토양증기추출법에 의한 휘발유 오염토양의 현장복원 연구

김재덕,김영래,황경엽,이성철 한국지하수토양환경학회 2000 지하수토양환경 Vol.5 No.1

본 연구에서는 유류가 오염된 토양을 복원하기 위해 실제 현장의 토양성상과 오염현황을 조사하고 이 자료를 바탕으로 in situ복원기술인 토양증기추출법을 적용할 때 복원효율에 영향을 미치는 토양증기추출 장치의 운전조건과 토양성상의 영향을 검토하였다. 본 부지는 지하저장고에서 누출된 휘발유가 오염되어 있었고 그 농도는 BTEX가 최대 1.081ppm, TPH가 최대 5,548ppm이 포함되어 있었으며, 장기간에 걸쳐 지하 6m깊이까지 확산되어 오염물의 분포 면적은 170$\textrm{m}^2$, 오염토양의 총 부피는 약 1,000$\textrm{m}^3$으로 추산되었다. 오염부지의 토양은 지하 3~4m까지는 사질매립토이고 지하 4~6m에서는 불균질한 점토질이 섞인 미사토였으며 토양의 공기투수계수는 1.058-1.077$\times$$10^6$$\textrm{mm}^2$이었다. 이 부지내 일부지역에 지하수 흐름이 있으며 지하수위는 지하 약 3~4m부터 존재하였고 지하6m이하에는 암반이 존재하였다. 이 부지에 깊이 6m인 8개의 추출정과 7.5마력 용량의 진공펌프가 포함된 토양증기추출 장치를 설치하여 하루 8시간씩 100일간 운전한 결과 지하수가 존재하지 않는 사질토양에 있었던 BTEX는 90%이상의 효율로 제거하였으나 지하수대가 존재하는 지역에서는 BTEX와 TPH의 제거효율이 대폭 낮아졌다. 또한 토양증기장치에 의해 유도된 토양내 공기흐름은 토양깊이가 깊어질수록 공기 흐름량은 감소하여 복원효율이 떨어졌다. The effects of operating condition of soil vapor extraction system and the characteristics of site on the remediation of oil contaminated soil were investigated. Thorough investigation showed that the site was contaminated with gasoline leaked from underground storage tank and the maximum concentration of BTEX and TPH were 1,081 ppm and 5,548 ppm respectively. The leaked gasoline were diffused to 6m deep and the area and volume of the polluted soil were assumed to 170$m^2$ and 1,000$\textrm{m}^3$respectively. The site were consisted of three different vertitical layers, the top reclaimed sandy soil between the earth surface and 3~4m deep, middle silty sand between 3~4m and 6m deep, and the bottom bedrock below the 6m deep. The air pemeability of soil was measured to 1.058-1.077$\times$10$^{-6}$ $\textrm{mm}^2$ by vacuum pump tests. The groundwater which level was 3~4m deep was observed in some areas of this site. The soil vapor extraction system which had 7.5 HP vacuum pump and 8 extraction wells was constructed in this site and operated at 8 hrs/day for 100 days. The BTEX was removed with above 90% efficiency where no groundwater and silty sand were observed. On the contrary, the efficiency of BTEX and TPH were dramatically decreased where groundwater and silty sand were observed. The flow rate of soil air induced by soil vapor extraction system was reduced in deeper soil.

유역 유출과정과 지하수위 변동을 고려한 분포형 지하수 함양량 산정방안

정일문,김남원,이정우,Chung, Il-Moon,Kim, Nam-Won,Lee, Jeong-Woo 한국지하수토양환경학회 2007 지하수토양환경 Vol.12 No.5

우리나라에서 대표적으로 사용되어 온 지하수 함양량 산정방법은 지하수 감수곡선에 의한 기저유출분리법, 유역내의 집중형 개념모형에 의한 물수지 분석, 그리고 지하수위 변동곡선법으로 대별된다. 지하수 함양량은 기후조건, 토지이용 그리고 수문지질학적 불균질성에 따르는 시공간적인 변동성을 나타내므로 전술한 방법들은 이같은 특성을 다루기에는 많은 제약을 가진다. 이 같은 단점을 극복하기 위해 본 연구에서는 통합 지표수-지하수 모형인 SWAT-MODFLOW로부터 얻어진 물수지 성분을 기초로 한 새로운 함양량 추정방법을 제시하고자 한다. 하천변에 위치한 지하수위는 하천흐름과 유사한 동적변화를 나타내는 반면 보다 상류부에 위치한 지하수위는 강수에 대하여 일정한 지체현상을 나타낸다. 이와 같은 지하수위 변동의 특징은 함양의 물리적 특성과 관련되므로 이 같은 현상을 설명하기 위해서는 토양층을 통과한 물이 대수층 함양에 도달하는데 걸리는 시간적 지체를 설명하는 것이 필요하다. SWAT 모형에서는 주어진 날에 대해 물이 토양층을 통과하여 대수층으로 함양되는 과정을 설명하기 위해 지수형태의 감쇠가중함수를 가진 단일 저수지 저류 모듈을 사용한다. 그런데 이 모듈은 지체시간이 긴 경우나 추정된 함양의 시계열이 지하수위 시계열과 잘 맞지 않는 제한 사항을 가지므로, 본 연구에서는 비포화대를 통과하는 시간 지체를 보다 현실적으로 반영할 수 있는 다단 저수지 저류 추적 모듈을 개발하여 SWAT모형에 탑재하였으며, 이 모듈내의 시간지체와 관련된 매개변수는 관측지하수위와 모의 함양량의 상관관계를 검토함으로써 최적화가 이루어지도록 하였다. 본 연구방법의 최종 단계는 모의 지하수위와 관측 지하수위, 그리고 관측 유역유출량과 모의 유출량을 검증함으로써 종결된다. 새롭게 제안된 방법을 우리나라 미호천 유역에 적용하여 지하수 함양량의 시공간적 분포를 추정하였는데 제시된 방법이 유역 모형의 효율성과 지하수위 변동법의 정확성이라는 장점을 모두 가진 방법이어서 추정된 일 함양량은 수리지질학적 불균질성, 기후조건, 토지이용과 토양층과 대수층의 거동까지 반영한 매우 개선된 값으로 판단된다. In Korea, there have been various methods of estimating groundwater recharge which generally can be subdivided into three types: baseflow separation method by means of groundwater recession curve, water budget analysis based on lumped conceptual model in watershed, and water table fluctuation method (WTF) by using the data from groundwater monitoring wells. However, groundwater recharge rate shows the spatial-temporal variability due to climatic condition, land use and hydrogeological heterogeneity, so these methods have various limits to deal with these characteristics. To overcome these limitations, we present a new method of estimating recharge based on water balance components from the SWAT-MODFLOW which is an integrated surface-ground water model. Groundwater levels in the interest area close to the stream have dynamics similar to stream flow, whereas levels further upslope respond to precipitation with a delay. As these behaviours are related to the physical process of recharge, it is needed to account for the time delay in aquifer recharge once the water exits the soil profile to represent these features. In SWAT, a single linear reservoir storage module with an exponential decay weighting function is used to compute the recharge from soil to aquifer on a given day. However, this module has some limitations expressing recharge variation when the delay time is too long and transient recharge trend does not match to the groundwater table time series, the multi-reservoir storage routing module which represents more realistic time delay through vadose zone is newly suggested in this study. In this module, the parameter related to the delay time should be optimized by checking the correlation between simulated recharge and observed groundwater levels. The final step of this procedure is to compare simulated groundwater table with observed one as well as to compare simulated watershed runoff with observed one. This method is applied to Mihocheon watershed in Korea for the purpose of testing the procedure of proper estimation of spatio-temporal groundwater recharge distribution. As the newly suggested method of estimating recharge has the advantages of effectiveness of watershed model as well as the accuracy of WTF method, the estimated daily recharge rate would be an advanced quantity reflecting the heterogeneity of hydrogeology, climatic condition, land use as well as physical behaviour of water in soil layers and aquifers.

계면활성제 원위치 토양 세정법을 이용한 유류 오염 지역 토양.지하수 정화 실증 시험

이민희,정상용,최상일,강동환,김민철 한국지하수토양환경학회 2002 지하수토양환경 Vol.7 No.4

유류, 특히 경유와 윤활류로 오염된 지역에서, 원위치 토양 세정법(In-situ soil flushing)을 이용하여 오염된 토양과 지하수를 동시에 정화하였다. 연구 지역은 부산시에 위치한 4.5 m(가로) $\times$ 4.5 m(세로) $\times$ 6.0 m(깊이) (총 121.5 $\textrm{m}^2$) 규모의 유류 오염지역으로.사질 및 미사질층이 혼합되어 나타나는 평균 수리전도도가 2.0 $\times$ 1$10^{-4}$cm/sec인 불균질 토양으로 이루어진 부지이다. 오염지역 지하수에 비이온 계면활성제 sorbitan monooleate(POE 20) 2%와 이소프로필알콜 0.07%를 혼합한 용액을 이용하여 약 3 공극체적(pore volume)을 세정하였으며, 지하수만을 이용하여 계면활성제 용액 세정 이전과 세정 이후 각 1공극체적을 세정에 이용하였다(총 5 공극체적). 총 4개의 주입정을 이용하여 각 주입정당 1.8 l/min-0.5 l/min의 속도로 주간(8시간)에 연속 주입하였으며, 2개의 채수정을 이용하여 야간에는 1시간 간격과 주간에는 30분 간격으로 2분간 채수하였다. 분석을 위한 시료 채수는 매일 아침 9시와 저녁 5시에 각 채수정으로부터 200$m\ell$ 이상 채수하였으며, 채수 용액을 저장하는 혼합저장 탱크에서의 시료 채취도 병행하였다. 토양 세정기간동안 채수정으로부터 채수된 유출용액은 모두 저장탱크에 저장되었다가, 지하수처리 장치에 의해서 유류와 중금속, 고형물들을 제거한 후 배출되어졌으며, 토양 내 TPH(total petroleum hydrocarbon) 농도가 토양오염 우려기준치 이하로, 유출된 지하수는 폐수배출허용기준을 만족할 때까지 토양 세정을 실시하였다. 처리 지하수만을 이용한 세정의 경우 채수정의 유출수 TPH농도는 10ppm이하였다. 계면활성제 용액을 이용한 세정의 경우 채수정의 최대 TPH 유출 농도는 1761 ppm으로서 처리지하수만을 이용하였을 때보다 170배 이상 증가하였으며, 세정기간 동안 두 개의 채수정으로부터 약 18.5kg의 유류(TPH)가 제거되었다. 계면활성제 용액 세정시 유출수는 유류의 농도뿐만 아니라 중금속 농도도 함께 증가하였으며, 이러한 현상은 오염토양의 중금속 정화에도 유리하게 사용될 수 있다고 사료된다. 유류로 오염된 실제 지역의 불균질 토양과 지하수를 계면활성제를 이용한 원위치 세정법으로 효율적으로 정화함으로서, 실험실 연구에 제한되었던 원위치 세정법의 효율을 현장 오염 지역에서 증명할 수 있었고, 원위치 토양 세정법이 실제 오염지역의 토양$\boxUl$지하수 정화에 효과적으로 사용될 수 있음을 입증하였다. Surfactant enhanced in-situ soil flushing was performed to remediate the soil and groundwater at an oil contaminated site, where had been used as a military vehicle repair area for 40 years. A section from the contaminated site (4.5 m $\times$ 4.5 m $\times$ 6.0 m) was selected for the research, which was composed of heterogeneous sandy and silt-sandy soils with average $K_d$ of 2.0$\times$$10^{-4}$cm/sec. Two percent of sorbitan monooleate (POE 20) and 0.07% of iso-prophyl alcohol were mixed for the surfactant solution and 3 pore volumes of surfactant solution were injected to remove oil from the contaminated section. Four injection wells and two extraction wells were built in the section to flush surfactant solution. Water samples taken from extraction wells and the storage tank were analyzed on a gas-chromatography (GC) for TPH concentration in the effluent with different time. Five pore volumes of solution were extracted while TPH concentration in soil and groundwater at the section were below the Waste Water Discharge Limit (WWDL). The effluent TPH concentration from wells with only water flushing was below 10 ppm. However, the effluent concentration using surfactant solution flushing increased to 1751 ppm, which was more than 170 times compared with the concentration with only water flushing. Total 18.5 kg of oil (TPH) was removed from the soil and groundwater at the section. The concentration of heavy metals in the effluent solution also increased with the increase of TPH concentration, suggesting that the surfactant enhanced in-situ flushing be available to remove not only oil but heavy metals from contaminated sites. The removal efficiency of surfactant enhanced in-situ flushing was investigated at the real contaminated site in Korea. Results suggest that in-situ soil flushing could be a successful process to remediate contaminated sites distributed in Korea.

토양의 포화지대에 분포하는 고밀도비수상액체(DNAPL)와 저밀도비수상액체(LNAPL)의 펌핑 제거공정에 대한 모사

김주형,이종협 한국지하수토양환경학회 1997 지하수토양환경 Vol.2 No.1

The objective of this study is to evaluate the feasibility of Pumping-and-Treatment system (PTS) for remediation of the saturated zones contaminated with NAPLs. A simulation is carried out for the removal of DNAPLs (denser-than-water non-aqueous phase liquids) and LNAPLS (lighter-than-water non-aqueous phase liquids) distributing at and below the water table. In the study, LNAPL and DNAPL are assumed to be n-hexane and 1,1-dichloroacetone, respectively. The model system studied consists of four heterogeneous soil layers with different permeabilities. Groundwater flows through the bottom layer and a pumping well is located under the initial water table. The time-driven deformation of the water table and removal efficiency of contaminants are estimated after vacuum application to the inlet of the well. In the calculation, FVM (Finite Volumetric Method) with SIMPLEC algorithm is applied. Results show that removal efficiencies of both DNAPL and LNAPL are negligible for the first 5 days after the PTS operation. However, when the cone-shape water table is formed around the inlet of the pumping well, the rapid removal rate is obtained since NAPLs migrate rapidly through the curvature of the water table. The removal efficiency of DNAPL is estimated to be higher than that of LNAPL due to the gravity. The results also show that the fluctuation or cone-shaped depression of the water table enhances the removal efficiency of NAPLs in saturated zones. The simulation results could provide a basis of the PTS design for the removal of NAPLs in saturated zones. 본 연구는 대표적인 지하수 오염물 제거공정 중 하나인 양수처리 시스템 pumping-and-Treatment System, PTS)에 대하여 실제에 가까운 불균일한 토양구조에서 모사하기 위하여 수행되었다. 즉, 지하의 불포화지대에 유출된 오염물로서 고밀도 비수상액체 (denser-than-water non-aqueous phase liquids, DNAPLs)와 저밀도 비수상액체 (lighter-than-water non-aqueous phase liquids, LNAPLs)가 지하수의 계면 및 그 아래에서 안정하게 분포하고 있을 때, PTS 공정의 모사를 통하여 그 타당성을 조사하였다. 이때 DNAPL과 LNAPL은 각각 1,1-dichloroacetone와 n-hexane로 가정하였다. 대상토양은 불균일한 토양층과 부분적인 지하수 흐름을 가지는 2차원 토양구조로 가정하였고, 포화지대에 1 개의 well을 설치하여 펌핑을 시작한 후 시간에 따른 지하수면의 변화와 오염물이 제거되는 정도를 계산하였다. 본 연구에서 SIMPLEC 알고리즘을 이용한 유한체적법에 의하여 비정상상태 모사를 수행한 결과, LNAPL뿐 아니라 DNAPL도 지하수면과 만나는 초기단계의 경우 즉시 지하수면 아래로 가라앉지 않고 지하수면을 따라 퍼지게 되므로 펌핑에 의한 제거가 가능한 것으로 판단되었다. 펌핑을 시작한 후 약 5일 동안은 DNAPL과 LNAPL의 경우 모두 두드러진 제거효과가 나타나지 않았으나, 일단 지하수면의 모양이 원뿔 모양으로 변형되고 나서 급속히 체거효율이 높아졌다. 특히 DNAPL의 경우 중력의 영향을 더 크게 받아서 well주위의 움푹 들어간 지하수면을 따라 이동하며 LNAPL보다 더 빠른 속도로 제거가 이루어졌다. 본 연구의 결과에 나타난 지하수면의 형태적 변화는 상대압력으로 -0.5기압이라는 비교적 큰 음압과, 1m의 비교적 큰 well의 지름을 가정하였기 때문에 다소 과장된 것으로 보인다. 그러나, 본 연구를 통하여 오염물의 물성에 따른 PTS공정의 효율을 비교할 수 있었고, 지하수면의 형태적 변화를 유발하여 정화효율을 증가시킬 수 있음을 제시하였다.

과산화수소를 이용한 현장원위치 화학적 산화법과 공기분사법(Air-sparging)을 연계한 디젤 오염 토양/지하수 동시 정화 실내 실험 연구

김남호,김인수,최애정,이민희,Kim, Nam-Ho,Kim, In-Su,Choi, Ae-Jung,Lee, Min-Hee 한국지하수토양환경학회 2006 지하수토양환경 Vol.11 No.6

현장비원위치(Ex-situ) 공법 적용이 불가능한 부지에서, 디젤로 오염된 오염 토양과 지하수를 동시에 복원하기 위하여 과산화수소를 이용한 현장원위치 화학적 산화법(chemical oxidation)과 공기분사법(air-sparging)을 연계한 복합 복원 공정의 정화 효율 규명을 위한 실내 실험을 실시하였다. TPH 농도가 2,401 mg/kg(A 토양)과 9,551 mg/kg(B 토양)인 두 종류의 현장 오염 토양을 대상으로 과산화수소용액을 이용한 화학적 산화법의 디젤 제거 효율 규명을 위한 배치(회분식) 실험 결과, 과산화수소 50% 용액에 의해 토양 초기 TPH 농도의 18%와 15%까지 감소하였다. 과산화수소 용액 20%를 이용한 칼럼 세정 실험 결과, 세정에 의해서 A 토양과 B 토양의 경우 각각 초기 TPH 양의 78%와 72%가 제거되었다. 칼럼 실험에서 과산화수소의 산화반응에 의해 완전 분해되어 무기가스상(주로 $CO_2$과 $H_2O$)으로 제거된 양까지 고려한다면, 과산화수소용액이 오염 토양과 접촉하면서 충분한 산화과정을 거쳐 대부분의 유류가 토양으로부터 제거되었음을 알 수 있었다. 공기분사법을 이용한 디젤 오염 지하수 정화 실험의 경우, TPH 농도가 820 mg/L인 고농도의 인공 지하수 경우에도 공기분사 72시간 이내에 폐수배출허용기준인 5 mg/L 보다 낮아져, 디젤 제거 효율이 매우 높은 것으로 나타났다. 다만, 오염 토양 내 다량의 디젤 자유상이 존재하는 경우 토양으로부터 지하수로의 지속적인 자유상 디젤의 질량 이동에 의하여, 공기분사법의 지하수 정화 효율은 매우 낮았다. 마지막으로, 과산화수소를 이용한 현장원위치 화학적 산화법과 공기분사법을 연계한 복합 공정의 디젤 정화 효율을 규명하는 박스 실험을 실시하였다. 토양 내 자유상 디젤을 먼저 제거하기 위해 과산화수소 용액을 이용한 토양세정법을 실시한 후, 토양 내 TPH가 제거 되는 정도에 따라 후차적으로 공기분사법을 적용함으로써 토양 및 지하수로부터 디젤을 효과적으로 제거할 수 있었다. 20% 과산화수소 용액의 23 L 세정과 2,160 L의 공기분사에 의해 토양의 TPH 농도는 9,551 mg/kg에서 390 mg/kg으로 낮아졌으며, 오염 지하수의 TPH 농도도 5 mg/L 이하로 낮출 수 있었다. 본 실험들에서 얻어진 결과를 바탕으로 실제 현장에서 대단위 공정을 운영하는데 필요한 복원 공정의 최적 조건들을 도출해 낼 수 있으리라 판단되며, 유류로 오염된 토양 뿐 아니라 오염 지하수까지 동시에 정화할 수 있는 복합 공정 개발을 위한 중요한 기술 자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다. Laboratory scale experiments were performed to investigate the removal efficiency of the in-situ chemical oxidation method and the air-sparging method for diesel contaminated soil and groundwater. Two kinds of diesel contaminated soils (TPH concentration : 2,401 mg/kg and 9,551 mg/kg) and groundwater sampled at Busan railroad station were used for the experiments. For batch experiments of chemical oxidation by using 50% hydrogen peroxide solution, TPH concentration of soil decreased to 18% and 15% of initial TPH concentration. For continuous column experiments, more than 70% of initial TPH in soil was removed by using soil flushing with 20% hydrogen peroxide solution, suggesting that most of diesel in soil reacted with hydrogen peroxide and degraded into $CO_2$ or $H_2O$ gases. Batch experiment for the air-sparging method with artificially contaminated groundwater (TPH concentration : 810 mg/L) was performed to evaluate the removal efficiency of the air-sparging method and TPH concentration of groundwater decreased to lower than 5 mg/L (waste water discharge tolerance limit) within 72 hours of air-sparging. For box experiment with diesel contaminated real soil and groundwater, the removal efficiency of air-sparging was very low because of the residual diesel phase existed in soil medium, suggesting that the air-sparging method should be applied to remediate groundwater after the free phase of diesel in soil medium was removed. For the last time, the in-situ box experiment for a unit process mixed the chemical oxidation process with the air-sparging process was performed to remove diesel from soil and groundwater at a time. Soil flushing with 20% hydrogen peroxide solution was applied to diesel contaminated soils in box, and subsequently contaminated groundwater was purified by the air-sparging method. With 23 L of 20% hydrogen peroxide solution and 2,160 L of air-sparging, TPH concentration of soil decreased from 9,551 mg/kg to 390 mg/kg and TPH concentration of groundwater reduced to lower than 5 mg/L. Results suggested that the combination process of the in-situ hydrogen peroxide flushing and the air-sparging has a great possibility to simultaneously remediate fuel contaminated soil and groundwater.

세척제를 이용한 아연오염 철도토양의 정화 타당성 연구

박성우,이재영,권태순,김경조,정근욱,백기태,Park, Sung-Woo,Lee, Jae-Young,Kwon, Tae-Soon,Kim, Kyung-Jo,Chung, Keun-Yook,Baek, Ki-Tae 한국지하수토양환경학회 2009 지하수토양환경 Vol.14 No.1

본 연구에서는 철도 아연유래 토염토양을 정화하기 위해 토양세척과 토양세정의 타당성은 연구하였다. 무기산인 HCI및 $H_3PO_4$와 유기산인 citric acid및 ethylene diamine tetraacetic acid(EDTA)을 이용하여 토양세척을 수행하였다. 일반적으로 중금속 오염토양에 대하여 세척효율이 우수하다고 알려진 DETA는 본 오염 토양의 세척에는 효과적이지 않았다. 무기산 중에는 HCI이 34%의 아연 제거율로 가장 우수한 효과를 보였으며, 0.1 M HCI이상을 사용하는 것은 효과적이지 않았다. 또한 연속세척을 통하여 아연의 제거율을 향상시킬수 있었다. 칼럽실험에서 아연의 평균제거율은 27% 이였으며, 토양 내 아연 잔류농도는 기준치 이하인 662mg/kg까지 감소하였다.이와 같은 실험 결과를 바탕으로 HCI을 이용한 토양 세척 및 토양 세정을 이용하여 철도유래 아연 모염토양 정화가 충분히 가능한 것으로 판단된다. In this study, the feasibility of soil washing and soil flushing was investigated to treat Zn-contaminated railroad soil. Various organic acids including ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA) and citric acid as well as inorganic acids such as hydrochloric acid (HCl) and phosphoric acid were tested to evaluate washing efficiency. Generally, inorganic acid showed higher removal efficiency compared to organic acids. Particularly, EDTA, well known as the most effective washing agent for removal of heavy metals from soil, was not efficient to remove zinc in this study. Among washing agents tested in this study, HCl was the most effective. However, it is not effective to use HCl solution over 0.1 M concentration. Sequential process using HCl was effective to enhance the removal efficiency of zinc. In column test, the removal efficiency of Zn was 27%. Accordingly, it is feasible to treat Zn-contaminated railroad soil using soil washing or flushing with HCI.

위해성에 근거한 정화목표 산정 및 복원전략 수립

류혜림,한준경,남경필,Ryu, Hye-Rim,Han, Joon-Kyoung,Nam, Kyoung-Phile 한국지하수토양환경학회 2007 지하수토양환경 Vol.12 No.1

위해성에 근거한 복원 전략(risk-based remediation strategy, RBRS)은 위해성평가를 통하여 오염지역의 위해성 또는 오염원을 효율적으로 관리하기 위한 의사결정과정 중의 일부로서, 토양에 존재하는 독성물질이 인간이나 생태계와 같은 수용체로 전이되어 발현되는 독성을 감소시키는 것을 목적으로 한다. 토양오염에 대한 위해성평가는 토양에서 대기로 확산되어나가는 오염물질의 흡입, 토양에서 지하수로 용출된 오염물질의 섭취, 토양 자체의 섭취와 접촉 등에 의한 위해성평가를 포함하며, 오염물질의 특성뿐만 아니라 수리지질학적 자료, 토지이용용도, 수용체의 특성 등 현장의 특이적인 요소들을 충분히 고려해야 한다. 위해성에 근거한 복원전략은 위해성산정을 위한 현장조사로부터 시작하여, 구체화된 노출경로모델(conceptual site model, CSM)의 작성, 목표위해성 수준의 결정, 오염물질의 물리화학적 특성 및 독성학적 자료의 수집을 거쳐, 일반적이고 보수적인 조건 하에 가장 안전한 목표정화수준을 산정하는 Tier 1 평가와 보다 정확한 오염현장의 조사를 통하여 현장특수성을 반영하는 Tier 2 평가를 단계적으로 적용한다. 현장의 오염농도가 Tier 1으로 결정된 허용오염수준(risk-based screening level, RBSL)보다 높은 경우 Tier 2를 실시하여 현장의 특수성을 반영하는 목표정화수준(site-specific target level)을 산정하며, 이를 통하여 오염지역에 대한 과도한 정화처리나 비경제적인 복구사업 등을 피할 수 있다. 위해성에 근거한 복원전략은 이 밖에도 오염지역의 복원우선순위 결정, 토지이용용도에 따른 위해성 관리기준 수립 등 다양한 활용성을 가지지만, 여러 가지 전제조건들과 현장조사 시에 발생하는 현실적 한계 등으로 인하여 불확실성을 가진다. 이를 극복하기 위하여 정확한 CSM의 작성, 복합오염에 대한 고려, 오염물질의 이동과 거동에 영향을 미치는 환경매질의 특성과 모델 입력변수 등을 신중하게 검토해야 하며, 신뢰할 만한 현장조사기법과 독성검사기법의 확립, 국내실정에 맞는 토양 및 지하수 특성자료와 인체 노출인자 등에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다. Risk-based remediation strategy (RBRS) is a consistent decision-making process for the assessment and response to chemical release based on protecting human health and the environment. The decision-making process described integrates exposure and risk assessment practices with site assessment activities and remedial action selection to ensure that the chosen actions are protective of human health and the environment. The general sequences of events in Tier 1 is as follows: initial site assessment, development of conceptual site model with all exposure pathways, data collection on pollutants and receptors, and identification of risk-based screening level (RBSL). If site conditions do not meet RBSL, it needs further site-specific tier evaluation, Tier 2. In most cases, only limited number of exposure pathways, exposure scenarios, and chemicals of concern are considered the Tier 2 evaluation since many are eliminated from consideration during the Tier 1 evaluation. In spite of uncertainties due to the conservatism applied to risk calculations, limitation in site-specific data collections, and variables affecting the selection of target risk levels and exposure factors, RBRS provides us time- and cost-effectiveness of the remedial action. To ensure reliance of the results, the development team should consider land and resource use, cumulative risks, and additive effects. In addition, it is necessary to develop appropriate site assessment guideline and reliable toxicity assessment method, and to study on site-specific parameters and exposure parameters in Korea.

Cold Mix Asphalt로 처리한 디젤 오염 토양의 흡착 및 용출특성

서진권,황인성,박주양,Seo Jin-Kwon,Hwang Inseong,Park Joo-Yang 한국지하수토양환경학회 2004 지하수토양환경 Vol.9 No.4

유류오염토양을 건설재료로 재활용할 수 있는 방안으로써 Cold Mix Asphalt(CMA) 처리를 제시하였고 디젤 및 디젤화합물로 오염된 토양의 CMA 처리특성을 고찰하였다. 양이온성 또는 음이온성 또는 비이온성 계면활성제를 함유하고 있는 5가지 아스팔트 이멀젼을 이용해서 디젤 오염토양의 처리능을 고찰한 결과 첨가된 계면활성제의 차이에 의한 성능의 차이는 확연하게 드러나지 않았으나, 토양과의 친밀성 및 흡착계수를 고려하여 Lauryl Dimethyl Benzyl Ammonium Chloride (LDBAC)를 포함한 이멀젼을 오염토양 처리에 적합한 아스팔트 이멀젼으로 선정하였다. 아스팔트 이멀젼 LDBAC에 의한 세가지 디젤화합물의 처리능은 docosane, pentadecane, undecane의 순으로 높은 것으로 나타났다. 아스팔트 이멀젼 LDBAC를 이용하여 CMA처리된 토양에 대한 용출실험결과 비교적 고농도인 10,000 mg/kg 의 디젤로 오염된 토양도 CMA처리 가능함을 확인하였다. 공시체로부터 디젤의 용출은 초기 4일까지는 확산에 의한 거동을 보여 주었고 그 이후로는 용출속도가 감소하여 총 용출가능양의 $50\%$ 이상이 유출되었다고 판단되는 depletion의 거동을 보여 주었다. CMA처리된 오염토양으로부터 3가지 디젤화합물의 총용출량은 undecane > pentadecane > docosane의 순서로 높은 것으로 나타났으며, pentadecane의 경우 CMA 처리시 양생속도가 상대적으로 더딘 것으로 밝혀졌다. A cold mix asphalt (CMA) treatment process was proposed as a tool to recycle soils contaminated with petroleum hydrocarbons. Experimental studies were conducted to characterize performances of the CMA process in treating soils contaminated with diesel or diesel compounds. From the screening experiments, it was found that performances of five types of asphalt emulsions that contained a cationic or an anionic or a nonionic surfactant were not substantially different. In consideration of higher affinity for soils and higher sorption coefficients obtained, an emulsion containing Lauryl Dimethyl Benzyl Ammonium Chloride (LDBAC) was selected as a promising asphalt emulsion for treating diesel-contaminated soils. When the asphalt emulsion LDBAC was applied to treat three compounds that originated from diesel, the removal efficiencies obtained in the order of decreasing efficiencies were as follows: docosane > pentadecane > undecane. Leaching experiments on the specimen formulated by the emulsion LDBAC found that the selected treatment method could treat soils with diesel concentrations as high as 10,000 mg/kg. Leaching of the diesel from the specimen was controlled by diffusion for the first four days and then leaching rate diminished substantially. The latter behavior was characterized as depletion, which represents that the contaminant released amounts to more than $50\%$ of the total amount of the contaminant that can be leached. The amounts of three diesel compounds leached from the specimen in the order of decreasing amount were undecane, pentadecane, and docosane. The curing of the soil contaminated with pentadecane was relatively slow.

선진국의 토양위해성평가 모델 비교분석 연구

안윤주,백용욱,이우미,정승우,김태승,An, Youn-Joo,Baek, Yong-Wook,Lee, Woo-Mi,Jeong, Seung-Woo,Kim, Tae-Seung 한국지하수토양환경학회 2007 지하수토양환경 Vol.12 No.1

우리나라는 최근에 토양위해성평가 지침을 마련하였으며, 앞으로 토양위해성모델 개발에 대한 필요성이 대두되고 있다. 선진국에서는 자국 내 부지특성과 노출경로를 고려한 토양위해성평가 모델을 토양정책 전반에 활용하고 있다. 본 연구에서는 선진국에서 위해성평가에 이용되는 대표적인 오염토양 위해성평가 모델을 비교분석하였다. 연구대상이 된 모델은 미국, 영국, 네덜란드에서 사용하고 있는 CalTOX, CLEA, CSOIL로서, 노출경로, 토지이용도 그리고 노출량 산정식을 중심으로 비교분석하였다. 모델 검토시 우선적으로 비교 분석된 항목은 노출시나리오, 노출경로, 입력변수의 공통사항이며, 이러한 분석결과를 토대로 선진국의 토양위해성 모델들이 공통적으로 포함하고 있는 노출경로를 추출하여, 국내에 적용 가능한 토양 위해성평가 모델개발의 기초자료로 제안하였다. 인체노출량 산정식에서는 일반적으로 미국식 방법이 국내 상황에서 사용이 용이한 것으로 판단되며, 비산먼지나 휘발물질 흡입의 경우는 네덜란드식이 기본값이 제공되어 있으므로 사용하기가 편리할 것으로 판단된다. Soil risk assessment models were used to determine the goals of soil remediation and to establish the soil quality standards in developed countries. Recently, Korean Ministry of Environment prepared the guideline for soil risk assessment. Soil risk assessment model applicable to Korean situation will be needed in the near future. In this study, three models for soil risk assessment were extensively compared to suggest the fundamental components that required for the soil risk assessment in Korea. The models considered in this study were CalTOX in the United States, CLEA (Contaminated Land Exposure Assessment) in the United Kingdom, and CSOIL in the Netherlands. The major exposure routes and the intake estimation equations suitable for Korean situation were suggested. The exposure routes suggested were intake of the crops, underground water, indoor outdoor soil ingestion, dust inhalation and a volatile matter inhalation. The equations for intake estimation used in CalTOX and CSOIL seem to be applicable for the calculation of the human intake in Korea.

CCA 처리 목재로 지은 세 개의 통나무 구조물과 방음벽 주변 토양에서 크롬, 구리 및 비소의 공간적 분포

김희갑,송병열,구진회,Kim, He-Kap,Song, Byeong-Yeol,Koo, Jin-Hoi 한국지하수토양환경학회 2008 지하수토양환경 Vol.13 No.2

This study was conducted to investigate the spatial distributions of chromated copper arsenate (CCA) metals in soils around three log structures and a sound barrier, all built with CCA-treated wood. Sixty-six surface and 35 profile soil samples were collected around the wood structures in addition to 13 background soil samples. The concentrations of chromium, copper, and arsenic in the soil samples collected in the vicinity of the structures were higher than those in the background samples, except in the case of one structure. The concentrations in the surface soils adjacent to the 3-year-old structures seemed to be higher than those in the soils adjacent to the 8-year-old ones. Although the lateral distributions of the metals varied with the structures, chromium and arsenic appeared to show concentration gradients within 20-60 cm and 40-100 cm, respectively. Copper seemed to be the least mobile, displaying concentration gradients only within 20 cm. Even though there were no explicit vertical concentration gradients for any of the metals according to the profile soil sample analysis, chromium and copper seemed to show concentration gradients only up to 5 and 10 cm, respectively, whereas arsenic showed gradients up to 35 cm. At study sites, it was evident that heavy metals leached into soil from CCA-treated wood were confined to neighboring areas both laterally and vertically, and that any plausible ecological impact may occur only within a small range. 본 연구는 chromated copper arsenate(CCA)로 처리된 목재로 지은 세 개의 통나무 구조물과 하나의 방음벽 주변 토양에서 CCA 금속들의 공간적인 분포를 조사하기 위해 수행되었다. 13개의 배경 토양 시료뿐만 아니라 목재 구조물 주변에서 66개의 지표 및 35개의 종단면 토양 시료를 채취하였다. 구조물에 인접한 곳에서 채취한 토양 시료에서 크롬, 구리 및 비소의 농도는 하나의 구조물을 제외하고는 모두 배경 토양에서의 농도보다 높았으며, 3년 된 구조물에 인접한 표토에서의 농도는 8년 된 구조물에서의 농도보다 높게 나타났다. 비록 금속들의 수평 분포는 구조물에 따라 다르긴 하였지만, 크롬과 비소는 각각 20-60 cm 및 40-100 cm 내에서 농도 구배를 보이는 것 같았다. 구리는 가장 이동성이 작아서, 단지 20 cm 이내에서만 농도 구배를 나타냈다. 종단면 토양 시료 분석에 따르면 어떤 금속도 명확한 수직 분포를 보이지는 않았지만, 크롬과 구리는 각각 5 및 10 cm까지, 그리고 비소는 35 cm까지 구배를 보였다. 이 연구의 대상지역에서 CCA로 처리된 목재로부터 토양으로 용탈된 금속들은 수평 및 수직으로 인근 지역에 한정적으로 이동하여 분포하고, 가능한 생태적인 영향은 작은 범위 내에서만 일어날 것임을 보여주었다.