해수어항 pH와 알칼리니티: 무엇이 다르고, 실제로 어느 쪽이 잘못된 걸까요?
아침 7시에 pH 프로브가 7.85를 가리킵니다. 포럼의 누군가가 너무 낮다며 pH 버퍼 링크를 보내줍니다. 알칼리니티는 석 달째 8.6 dKH입니다. 한 숫자는 잘못돼 보이고 한 숫자는 괜찮아 보이는데, 추천받은 제품은 괜찮은 쪽 숫자를 바꿉니다.
이런 일이 생기는 건 pH와 알칼리니티가 마치 이름만 두 개인 한 가지처럼 이야기되기 때문입니다. 그렇지 않습니다. pH는 지금 이 순간 물이 얼마나 산성인지를 찍은 스냅샷입니다. 알칼리니티는 pH 변화에 저항하고 산호가 골격을 만들 때 소모하는 탄산염과 탄산수소염의 비축량입니다. 하나는 측정값이고, 다른 하나는 재고입니다. 재고가 넉넉한데도 측정값이 낮게 나올 수 있고, 그럴 때 고쳐야 할 건 재고가 아닙니다.
pH란 무엇인가
pH는 수소 이온 농도, 화학자식으로 말하면 산성도를 로그 척도로 측정한 값입니다. 7.8은 8.8보다 "조금 낮은" 게 아니라 열 배 더 산성입니다. 자연 리프 해수는 8.18.3 근처에 있습니다. 수조에서 대부분이 운용하는 낮 시간 목표는 8.08.4이고, 7.8~8.5 사이면 어디든 허용 범위이며, 7.8 아래에서는 석회화가 해결할 가치가 있을 만큼 느려집니다.
pH는 하루 종일 움직입니다. 조명 아래에서는 광합성이 물속 CO2를 걷어내고 밤사이에는 호흡이 되돌려놓으니, pH는 조명 시간 동안 올라가고 소등 후에 내려갑니다. 새벽 최저치와 저녁 최고치 사이 0.15~0.40의 변동은 정상이라, 아침 7시의 7.85는 저녁 8시에 8.15인 경우가 많습니다.
그리고 아무것도 pH를 소모하지 않습니다. pH는 비축량이 아니라 지금 물에 녹아 있는 것들의 결과이고, 가장 큰 입력은 이산화탄소입니다. CO2는 물에 녹아 탄산이 됩니다. 바깥 공기의 CO2는 약 420 ppm입니다. 창문을 닫아둔 집은 별것 안 해도 800~1500 ppm이 되고, 수조는 지구가 아니라 방과 평형을 이룹니다. 해수어항의 낮은 pH 대부분이 여기서 오고, 섬프에 넣는 어떤 가루도 공기를 바꾸지 못합니다.
해수어항의 알칼리니티란 실제로 무엇인가
알칼리니티는 pH가 움직이지 않은 채로 물이 산을 흡수할 수 있는 용량입니다. 해수에서 이 용량은 거의 전부 탄산수소염과 탄산염입니다. 단위는 dKH입니다. 1 dKH는 탄산칼슘 환산 17.9 ppm이고, 키트가 meq/L 척도를 쓴다면 2.8 dKH가 1 meq/L입니다.
자연 해수는 약 7 dKH입니다. 수조는 보통 711 사이로 운용하고, 대부분의 믹스드 리프는 89 근처에 자리 잡으며, 정확한 값보다 무엇을 골랐든 그 값을 유지하는 게 더 중요합니다.
해수어항의 알칼리니티는 두 가지 일을 동시에 합니다.
완충합니다. 방에서 온 CO2든 질산화 박테리아가 만드는 산이든 산이 물에 들어오면 탄산수소염이 흡수해서 pH가 덜 움직입니다. 9 dKH 수조는 6 dKH 수조와 같은 CO2 충격을 받아도 pH 하락이 더 작습니다.
그리고 먹힙니다. 산호와 산호말류는 골격을 만들려고 물속 탄산염을 끌어다 씁니다. 믹스드 리프는 하루 0.31.0 dKH, SPS 위주 수조는 13 dKH를 소모하고, 1 dKH가 소모될 때마다 칼슘 약 7 ppm이 함께 빠져나갑니다. 알칼리니티가 이 취미에서 가장 많이 측정되는 수치인 이유, 그리고 물갈이 사이에 알칼리니티는 서서히 떨어지는데 pH는 그저 지금 있는 것을 보고할 뿐인 이유가 여기 있습니다.
pH와 알칼리니티의 차이, 그림 하나로
자동차에는 연료 게이지와 속도계가 있습니다. 알칼리니티는 연료입니다. 양이고, 엔진이 돌면서 소모되고, 일정에 맞춰 채웁니다. pH는 속도입니다. 지금 이 순간의 측정값이고, 연료가 얼마나 남았는지 말고도 많은 것에 좌우됩니다.
연료가 가득한 채 제한속도 50 구간을 30으로 달리는 차에 기름이 필요하지는 않습니다. 8.6 dKH에 pH 7.8인 해수어항에 알칼리니티가 필요하지는 않습니다. 필요한 건 CO2를 들여다보는 일입니다.
수족관에서 pH와 알칼리니티의 관계
둘은 연결되어 있지만 약하게 연결되어 있고, 그 연결은 CO2를 거칩니다.
CO2 농도가 고정된 상태에서는 알칼리니티가 높을수록 pH도 높아지는 게 맞지만, 많이 높아지지는 않습니다. 공기는 그대로 둔 채 수조를 7 dKH에서 11 dKH로 올리면 평형 pH는 대략 0.2 오릅니다. CO2를 바꾸면 훨씬 큽니다. 같은 8 dKH 물이 바깥 공기에서는 8.2~8.3 근처에 자리 잡고, 1000 ppm짜리 방에서는 8.0 아래에 머물 수 있습니다. CO2가 큰 레버입니다. 알칼리니티는 작은 레버입니다.
반대 방향도 중요합니다. 알칼리니티를 무엇으로 올리느냐가 pH의 움직임을 결정하기 때문입니다.
- 탄산수소나트륨(베이킹소다)은 알칼리니티를 올리고 pH를 아주 살짝 내립니다. pH가 이미 높을 때 고르세요.
- 탄산나트륨(소다애시, 또는 베이킹소다를 한 시간 구운 것)은 알칼리니티를 올리고 pH를 0.1 단위로 몇 눈금 밀어올립니다. 이 pH 상승은 수조가 방에서 CO2를 다시 끌어들이면서 몇 시간에 걸쳐 사라집니다. 알칼리니티는 남습니다.
- Kalkwasser(수산화칼슘)는 알칼리니티, 칼슘, pH를 함께 올리고 셋 중 pH를 가장 강하게 끌어올립니다. 용기 안에서는 pH 12를 넘고, 반드시 천천히 떨어뜨려야 하며 절대 한꺼번에 부으면 안 됩니다. 한 덩어리가 pH를 8.5 너머로 튀게 하고 탄산칼슘을 눈처럼 석출시킬 수 있기 때문입니다.
셋 다 섬프의 수류가 센 곳에 넣습니다. 본수조의 흐름 없는 구석에는 절대 넣지 마세요. 살아 있는 것에 닿기 전에 퍼져야 하니까요. pH 버퍼라고 파는 제품은 무엇이든 이 셋 중 하나이거나 그 혼합물이니, 넣기 전에 손에 든 게 무엇인지 알고 넣으세요.
어느 쪽이 잘못됐나: 판단표
두 측정값을 같은 시각에, 되도록 소등 한두 시간 전에 재고 해당하는 행을 찾으세요. 여기서 정상 pH는 늦은 오후 기준 8.08.4, 정상 알칼리니티는 711 dKH이면서 내 목표에서 약 0.5 dKH 이내를 뜻합니다.
| pH | 알칼리니티 | 보통 벌어지고 있는 일 | 손댈 곳 | 할 일 |
|---|---|---|---|---|
| 낮음(7.7~7.9) | 정상 | 방 공기의 CO2. 단연 가장 흔한 경우. | 공기 | 스키머에 바깥 공기나 CO2 스크러버, 밤에 켜는 리퓨지움 조명, 또는 알칼리니티 공급원으로 kalkwasser. 버퍼는 안 됩니다. |
| 낮음 | 낮음(7 미만) | 소모량이 도징을 앞질렀거나, 펌프가 멈췄거나, 새 수조가 질산화로 알칼리니티를 태웠음. | 알칼리니티 | 하루 1 dKH, 되도록 그 절반 속도로 소다애시나 kalkwasser를 써서 pH도 함께 올리기. 그다음 소모량 측정. |
| 정상 | 낮음 | 기체 교환은 좋고 비축량이 얇음. | 알칼리니티 | 위와 같음. 여기서는 탄산수소나트륨도 괜찮음. |
| 정상 | 높음(11 초과 또는 목표를 한참 넘음) | 과다 도징, 또는 산호가 소모를 멈춤. | 알칼리니티 | 도징 중단, 소모로 내려오게 두고, 소모량이 왜 떨어졌는지 찾기. |
| 낮음 | 높음 | 버퍼의 함정. 방 CO2는 그대로인데 알칼리니티 제품으로 pH를 쫓음. | 알칼리니티, 그다음 공기 | 버퍼 중단. 소모로 알칼리니티가 목표까지 내려오게 두기. 그다음 CO2 처리. |
| 높음(8.5 이상) | 정상 | 프로브 교정 불량, 또는 kalk나 소다애시 대량 도징이 아직 가라앉는 중. | 먼저 확인 | 프로브 교정. 진짜라면 kalk를 더 긴 시간에 나눠 넣거나 일부를 탄산수소나트륨으로 교체. |
| 높음 | 높음 | Kalk 또는 소다애시 과다 도징. 석출 위험. | 둘 다, 천천히 | 도징 중단. 산에 손대지 말 것. 목표에 맞는 소금으로 물갈이. |
| 높음 | 낮음 | 강한 CO2 제거(스크러버, 큰 리퓨지움)에 그 아래에서 비축량이 소모됨. 드묾. | 알칼리니티 | pH를 더 밀어올리지 않는 탄산수소나트륨. |
이 질문의 트래픽 대부분은 두 행에서 나옵니다. 알칼리니티 정상에 pH 낮음, 그리고 알칼리니티 높음에 pH 낮음입니다. 두 번째는 첫 번째를 잘못 처리했을 때 생기는 일입니다.
알칼리니티가 이미 정상이라면 절대 알칼리니티 버퍼로 pH를 고치지 마세요
아침 pH가 7.85이고 알칼리니티가 8.6 dKH인데 pH 버퍼를 넣는다고 해보죠. 거의 항상 탄산나트륨이거나 탄산염과 탄산수소염 혼합물입니다. 200리터(53갤런) 시스템에서 그걸로 1 dKH는 소다애시 약 4그램입니다. pH가 8.2를 찍을 수도 있습니다. 이후 몇 시간 동안 방의 CO2가 다시 녹아들고, pH는 공기가 정해준 자리로 미끄러져 돌아오고, 8.6 대신 9.6 dKH가 남습니다.
내일 프로브는 7.9라고 합니다. 더 넣습니다. 일주일이면 12나 13 dKH인데 pH는 거의 움직이지 않았고, 높은 알칼리니티 옆에 정상 칼슘이 있는 게 석출의 레시피라 히터와 펌프 임펠러에 탄산칼슘이 껍질처럼 붙고, SPS는 하루 사이에 dKH가 5나 출렁이는 걸 겪고 그 티를 내고 있습니다.
버퍼는 원인을 건드린 적이 없습니다. CO2는 공기에서 오고, 공기는 그대로이고, 물은 언제나 그 공기와의 균형으로 되돌아갑니다. 닫힌 창문을 도징으로 이길 수는 없습니다.
우선순위도 느낌과는 반대입니다. 안정적인 7.9는 잘 굴러가는 수조 여럿이 몇 년씩 안고 사는 가벼운 핸디캡입니다. 일주일 안에 2 dKH씩 양쪽으로 출렁이는 알칼리니티는 진짜 위협이고, 낮은 pH보다 훨씬 흔한 SPS 조직 손실 원인이니, pH를 손보는 동안에도 알칼리니티부터 지키세요.
실제로 pH를 움직이는 건 다른 도구 상자입니다. 스키머 흡입구에 바깥 공기나 CO2 스크러버, 반대 조명 스케줄의 리퓨지움, 또는 알칼리니티 공급원으로서의 kalkwasser입니다. 해수어항 pH 올리는 법에서 각각을 수고 순서대로 다뤘습니다.
측정값이 의미를 갖도록 각각을 재는 법
pH. 비색 키트는 잘해야 0.2 단위를 구분하는데 그게 하루 변동폭 전체이니, 여기서는 프로브가 값어치를 합니다. 매달 7.0과 10.0 버퍼 용액으로 교정하고, 끝을 젖은 상태로 유지하고, 매번 같은 시각에 읽으세요. 시각이 붙어 있지 않은 pH 측정값은 거의 쓸모가 없습니다.
알칼리니티. 0.1 dKH까지 읽는 적정 키트로, 같은 시각에, 도징을 안 하면 주 23회, 도징을 하면 매일, 그리고 항상 도징이 들어가기 전에 재세요. 브랜드가 다르면 같은 물에서도 0.30.5 dKH씩 다르게 나오니 키트를 바꿀 때는 기록해 두세요. 항목별 측정 주기는 해수어항 수질 측정 주기에 정리되어 있습니다.
폭기 테스트. 수조 물 250 mL(한 컵)를 떠서 pH를 읽고, 창밖에서 공기를 끌어오는 에어스톤으로 한 시간 동안 폭기하세요. pH가 오르면 방이 문제였습니다. 안 오르면 다음은 알칼리니티를 확인하세요.
두 숫자를 같은 시각에 나란히 기록하는 것, 이게 진단의 전부입니다. 평평한 알칼리니티 선 위에서 주마다 낮게 머무는 pH는 CO2입니다. 알칼리니티 선이 미끄러져 내려가고 pH가 조금 뒤따르는 건 소모입니다. 일일 알칼리니티 소모량 계산하는 법이 그 기울기를 도징량으로 바꿔주고, 알칼리니티 소모량 계산기에 측정값을 넣으면 대신 계산해 줍니다. 알칼리니티를 정말 올려야 한다면 해수어항 알칼리니티 올리는 법에서 안전하게 도징하는 법을 다루고, 해수어항 수질 목표표에는 전체 표와 고치는 순서가 있습니다.
둘 다 기록하고 함께 읽으세요
테스트 한 번으로는 관계가 보이지 않습니다. 같은 시각에 잰 한 달치 짝에서는 보입니다. 알칼리니티가 떨어져서 pH가 낮은 건지, 알칼리니티는 버티는데 pH가 낮은 건지를 보여주는 게 바로 그것이고, 이 글이 다루는 판단 전체가 그겁니다.
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Google Sheets에서 사본 만들기 (Google 계정 필요 · 영어만)
Excel 버전 다운로드 (계정 불필요)무료이고 이메일 등록도 출처 표기도 필요 없습니다. 측정값은 목표 범위 안이면 초록, 밖이면 빨강으로 바뀌고, 그래프에는 목표 범위가 점선으로 그려집니다.
pH 범위는 8.0~8.4로, 알칼리니티 범위는 목표 양쪽으로 0.5 dKH씩 잡으세요. 초록 알칼리니티 칸 위에 빨간 pH 칸이 있다면 표의 맨 윗줄입니다.
pH와 알칼리니티를 헷갈리지 않는다는 건 오늘 아침에 이상해 보인 쪽에 반응하는 대신, 둘을 같은 시각에 기록하고 짝으로 읽는 일입니다. Recif는 이 문제를 해결하려고 저희가 만든 해수 관리 앱입니다. 모든 측정값을 기록하고, 각 항목을 내가 정한 목표 범위와 함께 그래프로 그려서 평평한 알칼리니티 선 위에 낮게 깔린 pH가 한눈에 보이게 하고, 알칼리니티 소모량 추세를 계산하고, 너무 오래 측정하지 않은 항목이 있으면 알려주고, 수조 전체를 하나의 안정성 점수(Stability Score)로 보여줍니다. 지금 App Store와 Google Play에서 받을 수 있습니다.