유류에 의해 오염된 토양의 in situ 복원

김수곤·이동근

경상대학교 화학공학과/대학원 환경보전학과/환경보전연구소

In Situ Redimentation of Subsurface Soils Contaminated with Gasoline and Diesel Fuels

Soo Gon Kim and Dong-Keun Lee

Dept. of Chem. Eng./Research Institute of Environmental Protection,

Gyeongsang National University

서론

유류오염 토양의 정화를 위한 복원기술의 선택은 오염물의 종류와 농도, 오염분포, 토양 및 지하수 특성 등의 기초자료를 토대로 복원효율, 처리비용 및 기간, 오염부지의 사용현황 등을 종합적으로 고려하여 결정한다.

현장에서 제거효율은 토양에 따라 각각 다르나 오염물질의 성분보다는 토양의 수리지질학적인 요소에 더 많이 좌우되며 비포화 대수층에서는 유체흐름을 감안하여 현장조건에 맞는 시스템 설계 후에 복원작업에 들어가야 한다.

국내 토양의 성상과 지하수 흐름 및 높이가 외국과 전혀 다른 현실을 감안할 때 법적 규제이하로 복원이 이루어지지 않을 수도 있으며 이러한 문제점을 해결하기 위해 토양 성상 및 지하수 흐름에 적합한 복원방법의 적용이 필요하다.

본 연구에서는 토양의 성상과 지하수 흐름을 고려하여 먼저 Soil Flushing(SF)방법을 적용하여 일차적으로 복원을 부분적으로 행한 후 Soil Vapor Extraction(SVE)에 의해 이차 복원을 수행하였다.

부지조사

연구현장은 00시에 위치한 00주유소로 대지면적은 약 1900□로 총200,000L(휘발유 80,000L 등유 40,000L 경유 80,000L)용량의 지하유류저장탱크가 설치되어있고, 복식 3기 및 단식 4기의 주유기를 설치하여 영업 중이었으며, 토양오염도 검사시 BTEX가 토양오염대책기준 이상(7,288mg/kg)으로 검출되어 토양개선 명령을 받았다.

Fig.1에는 연구부지 토양에 함유된 BTEX의 농도분포를 깊이에 따라 나타내었다.  농도분포는 오염부지에 15개 지점에서 깊이별로 검출된 BTEX의 농도를 나타내고 있다.

지하 비포화층 토양의 수분함량은 9∼25%이었고 용적밀도는 1.20∼1.18g/ml이었으며, 토양공극률은 30∼60%로 비교적 높게 나타났으며, 지하수 분포도의 수리전도도는 4.6×10-3∼4.6×10-4cm/s이었다.

복원대상 오염부지의 지층구조는 설치한 Fig.2와 같다.

Fig. 1. Depth profile of BTEX concetration.          Fig. 2. Soil composition

SF 복원시설

SF에 의한 오염토양 복원시스템의 공정도는 Fig.3에 나타난 것과 같이 크게 지상구조물과 지하 구조물로 구분된다.  지상구조물로는 여러 추출정에서 각각의 펌프(3/4, 1/2, 1HP)와 집수탱크(5톤) 및 용존공기 부상처리설비(5HP Blower)가 있으며, 지하구조물로는 추출정과 주입정을 지상구조물과 연결하는 배관이 있다.  주입정은 물을 지하에 공급하기 위한 것이고 추출정은 오염된 지하수의 양수가 용이하게 하기 위한 것으로 추출정과 주입정의 상세구조는 Fig.4에 나타나있다.

추출정은 유압식 시추기를 사용하여 오염부지에 직경 30mm의 well을 먼저 보링

Fig. 3. Schematic diagram of in Situ SF redimentation.

Fig. 4. Details of extraction and injection well

하여 150mm PVC  파이프를 넣은후  SLOT외부에 지하수의 흐름을 원활히 함과 동시에 토양 입자에 의한 SLOT와 펌프의 막힘을 방지하기 위해 자갈층을 형성하였으며 자갈층 상부는 Bentonite와 흙을 넣고 콘크리트로 외부물질이 들어가지 못하도록 철판 캡을 설치하였다.

이 추출정의 수와 간격은 정밀조사 및 복원설계 시험결과를 토대로 산정하였으며 Fig.5에서와 같이 8개의 추출정을 설치하였다.

Fig. 5. Location of injection and extraction well.

결과 및 고찰

SF방법에 의해 6개월간 오염토양을 복원한 후 BTEX의 깊이에 따른 농도를 측정한 결과 SF처리시 BTEX의 대부분이 제거되었으며, 잔여 BTEX는 SVE 처리후 완전히 제거되어 SF와 SVE의 연속처리가 유류로 오염된 토양의 복원에 효과적으로 적용될 수 있는 것으로 판명되었다.

결론

BTEX가 최대 7,288mg/kg의 BTEX, 최대 4.664mg/Kg의 TPH가 함유되어 있는 토양은 그 염분포가 지하 4.5m깊이 까지 확산되어 있으며 실트질이 다소 포함된 모래층으로 이루어진 휘발유 및 경유 오염부지에서 SF와 SVE를 실시하여 하루 12시간씩 6개월간 운전한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) SF방법에 의해 추출되는 유량은 지하수와 유입수가 잘 통과하는 지역일수록 증가한다.

2) SF방법은 토양내 오염물질이 지하수의 영향이 없는 지역에서는 그 효율이 떨어져 SVE의 도입이 필요하였다.