안정화 고형화 공법을 적용한 비소 오염 토양의 전기비저항 및 유도분극 측정과 용출 특성을 고려한 모니터링 방법 및 평가

Abstract

비소는 광물, 퇴적물, 암석, 토양 등에 널리 분포하는 원소 중 하나지만, 1900년대 다수 개발되었던 금속 광산과 석탄 광산이 휴·폐광되면서 방치된 광미가 강우에 의한 용출과 미세 광미가 농경지 환토로 사용되면서 토양의 비소 오염 발생이 다수 보고되고 있다. 특히, 동·식물로의 흡수되거나 인체에 노출될 경우, 신체기능 저하와 암을 유발하는 등의 심각한 영향을 끼친다. 토양 내 비소는 침전, 탈착, 산화·환원 등의 기작을 이용하여 열탈착, 전기분해, 토양 세척, 안정화·고형화 공법 등을 적용하여 정화한다. 기존에는 세척 효율이 높은 토양 세척 공법이 주로 사용되었지만, 세척액의 과도한 사용과 폐수 발생으로 인한 2차 처리 시설 등의 필요로 인해 경제성을 확보하기가 어렵다. 이에 따라, 최근에는 경제성이 확보된 안정화·고형화 공법을 국내에 도입되 적용 사례가 증가하고 있는 실정이다. 안정화·고형화 공법은 토양 정화 공법 중 하나로써 안정화제 및 고형화제를 통해 토양 내 오염물질의 이동성 저하 또는 고착화시켜 정화하는 공법이다. 특히, 중금속으로 오염된 부지에 주로 적용되고 있으며, 국내에는 2018년부터 도입되어 약 840개소의 농경지에 적용되었다. 안정화·고형화 공법은 폐광산 인근의 농경지와 산업단지 등 오염 면적이 넓은 부지에 적용 시 비용적 측면에서 경제적이라는 장점이 있으나, 오염원을 영구적으로 제거하는 것이 아닌 용출 및 확산을 억제하여 이동성을 저하시키거나 안정적인 형태로 변형시키는 것이기에 안정화제 및 고형화제의 유지능 저하 시 재오염 가능성이 존재하기 때문에 지속적인 모니터링을 통해 재오염 시기를 예측하는 것이 중요하다. 기존의 안정화제 유지능 평가는 주로 전함량 분석법, 연속 추출법, TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure), SPLP(The Synthetic Precipitation Leaching Procedure) 용출 시험법 등과 같은 화학적인 분석 방법으로 진행된다. 전함량 분석법은, 안정화·고형화 공법이 오염물질의 총량을 저감시키는 공법이 아니기 때문에 적용 시 논란의 여지가 있으며, 이외 다른 용출 시험법도 정확한 평가를 하기에는 한계점이 존재한다. 따라서, 화학적 분석을 통한 평가 방법의 한계점을 보완하고자 광물탐사 및 자원개발 등에 널리 사용되는 전기비저항 및 유도분극 탐사 기법을 적용하여 비파괴적이면서도 지하 매질의 신속한 물성 분포에 관한 연속적인 정보 획득을 통해 안정화제의 유지능을 평가하고자 하였다. 따라서, 본 연구에서는 AMDS(Acid Mine Drainage Sludge), CMDS(Coal Mine Drainage Sludge), 제강슬래그 3종의 안정화제를 비소로 오염된 토양과 혼합하여 컬럼으로 모사한 실내 실험과 안정화·고형화 PILOT 시험구 모니터링, 폐광산 인근 농경지 평가를 통해 안정화·고형화 공법을 적용한 토양의 용출 용액의 특성과 전기비저항 및 유도분극 측정을 통해 상관성을 도출하고 향후 안정화 부지의 평가와 모니터링에 대한 적용성을 평가하였다.