[그림 1.1] 세계 비소 오염 지역 16

[그림 1.2] 국내 비소 유발 가능 지질 분포 17

[그림 1.3] 시간경과에 따른 ISCO 공법 적용 사례 19

[그림 1.4] 철과 망간으로 인한 피해사례 20

[그림 2.1] Windmill을 활용한 대수층 내 Air sparging 장치 계통도 24

[그림 2.2] 다중심도 주입/양수 가변 시스템 설계(안) 25

[그림 2.3] 지하수 이용 장치의 모식도 및 설계도 25

[그림 2.4] 현장 실증 부지 내 관정 모식도 33

[그림 2.5] 시료 채취 및 측정, 분석 33

[그림 3.1] 실증부지 지하수 조사 지점 36

[그림 3.2] 중국 산동성 예비 실증부지 38

[그림 3.3] 다중심도 주입/양수 가변 시스템 설계도 40

[그림 3.4] 지하수 이용 장치 정면 및 측면(좌), 하부(우) 모식도 41

[그림 3.5] 지하수 이용 장치 각 배관 모식도 및 제작 사진 41

[그림 3.6] 지하수 이용 장치 中 주탱크 도면 42

[그림 3.7] 지하수 이용 장치 中 주탱크 42

[그림 3.8] 비소의 pH에 따른 화학종 분포도 (a) As(III), (b) As(V) 45

[그림 3.9] 부식산 존재 하에 pH 변화에 따른 As(III) 제거 효율 변화 46

[그림 3.10] 온도와 pH에 따른 비소 침전 농도의 변화 47

[그림 3.11] 모노 클로라민을 이용한 As(III) 산화 47

[그림 3.12] 오존에 의한 As(III) 산화에 대한 pH의 영향 48

[그림 3.13] 황산염(SO₄²⁻) 농도에 따른 As(III) 제거 효율의 변화 48

[그림 3.14] COY社의 Anaerobic Chamber 50

[그림 3.15] 2가철의 산화 침전에 의한 비소의 농도 변화... 51

[그림 3.16] 2가철의 산소에 의한 산화 시 비소 및 pH에 따른... 52

[그림 3.17] 음이온별 2가철 산화 kinetic 영향... 53

[그림 3.18] As(V) 농도 변화에 따른 Fe(II)의 산화 kinetic 변화... 53

[그림 3.19] As(III)에 의한 Fe(II)의 산화 kinetic 변화 비교... 54

[그림 3.20] TEM 촬영을 통한 비소 유무에 따른 철 침전물의 결정상 분석 55

[그림 3.21] 산화제별 As(III) 산화 실험 56

[그림 3.22] As(III) 40 μM의 산화실험 결과([As(III)]＝ 3 mg/L) 57

[그림 3.23] 과망간산염을 사용한 비소와 망간의 동시 산화... 57

[그림 3.24] 전력발생량 확인을 위한 Windmill 발전기 및 태양광 패널 설치 사진 58

[그림 3.25] 청주시와 부여군의 풍속 비교 59

[그림 3.26] 0.8 kW Windmill(좌) 및 태양광 패널 모식도(우) 60

[그림 3.27] 측량조사 평면도 61

[그림 3.28] 실증부지 지하수 조사 지점 62

[그림 3.29] 실증부지 지하수 조사 63

[그림 3.30] 실증부지 수질 모니터링 위치도 64

[그림 3.31] 실증부지 지반조사 지점 위치도 65

[그림 3.32] 실증부지 조사지점 지질도 66

[그림 3.33] 실증부지 시추조사 위치도 66

[그림 3.34] 지층 단면도 69

[그림 3.35] SPE 여과 장치 및 비소 종 분리 방법 72

[그림 3.36] 산화제별 산화 효율 비교 실험 72

[그림 3.37] 기본 조건에서의 PM - As(III) 산화 그래프... 74

[그림 3.38] 조건에 따른 PM의 As(III) 산화 그래프... 76

[그림 3.39] 기본 조건에서 PS의 As(III) 산화 그래프... 77

[그림 3.40] 조건에 따른 PS의 As(III) 산화 그래프... 78

[그림 3.41] 기본 조건에서 HC의 As(III) 산화 그래프... 79

[그림 3.42] 조건에 따른 HC의 As(III) 산화 그래프([As(III)]＝ 3 mg/L) 80

[그림 3.43] 기본 조건에서 PO의 As(III) 산화 그래프... 81

[그림 3.44] 기본 조건에서 PM의 Mn(II), As(II) 동시 산화 그래프... 82

[그림 3.45] pH에 따른 PM의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 83

[그림 3.46] Oxidant 양에 따른 PM의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 84

[그림 3.47] HCO₃⁻농도에 따른 PM의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 85

[그림 3.48] 기본 조건에서 PS의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 86

[그림 3.49] pH에 따른 PS의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 87

[그림 3.50] Oxidant 양에 따른 PS의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 88

[그림 3.51] HCO₃⁻농도에 따른 PS의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 89

[그림 3.52] 기본 조건에서 HC의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 90

[그림 3.53] pH에 따른 HC의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 91

[그림 3.54] Oxidant 양에 따른 HC의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 92

[그림 3.55] HCO₃⁻농도에 따른 HC의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 93

[그림 3.56] 기본 조건에서 PO의 Mn(II), As(III) 동시 산화 그래프... 94

[그림 3.57] 산화실험 종료 후 침전물 사진... 95

[그림 3.58] 산화실험 종료 후 조명을 가한 침전물 사진... 95

[그림 3.59] 원심분리기 처리 전, 후 침전물 비교(좌)와 PM-Mn-As-Basic 실험에서 생성된 침전물(우) 96

[그림 3.60] PM-Mn-As-Basic의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지 97

[그림 3.61] PM-Mn-As-Basic의 X선 회절(XRD) 분석 결과 97

[그림 3.62] 시간에 따른 지하수 내 용질의 농도 변화 수치모의 결과 108

[그림 3.63] 시간에 따른 지하수 내 농도 변화 수치모의 결과... 112

[그림 3.64] 시간에 따른 지하수 내 (a) O₂(aq), (b) As(III), (c) Total sorbed As(III), (d) As(V), (e)... 114

[그림 3.65] 철 산화물 침전에 따른 투수성 변화의 수치모의 결과 116

[그림 3.66] 시간에 따른 지하수 내 (a) O₂(aq), (b) pH, (c) Fe²⁺, (d) Fe³⁺, (e)... 118

[그림 3.67] 시간에 따른 지하수 내 (a) pH, (b) 반응속도(R1), (c) 방해석 포화도, (d) 공극률,... 121

[그림 3.68] 방해석 용해에 따른 투수성 변화의 수치모의 결과 122

[그림 3.69] 컬럼 실험 장치 스펙 및 형태 123

[그림 3.70] 컬럼 실험 장치 모식도 및 실험 사진 124

[그림 3.71] 컬럼 실험 결과 124

[그림 3.72] 참조용 토양 수조 개념도 및 모식도 125

[그림 3.73] 현장부지 실험용 관정 배치도 및 토양 수조 관정 모식도 125

[그림 3.74] 토양 수조 모식도 126

[그림 3.75] 토양 수조 기밀을 위한 부품, 메쉬망을 설치한 타공판과 시료 채취관 및 완성된 토양 수조 126

[그림 3.76] Box test용 토양 수조 설계 도면 127

[그림 3.77] 실험용액 주입, 추출용 폴리프로필렌 용기와 펌프 127

[그림 3.78] 서울대학교 농생명과학공동기기원 토양오염분석센터 시험성적서 129

[그림 3.79] 실험정 착공 위치 및 조성(안) 130

[그림 3.80] 실험정 배치도 131

[그림 3.81] 실험정 착공 현장 사진 131

[그림 3.82] 실험정 착공 모식도 132

[그림 3.83] 2차년도 대수성시험 위치도 132

[그림 3.84] 단계 대수성시험 수위강하곡선도 P&IW-1(좌), P&IW-2(우) 133

[그림 3.85] 단계 대수성시험 양수량 - 비수위 강하량도(Q-Sw/Q) BH-1(좌), BH-2(우) 134

[그림 3.86] 실증부지 설치도 140

[그림 3.87] 친환경 에너지 발전 시스템 모식도 141

[그림 3.88] 0.8 kW Windmill 및 태양광 패널 설치 위치도 및 설치 사진 141

[그림 3.89] 0.8 kW Windmill 측정 데이터 142

[그림 3.90] 0.8 kW Windmill 출력 142

[그림 3.91] 2020년도 부여군 월간 평균 풍속 및 최대 풍속 143

[그림 3.92] 3 kW Windmill 발전기 설치 상세도면 144

[그림 3.93] 0.48 kW 태양광 패널 도면 145

[그림 3.94] 2020년도 부여군 일간 일조시간 146

[그림 3.95] Pilot-scale 지하수 이용 장치 2D 도면 147

[그림 3.96] Scale별 지하수 이용장치 148

[그림 3.97] 개발 팩커 설계 상세도면 149

[그림 3.98] 팩커 압력 평가 공인시험성적서 152

[그림 3.99] 모니터링 시스템 설계 전기 상세도면 153

[그림 3.100] 모니터링 시스템 설계 PLC 프로그램 상세도면 158

[그림 3.101] 지하수 이용 장치 모니터링 시스템 화면 159

[그림 3.102] 지하수 이용 장치 모니터링 패널 160

[그림 3.103] 혐기 챔버 내 실험 용기 및 샘플링 방법 161

[그림 3.104] 공기 주입량 최적화 실험 결과... 164

[그림 3.105] 산화제 주입량 최적화 실험 결과... 165

[그림 3.106] 현장 지하수조건 모사 실험... 166

[그림 3.107] 철 초기농도 비교 실험... 167

[그림 3.108] 망간 초기농도 비교 실험... 168

[그림 3.109] 차아염소산염의 pH에 따른 화학종 변화 169

[그림 3.110] 차아염소산에 의한 As(III)... 171

[그림 3.111] 세 가지 pH 조건에서 시간에 따른 Mn(II) 산화 양상... 172

[그림 3.112] HCO₃⁻농도별 시간에 따른 Mn(II) 산화 양상... 172

[그림 3.113] 산화제 농도별 Mn(II) 산화 결과 및 kinetic 모델링... 173

[그림 3.114] 세 가지 pH 조건에서 시간에 따른 As(III) 및 Mn(II) 산화 양상... 174

[그림 3.115] 세 가지 pH 조건에서 시간에 따른 As(III) 및 Mn(II) 산화 양상... 175

[그림 3.116] HCO₃⁻농도별 시간에 따른 As(III) 및 Mn(II) 산화 양상... 176

[그림 3.117] 토양 수조 시료 채취관과 공기, 산화제 주입관의 측면 배치도 및 시료 채취 위치별 명칭(주황색 글씨) 178

[그림 3.118] N₂ 가스 퍼징 시 시간에 따른 DO 변화 179

[그림 3.119] 시간에 따른 유입 저류조 이온 농도 변화 181

[그림 3.120] 시간에 따른 토양층 및 유출 저류조의 이온 농도 변화 181

[그림 3.121] 토조부 토양층 실험 전, 후 사진 및 실험 전 이온별 농도 변화 182

[그림 3.122] 공기 및 산화제 주입에 의한 토양 수조 내 망간 및 철 농도 변화 184

[그림 3.123] 공기 및 산화제 주입에 의한 토양 수조 내 총 비소 및 3가 비소 변화 185

[그림 3.124] 추적자 물질 주입 및 양수, 모니터링 관정 위치 186

[그림 3.125] 전달 효율 평가 실험 현장 사진 187

[그림 3.126] 각 회차별 추적자 물질 측정값 그래프 188

[그림 3.127] 1 ~ 3회차 실험 시 Br 농도 값에 따른 전달 효율 산정 190

[그림 3.128] 전달 효율 실험에 따른 실증부지 영향반경 모식도 190

[그림 3.129] 실험정 착공 및 현장실증평가용 시료 채취 191

[그림 3.130] 관정 내 설치한 팩커 192

[그림 3.131] 공기 주입 및 산화제 주입을 통한 철, 망간, 비소 측정 실험 193

[그림 3.132] 1, 2회차(초기, 중기) 실험 시 주입정 및 모니터링 관정 194

[그림 3.133] 3회차(최종) 실험 시 주입정 및 모니터링 관정 196

[그림 3.134] 현장 설치 Windmill의 출력곡선 200

[그림 3.135] Windmill & 태양광 패널 설치 직후(좌), 실증평가 종료 시점(우) 외부 모습 203

[그림 3.136] 관정에 삽입한 개발 팩커 압력 비교 203

[그림 3.137] 지하수 이용장치의 오염물질 흡착 및 역세척 과정 204

[그림 3.138] 지하수 이용 장치 현장 설치 205

[그림 3.139] 지하수 이용 장치 운영 207

[그림 3.140] 3차년도 대수성시험 위치도 208

[그림 3.141] 단계 대수성시험 수위강하곡선도 BH-1(좌), BH-2(우) 209

[그림 3.142] 단계 대수성시험 양수량-비수위강하량도(Q-Sw/Q) BH-1(좌), BH-2(우) 209

[그림 3.143] 시뮬레이션 조건 도식화 215

[그림 3.144] 시뮬레이션별 지하수 유동장 결과 218

[그림 3.145] 지하수 유속의 벡터장 218

[그림 3.146] 시간에 따른 지하수 내 철과 망간 농도 변화 그래프 219

[그림 3.147] 시간에 따른 용존 철 농도의 공간 분포 220

[그림 3.148] 시간에 따른 철 산화물(Fe(OH)₃) 부피비의 공간 분포 222

[그림 3.149] 시간에 따른 CIO⁻의 공간 분포 223

[그림 3.150] 시간에 따른 용존 망간 농도의 공간적인 분포 224

[그림 3.151] 시나리오 3에서 나타나는 지하수 유속의 벡터장 226

[그림 3.152] 시나리오별 철의 변화 227

[그림 3.153] S1에서 시간에 따른 철 농도의 공간 분포도 229

[그림 3.154] S1에서 시간에 따른 철 침전물 양의 공간 분포도 230

[그림 3.155] S1에서 시간에 따른 산화제 농도의 공간 분포도 231

[그림 3.156] S2에서 시간에 따른 용존 철 농도의 공간 분포도 232

[그림 3.157] S2에서 시간에 따른 철 침전량의 공간 분포도 233

[그림 3.158] S2에서 산화제 농도의 공간 분포도 234

[그림 3.159] S2에서 시간에 따른 용존 철 농도의 공간 분포도 235

[그림 3.160] S3에서 시간에 따른 철 침전량의 공간 분포도 236

[그림 3.161] S3에서 산화제 농도의 공간 분포도(시간에 따라 스케일이 달라짐) 237

[그림 3.162] (a) S1, (b) S2, (c) S3의 60시간 경과 후 주입정으로부터 2 m 이내 영역의 공극률 분포 238

[그림 3.163] 수평 산화제 주입을 위한 지하수 유동장 239

[그림 3.164] 시나리오별 관측정에서 시간에 따라 나타나는 용존 철과 망간의 농도 변화 240

[그림 3.165] 시나리오별 철 변화(S4 추가) 241

[그림 3.166] S4에서 시간에 따른 용존 철 농도의 공간 분포도 242

[그림 3.167] S4에서 시간에 따른 철 침전량의 공간 분포도 243

[그림 3.168] S4에서 산화제 농도의 공간 분포도(시간에 따라 스케일이 달라짐) 244

[그림 3.169] S4에서 60시간 경과 후 주입정으로부터 2 m 이내 영역의 공극률 분포 245