[지하수 및 토양오염]

군북 광산 주변지역 정화계획

- 군북 얼음골 휴양지와 주변 농경지를 중심으로 -

담당교수	남경필 교수님
제출일	2013년 12월 19일
작성자	2011-12025 김미희

< 목    차 >

1. 군북 광산 소개	1

1.1. 기후	1

1.2. 지형 및 지질	2

1.3. 광산	3

2. 기초 조사	3

2.1. 샘플 채취 방법	3

2.2. 광미장의 광물 찌꺼기 특성	4

2.3. 샘플채취 위치	4

2.4. 지하수 특성	4

3. 오염도 조사	5

3.1. 샘플측정결과 - 광미장	5

3.2. 샘플측정결과 - 광산 주변 농경지	7

3.3. 샘플측정결과 - 지하수	8

3.4. 샘플측정결과 - 하천 퇴적토	9

4. 위해성 평가	9

4.1. 위해성 평가 과정	9

4.2. 위해성 평가 및 목표 위해성 산정 - 토양	10

4.3. 위해성 평가 및 목표 위해성 산정 - 지하수	11

5. 정화설계	11

5.1. 토양 정화	11

5.1.1. 정화 공법 선정	11

5.1.2. 정화 설계	12

5.1.3. 예상 결과	14

5.2. 지하수 정화	14

5.2.1. 투수성 반응벽체	14

5.2.2. 정화 설계	14

5.2.3. 예상 결과	15

5.3. 일정	16

6. 참고문헌	16

< 표 목차 >

표 1. 군북 광산 소개

표 2. 지역에 따른 샘플 채취 방법

표 3. 샘플의 pH 측정 결과

표 4. 광미장의 샘플 측정결과와 우려·대책 기준

표 5. 매립 심도에 따른 중금속 분포 특성

표 6. 광산 주변 농경지의 매립 심도에 따른 중금속 분포 특성

표 7. 광미장을 중심으로 본 표층토의 이격거리별 중금속 오염량

표 8. 하천 퇴적토의 샘플 채취 결과 평균 (mg/kg)

표 9. 토양의 위해성 산정을 위한 정보

표 10. 지하수의 위해성 산정을 위한 정보

표 11. 정화 공법 선정

표 12. 토양세척시스템의 설계기준

표 13. 토양세척시스템의 연간 운전비용 추정

표 14. 지하수 정화의 반응 물질

< 그림 목차 >

그림 1. 함안군 군북 얼음굴(1)

그림 2. 함안군 군북 얼음굴(2)

그림 3. 창원 지역의 월별 강우량과 온도의 변화 (2010~2008)

그림 4. 연구 지역의 지도

그림 5. 연구 지역과 샘플의 위치를 표시한 지도

그림 6. 건기와 우기의 지하수위

그림 7. 지하수 내 비소의 농도 분포

그림 8. 건기와 우기의 중금속 농도의 변화

그림 9. 비소의 위험성

그림 10. 정화 지역의 인공위성 사진

그림 11. 연속성 반응벽체

그림 12. 유도벽 부착형태

그림 13. 지하수 정화 후 비소의 예상 잔류 농도

그림 14. 공정표

1. 군북 광산 소개

군북광산은 대한민국 경상남도 함안군 군북면 사촌리에서 오곡리에 걸쳐 위치하고 있는 광산이다. 이 광산의 주변에는 군북 얼음굴이라는 휴양지로 여름절기에만 영업을 하는 음식점이 있다. 이 얼음굴을 보면 광산에서 흘러나온 물로 채워진 연못도 있을 뿐 아니라 지하수도 사용하고 있었다. 하지만 이 지역은 광산 주변지역이었기 때문에 과연 이 곳에 문제는 없을까 하는 의문을 가지고 이 주변 지역에 대하여 연구를 시작하게 되었다.

<그림-1,2> 함안군 군북 얼음굴

1.1. 기후

이 지역은 경산남도 중앙부에 위치한 함안군 일대로, 겨울의 기온이 비교적 높아 춥지는 않지만 연교차에 의한 한서의 차이 측면에서는 대륙성 기후의 특성을 보인다. 강수량은 여름철의 우기와 겨울철의 건기가 뚜렷이 구분되기 보다는 겨울을 제외한 나머지 시기에 걸쳐서 전반적으로 고루 강수현상이 나타난다고 할 수 있는 해양성 기후의 특성을 나타낸다.

연평균 기온은 14.8℃로서 한반도의 평균기온에 가까운 분포를 나타낸다. 가장 온도가 높은 8월의 평균기온은 26.3℃에 이른다. 연평균 강수량은 1,551.1mm로 비교적 많은 편이다. 5~9월의 강수량은 전체 강수량의 72.9%를 차지하며, 12~3월의 겨울철 강수량은 전체 강수량의 19.1%를 나타낸다.

그림 3은 인근의 창원 기상대 날씨 정보를 최근 2008년부터 3년간의 기온과 강수량을 나타낸 그래프이다. 우리나라의 전형적인 계절적 특성인 여름철에 강우가 집중되며 기온차가 크고 강수량 또한 원별차이가 크게 나타나는 것을 볼 수 있다. 특히 2009년 7월 강수량이 가장 높았으며 2010년의 강수량을 보면 총 강수량이 1,766mm이고 그 중 여름철인 6~9월에 내린 강수량이 924mm로 전체 강수량의 52%를 차지하였다. 이러한 기온과 강수량은 오염원 이동에 영향을 줄 것이라고 생각되며 특히 여름철의 높은 강우량은 광산 주변지역의 오염원 이동에 따른 계절적 영향을 줄 것이라고 예측할 수 있다.

<그림-3> 창원 지역의 월별 강우량과 온도의 변화 (2010~2008)

1.2. 지형 및 지질

이 곳의 지형은 크게 중앙부에서 남북으로 뻗어 있는 산지와 다시 중앙부에서 동쪽으로 이어져 있는 산지지형과 이러한 산지 주변으로 형성된 소규모의 평야지대로 나눌 수 있다. 연구지역 내의 평야지대는 산지 사이로 흐르는 광노천 주변의 좁은 평야지형과 연구지역의 북부의 남강과 낙동강 본류 주변의 평야지대로 구분할 수 있다. 광산의 인근지역이 지천의 상류부에 해당하며 북쪽으로 낙동강 본류와 이어지며 경작지와 시내를 형성하고 있다. 따라서 광산에서의 중금속 물질들이 강을 따라서 경작지와 시내로 유입될 경로가 존재한다고 판단된다. 또한 주요 광석광물은 황동석이며, 소량의 황철석, 유비철석, 자류철석, 자철석, 회중석과 미량의 금, 은을 함유하고 있다.

<그림-4> 연구 지역의 지도

1.3. 광산

군북광산은 의령지적 제88호의 단위형 광구로서 과거 일제시대에는 일본인에 의해 1946년부터 활발히 개발되어 오다가, 해방 후 1967년 김순구씨에 의해 광업권이 이전되어 1969~1973년까지 동 300여 톤을 개발하였다. 그 후 1975년부터 휴광으로 존속되다가 후에 광업권이 소멸되었고, 1995년 9월에 신규 등록되어 개발되다가 1997년 10월 다시 소멸되었다. 현재 광산 주변에 분포하는 광해는 선광장 2개소 폐석장 11개소, 광미장 4개소가 분포하고 있으며 이등 광해요소의 방치로 인한 오염원이 유발되고 있는 것으로 판단된다.

광산명	군북 광산	광종	금, 은, 동
소재지	경남 함안군 군북면 사촌리, 오곡리	등록번호	제 1874호,11693호 외 4개
광산이력	1915년 7월 등록 -> 1975년 휴광 -> 광업권 소멸 -> 1995년 9월 신규등록 -> 1997년 10월 소멸
광해현황	선광장 2개소, 폐석장 11개소, 광미장 4개소, 갱내수 3개소
비고	- 1998년 환경부 폐금속광산 오염실태조사 오염원 확인, 1999년 광해 방지사업 실시 - 2009년 광해방지사업 완료 사업장에 대해 환경오염영향 조사를 수행 하여 토양 및 수질오염 확인
주요 생산량	1975년까지 생산량 26,246M/T, 평균 품위 Au 19.4 g/t, Ag 75.2g/t, Cu 7.9%

<표-1> 군북 광산 소개

2. 기초 조사

2.1. 샘플 채취 방법

<표-2> 지역에 따른 샘플 채취 방법

위치	샘플 채취 방법
광미장	표토(0~30cm)채취, 심도변화에 따른 오염을 위해 심도별 (1,2,3,4,5,6m)채취
광산 주변의 토양 및 수계를 따른 농경지	- 오염가능성이 높을 것으로 예상되는 지역위주의 선정 - 토양시료 채취기사용 표토(0~30cm)와 심토(30~60cm) 총 18개 지점
하천 퇴적토	- 수계에서의 오염물질의 운반 매개체 및 잠재 오염원. - 오염원 하류 방향으로 500m당 1점씩 총 8점의 시료를 2mm(10mesh) 표준체로 채질하여 채취
지하수 시료	- 광산 주변지역의 기존 관측정 2개소와 신설 관측정 5개소에서 시료를 채취. - 중금속 분석용 시료는 0.45 ㎛ membrane filter를 이용하여 여과. - HNO3를 첨가하여 pH 2.0 이하가 되도록 산 처리하여 폴리프로필렌 재질의 시료병에 담아 냉장 보관.

2.2. 광미장의 광물 찌꺼기 특성

광미장의 광물 찌꺼기의 주요 구성물은 [eqn: SiO _{2}]가 50%로 많은 부분을 차지하며, [eqn: Al _{2} O _{3}]이 15.6%로 그 다음으로 많은 부분을 차지하고 있다. 평균 비중은 [eqn: 2.69`t/m ^{3}]으로 일반 토양의 수준과 크게 다르지 않다. 평균 함수비는 33.19%로 조사되었고 평균 단위 체적 중량은 [eqn: 1.788g/cm ^{3}]이다. 공학적 특성으로는 실트질 모래(SM)와 점토질 모래(SC)라는 것이 있다. 마지막으로 광물 찌꺼기의 투수계수는 [eqn: 4.87 ^{-3} TIMES 10]의 값을 가진다.

2.3. 샘플채취 위치

샘플을 채취한 위치는 다음 지도에 표시된 것과 같다. 이 때 광미장의 위치는 그림에서 빨간 원형으로 표시하여 놓았다.

<그림-5> 연구 지역과 샘플의 위치를 표시한 지도

2.4. 지하수 특성

지하수위는 지표 아래1.8~3.2m 사이에 나타나며, 강우의 영향을 크게 받아 건기에는 낮고 우기에는 높게 나타나는 경향을 보인다. 또한 지하수위의 변동은 0.3~0.9m 정도이며 대체로 일정하게 수위가 변동하였다. 지하수위는 지형표고와 매우 높은 상관성을 보이며, 지하수 유동특징은 연구지역 남측의 산지에서 지하수 분수계를 이루어 북측으로 이동하는 특징을 보인다.

<그림-6> 건기와 우기의 지하수위

또한, 건기와 우기로 나누어서 pH를 측정한 것은 다음 표의 내용과 같다. 현장측정 결과, pH는 건기 6.7~8.0, 우기 7.2~7.9로서 약산성 내지 중성을 보이고 있다.

-	GW1	GW2	GW3	GW4	GW5
건기	8.0	6.7	7.9	7.4	7.2
우기	7.9	6.4	7.9	7.4	7.2

<표-3> 샘플의 pH 측정 결과

3. 오염도 조사

3.1. 샘플측정결과 - 광미장

광미 내 중금속 분석 결과 As, Cd, Cu는 배경토에 비해 매우 높은 함량을 보여주고 있으며, 이는 광미가 As, Cd, Cu의 주요 오염원임을 보여준다. 따라서 광미로부터의 주변지역 토양 및 지하수의 오염 확산이 우려되는 상황이라고 할 수 있다. 특히 다른 물질에 비하여 군북광산은 As의 오염이 심각하다는 것을 파악할 수 있었으며, Cd, Cu 의 오염이 다소 우려되는 것으로 판단된다.

표에 작성한 우려기준과 대책기준은 경남환경백서(2011)에서 참고 했으며 우리의 연구지역은 1지역에 해당한다는 판단 하에 1지역의 기준치를 사용하였다.

논, 밭, 과수원 등의 지역

	광미 내 함량	배경토 함량	우려 기준	대책 기준
As	921.9 mg/kg	7.5 mg/kg	25 mg/kg	75 mg/kg
Cd	10.8 mg/kg	0.6 mg/kg	4 mg/kg	12 mg/kg
Cu	356.7 mg/kg	30.8 mg/kg	150 mg/kg	450 mg/kg
Pb	13.8 mg/kg	15.7 mg/kg	200 mg/kg	600 mg/kg
Zn	19.9 mg/kg	30.8 mg/kg	300 mg/kg	900 mg/kg

<표-4> 광미장의 샘플 측정결과와 우려·대책 기준

또한 매립 심도에 따른 중금속 분포 특성을 알아보면 광미장 내에서 가장 큰 문제가 되는 As의 평균 함량은 다음 표와 같은 변화를 보이고 있다. 또한 3곳의 결과를 비교해보면 매우 불규칙하다는 것을 알 수 있다. 비소와 마찬가지로 카드뮴 구리 납 아연의 함량도 심도변화에 따른 불균질한 분포 상태를 보인다.

<표-5> 광미장의 매립 심도에 따른 중금속 분포 특성

3.2. 샘플측정결과 - 광산 주변 농경지

광산 주변 농경지에 대한 샘플 측정 결과를 보면 표토의 pH는 4.8~6.3으로 중산성 및 중성을 보이고 있고, 심토의 pH는 5.1~6.4로 표토와 비슷하다는 것을 알 수 있다. 또한 광산 주변지역 농경지 토양오염 분석 결과 토양 내 중금속의 양이 어느 정도 발견되었지만 1지역 안전기준치를 모두 넘지 않았음을 확인할 수 있었다.

<표-6> 광산 주변 농경지의 매립 심도에 따른 중금속 분포 특성

3.1과 3.2의 결과를 종합해서 광미장을 중심으로 표층토의 이격거리별 중금속 오염량을 정리한 표의 내용은 다음과 같다. 다음의 표를 보면 200m이내에 오염이 집중되어 있는 것을 확인할 수 있다. 결과를 종합하여 보아도 역시 비소가 제일 문제가 되고 있으며 나머지는 기준치 이하로 비교적 오염도가 크지 않다는 것을 확인할 수 있다.

<표-7> 광미장을 중심으로 본 표층토의 이격거리별 중금속 오염량

3.3. 샘플측정결과 - 지하수

지하수오염은 광미나 토양오염 수준에 비해 비교적 낮은 수준을 나타내었다. 연구지역 광산의 지하수 및 하천수 내의 중금속 오염함량을 비교하면 지하수는 하천수에 비해 As의 함량이 0.006~4.45mg/L(평균 0.36mg/L)으로 다른 오염물질에 비해 35배 정도 높은 것으로 나타났다. 그 외의 Cd, Cu, Pb, Zn, Fe, Al, Mn의 함량은 검출되지 않거나 미미하게 나타난다.

<그림-7> 지하수 내 비소의 농도 분포

지하수오염에 대하여 건기와 우기와의 중금속 함량 비교 결과 동일한 지점에서 채취한 지하수 시료들은 일부개소를 제외하고는 중금속 분포함량이 증가된 것을 확인할 수 있다. 이는 우기 시에 강수에 의한 오염원이 이동되어 오염도가 높게 나타난 것으로 판단된다.

<그림-8> 건기와 우기의 중금속 농도의 변화

3.4. 샘플측정결과 - 하천 퇴적토

하천퇴적토의 As 함량은 21.6 ~ 659.3 mg/kg으로 평균 143.7mg/kg이고 Cd 함량은 96 ~893.8 mg/kg로 평균 253.3mg/kg이다. 또한 Cu 함량은 96.0 ~893.8 mg/kg으로 평균 253.3mg/kg이다. 이 값은 대책기준치와 비교해보면 비소만 초과하는 것을 알 수 있다. 또한 우려기준과 비교해 보면 비소와 구리가 기준치를 넘게 되는 데 기준치를 넘는 정도가 가장 큰 것은 비소라는 알 수 있다. 그리고 광미장 인근에서의 오염농도가 높지만 아래 하천 지역에서는 농도가 낮아서 광미장에서의 오염원 정화가 특히 비소의 정화가 중요한 것을 알 수 있다.

-	pH	As	Cd	Cu	Pb	Zn
샘플 평균	6.7	143.7	1.5	253.3	18.0	88.8

<표-8> 하천 퇴적토의 샘플 채취 결과 평균 (mg/kg)

4. 위해성 평가

4.1. 위해성 평가 과정

위해도 평가는 위험성 확인, 용량-반응 평가, 노출 평가, 위해도 결정의 과정으로 미국 환경 보호청(EPA)에서 제시하고 있다.

비소는 미국 EPA에서 화학물질의 인체독성정도, 인체 노출량 등을 고려하여 화학물질의 Priority list를 설정한 결과 2003년에 이어 2005년에도 관리 대상화학물질 1위로 선정될 만큼 위험성이 큰 물질이다. 또한 International Agency for Reasearch on Cancer(IARC)는 인체 역학조사를 근거로 하여 1970년부터 무기비소를 피부암과 폐암에 대하여 1급 발암물질로 평가한 결과가 있다.

<그림-9> 비소의 위험성

용량-반응 평가 과정으로 미국 환경보호청에서 제안한 평생 노출로 인한 유해영향이 나타나지 않는 체중 당 참고 섭취량(RfD)을 고려한다. 비소의 경우 reference dose 값은  0.0003mg/kg/day이다. 또한 위해도 결정은 발암잠재력(SF)을 이용하여 위해지수(HI) 및 초과위해 발암도를 구하였다. 비소의 slope factor 값은 1.5 kg-day/mg이다.

4.2. 위해성 평가 및 목표 위해성 산정 - 토양

앞서 조사한 오염농도와 다음과 같은 입력변수를 사용하여 토양에 대한 위해성 산정을 해보았다.

현장상황	입력변수
오염물질 : 비소(발암성) 수용체 : 성인 노출경로 : 토양의 섭취	비소오염농도 = 1876.4mg/kg 토양 섭취율 = 50×﷐10﷮−6﷯ kg/day 평균기간 = 70년 노출기간 = 30년 노출빈도 = 350 일/년 체중 = 70kg reference dose = 0.0003mg/kg/day slope factor = 1.5 kg-day/mg

<표-9> 토양의 위해성 산정을 위한 정보

[eqn: CDI`=` {(1876.4`mg/kg) TIMES (350일/년) TIMES (30년) TIMES (50 TIMES 10 ^{-6} kg/일)} over {(70kg) TIMES (70년) TIMES (365일/년)} =0.00055mg/kg/day]

[eqn: HQ= { I n take} over {RfD} = {0.00055} over {0.0003} =1.83]

[eqn: Cancer`risk`=` {(1876.4`mg/kg) TIMES (350일/년) TIMES (30년) TIMES (50 TIMES 10 ^{-6} kg/일) TIMES (1.5kg-day/mg)} over {(70kg) TIMES (70년) TIMES (365일/년)} =8.3 TIMES 10 ^{-4}]

다음으로 우리는 목표 위해성을 산정하기 위하여 미국EPA에서 제시한 위해성에 근거한 초과발암위해도를 알아보았고 그 값은 [eqn: 10 ^{-6`} SIM 10 ^{-4}]라는 것을 알았다. 위 값을 토대로 우리는 미국과 우리나라의 인구의 차이를 고려하여 목표 위해성을 [eqn: 10 ^{-4}]로 잡았다. 또한 앞의 분석결과 HQ>1이고, cancer risk>﷐[eqn: 10 ^{-4}]﷯으로 위험한 상황임을 알 수 있었다. 비소로 오염된 토양 및 지하수로부터 섭취로 인한 위해성으로부터 성인을 보호하기 위한 목표정화수준의 산정결과는 다음과 같다.

[eqn: 목표정화수준`=` {(10 ^{-4} ) TIMES (70kg) TIMES (70년) TIMES (365일/년)} over {(350일/년) TIMES (30년) TIMES (50 TIMES 10 ^{-6} kg/일) TIMES (1.5kg-day/mg)} =230mg/kg]

4.3. 위해성 평가 및 목표 위해성 산정 - 지하수

지하수에 대해서도 앞서 토양에 대해 한 과정을 똑같이 적용시켜 준다.

<표-10> 지하수의 위해성 산정을 위한 정보

현장상황	입력변수
오염물질 : 비소(발암성) 수용체 : 성인 노출경로 : 물의 섭취	비소오염농도 = 4.45mg/L 일일 물 섭취량 = 2L/일 평균기간 = 70년 노출기간 = 30년 노출빈도 = 350 일/년 체중 = 70kg reference dose = 0.0003mg/kg/day slope factor = 1.5 kg-day/mg

[eqn: CDI`=` {(4.45mg/L) TIMES (350일/년) TIMES (30년) TIMES (2L/일)} over {(70kg) TIMES (70년) TIMES (365일/년)} =0.052mg/kg/day]

[eqn: HQ= { I n t _{} ^{} {} ake} over {RfD} = {0.052} over {0.0003} =173.3]

[eqn: Cancer`risk`=` {(4.45`mg/L) TIMES (350일/년) TIMES (30년) TIMES (2L/일) TIMES (1.5kg-day/mg)} over {(70kg) TIMES (70년) TIMES (365일/년)} =7.8 TIMES 10 ^{-2}]

다음으로 지하수의 목표 위해성도 토양의 위해성과 마찬가지로 [eqn: 10 ^{-4}]로 잡았다. 또한 앞의 분석결과 HQ>1이고, cancer risk>﷐[eqn: 10 ^{-4}]﷯으로 토양과 마찬가지로 지하수도 위험한 상황임을 알 수 있었다. 비소로 오염된 토양 및 지하수로부터 섭취로 인한 위해성으로부터 성인을 보호하기 위한 목표정화수준의 산정결과는 다음과 같다.

[eqn: 목표정화수준`=` {(10 ^{-4} ) TIMES (70kg) TIMES (70년) TIMES (365일/년)} over {(350일/년) TIMES (30년) TIMES (2L/일) TIMES (1.5kg-day/mg)} =0.0057mg/L]

위 목표정화수준은 기존의 오염정도와 차이가 매우 크다. 따라서 이 기준을 만족시키기 위해서는 99%이상의 효율을 보이도록 해야 한다. 따라서 오염된 토양을 정화한 뒤에 막까지 설치하면 큰 효율을 보일 수 있을 것으로 예상할 수 있다. 즉 지하수에 대해서는 2단계에 거쳐서 정화를 시도하는 설계가 필요하다.

5. 정화설계

5.1. 토양 정화

5.1.1. 정화 공법 선정

중금속 물질의 정화공법에 대하여 오염물질 처리능력, 토양 특성의 효율성, 정화비용, 정화기간, 친환경성을 표로 그려 정리한 것은 다음과 같다. 그 결과 우리의 정화에는 토양세척법이 가장 적합하다고 판단할 수 있었다.

<표-11> 정화 공법 선정

5.1.2. 정화 설계

우리가 정화할 지역의 인공위성 사진은 다음과 같다. 우리의 목표 지역의 총 면적은 121,915[eqn: m ^{3}]이다.

<그림-10> 정화 지역의 인공위성 사진

위 지역을 토양세척법을 사용하여 정화하는 비용을 산정하기 위하여 다음과 같은 토양세척시스템의 설계기준을 정하였다.

<표-12> 토양세척시스템의 설계기준

다음으로 위와 같은 시스템에서 연간 운전비용을 추정을 한 결과는 다음과 같다. 즉, 정화기간을 1년으로 가정했을 때 36,000[eqn: m ^{3}]당 23억 2천만 원의 비용이 사용된다. 따라서 본 연구대상지인 121,915[eqn: m ^{3}]의 오염 토양을 정화하는 총 비용은 78.6억 원으로 예상 할 수 있다.

<표-13> 토양세척시스템의 연간 운전비용 추정

5.1.3. 예상 결과

위 자료를 토대로 결과를 예측해 보면 입경 1~3mm의 토사의 경우 세척 후 7.7%가 잔류한다는 자료가 있다(하동윤,2002). 본 연구 지역의 토양의 공학적 특성으로는 실트질 모래(SM)와 점토질 모래(SC)라는 것을 파악했기 때문에 자갈은 거의 없는 것으로 판단할 수 있다. 따라서 평균 농도는 620.9mg/kg에서 세척 후 평균 농도 47.81mg/kg가 될 것이다. 이는 토양 오염대책기준 75mg/kg 을 만족시키며 앞서 산정한 목표정화수준인 230mg/kg도 만족시킨다.

5.2. 지하수 정화

5.2.1. 투수성 반응벽체

지하수 정화에 대해서는 토양세척의 과정을 통해 한번 정화한 후에 투수성 반응벽체를 설치하여 지하수는 2단계에 거쳐 정화과정을 거치도록 한다. 따라서 높은 정화수준을 맞출 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

<그림-11> 연속성 반응벽체

<그림-12> 유도벽 부착형태

반응 물질과 반응하지 않고 반응벽체가 위, 아래로 흐르는 것을 막기 위해 지하수위보다 0.6m 위에, 또한 대수층의 0.3m 아래 깊이까지 반응벽체를 설치한다. 즉, 1.2~3.5m 깊이의 위치에 반응벽체를 설치한다.

5.2.2. 정화 설계

지하수 정화에 대해서는 영가철, 적철석, 환원 슬래그의 3가지의 반응물질에 대해서 특징을 다음의 표로 정리하였다.

<표-14> 지하수 정화의 반응 물질

반응 물질	특징
영가철	- pH가 낮을수록 높은 제거효율을 가짐. - 염화 유기화합물(TCE,PCE)의 제거능력이 뛰어남
적철석	- 전기적 특성으로 인하여 모래에 코팅이 쉽다. - 흡착 제거 중 안정한 형태를 띠고 있음.
환원 슬래그	- pH가 높을수록 높은 제거효율을 가짐. - 비용 측면에서 우수함. (영가철의 1/2000) - 장기적 운영 측면에서 유리.

5.2.3. 예상 결과

위 정화 과정을 거치면 지하수 내 As의 농도는 87%가 감소한다(이수연, 2010). 따라서 본 연구의 대상지의 오염 농도는 평균 0.36mg/L이기 때문에 정화를 거치면 평균 0.047mg/L까지 감소할 것으로 예상할 수 있다. 이는 먹는 물 기준인 0.05mg/L이내에 들어가는 수치이다. 그 후 발암 위해성에 대해 산정한 목표인 값인 0.0057mg/L은 토양의 정화를 거친 후에 시간이 지나면 이 값을 만족시킬 수 있을 것으로 생각된다.

<그림-13> 지하수 정화 후 비소의 예상 잔류 농도

먹는 물 기준

5.3. 일정

<그림-14> 공정표

6. 참고문헌

허선희, 식물재배정화법을 이용한 폐광산 토양 내 중금속 제거 연구, 건국대학교 대학원,  2008.

토양복원 기술 및 사례집, 환경부, 2002.

이강호, 폐금속광산 지역 주민의 중금속에 의한 건강위해성 평가, 순천향대학교 대학원, 2013.

오창환, 군북광산 주변지역의 토양 및 지하수오염 평가, 2012.

고일원, 토양/지하수 환경의 투수성 반응벽체에서 나노 크기의 적철석을 이용한 비소제거,  2004.

강창영, 군북광산 광물찌꺼기의 공학적 특성 평가, 2013

환경백서, 경상남도 환경정책과, 2012.

하동윤, 폐광산 광미 및 주변 오양토염에 함유된 비소의 토양세척법에 의한 제거 특성, 2002.

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이성득 외 5명, 유통 환제의 유해 중금속 함량 및 위해도 평가, 서울시 보건환경연구원, 2012

이진수 외 1명, 오염된 토양, 지하수 및 쌀의 인체노출에 따른 비소의 위해성 평가, 서울대학교 지구환경시스템공학부, 2005.

박정순, 서울시 일부 대중교통수단 내 포름알데히드 농도변화와 위해성평가, 가톨릭대학교 보건대학교, 2006.

이수연, 오염지하수 처리를 위한 전기로 환원슬래그의 사용 가능성 검토와 개방형 투수성 반응벽체에 관한 연구, 한양대학교. 2010.