 ································································· 3

연령별 체액양의 비교(중량%) ············································································· 3

연령별 수분 출납량 변화(ml/kg/24hr) ································································ 4

우리나라의 먹는 샘물 연도별 판매량 및 판매금액 변화 추이 ························ 20

미네랄워터(용기 들이 음용수)의 분류 ······························································ 21

한국의 먹는 샘물 수질기준 ················································································ 24

외국(EU, 일본, 미국)의 먹는 샘물 수질기준 ···················································· 26

전기분해수의 종류별기능과 용도 ······································································· 31

아스코르빈산의 구리이온 혼합액에 의한 DNA의 단쇄절단에 미치는

환원수, SOD, 카타라아제 및 여러가지 래디컬보족제의 효과 ························· 40

구조형성 이온과 파괴 이온의 대표 예 ······························································ 45

사람의 각종조직의 T1 완화시간(100MHZ NMR) ············································ 47

알칼리 이온수, 수도수 및 미네랄워터의 비교 ·················································· 54

미네랄 환원수(활성수소수)의 특징 ···································································· 59

미네랄환원수의 우수성 대비 ·············································································· 61

용존 수소(분자상의 수소:Ｈ2)량 측정결과 ························································· 69

자화수의 용도 ····································································································· 76

대표적인 thermalisme(광천 치료)센터의 효능인정 질환 ·································· 86

pＨ메타와 ORP메타의 차이 ··············································································· 89

주요한 식품, 물 등의 산화력과 환원력(ORP) ·················································· 93

맛있는 물의 기준(1985년 일본후생성 맛있는 물 연구회) ······························ 104

음료수의 쾌적(快適) 수질항목 목표치(후생성 1989년) ··································· 105

뇌졸중 사망률 최저치의 수질특성(하시모도, 미나미: 단위는 mg/L) ············ 109

vi

그림 목차

산소족 수소화합물의 녹는점 ············································································ 8

산소족화합물의 끓는 점 ··················································································· 9

물의 밀도와 온도변화 ····················································································· 10

물의 정적 열용량 ···························································································· 11

평면상의물CLUSTER ····················································································· 14

6각수 ················································································································ 14

5각수 ················································································································ 14

전해환원수의 슈퍼옥사이드 래디컬 소거활성 ··············································· 37

전해환원수 및 차아염소산의 슈퍼옥사이드 래디컬 소거활성에 미치는

산화금속의 영향 ······························································································ 38

전해환원수의 카타라아제 유사활성 ······························································· 39

B-DNA 와 Z-DNA의 입체구조 ···································································· 49

전해칼슘의 종양세포에 미치는 영향 ······························································ 50

전기분해정수기 모형도 ··················································································· 56

환원수는 생체수에 가까운 물이다 ································································· 59

교류전기분해도································································································ 62

고주파 환원수의 제조기 구조와 물 분자 거동의 개념도 ····························· 62

자기처리의 모식도 ·························································································· 72

자기처리 메커니즘 ·························································································· 72

명수의 활성산소 잔존율 대비(%: 100%기준) ················································ 82

세포의 산화환원상태를 시약으로 판별(적색이 산화) ··································· 83

명수의 근육세포내의 당(糖) 취입 속도(%) ··················································· 84

물의 ORP와 pH ······························································································ 91

용존산소농도와 산화환원전위(ORP) ······························································ 92

혼합전위를 표시하는 등가회로(等価回路) ····················································· 96

용존산소농도와 산화환원전위(ORP) ······························································ 96

용존염소농도와 산화환원전위(ORP) ······························································ 97

다성분 혼합액(수소분압변화)과 환원전위 ····················································· 97

정제수를 대기와 충분히 접촉시킨 후, pH변화에 따른 ORP치 결과 ··········· 99

미네랄수의 ORP-pH관계 ················································································ 99

청량음료수 및 정수기 통수 수도수의 ORP-pH관계 ··································· 101

vii

각종 물의 ORP-pH관계 ·············································································· 102

사진 목차

활성수소군(活性水素君) ·················································································· 67

활성수소군의 사용 모양 ················································································· 68

용존수소량의 측정 ·························································································· 68

아란・카렐[Alexis Carrel]박사 ······································································· 80 시라하다 교수 ·································································································· 81

1

제 1장

서 론

1. 지구환경에서 물의 존재

가. 물은 어디에 얼마나 존재하는가?

○ 지구의 표면은 약 70%가 바다로 덮여있어, 1.46×1,000,000,000,000,000,000톤

(146京:兆의만 배) 으로, 전 지표를 평평하게 할 경우 3㎞깊이로 물이 찰 수

있는 양이 된다고 한다. 지구는 다른 혹성에 비하면 예외적으로 풍부한 물이

존재하는 것이다. 그래서 지구를 물의별 이라고도 한다(1)(2)

.

○ 생명은 근본적으로 바닷물로부터 발생하였으며, 물은 생물이 살아가는데 필요

불가결한 물질이기도 하다. 물이 액체로서 존재하는 것은 0℃∼100℃의 매우

좁은 온도범위이므로, 지구와 태양의 거리가 실로 절묘하여, 지구상의 생명에

있어 매우 어렵게 확립(確立)된 행운을 이루게 되었다고 할 수 있다. 물이 지

구에만 대량으로 존재하는 것과, 생명이 지구에서만, 존재하는 것은 결코 액

체상태의 물이 존재한다는 것과 무관하지 않을 뿐 아니라, 물과 생명체상호

간의 존재에 필연성을 보여주는 것이라 할 수 있다.

2 물의 과학화 및 제품화 동향

나. 지구환경에 미치는 물의 영향

○ 지구상의 물은 태양에너지에 의해 순환되며, 지구전체의 기후환경을 만들고

있다. 지구상의 물의 약 97%가 바닷물로 이루어지고 있고, 적도부근의 따뜻

한 물과 남북극의 찬물이 난류와 한류가 되어 순환하고 있다. 물은 바다로부

터 증발하여 구름을 만들어, 비와 눈으로서 지상에 내려 지상의 동식물을 윤

택하게 하여 풍성한 자연을 만들고, 표류수나 지하수로 되어 농업 등의 생산

활동이나 우리의 일상생활에 이용되고 있다. 물의 공급과 이용패턴은 지역의

자연이나 산업 및 생활습관에 다양한 영향을 주고 있다. 특히 물의 특성은,

다른 물질과는 달리 따뜻해지기도 어렵고 차가워지기도 어려운 성질로서 지

구환경을 비교적 급격한 변화가 없이 안정하고 온화하게 유지시키고 있다.

○ 지구상에 존재하는 물의 약 97%가 바닷물이고, 그 나머지가 담수로서, 그 대

부분은 지하수로 존재하고, 지표에 존재하는 담수는 지구상의 전체 물량의

0.01%에 불과하다. 이와 같이, 물은 지구환경자체를 형성 유지하는 중요한 역

할을 담당하고 있다.

○ 생명체의 구성 성분으로서 물은 제일 많고 중요한 부분이 되고 있다. 물은 너

무나도 우리들 가까이 있는 것이나, 아직 밝혀지지 않는 것이 매우 많아 이

들로부터의 그 숨어있는 진리를 찾아 지구환경과 생명의 조화로운 발전을 기

대하고자 하는 움직임이 최근에 높아지고 있다.

2. 물과 생명의 관계

가. 노화와 물의 상관관계

○ 지구의 생명체는 50억 년 전에 바다에서 시작되었다고 하고 있다. 그 증빙의

자료로서 바닷물과 혈액의 성분유사성을 제시하고 있다. 그리고 인

제1장 서 론 3

간의 몸무게의 60∼70%가 물로 이루어져 있는 것으로 보아, 〔물(바다)=생

명〕의 이론이 정립된다고 볼 수 있다.

바닷물과 혈액의 화학물의 조성 대비(1)(2)

시료종류 염화물 황산이온 나트륨 칼륨 칼슘 마그네슘

바닷물 55.2 7.7 30.6 1.1 1.2 3.7

혈액 40.1 10.9 34.8 1.9 2.1 4.8

○ 모든 질병은 노화와도 깊은 관련이 있음을 잊어서는 안 된다. 인간은 노화가

진행됨에 따라 여러가지 병이 일어날 가능성이 높다. 또 병에 걸리지 않고

건강을 유지하면서 살아왔다고 하더라도, 노화의 진행은 반드시 죽음이라는

결말을 가져온다. 따라서 될 수 있는 한, 건강하게 병에 걸리지 않고 일생을

마치기 위하여서는 노화과정에서 신체기능의 저하를 지연시키는 것은 매우

중요한 것이 된다.

- 생체의 기능의 차원에서 생각해보면, 특히 늙는다는 것은 바로 물의 부족

에 의한 윤기(潤氣)를 잃어가는 과정 그 자체이다. 생체는 수분을 잃고 윤

기를 잃음에 따라 생명으로서의 기능이 떨어지게 된다. 와은 갓난아기가 이 세상에 태어난 순간부터 나이를 먹음에 따라 점차

로 수분을 잃어가는 상태를 보여주는 것이다.

연령별 체액양의 비교(중량%)(1)(2)

구분 출생 직후 출생 후 3개월 10세 20세 50세 70세

남 77 70 62 62 60 55

여 77 70 55 55 45 45

4 물의 과학화 및 제품화 동향

연령별 수분 출납량 변화(ml/kg/24hr)(1)(2)

연령 0세 5세아 10세아 젊은 남자 젊은 여자

출납 양 125∼150 100 75 30 25

- 이상의 자료를 정리해보면, 어쨌든 체지방을 제외한 신체조직에서 차지하

는 체액양의 비율은 나이를 먹음에 따라 점점 감소한다는 것을 알 수 있

다. 덧붙여 말하면, 비만체질인 사람의 경우 체액양의 비율은 에

나타난 평균적인 수치보다 낮아진다. 결국비만이란 체지방의 비율이 과잉

상태가 된 결과이며, 체액양이 증가한 결과는 아니기 때문이다. 생체의 체

액인, 혈액, 림프액, 세포내액 등, 어느 것이라도 신진대사, 면역기능, 영양

보급 등 생체기능의 중심을 담당하고 있다.

나. 인체의 1일 물 섭취 및 배설량

○ 많은 연구결과 성인(건강한 남자)은 하루에 2.0∼2.5리터의 물을 섭취하는 것

으로 되어있다. 그 내역은 (1) 마시는 것으로 약 1.2리터, (2) 식품중의 함유

된 물로서 약 1리터이다. 소화된 영양분은 산소와 함께 혈액에 의해서 체내

의 각 세포에 운반되어 영양분과 산소의 반응으로서 에너지가 발생한다. 이

에너지가 발생할 때에 물이 부산물로 생성된다. 즉, 영양분+산소 → 물+탄산

가스+에너지 대사 과정에서 물이 약 300㎖가 생성되어 활용된다.

- 사람의 몸으로부터 배출되는 물의 량은 오줌이 제일 많아 1.5리터 정도이

고, 그 다음이 땀(0.6)과 호흡(0.3)으로부터 약 0.9리터로 모두 합하면 약

2.5리터로 출납의 균형을 이루고 있다.

○ 물은 몸속을 순환하면서 각 세포에 영양분과 산소를 공급하고, 필요 없는 노

폐물을 체외로 배출시키는 것이 중요한 역할이다. 이를 위하여 물은 (1) 물질

제1장 서 론 5

을 잘 용해시키는 용매로서, 운반을 잘할 수 있어야 하고, (2) 불용의 노폐물

을 배설하고, (3) 체온을 조절하며, (4) 삼투압을 조절하고, (5) pH를 조절을

하는 기능을 담당하고 있다.

3. 물의 바른 이해를 위하여

○ 물이 인체구성의 제일 많은 구성 물질(70∼60%)로서 뿐만 아니라, 지구의 조

화로운 환경유지를 위하여, 물 이상 중요한 것은 없다.

○ 이와 같은 물의 중요성을 이해하고, 산업화의 부산물로 발생되는 환경오염의

문제를 해결할 수 있게, 물의 기능성을 찾아 보다 효과적으로 활용을 할 수

있게 하고자 하는 것이 본 논문의 목표이다. 그 대표적인 방향이 기능수의

이해에 있다고 할 수 있다. 물은 분자나 원자 차원에서 어떤 것이며, 그 특성

이 일반적인 물질과 어떻게 다르며, 물이 가지는 특성과 생명의 관계를 이해

하므로, 최근에 범람하고 있는 기능수의 허와 실 을 밝혀, 그 바른 이해를 통

한 효과적인 이용방향을 제시하고자 한다.

제2장

물의 구조와 그 성질

1. 물의 구조(3)

○ 단순하게 분자량 18에 불과한 적은 질량의 물(H2O)의 물리화학적 특징에 대

하여 밝혀진 것은 예상외로 매우적다. 최근에 물의 기능적 측면에서 많이 이

야기 되고 있는 클러스터(cluster; H2O의 몇 개가 덩어리로 뭉친 것)이론이라

고 하는 것에 대하여서도 그 메커니즘의 상세한 내용은 아직 불명한 상태이

다.

○ 물의 구조는 이미 알고 있는 것과 같이, 2개의 수소원자 (H)와1개의 산소원자

(O)로부터, H－O－H결합(H2O)의 형태로 존재한다. 이것은, 분자간의 수소

(H)가 가지는 정전하(+:正電荷)와 산소(O)가 가진 부(-)의 전하(負電荷)가 끓

어 당기는 것에 의해, 수소 결합이 분자 간에 형성되어 이루어지는 것이다.

○ 물의 밀도는, 얼음(氷)에 비하여 크나, 온도가 상승하면 분자운동이 심하여 수

소결합이 이완되어, 물의 체적이 팽창해 감으로 밀도가 다시 낮아진다고 하

는 특수한 성질을 가지고 있다.

제2장 물의 구조와 그 성질 7

2. 물의 이상성(異常性)과 그 신비(神秘)(1)(2)(3)

가. 물의 특이한 성질

○ 물의 성질에 불가사의한 이상성이 있다 하더라도, 우리들은 항상 대하고 있으

므로 당연한 것으로만 생각하고 있다. 그러나 물의 특성을 같은 화학적 조성

을 가지고 있는, 다른 종류의 물질과 비교해보면 놀라울 정도의 특이성을 가

지고 있다. 그 차이점을 찾아 물의 신비성을 이해하고, 그 신비성이 생명체와

의 조화로운 관계에 대하여 알아보도록 하자.

○ 물의 끓는점(沸點)과 녹는점(融點)의 특성

물은 0℃에서 얼고, 100℃에서 끓는다는 상식적인 문제를 물질 원소의 구조

적 차원에서 과학자의 눈으로 볼 때, 그것은 일반적인 물질과는 엄청난 돌연

변이 현상의 하나이다. 물이란 산소족(酸素族)이라고 하는 원소의 수소화합물

이다. 이와 같은 계통의 다른 일반적인 수소화합물의 특성과는 매우 다른 것

을 발견 할 수 있다.

- 물은 동일 족속의 물질에 비하여 분자량이 18밖에 안 되는 작은 분자물질이

다. 물리적으로 본다면 분자량이 작은 물질은 분자량이 큰 물질에 비하여

녹는점, 끓는점이 모두 낮아지는 것이 일반적 현상이다. 이와 같은 이론을

전제로 한다면, 물은 반드시 상온에서는 기체의 상태로 존재하여야 한다.

그러나 현실적으로는 상온에서 물은 액체로 존재하고 있다. 이것은 매우 이상한 사실이다. 상온에서 액체로 존재하기 위하여

서는 분자량이 좀 더 많아야 하는 것이다. 이와 같은 것을 설명하기 위하

여서는 물이 나타내는 특이한 성질의 “이상(異常)성”을 이해하지 않으면

안 된다.

8 물의 과학화 및 제품화 동향

산소족 수소화합물의 녹는점(1)(2)

1 0 0

5 0

0

- 5 0

- 1 0 0

1 8 . 0 2

3 4 . 0 8

8 0 . 9 8 1 2 9 . 6

H 2 S e ( - 6 5 . 7 ℃ )

H 2 O ( 0 ℃ )

H 2 S e O (- 6 5 . 7 ℃ )

H 2 T e O ( - 4 8 ℃ )

온 도 ℃분 자 량

○ 비열용량과 증발열이 크다는 것

- 물은 따뜻해지기도 어렵고, 냉각되기도 어려운 성질이 있다. 그러므로 물

은 금속에 비하여 비열이 커서 물이 증발하는데 큰 비열용량이 필요하다.

이와 같이 비열용량이나 증발열이 큰 물질을 많이 가지고 있는 지구는, 그

표면온도의 변화가 온화하여 생물의 생육에 적합한 환경을 만들어 주고

있으며, 또한 생물체도 물을 많이 함유하기 때문에 체온의 변화도 심하지

않게 된다.

제2장 물의 구조와 그 성질 9

산소족화합물의 끓는 점(1)(2)

100

50

0

-50

-10 0

온 도 ℃

분 자 량

18.02

34.08

80.98 129.6

H 2O (100℃ )

H 2S (-59 .6℃ )

H 2Se(-41.3℃ )

H 2Te(-1 .8℃ )

○ 밀도의 이상성

- 물의 밀도에 대하여 생각해보자. 얼음이 액체인 물보다도 밀도가 작다. 그

러나 대부분의 물질의 경우에는 이와는 역의 관계를 보여준다. 물의 밀도

는 4℃때가 1g/㎤로 최대가 된다.

- 예를 들면, 바위틈에 들어간 물이 바위를 갈라지게 할 수 있는 것도, 물이

얼어 체적이 증가하기 때문이고, 또, 얼음이 물에 뜨는 것도 얼음의 밀도

가 물보다 작기 때문이다. 다른 물질에서는 온도가 낮을수록 밀도가 높아

진다. 물이외의 물질은 온도가 낮아지면 밀도가 높아지고 온도가 올라 갈

수록 밀도가 낮아지는 것이다. 물은 얼음의 녹는점보다 약간 높은 4℃에서

최대의 밀도가 된다. 그 이외의 온도에서는 아무리 낮아지더라도 최대의

10 물의 과학화 및 제품화 동향

밀도가 되지는 않는다. 이것은 물의 이상한 현상의 하나이다.

- 물질의 밀도는 원자나 분자의 열운동과 관계가 있다. 즉 원자나 분자의 운

동은 온도가 높아질수록 그 진폭은 넓어진다. 따라서 어느 물질의 일정한

질량(원자, 분자량)을 가진 체적을 생각할 때에 온도가 높아질수록 큰 체

적이 된다. 의 물의 밀도와 온도관계에서 나타나는 것을 주목

해야 할 것은, 얼음에서 액체인 물이 되는 전환온도인 영하 4℃에서 0℃,

그리고 0℃에서 영상4℃사이의 액체일 때에 물의 밀도가 상승한다. 이 온

도의 범위에서 물이 “이상한 현상”즉 다른 물질과는 다른 특이한 성질을

보이므로 물에는 특정한 구조가 있음을 시사(示唆) 하는 것이다. 는 “물의 열용량의 온도를 따라 일어나는 변화”를 나타낸 것이다. 열

용량이란 “그 물질이 데우기와 식히기 쉬움의 척도를 나타낸 것”이라고

생각할 수 있다.

물의 밀도와 온도변화(1)(2)

제2장 물의 구조와 그 성질 11

요컨대 “물질이란 열용량이 클수록 데우기 어렵고 시키기도 어렵다”는 것

이다. 즉, 액체 상태일 때의 물은 열용량이 매우 높다. 물이 지구 온도변화

의 완충재로 작용하여 기후의 안정화에 크게 이바지하고 있는 것은 이와

같은 성질이 있기 때문이다. 온도란 원자나 분자의 열운동량 변화를 이러

한 현상과 함께 생각하면 물이 액체일 때의 실질적인 질량이 본래 예상했

던 것 보다 커진다는 것을 나타내고 있다. 요컨대 액체일 때의 물은 같은

질량이면서도 고체일 때나 기체일 때와 비교하여 훨씬 더 큰 에너지를 가

하지 않은 이상, 분자레벨에서의 운동량이 변화하지 않는다는 것이다. 이

것도 역시 액체인 물에는 특정의 구조가 있음을 시사(示唆) 하는 것이 된

다.

물의 정적 열용량(1)(2)

12 물의 과학화 및 제품화 동향

○ 물질을 잘 녹인다는 특성

- 물은 기체, 액체, 고체 등의 여러가지 물질을 용해하는 능력이 매우 큰 액

체이다. 이것은 용매인 것을 의미 한다. 바닷물에는 60종류 이상의 원소가

녹아있고, 생명현상도 물에 녹아있는 여러가지 물질의 작용에 의해 영위되

고 있다. 예를 들면, 염화나트륨 (NaCl)과 같은 이온성의 결정을 물에 녹

이는 경우, 물이 가진 산소원자 측 부전하(負電荷))는 가까이 끓어 당기는

여러 개의 물 분자가 나트륨(Na)을 둘러쌈과 동시에, 염소(Cl) 측에는 물

분자의 수소 측(水素側:正電荷)이 가까이 끓어 당겨진다. 이 현상은, 수화

라 말하는 나트륨(Na)이나 염소(Cl)가 결정으로부터 떨어져서 물속으로 분

산되는 것이며 이것이, 이온성의 물질이 물에 용해하는 것이다. 그리고 또,

물은 기체를 더욱 잘 용해시킨다. 물의 기체 용해도는, 온도가 낮을수록

커진다. 예를 들면, 탄산음료나, 맥주를 차게 하면 탄산가스가 잘 용해되어

시원한 맛을 느끼게 한다.

○ 대기압이 낮은 장소에서는 비점이 낮다

- 물은 1기업에서는, 100℃에서 비등한다. 그러나 높은 산의 정상에서는 약

80℃정도에서도 끓는다.

○ 압력을 높으면 융점이 내려간다.

- 1기압의 조건에서는, 물은 0℃에서 동결하나, 압력을 걸면 융점은 내려간

다. 예로서, 스키나 스케이트는 이 원리를 이용한 것이다. 눈이나 얼음에

체중이 가해지면 그 부분의 얼음은 융점이 내려가서 녹게 됨으로 미끄러

지게 되고, 체중이 이동하면 다시 얼어 원래의 상태로 돌아간다. 이와 같

은 현상을 복수(復水)라고 말한다.

제2장 물의 구조와 그 성질 13

○ 물은 물리화학적인 방법으로 처리하면 물성이 변한다.

- 물에 직류의 전기에너지를 부여하면, 전기분해가 일어나 수소와 산소가 발

생하는 것과 동시에, 살균력이 있는 물을 얻는 것이 가능하다. 전기에너지

이외에는, 자기에너지, 원적외선 에너지, 기계적 에너지, 그 외의 에너지에

의해서도 변화한다. 이와 같이, 물을 변화시키는 것에 의해 성장촉진, 선도

유지, 배수관의 녹발생의 방지 등이 가능하다는 보고도 많이 있다. 물을

물리 화학적인 방법으로 처리함으로 생성된 이런 종류의 높은 활성이나

기능을 갖는 물을 일반적으로, 활성수나 기능수라 부르고 있다.

○ 물은 무리지에 쉼 없이 움직인다.

- 이상과 같은 물의 특이적인 성질은 일반물질에서 나타나는 분자량과 물리

적 성질에 비하여, 물은 그 자신이 가지는 분자량의 크기보다 더 많은 수

준의 분자량에 해당하는 물질의 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 그래

서 전무식 박사는 물의 특이적인 성질을 나타내는 것은 액체 상태인 물속

에는 물 분자 하나하나가 단독으로 존재하는 것이 아니고, 6각이나 5각으

로 물분자상호간에 서로 손을 잡고 있다는 것을 발표 하였다. 다시 말하면

물분자는 6개 1조나, 5개 1조의 그룹으로 존재하고 있다는 것이다. 이것을 6각수 혹은 5각수라고 부르고 있다. 이

와 같은 사실을 이해하면 물이 가지는 불가사의한 성질의 이유를 아주 정

확하게 이해할 수 있을 것이다. 즉 는 “물의 클러스터(cluster)

이론”의 이미지 그림으로 잘 알려진 것이다. 「몸에 좋은 물은 적은 클러

스터 물이다!」이라는 식으로 유포된 이론의 강력한 설명 이미지 그림이기

도 하다. 액체상태의 물속에는 물 분자 하나하나가 단독으로 존재하지 않

고, 6각이나 5각으로 된 고리모양으로 된 물 분자끼리 서로 손을 맞잡고

있다는 것이다(수소결합).

14 물의 과학화 및 제품화 동향

평면상의 물CLUSTER

○ 은 6개의 물 분자가 결합된 6각수 모형 상상도, 은 5

각수 모형도이다. 이와 같이 클러스터형태로 존재한다고 생각하는 차원에서,

이들 5, 6각수의 물의 분자량은, 물 1분자=18, 5각수=90, 6각수=108이므로 앞

에서 언급한 물의 물리적 특성의 설명이 바로 물의 수소결합에 의한 분자결

합의 클러스터의 총 분자량수의 물질로서 나타내는 성질 이라는 것을 이해할

수 있다

6각수(1) 5각수

15

제 3장

물과 건강　

1. 인체에서 물의 역할(3)(4)

○ 사람을 포함한 대부분의 생물은, 물 없이는 생존이 불가능하다. 이것은, 생물

이 생존하기위하여서는 물질의 교환, 대사 및 배설이 대부분 물에 의해서 이

루어지기 때문이다. 성인이 건강하게 살아가기 위한 생리적인 물의 수지균형

을 살펴보면, 섭취는 음료수로 약 1,200㎖/일 정도이다. 음식물섭취를 통한 수

분 약 600㎖와 체내과정에서 발생하는 물 200㎖를 합하면 약2000㎖ 정도이다.

배출되는 것은, 오줌(尿)으로 약 1,200㎖, 피부・폐로부터의 증발 약 700㎖ 분변배설로서 약 100㎖로 모두 약 2,000㎖가 된다고 한다.

○ 그래서 최소 필요한 물의 양은, 체내의 불필요한 용질(溶質) 배설에 약 500㎖

(이보다 적을 경우, 체내에 노패물이 잔류되어 요독(尿毒) 증이 나타난다),

피부와 폐로부터의 불감증설(不感蒸泄: 발산) 700㎖ (체온이 상승한다든가, 활

동하면 더욱 증가된다), 분변 100㎖의 합계 1,300㎖이다. 인체의 대사과정에서

200㎖가 생성되므로, 이것을 빼면 1,100㎖가 매일 어떠한 형태로든 외부에서

보급되어야한다. 만약, 물의 보급이 완전히 차단된다고 가정할 경우, 매일 체

중의 ２%의 비율로 수분이 상실되어, 전체적으로 15∼20% 정도의 수분을 잃

게 되면, 인간은 생명 유지가 불가능하게 된다. 완전히 물의 보급이 단절된

때로부터 7∼10일이 되면 생명유지가 불가능하게 된다. 이것은, 절식이나 단

16 물의 과학화 및 제품화 동향

식에 비하여 매우 짧은 시간이다.

○ 또한, 더욱 중요한 것의 하나는, 사람의 체온 상승에 따른 물의 역할이다. 이

경우, 체온이 계속 상승하면 생체는 응고해 버려 생명을 유지할 수 없게 된

다. 결국, 물은 급격한 체온상승을 방지하는데 매우 중요한 역할을 한다. 그

리고 물의 표면장력이 큰 것은, 세포간극이나 세포관질(細胞管膣)을 구석구석

까지 체액으로 채우는 역할을 담당하고 있다.

2. 건강한 생활과 물의 역할

가. 생활을 통한 물의 소비

○ 인간의 건강한 생활, 즉, 세면이나 목욕을 비롯하여, 취사, 세탁, 청소를 위하

여 최소 50리터/일의 물이 필요하다. 그리고, 수세변소의 경우 5리터/일 물이

필요하게 되며, 또 공공용수, 소화용수, 교통기관, 살수 등 건강한 환경을 위

하여 많은 물이 필요하며, 간접적으로 건강에 기여하는 산업용수도 포함되며,

1일 1인당 250∼500리터의 물이 필요하게 된다.

나. 물과 생활

○ 우리들의 생활은, “물로부터 시작하여 물로서 끝이 난다”고 할 정도로, 물과

깊은 관계를 가지고 있다. 세수에서 하루가 시작되어, 식사, 세탁, 청소 등 물

이 없는 생활은 생각할 수 없다. 예를 들면, 위스키의 희석에 사용하는 미네

랄워터는 여러가지 이름의 것이 있는 것과 같이, 물에도 맛을 평가하는 시대

가 도래 하였다. 그리고 하루의 마무리는, 목욕으로 피로를 푼다고 하는 것이

생활의 기본 패턴이 되고 있다.

○ 그러나 현재, 도시용수의 ２/3이 하천수이고, 1/3이 지하수인 샘물이다. 그래

제3장 물과 건강 17

서 우리들이 마시고 있는 수도음용수의 성분은, 하천수의 성분으로 대표된다.

석회암 지역이 많은 유럽, 북미, 아시아 지역 수에 비하여, 화산암질의 산지

인 섬나라인 일본의 하천수는, 칼슘, 마그네슘, 탄산수소 이온 등의 함유량이

낮은 반면, 규소나 나트륨이온이 약간 많은 특징을 가지고 있다.

○ 세계각지에서 물의 맛이 다른 것은, 이러한 물에 함유된 성분의 균형에 미묘

한 차이가 있기 때문이다. 음용수에는 맛의 차이가 있다. 특히 미네랄은 물의

맛과 깊은 관계를 가지고 있다. 미네랄이란, 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 철,

망간 등의 무기질 물질을 말한다. 적절한 수준의 미네랄 양은, 물 1ｍl중 에

30∼200㎎ 으로서, 그 중에서도100㎎정도 함유한 것이 전반적으로 좋다고 되

어 있다.

○ 물에는 경도가 있다. 경도 200이상을 “경수(硬水)”, 그 이하를 “연수(軟水)”라

말한다. 한국의 물의 경도는 100, 일본의 물의 경도는 20∼80, 유럽에서는20

0∼400으로 되어, 경도가 높은 만큼 쓴맛(苦味)이나 떫은 맛( )을 느끼게 하

고, 역으로 낮으면 감칠맛이 없는 담백한 맛이 된다.

○ 한편, 수자원의 오염에 의해 갈조류나 방선균(放線菌)의 번식으로 생성하는

곰팡이 취・흙냄새, 유기물 등이 맛을 저하시키고, 그리고 소독에 사용하는 다량의 염소가 더욱 맛을 나쁘게 한다고 할 수 있다.

○ 이와 같이, 용제의 화학성분에 의해 맛이 평가됨으로, 적은 것일수록 맛이 있

고, 건강에 좋다고 한다. 결국, 일반적인 물은 물의 분자 클러스터(cluster)가

12개의 물 분자로 형성되어 있다. 이 클러스터의 수가 적을수록 좋다고 주장

하는 사람이 많다.

다. 수질과 조리법의 관계

○ 물과 조리를 생각할 때, 수질의 상태를 무시할 수 없다. 일본과 같이 연수가

18 물의 과학화 및 제품화 동향

많은 지역이나, 유럽이나 중국과 같이 경수가 많은 지역에서는, 요리의 방법

에 큰 차이가 있다. 일본에서는, 소재의 맛을 살리는 단백한 요리, 쌀을 물로

밥을 지어서 먹는다든가, 녹차를 마시는 습관은 양질의 연수에 혜택을 입은

것이다.

○ 일본 요리의 기본은 소재, 중국 요리는 기름으로, 프랑스 요리는 소스요리라

고 말하여지는 것은, 이들의 식문화가 그 나라의 수질로부터 오는 것을 알

수 있다. 일본 요리는, 그 맑은 연수를 충분히 사용하여, 소재가 가진 맛을

최대로 살리는 것이 존중되고 있는 것에 반하여, 중국이나 프랑스에서는 물

을 거의 사용하지 않고, 경수를 잘 이용하여 soup-stock을 이용하는 조리방

법이 확립되어 있다.

○ 한국이나 일본 요리에는, 삶은 것이나 국물과 같이 “추출액”을 충분히 사용하

는 요리법이 많이 있다.

19

제 4장

먹는 샘물(미네랄워터)

1. 먹는 물(수도 물 포함)에 대한의 법적 정의와 종류

가. 먹는 물 관리법에서의 정의(5)

○ 먹는 물 관리법 제3조에 의하면, 「“먹는 물”이라 함은 먹는데 통상 사용하는

자연 상태(自然狀態)의 물과 자연 상태의 물을 먹는데 적합하게 처리한 수돗

물, 먹는 샘물 등을 말한다.」라고 정의 하고 있으며

○ 「“샘물”이라 함은 암반 대수층(岩盤帶水層)안의 지하수(地下水) 또는 용천수

(湧泉水) 등 수질의 안전성을 계속 유지할 수 있는 자연 상태의 깨끗한 물을

먹는 용도로 사용하기 위한 원수(原水)를 말한다.」고 정의 하고 있고, 「“먹

는 샘물”이란 “샘물”을 먹는데 적합하도록 물리적 처리 등의 방법으로 제조

한 물을 말한다.」라고 정의 하고 있다.

○ 그리고「“수 처리제(水處理劑)”라 함은 자연상태의 물을 정수(淨水) 또는 소독

하거나 먹는 물 공급시설의 산화방지 등을 위하여 첨가하는 제제(製劑)를 말

한다.」라고 하여 먹는 물에는 수처리제의 사용을 허용하고 있다.

○ 또, 「“정수기(淨水器)”라 함은 물리적ㆍ화학적, 생물학적 과정을 거치거나 이

들을 결합한 과정을 거쳐 먹는 물을 본법 제5조 제3항의 규정에 의한 먹는

20 물의 과학화 및 제품화 동향20

물의 수질기준에 적합하게 하는 기구를 말한다.」라고도 정의 하고 있어 먹

는 물 생산에 대한 정수기에 대하여서도 “먹는 물 관리법”에 의해 관리하도

록 하고 있다.

○ 우리나라에서 특히 도시에서는 수돗물의 음용 량은 매년 급격히 저하되고 있

다. 그와 동시에 먹는 샘물 즉 미네랄워터(병 담기한 음용수)의 소비는 급신

장하고 있다. 는 우리나라의 먹는 샘물(미네랄워터)의 판매실적이

다. 그리고 이를 위한 국내 먹는 샘물 생산 판매 업체수는 72개소로 매우 많

다.

우리나라의 먹는 샘물 연도별 판매량 및 판매금액 변화 추이(5)

구 분1995

(5∼12)1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

수질

개선

부 담

금

(백만

원)

계 7, 895 22, 737 23, 154 18, 233 19, 324 15, 939 8, 804 14, 049 14, 319

국

내7, 790 22, 467 22, 974 18, 161 19, 240 15808 8, 658 13, 903 14, 129

수

입105 270 180 72 84 131 146 146 190

판 매

량

(톤)

계 471, 514893,

002

1, 133,

974

940,

356

1, 147,

982

1, 429,

970

1, 851,

234

2, 026,

893

1, 973,

151

국

내

470,

923

890,

976

1, 130,

940

939,

510

1, 147,

407

1, 427,

253

1, 848,

547

2, 024,

537

1, 970,

204

수

입591 2, 026 3, 034 846 575 2, 717 2, 687 2, 356 2, 947

판매

금액

(백만

원)

계 60, 543114,

970118, 373 90, 382 127, 484 156, 189 203, 153 217, 492 190, 315

국

내60, 005

113,

615117, 472 90, 067 127, 066 154, 880 201, 202 215, 540 187, 998

수

입538 1, 355 946 315 418 1, 309 1, 951 1, 952 2, 317

※ 2000년도는 먹는물 관리법시행령의 개정(2000.7.1)에 따라 1/4분기는 20%, 2/4분기 이후는 7.5%의 수질

개선부담금 요율을 적용한 것임

※ 수질개선부담금은 국내(제조업체, 기타샘물), 수입샘물에 부과한 금액임

제4장 먹는 샘물(미네랄워터) 21

나 일본의 먹는 샘물(미네랄워터)에 대한 기준(6)

○ 일본(1990년)의 농림성이 제정한 「미네랄워터의 품질표시 가이드라인」에 의

하면 일본의 미네랄워터는 4가지로 분류하고 있다. 와 같이 특정의

원수로부터 취수된 지하수에 여과, 침전, 가열살균이외의 어떠한 물리화학적

처리도 하지 않은「내추럴 워터」, 「내추럴 미네랄워터」이외에, 복수종류의

원수를 혼합하거나 미네랄성분의 조정과 폭기(暴氣) 등의 처리를 한 것을

「미네랄워터」라 하고, 그리고 식품위생법에 근거한 살균처리 된, 병 포장한

물을「보틀 워터」라 하여 모두 미네랄워터에 포함하고 있다.

미네랄워터(용기 들이 음용수)의 분류(6)

분류 품명 원수(原水) 처리방법

내추럴워터

( na t u r a l

water)

1.내추럴워터

(na t u r a l

water)

특정한 원수에 의해 채수(採水)된

지하수- 여과 침전 및 가열살균

이외의 물리적․화학적

처리를 해서는 안 된다.2.내추럴-미

네랄워터

특정한 원수에 의해 채수(採水)된

지하수중, 지하에서 채류 또는 이

동 중에 지층 중의 무기염류가

용해한 것

미네랄워터

(mi ne r a l

water)

3.미네랄워터내추럴-미네랄워터의 원수와 같

은 경우

- 여과 침전 및 가열살균이

외, 다음의 처리를 한 것

- 복수종류의 원수를 혼합

- 미네랄성분의 약간 조정

- 폭기(暴氣) 등

병 포장 수

( b o t t l e d

water)

보틀-워터

내추럴-미네랄워터의 원수와 같

은 경우

- 여과 침전 및 가열살균이

외에 원수의 본래의 성분

을 크게변화시키는 처리

를 한 것

기타, 원수가 지하수 이외의 경우

-순수

-증류수

-수도수 등

- 단, 식품위생법에 기초하

여 살균이 필요하다.

* Hayakawa hikari, 미네랄워터가이드북, 주식회사 신조사. 2002, 7.15p.

22 물의 과학화 및 제품화 동향

다. 유럽에서의 미네랄워터기준(6)

○ 유럽(EU가맹국)에서의 「내추럴미네랄워터」의 규정은 1980년 7월에 EEC의

심의회가 가맹국(프랑스, 독일, 이태리, 등 당시 9개국)의 통일기준을 정하여

판매에 관한 기준으로 하였다.

- 그 기준은 다음과 같다: (1) 미생물학적으로 건전한 물일 것이며, 오염에

대한 원천(源泉)이 우선 보호되고 있다는 것이 충분히 증명될 것, (2) 지하

수면, 또는 대수층(帶水層)으로부터 생겨나오는 물일 것, (3) 지질학적, 화

학적, 미생물학적, 또는 약리학적, 임상학적으로「건강에 적합한 특성」이

인정되고 있을 것, (4) 그 함유성분, 온도 및 그 외의 기본적인 성질이 자

연변동의 한도 내에서 항상 안정되어 있을 것, (5) 원천(源泉)에서 총 생균

수가 정상이고, 또 그것이 정기적인 분석에 의해 확인되고 있을 것을 기준

으로 설정하고 있다.

- 이상의 조건을 간단히 말하면, 원천이 철저하게 오염으로부터 보호되어있

는 지하수로서 과학적으로 건강에 좋다는 것이 입증되고, 유익한 생균이

정상적인 범위로 살아있지 않으면, 「내추럴미네랄워터」라고 이름을 붙일

수 없다고 하는 것이다.

- 이를 증명하기 위하여서는 다음의 요건에 대하여 데이터를 제출하여 분명

히 밝혀지지 않으면 안 된다. (1) 1:1000이하의 축척의 지도상에서 표시된

원천의 위치와 표고(標高), (2) 원천이 있는 장소의 지층구성, (3) 상세한

지질학적 보고서, (4) 오염에 대하여 원천을 보호하고 있는 증명, (5) 원천

의 수온, 유수량, 주변의 기온, (6) 토지(지층)의 성질과 물속의 무기염류

(미네랄)의 성질 및 양자의 관계, (7) 섭씨180℃, 260℃에서 증발잔류물,

(8) 전기전도도와 전기저항률 (측정온도를 표시할 것), (9) pH, (10) 원천의

방사성의 화학적 성질, (11) 기생충 및 병원성미생물이 존재하지 않는다는

증명, (12) 대장균 기타의 잡균이 존재하지 않는다는 증명, (13) 물 1ml당

제4장 먹는 샘물(미네랄워터) 23

의 총 생균수의 측정결과, (14) 약리학적, 임상적으로 인정된 건강에 대한

경향의 분석결과 등, 엄격한 기준에 의해 인정을 받은 물을 병에 담아 판

매하기 위하여서는 보다 엄격한 규정이 유지되고 있다는 것이다.

- 또, 그 요점을 정리하면, (1) 원천으로부터 채취된 물은 어떠한 방법으로든

살균처리로, 그 생균수를 변화시킬 가능성이 있는 처리나 첨가를 금지한

다. (2) 병 담기 후 12시간이내(그 사이 수온을 섭씨4±1℃에 보존)의 측정

으로서 용기내의 총 생균수는, 한천배지에 섭씨 20∼22℃로서 72시간 방치

하여 1ml당 100개를 초과하여서는 안 된다. (3) 내추랄 미네랄워터의 포장

에 사용되는 포장은 품질열화나 오염에 대하여 회피될 수 있도록 디자인

된 덮개를 사용하여야 한다. (4)같 은 원천으로부터 채수된 내추럴 미네랄

워터는 복수의 상업적 호칭을 사용하여 판매할 수 없다. (5) 용기, 라벨,

광고 등 어떠한 형식으로도 그 상품을 설명하는 표지에 그 물이 가지고

있지 않은 (증명되지 않은)성질을 시사 하거나, 인체의 질병에 대하여 예

방, 치료의 효능을 홍보하는 표시를 금지한다. 단, 그 효능이 물리화학적

약리학적, 생리학적, 임상적으로 인정되고 있으면 제한하지 않는다.

○ 이상의 물 제품화에 대한 유럽의 규정과 일본농림성이 규정한 “미네랄워터

류의 품질표시 가이드라인의 큰 차이는 이하의 새 가지로 볼 수 있다. 유럽

기준은 (1) 어떤 살균처리도 금지하고 있는 것, 그 대신에 병속의 물에 함유

된 생균의 수를 엄격하게 제한하는 것, (2) 동일한 수원의 물을 복수의 명칭

으로 판매하는 것을 인정하지 않는 것, (3) 수원 주위의 환경보호를 의무화하

고 있는 것 등에 차이를 보인다.

2. 먹는 샘물 수질기준(5)(7)

가. 각국의 먹는 샘물(한국은 NMW, EU: NMW, 일본: MW, 미국:MW)의 기준 필

자설명: (1) NMW: 천연 미네랄워터, (2) MW: 미네랄워터를 표시하는 약자임.

24 물의 과학화 및 제품화 동향

나. 한국의 먹는 샘물기준은 과, 일본, 미국, EU의 기준은

와 같다.

한국의 먹는 샘물 수질기준(5)

수 질 항 목 EU(NMW) 일본(MW) 미국(MW)

일반세균 (Total

Colony Counts)

저온일반세균(21℃)TT 100CFU/ml

중온일반세균(35℃)

Escherichia Coli ND/250㎖

Parasite ND

Pathogenic Microorganism ND

총대장균군 (Total Coliforms) ND/250㎖ ND TT

분원성연쇄상구균(Fecal Streptococci) ND/250㎖

녹농균(Pseudomonas aeruginosa) ND/250㎖

아황산환원혐기성포자형성균(Spore-forming

Sulfite-reducing anaero -bes)ND/50㎖

납 (Pb; Lead) 0.05㎎/ℓ 0.005mg/L

불소 (F; Fluoride) 2.0㎎/ℓ 0.8-2.4mg/L

비소 (As; Arsenic) 0.05㎎/ℓ 0.05mg/L

세레늄 (Se; Selenium) 0.01㎎/ℓ 0.05mg/L

수은 (Hg; Mercury) 0.005㎎/ℓ 0.002mg/L

시안 (CN; Cyanide) 0.01㎎/ℓ 0.2mg/L

6가크롬 (Cr+6; Hexachromium) 0.05㎎/ℓ 0.1mg/L

질산성 질소 (NO3-N; Nitrate Nitrogen) 10㎎/ℓ 10mg/L

카드뮴 (Cd; Cadmium) 0.01㎎/ℓ 0.005mg/L

보론(붕소, B; Boron) 5.2㎎/ℓ

페놀 (Phenol) 0.001mg/L

트리클로로 에탄 (1.1.1-Trichloroe thane) 0.2mg/L

테트라클로로에틸렌(PCE; Tetrachloroe -thylene) 0.005mg/L

트리클로로 에틸렌 (TCE; Trichloroe -thylene) 0.005mg/L

디클로로 메탄 (Dichloromethane) 0.005mg/L

벤젠 (Benzene) 0.005mg/L

톨루엔 (Toluene) 1mg/L

에틸벤젠 (Ethylbenzene) 0.7mg/L

뒤쪽으로 계속

제4장 먹는 샘물(미네랄워터) 25

앞쪽에서 계속

수 질 항 목 EU(NMW) 일본(MW) 미국(MW)

크실렌 (Xylene) 10mg/L

1.1디클로로 에틸렌 (1.1 Dichloroethylene) 0.007mg/L

사염화탄소 (Tetrachlorocarbon) 0.005mg/L

1,2-디브로모-3-클로로프로판

(1,2-Dibromo-3-Chloropropan)0.0002mg/L

동 (Cu; Cooper) 1㎎/ℓ 1mg/L

Barium 1㎎/ℓ 2mg/L

Baryllium 0.004mg/L

Nickel 0.1mg/L

냄새(소독외의 냄새) (Odor) 면제

NO₂-N 1mg/L

Thallium 0.002mg/L

Mn 2㎎/ℓ 면제

Silver 0.1mg/L

Diquat 0.02mg/L

Heptachlor 0.004mg/L

Heptachlorepoxide 0.0002mg/L

Lindane 0.0002mg/L

Methoxylchlor 0.04mg/L

Pentachlorophenol 0.001mg/L

Simazine 0.004mg/L

Glyposate 0.7mg/L

Total Trihalonethane 0.1mg/L

1.2.4-Trichlorobenzene 0.07mg/L

1.1.2-Trichloroethane 0.005mg/L

1.2-Dichloroethane 0.005mg/L

2.4.5-TP 0.05mg/L

Atrazine 0.003mg/L

Benzo(a)pyrene 0.0002mg/L

cis-1.2-Dichlorethylene 0.07mg/L

Dalapon 0.2mg/L

Diadipate 0.4mg/L

Dinoseb 0.007mg/L

Dioxin(다이옥신) 3×10-8mg/L

Endothall 0.1mg/L

Endrin 0.002mg/L

Ethylene dibromide 0.00005mg/L

Hexachlorocycl opentadiene 0.05mg/L

o-Dichlorobenzene 0.6mg/L

Oxamyl 0.2mg/L

p-Dichlorobenzene 0.075mg/L

뒤쪽으로 계속

26 물의 과학화 및 제품화 동향

앞쪽에서 계속

수 질 항 목 EU(NMW) 일본(MW) 미국(MW)

Polychronated biphenyls 0.005mg/L

Picloram 0.5mg/L

Toxaphene 0.003mg/L

trans-1.2-Dichlorethylene 0.1mg/L

Vinyl Chloride 0.002mg/L

Monochlorobenzene 0.1mg/L

Styrene 0.1mg/L

1.2-DCP 0.005mg/L

2.4-D 0.07mg/L

Alachlor 0.002mg/L

Carbofuram 0.04mg/L

Chlordane 0.002mg/L

Fe 면제

Sulfate 면제

Total Dissolved Solids 면제

Turbidity 면제

Zn 5mg/L 면제

Hydrogen Sulfide 0.05mg/L

Hexachlorobenzene 0.001mg/L

Al 0.2mg/L

Chloride 면제

Color 면제

Alpha particles 15pCi/L

Bata particles and photon emitters 4mrem/yr

Radium 226 and 228 5pCi/L

Uranium 0.03mg/L

외국(EU, 일본, 미국)의 먹는 샘물 수질기준(5)(7)

구 분 수 질 항 목 기 준(51항목) 비 고(원수:47항목)

미

생

물

일반세균 (Total

Colony Counts)

저온일반세균(21℃) 100CFU/㎖ 20

중온일반세균(35℃) 20CFU/㎖ 5

총대장균군 (Total Coliforms) ND/250㎖ ND/250㎖

분원성연쇄상구균(Fecal Streptococci) ND/250㎖ ND/250㎖

녹농균(Pseudomonas aeruginosa) ND/250㎖ ND/250㎖

아황산환원혐기성포자형성균(Spore-formin

g Sulfite-reducing anaero -bes)ND/50㎖ ND/50㎖

살모넬라(Salmonella) ND/250㎖ ND/250㎖

쉬겔라(Shigella) ND/250㎖ ND/250㎖

뒤쪽으로 계속

제4장 먹는 샘물(미네랄워터) 27

앞쪽에서 계속

구 분 수 질 항 목 기준(51항목) 비고(원수:47항목)

유

해

영

향

무

기

물

질

납 (Pb; Lead) 0.05㎎/ℓ 0.05㎎/ℓ

불소 (F; Fluoride) 2.0㎎/ℓ 2.0㎎/ℓ

비소 (As; Arsenic) 0.05㎎/ℓ 0.05㎎/ℓ

세레늄 (Se; Selenium) 0.01㎎/ℓ 0.01㎎/ℓ

수은 (Hg; Mercury) 0.001㎎/ℓ 0.001㎎/ℓ

시안 (CN; Cyanide) 0.01㎎/ℓ 0.01㎎/ℓ

6가크롬 (Cr+6; Hexachromium) 0.05㎎/ℓ 0.05㎎/ℓ

암모니아성 질소 (NH3-N; Ammonium

Nitrogen)0.5㎎/ℓ 0.5㎎/ℓ

질산성 질소 (NO3-N; Nitrate Nitrogen) 10㎎/ℓ 10㎎/ℓ

카드뮴 (Cd; Cadmium) 0.005㎎/ℓ 0.005㎎/ℓ

보론(붕소, B; Boron) 0.3㎎/ℓ 0.3㎎/ℓ

유

해

영

향

유

기

물

질

휘

발

성

유

기

물

질

페놀 (Phenol) 0.005㎎/ℓ 0.005㎎/ℓ

1.1.1-트리클로로 에탄 (1.1.1-Trichloroe

-thane)0.1㎎/ℓ 0.1㎎/ℓ

테트라클로로에틸렌(PCE; Tetrachloroe

-thylene)0.01㎎/ℓ 0.01㎎/ℓ

트리클로로 에틸렌 (TCE; Trichloroe

-thylene)0.03㎎/ℓ 0.03㎎/ℓ

디클로로 메탄 (Dichloromethane) 0.02㎎/ℓ 0.02㎎/ℓ

벤젠 (Benzene) 0.01㎎/ℓ 0.01㎎/ℓ

톨루엔 (Toluene) 0.7㎎/ℓ 0.7㎎/ℓ

에틸벤젠 (Ethylbenzene) 0.3㎎/ℓ 0.3㎎/ℓ

크실렌 (Xylene) 0.5㎎/ℓ 0.5㎎/ℓ

1.1디클로로 에틸렌 (1.1 Dichloroe

-thylene)0.03㎎/ℓ 0.03㎎/ℓ

사염화탄소 (Tetrachlorocarbon) 0.002㎎/ℓ 0.002㎎/ℓ

다이아지논 (Diazinon) 0.02㎎/ℓ 0.02㎎/ℓ

농

약

파라티온 (Parathion) 0.06㎎/ℓ 0.06㎎/ℓ

페니트로티온 (Fenitrothion) 0.04㎎/ℓ 0.04㎎/ℓ

카바릴 (Carbaryl) 0.07㎎/ℓ 0.07㎎/ℓ

1, 2-디브로모-3-클로로프로판 (1,

2-Dibromo-3-Chloropropan)0.003㎎/ℓ 0.003㎎/ℓ

뒤쪽으로 계속

28 물의 과학화 및 제품화 동향

앞쪽에서 계속

구 분 수 질 항 목 기준(51항목) 비고(원수:47항목)

심

미

적

영

향

물

질

경도 (Hardness) 500㎎/ℓ

과망간산칼륨 소비량 (Consumption of

KMnO4)10㎎/ℓ 10㎎/ℓ

냄새(소독외의 냄새) (Odor) ND ND

맛(소독외의 맛) (Taste) ND ND

동 (Cu; Cooper) 1㎎/ℓ 1㎎/ℓ

색도 (Color) 5도 5도

세제 (ABS; Alkyl Benzene Sulfate) ND ND

수소이온농도 (pH) 5.8∼8.5 5.8∼8.5

아연 (Zn; Zinc)) 1㎎/ℓ 1㎎/ℓ

염소이온 (Cl-; Chloride) 250㎎/ℓ 250㎎/ℓ

증발잔류물 (Total Solds) 500㎎/ℓ

철 (Fe; Iron) 0.3㎎/ℓ

망간 (Mn; Manganese) 0.3㎎/ℓ

탁도 (Turbidity) 1 NTU 1 NTU

황산이온 (SO4+; Sulfate) 200㎎/ℓ 200㎎/ℓ

알루미늄 (Al; Aluminium) 0.2㎎/ℓ 0.2㎎/ℓ

29

제 5장

기능수의 종류와 특성

1. 기능수의 정의

○ 일본의 기능수학회는 기능수란, 「물의 인위적인 처리에 의해 재현성이 있는

유용한 기능을 획득한 수용액 중에서, 그 처리와 기능에 관한 과학적 근거가

밝혀진 것」이라 정의 하고 있다.

○ 즉, 단순히 잔류염소를 제거하기 위한 각종의 정수기나 불순물을 제로 상태로

근접시키고자 하는 역삼투막(RO)방식과 같은 정수기로부터 생성되는 것은

사실상 기능수라 할 수 없고, 주로 물리적 처리를 하여 어떤 기능을 가지게

하는 것이며, 구체적으로는 전장(電場), 자장(磁場), 원적외선, 음파 및 압력

등 에너지 활성화장에서 처리된 것을 말한다.

○ 중요한 것은 이것에 사용되는 에너지 수준이 상당히 적은 것으로, 이 에너지

는 물에 대하여 비가열적으로 작용하므로 처리 중에 물의 온도변화는 무시될

수 있는 정도인 것이다. 다만 이들의 에너지가 물에 작용하여 기능화 되는

메커니즘은 명확하게 되어있지 않고 또, 그 효능에 관한 재현성이 결핍되었

다고 하는 문제도 현실적으로 지적되고 있다. 그러나 이 미약 에너지의 비

열적인 이용은 근본적인 생 에너지(省에너지) 기술로서 발전할 가능성도 있

다.

30 물의 과학화 및 제품화 동향

　○ 응용측면으로 고려되고 있는 것에는 전장처리에 의한 증발의 촉진과 청과

물의 선도유지, 산화방지, 단백질의 환원자장에 의한 미생물 제어, 원적외선

에 의한 발효숙성 촉진, 음파에 의한 발아촉진 등이 있다.

2. 기능 수 및 유사기능수의 종류와 특성

○ 대표적인 기능수의 종류로는 (1) 6각수, (2) 전해 이온수, (3) 파이워터, (4)고

주파 환원수, (5) 수소 풍부수(활성수소수), (6) 자화(磁化)수, (7) 파동(波動)

수, (8) 전자(電子)수, (9) 게르마늄 수, (10) 기타 먹는 샘물(생수, 미네랄워

터)을 기능수로 부르고 있다.

○ 6각수:  6각수는 물박사로 유명한 전무식교수(한국과학기술한림원장)가 주장한

것으로 그는 전 세계적으로 유명한 최고의 6각수 이론가이다. 6각수란 6각형

고리구조의 존재비율이 높은 물로 인체 세포내의 구조화된 물은 62%가 6각

수이고 24%가 5각수, 나머지 14%는 4각수로 구성되어 있다는 사실을 제시한

것으로 구체적인 생산 장치는 없다.  6각수는 수온이 낮을수록 그 존재 비율

이 큰 반면 수온이 높을수록 작아지는 특징이 있어서 물이 섭씨 10℃에서는 6

각형 고리구조가 3∼4%에 불과하나 섭씨 0℃에서는 10%, 과냉각 상태인 섭씨

영하 30∼40℃에서는 거의 대부분이 6각형 고리구조를 한다는 이론이다. 알칼

리이온수나 미네랄워터는 정확하게 말하면 6각 고리를 나타내는 것이 많다고

하나, 정확하게 6각수는 아니므로 6각수의 하위 개념으로 보아야 한다.       

○ 전기분해수

- 보건복지부(식품의약품 안전청)에서 허가한 의료물질의 생성기기이다. 물

은 에 제시된 것과 같이 첨가물과 전해강도에 따라 여러 종류의

기능성 물을 얻을 수 있다. 원수에 포함되고 있는 여러가지 미네랄이 전기

분해과정에 음극 측에는 알칼리 이온(칼슘이온, 칼륨이온, 나트륨이온, 마

그네슘이온 등의 양이온성 미네랄이 모이고, 수소가 발생)과 양극에는 산

제5장 기능수의 종류와 특성 31

성(염화이온, 황 이온 등의 음이온성의 물질들이 모이고, 산소가 발생)의

물로 분리생성 된다. pH 및 ORP를 기준으로 분류된 산성수(강, 약)와 알

칼리수(약, 강)의 특성과 용도는 에 나타난 것과 같다.

- 전해수기의 음극 쪽의 알칼리 수는 인체에 유해한 염소이온은 물론 유해

활성산소도 제거되며, 미네랄은 활성화(이온화)되어 환원력이 강해, 인체에

흡수가 잘되며, 물 입자가 작아 용해력과 흡수가 좋다. 특히 약알칼리 수

는 풍부한 칼슘과 마그네슘의 합계치인 물의 경도가 ℓ당 50mg 정도이며,

강알칼리 수는 pH 11, ORP(산화환원전위) -850∼-1000mV로 강한 환원

력을 가지며, 약알칼리 수는 pH 8∼9, ORP -450∼-700mV정도로 중성에

가까우면서 환원력도 우수하여 건강기능수로 음용에 사용된다. 전기분해수

가 음용으로 사용될 경우 가장 염려스러운 것은 pH가 중성을 유지 하지

못하여 인체와의 균형에 문제가 될 수도 있다는 것이다.

전기분해수의 종류별기능과 용도(33)

종류 특성 효능 용도

강

산성수

pH 2.0∼3.5

ORP 1000∼　

+1150mV

・세정살균효과・astringent(수렴)효과

・생체 신선식품의 세정살균과 선도유지・사용기기, 도마, 종사인원 등의 소독(살균세정)・식물제배의 병(病) 발생예방과 방제

강

알칼리수

pH

1.0∼12.2

ORP

-850∼-1000

mV

・제균 세정 효과・성장촉진효과

・식품재료의 제균세정과 선도유지・식품가공의 조리 용수・종묘(種苗)나 식물의 발아・성장의 촉진용의 살포제

・토양의 중화와 개량약

알갈리수

pH 8.5∼9.8

ORP

-450∼-700

mV

・위장(胃腸)내의 기능의 정상화

・음료・조리용 맛의 발현

・위장내 불량, 위산과다의 재병상에 음료용・식품조리용・어육류의 변색방지, 생체신선식품의 선도유지

약산성수 pH 5.5∼6.5

ORP

+700∼+800

mV

・세정살균효과・astringent(수렴)효과

・식재료의 멸균세정이나 조리전 발효균억제・조리기구, 상(床), 도마 등의 세정이나 손 씻는 물로 사용

・어육 등의 냉동식품의 해동용 자료:「食品と開 」1996년７월호「주목되는 기능수와 수 처리기술」

32 물의 과학화 및 제품화 동향

○ 고주파 환원수: 고주파를 처리하여 물의 클러스터를 작게 하고 물의 산화환원

전위(ORP)를 증가시키고 용존 수소를 증가시켜 환원력을 높인 물로서, 전기

분해방식에 의해 산성과 알칼리로 구분되지 않으면서 ORP(산화환원전위)와

수소이온의 환원력을 높이는 장점을 강조하는 기능수이다.

○ 수소 풍부수(활성수소수): 마그네슘 화합물과 물의 반응에서 발생하는 수소로

물속의 수소분자(水素分子)수를 증가시킴과 동시에 활성수소(活性水素)라고

할 수 있는 원자(原子)상의 수소를 발생시킨 물로서 이를 음용하므로 체내에

발생되는 노화와 각종질병의 유발 요인이 되는 활성산소(活性酸素)와 결합하

여 무해(無害)화 시키고 물로 변화한다는, 활성산소 소거기능의 활성수소수를

강조하는 물이다.

○ 자화수(磁 理水): 자장(磁場)의 사이를 물이 통과 할 때에, 그 자장 간에

발생하는 미약한 전류를 받으면, 물의 성질이 부드럽게 변화하는 것을 자화

수라고 한다. 이 때, 물은 강력한 자력을 받으나, 자화수는 자기(磁 )를 띠지

는 않는다. 자화수의 최대의 특징은, 특별한 약품을 일체 사용하지 않고, 영

구자석에 의해 물을 자기 처리하는 것으로서, 물 본래의 침투력이나 용해력

등, 물 특유의 효과를 높이므로 안전한 사용이 가능하다. 특히 공업용으로 배

관 등의 부식(腐食)방지와 녹 제거에 대하여 효과가 있는 것이다.

○ 파이워터: 2가와 3가의 철염(Fe2+Fe3+Cl5-)에 의해 분자구조가 변화를 일으킨

물을 π(파이)워터라 하며, 생체내의 물에 가장 가까운 높은 에너지의 물로 물

입자가 매우 미세하여 흡수가 잘 된다고 한다.  π-워터 제조장치도 등장하여

가정에서도 π-워터를 간단히 만들 수 있게 되었지만, π-워터 제조기의 대부

분은 π화 세라믹과 광석을 결합한 것이다.

○ 역삼투압 (R/O)수: 기능수 라고는 할 수 없으나, 이온계측기(TDS)수치는 0으

로 미네랄이 완전히 제거된 것으로, 그러나 결점이 있다면 미네랄이 없기 때

문에 산성화가 쉽게 된다는 것이다. 소비자가 식용하는 물은 염소 성분이 완

제5장 기능수의 종류와 특성 33

전히 제거된 후 수통에 보관하기 때문에 공기속의 세균에 감염이 되기 쉽고,

또한 미네랄이 없기 때문에 산화가 용이하여 상업용에서는 미네랄을 세라믹

물질 등에서 용출시키기도 하여 약알칼리화하기도 하나, 산성으로 기우는 경

향이 있다.

○ 게르마늄 수: 바이오 게르마늄, 게란티 등의 게르마늄수가 있다. 이는 맥반석

과 고품질의 게르마늄 원석 또는 게르마늄(유기)물질을 첨가한   게르마늄

필터를 장착하여 게르마늄이 다량 함유된 물로 만들어 준다고 하고 있다.

3. 기능성의 활성화처리 기술

○ 활성화 방법: 기능수를 만들기 위한 물의 활성화처리방법은 전기 에너지법,

전자파 에너지법, 기계적 에너지법, 방사선 에너지법, 음파 에너지법, 원적외

선 에너지법, 천연석 처리법, 세라믹 처리법, 미네랄 첨가법, 및 정보 전사법

등이 있다.

○ 이상과 같은 방법으로 활성화처리한 물에서 일어나는 변화를 정리해 보면,

(1) 물의 클러스터(cluster:덩어리)의 크기나 구조가 변하고, (2) 래디컬이 생

성되며, (3) 산화환원전위가 변화하고, (4) 물의 전리정수가 변화하여, 유전율,

점성률, 전기전도율, 표면장력, 침투성, ｐH및 기타의 성질이 변화하게 된다.

○ 예를 들면 유전율이 크게 되면 물의 용해도가 향상되고, 그리고 클러스터의

크기와 막의 침투성과는 밀접한 관계가 있다. 이것은, 침투성이 좋게 되면 당

연히 영양공급이 좋아져 동식물의 성장이 촉진되는 현상이 일어나게 된다는

것이다. 이와 같이, 물을 활성화 처리를 함으로 전체적으로 이들의 반응속도

에 영향이 나타나게 된다.

34 물의 과학화 및 제품화 동향

4. 환원수(전해 알칼리이온수, 고주파 환원수 및 수소풍부수)의 기능

성 효과 확인

　

가. 환원수의 안전성과 기대효과

　　

○ 환원성기능수의 특징은, 화학약품을 사용함이 없이, 여러가지 유용한 효과가

얻어지는 것이다. 환원성 기능수는 시간이 경과하면 원래의 물로 돌아가기

때문에 공해나 부작용의 염려가 없어 안전하다. 그래서 환원형기능수는 건강

과 지구환경의 보존에 크게 기여 할 수 있다. 인체의 활성산소의 소거기능을

비롯하여, 위장내의 이상발효의 개선 등에 그 기능이 발휘되고 있다.

○ 환원수의 기능성 효과에 대한 활성수소설은 환원성의 수소가 유해한 활성산

소를 소거하여, 안전한 물로 변화하므로 산화 장해를 받고 있는 세포 조직의

기능회복이나, 생체항상성유지기구의 활성화를 촉진하여, 노화방지나, 여러가

지 질병으로부터의 회복촉진, 건강유지에 기여한다고 하고 있다.

○ 다음은 의미 있는 실험으로 비전문가의 환원수음용 후의 혈액상태변화 확인

시험결과를 소개한다(9).

- 환원수를 마시기전과 마신 후에 혈액의 유동상태가 변화하는 것을 관찰한

시험결과를 소개한다. 일본의『나또가족(