편집 : 2017.10.20 금 18:12 에너지데일리 시작페이지로·즐겨찾기·모바일
처음으로 로그인 회원가입 전체기사
 
기획.인터뷰기획특집
[기획]광해관리공단, 광산지역 오염토양 복원공법 현재와 미래토양개량·복원사업 완료지에 대한 적정관리방안 마련
복토재 활용 줄이기 위해 고효율 안정화제 적용 검토 필요
이진수 기자  |  1004@energydaily.co.kr
폰트키우기 폰트줄이기 프린트하기 메일보내기 신고하기
승인 2017.09.18  09:36:41
트위터 페이스북 미투데이 요즘 네이버 구글 msn

   
 

[에너지데일리 이진수 기자] 폐광산 지역의 토양개량·복원 사업은 주로 중금속 오염토양, 석면 오염토양과 농작물이 오염되는 부적합 필지로 구분이 된다. 중금속 오염토양의 개량·복원기술은 주로 안정화공법과 복토공법 등이 활용되고 있다. 이는 중금속으로 오염된 토양에서 농작물로 중금속이 전이되는 것을 최대한 억제하기 위한 방법이다.

석면 오염토양의 경우에는 석면의 비산으로 인한 인체 위해성을 억제하기 위해 석면의 비산을 차단하는 복토 등 비산억제 기술이 적용되고 있다. 부적합 필지의 경우 토양오염도는 기준값 미만이지만 농작물의 오염도가 기준을 초과하는 농경지로 안정화 공법 등 오염물의 전이도를 저감하는 기술이 접목되고 있다.

한국광해관리공단에서는 2007년부터 1단계 및 2단계 광해방지기본계획을 수립해 폐석 및 광물찌꺼기 유실, 지반침하, 수질개선 토양개량, 산림복구 등 다양한 광산피해를 복구하는데 노력을 기울여 왔으며 여러 기술을 개발해 현장에 접목하고 있다.

최근의 기술개발사업은 현장에서 문제점이 나타나는 부분을 보완하기 위한 실증연구에 중점을 두고 진행이 되고 있다. 현장에서 이슈가 되고 있는 첫번째는 폐광산지역의 지역특성상 경사지에 다수의 농경지가 분포하고 있는 것이다. 이러한 경사지의 농경지는 안정화, 복토 공법을 적용했을 경우에 유실의 문제점이 일부 현장에서 나타난 사례가 있다.

두 번째는 복토재의 수급의 문제이다. 폐광산지역의 지질학적 특성에 의해서 양질의 복토재를 구하는데 많은 어려움이 있어서 공사비에 많은 비중을 차지하고 있다. 마지막으로 토양오염 기준을 충족하는 농경지와 복원사업이 완료된 농경지에서 농작물의 오염이 발생하는 사례가 가끔 발생하는 것이다.

2016년 토양오염 복원을 위한 광해방지기술개발은 복원공법 및 사후관리기술 그리고 복원공법 적용을 위한 장비개발을 목표로 총 3개의 과제를 수행했다.

토양개량·복원사업은 농경지가 주요 대상으로 농경지 소유주의 의견이 많이 반영이 되고 지역별로 특성이 다양해 획일적은 복원사업을 진행했을 경우에 사후관리에 문제점을 가지고 있다. 급경사지의 유실문제도 다양한 원인이 있는 것으로 조사가 됐다.

토양유실량 평가 모델의 개발
가장 보편적인 토양유실량 산정 기법인 USLE/RUSLE식의 이론과 적용 사례를 검토해 토양유실인자별 정의와 산정 기준을 정리했고 기존 유역단위 토양유실량 산정 모형과 달리 이번 사업목표인 필지단위 토양유실량 평가를 위한 프로토타입 모형을 개발했다.

ArcGIS를 이용해 방법에 따른 필지별 토양유실 인자 추출과 토양유실량 산정 및 지도작성을 2개 사업지구에 대해 수행하고 현장조사결과와 정성적으로 유의한 상관이 있는 것으로 확인했다. 이를 기반으로 2017년도에는 현장 및 모형 실험 결과를 활용해 토양유실 인자를 개선하고 급경사지 오염토양 개량복원 사업 전후, 설계방법 등에 따른 필지별 토양유실량 평가 시험을 통해 설계지침에 맞는 지원 도구를 개발할 예정이다.

토양유실을 억제하기 위한 억제제 적용을 검토했다. 토양유실 평가는 실내시험은 입단분석을 통한 유실량 추정방법, 현장조사는 침식 상자법을 사용하는 것이 효과적으로 나타났으며, 유기물과 석회 등을 첨가함으로써 유실량을 억제할 수 있는 것을 확인했다.

시공방법의 개선 및 기준수립에 관한 연구
급경사지 토양개량복원 시공기술의 문제는 지형으로 인한 토양유실, 복토재의 포설방법, 유실방지공의 토압에 대한 저항성 등으로 나뉘어 진다. 급경사지 시공 후 토양유실을 방지하기 위해서는 경사지 원지반 상단부 토양을 정취해 하단부로 이송 적치해 경사를 완화시키고 복토재 포설시 복토재를 2회에 나누어 포설하고 하부의 경우 단차를 두어 토양 유실을 최소화 해야 한다.

또 유실방지공의 토압에 대한 저항성을 향상시키기 위해 식생마대와 지반을 구조체로 연결하고 기존 일렬배치에서 삼각형 형태로 배치하는 것을 검토했다. 급경사지 토양개량복원 공사 사례분석과 시공법 문제점 분석결과 나타난 시공법의 개선사항을 검토했으며, 복토재의 적합한 토성 및 차별화 방안, 복원토양의 유실방지법의 설계 및 시공기준 등은 본과제의 연구 성과를 바탕으로 개선될 것으로 판단된다. 이를 위해 동아광산, 낙동광산 현장에 2개의 실증시험구를 설치해 모니터링을 수행하고 있다.

   
 

광산지역 오염 토양의 생태친화형 복원공법 개발
양질의 복토재 수급에 어려움이 생기고 공사비 증가의 원인이 되고 있다. 또한 안정화 공법은 근원적인 처리방법이 아닌 잠재적인 오염원의 확산을 억제하는 기술로 항상 재오염 및 재시공의 문제점을 내포하고 있다.

이같은 문제들을 해결하고자 복토재 사용량을 줄이기 위해서는 안정화제의 고효율화가 필요하다. 또한 일부 고오염 농경지 및 주변 토양은 토양세척 등의 근원적인 처리방안에 대한 적용 검토가 필요한 시점이다. 따라서 이 연구에서는 다양한 안정화제의 개발 및 적용성을 평가해 효율성을 높이는 연구를 진행했다.

또한 논토양처럼 장시간 담수상태로 오염원의 이동가능성이 높은 토양을 대상으로 원위치 토양세척 공법의 적용성을 평가했다. 안정화제 개발을 위해서 석탄광산배수 슬러지, 동물뼈, 바이오차, 석회석 등을 이용해 흡착시험 및 안정화 효율평가를 수행했다.

인위적인 오염수의 흡착시험에서는 As에 대해서 석탄광산배수 슬러지가 가장 효과가 높았으며 동물뼈, 바이오차 등이 효과적이다. 토양 안정화 효율 평가에서도 슬러지가 가장 안정화 효가가 높은 것으로 나타났다. 그리고 바이오차, 석회석 등도 토양 안정화 효율에서는 일부 효과가 발현됐다. Cd와 Pb의 경우 바이오차, 석회석, 동물뼈, 슬러지가 모두 효과가 있는 것으로 나타났다.

마지막으로 안정화제는 크기가 작고 균질하게 혼합될 수 록 효과가 높은 것을 볼 수 있었다. 따라서 고효율의 안정화제 개발을 위해서는 안정하제의 크기를 더욱 작은 크기로 만드는 것을 고려해야 한다. 향후 안정화 효율을 향상시켜 부적합 필지 등에는 복토공법의 적용을 최소화하는 방법을 검토하고 있다.

아울러 오염토양의 근원적 해결을 위해서 토양세척 공법의 적용성을 평가하였다. 밭토양의 경우 토양을 굴착해 실험을 수행했다. 기존 세척공법들을 기술에서 해쇄공정을 추가해 중금속 제거효율이 높아 지는 것을 확인했다. 세척공법시 1차 해쇄보다 2차 해쇄후 세척했을 경우 약 80% 이상의 중금속 제거효율을 나타냈다. 또한 자력선별과 물리적 선별을 추가하고 화학적 추출법을 적용하면 기준치를 만족할 수 있는 세척공법의 적용이 가능할 것으로 보인다.

이와 함께 논토양은 원위치에서 토양세척을 하는 것을 고려했다. 논토양의 경반층이 불투수층으로 자체 반응기로 활용하는 것이다. 현장 모사 세척시험은 대마광산(비소오염), 선양광산(납오염)의 논토양을 이용했다. FeCl3 0.3M농도로 세척시 모두 기준을 만족하는 것으로 나왔다. 납 오염토양의 경우에는 0.1M의 낮은 농도에서도 기준을 충족했으며 처리효율은 납이 비소보다 높은 것으로 나타났다.

세척실험이 끝난 토양은 토양질 회복시험을 수행했다. 석회질 비료, 굴껍질 등을 투입해 산성화를 회복하고 토양질을 개선했으며 이후 벼를 재배해 식물전이도를 평가했다. 적절한 pH조정 등 토양질 회복에 주의하지 않으면 오히려 농작물로 비소의 오염도가 높아지는 사례도 있었다.

따라서 원위치 세척을 고려할 때는 적절한 세척제 적용과 목표 농도값, 세척 완료후 토양질 회복 등에 많은 고려사항을 검토해야 한다. 따라서 2017년 현장에서 직접 실증시험을 수행해 여러 가지 설계 조건을 수립하는 것으로 계획을 수립했다.

   
 

토양복원지 효율평가 및 사후관리기술 개발

과거의 광산개발에 의해 노출·확산된 중금속으로 오염된 폐광산 주변 농경지의 경우 중금속의 농작물 전이와 농작물로 인한 인체 위해도도 증가하는 추세이다. 공단은 토양복원대상지가 농경지이므로 작물생장능 유지, 경제성 및 현장적용 용이성 등을 고려해 비용-효과적인 오염토양 복원공법을 적용하고 있는데 주로 복/환토, 중금속 안정화(용출/이동성 저감) 등이다.

안정화 공법은 독성 중금속을 토양 내에서 완전히 추출·제거하지 않더라도 중금속의 용출 및 이동성을 저감시켜 작물 전이를 최소화하는 동시에 농작물의 생육과 미생물권의 활동이 원활할 수 있도록 토양의 기능을 유지시키는데 그 목적이 있다.

안정화 공법이 적용된 토양복원완료지에 대한 평가가 근본적으로 불가능하므로 이를 대상으로 지속적인 모니터링이 요구된다. 따라서 생물학적 유효도를 평가하는 단일용출법 등 토양복원사업지에 적합한 모니터링 기법이 필요하다.

이를 위해 토양내 비소 및 중금속의 작물흡수도 평가 및 영향인자를 파악했다. 작물재배 실험은 개량된 토양에 비료, 안정화제를 투입하고 벼, 콩, 무, 배추를 재배해 수행했으며 재배한 작물의 부위별 비소 및 중금속 농도는 뿌리에서 가장 높게 나타났다.

비소의 작물흡수는 토양내 유기물, 유효인산의 함량에 영향을 받고 중금속의 작물흡수는 토양내 유효인산, 전질소의 함량에 영향을 받는 것으로 나타났다. 토양내 비소 및 중금속의 작물흡수에 영향을 미치는 생물학적 유효도 평가하는 방법은 1 N/0.1 N HCl, Mehlich-3, TCLP 용출법을 적용했다.

비소의 경우 벼에서 고농도로 흡수되고 배추와 무, 공은 저흡수종으로 나타났다. 카드뮴은 배추에서 높게 나타나고 무에서는 낮은 값을 나타났으며 따라서 토양의 오염양상에 따라 농작물의 선택적 재배를 통해 토양내 비소 및 중금속의 흡수를 저감하는 방안의 활용을 검토해 볼 만하다.

급경사지의 복토재 유실을 억제하기 위해서는 조사, 설계 단계에서 정확한 유실량 예측 모델을 사용하고 다양한 현장 특성을 반영한 설계인자의 적용이 필요하다. 아울러 대체공법의 적용도 검토할 필요가 있을 것으로 보인다.

또한 복토재 활용을 줄이기 위해서 고효율 안정화제의 적용을 검토할 필요성이 대두되고 있다. 아울러 일부 사업지에서는 적극적인 처리방안을 도입해 근원적인 대책을 마련하는 것이 필요할 것으로 보인다.
 

< 저작권자 © 에너지데일리 무단전재 및 재배포금지 >
이진수 기자의 다른기사 보기  
폰트키우기 폰트줄이기 프린트하기 메일보내기 신고하기
트위터 페이스북 미투데이 요즘 네이버 구글 msn 뒤로가기 위로가기
이 기사에 대한 댓글 이야기 (0)
자동등록방지용 코드를 입력하세요!   
확인
- 200자까지 쓰실 수 있습니다. (현재 0 byte / 최대 400byte)
- 욕설등 인신공격성 글은 삭제 합니다. [운영원칙]
이 기사에 대한 댓글 이야기 (0)
신문사소개기사제보광고안내광고문의불편신고개인정보취급방침청소년보호정책이메일무단수집거부
명칭:(주)에너지데일리 | 신문등록번호:서울다06719 | 등록일:1999.07.29 | 인터넷신문등록번호:서울아 01975 | 등록일:2012.02.12
제호:에너지데일리 | 발행·편집인:조남정
주소:서울시 영등포구당산로18길17-1 우)07265 | 발행일자:1999.09.20 | 청소년보호책임자:조남준 | Tel (02)2068-4573 | Fax (02)2068-4577
Copyright © 2011 에너지데일리. All rights reserved. mail to webmaster@energydaily.co.kr