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문제 정의
- 본 연구는 토양을 유류로 인위적으로 오염시킬 경우 토양 조성 및 유류 주입량 등이 TPH 분석결과에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 따라서 본 연구결과는 차후 인위적 유류 오염 토양 제조과정에서 TPH 농도를 가늠하거나 부지 정밀조사 결과 유류 유출량 등을 예측하는데 기초자료로 활용하고자 하였다.
- 본 연구는 토양을 유류로 인위적으로 오염시킬 경우 토양 조성 및 유류 주입량 등이 TPH 분석결과에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 따라서 본 연구결과는 차후 인위적 유류 오염 토양 제조과정에서 TPH 농도를 가늠하거나 부지 정밀조사 결과 유류 유출량 등을 예측하는데 기초자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
- 6) 토양에 잔류하는 유류의 추출은 초음파 추출법에 따라 전처리한 후 용매추출하여 GC/FID (HP 6890)로 분석하였다. GC 분석피크에서 C8~C40 짝수에 해당하는 피크 면적으로부터 TPH를 정량화 하였다.
- 6) 토양에 잔류하는 유류의 추출은 초음파 추출법에 따라 전처리한 후 용매추출하여 GC/FID (HP 6890)로 분석하였다. GC 분석피크에서 C8~C40 짝수에 해당하는 피크 면적으로부터 TPH를 정량화 하였다. GC 분석 조건은 Table 1에 정리하였다.
- 경유 주입량에 따른 TPH 농도변화를 관찰하기 위해서는 ‘모래 + 점토 + 유기물’조건인 모래 80%, 카올린 10%, 피트모스 10%로 준비된 100 g 실험토양에 경유 5 mL, 10 mL 및 20 mL를 주입하여 유류 오염토양을 제조한 후 TPH 농도를 각각 분석하였다.
- 동일한 양의 경유를 조성이 다른 토양과 혼합하여 TPH를 분석한 결과와 경유 주입량에 따른 토양 TPH 농도 변화 실험결과, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 모래 80%, 카올린 10%, 피트모스 10%로 구성된 토양 100 g에 휘발유 10 mL, 디젤 10 mL를 각각 주입하여 토양을 오염시킨 후 TPH 분석 결과는 Fig. 3에 도시하였다. 그 결과 휘발유로 오염된 인공토양의 TPH 농도는 170 ± 53 mg/kg 이었고, 경유는 9,049 ± 253 mg/kg이었다.
- 유종에 따른 오염토양 내 TPH 농도 변화를 관찰하기 위해 역시 모래 80%, 카올린 10%, 이탄 10%로 구성된 토양 100 g에 휘발유 및 경유를 10 mL씩 주입하여 토양을 오염 시킨 후 TPH 농도를 각각 분석하였다.
- 토양 내 유기물 함유량에 따른 TPH 분석 결과 변화를 관찰하기 위해 피트모스의 구성비를 변화시켰다. 모래 80 g 및 카올린 20 g로 구성된 토양에 피트모스를 각각 5 g, 10 g 및 20 g씩 혼합한 토양을 준비하였다.
- 2에 도시하였다. 토양은 모래 80%, 카올린 10%, 피트모스 10% 로 구성된 토양을 사용했고, 디젤의 주입량은 5 mL, 10 mL, 20 mL로 변화시켰다. 경유 주입량이 증가할수록 자연스럽게 토양 TPH농도가 증가하는 비례관계이다.
대상 데이터
- OECD토양독성실험을 위한 표준토양 제조방법을 참고하여, 모래는 시멘트 강도 시용험 표준사(KSL 5100, 영원 Hi-Tech)를 채분석하여 500 µm 이하를 사용하였으며, 카올린(kaolin, SAMCHUN)은 별도의 분리 없이 사용하였고, 유기물은 피트모스(peat moss)(Green Peat, Lithuania)를 채쳐서 2 mm 이하의 것을 사용하였다.
- 토양 내 유기물 함유량에 따른 TPH 분석 결과 변화를 관찰하기 위해 피트모스의 구성비를 변화시켰다. 모래 80 g 및 카올린 20 g로 구성된 토양에 피트모스를 각각 5 g, 10 g 및 20 g씩 혼합한 토양을 준비하였다. 이때 전체 혼합 토양 무게에서 피트모스가 차지하는 무게비는 각각 5.
- OECD토양독성실험을 위한 표준토양 제조방법을 참고하여, 모래는 시멘트 강도 시용험 표준사(KSL 5100, 영원 Hi-Tech)를 채분석하여 500 µm 이하를 사용하였으며, 카올린(kaolin, SAMCHUN)은 별도의 분리 없이 사용하였고, 유기물은 피트모스(peat moss)(Green Peat, Lithuania)를 채쳐서 2 mm 이하의 것을 사용하였다. 본 연구에서 사용한 유류는 시판되는 경유 및 휘발유로서 S-Oil 주유소에서 구입하였다.
- 본 연구에서 사용한 토양은 모래, 점토 및 유기물을 혼합한 인공토양을 사용하였다. OECD토양독성실험을 위한 표준토양 제조방법을 참고하여, 모래는 시멘트 강도 시용험 표준사(KSL 5100, 영원 Hi-Tech)를 채분석하여 500 µm 이하를 사용하였으며, 카올린(kaolin, SAMCHUN)은 별도의 분리 없이 사용하였고, 유기물은 피트모스(peat moss)(Green Peat, Lithuania)를 채쳐서 2 mm 이하의 것을 사용하였다.
- 첫째는 모래만을 사용하였고, 두 번째는 모래와 점토를 혼합(이하 ‘모래 + 점토’)한 토양을 사용하였고, 세 번째는 모래, 점토 및 유기물을 혼합(이하 ‘모래 + 점토 + 유기물’)한 토양을 사용하였다.
- 토양 구성에 따른 TPH 분석결과 범위를 관찰하기 위해 세 종류의 토양을 사용하였다. 첫째는 모래만을 사용하였고, 두 번째는 모래와 점토를 혼합(이하 ‘모래 + 점토’)한 토양을 사용하였고, 세 번째는 모래, 점토 및 유기물을 혼합(이하 ‘모래 + 점토 + 유기물’)한 토양을 사용하였다.
데이터처리
- GC 분석 조건은 Table 1에 정리하였다. 본 연구의 모든 실험은 세 번 이상 수행하였으며 측정된 TPH 평균값 및 표준편차를 구하였다.
이론/모형
- 토양에 잔류하는 TPH는 토양공정시험기준에 따라 분석하였다.6) 토양에 잔류하는 유류의 추출은 초음파 추출법에 따라 전처리한 후 용매추출하여 GC/FID (HP 6890)로 분석하였다.
성능/효과
- 1) 석유류 저장시설에서는 주유소가 15,112개소로 67%를 차지하는 만큼 가장 많다.2) 특정토양오염관리대상시설은 저장시설의 설치 년수에 따라 각기 다르지만 정기적인 토양오염도 조사를 받아야 한다.
- 1) 토양 조성에 따른 TPH 농도 분석결과 토양에 점토 및 유기물함유가 많다면 모래로 구성된 토양에 비해 상대적으로 TPH 결과가 적게 얻어졌다. 또한 점토함량이 높은 토양일수록 전처리시 추출효율이 감소하여 실제 값보다 적은 TPH 결과치를 나타내었다.
- 2) 경유 주입량에 따른 토양 TPH 농도 변화 실험 결과 경유 주입량이 많아질수록 높은 TPH 분석결과를 나타내었다. 경유 주입량에 따른 토양 TPH 농도변화 관계는 차후 인위적 유류오염 토양 제조과정에서 TPH 농도를 가늠하거나 부지 정밀조사 결과 유류 유출량 등을 예측하는데 기초 자료로 활용될 수 있다.
- 9%)가 토양오염 우려기준을 초과하는 것으로 나타났다.2) 기준초과항목으로는 BTEX (Benzene, Toluene, ethyl-benzene, Xylenes)가 20건, Total petroleum hydrocarbon (TPH)가 164건, BTEX와 TPH 동시 초과가 54건 등으로 TPH 초과 건수가 가장 높았다. 따라서 우리나라 주요 토양오염현황은 매년 200여개 특정토양오염관리대상시설 업소에 대한 토양오염정화가 필요하며 TPH 오염 사례가 가장 많은 것으로 정리할 수 있다.
- 3) 휘발유와 경유, 동일한 양을 주입하여 오염시킨 토양의 TPH 분석결과 휘발유는 오염 즉시 휘발하여 극히 낮은 TPH 농도를 보여주었다.
- 4) 토양 내 유기물 함유량 변화에 따른 인공오염토양 내 TPH 농도 측정실험에서 유기물 함량이 5% 및 10% 등으로 높아질수록 토양 TPH 측정농도는 증가되지만, 극히 높은 18% 유기물함량조건에서는 전처리 및 용매추출의 불확 실성으로 인해 오히려 낮은 TPH 분석 결과를 보여줄 수 있다.
- 그 결과 휘발유로 오염된 인공토양의 TPH 농도는 170 ± 53 mg/kg 이었고, 경유는 9,049 ± 253 mg/kg이었다.
- 1) 토양 조성에 따른 TPH 농도 분석결과 토양에 점토 및 유기물함유가 많다면 모래로 구성된 토양에 비해 상대적으로 TPH 결과가 적게 얻어졌다. 또한 점토함량이 높은 토양일수록 전처리시 추출효율이 감소하여 실제 값보다 적은 TPH 결과치를 나타내었다.
- 세 가지 토양 조성에 동일한 경유를 혼합하였을 때 TPH 분석결과, 모래 100%일 때 TPH 농도가 가장 높았고, 그 다음은 ‘모래 + 점토 + 유기물’의 토양조성에서 높게 나타났다.
- 즉, ‘모래 + 점토’토양의 카올린 함유량(20%)은 ‘모래 + 점토 + 유기물’토양(카올린 10%였음)에 비해 높았다.
- 피트모스가 5 g 혼합되었을 때의 TPH 분석 농도는 8,155 ± 317 mg/kg이었고, 10 g 혼합되었을 때 토양 TPH 농도는 9,049 ± 253 mg/kg, 20 g 혼합 시 7,275 ± 839 mg/kg로 나타났다.
후속연구
- 1) 석유류 저장시설에서는 주유소가 15,112개소로 67%를 차지하는 만큼 가장 많다.2) 특정토양오염관리대상시설은 저장시설의 설치 년수에 따라 각기 다르지만 정기적인 토양오염도 조사를 받아야 한다. 2013년도 석유류 제조 및 저장시설에 대한 토양오염도 조사결과 8,245개소 중 238개 업소(2.
- Fig. 2와 같은 경유 주입량에 따른 토양 TPH 농도변화 관계는 차후 인위적 유류오염 토양 제조과정에서 TPH 농도를 가늠하거나 또는 부지 정밀조사 결과 유류 유출량 등을 예측하는데 기초자료로 활용될 수 있다.
- 2) 경유 주입량에 따른 토양 TPH 농도 변화 실험 결과 경유 주입량이 많아질수록 높은 TPH 분석결과를 나타내었다. 경유 주입량에 따른 토양 TPH 농도변화 관계는 차후 인위적 유류오염 토양 제조과정에서 TPH 농도를 가늠하거나 부지 정밀조사 결과 유류 유출량 등을 예측하는데 기초 자료로 활용될 수 있다.
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