Pilot Scale 매몰지의 현장 모니터링 특성

전태완,정성경,정미정,박종은,김동운,유혜영,홍수연,신선경,오길종 한국폐기물자원순환학회 2013 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2013 No.2

전국적으로 구제역 및 AI의 일시적, 대량발생으로 인해 한정된 인원이 여러 개의 매몰지를 설치함에 따라 규정에 맞지 않게 설치, 살아있는 가축을 매몰하거나, 한계이상의 가축사체가 매몰되는 등 급조된 매몰지가 일부 설치되었다. 이에 지하수, 토양, 주변 하천의 오염, 매몰지 붕괴, 악취발생 등 2차 환경오염이 우려되고 있어 가축사체의 유기물 분해 특성, 침출수 처리, 지하수 토양의 환경영향, 악취물질, 병원성 미생물 거동특성 등 신뢰성 있는 자료 확보가 요구되고 있다. 본 연구에서는 축종별, 토성별 파일럿 매몰지 5기를 설치하여 매몰사체에서 발생한 침출수의 배출특성을 알아보았다. 연구를 통해 가축 매몰지 침출수 발생량, 침출수 농도 등에 대한 기초 데이터 확보 및 침출수에 대한 환경 영향을 사전에 예측하는데 활용될 수 있다. 침출수는 매몰지 1번을 제외하고 2 ~ 5번의 경우 매몰지 바닥에 침출수 유공관을 설치하였고, 총 4곳에 설치된 침출수 배출관을 통해 침출수를 샘플링 하였다. 산업내시경을 사용하여 침출수 배출관을 통해 침출수의 발생여부를 관찰하였고, 발생된 침출수는 연동 펌프(Peristaltic pump)를 사용하여 침출수 배출관에서 샘플링 하였다. 매몰지 설치 후 지속적으로 침출수 발생여부를 확인하고 있으며 51주까지 샘플링한 시료의 수는 총 48건으로 14회에 걸쳐 샘플링 하였다. 가축사체 분해의 주요 환경인자인 온도를 2012년 2월부터 1년간 5분 간격으로 모니터링한 결과 5기의 매몰지에서 분해 초기(2월) 사체층 평균온도 9.5 ~ 16.6℃가 복토층 평균온도 8.8 ~ 13.6℃ 보다 높게 나타났다. 점차 시간이 지나 8월에 이르러 사체층의 평균온도는 30.0 ~ 32.4℃, 복토층의 평균온도는 30.4 ~ 35.5℃로 나타났으며 1년이 지난 2013년 2월의 매몰지 평균온도는 사체층이 12.3 ~ 17.1℃, 복토층이 12.0 ~ 21.0℃로 전년도 2월과 비교하여 상대적으로 높은 평균온도를 보였다. 파일럿 매몰지의 온도는 겨울과 여름의 온도변화와 유사한 경향을 보이고 있어 외부 온도 변화에 영향을 받고 있는 것으로 판단된다. 침출수의 지방산분석 결과 시간에 따라 불포화탄화수소(C16:1, C18:1, C18:2, C20:4)의 구성 비율은 줄어들고, 포화탄화수소(C16:0, C18:0, C20:0)의 구성 비율은 증가하였으며 이는 시간이 지남에 따라 지방산은 포화탄화수소 중심(90% 이상)으로 구성되어 지방산을 분석함으로써 매립 시간 경과여부의 정보를 제공할 수 있는 것으로 나타났다.

화력발전소 석탄재(바닥재)의 컬럼 용출패턴 특성

전태완,강영렬,황동건,손준익,홍수연,권영현,신선경 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

석탄재는 주로 시멘트나 콘크리트의 원료와 복토재 용도로 사용되고 있으며 대부분 시멘트제조사에서 소비하고 있다. 석탄재(회)란 화력발전소에서 유·무연탄을 1,600℃로 연소한 후 발생되는 재로 비산재(Fly ash)와 바닥재(Bottom ash)로 구분된다. 국내에서는 화력발전소, 열병합시설 증설 등으로 인하여 석탄재 발생량이 매년 지속적으로 증가하는 추세이다. 이러한 상황에서 발전사는 석탄재의 재활용 활성화를 위한 다양한 요구를 제의하고 있으나 많은 양의 석탄재를 재활용함에 있어 환경적 영향을 고려하지 않을 수 없는 상황이다. 이에 다양한 용도의 재활용 타당성 검토가 필요하여 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 토양으로의 재활용(수평배수재 및 연약지반 염분차단용 매립재 등) 가능성, 특히 환경적 관점에서 지하수 및 하천 등의 환경영향 가능성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 컬럼 용출시험은 독일의 DIN 19528을 준용하여 시험 장치를 설계하였고 장치규모는 환경영향 여부를 최대한 실제에 가깝게 평가하기 위해 시험법에서 제시한 것의 2배 크기로 제작하였다. 석탄재가 토양과 혼합되어 사용되었을 때 유해물질 용출패턴의 변화를 조사하였다. 환경 영향 가능성 평가를 위한 컬럼 용출시험을 실시한 결과, 유입수를 흘려줄수록 전기전도도가 뚜렷하게 감소하는 경향을 보여 전반적으로 유출량이 증가할수록 석탄재 내 이온강도는 감소하는 것으로 나타났다. 물질별로 확인해본 결과, 중금속의 경우 유출량에 따른 감소특성을 보이지 않았으나 이온물질은 뚜렷하게 감소하는 경향을 나타내었다. 바닥재의 유해물질 함유수준을 확인한 함량농도는 전반적으로 토양오염우려기준 중 2지역 기준에 비해 낮은 수준을 보였으며 용출분석결과에서는 모두 불검출 되었다. 다이옥신은 대상 시료에서 각각 0.005 및 0.020 pg WHO-TEQ/g이 검출되어 일본의 특별관리산업폐기물 판정기준(3,000 pg WHO-TEQ/g)에 비해 낮았다.

석탄재(바닥재)의 컬럼용출실험을 통한 생태독성 평가 연구

전태완,황동건,정미정,홍수연,윤철우,조윤아,신선경,박종은 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

우리나라에서는 5개 발전사의 10개 화력발전소에서 2013년 기준으로 약 891만 톤의 석탄재가 발생하고 있다. 석탄재는 약 82%가 비산재, 18%는 바닥재로 구성되어있으며, 이 중 비산재는 대부분 레미콘혼화제 및 시멘트 대체원료 등으로 재활용되고 있으나 바닥재는 발전소 내의 매립시설에 보관되어 있는 실정이다. 본 연구에서는 바닥재의 토양으로 재활용 가능성을 평가하고자 하였으며, 석탄재가 함유하고 있는 유해물질을 중심으로 석탄재의 환경영향 가능성 평가를 위해 SP 및 HD석탄재를 각각 단독 또는 토양과 혼합하여 컬럼시험(Percolation test)을 진행하였고, 대조군시험을 위해 비오염토양을 확보하여 동일하게 분석을 수행하였다. 컬럼시험에 사용한 유입수는 해수, 산성강우(pH 4.5), 증류수이며, 유입 유속을 1 mL/min으로 유지하여 운전하였다. 각 컬럼에서 2L씩 최대 15 Fraction의 용출액을 채취하였으며, 채취한 즉시 pH, 온도 및 전기전도도를 측정하였고, 이 외에 생태독성, 중금속 및 이온물질을 분석하여 유해물질 용출 패턴을 확인하였다. 컬럼 용출액 중 pH를 모니터한 결과, SP 석탄재는 8.20~8.78, HD 석탄재는 7.63~8.03 범위를 보였다. 석탄재에 함유되어 있는 다양한 중금속의 용출패턴을 확인한 결과, 전반적으로 유출량에 따른 뚜렷한 감소특성을 보이지 않았다. 철(Fe)은 초기 용출액에서 낮은 농도가 검출되다가 6 Fr 이후부터 높은 농도가 유출되었고, 다시 12 Fr 이후부터 감소하였다. 석탄재를 단독으로 사용한 컬럼에 비해 토양과 혼합한 컬럼의 용출액 중 보론(B) 농도가 낮은 것으로 나타났다. Al, Mn, Ni, Sb, Se 등은 특별한 경향을 보이지 않았으며, 이 외에 분석한 중금속 항목 중에 Cd, Cu, Pb, Zn, Hg, 6가크롬은 용출액에서 모두 불검출 되었다. 용출액을 가지고 물벼룩의 급성독성을 시험하여 유입수에 따라 독성 수준이 다른 것을 확인하였다. 즉, 석탄재 자체의 독성보다는 해수, 담수, 산성강우 등 유입수의 영향을 받는 것으로 보인다. 증류수를 유입한 컬럼 중 SP석탄재는 모두 불검출 되었고, HD석탄재에서는 첫 번째 유출액에서만 1 TU이상의 값이 나오다가 이후 감소되었다. 해수를 흘려준 컬럼에서는 염도의 영향으로 1~2 TU 이상이 5 Fr 까지 유지되었고, 산성강우를 흘려준 SP석탄재와, 토양과 혼합한 HD석탄재 컬럼에서는 10 Fr 까지 1 TU이상을 유지하였으며 최대 8.2 TU의 독성을 나타내었다. 국내에서는 생태독성을 산업폐수 배출허용기준으로 적용하고 있으며, 청정지역과 청정지역 외로 구분하여 각각 1 TU와 2TU로 규제하고 있다. 미국 델라웨어주와 뉴욕주, 독일의 폐수종말처리장에서도 2 TU로 관리하고 있다. 석탄재중 용출시험 결과 2 Fr 이후부터는 2 TU 이하를 유지하는 것으로 나타났으나, 일부 컬럼의 초기 용출액에서 나타난 독성영향에 대해서는 추가적인 검토가 필요하다.

수입석탄재 유해물질 농도분포 및 적정 관리방안

전태완,이지영,박종은,정성경,정용우,홍수연,신선경,오길종 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

석탄재는 4개 시멘트제조사에서 ‘02년부터 일본에서 수입하여 시멘트 대체원료로 사용하고 있으며 수입량은 매년 증가하고 있다. 2011년 1,110천톤, 2012년 1,231천톤, 2013년 1,347천톤의 석탄재를 수입하였으며, 주 용도는 점토대체재와 정제회로 재활용하고 있다. 이에 수입석탄재(비산재)의 적정성 및 유해성 검토 필요성이 제기되어 수입폐기물의 유해물질 함유실태 및 재활용 과정의 유해물질 배출실태를 조사하여 폐기물의 수입규제 강화 등 적정 관리방안 마련을 위해 조사를 수행하였다. 수입석탄재는 선박의 해치에서 호퍼나 압송으로 사이로나 벨트컨베이어로 하역하며 BCT나 트럭으로 이송하여 보관한다. 수입석탄재의 주성분은 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃로 구성되며 국내 석탄재와 유사하다. 2013년 일본의 15개 발전소에서 총 19건의 수입석탄재를 시료 채취하여 중금속 용출ㆍ함량, 다이옥신 등 유해물질 농도 분포를 비교ㆍ분석하여 유해성 검토하였다. 무기물질류 18항목을 분석하여 이 중 폐기물관리법 시행규칙의 지정폐기물에 함유된 중금속 용출기준과 비교한 결과 6항목(Cr⁶⁺, Cu, Cd, As, Hg, Pb) 모두 법적기준 이내이었으며 PCBs(7종)는 19건 모두 불검출, PAHs(7종)는 불검출~0.004mg/kg으로 미량 검출, PCDD/DFs(17종) 또한 불검출~0.043 I-TEQ(pg/g)으로 검출되었다. 우리나라는 폐기물 수출ㆍ입을 신고와 허가제도로 이원화하여 관리하고 있으며 허가제도는 폐유기용제 등 바젤협약 유해폐기물(63품목) 및 OECD 황색폐기물(23품목) 86품목을 지정하여 유해폐기물의 국가간 이동으로 인한 환경오염을 방지하고 유해폐기물의 수출입을 규제하는 제도로 1994년 12월부터 운영하고 있다. 신고제도는 허가대상 외의 수입폐기물(25품목)에 대해서 수출입 관리를 강화하여 적정처리 유도하는 제도로 2008년 8월 시행하고 있다. 현재 수입석탄재는 신고대상 품목에 포함되어 관리되고 있어 방사능 및 유해성, 국민정서를 고려하여 허가대상 품목 및 수입금지 품목으로의 제도개선도 검토해야 할 것이다.

지정폐기물의 유해물질 규제항목 확대방안과 사회적 비용분석

전태완,정미정,홍수연,이지영,강영렬,박종은,정성경,신선경 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

우리나라는 폐기물의 유해성을 판정하기 위한 규제항목 및 시험방법이 환경 선진국에 비해 부족한 실정이다. 새로운 국제 환경규제에 대응하고 지정폐기물 관리 선진화를 위해 독성 등을 고려한 유해물질의 규제항목 조정과 단계적 확대방안 마련이 필요하다. 또한 규제 제안항목 확대에 따른 환경변화의 비용, 가치를 수치화하고 지정폐기물 발생량 예측, 산업체의 경제적 효과 등에 대한 평가를 함으로써 업체에 미치는 영향을 최소화할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 선진국의 국제협약 및 지정폐기물 관리 현황을 비교・조사하고 지난 6년간 국내 폐기물의 배출실태조사를 통해 용출 및 함량기준치를 초과하는 항목에 대한 지정폐기물 발생량을 추정하였다. 또한 항목 확대에 따른 산업체의 경제적 영향을 파악하기 위해 사회적 비용을 산정하였으며, 규제 제안 항목 확대시 기본 고려사항(7가지)을 근거로 신규 규제 제안항목 확대를 위한 단계적 항목 확대방안을 제시하고자 수행하였다. 신규 규제 제안물질 확대에 따른 지정폐기물 발생량을 산정하기 위하여 신규 규제물질 중 우선 고려대상 항목인 불소, 니켈, 아연의 용출 기준을 초과하는 폐기물의 발생량을 산정한 결과 F, Ni, Zn 3항목의 용출 규제 제안항목 확대시 추가로 발생되는 폐기물은 분진, 폐수처리오니 등이며 폐기물은 각각 2,813톤, 134톤, 86,425(톤/년)이 발생되는 것으로 예측되었다. 신규 규제물질 8항목(F, Ni, Zn, Be, Sb, Se, Ba, V)의 함량에 대한 폐기물 발생량을 산정한 결과 약 464만 4천(톤/년)이 발생하는 것으로 나타났다. 대부분 열처리공정(10코드)에서 함량기준을 초과하는 것으로 나타났으며 정유, 철강, 주물공장에서 발생된 폐기물이 전체 폐기물량의 50 % 이상 차지하는 것으로 조사되었다. F, Ni, Zn을 우선 고려한 분석 및 처리 비용은 약 102억의 추가 비용이 발생하며 Be, Sb, Se, Ba, V의 추가 비용의 1.9배 정도 많은 것으로 조사되었다. 기존 규제 제안물질 7항목(Pb, Cd, Cu, As, Hg, Cr6+, CN)의 함량 기준이 초과되는 폐기물은 공통적으로 분진이 포함되며, 기존의 규제 물질에 대하여 함량 규제 기준 설정시 예상되는 분석과 추가 처리비용은 약 3,915.7 억원으로 나타났다. 신규 규제 제안물질의 항목 확대시 국제협약 관리대상 물질, 국내・외 관리물질, 국내 토양환경기준, 오염사고 사례, 재활용제품 관리 규제물질, 시험방법, 독성 등 7가지 기본 원칙을 고려하여 신규 8항목(F, Ni, Zn, Be, Sb, Se, Ba, V)의 단계적 확대 방안을 마련하여 제시하였다. 용출과 함량에 대한 규제 항목은 3단계로 나누어 추진 방안을 제시하였으며 1단계로 F, Ni, Zn의 용출 기준을 먼저 적용하는 것을 제안하였으며 시행 시기는 국내 여건을 고려하여 조정이 가능할 것으로 판단된다.

폐기물 용출 및 TCLP 시험방법의 상관성 고찰

전태완,신성경,이정아,김형섭,박종현,김영식 대한환경공학회 2007 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2007 No.12

폐기물 용출 및 TCLP 시험방법의 상관성 고찰

전태완,신선경,이정아,김형섭,박종현,김영식 한국대기환경학회 2007 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.- No.-

실험실 규모의 매몰지 환경영향 특성

전태완,정용우,정미정,김용준,유혜영,박종은,신선경 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2013 No.-

수도권 지역의 음식물쓰레기 발생 모니터링 결과 비교

전태완,김용준,정미정,신선경,박종은,정용우 한국폐기물자원순환학회 2013 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2013 No.2

음식물쓰레기는 유통・가공 과정에서 손질 및 가공과정에서 발생된 쓰레기와 유통과정에서 손상되거나 못 쓰게된 쓰레기, 가정에서 조리과정 중 발생된 식재료, 보관 중 변질된 식재료・음식물 및 먹고 남은 음식물쓰레기, 조리과정 식재료쓰레기, 먹고 남은 음식물 등 크게 3가지 발생한다. 음식물쓰레기는 가정・소형음식점에서 70%, 대형음식점 16%, 집단급식소 10%, 농수산물시장 등에서 4%로 가정・소형음식점에서 가장 많이 발생한다. 음식물쓰레기는 인구, 세대수, 소득, 외식비 증가 등의 이유로 매년 증가추세를 보이고 있으며 정부는 음식물쓰레기 줄이기를 위해 1996년 음식물쓰레기 종합대책을 시작으로 그간 17년 동안 총 6번의 대책이 정책화되었다. 이에 음식물쓰레기의 재활용률은 높아졌으나 여전히 변하지 않는 음식문화에 따른 음식물쓰레기의 발생량 증가는 근본적인 원인이 해결되지 않았음을 의미한다. 특히, 2013년 음식물쓰레기 폐수의 해양투기 금지, 사료화 등의 재활용 기준 강화가 문제로 가시화되면서 음식물쓰레기 감량화 정책이 더욱 중요하게 되었다. 또한 주요 발생원인 가정에서 배출되는 음식물쓰레기의 경우 정부 차원에서 다양한 감량화 정책을 발표하고 시행하고 있음에도 구체적인 감량화 성과를 파악하기에는 어려움이 있었다. 이는 매년 발표되는 행정통계는 폐기물을 수거하여 처리되는 단계에서 파악되는 처리량 통계만 파악되고 발생된 폐기물의 효과적인 처리방안을 결정하기 위해서는 단순한 폐기물 발생량에 대한 조사뿐 아니라 발생원 단계의 폐기물 종류에 따른 발생량의 조사가 중요하다. 즉 가정이라는 기초 발생원에서 직접 배출되는 음식물쓰레기의 양, 종류, 보관형태, 처리기한, 배출형태 등 기초자료 확보와 성상파악이 감량화 성과의 구체적 자료 도출, 체계적인 수거체계, 음식물쓰레기 저감 촉진 방안 마련을 위해 가정에서의 음식물쓰레기 배출 실태파악이 필요하다. 수도권 거주 모니터링 대상 100가구를 주택비율을 고려하여 선정, 실제 가정에서 배출되는 음식물쓰레기의 발생특성을 조사하였다. 조사 시기는 봄(5월), 여름(7월), 가을(9월) 동안 1개월씩이며 참여자는 전업주부와 맞벌이부부, 1 ~ 2인 가구로 모니터링 가이드라인을 마련하고 이에 대한 교육을 실시한 후 모니터링을 수행하였다. 조사결과 가정에서 식재료를 보관할 때 냉장고에 크게 의존하고, 가구당 평균 33종류, 35 kg의 음식물을 보관하고 있으며 최장 3년동안 보관하고 있는 음식물도 있어 이에 대한 개선방법이 필요한 것으로 나타났다. 가정에서 음식물쓰레기 발생량은 0.30 ~ 0.46 kg/인/일로 2012년(환경부) 발생 예측량 0.35 kg/인/일 보다 다소 높게 발생하는 것으로 조사되었으며 계절적 음식물쓰레기 발생량은 과일류, 채소류의 발생량 증가 영향으로 여름> 가을>봄 순으로 음식물쓰레기 발생량이 증가하는 것으로 나타났다. 다만 가을철 조사 시점이 9월로 김장철로 인한 채소 발생량이 조사되지 못하여 가을철 음식물쓰레기 발생량은 더 증가할 것으로 예측된다.

국내 시멘트 제품의 중금속 농도 추이 및 평가

전태완,강영렬,정용우,홍수연,정성경,박종은,이지영,신선경 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

2007년 10월 이후 국회, 언론 등에서 시멘트의 중금속으로 인한 건강영향, 시멘트 공장주변 환경악화 등이 문제로 제기되어 환경부에서는 시멘트 소성로 환경관리 개선계획을 수립하여 추진하였다. 개선계획의 일환으로 국립환경과학원 주관 하에 시멘트 관련 중금속 등에 대한 민관합동조사를 실시(2007년 12월~2008년 3월)하여 발표하였다. 또한, 시멘트 중 유해물질 관리를 위해 소성로 폐기물 사용․관리 기준에 관한 자발적 협약을 체결(2009년 3월 4일)하는 등 개선을 위한 노력을 기울이고 있다. 아울러, 시멘트 제품의 안전성에 대한 정보공개가 미흡하고 분석 기관별로 중금속 농도 차이가 나 유해성 여부 판단이 곤란하다는 문제점이 제기되어 2008년 8월부터 매월 1회 국내 시멘트 제품 시료를 채취하여 시멘트 제품 중 중금속의 유해성을 모니터링하고 그 결과를 매월 공개하고 있다. 따라서, 본 연구는 현재까지 시멘트 중금속(Cu, Cd, Pb, As, Hg, Cr(Ⅵ)) 모니터링 결과를 제조사별로 농도변화 추이를 파악하고, 시멘트 제품의 농도수준을 비교하여 그에 따른 영향을 평가하고자 한다.