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문제 정의
- 건설폐기물 중 가장 많은 비중을 차지하고 있는 폐콘크리트가 국내에서 대부분 매립·성토용으로 이용되고 있는 점을 고려할 때, 재생골재 활용지역에서 우수의 유입 둥으로 발생하는 침출수에 대한 평가가 필요함을 알 수 있다. 본 연구에서는 폐콘 크리트를 매립 · 성토용으로 활용하는 경우 폐콘크리트에서 용출될 수 있는 오염물질의 종류와 농도를 일련의 실험을 통해 구명하고, 폐콘크리트 재생 골재의 안전한 이용에 필요한 기초자료를 제시하고자 한다.
- 건설폐기물의 대부분을 차지하고 있는 폐콘크리트의 재활용률을 더욱 높이기 위해서는 다양한 활용방안 뿐만 아니라, 이용에 따른 문제점을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 폐콘크리트를 분 쇄하여 만들어진 재생골재를 이용하여 주요 오염물질에 대한 일련의 용출시험을 수행하고, 매립 , 성토에 따른 오염가능성에 대해서 평가하였다. 또한 재생골재가 가지는 중금속 이온의 흡착능력 또한 실험적으로 파악하였다.
제안 방법
- 용출시험 과정에서 일부 중금속 이온의 농도가 낮아지는 것을 확인하고, 재생골재에 의한 중금속의 흡착성을 파악하기 위하여 추가로 재생골재를 중금속이 포함된 용액에 투입 후 방치하여 농도변화를 조사하였다. Cu+2와 Pb2+용액은 CuSQ와 Pb(NO3)2를 이용하여 각각 8.5 mg/L, 10 mg/L로 조제하였으며, 재생골재를 투입하고 30분 방치 후, 120분 방치 후의 농도를 분석하였다. 30분경과 후 분석을 위한 처리수를 취한 후, 계속해서 방치 한 후 120분에 시료를 취하는 경우에는, 재생골재 대비 용액의 양이 서로 다르게 되어 흡착 조건이 동일하지 않다.
- 호소수에 용출되어 검출된 항목은 Zn, Hg, As, Pb, 페놀류의 5개 항목이었다. 검출항목별 평가는 토양오염 기준항목별 농도로 표현하는 경우 시료 단위중량당 오염물질 농도로 나타내므로 비교가 곤 란하여, 유해성을 쉽게 알 수 있는 먹는 물 수질기준을 이용하였다. As 와 Pb는 먹는물 수질기준인 0.
- 기본적인 수질특성으로서 EC, pH, TSS는 재생 골재 1 kg을 증류수 1L에 처리하여 24시간 방치 한 후, 처리수를 분석하였다. 호소수와 황산용액 중 오염물질 용출에 대한 시험에서는 재생골재 5 kg과 호소수 및 0.
- 30분경과 후 분석을 위한 처리수를 취한 후, 계속해서 방치 한 후 120분에 시료를 취하는 경우에는, 재생골재 대비 용액의 양이 서로 다르게 되어 흡착 조건이 동일하지 않다. 따라서 30분 시료와 120분 시료는 별개의 용기에서 독립적으로 얻어 분석하였다.
- 본 연구에서는 폐콘크리트를 분 쇄하여 만들어진 재생골재를 이용하여 주요 오염물질에 대한 일련의 용출시험을 수행하고, 매립 , 성토에 따른 오염가능성에 대해서 평가하였다. 또한 재생골재가 가지는 중금속 이온의 흡착능력 또한 실험적으로 파악하였다. 실험적 고찰 및 오염 가능성에 대한 평가는 다음과 같이 요약할 수 있다.
- 콘크리트는 산에 부식되는 성질이 있으므로, 재생골재 표면에 흡착되어 있을 수 있는 물질을 단기간에 용출하기 위하여 황산용액을 이용하였다. 모든 시험에 대해서 재생골재 시료와 증류수, 호소수, 황산용액은 중량비 1:1로 하여 일정시간 방치한 후 처리수를 분석하였다. 분석은 서울대학교 농업과학공동기기센터(NICEM)에 의뢰하여 수질오염공정시험법 또는 Standard Methods에 준하여 실시하였다.
- 용출시험 과정에서 일부 중금속 이온의 농도가 낮아지는 것을 확인하고, 재생골재에 의한 중금속의 흡착성을 파악하기 위하여 추가로 재생골재를 중금속이 포함된 용액에 투입 후 방치하여 농도변화를 조사하였다. Cu+2와 Pb2+용액은 CuSQ와 Pb(NO3)2를 이용하여 각각 8.
- pH는 미생물의 생장과 같이 생물반응에 직접적인 영향을 미치는 항목 이며, EC는 수중에 존재하는 용존성 고형물의 양을 나타내는 지표이므로 분석항목에 포함하였다. 용출시험에서는 토양오염 환경기준 항목인 Cd, Cu, As, Hg, Pb, Cr+6, Zn, Ni 등의 금속류와 BTEX, TPH, F, 유기인, PCB, CN, 페놀류, TCE, PCE 등에 대해 분석하였다. 용출시험은 자연 호소수와 장기적인 용출평가를 위하여 0.
- 용출시험에서는 토양오염 환경기준 항목인 Cd, Cu, As, Hg, Pb, Cr+6, Zn, Ni 등의 금속류와 BTEX, TPH, F, 유기인, PCB, CN, 페놀류, TCE, PCE 등에 대해 분석하였다. 용출시험은 자연 호소수와 장기적인 용출평가를 위하여 0.5 N 황산용액에 대해서 실시하였다. 콘크리트는 산에 부식되는 성질이 있으므로, 재생골재 표면에 흡착되어 있을 수 있는 물질을 단기간에 용출하기 위하여 황산용액을 이용하였다.
- 채취된 시료는 직경이 약 10 cm 내외로서 목재나 기타 폐기물이 없는 상태였다. 채취된 재생골재 처리수의 기본적인 수질특성으로 pH, 전기전도도 (EC), 총부유물질 (TSS)에 대해서 분석하였다. pH는 미생물의 생장과 같이 생물반응에 직접적인 영향을 미치는 항목 이며, EC는 수중에 존재하는 용존성 고형물의 양을 나타내는 지표이므로 분석항목에 포함하였다.
- 5 N H2SO4를 각각 5L씩 처리하여 24시간 방치한 후 처리수를 분석하였다. 호소수와 0.5 N H2SO4의 대조구는 재생골재를 처리하지 않고 처리구와 동일한 조건에서 24시간 방치한 후 분석하였다. 각각의 처리구에 대해서 모두 2반복 시험을 하였다.
- 기본적인 수질특성으로서 EC, pH, TSS는 재생 골재 1 kg을 증류수 1L에 처리하여 24시간 방치 한 후, 처리수를 분석하였다. 호소수와 황산용액 중 오염물질 용출에 대한 시험에서는 재생골재 5 kg과 호소수 및 0.5 N H2SO4를 각각 5L씩 처리하여 24시간 방치한 후 처리수를 분석하였다. 호소수와 0.
대상 데이터
- 본 연구에서 이용된 폐콘크리트 재생골재는 경기도 김포(KI, K2)와 화성(H1)에 위치한 골재 처리 장 3개소에서 채취하였다. 채취된 시료는 직경이 약 10 cm 내외로서 목재나 기타 폐기물이 없는 상태였다.
- 본 연구에서 이용된 폐콘크리트 재생골재는 경기도 김포(KI, K2)와 화성(H1)에 위치한 골재 처리 장 3개소에서 채취하였다. 채취된 시료는 직경이 약 10 cm 내외로서 목재나 기타 폐기물이 없는 상태였다. 채취된 재생골재 처리수의 기본적인 수질특성으로 pH, 전기전도도 (EC), 총부유물질 (TSS)에 대해서 분석하였다.
- 5 N 황산용액에 대해서 실시하였다. 콘크리트는 산에 부식되는 성질이 있으므로, 재생골재 표면에 흡착되어 있을 수 있는 물질을 단기간에 용출하기 위하여 황산용액을 이용하였다. 모든 시험에 대해서 재생골재 시료와 증류수, 호소수, 황산용액은 중량비 1:1로 하여 일정시간 방치한 후 처리수를 분석하였다.
이론/모형
- 모든 시험에 대해서 재생골재 시료와 증류수, 호소수, 황산용액은 중량비 1:1로 하여 일정시간 방치한 후 처리수를 분석하였다. 분석은 서울대학교 농업과학공동기기센터(NICEM)에 의뢰하여 수질오염공정시험법 또는 Standard Methods에 준하여 실시하였다.
성능/효과
- 0.5 N H2SO4 용액을 이용한 장기 용출실험 결과에서는 호소수 용출시험 결과에 비해서 많은 수의 항목이 검출되었다. CU+과 유기화합물은 검출 한계 이하로서 검출되지 않았으나, 나머지 중금속 류는 모두 검출되었다.
- 1) 경기도 김포와 화성에 위치한 3개 골재처리 장에서 채취한 재생골재 시료에 대하여 증류수에 1:1의 중량비로 담그어 24시간 방치한 후 측정된 pH, EC, 총부유물질은 각각 8.7~9.9, 113.8-220.0 jiS/cm, 236.5-281.5 mg/L로 나타났다.
- 2) 재생골재를 자연 호소수에 담그어 24시간 방 치한 후 토양오염환경 기준항목에 대해서 측정한 결과, 검출된 항목은 Zn, Hg, As, Pb, 페놀류의 5가지 항목이었다. 페놀류는 0.
- 3) 장기간에 걸쳐 용출될 수 있는 항목을 조사하기 위하여 0.5 N H2SO4 용액에 재생골재를 담그 어 24시간 후 분석한 결과, 호소수 용출시험 결과에 비해서 많은 수의 항목이 검출되었다. 먹는물 수질기준에 비해서 Cd는 평균 3배, As는 약 4배, Hg는 약 3배, 납은 6~10배, Zn은 최고 2.
- 4) Cu와 Pb 표준용액을 제조하여 재생골재를 담근시킨 후, 시간에 따른 용액중 농도 변화를 살펴본 결과, 시료의 종류에 따라 다소 차이가 있었으나 흡착되는 것을 확인할 수 있었다. Cu는 8.
- 5) 폐콘크리트를 이용하여 만들어지는 재생골재를 매립 · 성토하는 경우 중금속 등에 의한 오염가 눙성은 재생골재와 주변 토양의 흡착에 의해서 높 지는 않다고 판단된다. 그러나 장기적인 용출로 인해 토양 및 지하수 오염가능성은 존재할 것으로 추정된다.
- 5 N H2SO4 용액에 재생골재를 담그 어 24시간 후 분석한 결과, 호소수 용출시험 결과에 비해서 많은 수의 항목이 검출되었다. 먹는물 수질기준에 비해서 Cd는 평균 3배, As는 약 4배, Hg는 약 3배, 납은 6~10배, Zn은 최고 2.4배 정 도 높았다.
- 먹는물 수질기준을 초과하는 수준으로 나타난 항목은 Cd, As, Hg, Pb, Zn의 5가지로 나타났다. 먹는물 수질기준에 비해서 Cd는 평균 3배, As는 약 4배, Hg은 약 3배, Pb은 6~10배, Zn은 최고 2.4배 정도 높게 나타났다. 물론 강한 황산을 처리하여 거품이 약간 일어날 정도 의 반응이 일어난 상태에서 용출된 것이므로 극단적인 조건이라고 할 수 있으나, 장기간에 걸쳐서 이들 중금속은 서서히 용출될 가능성이 있다고 판 단된다.
- CU+과 유기화합물은 검출 한계 이하로서 검출되지 않았으나, 나머지 중금속 류는 모두 검출되었다. 먹는물 수질기준을 초과하는 수준으로 나타난 항목은 Cd, As, Hg, Pb, Zn의 5가지로 나타났다. 먹는물 수질기준에 비해서 Cd는 평균 3배, As는 약 4배, Hg은 약 3배, Pb은 6~10배, Zn은 최고 2.
- EPA (1995)의 조사 결과에서는 21개소의 매립지에서 채취한 침출수에 대해서 305개의 분석항목 중 대 부분은 큰 문제가 없으나 7개항목이 우려할 만한 것으로 지적하고 있다. 상대적으로 높게 검출된 7개 항목은 l, 2-dichl(xoethane(C2H4C12), methylene chloride(CH2C12), 카드뮴(Cd), 철(Fe), 납(Pb), Mg, TDS 둥으로 나타났다.
- 재생골재 시료간에 용출된 물질의 농도를 비교해 보면, H1 처리수의 농도가 K1 이나 K2의 값에 비해서 약간 높게 나타났다. K1 과 K2 처리수간 농도 차이는 거의 없는 반면, H1 처리수에서는 카드뮴, 구리, 납, 아연 등의 농도는 K1 과 K2에 비해 약간 높았다.
- 재생골재의 호소수 중 용출시험의 결과를 살펴보면, 페놀류만이 다소 높게 나타났다. 페놀에 대한 먹는물 수질기준을 직접적으로 비교하기는 곤란하 나 폐콘크리트를 단순 매립 .
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