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문제 정의
- 3. Guideline logic for the treatment technology matching system developed in this study.
- 본 연구는 국내 오염 부지 특성, 오염원 특성, 현장 적용 정화 기술에 대한 자료를 수집하고 분석하여, 국내 오염부지 특성에 따라 최적의 토양 정화기술을 선정할 수 있는 오염토양 정화 기술매칭기준 logic을 개발함으로써, 국내 오염 부지를 정화하려는 수요자에게 현장에 가장 적합한 정화기술 선정이 가능하도록 하는 국내 오염 부지에 적합한 ‘국내 오염토양 정화기술매칭기준안’을 제안하는데 그 목적이 있다.
- 실제 정화가 이루어진 국내 토양오염 정화부지의 자료를 사용하여 본 연구에서 개발된 정화기술매칭 기준안의 평가인자들(오염원별, 부지내외, 오염원특성, 토양 및 지반특성, 정화비용 및 기간, 정화목표지역)의 점수 값을 부여한 후, 최종 선정된 정화기술과 실제 부지에 적용된 정화기술을 비교함으로써, 본 연구에서 개발된 정화기술매칭 logic의 신뢰성을 검증하고자 하였다. 실제 정화가 완료된 국내 대표 오염부지 2곳(이하 “A 부지”와 “B 부지”로 명명)을 선정하였으며, 이들의 오염 부지 특성과 평가인자 값들은 Table 5에 나타내었다.
- 토양오염을 효율적으로 정화하기 위해 국내 정화사례를 바탕으로 오염원별 적용가능 한 정화기술 검토, 사회적 요구, 경제성 그리고 향후 부지활용 목적 등에 따라 정화 목표, 비용과 기간 등을 고려하여 정화기술매칭 기준 마련에 필요한 정량화된 평가인자를 도출하고자 하였다. 미국 FRTR(2016)에서는 정화기술별 평가인자를 총 5개로 구분하였으며, 각 평가항목은 정성적으로 표기하도록 되어있다(평균 이상, 평균, 평균 이하로 표시).
- 점수화 방법은 각 오염토량 구간에 적용된 정화기술 최대건수에서 최소건수를 뺀 값을 5로 나누어 5개의 급간을 설정한 후, 급간별로 1(최소)~5점(최대)의 점수를 선형적으로 부여하였다. 특정 오염 부지에 대하여 기술 수요자의 오염토량 구간 선택에 따라 정화기술별 가중치 점수가 정해지고, 가장 높은 점수를 받은 정화기술이 본 오염 부지에 적용가능성이 높은 정화기술로 제시하도록 하였다. 예를 들면 중금속오염 부지이며, 오염토량이 500 m3 미만인 경우 토양세척법(5점), 식물정화법(2점) 순으로 제시되어 토양세척법이 가장 적합한 것으로 나타났다.
제안 방법
- FRTR 기준에서 1단계로 제한된 적용가능 기술선별 단계(Fig. 2)를 세단계로 세분화하여, 오염원에 따른 정화기술을 단순히 ‘Yes or No’ 방식으로 선택하는 과정에 오염부지와 오염원 특성에 따라 정화기술을 선별하는 단계를 추가하였다.
- FRTR 분류에 따라 정화기술별(생물학적처리, 물리·화학적처리, 열적처리)로 분류하여 해당 정화기술 적용 시 고려해야 하는 토양특성인자 및 인자의 적정범위를 세분화하였다.
- 2%)순 이었다. 각 목표 지역별로 최대 적용건수에서 최소 적용건수를 뺀 값을 10으로 나누어 그 값을 급간으로 10개의 급간을 설정하여 각 급간별로 1(최소)~10점(최대)을 부여함으로써, 특정 오염부지에 대하여 기술 수요자의 정화목표 선택에 따라 정화기술 평가점수를 결정하였다.
- 기술 수요자가 정화대상부지 상황에 따라 정화위치를 부지내외로 선택할 경우, 가능한 정화기술을 선별함과 동시에 기존의 오염부지 정화에 적용한 빈도수에 따라 우선순위 정화기술 점수(10점 만점)로 제시하여 기술 수요자가 원하는 최적정화기술 도출이 가능하도록 하였으며, 이것을 국내 정화사례의 주 오염원인 유류와 중 금속 사례에 적용하였다. 국내 유류오염 정화사례 665건(부지내 273건, 부지외 392건) 및 중금속 정화사례 26건(부지내 14건, 부지외 12건) 분석 결과를 토대로 적용 정화기술 11가지를 도출하였으며, 이를 부지내외로 선별하여 최대 적용건수에서 최소 적용건수를 뺀 값을 10으로 나누고 이 값을 급간(class interval)으로 설정한 후, 10개의 급간별로 선형가중치 부여방법으로 1(최소)~10점(최대)의 점수를 부여하였다(Table 4). 이러한 가중치 부여 점수에 따라 기술 수요자가 유류로 오염된 국내 부지 내에서 정화기술을 선택할 경우 2단계 과정에서는 토양경작법(10점), 화학적산화환원법(7점), 토양증기추출법(6점) 순으로 적합한 기술이 제시되게 된다.
- 국내 정화사례 1313건에 적용된 단일·복합기술의 적용건수를 분석하여 적용 건수가 높은 정화기술을 10점 만점으로 점수화하였다.
- 77%를 차지하였다. 국내 정화사례 중 정화비용이 표기되지 않거나 사례가 충분하지 않은 정화기술 4가지(바이오파일, 퇴비화, 소각, 열분해)는 FRTR에 표기된 DB를 활용하였으며, FRTR에서의 기술별 평균정화비용은 2006년에 개발된 정화비용 엔지니어링 프로그램(RACER, Remedial Action Cost Engineering and Requirements)을 통해 산출하였으며, (달러/m3) 단위를 국내 통화로 환산하기 위해 1달러=1,100원으로 계산하였다(FRTR, 2016). 기술 수요자가 요구하는 정화비용에 따라 정화기술을 선정할 수 있도록, 정화기술별로 정화비용을 점수화하였는데, 점수화 방법은 앞서 산출된 정화기술별 평균 비용값에서 최소 비용값을 뺀 후 10으로 급간을 나누어 구간별로 2.
- 이것은 국내 오염토양 정화는 개발 행위 과정 중에 발견되는 경우가 많고, 토양오염이 도심 속 주거밀집 지역에서 많이 발생함에 따라 경제성과 토지 효율성 및 민원발생 분쟁 등을 줄이기 위해 단기간 정화를 선호하기 때문으로 판단된다. 기술 수요자가 요구하는 정화기간에 따라 정화기술을 선정할 수 있도록 정화 기술별 정화기간을 25점 만점으로 점수화하였으며, 점수화 방법은 앞서 산출된 정화기술별 평균 정화기간에서 최소 정화기간을 뺀 후 10으로 급간을 나누어 구간별로 2.5점씩 점수를 부여하여 총점 25점이 되도록 하였다. 단, 정화기술별 최소 정화기간보다 적은 정화기간을 기술 수요자가 제시할 경우 0점이 되고, 평균 정화기간보다 긴 정화기간을 제시할 경우 25점(최대점수)을 부여하게 하였다.
- 국내 정화사례 중 정화비용이 표기되지 않거나 사례가 충분하지 않은 정화기술 4가지(바이오파일, 퇴비화, 소각, 열분해)는 FRTR에 표기된 DB를 활용하였으며, FRTR에서의 기술별 평균정화비용은 2006년에 개발된 정화비용 엔지니어링 프로그램(RACER, Remedial Action Cost Engineering and Requirements)을 통해 산출하였으며, (달러/m3) 단위를 국내 통화로 환산하기 위해 1달러=1,100원으로 계산하였다(FRTR, 2016). 기술 수요자가 요구하는 정화비용에 따라 정화기술을 선정할 수 있도록, 정화기술별로 정화비용을 점수화하였는데, 점수화 방법은 앞서 산출된 정화기술별 평균 비용값에서 최소 비용값을 뺀 후 10으로 급간을 나누어 구간별로 2.5점씩 점수를 부여하여 총점 25점이 되도록 하였다. 단, 정화기술별 최소 비용값보다 적은 비용을 기술 수요자가 제시할 경우 0점이 되며, 평균 비용값을 초과하는 비용을 기술 수요자가 제시할 경우 최대점인 25점이 되도록 하였다.
- 따라서 현장 내 오염 토양 처리시설 설치 및 오염토 굴착 가능여부에 대한 수요자 선택에 따라 적용 가능한 기술을 선별할 수 있도록, ‘Yes’ 또는 ‘No’ 선택과 선택된 기술에 대한 점수화 방식을 활용하였다. 기술 수요자가 정화대상부지 상황에 따라 정화위치를 부지내외로 선택할 경우, 가능한 정화기술을 선별함과 동시에 기존의 오염부지 정화에 적용한 빈도수에 따라 우선순위 정화기술 점수(10점 만점)로 제시하여 기술 수요자가 원하는 최적정화기술 도출이 가능하도록 하였으며, 이것을 국내 정화사례의 주 오염원인 유류와 중 금속 사례에 적용하였다. 국내 유류오염 정화사례 665건(부지내 273건, 부지외 392건) 및 중금속 정화사례 26건(부지내 14건, 부지외 12건) 분석 결과를 토대로 적용 정화기술 11가지를 도출하였으며, 이를 부지내외로 선별하여 최대 적용건수에서 최소 적용건수를 뺀 값을 10으로 나누고 이 값을 급간(class interval)으로 설정한 후, 10개의 급간별로 선형가중치 부여방법으로 1(최소)~10점(최대)의 점수를 부여하였다(Table 4).
- 미국 FRTR에서 정화기술매칭에 사용된 영향인자들은 모두 정성적으로 표시되어 특정 오염 부지에 대하여 가장 적합한 정화기술을 선별하기 위해 정화기술들을 상호 비교하는 것이 불가능하였다(FRTR, 2016). 따라서 본 연구에서는 선정된 평가인자별 정량화를 통해 산출된 최종 점수의 합산으로 정화기술 선정을 위해, 정화 사례 DB 자료를 평가인자별로 모두 분류하여 가중치를 부여하였다. 국내 정화 사례 자료 분석 결과 국내의 경우 토지이용 효율 및 경제성을 중요한 인자로 판단함에 따라 정화 비용 및 정화 기간을 중요한 평가인자로 선정하여 높은 가중치를 부여하였다.
- 따라서 현장 내 오염 토양 처리시설 설치 및 오염토 굴착 가능여부에 대한 수요자 선택에 따라 적용 가능한 기술을 선별할 수 있도록, ‘Yes’ 또는 ‘No’ 선택과 선택된 기술에 대한 점수화 방식을 활용하였다.
- 물리·화학적처리방법은 생물학적처리방법과는 달리 온도, 영양분과 같은 생분해 인자보다는 pH, 미세토함유량, 완충능력, 양이온교환능력(CEC)과 같은 토양의 화학적 특성에 초점을 맞춰 토양특성인자의 점수를 결정하게 하였으며, 열적처리방법은 열처리 장비 투입 시 토양 가소성, 입도분포, 수분함량 등이 효율을 좌우하는 주요 인자로 작용하므로 이를 토양특성인자로 결정하고 적정범위를 균등하게 3 등급화하여 1, 5, 10점으로 점수화하였다(KEITI, 2015).
- FRTR 분류에 따라 정화기술별(생물학적처리, 물리·화학적처리, 열적처리)로 분류하여 해당 정화기술 적용 시 고려해야 하는 토양특성인자 및 인자의 적정범위를 세분화하였다. 생물학적 처리방법의 경우, 미생물 거동조건과 관련 있는 토양함수율(%), 토양온도, 영양염류 농도, 미생물군집농도 등을 토양특성인자로 설정하였으며, 점수화에 필요한 인자의 적정범위 역시 미생물 활동조건에 따라 점수를 부여하되, 3급간으로 단순화하여 1(최소), 5(중간), 10점(최대)으로 점수화하였다. 물리·화학적처리방법은 생물학적처리방법과는 달리 온도, 영양분과 같은 생분해 인자보다는 pH, 미세토함유량, 완충능력, 양이온교환능력(CEC)과 같은 토양의 화학적 특성에 초점을 맞춰 토양특성인자의 점수를 결정하게 하였으며, 열적처리방법은 열처리 장비 투입 시 토양 가소성, 입도분포, 수분함량 등이 효율을 좌우하는 주요 인자로 작용하므로 이를 토양특성인자로 결정하고 적정범위를 균등하게 3 등급화하여 1, 5, 10점으로 점수화하였다(KEITI, 2015).
- 수집된 1313개 토양정화 사례에 대하여 각 오염부지 별 적용된 정화 기술, 부지 내·외(On·Off) 처리, 지상·지중(Ex·In-situ) 처리, 오염물질, 오염면적 및 토량(m3), 최대 오염농도, 정화기간 및 비용, 정화복원 목표지역 등의 인자에 따라 Table 1과 같이 데이터베이스화하였다.
- 국내에서는 2007년 환경부가 제안한 ‘토양오염정화 가이드라인’에서 정화기술 선정에 필요한 정성적인 평가인자들을 일부 제시하였는데, 이중에서 국내 토양정화 사례에서 공통적으로 제시된 정량화가 가능한 토양 특성들을 포함시켜 평가 인자를 선정하였다. 수집된 국내 오염 부지 현황 자료로부터 크게 4가지로 평가인자를 구분하였는데, 정화기술을 적용하는 기술매칭 기여도와 순서에 따라 오염물질, 오염부지 특성, 정화방법, 기타 영향인자군 등으로 구분하였다. 오염물질(오염원)은 휘발성유기화합물, 준/난휘발성유기화합물, 유류, 중금속, 기타 등 총 5가지로 세분하였으며, 오염부지 특성은 오염원 특성과 토양 및 지반특성 등으로 구분하였고, 정화방법은 부지외·내(지중/지상처리)처리로 구분하였다.
- 오염농도별 정화기술을 선별하기 위해 최대오염농도 구간을 중금속의 경우 4구간, 유류의 경우 5구간으로 나누었으며, 구간 설정은 정화 사례 DB분석 및 환경부 오염 토양 정화방법 가이드라인을 참조하였다. 일반적으로 생물학적처리 적용 조건으로 토양 내 미생물균이 활동할 수 있는 오염농도는 TPH 25,000 mg/kg, 중금속 2,500 mg/kg 이하이므로(KOSSGE, 2014), 이를 중간값으로 하여 유류는 5,000 mg/kg 미만, 5,000~25,000 mg/kg, 25,000~50,000 mg/kg, 50,000 mg/kg 이상, 중금속은 500 mg/kg, 500~2,500 mg/kg, 2,500~5,000 mg/kg, 5,000 mg/kg 이상으로 분류하였으며, 수집한 DB 자료로부터 해당 범위에 적용된 정화기술 사례 건수를 점수화하였다.
- 오염물질(오염원)은 휘발성유기화합물, 준/난휘발성유기화합물, 유류, 중금속, 기타 등 총 5가지로 세분하였으며, 오염부지 특성은 오염원 특성과 토양 및 지반특성 등으로 구분하였고, 정화방법은 부지외·내(지중/지상처리)처리로 구분하였다.
- 오염토량 구간별로 적합한 정화기술을 선정하기 위해 부지별 오염토량을 500 m3 미만, 500m3~5,000m3, 5000~25,000 m3, 25,000 m3~100,000 m3, 100,000 m3 이상의 5가지 범위로 분류하고, 해당 범위에 적용된 정화기술 건수를 점수화하였다(총 5점). 점수화 방법은 각 오염토량 구간에 적용된 정화기술 최대건수에서 최소건수를 뺀 값을 5로 나누어 5개의 급간을 설정한 후, 급간별로 1(최소)~5점(최대)의 점수를 선형적으로 부여하였다.
- 3의 4-6단계). 위와 같이 순차적으로 8가지 평가인자 점수를 합산하여, 총 평가점(Final Score: FS)이 가장 높은 점수를 얻은 정화기술이 오염부지에 가장 적합한 정화기술로 제시되도록 개발되었다. 특정 국내 오염부지에 대하여 정화기술을 선정하는 기술매칭하는 과정을 위 logic에서 제시한 총 6단계별로 정리하여 아래에 서술하였다.
- 이상의 5가지 범위로 분류하고, 해당 범위에 적용된 정화기술 건수를 점수화하였다(총 5점). 점수화 방법은 각 오염토량 구간에 적용된 정화기술 최대건수에서 최소건수를 뺀 값을 5로 나누어 5개의 급간을 설정한 후, 급간별로 1(최소)~5점(최대)의 점수를 선형적으로 부여하였다. 특정 오염 부지에 대하여 기술 수요자의 오염토량 구간 선택에 따라 정화기술별 가중치 점수가 정해지고, 가장 높은 점수를 받은 정화기술이 본 오염 부지에 적용가능성이 높은 정화기술로 제시하도록 하였다.
- 국내 오염토양 정화 시 토양오염우려기준의 적용은「토양환경보전법」시행규칙 제1조의5「측량·수로조사 및 지적에 관한 법률」에 따라 1, 2, 3지역별 정화목표기준이 적용된다(MOE, 2016b). 정화 사례 중 정화목표가 제시된 정밀, 검증 및 설계보고서 98건을 분석하여 정화목표지역에 따라 적용된 정화기술건수를 점수화하였다(총 10점). 정화목표가 1지역인 오염 부지에서 가장 많이 적용된 정화기술은 토양경작법(26건, 76.
- 정화기술매칭 3단계 에서는 국내 정화사례 1313건 중 단일기술이 적용되고 오염토량이 기재된 705건에 대하여, 유류 및 중금속 오염부지에 대하여 오염원 특성에 따른 적용가능 정화기술 선별 및 점수화를 실시하여, 수요자가 정화하고자 하는 대상 부지의 오염토량, 오염농도에 따라 선택 가능한 정화기술을 점수화하였으며 총 2가지 평가인자를 적용하였다.
- 2)를 세단계로 세분화하여, 오염원에 따른 정화기술을 단순히 ‘Yes or No’ 방식으로 선택하는 과정에 오염부지와 오염원 특성에 따라 정화기술을 선별하는 단계를 추가하였다. 즉 오염원의 존재 위치에 따라 정화방법을 선정하여 점수화하고, 오염원 특성(오염원 최대농도, 오염 토량)에 따라 점수화한 정화기술을 1차적으로 선별하도록 구체화하였다(Fig. 3의 1-3단계). 2차 정화기술 순위선정 단계에서는 1차 기술선별 단계에서 선발된 정화기술들을 토양/지반특성 관련 4단계, 정화비용과 정화기간 평가인자를 적용하는 5단계, 마지막으로 기타 외부환경 인자를 고려하는 6단계로 평가하며, 총 5가지 평가인자값이 추가로 부여된다(Fig.
- 총 1313건의 국내 정화사례 자료를 활용하여 기존 FRTR의 기술선정 ‘Yes or No’ 방식을 1단계에 활용하고, 8개 평가인자에 가중치를 부여하는 점수화하는 2-6단계를 포함하는 정화기술매칭 logic을 개발하여 국내 오염부지에 적합한 정화기술 선정 체계를 구축할 수 있는 기반을 마련하였다.
- 총 1313건의 정화사례 중 정화비용이 기재되고 단일기술이 적용된 743건에 대하여 정화기술별로 비용을 분석 하였으며, 오염토양 정화비용은 정화설계부터 폐기물 처리까지 사용된 총 정화 부대비용이 포함된 비용이다. 국내 정화사례로부터 평균 오염토양 정화비용의 분포를 분석한 결과, 1 m3 당 100~100,000원이 305건으로 전체 41.
- 일반적으로 생물학적처리 적용 조건으로 토양 내 미생물균이 활동할 수 있는 오염농도는 TPH 25,000 mg/kg, 중금속 2,500 mg/kg 이하이므로(KOSSGE, 2014), 이를 중간값으로 하여 유류는 5,000 mg/kg 미만, 5,000~25,000 mg/kg, 25,000~50,000 mg/kg, 50,000 mg/kg 이상, 중금속은 500 mg/kg, 500~2,500 mg/kg, 2,500~5,000 mg/kg, 5,000 mg/kg 이상으로 분류하였으며, 수집한 DB 자료로부터 해당 범위에 적용된 정화기술 사례 건수를 점수화하였다. 최대오염농도에 따른 정화기술 점수화는 각각의 농도범위별로 최대 적용건수에서 최소 적용건수를 뺀 값을 5로 나누어 5개의 급간을 설정한 후, 급간별로 1(최소)~5점(최대)의 점수를 부여하였다.
대상 데이터
- Table 5의 부지 특성 자료에 의하면 두 부지 모두 유류오염 부지이므로 1단계 오염원별 적용기술 선별 과정에서 유류에 효과적인 정화기술을 선별하여 16개 정화기술 중 적용 가능한 11개의 정화기술이 선정되었다. 2단계 부지내외에 따른 적용기술 선별과정에서 A 부지는 부지 특성상 부지외(Off-site) 정화방법을 선택하였으므로 선별된 11개 정화기술 중 부지외 적용이 가능한 6개 정화기술(토양경작법, 바이오파일법, 퇴비화법, 토양세척법, 열탈착법, 소각법)이 선정되었으며, B 부지는 부지내 원위치(In-situ) 정화방법을 선택하여 11개 정화기술 중 총 5개 정화기술(생물학적분해법, 생물학적 통풍법, 식물재배정화법, 토양세정법, 토양증기추출법)이 선정되었다(Table 6). 두 부지에 대하여 선정된 각 정화기술에 대한 적용성에 대한 가중치 점수(2단계 총 10점)가 산정되었으며, 점수는 Table 6에 나타내었다.
- Table 5의 부지 특성 자료에 의하면 두 부지 모두 유류오염 부지이므로 1단계 오염원별 적용기술 선별 과정에서 유류에 효과적인 정화기술을 선별하여 16개 정화기술 중 적용 가능한 11개의 정화기술이 선정되었다. 2단계 부지내외에 따른 적용기술 선별과정에서 A 부지는 부지 특성상 부지외(Off-site) 정화방법을 선택하였으므로 선별된 11개 정화기술 중 부지외 적용이 가능한 6개 정화기술(토양경작법, 바이오파일법, 퇴비화법, 토양세척법, 열탈착법, 소각법)이 선정되었으며, B 부지는 부지내 원위치(In-situ) 정화방법을 선택하여 11개 정화기술 중 총 5개 정화기술(생물학적분해법, 생물학적 통풍법, 식물재배정화법, 토양세정법, 토양증기추출법)이 선정되었다(Table 6).
- 현재 환경부의 토양지하수오염방지기술개발사업과 산업자원부의 광해방지기술개발사업 등에서 오염 토양 정화에 대한 기술 연구 및 개발이 진행 중이며, 군부대, 주유소 및 저유소, 철도역사, 기타 산업부지 정화 사업 등을 중심으로 현장부지에서 정화효율이 검증된 기술들이 적용되고 있다(MOE, 2010). 본 연구에서는 국내 오염 부지 특성에 적합한 정화기술을 선정하는 기술매칭 기준안을 제안하기 위하여, 한국환경산업기술원이 정부 및 산하기관, 토양정화 기업, 토양관련 학회 등에 요청하여 확보한 국내 오염토양에 적용된 정화기술 사례 총 1313건을 활용하였다(KEITI, 2015). 수집된 1313개 토양정화 사례에 대하여 각 오염부지 별 적용된 정화 기술, 부지 내·외(On·Off) 처리, 지상·지중(Ex·In-situ) 처리, 오염물질, 오염면적 및 토량(m3), 최대 오염농도, 정화기간 및 비용, 정화복원 목표지역 등의 인자에 따라 Table 1과 같이 데이터베이스화하였다.
- 실제 정화가 완료된 국내 대표 오염부지 2곳(이하 “A 부지”와 “B 부지”로 명명)을 선정하였으며, 이들의 오염 부지 특성과 평가인자 값들은 Table 5에 나타내었다.
- 정화비용 및 정화기간 인자값에 따른 적용기술 점수화 5단계는 A 부지의 경우 설계보고서에 기술 수요자가 대상 부지 정화기간을 27개월로 기획한 것으로 나타나, 이에 따라 평가인자 점수를 산정하였으며, B 부지의 경우 기술 수요자가 초기에 8개월로 제안했던 내용을 바탕으로 평가인자 점수를 산정하였다(총 25점). 정화비용 인자값의 경우 A 부지와 B 부지에 대하여 정화 설계보고서에 1 m3 당 각각 150,000원과 300,000원으로 제시한 비용을 적용하였다(총 25점). 마지막 6단계 기술 상용화 및 정화목표 지역에 따른 점수화 단계에서는 기술 상용화 정도에 따라 선별된 정화기술의 점수를 산정하였으며(총 10점), A 부지와 B 부지의 정화목표는 1지역과 3지역으로 나타나 이에 근거하여 정화기술 점수를 산정하였다(총 10점).
- 1에 나타내었다. 총 1313건의 국내 오염 부지 정화 사례 분석을 통해 정회기술매칭 기준에 적용하기 위한 9개 평가인자를 선정하였으며 이를 미국 FRTR의 정화기술매칭에 사용한 5개의 평가인자와 비교하여 Table 3에 나타내었다.
데이터처리
- 즉 수집한 국내 오염토양 정화 사례 자료를 평가인자별, 정화기술별로 정리한 후, 각 평가인자에 대한 정화 사례들의 ‘최대값(또는 평균값)’과 ‘최소값’을 평가인자 항목 당 부여하는 가중치의 ‘최대값’과 ‘최소값’으로 설정하여 그 사이 구간 값에 대하여 선형 가중치(Linear weight)를 부여함으로서, 특정 오염 부지에 대하여 선별된 정화기술의 각 평가인자별 점수를 합산하여 최적의 정화기술을 선정하기 위한 최종 평가값(FS: Final score)으로 사용하였다(Lee, 2010; Jung et al., 2015).
이론/모형
- 선정된 정화기술에 대하여 평가인자별 가중치 부여 방법은 기존의 토양오염 부지 우선 순위 선정이나 정화 우선순위 선정을 위해 국내외에서 사용하였던 선형 가중치를 이용하여 내삽하는 과정(Linear Interpolation process)을 이용하여 등급화하는 방법을 적용하였다(USEPA, 1992; MOE, 2006; CCME, 2008; Jeong et al., 2011). 즉 수집한 국내 오염토양 정화 사례 자료를 평가인자별, 정화기술별로 정리한 후, 각 평가인자에 대한 정화 사례들의 ‘최대값(또는 평균값)’과 ‘최소값’을 평가인자 항목 당 부여하는 가중치의 ‘최대값’과 ‘최소값’으로 설정하여 그 사이 구간 값에 대하여 선형 가중치(Linear weight)를 부여함으로서, 특정 오염 부지에 대하여 선별된 정화기술의 각 평가인자별 점수를 합산하여 최적의 정화기술을 선정하기 위한 최종 평가값(FS: Final score)으로 사용하였다(Lee, 2010; Jung et al.
성능/효과
- 1313건 정화사례 중 정화기간이 기재되고 단일기술이 적용된 692건에 대해 정화기술별로 비용을 분석한 결과, 1~6개월 내 정화가 완료된 사례가 305건(44.08%), 6~12개월이 160건(23.12%), 12~24개월이 167건(24.13%)으로 국내 오염토양 정화 시 1년 이내 정화를 완료하는 사례가 전체의 67.2%로 나타났다. 이것은 국내 오염토양 정화는 개발 행위 과정 중에 발견되는 경우가 많고, 토양오염이 도심 속 주거밀집 지역에서 많이 발생함에 따라 경제성과 토지 효율성 및 민원발생 분쟁 등을 줄이기 위해 단기간 정화를 선호하기 때문으로 판단된다.
- 두 부지에 대하여 선정된 각 정화기술에 대한 적용성에 대한 가중치 점수(2단계 총 10점)가 산정되었으며, 점수는 Table 6에 나타내었다. 3단계 오염원 특성에 따른 적용기술 점수화 과정에서는 A 부지와 B 부지의 경우 오염토양의 최대 TPH 농도는 각각 20,767 mg/kg, 23,595 mg/kg이며, 오염토량은 각각 12,173 m3, 18,376 m3으로, 평가인자별 등급 구간에 따른 가중치 점수가 산정되었다(오염농도와 오염토량 인자 각각 최대 5점)(Table 6).
- A 부지는 실제 현장에서 토양경작법으로 정화한 것으로 나타나 본 정화기술매칭 결과와 일치하였다. B 부지의 경우 정화기술매칭 결과 선정된 정화기술 중에서 생물학적분해법이 최종평가값 58.5점으로 가장 높은 점수를 획득하여 적정 기술로 선정되었으며, 토양증기추출법(51.5점), 토양세정법(48.5점) 순으로 나타났다. A 부지와는 다르게 세 가지 정화기술의 점수차이가 크게 나지 않아 현장 부지에서는 세 기술을 적용하는데 큰 변별력은 없을 것으로 판단되었다.
- 총 1313건의 정화사례 중 정화비용이 기재되고 단일기술이 적용된 743건에 대하여 정화기술별로 비용을 분석 하였으며, 오염토양 정화비용은 정화설계부터 폐기물 처리까지 사용된 총 정화 부대비용이 포함된 비용이다. 국내 정화사례로부터 평균 오염토양 정화비용의 분포를 분석한 결과, 1 m3 당 100~100,000원이 305건으로 전체 41.05%를 차지하였으며, 1 m3 당 100,000~500,000원이 310건(41.72%)으로 국내 토양오염 정화 시 1 m3 당 500,000원 이내의 정화비용이 지출된 오염 부지가 82.77%를 차지하였다. 국내 정화사례 중 정화비용이 표기되지 않거나 사례가 충분하지 않은 정화기술 4가지(바이오파일, 퇴비화, 소각, 열분해)는 FRTR에 표기된 DB를 활용하였으며, FRTR에서의 기술별 평균정화비용은 2006년에 개발된 정화비용 엔지니어링 프로그램(RACER, Remedial Action Cost Engineering and Requirements)을 통해 산출하였으며, (달러/m3) 단위를 국내 통화로 환산하기 위해 1달러=1,100원으로 계산하였다(FRTR, 2016).
- 국내 정화사례 1313건에 적용된 단일·복합기술의 적용건수를 분석하여 적용 건수가 높은 정화기술을 10점 만점으로 점수화하였다. 국내 정화사례의 경우 토양경작법, 토양증기추출법, 화학적산화환원법, 생물학적통풍법과 토양세척법이 정화기술이 전체 정화사례 적용건수의 87.74%를 차지하였다. 각 정화기술별 기술 상용화 점수화 과정은 기술별 부지 적용 건수를 비율(%)로 나타낸 후, 최대 적용 기술인 토양경작법의 비율(43.
- 실제 현장에서는 B 부지가 토양과 지하수가 함께 오염되어 토양·지하수 동시정화가 필요한 부지특성을 고려하여 토양세정법으로 정화한 것으로 보고되었다. 대표적인 국내 오염 부지에 대하여 본 오염토양 정화기술매칭기준을 적용하여 선정된 정화기술과 실제 현장에 적용한 정화기술이 거의 일치하는 것으로 나타나, 본 연구를 통해 제안한 정화기술매칭기준의 신뢰성을 검증할 수 있었다.
- A 부지와 B 부지 정화를 위해 선정된 정화기술들에 대한 평가인자별 점수와 최종 평가 점수는 Table 6에 나타내었다. 본 정화기술매칭 logic을 이용하여 A 부지에 대한 정화기술을 선정한 결과, 토양경작법이 최종 평가값(FS) 85점으로 최적의 정화기술로 선정되었으며, 토양세척법(52.5점), 바이오파일법(42.5점) 순으로 나타났다. A 부지는 실제 현장에서 토양경작법으로 정화한 것으로 나타나 본 정화기술매칭 결과와 일치하였다.
- 오염토양 정화기술은 개발 상태에 따라 상용화 되어 현장에서 활용 중(Full-scale)이거나, 파일럿 단계(Pilot-scale), 실험단계(Lab-scale)로 구분하였으며, 환경부에서 현재 국내 정화기술로 환경부에 고시된 16개 정화 기술로 1313건 정화사례를 분류한 결과(MOE, 2016a), 소각과 열분해법은 상용화된 기술이지만 국내에 아직 적용되지 않은 기술이었고, 용제추출법과 유리화법 또한 국내 적용 사례가 없었으며, 유리화법은 미국 FRTR 자료에서도 미국 내 적용사례가 없는 것으로 나타났다. 오염원별로 적용된 정화기술을 분류한 결과, 유류오염에는 토양경작법이 62.1%(747건)으로 가장 높았으며, 토양증기추출법 20.9%(251건), 화학적산화환원법 19.6%(236건)순이었다. 중금속오염토양에 적용한 정화기술은 토양세척법 60.
- 6%(47건), 유류와 중금속이 복합오염된 경우가 4%(53건)으로 나타났다. 오염토양 정화기술은 개발 상태에 따라 상용화 되어 현장에서 활용 중(Full-scale)이거나, 파일럿 단계(Pilot-scale), 실험단계(Lab-scale)로 구분하였으며, 환경부에서 현재 국내 정화기술로 환경부에 고시된 16개 정화 기술로 1313건 정화사례를 분류한 결과(MOE, 2016a), 소각과 열분해법은 상용화된 기술이지만 국내에 아직 적용되지 않은 기술이었고, 용제추출법과 유리화법 또한 국내 적용 사례가 없었으며, 유리화법은 미국 FRTR 자료에서도 미국 내 적용사례가 없는 것으로 나타났다. 오염원별로 적용된 정화기술을 분류한 결과, 유류오염에는 토양경작법이 62.
- 332)에 따라 최대 10점에서 최소 1점을 부여하였다. 위 방법에 의하면 가장 높은 기술 상용화 점수를 받은 정화기술(10점)은 토양경작법(797건, 43.43%)이며, 토양증기추출법과 화학적산화환원법이 약 13%으로 4점, 생물학적통풍법과 토양세척법이 약 8%로 2점이 부여되었으며, 그 외 기술들은 국내 적용 건수가 토양경작법에 비해 매우 미비하여 모두 1점으로 점수화 하였다.
- 이에 반해, 본 연구에서 제시한 정화기술매칭 기준 logic은 국내 정화사례를 수집·분석한 결과를 기존 FRTR 기준과 환경부 ‘오염토양 정화방법 가이드라인’의 기준에 추가하여 정화기술 선정에 필요한 총 9개 평가인자를 선정하고(이 중 8개는 정량화된 인자), 각 평가인자의 가중치 점수를 합산한 최종 점수에 의하여 적합한 정화기술이 선정되는 체계로 이루어져있다.
- 정화기술 사례 자료로부터 정화부지를 오염원별로 분류한 결과, 국내에서 정화한 오염 현장은 유류오염이 91.6%(1203건)으로 가장 높았으며, 중금속 오염이 3.6%(47건), 유류와 중금속이 복합오염된 경우가 4%(53건)으로 나타났다. 오염토양 정화기술은 개발 상태에 따라 상용화 되어 현장에서 활용 중(Full-scale)이거나, 파일럿 단계(Pilot-scale), 실험단계(Lab-scale)로 구분하였으며, 환경부에서 현재 국내 정화기술로 환경부에 고시된 16개 정화 기술로 1313건 정화사례를 분류한 결과(MOE, 2016a), 소각과 열분해법은 상용화된 기술이지만 국내에 아직 적용되지 않은 기술이었고, 용제추출법과 유리화법 또한 국내 적용 사례가 없었으며, 유리화법은 미국 FRTR 자료에서도 미국 내 적용사례가 없는 것으로 나타났다.
- 정화 사례 중 정화목표가 제시된 정밀, 검증 및 설계보고서 98건을 분석하여 정화목표지역에 따라 적용된 정화기술건수를 점수화하였다(총 10점). 정화목표가 1지역인 오염 부지에서 가장 많이 적용된 정화기술은 토양경작법(26건, 76.4%)이며, 토양세척법(13건, 38.2%), 열탈착법(7건, 20.5%)순으로 나타났으며, 2지역인 오염 부지의 경우, 토양경작법(19건, 82.6%), 화학적산화환원법(8건, 34.7%), 토양세척법(5건, 21.3%)순으로 나타났다. 정화목표가 3지역인 오염 부지에서 가장 많이 적용된 정화기술은 토양경작법(34건,82.
- 3%)순으로 나타났다. 정화목표가 3지역인 오염 부지에서 가장 많이 적용된 정화기술은 토양경작법(34건,82.9%)으로 나타났으며, 화학적산화환원법(10건, 24.4%), 토양증기추출법(5건, 12.2%)순 이었다. 각 목표 지역별로 최대 적용건수에서 최소 적용건수를 뺀 값을 10으로 나누어 그 값을 급간으로 10개의 급간을 설정하여 각 급간별로 1(최소)~10점(최대)을 부여함으로써, 특정 오염부지에 대하여 기술 수요자의 정화목표 선택에 따라 정화기술 평가점수를 결정하였다.
- 6%(236건)순이었다. 중금속오염토양에 적용한 정화기술은 토양세척법 60.4%(32건), 토양경작법 54.7%(29건)순으로 나타나며, 유류와 중금속이 복합으로 오염된 토양 정화에는 토양세척법 61.5%(32건), 토양경작법 55.8%(29건) 순으로 나타났다. 총 16개 정화기술에 대하여 1313 개 국내 오염원 별 적용된 정화기술 분류 결과를 Table 2에 나타내었다.
후속연구
- 이러한 가중치 부여 점수에 따라 기술 수요자가 유류로 오염된 국내 부지 내에서 정화기술을 선택할 경우 2단계 과정에서는 토양경작법(10점), 화학적산화환원법(7점), 토양증기추출법(6점) 순으로 적합한 기술이 제시되게 된다. 국내 정화사례에 아직 적용되지 않았거나, 사례 건수가 매우 적어 DB 분석이 되지 않은 5가지 정화기술(퇴비화법, 용제추출법, 유리화법, 소각법, 열분해법)의 경우, 급간의 최저점수(1점)을 적용하였고, 추후 정화사례 자료가 추가로 확보되면 적용건수에 따라 급간(class interval)을 다시 조정하여 정화기술매칭에 사용할 계획이다.
- 5점, 토양세정법은 10점으로 부여된다. 위와 같이 오염 부지에 적합한 정화기술을 선정하기 위한 4단계에서 토양 및 부지특성 인자값이 필요하지만, 국내 정화가 완료된 설계 및 검증보고서에서는 해당 부지의 토양 및 부지특성이 제대로 기재되지 않아, 향 후 부지 정화 시 통일된 토양 및 부지특성 인자값에 대한 정보를 의무적으로 표기하여 향 후 활용할 수 있도록 하는 과정이 필요한 것으로 나타났다.
- 미국 FRTR에서 사용하고 있는 정화기술매칭 방법은 적용 가능한 정화기술을 우선순위 없이 나열하는 정성적 선정방법이나, 본 연구에서 제안한 정화기술매칭 기준안은 평가 인자값을 국내 정화 사례에 근거하여 정량화하고, 단계별 점수화를 통해 객관적으로 정화기술을 선정하되, 기술 수요자가 부지환경에 따라 정화기술을 비교할 수 있은 ‘troubleshooting’ 방식을 일부 적용함으로써, 기술 수요자 측면을 최대한으로 고려한 기술매칭 방법이라는 점에서 독창성이 있다. 향후 국내 정화자료가 미 확보된 정화기술의 추가자료 확보를 통한 정화사례 DB 보완, 적용한 평가인자와 가중치 값의 근거마련 및 상용화를 위한 합리성 검증, 확보된 자료의 통계분석을 통한 급간 및 점수교정 등 기술매칭 상용화를 위한 고도화 작업이 추가적으로 필요하다.
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