용출액의 pH 변화가 토양내 중금속 용출에 미치는 영향과 그에 따른 국내 토양 오염 공정시험방법의 문제점

오창환(Chang Whan Oh),유연희(Youn Hee Yu),이평구(Pyeong Koo Lee),이영엽(Young Up Lee) 대한자원환경지질학회 2003 자원환경지질 Vol.36 No.3

전주시 하천 퇴적물시료, 호남고속도로 주변의 토양과 퇴적물 시료, 광산주변 광미 및 토양시료를 대상으로 토양오염 공정시험방법상의 용출법, 0.1N 유지용출법, Tessier et at.(1979)의 연속추출방법을 적용하여 중금속을 추출하고 그 결과를 비교하였다. 공정시험방법상의 용출법 사용시 산에 대한 완충능력이 있는 시료는 용출액의 pH 1(0.1N HCl)이 유지되지 못했고 용출액의 pH가 최고 8.0까지 증가하였다. 또한, 토양오염 공정시험방법상의 용출법 사용시 중금속 추출량(HPE)/0.1N 유지용출법 사용시 중금속 추출량(HPEM) 값의 평균치와 범위는 Cd의 경우 0.479와 0.145-0.929, Zn의 경우 0.534와 0.078-0.928, Mn의 경우 0.432와 0.041-0.992, Cu의 경우 0.359와 0.011-0.874, Cr의 경우 0.150과 0.018-0.530, Pb의 경우 0.219와 0.003-0.853 그록 Fe의 경우 0.088과 1.73×10-5-0.303이다. 이는 두 전처리 방법에 의해 추출된 중금속량의 차이가 Fe>Cr>Pb>Cu>Mn>Cd>Zn 순임을 지시한다. HPE, HPEM과 연속추출법 비교시 Zn, Cd, Mn의 경우 추출량은 대체적으로 연속추출 3단계까지의 합≥0.1N 유지용출법>연속추출 2단계까지의 합≥용출법 순이었으며, Cr과 Fe의 경우 연속추출 3단계까지 합>>0.1N 유지용출법>용출법 순이었으며 연속추출 2단계 까지 합은 Cr의 경우 0.1N 유지용출법의 추출량보다 낮았고 용출법의 추출량보다 높았다. Cu의 경우 연속추출 4단계까지의 합≥0.1N 유지용출법>3단계까지의 합=용출법으로 나타났다. 0.1N 유지위해 첨가된 염산의 양이 증가할수록, 즉 시료내의 산에 대한 완충능력이 증가할수록 HPE/HPEM 값이 감소하며, 완충능력이 큰 시료의 경우 모든 원소에서 HPE/HPEM이 0.2보다 낮다. 완충능력이 낮은 시료의 경우 Zn, Cd, Mn, Cu는 연속추출 1, 2단계의 합과 연속추출 3단계의 중금속 추출함량간의 차이가 적고, 다른 원소에 비해서 상대적인 유동도가 높기 때문에 HPe/HPEM이 대체적으로 0.2보다 높으며 0.6이상의 값을 갖는 시료가 많다. 그러나, Fe, Cr의 경우는 상대적으로 Zn, Cd, Mn, Cu에 비해 유동도가 낮고, 연속추출 3단계의 함량이 1+2단계의 한량과 차이가 커 완충능력이 낮은 시료의 HPE/HPEM 값도 전반적으로 0.2보다 낮다. 이러한 연구결과는 국내 토양오염 공정시험방법상의 전처리 방법인 용출법이 장래에 장기적으로 산성비와 같은 환경피해에 노출되어 토양의 완충능력이 감소하거나 상실될 수 있는 지역의 오염평가에 적합치 않을 가능성을 제시한다. Heavy metals are extracted from Chonju stream sediment, roadside soils and sediments along Honam express-way, soils and tailings from mining area using three different methods (partial extraction in Standard Method, par-tial extraction method with maintaining 0.1 N of extraction solution and Sequential Extraction Method). In samples having buffer capacity against acid, pH 1 (0.1 N HCl) of extraction solution can not be maintained and pH of extraction solution increases up to 8.0 when partial extraction in Standard Method is used. The averages and ranges of HPE(heavy metals extracted using partial extraction in Standard Method)/HPEM(heavy metals extracted using partial extraction method with maintaining 0.1 N of extraction solution) values are 0.479 and 0.145_0.929 for Cd, 0.534 and 0.078_0.928 for Zn, 0.432 and 0.041_0.992 for Mn, 0.359 and 0.011_0.874 for Cu, 0.150 and 0.018_0.530 for Cr, 0.219 and 0.003_0.853 for Pb, and 0.088 and 1.73×10-5_0.303 for Fe. These data indicate that the difference between HPE and HPEM is large in the order of Fe, Cr, Pb, Cu, Mn, Cd and Zn. The amounts of heavy metals extracted decreases in the follow order; Sum III (sum of fraction I, II, III in sequential extrac-tion)>HPEM>Sum III (sum of fraction I and II)>HPE for Zn, Cd and Mn and Sum III>HPEM>HPE for Cr and Fe. In the case Cr, Sum II is lower than HPEM and higher than HPE. In case of Cu, extracted heavy metals is large in the order Sum IV>HPEM>Sum III@HPE. HPE/HPEM value decreases with increasing the amount of HCl used for maintaining 0.1 N of extraction solution. For samples with high buffer capacity, HPE/HPEM value in all elements is lower than 0.2. On the other hand, for samples with low buffer capacity, HPE/HPEM value are over 0.2 and many samples have values higher than 0.6 for Zn, Cd Mn and Cu due to the small difference between Sum II and Sum III, and relatively higher mobility. However, for Fe and Cr, HPE/HPEM value is below 0.2 even for samples with low buffer capacity due to their low mobility and big difference between Sum II and Sum III. This study indi-cates that the partial extraction method in Korean Standard Method of soil is not suitable for an assessment of soil contamination in area where buffer capacity of soil can be decreased or lost because of a long term exposure to environmental damage such as acidic rain.

호수 퇴적물의 호기 및 혐기조건에서의 용출 특성에 대한 연구

윤미해(Mi Hae Yoon),현준택(Jun Taek Hyun),허남수(Nam Soo Huh),권성현(Sung Hyun Kwon),조대철(Dae Chul Cho) 大韓環境工學會 2007 대한환경공학회지 Vol.29 No.9

호수 퇴적물의 용출로 인한 수질오염을 예측하고 퇴적 위치에 따른 용출 특성을 파악하기 위해 환경 조건에 따른 용출 차이를 분석하였다. 분석 항목으로는 질소계열, 인계열, COD를 분석하였으며, 모든 시료의 분석 방법은 호수 내부수의 염도가(Cl-) 2,000ppm 이상이므로 해수 수질공정 시험법에 준하여 실시하였다. COD는 혐기조일 경우 A지점에서 C지점으로 갈수록 용출율이 증가한 반면, 호기조일 경우 증·감의 경향성이 없었다. NH₃-N의 호기조일 경우 A지점에서 C지점으로 갈수록 용출율이 감소하였고, 반대로 질산화 작용으로 인해 NO₃-N과 T-N은 A지점에서 C지점으로 갈수록 용출율이 증가하였다. NH₃-N, NO₃-N의 혐기조는 A지점에서 C지점으로 갈수록 용출율이 증가하였으나 탈질화 작용으로 인하여 T-N의 용출율은 감소하는 경향을 보였다. PO₄-P, T-P의 경우 호기조에서 B지점의 용출율이 가장 낮았으며, 이는 용존 산소의 함량이 많아 무기물이 산화되면서 인의 용출이 억제된 것으로 판단된다. PO₄-P의 혐기조일 경우 A지점부터 C지점의 용출율이 서로 유사하였다. COD와 NO₃-N의 경우 혐기조보다 호기조에서 용출율이 높았으며, 그 외의 항목에서는 호기조보다 혐기조에서 용출율이 높았다. In this study, we analyzed the release differences for some critical pollution compounds according to the surrounding conditions in order to predict water quality due to the sedimental releases and the release characteristics at different sedimental locations in Lake Leewon, in Tae-An area. COD, nitrogens and phosphates were analyzed using the standard methods for water quality, based on high chloride ion concentration(greater than 2,000 ppm). For COD, the release rate increased in the anoxic basin but almost the same in the oxic basin. For NH₃-N, the release rate decreased in the oxic basin as you go A through C point meanwhile, for NO₃-N and T-N, the tendency was reversed because of nitrification of them. In the anoxic basin, the release rates of NH₃-N and NO₃-N went up with A through C path. However, the release rate of T-N was found to decrease. Also, for PO₄-P and T-P, the release rates in the oxic basin were lowest at B point mainly because the phosphates were at less released in the highly O₂ concentrated environment. In the anoxic reactor, PO₄-P was released similarly regardless of the sampling points. In summary, the release rates in the oxic reactor were greater than those in the anoxic reactor for COD and NO₃-N. For the other components, the anoxic basin generated the higher release rates.

고온성 박테리아를 이용한 섬아연석의 용출 특성

박천영,정경훈,김봉주,Park, Cbeon-Young,Cheong, Kyung-Hoon,Kim, Bong-Ju 대한자원환경지질학회 2010 자원환경지질 Vol.43 No.6

Bioleaching experiments were effectively carried out at $42^{\circ}C$, $52^{\circ}C$ and $62^{\circ}C$ to leach the more valuable metal ions from sphalerite using bacteria. The pH values of the bioleaching solution were constantly maintained for 10 days in the range of 2.40 to 2.55. In these bioleaching experiments, rod-shaped bacteria attached to the sphalerite surface were continuously observed in the sample. Along with the increase in the leaching temperatures, the concentration of Zn and Pb increased in the control sample of leachates, whereas the concentration of Fe increased in the sample containing bacteria. At $42^{\circ}C$, $52^{\circ}C$ and $62^{\circ}C$ the biological leaching content of Zn was found to be 9.5, 2.8 and 2.9 times higher than that in the chemical leaching content, respectively. At these temperatures, the content of Pb in the bacterial sample of the leachate was detected to be 14.8, 7.4 and 3.8 times higher than that of the control sample of the leachate, respectively. 고온성박테리아를 이용하여 섬아연석으로부터 유용금속이온을 효과적으로 용출시키기 위하여 $42^{\circ}C$, $52^{\circ}C$, $62^{\circ}C$에서 미생물용출실험을 각각 수행하였다. 이때 미생물용출실험이 진행되는 10일 동안, 용출액의 pH는 2.40에서 2.5 범위를 유지하였으며 미생물 용출실험이 종료될 때까지 막대 모양의 박테리아들이 섬아연석 표면에 부착되어 있는 것이 계속해서 관찰되었다. 용출온도를 $42^{\circ}C$, $52^{\circ}C$, $62^{\circ}C$로 증가시키면, 비교시료에서 용출 함량이 증가되는 금속은 Zn과 Pb이고, 박테리아 용출 시료에서는 Fe 용출 양이 증가하였다. 용출 온도를 $42^{\circ}C$, $52^{\circ}C$, $62^{\circ}C$로 증가시켰을 때, Zn 이온은 비교시료에서 보다 박테리아 용출 시료에서 각각 9.5배, 2.8배, 2.9배 이상으로 높게 용출되었고, Pb 이온은 비교시료에서 보다 박테리아 용출 시료에서 각각 14.8배, 7.4 배, 3.8배 이상으로 높게 용출되었다. Fe 이온의 비교시료에서 용출 온도를 $42^{\circ}C$, $52^{\circ}C$, $62^{\circ}C$로 증가시켜도 전혀 용출되지 않았지만, 박테리아 Fe 함량이 온도에 비례하여 증가하였다.

용출시험을 통한 불산 누출사고지역의 토양 내 불소(F)의 거동특성

김도영(Do Young Kim),이준석(Jun Seok Lee),권은혜(Eun Hye Kwon),이현아(Hyun A Lee),윤혜온(Hye On Yoon),이상훈(Sang Hoon Lee) 大韓環境工學會 2015 대한환경공학회지 Vol.37 No.4

본 연구는 불산 누출사고로 인한 토양 내 불소의 잔류여부 및 용출특성을 파악하여 장·단기적 환경위해성을 조사하고자 하였다. pH 유지 용출시험, 연속 회분식 용출시험, 주상용출시험 등을 적용하였다. 이는 다양한 환경과 시간범위에서 불소의 용출정도를 조사하여 이동도 및 용출특성을 포괄적으로 이해하고자 함이다. 대부분의 토양시료에 대하여 pH가 알칼리성으로 증가할수록 수산화이온과의 경쟁 및 치환으로 인하여 불소의 용출농도 역시 증가하였다. 연속 회분식 용출시험에서는 인공오염 토양시료에서 초기 불소의 용출농도가 매우 높게 나타났으나 2차 용출 이후 현장토양시료와 유사한 낮은 용출농도를 보였다. 또한, 주상용출시험의 경우도 인공오염 토양시료에서의 초기 용출단계에서 다량의 불소가 용출되는 경향을 나타냈다. 다양한 용출시험 결과 초기 토양입자표면에 잔류한 불소는 비교적 초기에 쉽게 제거되는 것을 확인하였으며, 사고로 인한 잔류불소의 영향은 2년이 지난 현재 시점에서 매우 적다고 판단된다. 따라서 실제 화학물질 사고와 같은 외부적인 영향을 받은 환경피해지역 토양에 대하여 즉각적인 오염확산관리가 선행되어야 할 것이다. Various leaching tests were applied to the soil affected by accidental leakage of HF in an industrial area in Korea. Three different leaching methods including pH-stat, continuous batch leaching, and column tests were adopted to assess leaching characteristics and mobility of fluorine(F) in soil and the potential risks to ecosystem. Both natural and spiked samples were used for the leaching tests. F concentrations in the batch tests increased by leaching rapidly in the early stage of leaching and then maintained rather constant levels. Column leaching test also show similar result to that of the batch test. pH also controlled the leaching behavior of the soil. With increasing pH, more F was released in the pH-stat test. This is mainly due to the competition and exchange with hydroxyl ions, as pH increase to the alkaline range. Most of the F released by the accident seem to have removed in the very early stage of leaching, whereas some natural proportion from soil minerals are thought to have been released very slowly. Therefore, little F released during the accident remained, based on the results of this study on the samples after two years of the accident. We could conclude that soil contaminated by external effects such as chemical accidents should be managed immediately, especially with F.

슬래그의 연속회분식 용출시험 특성 연구

김우일,강영렬,윤철우,연진모,김용준,신선경,오길종 한국폐기물자원순환학회 2013 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2013 No.2

석탄재, 슬래그와 같은 부산물의 발생량이 지속적으로 증가하고 있어 이에 대한 재활용방법으로 육상, 해안, 간척지 등의 매립재로 활용하고 있다. 그러나 이러한 부산물을 매립하거나 도로 기층재로 활용할 경우 토양, 지하수, 하천수 등에 영향을 우려하고 있어 이에 대한 과학적인 접근방법이 필요하게 되었다. 분석방법은 한국폐기물공정시험기준과 일본의 토양용출시험방법(JLT-46)으로 연속회분식 용출실험을 수행하였다. 일본토양용출시험방법은 우리나라의 폐기물공정시험기준과 비교해보면 시료(입경 2 mm 이하)를 정제수(pH 5.8 ~ 6.3)로 용출시키는 과정까지는 큰 차이는 없으나 마지막 단계에서 0.45 μm의 멤브레인필터로 여과하는 것으로 완성되고 따로 용출액의 산처리를 진행하지 않는다는 점이 다르다. 우리나라 폐기물공정시험기준은 시료의 용출과정을 거친 후, 용출액에 산을 첨가하여 가열・농축・냉각하는 산처리과정이 있다. 연속회분식용출실험을 수행하였다. 조사항목은 카드뮴, 크롬, 납, 비소, 나트륨, 칼륨과 pH, 전기전도도, 불소이온 농도 등 11종을 분석 비교하였다. 또한 시간에 따른 용출량 변화를 보기 위해 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32일 동안 용출실험을 계속 진행하여 각각의 시료에 대한 용출농도 특성을 해석하였고, 입자의 크기에 따른 용출농도도 함께 실험하였다. 따라서 본 연구에서는 철강, 구리, 페로-니켈슬래그를 우리나라의 폐기물공정시험기준과 일본의 토양용출시험방법으로 시료를 용출한 결과를 비교‧분석하고, 분석항목별 용출특성을 파악하여 부산물의 재활용 지역에 대한 환경기준을 마련하는데 필요한 기초자료를 확보하고자 수행하였다.

F-23 : 슬래그의 연속회분식 용출시험 특성 연구

김우일,강영렬,윤철우,연진모,김용준,신선경,오길종 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2013 No.-

석탄재, 슬래그와 같은 부산물의 발생량이 지속적으로 증가하고 있어 이에 대한 재활용방법으로 육상, 해안, 간척지 등의 매립재로 활용하고 있다. 그러나 이러한 부산물을 매립하거나 도로 기층재로 활용할 경우 토양, 지하수, 하천수 등에 영향을 우려하고 있어 이에 대한 과학적인 접근방법이 필요하게 되었다. 분석방법은 한국폐기물공정시험기준과 일본의 토양용출시험방법(JLT-46)으로 연속회분식 용출실험을 수행하였다. 일본토양용출시험방법은 우리나라의 폐기물공정시험기준과 비교해보면 시료(입경 2 mm 이하)를 정제수(pH 5.8 ~ 6.3)로 용출시키는 과정까지는 큰 차이는 없으나 마지막 단계에서 0.45 μm의 멤브레인필터로 여과하는 것으로 완성되고 따로 용출액의 산처리를 진행하지 않는다는 점이 다르다. 우리나라 폐기물공정시험기준은 시료의 용출과정을 거친 후, 용출액에 산을 첨가하여 가열·농축·냉각하는 산처리과정이 있다. 연속회분식 용출실험을 수행하였다. 조사항목은 카드뮴, 크롬, 납, 비소, 나트륨, 칼륨과 pH, 전기전도도, 불소이온 농도 등 11종을 분석 비교하였다. 또한 시간에 따른 용출량 변화를 보기 위해 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32일 동안 용출실험을 계속 진행하여 각각의 시료에 대한 용출농도 특성을 해석하였고, 입자의 크기에 따른 용출농도도 함께 실험하였다. 따라서 본 연구에서는 철강, 구리, 페로-니켈슬래그를 우리나라의 폐기물공정시험기준과 일본의 토양용출시험방법으로 시료를 용출한 결과를 비교·분석하고, 분석항목별 용출특성을 파악하여 부산물의 재활용 지역에 대한 환경기준을 마련하는데 필요한 기초자료를 확보하고자 수행하였다.

더미 미생물용출에 의한 폐-광석으로부터 유용금속 용해 특성과 Fe 제거와 전기분해를 이용한 금속구리분말 회수

김봉주 ( Bong Ju Kim ),조강희 ( Kang Hee Cho ),최낙철 ( Nag Choul Choi ),박천영 ( Cheon Young Park ) 한국광물학회 2014 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.27 No.4

폐-광석으로부터 금속구리분말을 회수하기 위하여 더미 미생물용출, Fe 제거와 전기분해실험을 수행하였다. Cu가 0.034% 함유된 폐-광석시료에 대하여 더미 용출실험을 수행한 결과, Cu 용출률은 박테리아 용출-용액에서 61%, 황산 용출-용액에서 62%로 나타났다. Fe를 효과적으로 제거하기 위하여 더미 용출-용액에 NaOH, H2O2 및 Ca(OH)2를 각각 적용한 결과 H2O2가 가장 효과적인 Fe 제거제로 선정되었다. 전해질 용액을 준비하기 위하여 H2O2를 더미 용출-용액에 처리한 결과 박테리아 용출-용액에서 Fe가 99%, 황산 용출-용액에서 60%로 제거된 반면에 Cu 제거율은 각각 5%와 7%로 나타났다. 이 용액에 대하여 전기분해 실험을 수행한 결과 Cu 회수율이 박테리아 용출-용액에서 98%, 황산 용출-용액에서 76% In order to recover the metallic copper powder from the mine-waste rock, heap bioleaching, Fe removal and electrowinning experiments were carried out. The results of heap leaching with the mine-waste rock sample containing 0.034% Cu showed that, the leaching rate of Cu were 61% and 62% in the bacteria leaching and sulfuric acid leaching solution, respectively. Sodium hydroxide (NaOH), hydrogen peroxide (H2O2) and calcium hydroxide (Ca(OH)2) were applied to effectively remov Fe from the heap leaching solution, and then H2O2 was selected for the most In order to prepare the electrolytic solution, H2O2 were again treated in the heap leaching, and Fe removal rates were 99% and 60%, whereas Cu removal rates were 5% and 7% in the bacteria and sulfuric acid leaching solutions, respectively. After electrowinning was examined in these leaching solution, the recovery rates of Cu were obtained 98% in bacteria and obtained 76% in the sulfuric leaching solution. The dendritic form of metallic copper powder was recovered in both leaching solutions.

호수저질의 영양염 용출에 관한 실내실험적 연구

김용환 경산대학교(대구한의과대학) 1998 環境硏究 Vol.3 No.1

인공호수내에 있어서 영양염의 변화에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 저질에서의 영양염의 용출영향을 보면, 수온에 따른 저질에서의 영양염 용출실험의 결과, 혐기성 상태에서 영양염 용출은 10℃, 20℃, 30℃로 변화시켰을 때, 각각 TIN은 2.70, 3.31, 3.78g/㎡/d로 용출되었고, T-P의 용출량은 0.61, 0.74, 0.76 g/㎡/d였으며, 수온이 높을수록 용출량이 높게 나타나 온도의 의존성이 있다고 판단된다. pH에 따른 저질에서의 영양염 용출실험을 한 결과, 혐기성 상태조건에서 PO₄-P의 용출은 pH가 높을수록 비례적으로 용출량이 많았으나 TIN의 경우는 pH의 의존성이 인의 경우보다 낮게 나타났다. DO에 따른 용출량 변화는, 호기계에서 보다 혐기계인 상태에서 용출이 많이 일어나고 있으며, 호기계에서 용출이 적은 이유는 DO가 저층에 있는 저질에서의 영양염 용출이 일어나는 것을 억제했기 때문이이라고 판단된다. In generally, nutrient release experimental method practiced in Artificial lake sediment was used to laboratory core method. Results show that TIN release rates were 2.70. 3.31, 3.78 g/㎡/d, and those of T-P were 0.61, 0.74, 0.76 g/㎡/d at the 10℃, 20℃, 30℃. respectively, indicating the effects of temperature on nutrient release in the sediments, It can also be shown from the experimental result that the release rate PO₄-P increases with increasing pH while that of TIN is not so much affected by the pH, and the nutrient release is more active in anaerobic condition than in aerobic condition indicating that DO suppresses the nutrient release in the lake sediments.

저수구역 내 경작지의 영양염류 및 유기물 용출 특성 분석

유나영 ( Nayeong Yu ),최유진 ( Yujin Choi ),임정하 ( Jungha Lim ),금동혁 ( Donghyuk Kum ),신민환 ( Minhwan Shin ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

호소 농경지의 비료살포 및 영농활동과 초지 등의 토양에 포함된 영양염류는 용출을 통하여 호내로 유입되어 내부부하를 가중시킬 수 있다. 따라서, 저수구역 내 경작지에서 용출될 수 있는 영양염류의 양과 용출조건을 파악하는 것은 호소의 수질관리 측면에서 중요하다. 본 연구에서는 저수구역 내 경작지로부터 발생하는 오염가능성을 예측하기 위하여 저수구역 내에서 영농활동이 이루어지는 지역을 대상으로 영양염류 및 유기물의 용출속도를 분석하고자 하였다. 용출실험은 저수구역 내 강우 발생 전 경작지 시료(A, B)를 채취하여 호기성과 혐기성 실험을 실시하였다. 농경지 침수에 의한 토양의 용출속도를 재현하기 위하여 1차 실험에서는 강우 전 현장수, 2차 실험에서는 강우 후 현장수를 이용하여 실험하였으며, 3차 실험에서는 현장수와 증류수에 따른 용출반응 속도를 분석하고자 하였다. 1차 실험 결과 A-1 경작지의 COD와 T-P 항목의 용출속도는 호기성과 혐기성 모두 (+)양의 값, T-N 항목의 용출속도는 호기성과 혐기성 모두 (-)음의 값을 나타냈다. B-1 경작지의 COD 항목의 용출속도는 호기성에서 (-)음의 값, 혐기성에서 (+)양의 값을 나타냈으며, T-P와 T-N 항목의 경우 A경작지와 동일한 결과가 나타났다. 2차 실험 결과 A-2 경작지의 COD와 T-P 항목의 용출속도는 A-1과 동일하게 호기성과 혐기성 모두 (+)양의 값을 나타냈으며, T-N 항목의 용출속도는 호기성에서 (+)양의 값, 혐기성에서 (-)음의 값을 나타냈다. 3차 실험 결과 현장수의 혐기성에서 T-N 항목의 용출속도가 (-)음의 값을 나타냈으며, 그 외 현장수의 T-N 항목의 호기성과 COD와 T-P 항목의 호기성과 혐기성, 증류수의 COD와 T-P, T-N 항목의 호기성과 혐기성 모두 (+)양의 값을 나타냈다. 또한, 토양시료의 영양염류 변화를 분석하기 위해 3차 용출실험 전·후 토양을 채취하여 분석한 결과 현장수와 증류수 그리고 호기와 혐기 조건에서 질소와 인의 함유량이 감소하여 토양의 용출이 이루어진 것으로 나타났다. 저수구역 내 경작지와 현장수를 이용한 용출특성 분석 결과 COD 항목의 경우 혐기조건에서 모두 농경지 토양의 용출이 발생하는 것으로 나타났으며, T-P의 경우도 혐기와 호기조건에서 모두 용출이 되는 것으로 나타났다. 그러나 질소계열의 경우 강우가 발생하기 전(1차 실험)에는 토양에 의한 용출이 되지 않는 것으로 나타났으며, 강우가 발생(2차 실험)하여 토양이 저류되면 호기성 조건에서 용출이 발생되는 것으로 나타났다. 실험결과를 통해 얻은 용출특성은 침수된 경작지가 저수구역 내 수질에 미치는 영향을 파악하여 효율적 농업비점오염 관리정책에 반영 가능할 것으로 생각되며, 경작지별 용출속도를 산정하기 위해 농경지 외에 추가적으로 논과 초지를 대상으로 한 용출실험이 필요할 것으로 판단된다.

G-09 : 산 침지법을 이용한 폐콘크리트 순환골재의 알칼리 용출특성 저감

신택수,윤철,정선기,연익준,김광렬 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2013 No.-

국내 건설폐기물 발생량과 이의 처리비용은 매년 증가 추세에 있다. 건설폐기물중 60%를 차지하는 폐콘크리트는 파쇄, 선별 등 중간처리를 거쳐 순환골재로 생산, 재활용되나, 순환골재의 60% 이상이 성·복토용으로 단순 재활용되고 있어, 다양한 고부가가치로의 재활용 방안 연구가 요구된다. 현재까지 순환골재의 물리·구조적 특성을 활용하는 방안으로 도로기층용이나 콘크리트용 골재로 재활용 하는 방안이 연구되고 고품질 순환골재 제조 방법으로 가열방법, 코팅방법, 산처리방법 등이 시도되었다. 또 순환골재의 화학적 특성을 이용하는 방법으로 산성수 중화 및 중금속 흡착에 관한 연구도 보고되었다. 그러나, 순환골재는 사용 용도나 환경에 따라 알칼리 용출 등 환경에 악영향을 줄 수 있기 때문에, 재활용 기술개발에 선행하여 순환골재의 화학적 특성이 환경에 미치는 영향을 규명하고, 이에 따른 품질기준 마련과 영향 저감을 위한 기술개발이 시급한 실정이다. 본 연구는 페콘크리트 순환골재를 대상으로 알칼리 용출특성과 산성중화능력 등 순환골재의 화학적 특성을 규명하고 환경에 미치는 영향 정도를 예측하며, 여러 가지 산으로 침지법을 이용하여 이의 저감방안을 모색함으로써, 순환골재의 고부가가치 재활용을 위한 기술 개발과 사용 용도에 맞는 품질 기준 설정을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 폐콘크리트 순환골재는 D사에서 25 mm 이하로 도로보조기층용 순환골재 기준에 맞게 생산한 것을 입도별로 세분하여 실험하였고, 천연골재와 비교하였다. 순환골재의 알칼리 용츨 특성 조사를 위해, 순환골재 구성 화학성분을 XRF로 분석하였고, 물과 접촉하여 발생하는 수산화기 농도를 측정하였다. 또한 적정법으로 알칼리도를 측정하였으며, 순환골재에서 용출되는 알칼리 성분을 산을 연속적으로 투입하여 중화하면서 소비된 산의 양으로 산 중화능력을 직접 측정하였다. 순환골재의 중금속 용출특성은 폐기물공정시험방법(KLT)과 EPA의 폐기물 용출시험방법(TCLP)에 따라 비교 실험하였다. 이를 바탕으로 순환골재의 알칼리 용출특성 저감을 위해 순환골재 크기별로 황산, 질산, 아세트산 등 여러 가지 산용액에 산의 농도(0.2 N, 2 N)와 접촉 시간(12 hr, 48 hr)을 달리하면서 침지 처리하여 순환골재에 포함되어 있는 알칼리 성분을 중화함으로써 알칼리용출량 저감 효과를 분석하였다. 연구결과 순환골재 구성성분중 알칼리 용출 특성과 관련이 큰 CaO 성분은 순환골재 크기가 작을수록 함량이 높았으며, 대체로 25.3 ~ 50.4% 범위였다. 순환골재를 증류수와 접촉시키면 pH가 빠르게 상승하며, 순환골재에서 용출되는 알칼리도 유발물질은 대부분 수산화물(OH-)에서 기인하였다. 순환골재의 산성중화능력은 연속식 반응기에서 누적 발생 총알칼리도를 측정하는 방법에 비해 회분식 반응기에서 알칼리도를 중화하는데 소요되는 산의 양을 측정하는 방법이 순환골재에서 용출되는 알칼리 양이 더 높게 평가되었으며, 단위 질량(g)당 발생하는 알칼리도는 최대 90.83 mg 정도였다. 중금속 용출은 TCLP법이 더 높은 용출농도를 나타내었고, 입경이 작을수록 용출 농도가 대체로 높았으나 유해폐기물 기준에는 미치지 못하였다. 순환골재의 알칼리 용출특성 저감을 위해 2 N의 황산 혹은 질산에서 12시간 이상 전처리한 경우, 알칼리 용출량을 61.3 ~ 82.3%까지 저감시킬 수 있었다.