목차
[표제지]=0,1,1
제출문=0,2,1
요약문=0,3,2
목차=i,5,6
표목차=vii,11,1
그림목차=viii,12,3
제1장 서언=xi,15,1
1.1. 연구배경 및 필요성=1,16,2
1.2. 연구목적=2,17,2
1.3. 연구수행 방향=3,18,1
1.4. 연구추진 흐름=4,19,1
제2장 석탄광 광해방지사업=4-1,20,1
2.1. 폐탄광 현황=5,21,2
2.2. 폐광산지역에 대한 국내 광해방지사업=6,22,2
2.3. 광해 방지사업 현황=7,23,2
2.3.1. 산림복구사업=8,24,2
2.3.2. 수질개선 사업=10,26,4
2.3.3. 지반침하 방지사업=13,29,2
2.3.4. 폐 공가, 폐 시설물 철거 사업=14,30,2
2.4. 외국 기술동향=15,31,1
2.4.1. 토양오염복원기술 분류 및 복원기술 선정 시 토양 특성=15,31,1
2.4.2. 식물복원공정(Phytoremediation)=16,32,1
가. 기술개요=16,32,1
나. 공정의 원리=16,32,2
1) 식물추출(Phytoextraction)=18,34,1
2) 근권여과(Rhizofiltration)=18,34,1
3) 식물안정화(Phytostabilization)=18,34,1
4) 근권분해(Rhizodegradation)=18,34,2
5) 식물분해(Phytodegradation)=19,35,1
6) 식물휘발화(Phytovolatilization)=19,35,1
7) 수리적 조절(Hydraulic Control)=19,35,1
8) 완충수로(Riparian Corriders/Buffer Strips)=19,35,2
다. 영향인자=20,36,1
1) 오염물질 특성=20,36,1
2) 오염부지의 깊이=21,37,1
3) 식물종=21,37,1
라. 처리대상물질=21,37,1
마. 제한요소=22,38,1
2.4.3. 산림복구사업 기술 동향=22,38,3
2.4.4. 산성광산배수(AMD : Acid Mine Drainage) 정화 기술 동향=24,40,1
가. Water Control Method=24,40,1
1) 갱구폐쇄법(Caps And Covers)=24,40,1
2) Surface Water Diversion=24,40,2
3) Underground Grouting=25,41,1
나. Active Treatment=25,41,1
1) Aeration/Oxidation=25,41,1
2) Neutralizers=26,42,1
3) 기타=26,42,1
다. Passive Treatment=26,42,1
1) Natural Wetland=26,42,1
2) Aerobic Constructed Wetlands=27,43,1
3) Anaerobic Wetlands=28,44,1
4) Anoxic Limestone Drains(ALDs)=28,44,2
5) Successive Alkalinity Producing Systems(SAPS)=29,45,2
6) Open Limestone Channels(OLCs)=30,46,2
2.4.5. 지반침하방지 기술 동향=32,48,1
가. 영국 Pipon, North Yorkshire=32,48,1
나. Florida=32,48,1
1) 사례 1=32,48,1
2) 사례 2=32,48,1
3) 사례 3=32,48,1
다. Johannesburg, South Africa=33,49,1
라. Paris, France=33,49,1
마. Round Rock, Texas=33,49,1
제3장 폐석회 활용=34,50,1
3.1. 정의 및 발생 현황=35,51,3
3.2. 법적 분류 및 처리규정=37,53,4
3.3. 폐석회의 국내ㆍ외 활용사례=41,57,3
3.4. 폐석회에 관한 주요연구 사례=43,59,1
3.4.1. 폐석회를 이용한 매립지 성토재 및 석회질 비료 활용에 관한 연구=44,60,4
3.4.2. 폐석회를 이용한 산성광산배수(AMD) 수질개선 활용에 관한 연구=48,64,7
제4장 사업범위 및 방법=54-1,71,1
4.1. 사업 범위 및 방법=55,72,1
4.1.1. 사업 범위=55,72,1
4.1.2. 시험방법=55,72,1
가. 예비시험=55,72,1
1) 시험재료=55,72,2
2) 시험방법=57,74,1
가) 시험재료의 화학적 특성(ICP에 의한 분석)=57,74,1
나) 폐석회의 물리화학적 특성 조사(XRF, XRD에 의한 분석)=57,74,1
다) Column Leaching Test=57,74,3
라) Lysimeter Experiment=59,76,6
마) Greenhouse Bioassay=65,82,3
나. 현장적용 시험포장설치 및 처리내용=68,85,1
1) 시험포장의 설치=69,86,3
2) 폐석회를 복토재의 토양개량제로 활용하기 위한 시험 처리구=72,89,1
3) 폐석회 활용 현장적용 시험 포장 설치 및 산림복구공사 진행 모습=73,90,8
4) 폐석회 분석=81,98,1
5) 폐석탄 고형 폐기물 분석=81,98,1
6) 유출수 및 유거수 분석=81,98,1
7) 토양시료 분석=81,98,1
8) 식생분석=81,98,2
4.2. 폐석회의 폐석탄광산 복원 활용가능성 판정방안=82,99,1
4.3. 연구지역의 지형 및 지질학적 특성=82,99,1
4.3.1. 조사지역의 개요=82,99,2
4.3.2. 지질 및 광산 개요=83,100,2
4.3.3. 조사지역 토양의 분류학적 특성=84,101,1
가. 평안통(Pyengan Series)=84,101,2
나. 옥계통(Oggye Series)=85,102,1
다. 지곡통(Jigog Series)=85,102,1
라. 안룡통(Anryong Series)=86,103,1
4.4. 시료분석에 대한 분석보장 및 관리방법(QA/QC)=86,103,1
4.4.1. 토양 시료분석에 대한 분석보장 및 정도 관리방법(QA/QC)=86,103,3
4.5. 결과 및 고찰=88,105,1
4.5.1. 예비시험재료(폐석회, 폐석탄, 복토재)의 화학적 특성=88,105,3
4.5.2. 폐석회의 물리ㆍ화학적 특성(XRF와 XRD에 의한 분석)=90,107,5
4.5.3. Column Leaching Experiment=94,111,10
4.5.4. Lysimeter Experiment=103,120,1
가. 관수량에 따른 유거수의 pH 변화=103,120,3
나. 관수량에 따른 유거수의 EC 변화=105,122,2
다. 유거수 내 음이온의 용출 농도 변화=106,123,2
라. 유거수 내 양이온의 용출 농도 변화=108,125,3
마. 유거수 내 중금속 용출 농도 변화=110,127,2
4.5.5. Greenhouse Bioassay=112,129,1
가. 1차 재배시험=112,129,1
1) Germination 시험=112,129,1
2) Pot 시험=113,130,2
나. 2차 재배시험=114,131,3
4.5.6. Field Application=117,134,1
가. 시험포장 처리구별 유거수의 화학적 특성조사=117,134,1
1) 유거수 중의 pH 농도 변화=117,134,4
2) 유거수 중의 음이온(CI-, SO₄2-) 농도변화(이미지참조)=120,137,5
3) 유거수 중의 중금속 용출 농도변화=124,141,4
나. 시험포장 처리구별 토양의 pH 변화=127,144,2
다. 시험포장 처리구별 식물 성장분포 및 식생 Surface Cover 조사=128,145,2
1) 처리구별 식물 성장분포조사=129,146,4
2) 처리구별 식물 Surface Cover 조사=132,149,5
제5장 결론=136-1,154,5
제6장 종합고찰=140-1,159,6
제7장 결언 및 제언=146,165,1
7.1. 결언=147,166,2
7.1.1. 폐석회의 활용 방안 : 산림훼손 복구사업=148,167,1
가. 폐석탄의 사면안정=148,167,1
1) 실험근거=148,167,1
2) 활용방법=148,167,1
3) 문제점=148,167,1
나. 복토 및 토양개량=148,167,1
1) 실험근거=148,167,2
2) 활용방법=149,168,1
3) 문제점=149,168,1
7.1.2. 폐석회의 성형처리 후 활용 : 수질개선 사업 및 지반침하방지사업=149,168,1
가. 수질개선=149,168,1
1) 실험근거=149,168,1
2) 활용방법=149,168,2
3) 문제점=150,169,1
나. 지반침하방지=150,169,1
1) 실험근거=150,169,1
2) 활용방법=150,169,1
7.1.3. 폐석회 활용 연구결과 현장적용=150,169,1
가. 현장 적용 후 사면안정=150,169,1
1) 실험결과=150,169,2
2) 활용방법=151,170,1
3) 문제점=151,170,1
나. 식생조사 및 토양개량을 위한 복토=151,170,1
1) 실험결과=151,170,1
2) 활용방법=151,170,2
3) 문제점=152,171,2
7.2. 제언=154,173,1
참고문헌=155,174,3
부록=158,177,1
부록I (2004 미국광산복원학회 발표 논문)=159,178,12
부록II (공사 전ㆍ후 현장 전경)=171,190,20
표1. 연도별 전국 무연탄광수, 생산량, 폐탄광수=5,21,1
표2. 산림 복구 및 폐석 유실 방지 계획 및 추진 현황(Unit:백만원)=9,25,1
표3. 자연정화 시설 설치계획 및 추진현황(Unit:백만원)=12,28,1
표4. 지반침하 방지사업 계획 및 추진현황(Unit:백만원)=14,30,1
표5. 폐 공가와 폐 시설물 및 저탄장 정비계획 및 추진현황(Unit:백만원)=15,31,1
표6. 복원기술 선정 시 고려하여야 할 토양의 특성=17,33,1
표7. 오염물질별 식물복원공정의 처리효과=21,37,1
표8. 토양입경별 식물복원공정의 처리효과=21,37,1
표9. 폐탄광 폐수 복원기술 적용 예=31,47,1
표10. 폐석회의 국내 재활용 사례=42,58,1
표11. 외국의 폐석회 처리현황=43,59,1
표12. 폐석회와 석분 슬러지를 배합하여 성형한 후 각각 1시간씩 열처리한 공시체의 부피비중 및 흡수율(%)=50,66,1
표13. 1차 Column Leaching Test에 사용된 시료의 충진 내역=58,75,1
표14. 2차 Column Leaching Test에 사용된 시료의 충진내역=59,76,1
표15. 유거수 중의 각 이온성분에 대한 분석방법=64,81,1
표16. 현장 시험포장 각 처리구별 처리내역=68,85,1
표17. pH Meter 전극(Corning 245)의 Calibration 결과=86,103,1
표18. pH Meter의 정밀도 측정=87,104,1
표19. ICP, AAS, Automated Ion Analyzer(AIA)를 이용한 토양 및 작물체 시료의 정밀도 분석 결과=87,104,1
표20. 분석 원소의 회수율 Test 결과와 STD Calibration Curve=88,105,1
표21. 폐석회와 폐석탄, 복토재의 화학적 특성=89,106,1
표22. 토양환경보전법에 의한 폐석회의 용출시험 결과(Unit:㎎/㎏)=90,107,1
표23. XRF를 이용한 폐석회와 폐석탄의 구성성분 비교=91,108,1
표24. 증류탑에서의 폐슬러지의 조성=92,109,1
표25. 폐석회 중의 입자크기 분포=94,111,1
표26. 폐석회 처리에 따른 잔디와 바랭이의 1차 발아 시험결과(Unit:%)=112,129,1
표27. Pot 시험에서의 잔디와 바랭이의 생장길이(파종 20일 경과)(Unit:㎝)=114,131,1
표28. 2차 재배시험에서의 잔디와 바랭이의 발아율 결과(Unit:%)=115,132,1
표29. 시험포장 처리구별 식생 분포율=131,148,1
표30. 시험포장별 Surface Cover조사(Unit:㎠)=133,150,1
그림1. 연구추친 체계도=4,19,1
그림2. 우리나라의 1차 에너지 소비량 변화(에너지 통계연보, 2000)=5,21,1
그림3. 우리나라의 1차 에너지 공급량 변화(에너지 통계연보, 2000)=6,22,1
그림4. 석회를 이용한 중화 처리 공정(Sengupta, 1993)=13,29,1
그림5. 식물정화 공정 중 유기물, 산소 등의 물질대사 반응=20,36,1
그림6. Richmond Hill의 매립 모식도=23,39,1
그림7. 채굴이 끝난 Richmond Hill의 복원 과정(a)~(c)=23,39,2
그림8. Natural Wetland의 예=26,42,1
그림9. Aerobic Constructed Wetland의 예=27,43,1
그림10. Anaerobic Wetland의 예=28,44,1
그림11. ALD의 시공과정과 반응 후의 Limestone=29,45,1
그림12. SAPS의 시공과정과 유출수가 유입된 후의 전경=29,45,2
그림13. OLC의 시공 후 전경과 유출수의 유입 후 전경=30,46,1
그림14. 동양제철화학 전경 및 폐석회 슬러리의 고형화 과정=36,52,1
그림15. 소다회 생산 및 폐석회 발생 공정도=36,52,1
그림16. 폐석회와 석분 슬러지를 혼합하여 각각 1시간 씩 열처리한 공시체의 부피비중 변화도=51,67,1
그림17. 폐석회와 석분 슬러지를 혼합하여 각각 1시간 씩 열처리한 공시체의 흡수율=52,68,1
그림18. 시험에 사용된 폐석회와 폐석탄=56,73,1
그림19. Column Leachate 모형도=58,75,1
그림20. Lysimeter의 측면도와 평면도=60,77,1
그림21. 사면안정모사시험을 위한 Lysimeter의 구조=61,78,1
그림22. 폐석회, 폐석탄, 복토재를 Lysimeter에 충진하는 과정=62,79,1
그림23. 관수탱크 및 점적관수의 설치와 유거수, 침출수의 수거장치=63,80,1
그림24. 1차 Greenhouse Pot에서의 재배시험 처리=65,82,1
그림25. 2차 Greenhouse Pot에서의 재배시험 처리=66,83,1
그림26. (a)복토재와 (b)폐석탄의 석회요구량에 대한 완충곡선=67,84,1
그림27. 시험 포장의 대한 측면도와 평면도=69,86,1
그림28. 시험 포장 배치도=70,87,1
그림29. 집수 장치 및 탱크 모식도=71,88,1
그림30. 폐석회를 복토재의 토양개량제로 활용하기 위한 시험 처리구=72,89,1
그림31. 폐석회 활용 현장적용 시험 포장 설치 및 산림복구공사 과정(a~p)=73,90,8
그림32. 식생피복조사를 위한 WinRHIZO Program의 사용 예=82,99,1
그림33. 조사지역의 위치도=83,100,1
그림34. 폐석회의 XRD 분석 결과=93,110,1
그림35. 폐석회의 입도 분포도=93,110,1
그림36. Column을 통과한 Leachate의 pH 변화=95,112,1
그림37. Column을 통과한 Leachate의 EC의 농도 변화=96,113,1
그림38. Column을 통과한 Leachate의 SO₄2-의 농도변화(이미지참조)=97,114,1
그림39. 폐석회의 처리량과 처리방법을 달리했을 때 Leachate의 pH 변화=98,115,1
그림40. 폐석회의 처리량과 처리방법을 달리했을 때 Leachate의 EC 변화=98,115,1
그림41. 폐석회의 처리량과 처리방법을 달리했을 때 Leachate의 Cl- 변화(이미지참조)=100,117,1
그림42. 폐석회의 처리량과 처리방법을 달리했을 때 Leachate의 SO₄2- 변화(이미지참조)=100,117,1
그림43. 폐석회의 처리량과 처리방법을 달리했을 때 Leachate의 Ca 변화=101,118,1
그림44. 폐석회의 처리량과 처리방법을 달리했을 때 Leachate의 Na 변화=102,119,1
그림45. 폐석회의 처리량과 처리방법을 달리했을 때 Leachate의 Mg 변화=102,119,1
그림46. 폐석회의 처리량과 처리방법을 달리했을 때 Leachate의 K 변화=103,120,1
그림47. 관수량에 따른 유거수의 pH 변화=104,121,1
그림48. 관수량에 따른 유거수의 EC의 농도 변화=106,123,1
그림49. 관수량에 따른 유거수의 Cl- 변화(이미지참조)=107,124,1
그림50. 관수량에 따른 유거수의 SO₄2- 변화(이미지참조)=107,124,1
그림51. 관수량에 따른 유거수의 Ca의 농도 변화=108,125,1
그림52. 관수량에 따른 유거수의 Mg의 농도 변화=109,126,1
그림53. 관수량에 따른 유거수의 Na의 농도 변화=109,126,1
그림54. 관수량에 따른 유거수의 K 농도 변화=110,127,1
그림55. 관수량에 따른 유거수의 Al 농도 변화=111,128,1
그림56. 관수량에 따른 유거수의 Fe 농도 변화=111,128,1
그림57. 바랭이의 Greenhouse Pot 시험 결과=113,130,1
그림58. 잔디의 Greenhouse Pot 시험결과=113,130,1
그림59. 화학비료 처리시와 무처리시 잔디, 바랭이의 발아시험 결과=115,132,1
그림60. 화학비료 처리구와 무처리구의 질소 흡수율=116,133,1
그림61. 강수량에 따른 시험포장 유거수 중의 pH 변화=118,135,1
그림62. 강수량에 따른 시험포장 유거수 중의 pH 유의성 검증 결과=118,135,1
그림63. 복토처리와 무처리구간의 pH 유의성 검증 결과=119,136,1
그림64. 석회(CaCO₃) 층위 처리와 혼합처리구간의 pH 유의성 검증결과=120,137,1
그림65. 강수량에 따른 시험포장 유거수 중의 Cl- 농도 변화(이미지참조)=121,138,1
그림66. 강수량에 따른 시험포장 유거수 중의 Cl-에 대한 유의성 검증 결과(이미지참조)=122,139,1
그림67. 대조구와 처리구간의 Cl- 농도 대한 유의성 검증 결과(이미지참조)=122,139,1
그림68. 강수량에 따른 시험포장 유거수 중의 SO₄2- 농도 변화(이미지참조)=123,140,1
그림69. 강수량에 따른 시험포장 유거수 중의 SO₄2- 농도의 대한 유의성 검증 결과(이미지참조)=124,141,1
그림70. 강수량에 따른 시험포장 유거수 중의 Al 농도 변화=125,142,1
그림71. 강수량에 따른 시험포장 유거수 중의 Mn 농도 변화=125,142,1
그림72. 강수량에 따른 시험포장 유거수 중의 Fe 농도 변화=126,143,1
그림73. 강수량에 따른 시험포장 유거수 중의 Cu 농도 변화=126,143,1
그림74. 강수량에 따른 시험포장 유거수 중의 Pb 농도 변화=127,144,1
그림75. 시간에 따른 처리구별 토양의 pH 변화=128,145,1
그림76. 복토재와 폐석탄의 석회요구량에 대한 완충곡선=129,146,1
그림77. 시험포장 처리구별 식생분포율=132,149,1
그림78. 폐석탄(Control) 처리구에서의 Surface Cover=134,151,1
그림79. 석회(CaCO₃)요구량 100% 처리구에서의 Surface Cover결과=135,152,1
그림80. 폐석회요구량 100% 처리구에서의 Surface Cover결과=135,152,1
그림81. 폐석회요구량 50% 처리구에서의 Surface Cover결과=136,153,1
그림82. 폐석회요구량 25%처리구에서의 Surface Cover결과=136,153,1