표제지
목차
기술개발 계획 요약서 10
1. 서론 11
2. 국내외의 관련 연구 및 적용사례 16
3. 폐석탄광지역 오염특성 분석 29
3.1. 폐석탄광지역 정밀조사 자료 종합 분석 29
3.1.1. 연도별 토양오염실태 정밀조사 수행현황 29
3.1.2. 폐석탄광 지역 오염현황 30
3.1.3. 폐석탄광 지역 토지이용 현황 32
3.2. 폐석탄광 주변 비소오염 토양특성 규명 33
3.2.1. 폐석탄광 주변 비소오염 특성조사 33
3.2.2. 연구대상 토양특성 규명 34
4. 비소거동 특성 분석 40
4.1. 용출특성 및 공법 선정 40
4.1.1. 토양 내 중금속 및 비소 용출법 관련 문헌 검토 40
4.1.2. 용출법의 선별 및 중금속 용출특성 예비실험 42
4.1.3. 폐석탄광 토양 내 비소 용출특성 평가 43
4.1.4. 폐석탄광 주변 토양으로부터 용출 가능한 비소 농도 분석방법 도출 44
4.2. 안정화 적용방안 도출 49
4.2.1. 안정화제 특성 평가 49
4.2.2. 토양 내 비소 안정화에 따른 특성 평가 51
4.2.3. 폐석탄광 주변 토양 내 비소 안정화제 선정 및 혼합비율 도출 57
5. 폐석탄광 대상 토양개량복원 방안 검토 59
5.1. 복토재 사용량 절감 가능성 검토 59
5.1.1. 시험 배경 59
5.1.2. 대상토양 선정 및 특성 분석 60
5.1.3. 컬럼시험 방법 65
5.1.4. 컬럼시험 결과 69
5.2. 안정화제의 유실억제제 활용 가능성 검토 95
5.2.1. 시험 배경 95
5.2.2. 대상토양 선정 및 특성 분석 96
5.2.3. 인공강우시험 방법 97
5.2.4. 인공강우시험 결과 100
6. 현장실증시험 105
6.1. 현장실증시험 부지 선정 105
6.1.1. 부지선정 개요 105
6.1.2. 현장실증시험 후보지 조사 106
6.2. 현장실증시험구 조성 107
6.2.1. 공법 적용 개요 107
6.2.2. 시험구 조성 계획 107
7. 결론 110
7.1. 폐석탄광지역 오염특성 분석 110
7.1.1. 폐탄광 주변 비소오염 토양특성 규명 110
7.2. 비소 거동특성 분석 110
7.2.1. 용출특성 및 안정화 효율 평가 방법 110
7.2.2. 안정화 적용방안 도출 110
7.3. 폐석탄광 대상 토양개량복원 방안 검토 111
7.3.1. 복토재 사용량 절감 가능성 검토 111
7.3.2. 안정화제의 유실억제제 활용가능성 검토 112
8. 2차년도 연구수행 계획 114
8.1. 폐탄광지역 환경조건에 맞는 오염특성별 복원공법의 현장평가 114
8.2. 현장 맞춤형 공법 개발 115
8.2.1. 실증시험 종합평가 115
8.2.2. 장기 안정성 평가 115
8.2.3. 폐탄광지역 복원공법 선정을 위한 조사 방법 정립 115
8.2.4. 개념설계(안) 작성 116
8.2.5. 유지관리방안 수립 117
9. 참고문헌 118
[표 2.1] 고형화/안정화공법에 적용한 안정화제와 적용 빈도(USEPA, 2000) 18
[표 2.2] 미국과 유럽에서 안정화/고형화 공정으로 수행된 오염토양 복원에 대한 현장사례 19
[표 2.3] 국외 토양 안정화 관련 선행연구 20
[표 2.4] 국외 토양 안정화 관련 특허 동향 21
[표 2.5] 국내외 관련 기술개발 현황 및 활용범위 28
[표 3.1] 환경부 2014~2018년 폐탄광지역 토양오염실태 정밀조사 오염현황 30
[표 3.2] 환경부 2014~2018년 폐탄광지역 토양오염실태 정밀조사 오염필지 토지이용현황 32
[표 3.3] 국가별 석탄 내 비소 농도 33
[표 3.4] 대상토양의 이화학 특성 측정 결과 35
[표 3.5] 대상토양의 토성 분석 결과 36
[표 3.6] 연속추출에 따른 단계별 비소 농도(mg/kg) 39
[표 4.1] 토양 내 중금속 및 비소 용출특성 평가를 위한 단일 용출법 41
[표 4.2] 용출실험 조건 42
[표 4.3] 용출제에 의한 용배 - 성창, 옥동, 부국탄광 토양 내 비소 용출농도 44
[표 4.4] 다중회귀분석에 이용된 독립변수 및 종속변수 값 47
[표 4.5] 안정화제의 화학적 특성 50
[표 4.6] 안정화제 혼합 토양 pH 52
[표 4.7] 안정화 및 용출제에 의한 용배-성창, 옥동, 부국탄광 토양 내 비소 및 중금속 용출농도(mg/kg) 56
[표 4.8] 지화학모델링에 적용된 하천수의 수질 특성(이평구 외, 2011) 58
[표 5.1] 컬럼시험을 위한 토양시료 채취대상 농경지 후보지 사전오염도 분석결과 60
[표 5.2] 컬럼실험을 위한 토양시료 채취대상 농경지 후보지 현황 61
[표 5.3] 컬럼시험을 위한 토양시료 채취대상 농경지 시료채취 현황 62
[표 5.4] 컬럼시험 대상 토양 오염도 분석결과 63
[표 5.5] 컬럼시험 대상 토양 이화학 특성 분석결과 64
[표 5.6] 컬럼시험 대상 토양 토성 분석결과 64
[표 5.7] 컬럼설치, 모종식재, 시비처방 현황 66
[표 5.8] 농작물(벼) 및 토양 채취일자 67
[표 5.9] 컬럼 잔류토양 분석법 68
[표 5.10] 토양용액 모니터링 결과 - pH 73
[표 5.11] 토양용액 모니터링 결과 - EC(dS/m) 75
[표 5.12] 토양용액 모니터링 결과 - ORP(mV) 77
[표 5.13] 토양용액 모니터링 결과 - Fe(mg/L) 79
[표 5.14] 토양용액 모니터링 결과 - Mn(mg/L) 81
[표 5.15] 토양용액 모니터링 결과 - Ca(mg/L) 83
[표 5.16] 토양용액 모니터링 결과 - As(mg/L) 85
[표 5.17] 유기산추출법에 의한 컬럼 잔류토양 내 비소(As)의 생물학적 유효도 분석결과 88
[표 5.18] 컬럼 잔류토양 내 비소(As)의 분획특성 분석결과(Wenzel et al.(2001) 추출) 90
[표 5.19] 컬럼 잔류토양 이화학특성 분석결과 92
[표 5.20] 컬럼 벼(쌀알 및 뿌리)의 비소 함량 분석결과 94
[표 5.21] 인공강우시험을 위한 토양시료 채취대상 농경지 시료채취 현황 96
[표 5.22] 인공강우시험 대상 토양 오염도 분석결과 96
[표 5.23] 인공강우시험 대상 토양 안정화제 투여비율 97
[표 5.24] 인공강우시험을 위한 토조배치 현황 98
[표 5.25] 인공강우시험 방법 99
[표 5.26] 토양유실량 측정결과 101
[표 5.27] 유거수 내 부유물질 누적함량 측정결과 103
[표 5.28] 유거수 내 칼슘(Ca) 및 철(Fe) 함량 분석결과 104
[표 6.1] 현장실증시험 대상 필지 현황 106
[표 6.2] 현장실증시험용 복토재 전함량분석결과 108
[그림 1.1]/[그림 1.2] 광해발생현황(한국광해관리공단, 2016년) 12
[그림 2.1] 미국 슈퍼펀드 정화기술 적용현황(1982-2002)(USEPA, 2004) 17
[그림 2.2] 오염물에 따른 토양복원기술의 적용성(USEPA, 2006) 17
[그림 2.3] Bunker Hill 부지 처리 전ㆍ후의 광경 23
[그림 2.4] 국내에서 적용된 주요 안정화제 및 주요 제거 기작 26
[그림 2.5] 급경사지 토양개량복원 설계기준 개발 현장실증시험 전경(한국광해관리공단, 2017) 27
[그림 3.1] 수계별 환경부 정밀조사 폐탄광 현황(56개 탄광) 30
[그림 3.2] 수계 권역별 폐탄광지역 오염현황(2014~2018년, 환경부) 31
[그림 3.3] 수계 권역별 폐탄광지역 오염필지 토지이용현황(2014~2018년, 환경부) 32
[그림 3.4] 연속추출에 따른 토양 내 비소 존재형태 비율 38
[그림 4.1] 용출제에 따른 석회석 안정화 토양 내 비소 및 중금속 용출효율 43
[그림 4.2] 단일용출법에 의해 용출된 비소 함량과 연속추출 1~3단계에서 용출된 비소함량의 비교 45
[그림 4.3] 회귀식에 의해 결정된 값(regression result)과 실제값(actual value)의 산점도 및 상관분석 결과 48
[그림 4.4] X선 회절분석 결과 51
[그림 4.5] 석회석 안정화와 용출제에 따른 용배-성창, 옥동탄광 밭 토양 내 비소 및 중금속 용출 53
[그림 4.6] 석회석 안정화와 용출제에 따른 부국탄광 논 토양 내 비소 및 중금속 용출 54
[그림 4.7] 제강슬래그 안정화와 용출제에 따른 옥동탄광 토양 내 비소 및 중금속 용출 54
[그림 4.8] 제강슬래그 안정화와 용출제에 따른 부국탄광 토양 내 비소 및 중금속 용출 55
[그림 4.9] 석회석 혼합비에 따른 D999 토양 pH 57
[그림 4.10] 석회석에 의한 하천수 pH 모델링(Geochemist's workbench) 58
[그림 5.1] 컬럼시험 대상 토양 토성 분석결과 65
[그림 5.2] 컬럼시험 개요도 66
[그림 5.3] 컬럼 설치현황 66
[그림 5.4] 컬럼 토양용액 채수 및 현장항목 측정 현황 68
[그림 5.5] 벼 성장현황 69
[그림 5.6] 토양용액 모니터링 결과 - pH 74
[그림 5.7] 토양용액 모니터링 결과 - EC 76
[그림 5.8] 토양용액 모니터링 결과 - ORP 78
[그림 5.9] 토양용액 모니터링 결과 - Fe 80
[그림 5.10] 토양용액 모니터링 결과 - Mn 82
[그림 5.11] 토양용액 모니터링 결과 - Ca 84
[그림 5.12] 토양용액 모니터링 결과 - As 86
[그림 5.13] 토양용액의 pH 및 ORP로 추정한 비소 종(species) 87
[그림 5.14] 컬럼 잔류토양 내 비소(As)의 분획특성 분석결과(Wenzel et al.(2001) 추출) 91
[그림 5.15] 컬럼 벼(쌀알 및 뿌리)의 비소 함량 분석결과 94
[그림 5.16] 인공강우시험 토조 내 안정화제 적용조건 97
[그림 5.17] 강우균등계수 산출시험 현황 98
[그림 5.18] 인공강우시험 모식도 99
[그림 5.19] 인공강우시험 현황 99
[그림 5.20] 인공강우시험 강우균등계수 시험결과 100
[그림 5.21] 토양유실량 측정결과 101
[그림 5.22] 유거수 내 부유물질 측정결과 103
[그림 5.23] 유거수 내 칼슘(Ca) 및 철(Fe) 함량 분석결과 104
[그림 6.1] 현장실증시험 대상지역 선정 105
[그림 6.2] 현장실증시험 시험구 조성 모식도 107
[그림 6.3] 현장실증시험 부지조성 및 시험구설치 전경 109
[그림 8.1] 현장실증시험 모니터링 계획 114
[그림 8.2] 폐탄광지역 복원공법 선정을 위한 조사 방법 정립 115
[그림 8.3] 개념설계(안) 작성 방향 116