부평 부영공원 혼합오염 정화

TPH 및 중금속 오염

환경생태공학 2조

2011-12028 김병철

1. 서론

토양은 고정된 상태에서 유지되는 환경자산으로 국가에 의한 최소한의 규제 및 보전이 필요한 유한 자산이다. 이에 미국 및 유럽을 비롯한 선진국에서는 토양환경을 보전하기 위해서 지난 수십여 년에 걸쳐 수많은 시행착오와 연구를 거치면서 제도적으로, 기술적으로 발전되어 왔다. 우리나라는 1960년대 이후 공업화정책에 힘입어 고도경제성장을 이루었으나 이러한 공업화정책으로 에너지와 화학물질 등의 사용량 증가로 인한 환경오염이 불가피하였다. 특히 석유류 및 화학물질 취급/저장 시설들로부터의 누출에 위한 토양오염은 잠재성과 시차성이 커서 수질이나 대기 등 다른 매체에 비해 효율적인 관리가 어려운 특성을 가지고 국내에서는 1995년 토양환경보전법 제정을 시작으로 본격적으로 토양오염관리를 위한 체계를 갖추기 시작하였다.

토양오염은 토양환경보전법(2006)에 따르면 ‘사업활동 등의 기타 사람의 활동에 따라 토양이 오염되는 것으로서 사람의 건강·재산이나 환경에 피해를 주는 상태’라고 정의할 수 있다. 토양오염의 특성으로는 아래 [표 1]과 같다.

표  토양오염의 특성

시차성	눈에 보이지 않은 오염으로 오염의 발생과 오염에 따른 문제의 발생 간에는 시간차가 존재
특이성	토양오염물질의 특성과 오염지역의 토양특성에 따라 영향을 받음
지속성 잔류성	오염물질은 토양 입자 표면에 흡착되어 제거하는데 어려움 지하수나 토양공기 등을 통해서 오염물질을 제거하면 단기간의 정화효과를 보이지만 중단하면 토양입자와 주변 공극 사이에 오염물질의 재평형이 일어나 오염물질이 재배출

토양오염물질로는 카드뮴 및 화합물, 구리 및 화합물, 비소 및 화합물, 수은 및 화합물, 납 및 화합물, 6가크롬화합물, 아연 및 화합물, 니켈 및 화합물, 불소화합물, 유기인화합물, 플리클로리네이티드비페닐(PCBs), 시안화합물, 페놀류, 유류 (동식물성 제외; BTEX[benzene, toluene, ethylbenzene, xylene/석유계 총 탄화수소(TPH), 유기용제류, 기타 환경부장관이 정하는 물질이다. 이 중 유류오염지표는 먼저 유류성분 중 휘발유에 의한 오염 여부를 판단하는 BTEX(벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌)와 주로 등유, 경유, 제트유, 벙커C유 로 인한 오염 여부를 판단하는 TPH(석유계 총 탄화수소)로 구분할 수 있고, 석유계 탄화수소는 방향족 탄화수소와 지방족 화합물로 구성되어 있다. 이 중 방향족 탄화수소는 환경에서 생분해가 어려우므로 지속적으로 잔류하는 것으로 알려져 있다. 다음으로 다환방향족탄화수소류(PAHs; Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)는 2개 이상의 벤젠링을 가지는 방향족 탄화수소로 환경 내에서 분해가 느리게 진행이 되고 먹이사슬을 통해서 동식물의 체내에 축적이 되며 독성이 강한 유기 화학물이다. 또한 일부 방향족 탄화수소는 발암성 물질로 분류해서 환경에서 그 농도를 법을 통해 규제하고 있다.

이번 정화 프로젝트의 가장 큰 목표는 복합적으로 오염된 지역에 대한 정화를 해보는 것이다. 아직 정화작업이 시행되지 않은 부평 부영공원을 대상으로 하여 정화를 시도해볼 것이다. 부평 부영공원의 경우 과거 군부대였지만 군부대 철수 후 공원으로 사용될 부지이다. 하지만 유류와 중금속으로 인한 오염이 심각하여 돌연변이 맹꽁이가 발견되는 등 공원으로 사용하기 위해서는 정화가 필수적인 지역이다. 그리고 이번 정화사업은 부지별로 오염원에 따라서 다른 정화기법을 적용할 것이다. 대략적인 가격을 산출하여 보고 한 가지 정화방법을 도입하였을 때와의 비교를 해볼 것이다.

2. 부지현황

그림

표

위치	인천광역시 부평구 산곡동 부영공원
면적	7만 1700여 [eqn: m ^{2}]
오염원인	수은폐기물, 배터리, 의약품, 용제 슬러지, 석면, 트랜스포머 오일, 폴리염화비페닐(PCBs), 등
조사항목	TPH, 벤젠, 크실렌, 납, 구리, 아연, 비소

과거 유류탱크시설과 재활용 유통센터, 폐품 처리소가 위치하였기 때문에 군부대가 있었던 오랜 시간동안 다양한 오염물질로 인한 오염이 발생했을 것이라고 생각된다. 게다가 이 지역의 경우 아파트 단지 사이에 있기 때문에 다양한 오염물질이 아파트 단지 주민들에게 직접적인 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다. 즉 오염물질의 위해성이 높은 상태라고 판단된다. 이 지역의 경우 향후 공원으로 이용될 것이기 때문에 이에 맞는 정화가 필요하다고 판단된다. 최대한 자연친화적인 방법을 이용하고, 토양의 적응력을 키울 수 있는 방법을 이용해야할 것이다.

그림

3. 기초조사

3.1. 지형 및 지질

그림

표

토심 깊이(cm)		0-15	15-35	35-70	70-100
토성(%)	조사	21.5	16.9	12.5	15.8
	중사	9.9	9.6	10.4	9.7
	세사	15.0	19.9	21.7	19.0
	미사	40.7	39.1	40.9	39.4
	점토	12.9	14.5	14.5	16.1

부평 부영 공원의 경우 부지의 대부분이 충적층으로 이루어져 있고, 일반적인 충적층의 토성은 위의 표 3과 같다. 아직 활발한 조사가 일어나지 않아 정확한 토양에 대한 데이터를 얻기 힘들어 이로 대체하기로 한다.

3.2. 지형경사도 및 수계

전반적인 부영공원의 지형은 남서 高, 북동 低이다. 그러므로 수계가 있을 경우 남서에서 북동방향으로 흐르게 될 것이라는 것을 알 수 있다.

그림

그림 5는 부영공원의 수계인 굴포천이다. 굴포천은 한강수계로 합류하는 흐름이기 때문에 만약 오염물질이 지하수를 통해 굴포천에 합류하게 된다면 한강으로 유입될 가능성이 매우 높다. 굴포천에 오염물질이 흘러들어갈 경우 그림 6과 같은 흐름이 예상된다. 이렇게 될 경우 부영공원 뿐 아니라 굴포천, 한강 주변 지역에 노출되기 쉽기 때문에 부영공원의 오염은 매우 위해성이 높다고 할 수 있을 것이다.

그림

3.3. 위해성 평가

부영공원의 오염물질을 정량적인 위해성 평가를 할 수는 없었지만 정성적으로 위해성이 높다는 증거가 많이 있었다. 우선 부영공원의 주변에는 아파트 단지가 많이 있기 때문에 인체에 높은 노출 가능성이 있다. 또한 충적층을 지나 지하수계를 따라 굴포천으로 유입할 가능성이 높기 때문에 넓은 지역에 영향을 끼칠 수 있다. 부영공원의 오염의 경우 노출에 대한 위험성도 높지만 유해성 자체도 매우 높다. 부영공원은 TPH와 다양한 중금속으로 오염되어 있기 때문에 노출 시 매우 유해하다.

4. 정밀조사

4.1. 시료채취 & 오염현황

시료를 채취한 기준은 기존 부평 미군기지 시설 내에 폐기물을 처리유무였다.

그림

그림 7은 과거 폐기물을 처리했던 지역을 표시하였다. 그림상의 좌하방에는 폐기물을 처리한 적이 없기 때문에 시료채취를 시행하지 않았다. 이 지역의 오염현황은 표 4와 같다.

표

우려기준 초과항목([eqn: mg/kg])	기중초과지점	최고농도([eqn: mg/kg])	오염 깊이([eqn: m])
TPH(500)	13개 지점	2681	0~4
Pb(200)	5개 지점	683.49	0~2
Cu(150)	1개 지점	450.07	0~1
Zn(300)	2개 지점	737.57	0~1

4.2. 오염물질에 따른 분포 현황

표

부영공원의 대표적인 오염물질은 TPH, Cu, Pb, Zn이다. 이는 대표적인 유류 오염물질과 중금속 오염물질이다. 표 5는 오염물질에 따른 분포 현황이다. 후에 이를 기준으로 지역을 구분하여 정화를 시도할 것이다.

4.3. 오염물질에 따른 지역 구분

그림

그림 12는 오염물질에 따라서 오염물질을 구분한 결과이다. 오염물질을 기준으로 크게 4 구역으로 구분하였는데, 그림 12의 우측 사진의 가장 오른쪽 지역부터 반시계 방향으로 A~D로 나타내었다. 각 지역의 오염물질에 대해 설명을 하면 다음의 표 6과 같다.

표

A 구역	중금속 & TPH → 혼합오염
B 구역	Pb & Zn & Cu → 중금속오염
C 구역	Pb 단일 오염
D 구역	TPH 단일 오염

이 네 지역에 대해 각각 최대한 효율적인 정화기술을 적용함으로써 overdesign을 막고, 가장 환경 친화적인 방법을 도입하여 훗날 공원으로 이용할 수 있도록 하는 것이 이번 정화 프로젝트의 목표라고 할 수 있을 것이다.

4.4. 오염면적 & 오염토량

조사를 통해 얻을 수 있었던 결과는 오염물질별 오염면적과 오염토량이었다. 하지만 정화를 시행하였을 때 소요되는 시간과 필요한 자금을 추산하기 위해서는 각 지역마다 오염물질별 오염면적, 오염토량을 구해야했다. 그래서 우리는 표 5에서 오염물질의 분포 점과 분포 농도에 가중치를 두어 대략적으로 추산을 하게 되었다. 이러한 가중치를 두어 각 지역당 오염면적, 오염토량을 분배했을 때 각 지역의 오염물질별 오염토량과 오염면적은 다음의 표 7과 같이 나왔다.

표

오염물질	A([eqn: m ^{2}])	B([eqn: m ^{2}])	C([eqn: m ^{2}])	D([eqn: m ^{2}])	오염토량([eqn: m ^{3}])	오염면적([eqn: m ^{2}])
TPH	1,554	0	0	1,036	2,590	1,860
Pb	26.2	104.8	131	0	262	3000
Cu	0	20	0	0	20	65
Zn	31.8	74.2	0	0	106	219
계	1,612	199	131	1,036	2,978	2,461

4.4. 오염면적 & 오염토량

4.4.1 유류 오염 조사결과

유류오염의 경우 다음의 표 8과 같았다. 표 8은 TPH의 농도에 대한 결과인데 BTEX는 검출되지 않았기 때문에 TPH에 대해서만 표기하였다. TPH의 오염기준농도는 500[eqn: mg/kg] 으로 표 8에서 붉은 글씨가 오염기준농도를 넘은 지역이다. 전체적으로 표층이 심층보다 오염이 심각한 것으로 조사되었다.

표

구분(m)	D 지역					A 지역
	BP01	BP19	BP20	Y03	BP26	BP44	BP46	BP47	BP48	BP49	BP50	BP52
0~1	204	1815	599	806	-	741	1017	612	576	191	2681	1199
1~2	775	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2~3	228	-	-	-	50	-	-	-	-	-	-	-
3~4	326	-	-	-	938	-	-	-	-	715	-	-
4~5	-	-	-	-	-	-	-	257	-	-	2585	-
5~6	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	1041	-

4.4.2 중금속 오염 조사결과

중금속의 오염은 표 9와 같았다. 표 6에서 간략히 나타내었듯이 납은 중금속으로 오염된 A, B, C구역에 모두 존재하고 있었다. 아연은 A, B구역에, 구리는 B지역에만 존재했다.

표

종류	Pb					Zn		Cu
채취 위치	BP67	BP49	BP27	BP26	BP23	BP67	BP49	BP67
기준 농도	200([eqn: mg/kg])					300([eqn: mg/kg])		150 ([eqn: mg/kg])
측정 농도	470.7 ([eqn: mg/kg])	470.3([eqn: mg/kg])	650([eqn: mg/kg])	683([eqn: mg/kg])	270.3([eqn: mg/kg])	720.2([eqn: mg/kg])	737.6 ([eqn: mg/kg])	450.1 ([eqn: mg/kg])

5. 구역별 정화 설계

5.1. A지역 정화 설계 – Washing을 통한 중금속 및 TPH 동시 제거

A지역의 경우 중금속과 유류로 복합적인 오염이 된 지역이기 때문에 다양한 오염물질을 한번에 제거할 수 있는 Soil Washing을 이용하기로 하였다. TPH를 90%이상, 중금속을 70%이상 제거할 수 있는 Soil Washing Mechanism을 찾았기 때문에 이를 이 토양에 적용하기로 하였다.

이때 정화지역이 정화 후에 공원으로 쓰일 예정이기 때문에 in-situ방법이 아닌 ex-situ방법을 통해서 정화하기로 하였다. 여기서 in-situ란 흙을 퍼내지 않고 관을 꼽아 현장에서 washing을 진행하는 방법이다. ex-situ방법은 흙을 시추해내서 외부에서 washing처리를 하는 방법인데 흙을 시추해야하기 때문에 in-situ에 비해서 더 비싸다는 단점이 있다. 하지만 중금속으로 인한 오염이 심토보다 표토에 집중되어있다는 점에서 시추를 하는 비용이 저렴할 것이다. 또한 추후 공원으로 쓰일 것이기 때문에 in-situ 방법을 통해서 washing을 할 경우 나무에 많은 영향을 줄 수 있을 것으로 생각되기에 ex-situ 방법을 통해서 washing을 하는 것이 A지역에 더욱 타당할 것으로 생각된다.

5.1.1 Soil Washing의 장단점

Soil Washing의 장점으로는 다음의 네 가지가 있다.

유, 무기물을 모두 처리가능하다.

토양을 영구복원할 수 있다.

정화에 소요되는 시간이 짧다.

2차오염의 문제가 적으며 성공 시에 추가공정이 불필요하다.

Soil Washing의 단점은 정화 후 폐기물과 폐수가 발생한다는 점과 장치설치와 공정운전에 자본이 많이 든다는 점이 있다.

5.1.2 Soil Washing의 고려인자

표

토양특성	오염물질 특성	세척시스템 특성
- 토양의 종류 - 수소이온농도 (pH) - 산화환원전위 (Eh) - 양이온 교환능력 (CEC) - 수분함량 - 유기물 함량 - 입경분포 - 지질학적 특성	- 오염물질 종류 - 오염물질 농도 - 입자크기별 오염물질 농도 - 중심 속의 존재(결합)형태 - 처리된 물질 특성화 특성	- 세척시스템 구성 - 세척제 종류 - 세척제 농도

토양특성에 대해 잠깐 논하여보면 pH, CEC, 유기물함량이 낮으면 세척효율이 증가한다. 그리고 수분함량이 낮은 경우에는 물리적 취급문제를 야기할 수 있으므로 적정수준을 유지할 수 있어야 할 것이다. 마지막으로 입경분포는 세척시스템을 구성하는데 영향을 준다. 30% ~50%의 미사/점토 함량을 가지고 있는 토양은 추가적인 비용이 필요하다.

5.1.3 Soil Washing 정화 결과, 가격, 시간

A지역의 최대 TPH, Pb, Zn 농도는 각각 2681[eqn: mg/kg] , 470[eqn: mg/kg] , 737[eqn: mg/kg] 이다. 우리가 사용한 soil washing은 정화효율이 유류와 중금속에 대해 각각 90%, 70%이므로 soil washing 후의 TPH, Pb, Zn의 농도는 각각 268.1[eqn: mg/kg] , 141.2[eqn: mg/kg] , 221.1[eqn: mg/kg] 이다. 이는 모두 오염기준농도보다 낮은 수치로 Soil Washing을 통해 충분히 정화를 하였다고 할 수 있다.

이제 가격과 시간에 대해 분석을 해보겠다. 정화설비 자본비용은 1,263,721,000원이었다. 1일간 가동비는 6,432,000원이었다. 1일 처리량이 대략 [eqn: 100m ^{3} /day] 이므로 1612[eqn: m ^{3}]을 처리할 시 약 17일이 소요된다. 즉 총비용은 [eqn: 1,263,721,000`+`17 TIMES 6,432,000`=`1,373,065,000]    원이고, 소요시간은 대략 17일이다.

5.2. B지역 정화 설계 – 고형화/안정화를 통한 Pb, Zn, Cu 제거

중금속의 경우 유기물과는 다르게 분해가 불가능하기 때문에 사실 정화라는 단어가 잘 맞지 않는다. 중금속을 처리하기 위해서는 중금속의 위해성을 낮추는 방향이 가장 올바를 것이다. 현재 국내에서는 고형화/안정화 기법을 합법적인 정화기술로 인정하고 있지는 않지만 본 프로젝트에서는 이 기술을 이용하는 것이 중금속을 처리하는데 가장 효율적일 것으로 판단하여 사용하기로 하였다. 고형화/안정화 기법 또한 in-situ와 ex-situ방법이 있는데 향후 공원으로 사용될 부지라는 점에서 ex-situ방법을 이용하기로 하였다.

5.2.1 고형화/안정화의 장단점

이 기술의 장점은 다음의 네 가지로 정리될 수 있다.

가격이 비교적 저렴하다.

중금속 등의 무기물질 고정에 효과적이다.

시약과 첨가제의 적용 범위가 매우 넓다.

오염물질의 유동이 95%이상 감소한다.

반면 단점은 다음의 세 가지로 정리된다.

휘발성 유기물질은 고정화가 불가능하다.

장치의 형태, 크기, 토양의 성분에 따라 소요기간이 다르다.

중·장기간 효용성 문제가 따른다.

5.2.2 고형화/안정화의 고려인자

표

오염토양특성	물질특성
- 토양의 입경 - 수분함량 - 토양구조 - 고유투수계수 - 수리전도도 - 지하수위 - 토양의 온도	- 오염물질 종류 및 농도 - 오염물질 용해도 및 용출가능성 - 안정화된 매체의 강도 및 내구성

5.2.3 고형화/안정화의 가격

고형화/안정화의 가격은 접합체에 따라서 많이 바뀐다. 접합제로는 무기접합제와 유기접합제로 나뉘는데 무기접합제는 유기접합제에 비해 비용이 저렴하고, 장기적인 안정성이 보장된다. 또한 구입이 용이하고 독성이 없다는 장점이 있다. 이번 프로젝트에서는 ex-situ 고형화/안정화를 채택하였으므로 상대적으로 고도의 기술이고 비싼 유기접합제를 이용할 필요가 없을 것으로 판단하여 저렴한 무기접합제를 사용하기로 하였다. 무기접합제로는 시멘트, 점토, 지올라이트 등이 있는데 시멘트를 사용하기로 하였다. 이제 공정가격을 산출해보면 시멘트를 이용해 공정을 진행할 시 단위 세제곱미터당 130,000원이 소비된다. 오염토량 199[eqn: m ^{3}]을 130,000원에 곱해주면 총 25,870,000원이 필요하다는 것을 알 수 있다.

5.3. C지역 정화 설계 – Phytoremediation을 통한 Pb 제거

C지역의 경우 Pb오염만 나타나고, 부지 특성이 식물 생장 조건에 부합하기 때문에 Phyroremediation을 고려해볼 수 있다. 공원으로 이용될 부지라는 점에서 Phytoremediation은 매우 좋은 선택이 될 것이라고 판단된다. Phytoremediation은 조경효과와 환경의 교란을 최소화해주는 두 가지 이점이 있기 때문이다.

5.3.1 Phytoremediation의 장단점

Phytoremediation은 비용이 적게 들고, 2차 부산물이 적다. 또한 환경의 교란을 최소화하기 때문에 토양의 적응력을 최대화할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 적용이 매우 한정적이고, 고농도의 오염인 경우 식물이 생장이 불가능하여 처리 불가능하다는 한계가 있다. 또한 처리기간 또한 매우 길다.

5.3.2 Phytoremediation의 고려인자

표

부지특성	물질특성	식물특성
- 오염 깊이 - 토성 - 토양의 온도 - pH - 수분함량 - 무기영양분	- 오염물질 종류 - 농도 및 독성 - 생분해성 - 용해도 및 분배계수(Kow) - 휘발성	- 식물종 - 생장율 및 생장기간 - 독성에 대한 내성

고려인자 중 phytoremediation은 부지특성에 대한 고려가 상당히 중요하다. 오염깊이, 토성, 토양 pH 등에 따라 가능여부가 판가름되기 때문이다. C지역의 경우 오염깊이가 0~2m이기 때문에 식물의 뿌리가 닿을 수 있는 범위 내에 있어 phytoremediation을 사용할 수 있다. 토성의 경우 모래 40%, 미사 40%, 점토 20%이어야 한다. 대상부지의 경우 모래와 점토가 약 5%정도 차이가 나는 것을 제외하고는 적합하다고 할 수 있다. pH의 경우 7.2정도가 적당한데 이는 석회와 석고로 교정 가능하다.

만약 독성이 과할 경우 나무가 잘 자랄 수 없지만 대상 부지의 최대 오염농도가 1500[eqn: mg/kg]을 넘지 않기 때문에 이러한 문제는 발생하지 않을 것이다.

5.3.3 Phytoremediation의 시간

C지역의 경우 납으로 오염된 지역이었다. 납으로 오염된 토양은 주로 포플러와 박달나무를 이용해서 정화를 하게 된다. 1년생 현사시와 박달나무는 뿌리조직 1kg당 각각 32g, 30g의 납을 흡수할 수 있다. 1년생 현사시 나무는 최고 145mg의 납을 흡수, 제거할 수 있고, 수령이 증가함에 따라 더 많은 납을 흡수할 수 있을 것으로 생각된다.

만약 phytoremediation만을 이용할 경우에는 너무 오랜 기간 동안 정화를 하여야 하므로 phytoremediation은 2차 처리법으로 이용할 것이다. 오로지 phytoremediation만으로 토양을 정화하기 위해서는 3년생 현사시 나무 3000본을 심고 23년 이상의 정화기간이 필요하다. 그러므로 본 프로젝트에서는 이전에 사용하였던 soil washing을 통해 납을 70% 정화한 후에 phytoremediation을 이용하기로 하였다. 납 오염 최고농도가 683.49[eqn: mg/kg] 이었는데 70%정화를 하고 나면 약 205.04[eqn: mg/kg]이 남게 된다. 이후 soil washing을 한번 더 시행하는 것은 경제적이지 못하므로 저렴한 phytoremediation을 통해 2차 정화를 하도록 한다. phytoremediation으로 정화하는데 걸리는 시간을 추산해보겠다. 포플러의 뿌리 범위는 지름 3-9m이므로 포플러 나무의 planting density는 6[eqn: m ^{2}]/본이다. 납 오염면적은 1500[eqn: m ^{2}]아므로 약 250본 정도를 심을 수 있다. 그리고 3년생 현사시 나무 1000본이 연간 7kg의 납을 흡수할 수 있다. soil washing 후에 남은 205.04[eqn: mg/kg] 에서 납 오염 우려기준인 200[eqn: mg/kg] 까지 낮추기 위해서는 3년생 현사시 나무 250본을 통해서는 약 1년만 정화하면 된다. 또한 포플러 나무의 생장기간이 짧게는 20년에서 길게는 40년이므로 추가적인 납의 정화가 가능할 것으로 생각된다.

5.4. D지역 정화 설계 – TPH 정화 기술

D지역은 유류로 오염이 되어 TPH가 높은 농도로 발견된 지역이다. 이제 유류로 오염되었을 때의 일반적인 정화 순서를 따라서 D지역의 정화를 설계해볼 것이다. 그림 13은 유류로 오염된 지역의 정화 전략이다.

그림

정화의 순서는 다음과 같다.

액상 탄화수소 제거

vadose zone 오염물질 제거

saturated zone 오염물질 제거

지하수 오염물질 제거

off-gas treatment technology

본 정화프로젝트에서는 3번 이후의 과정은 생략 가능하다. 왜냐하면 오염토양의 깊이가 최대 4m였기 때문이다. 대체로 표토만 오염이 되었기 때문에 saturated zone은 오염되지 않았다고 가정할 수 있다. 그렇다면 이제 액상 탄화수소 제거 기술과 vadose zone 오염물질 제거 기술을 선정하겠다.

5.4.1 Liquid-phase hydrocarbon removal technology

이 기술은 대체로 빠른 시일 내에 오염물질이 토양과 지하수에 영향을 끼치지 못하도록 하는 역할을 하였다. 또한 주로 메인 기술에 보조적인 역할을 하는 기술로 사용되는 기술이다. 가장 대표적인 기술은 다음의 표 13에 정리하도록 하겠다.

표

기술명	설명
Total fluid extraction	토양에서 LPH가 물과 섞여서 배출된다. 축적이 적게 된 경우에 용이하다.
Dual pump recovery	LPH와 물이 분리되어 배출된다. 넓은 지역에 많이 축적된 경우에 사용된다..
Passive recovery	고정된 지역에 반응성이 적은 LPH가 있는 경우 사용된다. 가장 싸고 쉬운 방법이다.

5.4.2 Vadose zone treatment technology

주로 Soil Vapor Extraction이나 Vented in-situ percolation이 사용된다. Soil Vapor Extraction은 Hot Air Injection, Steam Injection, RF heating등의 기술들이 사용된다. Vented in-situ percolation은 unsaturated zone에 있는 오염물질을 호기성 biodegradation시키는 것이다. 주로 산소가 주입되는데 주입되는 산소로 인해 VOCs는 물리적으로 제거되고 토양에 흡착되거나 탄소의 개수가 많은 탄화수소들은 생물학적 분해를 통해서 처리되는 것이다.

5.4.3 Technology decision

적절한 기술을 선택하기 위해서는 오염물질, 부지특성, 정화목표, 기술적용성, 비용, 시간 등의 다양한 요소들을 고려하여야 한다. 하지만 자료의 부족으로 부영공원이 어떠한 탄화수소로 오염되어 있는지, 어떠한 부지특성을 갖고 있는지 알 수 없었다.

본 연구의 경우 토양의 적응력을 높이고, 환경 친화적인 기술을 적용한다는 목표가 있었기 때문에 Vented in-situ percolation을 사용하기로 한다. 하지만 이 기술의 경우 technology feasibility의 측면에서 불확실한 측면이 많다. 왜냐하면 biodegradation을 이용하는 것이기 때문에 미생물이 성공적으로 오염물질을 분해할 수 있을지 알 수 없기 때문이다.

5.4.4 Biodegradation 가격 산정

Biodegradation을 통해 D지역을 정화할 경우 필요한 자금과 정화 기간을 산정해보기 위해 많은 노력을 하였지만 모든 연구 논문들이 특수 배지에서 실행한 시험이었고 실제 적용사례는 찾지 못하였다. TPH가 정확히 어떠한 물질인지, 부평공원이 대략적으로 어떠한 상태에 있는지, Biodegradation이 적용가능한지 알 수 없었기 때문에 정확한 산정은 불가능하였다. 다만 biodegradation을 이용하는 경우 1 cubic yard당 대략 20달러에서 50달러가 소요된다는 사실을 알 수 있었기에 이를 바탕으로 D지역의 정화비용을 산정해보았다. 약 1036[eqn: m ^{3}]에 적용하면 대략 28,000,000원이 필요하다는 것을 알 수 있었다.

5.5. 정화비용 내역서

표

공정(지역)	적용량	총 비용	Only Soil Washing
Soil Washing(A)	1612[eqn: m ^{3}](+131[eqn: m ^{3}])	13억 8천만원
Solidification(B)	199[eqn: m ^{3}]	2천5백8십7만원
Phytoremediation(C)	131[eqn: m ^{3}](250그루)	2천5백만원
Biodegradation	1036[eqn: m ^{3}]	2천8백만원
계		14억5천8백만원	14억5천6백만원

6. 연구한계점 및 개선방안

6.1. 연구한계점

Soil washing의 경우 비용이 매우 많이 들고, 장치 사용공간을 필요로 한다. Soil washing을 하는 지역을 최소화하였지만 기기를 설치할 공간이 필요했다는 한계점이 있다. 또한 Soil washing은 처리 후에 오염수를 어떻게 처리할 것이냐는 문제점도 존재한다. 이러한 문제점은 고형화/안정화에서도 발생했다. 후처리를 어떻게 할 것이냐에 대해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다. 개인적으로 가장 아쉬웠던 것은 Biodegradation이었다. 우선 TPH의 성질을 아는 것이 매우 힘들었고, Biodegradation의 현장적용사례를 찾는 것도 어려웠다.

이로 인해 효율을 예측하는 것이 어려웠다.

6.2. 결론

이번 연구의 경우 복합오염지역을 경제적이고, 자연친화적인 방법으로 정화해보자는 목표를 가지고 시작되었다. 이러한 목표를 이루기 위해 부지를 오염물질별로 4구역으로 나누었고 각각에 대해 다른 정화방법을 적용하였다. 하지만 최종적으로 예산을 산출하여보았을 때 오히려 Soil Washing을 전체 지역에 적용한 것이 더욱 경제적이라는 결론을 얻을 수 있었다. 이는 환경정화사업에서 Soil Washing이 주로 사용하는 이유를 설명해주는 결과라고 할 수 있다. 만약 이번 프로젝트에서 Soil Washing 이외의 방법을 이용하는 지역이 Soil Washing을 이용하는 지역보다 넓었다면 다른 결과를 얻었을 수 있었을 것 같다.

하지만 본 연구의 목적은 경제성 이외에도 환경 친화적인 방법을 이용한다는 데에도 큰 의미가 있었다. 부영공원은 향후 공원으로 이용될 부지이므로 토양의 적응력을 키워주는 환경 친화적인 기술을 적용하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 경제적인 측면에서 큰 차이가 나지 않았으니 자연친화적인 본 프로젝트의 정화설계가 타당하다고 말할 수 있다.

아직 정화가 시작되지 않은 지역을 대상으로 정화설계를 하다 보니 아무래도 많은 자료를 구하지 못한 것이 아쉬운 점으로 남는다. 반대로 생각해보면 아직 정화가 시작되지 않았기 때문에 더욱 유의미한 분석이라고 할 수 있을 것이다.