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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 연안 조간대에 표착된 기름의 방제를 위한 화학적 방제법의 적용 가능성을 파악하기 위해서 사질 조간대 에서 유처리분산제의 살포에 의한 해수침투량의 변화 및 표착유의 거동을 검토하는 것을 목적으로 하였다.
- 본 연구에서는 연안 조간대에 표착된 기름의 방제를 위한 화학적 방제법의 적용 가능성을 파악하기 위해서 사질 조간대에서 유처리분산제의 살포에 의한 해수침투량의 변화 및 표착유의 거동을 검토하는 것을 목적으로 하여, 모의 조간대 실험장치를 이용하여 실험을 실시한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 유출된 원유의 장기적 침투 거동을 파악하기 위해서 토양사면 에 기름을 균일하게 표착시키기 위해서 만조시 (HWL: High Water Level)에 기름을 투여하여 수면에 확산시킨 다음 수위를 강하시켜 토양표면에 표착시켰다. 그리고 15조석 동안 파도와 조석을 발생 시켜 표착된 기름의 토양 침투 거동을 관측하였다. 15조석이 경과 한 후 침투된 표착 원유의 깊이에 따른 수직적 유분(油分) 농도 분석을 위해서 사전에 길이 방향으로 절단한 아크릴관(지름: 5 cm, 길이 : 30 cm)을 taping하여 토양 시료를 채취하였다.
- 15조석이 경과 한 후 침투된 표착 원유의 깊이에 따른 수직적 유분(油分) 농도 분석을 위해서 사전에 길이 방향으로 절단한 아크릴관(지름: 5 cm, 길이 : 30 cm)을 taping하여 토양 시료를 채취하였다. 기름에 오염된 토양을 채취한 다음 테이프를 제거해서 채취된 시료를 2 cm 간격으로 절단하여 절단된 토양을 혼합한 후 dichloromethane을 이용하여 추출하였다. 추출액은 TLC-FID(Thin-Layer Chromatography - Flame Ionization Detector)로 분석하였다.
- )이다. 기름의 투여량은 선행연구 (Smith et al. [1981], Delaune [1984], Lin and Mendelssohn [1996], Little [1987], Oudot et al. [1998])를 참고하여 1 평방미터당 1 L 를 투여하였다.
- 파도는 연안지역의 조간대에 도달하여 토양사면에서 붕괴되는데, 물질의 토양침투는 사면에서 붕괴되는 파도의 크기, 다시말해 쇄파파고(Hb: breaking wave height)에 의해서 직접적인 영향을 받기 때문에 본 연구에서도 쇄파파고를 파도의 기준으로 해서 해수의 침투를 관측했다. 본 연구에서는 쇄파파고는 50 mm, 파의 주기는 0.8 sec로 설정했다. 한편, 조석에 의한 수위변동속도는 간 조에서 만조까지의 평균 수위변동시간 6시간과 조석변동폭 2 m 의 관계로부터 계산하여 0.
- 02몰 농도의 과망간산칼륨용액을 사용하였다. 실험 전 피펫을 이용하여 25 ml* 과망간산칼륨용액을 토양표면에 적하하였으며 , 5분 동안 파도를 발생시켜 과망간산칼륨용액의 이동을 관측했다. 해수의 침투 면적은 촬영된 영상을 카메라로 촬영하여 그 영상을 컴퓨터 소프트웨어 (Image-Pro Plus, Version 4.
- 유출된 원유의 장기적 침투 거동을 파악하기 위해서 토양사면 에 기름을 균일하게 표착시키기 위해서 만조시 (HWL: High Water Level)에 기름을 투여하여 수면에 확산시킨 다음 수위를 강하시켜 토양표면에 표착시켰다. 그리고 15조석 동안 파도와 조석을 발생 시켜 표착된 기름의 토양 침투 거동을 관측하였다.
- 조간대에서는 파도와 조석에 의해서 토양 중으로 공급되지만 파도에 의한 침투량이 많기 때문에 본 연구에서는 파도만을 고려하였다.
- 기름에 오염된 토양을 채취한 다음 테이프를 제거해서 채취된 시료를 2 cm 간격으로 절단하여 절단된 토양을 혼합한 후 dichloromethane을 이용하여 추출하였다. 추출액은 TLC-FID(Thin-Layer Chromatography - Flame Ionization Detector)로 분석하였다.
- 파도는 연안지역의 조간대에 도달하여 토양사면에서 붕괴되는데, 물질의 토양침투는 사면에서 붕괴되는 파도의 크기, 다시말해 쇄파파고(Hb: breaking wave height)에 의해서 직접적인 영향을 받기 때문에 본 연구에서도 쇄파파고를 파도의 기준으로 해서 해수의 침투를 관측했다. 본 연구에서는 쇄파파고는 50 mm, 파의 주기는 0.
- 실험 전 피펫을 이용하여 25 ml* 과망간산칼륨용액을 토양표면에 적하하였으며 , 5분 동안 파도를 발생시켜 과망간산칼륨용액의 이동을 관측했다. 해수의 침투 면적은 촬영된 영상을 카메라로 촬영하여 그 영상을 컴퓨터 소프트웨어 (Image-Pro Plus, Version 4.5)로 분석하여 하였다. 해수의 침투량은 소프트웨어를 이용하여 얻어진 면적에 사면의 폭과 글래스 비즈의 공극률(0.
- 5)로 분석하여 하였다. 해수의 침투량은 소프트웨어를 이용하여 얻어진 면적에 사면의 폭과 글래스 비즈의 공극률(0.43)을 곱하여 산정하였다.
대상 데이터
- 그리고 15조석 동안 파도와 조석을 발생 시켜 표착된 기름의 토양 침투 거동을 관측하였다. 15조석이 경과 한 후 침투된 표착 원유의 깊이에 따른 수직적 유분(油分) 농도 분석을 위해서 사전에 길이 방향으로 절단한 아크릴관(지름: 5 cm, 길이 : 30 cm)을 taping하여 토양 시료를 채취하였다. 기름에 오염된 토양을 채취한 다음 테이프를 제거해서 채취된 시료를 2 cm 간격으로 절단하여 절단된 토양을 혼합한 후 dichloromethane을 이용하여 추출하였다.
- 본 연구에서 사용된 모의 해변 실험장치는 Fig. 1에 제시된 바와 같으며, 수조(5.0 m(L)X0.8 m(W)x 1.0 m(H)), 상하운동에 의해서 파도를 발생시키는 조파장치(쇄파파고: ~50 mm high), 조석 조절장치(조석주기 : 1~7 hr), 저류조(4 m'), 온도조절장치 (3~30℃) 로 구성되어 있으며, 컴퓨터에 의해서 자동으로 제어된다. 실험장치 몸체의 소재는 FRP(Fiber-Reinforced Plastics)이며, 해수침투를 관측하기 위해서 2개의 관측창(0.
- 실험에 사용한 기름은 중동산의 UPPER ZAKUM 원유로서 , 물리 . 화학적 특성은 점도 28 mm2/s(15 ℃), 비중 0.
- 0 m(H)), 상하운동에 의해서 파도를 발생시키는 조파장치(쇄파파고: ~50 mm high), 조석 조절장치(조석주기 : 1~7 hr), 저류조(4 m'), 온도조절장치 (3~30℃) 로 구성되어 있으며, 컴퓨터에 의해서 자동으로 제어된다. 실험장치 몸체의 소재는 FRP(Fiber-Reinforced Plastics)이며, 해수침투를 관측하기 위해서 2개의 관측창(0.6 m(L)X0.9 m(W))이 부착되어 있다. 해수의 토양 침투거동을 가시화하기 위해서 투명한 glass beads® 1 mm)를 현장 모래의 대용으로 사용하였다.
- 9 m(W))이 부착되어 있다. 해수의 토양 침투거동을 가시화하기 위해서 투명한 glass beads® 1 mm)를 현장 모래의 대용으로 사용하였다. Beads를 수 조내에 충진하여 사면구배를 1/10으로 조성하였으며, 해수는 인공 해수(MARINE- TEC.
- 사질 해변에서 해수의 토양 침투거동을 파악하기 위해서 유동학적인 연구에서 이용되는 가시화 기법(visualization method)을 이용하였다. 현장의 실제토양을 대신하여 글래스비즈(비중: 2.5 잉 cm5)를 사용하였으며 , 해수의 유동을 모니터링하기 위한 색소 트 레이서(coloring tracer)로서는 해수와 비중이 거의 동일한 0.02몰 농도의 과망간산칼륨용액을 사용하였다. 실험 전 피펫을 이용하여 25 ml* 과망간산칼륨용액을 토양표면에 적하하였으며 , 5분 동안 파도를 발생시켜 과망간산칼륨용액의 이동을 관측했다.
이론/모형
- 분산제는 TAIHO Self Mixing S-7(TAIHO Industries Co., LTD.) 을 사용하였으며, 분산제의 살포량은 선행연구(Cormack [1999])를 참고하여 기름과 분산제의 비율을 2:l(v/v)로 하였다.
- 사질 해변에서 해수의 토양 침투거동을 파악하기 위해서 유동학적인 연구에서 이용되는 가시화 기법(visualization method)을 이용하였다. 현장의 실제토양을 대신하여 글래스비즈(비중: 2.
성능/효과
- (1) 파도에너지가 비교적 작은 사질 조간대에서 표착된 원유에 의해서 해수의 침투량이 감소되었으나, 분산제를 살포함으로 인해 해수침투량이 약 30% 증가되는 것을 알 수 있었다.
- (2) 사질 조간대에 표착한 원유는 토양표층 2 cm부분에서 가장 농도가 높은 경향을 나타내었으며, 유화분산제를 살포하였을 경우 침투된 기름이 작은 입자로 분산되어 토양 중으로 분산되었다.
- 결과에서 보듯이 원유가 표착되지 않은 조건에서 글래스비즈 표면에 과망간산칼륨 용액을 적하한 다음 파도를 발생시켰을 때, 파도는 조간대 사면에서 부서지게 되고 과망간산칼륨용액은 쇄파가 도달하는 사면의 정점 (breaking wave run-up point)을 중심으로 반원형태로 글래스비즈의 사면 내부로 침투해가는 것이 관측 되었다. 한편 원유가 표착된 사면에서는 표착된 원유가 해수의 침투를 방해하여 해수의 침투량이 감소하는 것을 관찰할 수 있었다.
- 그러나 분산제를 살포한 조건에서는 3조석째까지 흑색층이 4.6 cm, 갈색층이 7.8 cm까지 이동해갔으나, 3조석의 창조시에 유처리분 산제를 살포하여 파도를 발생시킴과 동시에 표착되어있던 기름이 작은 입자로 분산되어 부상되는 현상이 관찰되었으며, 이와 동시에 토양 중으로 침투해 있던 흑색층과 갈색층의 기름이 작은 입자로 분산되어 해수의 유동과 동반하여 토양표면으로부터 30 cm 깊이까지 침투하는 것이 관찰되었다.
- 66 ㎤/s로 control 조건과 비슷하게 침투율이 감소하였다. 그러나 유처리분산제를 살포한 이후의 해수 침투율이 점차적으로 회복되었으며 10조석후에는 약 30%(58.11 cm%)의 해수 침투량이 증가하는 것을 알 수 있었다.
- 따라서 표착된 원유에 분산제를 살포함으로 인해 저서생물의 생존에 필수적인 용존산소, 영양염, 유기물 등의 공급이 회복되어 저서생물에게 생존에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다.
- 따라서 표착된 원유에 분산제를 살포함으로 인해 저서생물의 생존에 필수적인 용존산소, 영양염, 유기물 등의 공급이 회복되어 저서생물에게 생존에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다.
- 결과에서 보듯이 원유가 표착되지 않은 조건에서 글래스비즈 표면에 과망간산칼륨 용액을 적하한 다음 파도를 발생시켰을 때, 파도는 조간대 사면에서 부서지게 되고 과망간산칼륨용액은 쇄파가 도달하는 사면의 정점 (breaking wave run-up point)을 중심으로 반원형태로 글래스비즈의 사면 내부로 침투해가는 것이 관측 되었다. 한편 원유가 표착된 사면에서는 표착된 원유가 해수의 침투를 방해하여 해수의 침투량이 감소하는 것을 관찰할 수 있었다.
후속연구
- 따라서 표착된 원유에 분산제를 살포함으로 인해 저서생물의 생 존에 필수적인 용존산소, 영양염, 유기물 등의 공급이 회복되어 저서생물에게 생존에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다. 또한 표착된 기름에 유처리분산제를 살포함으로 인해 표착된 기름이 작은 유적(oil droplet)으로 분산되어 비표면적의 증대로 인한 기름분해 미생물의 분해가 촉진되어 표착유의 처리에 효과적일 것으로 사료된다.
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