총 석유계탄화수소로 오염된 토양을 정화하기 위한 토양세척공정을 부지 내 및 부지 밖 처리로 구분하여 공정 중 발생하는 환경적인 영향을 녹색 및 지속 가능한 정화 평가모델을 사용하여 평가하였다. 각 단계 별 환경부하의 상대적인 기여도를 평가하기 위해 전체 토양세척공정을 부지조성(1단계), 굴착(2단계), 물리적 선별 및 세척(3단계), 폐수처리(4단계)의 주요한 4단계로 구분하였다. 부지 내 처리 시에는 1단계에서 $CO_2$ 배출량과 에너지사용량의 상대적인 기여도가 각각 87.1%와 80.4%였고, 부지 밖 처리시에는 2단계에서 $CO_2$ 배출량과 에너지사용량의 상대적인 기여도가 각각 82.7%와 80.5%였다. 결론적으로 토양세척공정에서 부지 내 처리의 경우 1단계에서의 세척장치 제작을 위한 철, 스테인리스스틸 등 소비성 재료의 사용이, 부지 밖 처리의 경우 2단계에서의 굴착된 오염토의 운송을 위한 연료의 소비가 환경부하에 영향을 끼치는 가장 중요한 요소이다. 본 연구의 결과는 토양세척 공정의 적용 시 녹색 및 지속 가능한 정화의 달성을 위한 유용한 정보가 될 것으로 기대된다.
총 석유계탄화수소로 오염된 토양을 정화하기 위한 토양세척공정을 부지 내 및 부지 밖 처리로 구분하여 공정 중 발생하는 환경적인 영향을 녹색 및 지속 가능한 정화 평가모델을 사용하여 평가하였다. 각 단계 별 환경부하의 상대적인 기여도를 평가하기 위해 전체 토양세척공정을 부지조성(1단계), 굴착(2단계), 물리적 선별 및 세척(3단계), 폐수처리(4단계)의 주요한 4단계로 구분하였다. 부지 내 처리 시에는 1단계에서 $CO_2$ 배출량과 에너지사용량의 상대적인 기여도가 각각 87.1%와 80.4%였고, 부지 밖 처리시에는 2단계에서 $CO_2$ 배출량과 에너지사용량의 상대적인 기여도가 각각 82.7%와 80.5%였다. 결론적으로 토양세척공정에서 부지 내 처리의 경우 1단계에서의 세척장치 제작을 위한 철, 스테인리스스틸 등 소비성 재료의 사용이, 부지 밖 처리의 경우 2단계에서의 굴착된 오염토의 운송을 위한 연료의 소비가 환경부하에 영향을 끼치는 가장 중요한 요소이다. 본 연구의 결과는 토양세척 공정의 적용 시 녹색 및 지속 가능한 정화의 달성을 위한 유용한 정보가 될 것으로 기대된다.
This study evaluated the environmental impacts of a soil washing (SW) process, especially, we compared the on-site and off-site remediation of TPH-contaminated soil using green and sustainable remediation (GSR) tool. To assess relative contribution of each stage on environmental footprints in the en...
This study evaluated the environmental impacts of a soil washing (SW) process, especially, we compared the on-site and off-site remediation of TPH-contaminated soil using green and sustainable remediation (GSR) tool. To assess relative contribution of each stage on environmental footprints in the entire soil washing process, we classified the process into four major stages: site foundation (stage I), excavation (stage II), separation & washing (stage III), and wastewater treatment (stage IV). In on-site SW process, the relative contribution of $CO_2$ emissions and energy consumption were 87.1% and 80.4%, respectively in stage I, and in off-site SW process, the relative contribution of $CO_2$ emissions and energy consumption were 82.7% and 80.5%, respectively in stage II. In conclusion, the major factor contributing environmental impact in the SW process were consumable materials including steel and stainless steel for washing equipment in on-site treatment and fuel consumption for transportation of soil in off-site treatment.
This study evaluated the environmental impacts of a soil washing (SW) process, especially, we compared the on-site and off-site remediation of TPH-contaminated soil using green and sustainable remediation (GSR) tool. To assess relative contribution of each stage on environmental footprints in the entire soil washing process, we classified the process into four major stages: site foundation (stage I), excavation (stage II), separation & washing (stage III), and wastewater treatment (stage IV). In on-site SW process, the relative contribution of $CO_2$ emissions and energy consumption were 87.1% and 80.4%, respectively in stage I, and in off-site SW process, the relative contribution of $CO_2$ emissions and energy consumption were 82.7% and 80.5%, respectively in stage II. In conclusion, the major factor contributing environmental impact in the SW process were consumable materials including steel and stainless steel for washing equipment in on-site treatment and fuel consumption for transportation of soil in off-site treatment.
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문제 정의
본 연구에서는 토양세척 공정에서 발생하는 환경부하를 산정하기 위해 녹색 및 지속가능한 정화 평가모델을 사용하였다. 평가모델은 오염부지정화 분야에 적합하게 개발된 모델로서 본 연구에서는 토양세척 공정의 전체 공정을 Stage I~IV의 4단계로 구분하고 부지 내 처리와 부지 밖 처리공정에서 각각의 정화행위에서 소요되는 자원, 물질, 에너지량의 입력에 의해 발생되는 환경부하의 정확한 산정을 위해 토양세척 공정의 환경성을 평가하는 선행연구에서 사용되었던 SiteWiseTM ver.
가설 설정
부지 밖 처리의 경우 오염토 굴착 후 기존에 세척장치가 설치된 반입정화처리장으로 이송하여 처리하므로 1단계 부지기반조성 단계에서의 사용되는 물질 및 에너지의 양은 세척장치의 수명을 고려하여 실제 운영기간 동안만 감가되어 사용되는 것으로 적용하였다. 2단계 오염토 굴착단계에서는 오염토의 굴착, 청토 복토, 굴착된 오염토의 선적 및 운반, 정화토의 처리 등으로 구분하여 부지 내 및 부지 밖 처리에 각각 달리 적용하였고, 부지 내 처리에서는 오염토의 굴착후 따로 운반하지 않고 세척장치에 투입하는 것으로 하였고, 부지 밖 처리의 경우 굴착 후 반입처리장으로 이송하여 세척장치에 투입하는것으로가정하였다. 3단계 선별 및 세척단계는 부지 내 및 부지 외 처리에서 동일하다고 가정하였고 토양세척 시스템 운영(operation)에 필요한 전기소비량 및 화학약품의 사용량은 표준화 방안에 제시된 바가 없어 실제 현장에서 사용하고 있는 세척장치를 기반으로 적용하였다.
2단계 오염토 굴착단계에서는 오염토의 굴착, 청토 복토, 굴착된 오염토의 선적 및 운반, 정화토의 처리 등으로 구분하여 부지 내 및 부지 밖 처리에 각각 달리 적용하였고, 부지 내 처리에서는 오염토의 굴착후 따로 운반하지 않고 세척장치에 투입하는 것으로 하였고, 부지 밖 처리의 경우 굴착 후 반입처리장으로 이송하여 세척장치에 투입하는것으로가정하였다. 3단계 선별 및 세척단계는 부지 내 및 부지 외 처리에서 동일하다고 가정하였고 토양세척 시스템 운영(operation)에 필요한 전기소비량 및 화학약품의 사용량은 표준화 방안에 제시된 바가 없어 실제 현장에서 사용하고 있는 세척장치를 기반으로 적용하였다. 4단계 폐수처리 공정에서는 부지 내 및 부지 밖 처리 시 동일하게 35 ㎥의 물을 세척수로 사용하고 발생하는 세척폐수는 처리 후 공정운영 중에는 재활용하고 최종적으로 폐수처리장에 방류하는 것으로 가정하였다.
3단계 선별 및 세척단계는 부지 내 및 부지 외 처리에서 동일하다고 가정하였고 토양세척 시스템 운영(operation)에 필요한 전기소비량 및 화학약품의 사용량은 표준화 방안에 제시된 바가 없어 실제 현장에서 사용하고 있는 세척장치를 기반으로 적용하였다. 4단계 폐수처리 공정에서는 부지 내 및 부지 밖 처리 시 동일하게 35 ㎥의 물을 세척수로 사용하고 발생하는 세척폐수는 처리 후 공정운영 중에는 재활용하고 최종적으로 폐수처리장에 방류하는 것으로 가정하였다. 그 외 콘크리트, 철, 전기 등의 정화공정에 사용된 주요한 물질, 자원 및 에너지는 국가 LCI 데이터베이스의 정보를 기본적으로 사용하여 실제 사용량을 입력하였고, 디젤 사용량은 실제 사용한 디젤 사용량에 대한 정보가 표준화 방안에 언급이 없어 SiteWiseTMver.
본 연구에서는 오염부지 내에서 처리하는 부지 내(on-site) 처리의 경우 정화공정의 흐름은 Stage I, Stage II, Stage III, Stage IV 순으로 차례대로 진행되는데, 먼저 세척장치의 설치 및 부대시설을 설치하기 위한 정화시설을 조성하고, 오염토양을 굴착한 다음 굴착된 오염토양을 세척장치에 투입하여 물리적 선별 및 세척을 거치고 공정에서 발생한 세척폐수는 폐수처리하고 정화토양은 복토하는 과정으로 진행된다. 부지 내 처리의 경우 모든 정화공정이 오염부지 반경 5 km 이내에서 수행되는 것으로 가정하였다. 반면에 부지 외(off-site) 처리의 경우 정화공정의 흐름은 이미 반입 정화장이 설치되어 있는 시설을 활용하기 때문에 Stage II, 오염토 운반, Stage III, Stage IV 순으로 진행되는데, 먼저 오염토양을 굴착하고 오염부지 내 시설을 계속 이용할 수 있도록 굴착부지를 청토로 복토하고 굴착된 토양을 처리장으로 운반하기 위해 트럭에 선적하고 기존에 설치되어 있는 반입정화처리장으로 이송한 후 세척장치에 투입하여 물리적 선별 및 세척을 거치고 공정에서 발생한 세척폐수는 폐수처리하고 정화된 토양을 처리하는 과정으로 진행된다.
오염토의 양은 원 지반 물량을 기준으로 5,000 ㎥이고, 토양의 흐트러짐 계수를 고려한 굴착 후 오염토의 양은 약 6,250 ㎥으로 하였다. 전체 정화기간은 오염토양을 목표농도까지 정화하는 데 소요되는 시간으로 3개월로 하였고, 오염부지는 TPH가 10,000 mg/kg로 균질하게 오염되었고 오염토의 토성은 토양세척 공정이 적용되기 적합한 실트질 모래인 것으로 가정하였다. 토양세척장치의 실제처리용량은 설계용량의 80% 수준으로 12 ㎥/hr이고, 일 기준 84 ㎥/day의 오염토를 처리하는 것으로 설정하였다.
제안 방법
토양세척 공정의 환경부하를 산정하기 위해 전체정화공정에 소요되는 주요 자원, 물질 및 에너지를 Table 2에 정리하였다. 각 공정에 소요되는 주요 자원, 물질 및 에너지는 환경부 선행연구에 제시된 토양세척 표준화 공정의 시스템 구성을 참조하여 작성하였다. 작성된 물질 및 에너지 데이터를 기반으로 SiteWiseTMver.
본 연구에서는 ‘토양정화산업 활성화를 위한 표준화 및 경쟁력 확보방안’에 제시되었던 토양세척 공정의 시스템 구성을 바탕으로 토양정화공정의 전 과정을 부지 내(on-site) 처리와 부지 밖(off-site)처리로 구분하여 각 공정에서의 CO2 배출량, 에너지 사용량을 산정하여 각 공정의 환경적인 영향을 평가하였다.
본 연구에서는 Fig. 2에서 보는 바와 같이 정화공정 중 CO2의 배출은 5가지 형태로 구분되는데 각각 소비성 재료의 사용으로 인한 consumables, 인력 및 장비의 운송에 의한 transportation of personnel and equipment, 장비의 사용에 의한 equipment use, 잔류물질 처리에 의한 residual handling이다. Fig.
본 연구에서는 국내 토양정화기술 중 2010년 환경부에서 발간한 ‘토양정화산업 활성화를 위한 표준화 및 경쟁력 확보방안’에서 표준화 확보방안이 제시되었던[20], 총 석유계 탄화수소(Total Petroleum Hydrocarbon, TPH)로 오염된 토양의 정화를 위한 토양세척 공정을 부지 내(on-site)와 부지 밖(off-site)에서 처리하는 것으로 구분하여 두 공정의 적용에 대한 환경평가를 통해 CO2 발생량, 에너지사용량을 녹색 및 지속 가능한 정화평가모델을 사용하여 산정하였다.
본 연구에서는 오염부지 내에서 처리하는 부지 내(on-site) 처리의 경우 정화공정의 흐름은 Stage I, Stage II, Stage III, Stage IV 순으로 차례대로 진행되는데, 먼저 세척장치의 설치 및 부대시설을 설치하기 위한 정화시설을 조성하고, 오염토양을 굴착한 다음 굴착된 오염토양을 세척장치에 투입하여 물리적 선별 및 세척을 거치고 공정에서 발생한 세척폐수는 폐수처리하고 정화토양은 복토하는 과정으로 진행된다. 부지 내 처리의 경우 모든 정화공정이 오염부지 반경 5 km 이내에서 수행되는 것으로 가정하였다.
토양세척장치의 실제처리용량은 설계용량의 80% 수준으로 12 ㎥/hr이고, 일 기준 84 ㎥/day의 오염토를 처리하는 것으로 설정하였다. 본 연구에서는 토양세척기술의 표준화 확보방안에 오염 토양의 처리위치에 대한 특별한 언급이 없어 오염토양의 처리를 부지 내 처리, 부지 밖 처리의 두 가지 방식으로 구분하여 수행하였다.
2 모델을 사용하여 CO2 배출량과 에너지사용량을 산정하였다. 부지 내 및 부지 밖 처리의 전체공정은 동일하게 부지기반을 조성하는 단계, 오염토 굴착단계, 선별 및 세척단계와 폐수처리의 4단계로 구분하였다. 부지 내 처리의 경우 1단계 부지기반조성에서 부지 내 세척장치의 설치를 위한 부지조성 및 토양세척장치를 설치하는 것으로 계획하였다.
부지 내 및 부지 밖 처리의 전체공정은 동일하게 부지기반을 조성하는 단계, 오염토 굴착단계, 선별 및 세척단계와 폐수처리의 4단계로 구분하였다. 부지 내 처리의 경우 1단계 부지기반조성에서 부지 내 세척장치의 설치를 위한 부지조성 및 토양세척장치를 설치하는 것으로 계획하였다. 토양세척장치의 상세 스펙 및 제원은 표준화 방안에 언급이 없어 세척장치 제작에 사용되는 물질은 실제 토양세척장치를기반으로작성하였다.
반면에 부지 외(off-site) 처리의 경우 정화공정의 흐름은 이미 반입 정화장이 설치되어 있는 시설을 활용하기 때문에 Stage II, 오염토 운반, Stage III, Stage IV 순으로 진행되는데, 먼저 오염토양을 굴착하고 오염부지 내 시설을 계속 이용할 수 있도록 굴착부지를 청토로 복토하고 굴착된 토양을 처리장으로 운반하기 위해 트럭에 선적하고 기존에 설치되어 있는 반입정화처리장으로 이송한 후 세척장치에 투입하여 물리적 선별 및 세척을 거치고 공정에서 발생한 세척폐수는 폐수처리하고 정화된 토양을 처리하는 과정으로 진행된다. 부지 밖 처리의 경우 오염부지의 오염토양을 굴착한 후, 굴착된 오염토는 기본적으로 부지 내 처리와 동일한 조건인 반경 5 km 이내에 있는 반입처리장으로 운송하여 처리하는 가정하였고, 추가로 반입처리장의 거리에 따른 환경부하 발생량의 변화를 산정하여 부지 내 처리의 환경부하 발생량과 비교하였다. 부지 내 처리의 경우 세척장치의 제작과 부지기반을 조성하기 위한 공정이 필요하고 부지 외 처리의 경우 이 과정이 필요가 없는 반면에 부지 외 처리의 경우 굴착된 오염토양을 반입처리장으로 운반하기 위한 오염토 운반과정이 필요하고 부지 내 처리의 경우는 이 과정이 필요가 없게 된다.
이 모델은 Microsoft Excel 2007기반으로서 단일정화공정 및 6가지 정화공정의 비교를 통해 CO2 발생량, 에너지사용량, 대기오염물질(NOx, SOx, PM10) 등의 환경부하의 산정이 가능하지만, 본 연구에서는 CO2 발생량 및 에너지 사용량만을 평가하였다.
발생량, 에너지사용량을 녹색 및 지속 가능한 정화평가모델을 사용하여 산정하였다. 이를 바탕으로 토양세척기술의 단위공정에서의 환경부하의 상대적인 기여도를 분석하고 녹색 및 지속 가능한 정화를 달성하기 위한 정화전략을 제시하였다.
1은 토양세척의 전체공정을 각 단계별로 상세히 도시한 것이다. 토양세척 공정은 1단계 세척장치 설치를 포함한 부지조성, 2단계 오염토양 굴착 및 이송, 3단계 물리적 선별 및 세척과 4단계 세척폐수 처리의 4단계로 구분하였다. 그 외 일반적인 토양세척 공정 전반에서 수행되는 오염토양 조사, 세척장치의 설치 및 해체 등 토양세척 공정 표준화 방안에 언급되어 있지 않는 과정은 각 공정에서의 환경적인 영향이 동일하므로 고려하지 않았다.
이론/모형
본 연구에서 사용한 설계조건, 오염현황 및 정화관련 정보는 환경부에서 발간한 ‘토양정화산업 활성화를 위한 표준화 및 경쟁력 확보 방안’[20]에서 제시한 토양세척 표준화 공정의 시스템 구성 및 정보를 따랐고 세부내용은 Table 1에 정리하였다.
각 공정에 소요되는 주요 자원, 물질 및 에너지는 환경부 선행연구에 제시된 토양세척 표준화 공정의 시스템 구성을 참조하여 작성하였다. 작성된 물질 및 에너지 데이터를 기반으로 SiteWiseTMver.2 모델을 사용하여 CO2 배출량과 에너지사용량을 산정하였다. 부지 내 및 부지 밖 처리의 전체공정은 동일하게 부지기반을 조성하는 단계, 오염토 굴착단계, 선별 및 세척단계와 폐수처리의 4단계로 구분하였다.
본 연구에서는 토양세척 공정에서 발생하는 환경부하를 산정하기 위해 녹색 및 지속가능한 정화 평가모델을 사용하였다. 평가모델은 오염부지정화 분야에 적합하게 개발된 모델로서 본 연구에서는 토양세척 공정의 전체 공정을 Stage I~IV의 4단계로 구분하고 부지 내 처리와 부지 밖 처리공정에서 각각의 정화행위에서 소요되는 자원, 물질, 에너지량의 입력에 의해 발생되는 환경부하의 정확한 산정을 위해 토양세척 공정의 환경성을 평가하는 선행연구에서 사용되었던 SiteWiseTM ver.2 모델을 사용하였다[19]. 이 모델은 Microsoft Excel 2007기반으로서 단일정화공정 및 6가지 정화공정의 비교를 통해 CO2 발생량, 에너지사용량, 대기오염물질(NOx, SOx, PM10) 등의 환경부하의 산정이 가능하지만, 본 연구에서는 CO2 발생량 및 에너지 사용량만을 평가하였다.
성능/효과
(1) 본연구결과에따르면총석유계탄화수소(TPH)로 오염된 5,000 ㎥ 규모 오염부지의 정화 시에 부지 밖 처리 방식이 부지 내 처리방식에 비해 발생하는 CO2 배출량은 적은 반면에 에너지 사용량은 많은 것으로 나타났다.
(2) 부지 내 처리 시에는 세척장치를 제작하고 설치하는 단계인 1단계 부지조성에 사용되는 철, 콘크리트 등의 소비성 재료의 사용이 CO2 배출량 및 에너지 사용량에 가장 크게 기여하였다. 1단계에서의 CO2 배출량과에너지사용량은각각 390.
(3) 부지 밖 처리 시에는 오염토를 굴착하고 운송하는 단계인 2단계에서 오염토 운반에 사용되는 덤프트럭의 운행이 CO2 배출량 및 에너지 사용량에 가장 크게 기여하였다. 2단계에서의 CO2 배출량과 에너지 사용량은 각각 290.
(4) 부지 밖 처리 시 녹색 및 지속 가능한 정화를 달성하기 위해 가장 중요한 요소는 덤프트럭의 운행으로 인해 소모되는 에너지의 사용량을 저감시키는 것으로 판단된다. 또한 오염부지의 정화 시 오염부지와 반입정화처리장간 거리가 200 km 이하일 때는 부지 밖 처리 방식, 200 km 이상일 때는 부지 내 처리방식을 적용하는 것이 CO2 배출량 측면에서 녹색 및 지속 가능한 정화의 달성에 적합한 녹색정화전략이라고 판단된다.
배출량 및 에너지 사용량에 가장 크게 기여하였다. 1단계에서의 CO2 배출량과에너지사용량은각각 390.44 톤과 5.16E+03 MMBTU이었고, 전체공정에 대한 각각의 기여도는 87.1%와 80.4%로 매우 높았다.
배출량 및 에너지 사용량에 가장 크게 기여하였다. 2단계에서의 총 CO2 배출량과 에너지 사용량의 전체공정에 대한 각각의 기여도는 82.7%와 80.5%로 매우 높았다. 이는 부지 밖 처리방식의 토양세척 정화공정에서 녹색 및 지속 가능한 정화를 달성하기 위해서는 2단계 부지조성 단계에서의 덤프트럭의 운행에 의한 연료 사용의 관리가 가장 중요하다는 것을 의미한다.
1 톤으로 산출되어 토양세척 정화공정에서 운송거리 200 km가 부지 내 처리와 부지 밖 처리를 결정하는 기준이 될 것으로 판단된다. 따라서 오염부지와 반입정화장간 거리 200 km를 기준으로 그 이하는 부지 밖 처리, 그 이상은 부지 내 처리를 적용하는 것이 공정 중 발생하는 CO2 배출량이 적고 녹색 및 지속 가능한 정화의 달성에 적합할 것으로 판단된다. 반면 에너지 사용량은 운송거리에 관계없이 부지 밖 처리가 부지 내 처리에 비해 사용량이 많은 것으로 나타났다.
또한 오염부지의 정화 시 오염부지와 반입정화처리장간 거리가 200 km 이하일 때는 부지 밖 처리 방식, 200 km 이상일 때는 부지 내 처리방식을 적용하는 것이 CO2 배출량 측면에서 녹색 및 지속 가능한 정화의 달성에 적합한 녹색정화전략이라고 판단된다.
따라서 오염부지와 반입정화장간 거리 200 km를 기준으로 그 이하는 부지 밖 처리, 그 이상은 부지 내 처리를 적용하는 것이 공정 중 발생하는 CO2 배출량이 적고 녹색 및 지속 가능한 정화의 달성에 적합할 것으로 판단된다. 반면 에너지 사용량은 운송거리에 관계없이 부지 밖 처리가 부지 내 처리에 비해 사용량이 많은 것으로 나타났다.
이는 오염토의 운송거리는 CO2 배출량 보다 에너지 사용량에 영향이 더 큰 것을 의미하며, 부지 밖 처리 시 녹색 및 지속 가능한 정화를 달성하기 위해 가장 중요한 요소는 덤프트럭의 운행으로 인해 소모되는 에너지의 사용량을 저감시키는 것으로 판단된다. 본 연구결과 운송거리 200 km에서의 부지 밖 처리와 부지 내 처리의 CO2 배출량이 각각 451.7 톤과 448.1 톤으로 산출되어 토양세척 정화공정에서 운송거리 200 km가 부지 내 처리와 부지 밖 처리를 결정하는 기준이 될 것으로 판단된다. 따라서 오염부지와 반입정화장간 거리 200 km를 기준으로 그 이하는 부지 밖 처리, 그 이상은 부지 내 처리를 적용하는 것이 공정 중 발생하는 CO2 배출량이 적고 녹색 및 지속 가능한 정화의 달성에 적합할 것으로 판단된다.
발생량 및 에너지 사용량과 그 상대적인 기여도를 Table 3에 나타내었다. 부지 내 처리 시에는 세척장치를 제작하고 설치하는 단계인 1단계 부지조성에 사용되는 철, 콘크리트 등의 제조과정에서 발생하는 부분이 CO2 배출량 및 에너지 사용량에 가장 크게 기여하였고, 전체공정에 대한 1단계에서의 CO2 배출량과 에너지 사용량의 각각의 상대적인 기여도는 87.1%와 80.4%로 매우 높았다. 이는 부지 내 처리방식의 토양세척 정화공정에서 녹색 및 지속 가능한 정화를 달성하기 위해서는 1단계 부지조성 단계에서의 원재료의 사용에 대한 관리가 가장 중요하다는 것을 의미한다.
34E+02 MMBTU였다. 부지 내 처리시에는 세척장치를 제작하고 설치하는 단계인 1단계에서 공정 중 사용되는 소비성 재료인 철, 스테인리스스틸, 콘크리트 등의 제조 과정에서 사용되는 에너지에 의해 5.16E+03 MMBTU의 에너지를 사용하는 것으로 나타났다. 2단계 오염토 굴착 단계에서는 굴착을 위한 장비의 연료의 소비, 3단계 선별 및 세척단계에서는 세척장치를 운영하기 위한 전기에너지의 사용, 4단계 폐수처리 단계에서는 전기에너지와 폐수처리를 위한 화학응집제의 제조과정에서 사용되는 에너지가 전체 에너지 사용에 크게 기여하였다.
34E+02 MMBTU이었다. 부지 내 처리시와 비교하여 총 0.2E+03 MMBTU 높았고, 특히 2단계에서 5.30E+03 MMBTU로 가장 높게 나타났다. 이는 부지 밖 처리시에 굴착된 오염 토의 운반을 위한 덤프트럭의 운행에 의해 사용되는 연료의 소비에 의한 것으로 판단된다.
2에 토양세척 공정 각 단계에서의 CO2 배출량을 나타내었다. 연구결과 부지 내 처리 방식이 부지 밖 처리방식에 비해 발생하는 전체 CO2 배출량이 많은 것으로 나타났다. 부지 내 처리에서의 CO2 배출량은 전체 448.
412E+09 Kwh로 변환할수 있다[24]. 연구결과 부지 내 처리 방식이 부지 밖 처리방식에 비해 총 에너지 사용량은 적은 것으로 나타났다. 부지 내 처리에서의 총 에너지 사용량은 6.
63톤 이었다. 연구결과에 따르면 부지 내 처리시에는 세척장치를 제작하고 설치하는 단계인 1단계에서 공정 중 사용되는 소비성 재료인 철, 스테인리스스틸, 콘크리트 등의 제조과정에서 발생하는 CO2에 의한 배출량이 390.44톤으로 가장 높게 나타났다. 국가 LCI DB에 의하면 원재료의 생산공정에서 CO2가 발생하게 되는데, 철과 스테인리스스틸 1 kg을 생산하기 위해 각각 2.
2E+03 MMBTU로 증가하였다. 운송거리가 증가할수록 CO2 배출량은 운송거리 1 km당 0.52 톤이 증가하였고 에너지 사용량은 운송거리 1 km당 6.74 MMBTU가 증가하여 상대적으로 에너지 사용량의 증가 폭이 크게 나타났다. 이는 오염토의 운송거리는 CO2 배출량 보다 에너지 사용량에 영향이 더 큰 것을 의미하며, 부지 밖 처리 시 녹색 및 지속 가능한 정화를 달성하기 위해 가장 중요한 요소는 덤프트럭의 운행으로 인해 소모되는 에너지의 사용량을 저감시키는 것으로 판단된다.
배출량 및 에너지 사용량의 변화를 나타내었다. 운송거리에 따른 영향만을 평가하기 위해 오염토의 운송거리를 제외한 다른 모든 변수는 동일한 조건으로 고정하고 운송거리를 5 km에서 250 km까지 변화시켰을 때, CO2 배출량은 351.1 톤에서 477.55 톤으로 에너지 사용량은 각각 6.6E+03 MMBTU에서 8.2E+03 MMBTU로 증가하였다. 운송거리가 증가할수록 CO2 배출량은 운송거리 1 km당 0.
후속연구
(5) 본 연구는 대상오염부지의 대한 정보와 데이터가 부족하고 연구결과가 대상부지에 제한적이며 국가 LCI DB의 미완성, 녹색 및 지속 가능한 정화를 위한 국내 평가모델의 부재 등의 한계가 있지만, 연구결과는 토양세척 공정의 적용 시 녹색 및 지속가능한 정화의 달성을 위한 유용한 정보가 될 것이고 반입정화장으로 운반하여 오염토를 처리하는 다양한 토양정화기술의 적용 시 참고자료로 활용할 수 있을 것이다. 추후 다양한 정화기술에 대한 추가적인 환경영향 분석에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
이는 부지 밖 처리시에 굴착된 오염 토의 운반을 위한 덤프트럭의 운행에 의해 사용되는 연료의 소비에 의한 것으로 판단된다. 본연구결과토양세척정화공정에서는소비성 재료의 사용과 오염토 운반을 위한 덤프트럭의 운행에 의한 연료의 소비가 에너지 사용량에 가장 크게 기여하기 때문에, 향후 토양정화 분야에서 에너지 사용량의 저감을 위한 방안이 필요하다고 판단된다.
(5) 본 연구는 대상오염부지의 대한 정보와 데이터가 부족하고 연구결과가 대상부지에 제한적이며 국가 LCI DB의 미완성, 녹색 및 지속 가능한 정화를 위한 국내 평가모델의 부재 등의 한계가 있지만, 연구결과는 토양세척 공정의 적용 시 녹색 및 지속가능한 정화의 달성을 위한 유용한 정보가 될 것이고 반입정화장으로 운반하여 오염토를 처리하는 다양한 토양정화기술의 적용 시 참고자료로 활용할 수 있을 것이다. 추후 다양한 정화기술에 대한 추가적인 환경영향 분석에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
토양세척 공정 중 발생하는 CO2 총 배출량은 1인당 연간 CO2 배출량의 약 25~30배 수준으로 높고 자동차 약 80~100대의 CO2 배출량과 같은 정도로 높으므로 향후 토양정화분야에서 기후변화에 대응하기 위한 방안으로 CO2 배출량의 관리가 필요하다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국내에서 유류오염 토양의 정화를 위해 사용되는 방법은?
더욱이 최근에는 장항제련소, 용산역 부지 등 대규모 오염부지가 발견되면서 토양오염이 사회적/환경적으로 중요한 문제가 되고 있다[1]. 이러한 오염부지는 크게 유류 오염토양과 중금속 오염토양으로 분리할 수 있는데, 국내에서는 주로 유류오염 토양의 정화를 위해서는 토양증기추출(Soil vapor extraction)과 토양경작(Land farming), 중금속 오염토양 정화를 위해서는 토양세척(Soil washing, SW)이 적용되고 있다[2].
각 단계 별 환경부하의 상대적인 기여도를 평가하기 위해 전체 토양세척공정을 어떻게 구분하였는가?
총 석유계탄화수소로 오염된 토양을 정화하기 위한 토양세척공정을 부지 내 및 부지 밖 처리로 구분하여 공정 중 발생하는 환경적인 영향을 녹색 및 지속 가능한 정화 평가모델을 사용하여 평가하였다. 각 단계 별 환경부하의 상대적인 기여도를 평가하기 위해 전체 토양세척공정을 부지조성(1단계), 굴착(2단계), 물리적 선별 및 세척(3단계), 폐수처리(4단계)의 주요한 4단계로 구분하였다. 부지 내 처리 시에는 1단계에서 $CO_2$ 배출량과 에너지사용량의 상대적인 기여도가 각각 87.
오염토양의 정화를 위한 기술의 선정 시 기술적, 환경적, 경제적인 요소가 고려되어야 하는 이유는?
토양정화기술의 적용으로 인해 오염된 토양을 깨끗하게 정화하는 환경적인 편익(Environmental benefit)이 있는 반면에, 정화기술의 적용시 사용하는 에너지, 자원, 재료의 소비로 인해 CO2 및 대기오염 물질, 폐수 등이 배출되는 환경부하(Environmental footprints)가 있다[3]. 예를 들어, 토양세척법의 경우 오염된 토양을 굴착하여 산, 염기, 킬 레이트제 등의 적절한 세척제를 사용하여 토양으로부터 오염물질의 추출해 내는 기술로서[4], 세척제 및 세척용수의 사용으로 인해 발생하는 세척폐수가 환경에 부정적인 영향을 주는 환경부하가 된다. 따라서, 오염토양의 정화를 위한 기술의 선정 시 기술적, 환경적, 경제적인 요소가 고려되어야 하지만[5], 국내의 경우 정화기술의 적용 시 발생할 수 있는 환경에 미치는 영향에 대한 고려 없이 토양환경보전법에 명시된 법적 기준 충족 여부와 정화비용만을 단순하게 고려하여 정화기술을 선정하고 대상부지에 적용하고 있다.
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