[논문]해양 오염퇴적물 정화를 위한 원통관과 클램쉘을 이용한 피복 기술의 비교

강구; 홍성구; 김영기; 박성직

doi:10.5394/kinpr.2017.41.4.195

해양 오염퇴적물 정화를 위한 원통관과 클램쉘을 이용한 피복 기술의 비교
Comparison of Pipeline and Clamshell Capping Technologies for the Remediation of Contaminated Marine Sediments 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.41 no.4, 2017년, pp.195 - 206

강구 (한경대학교 해양과학기술연구센터) , 홍성구 (한경대학교 지역자원시스템공학과) , 김영기 (한경대학교 화학공학과) , 박성직 (한경대학교 농촌환경과학연구소)

초록
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국내에 원위치 피복기술의 적용 사례가 전무한 가운데 본 연구에서는 부산 N항을 대상으로 피복 기술에 대한 시범 사업을 수행하였다. 오염 정화를 위하여 원통관과 클램쉘을 이용한 피복 공법이 적용되었다. 두 공법의 피복형상 변화, 퇴적물 오염도 변화, 공정 소요시간, 소요비용을 산정하고 비교하였다. 원통관 공법과 클램쉘 공법 모두 목표 두께인 50 cm를 평균적으로 만족하였다. 그러나 원통관 공법은 해저지형 변화에 민감하게 반응하지 못하는 단점을 가지고 있어 비균일한 피복형상을 나타내었다. 원통과 공법과 클램쉘 공법 적용 시 유기물 함량은 매우 감소하였지만, pH의 뚜렷한 변화는 없었다. Cd, Ni, Zn의 유기물 및 잔류 형태의 비율이 피복 후 증가하였다. 원통관 공법의 경우 클램쉘 공법에 비해 공정 소요시간이 약 4배 정도 더 소요되었다. 클램쉘 공법의 시공비용은 원통관 공법에 비해 약 40% 절감 되는 것으로 나타났다. 오염 퇴적물 정화 효율에 대한 평가를 위해서는 최소 2년 이상의 장기적인 모니터링이 진행되어야 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In situ capping technology for marine sediment pollution control has never been applied in South Korea. In this study a pilot project for the capping was carried out in Busan N Harbor. Pipeline and clamshell capping technologies were implemented for the pollution control. Changes of capping shapes, sediment contamination, and the time and costs required for the two constructions were compared. Both the pipeline and clamshell technologies were found to satisfy the target thickness of 50 cm on average. However, the pipeline method did not operate sensitively in terms of change of the sea floor topography, resulting in an uneven shape and a thickness. Organic carbon and ignition loss quite decreased after the pipeline or the clamshell capping while pH showed no significant change. Organic and residual fraction of Cd, Ni, and Zn in the sediments appeared to decrease after all cappings. The pipeline method took a construction time four times as much as the clamshell method. The clamshell method was demonstrated to reduce the construction cost by about 40% compared with the pipeline method. However, a monitoring for all the parameters needs to be conducted at least two years in order to better evaluate an efficiency of the pollution control by these capping constructions.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

원통관 공법과 클램쉘 공법을 동일한 작업면적을 대상으로 소요 비용을 비교한 결과 원통관 공법은 829,787,985 원이 소요되었고 클램쉘 공법은 477,597,543원이 소요되어 원통관 공법이 클램쉘 공법에 비해 약 40% 비용소비가 큰 것으로 나타났다. 국내의 경우 원위치 피복기술의 적용사례가 전무한 가운데 본 연구에서는 시범적인 사업을 실시하였고 이를 통해 기초적인 자료를 제시하고자 하였다. 본 연구는 오염퇴적물 정화에 최종목표를 두고 있지만 오염정화 효율을 위해서는 최소 2년 정도의 기간 동안 지속적인 모니터링이 진행되어야 한다.
이에 본 연구에서는 국내에서의 원위치 피복 공법 적용성을 검토하기 위하여 부산 N항을 대상으로 원통관 피복 공법과 클램쉘 피복 공법을 각각 적용하였고, 이에 따른 피복 형상 및 퇴적물의 오염도 변화를 살펴보았다. 또한 피복 공법별 공정기간, 소요비용을 산출하여 향후 원위치 피복적용 을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다.
본 연구에서는 부산 N항을 대상으로 2015년과 2016년에 오염퇴적물 정화를 위한 원위치 피복 시공을 실시하였고 이에 따른 피복형상 및 피복에 따른 퇴적물의 오염도 변화, 피복공법별 공정기간과 소요 비용을 산출하여 향후 원위치 피복공법 적용을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다. 원통관 공법과 클램쉘 공법 모두 피복소재의 목표두께인 50 cm를 만족하는 결과를 나타내어 두 공법 모두 적용 가능한 공법으로 판단하였다.
28 mm). 부산 N항 오염퇴적물의 원위치 피복 형상은 오염 퇴적물 상층에 20 cm 두께의 반응성 피복(제올라이트)층과 30 cm 두께의 보호층을 형성하여 반응성 피복층에 의한 화학적 고립 및 안정화와 보호층 형성으로 유체 및 저서생물에 의한 피복소재의 유실을 방지하고자 하였다(Fig. 2).
이에 본 연구에서는 국내에서의 원위치 피복 공법 적용성을 검토하기 위하여 부산 N항을 대상으로 원통관 피복 공법과 클램쉘 피복 공법을 각각 적용하였고, 이에 따른 피복 형상 및 퇴적물의 오염도 변화를 살펴보았다. 또한 피복 공법별 공정기간, 소요비용을 산출하여 향후 원위치 피복적용 을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다.

제안 방법

2015년과 2016년에 수행한 원통관 공법과 클램쉘 공법의 공정소요기간 및 소요비용을 산출하여 상호 비교하기 위해서 본 연구진에서는 동일한 작업 면적을 적용하고자 하였고 소요비용의 기초자료는 시공사의 자료를 참조하여 산출하였다(Table 3). 15,000 m2의 동일한 작업면적을 가정하였을 때 소요되는 작업기간의 경우 원통관 공법은 약 4.
2015년도 피복시공에 따른 퇴적물의 오염도 변화를 분석하기 위하여 피복 시공 전인 2015년 2월과 피복 시공 3개월 후인 2015년 5월의 퇴적물을 분석하였다. 퇴적물의 시료 채취 위치와 방법으로는 피복 시공 전인 2015년 2월에는 St.
해저지형조사는 자료의 품질향상을 위해 50% 이상 중첩조사가 되도록 설계하였고, 해상위치는 N71 GNSS(CHC)의 Network RTK-GPS를 이용하여 결정하였다. GPS의 정보를 쉽게 가시화하기 위해서 수치지도와 연결하여 수치해도 및 GPS의 정확도를 확인하였다. 조사선이 계획된 항적선을 정확하게 항해할 수 있도록 RTK-GPS와 함께 네비게이션 프로그램인 Hypack을 사용하였다.
이를 위하여 449 톤급 작업바지선과 414 톤급의 피복소재 운송용 바지선을 21 톤급의 예인선을 이용하여 작업구역에 이동시킨 후 작업 바지선에 고정밀위성항법장치 (differential global positioning system, DGPS)를 설치하여 투하지점에 정밀하게 위치시켰다. 바지선의 선형이동을 정확하게 수행하기 위하여 2개의 DGPS를 설치하여 바지선의 선형을 파악하였다. 바지선의 이동은 선미와 후미에 각각 2개의 앵커를 자동윈치로 조절하여 예인선의 이동 없이 바지선의 이동이 가능하게 하였다.
클램쉘 공법을 위해 상자형 버켓을 피복재 포설용 크레인에 설치하였고, 상자형 버켓 하단을 개패할 수 있도록 하였다. 바지선의 위치설정을 위해 DGPS를 이용하여 작업 바지선을 작업 장소에 정확하게 유도하여 앵커링을 하였다. 이후 버켓이 설치된 해상 크레인과 버켓 내 피복소재 충진을 위한 소형 크레인의 작업 위치를 확보한 후 해역의 특성을 고려하기 위하여 피복재 포설 전 예비 투하 테스트를 실시하였다.
부산 N항 오염퇴적물의 원위치 피복을 위한 피복소재로는 국내에서 쉽게 공급받을 수 있으며 양이온교환능력을 통해 중금속의 흡착 및 안정화에 효과적인 것으로 알려진 천연제올라이트와 피복의 유실과 저서 생물의 활동성을 위한 보호층 형성을 위해 해사를 사용하였다. 천연 제올라이트는 경북 포항에 위치한 주식회사 렉셈에서 중간 입도(D50) 3.
00 m로 나타났다. 부산 N항 표층 퇴적물의 중금속 오염 현황을 분석하기 위하여 Fig 1(b)와 같이 시료채취 지점을 선정하여 해양환경공정시험기준에 토대로 시료채취 및 분석을 수행하였다.
2015년에 수행한 시공에서는 위치 이동을 비교적 정밀하게 제어하기 위하여 Fig 3과 같이 세팅바지(setting barge)에 원통관을 부착하여 25 m × 25 m의 면적을 대상으로 피복재를 포설하였다. 이를 위하여 449 톤급 작업바지선과 414 톤급의 피복소재 운송용 바지선을 21 톤급의 예인선을 이용하여 작업구역에 이동시킨 후 작업 바지선에 고정밀위성항법장치 (differential global positioning system, DGPS)를 설치하여 투하지점에 정밀하게 위치시켰다. 바지선의 선형이동을 정확하게 수행하기 위하여 2개의 DGPS를 설치하여 바지선의 선형을 파악하였다.
8 m3)씩을 투하하여 총 289지점에 대하여 반응성 피복소재인 천연 제올라이트를 피복한 후 보호층으로 해사를 포설하였다. 이에 따른 피복시공은 5일간 수행하였다.
바지선의 위치설정을 위해 DGPS를 이용하여 작업 바지선을 작업 장소에 정확하게 유도하여 앵커링을 하였다. 이후 버켓이 설치된 해상 크레인과 버켓 내 피복소재 충진을 위한 소형 크레인의 작업 위치를 확보한 후 해역의 특성을 고려하기 위하여 피복재 포설 전 예비 투하 테스트를 실시하였다. 예비 투하 테스트의 경우 해저면으로부터 일정 높이 간격으로 제올라이트 및 해사를 투하하여 형상 변화를 잠수 조사를 통해 확인하였고 이에 따른 적절한 투하 높이는 해저면에서 2m 높이로 판단하였다.
예비 투하 테스트의 경우 해저면으로부터 일정 높이 간격으로 제올라이트 및 해사를 투하하여 형상 변화를 잠수 조사를 통해 확인하였고 이에 따른 적절한 투하 높이는 해저면에서 2m 높이로 판단하였다. 이후 크레인 상부에 설치된 DGPS를 통해 포설위치 및 간격을 설정한 후 포설을 실시하였다. 작업간격은 3m 단위로 격자를 구성하여 포설하였다.
이후 크레인 상부에 설치된 DGPS를 통해 포설위치 및 간격을 설정한 후 포설을 실시하였다. 작업간격은 3m 단위로 격자를 구성하여 포설하였다. 이에 따라 총 투하 지점은 1089지점으로 설정하였다.
바지선의 이동은 선미와 후미에 각각 2개의 앵커를 자동윈치로 조절하여 예인선의 이동 없이 바지선의 이동이 가능하게 하였다. 천연 제올라이트와 해사의 피복은 조류 등 해양 물리현상에 의한 영향을 최소화하기 위해 직경 70 cm의 원통관을 해저면 7 m 수심까지 연장하여 해저에서 자유 낙하하도록 하였고, 깔대기 형태의 호퍼 케이스와 원통관을 작업 바지선에 고정거치 시킨 후 시범 투하를 실시하여 해저면과 원통관 사이의 적절한 높이를 산출하였다. 피복 시공 간격은 1.
퇴적물 내 중금속 총량은 중금속 연속추출법의 1∼5 단계의 농도를 합하여 산정하였다. 추출된 용액은 0.45 ㎛ 여과지로 여과 후 ICP-OES(Perkin-Elmer, Optima 8300, USA)로 측정하였다.
4). 클램쉘 공법을 위해 상자형 버켓을 피복재 포설용 크레인에 설치하였고, 상자형 버켓 하단을 개패할 수 있도록 하였다. 바지선의 위치설정을 위해 DGPS를 이용하여 작업 바지선을 작업 장소에 정확하게 유도하여 앵커링을 하였다.
퇴적물 내 중금속 총량은 중금속 연속추출법의 1∼5 단계의 농도를 합하여 산정하였다.
채취된 시료는 고르게 교반 후, 협잡물을 제거한 후 실험에 사용하였다. 퇴적물의 pH는 퇴적물과 증류수를 1:5 비율(w/v)로 혼합 후 1시간 교반하여 pH 측정기(Sevenmulti S40, Mettler Toledo, Switzerland)로 측정하였다. 퇴적물의 유기 탄소(organic carbon)를 분석하기 위하여 건조 퇴적물을 HCl로 전처리 후 원소 분석기(Elemental Analyzer 2400 Series Ⅱ, Perken Elmer, USA)로 분석하였다.
퇴적물의 pH는 퇴적물과 증류수를 1:5 비율(w/v)로 혼합 후 1시간 교반하여 pH 측정기(Sevenmulti S40, Mettler Toledo, Switzerland)로 측정하였다. 퇴적물의 유기 탄소(organic carbon)를 분석하기 위하여 건조 퇴적물을 HCl로 전처리 후 원소 분석기(Elemental Analyzer 2400 Series Ⅱ, Perken Elmer, USA)로 분석하였다. 강열감량(ignition loss)은 550℃에서 2시간 동안 열처리 후 무게변화를 통해 산출하였다.
피복 시공 간격은 1.5∼2.0 m로 소형 굴삭기(backhoe) 1버켓(용량 0.8 m3)씩을 투하하여 총 289지점에 대하여 반응성 피복소재인 천연 제올라이트를 피복한 후 보호층으로 해사를 포설하였다.
피복시공 대상지역의 해저지형을 정밀하게 분석하여 시공 상태를 점검하고자 해저지형 조사를 실시하였다. 해저지형조사는 국제 수로 기구(international hydrographic organization, IHO)의 특등급 멀티빔음향측심기(multibeam echo-sounder, sonic 2024, R2sonic, USA)를 이용하여 시공 대상 지역을 분석하였다.
조사선이 계획된 항적선을 정확하게 항해할 수 있도록 RTK-GPS와 함께 네비게이션 프로그램인 Hypack을 사용하였다. 해저 지형조사는 피복 시공전과 피복 시공후로 나누어 총 2회씩 실시하였다.
피복시공 대상지역의 해저지형을 정밀하게 분석하여 시공 상태를 점검하고자 해저지형 조사를 실시하였다. 해저지형조사는 국제 수로 기구(international hydrographic organization, IHO)의 특등급 멀티빔음향측심기(multibeam echo-sounder, sonic 2024, R2sonic, USA)를 이용하여 시공 대상 지역을 분석하였다. 해저지형조사는 자료의 품질향상을 위해 50% 이상 중첩조사가 되도록 설계하였고, 해상위치는 N71 GNSS(CHC)의 Network RTK-GPS를 이용하여 결정하였다.
해저지형조사는 국제 수로 기구(international hydrographic organization, IHO)의 특등급 멀티빔음향측심기(multibeam echo-sounder, sonic 2024, R2sonic, USA)를 이용하여 시공 대상 지역을 분석하였다. 해저지형조사는 자료의 품질향상을 위해 50% 이상 중첩조사가 되도록 설계하였고, 해상위치는 N71 GNSS(CHC)의 Network RTK-GPS를 이용하여 결정하였다. GPS의 정보를 쉽게 가시화하기 위해서 수치지도와 연결하여 수치해도 및 GPS의 정확도를 확인하였다.

대상 데이터

2015년과 2016년에 적용한 원통관 공법과 클램쉘 공법의 특징을 Table 1에 나타내었다. 2015년과 2016년에 적용한 공법의 적용면적은 각 625 m2과 10,000 m2이며 투하 지점은 원통관 공법은 289 지점이고 클램쉘 공법은 1089 지점으로 투하하였다. 원통관 공법과 클램쉘 공법의 투하간격은 각각 1.
2016년에 수행한 시공은 100 m × 100 m의 면적을 대상으로 클램쉘 공법으로 수행하였다(Fig. 4).
부산 N항 오염퇴적물의 원위치 피복시공은 2015년과 2016년에 각각 수행하였다. 2015년에 수행한 시공에서는 위치 이동을 비교적 정밀하게 제어하기 위하여 Fig 3과 같이 세팅바지(setting barge)에 원통관을 부착하여 25 m × 25 m의 면적을 대상으로 피복재를 포설하였다.
작업간격은 3m 단위로 격자를 구성하여 포설하였다. 이에 따라 총 투하 지점은 1089지점으로 설정하였다.
부산 N항 오염퇴적물의 원위치 피복을 위한 피복소재로는 국내에서 쉽게 공급받을 수 있으며 양이온교환능력을 통해 중금속의 흡착 및 안정화에 효과적인 것으로 알려진 천연제올라이트와 피복의 유실과 저서 생물의 활동성을 위한 보호층 형성을 위해 해사를 사용하였다. 천연 제올라이트는 경북 포항에 위치한 주식회사 렉셈에서 중간 입도(D50) 3.0mm의 크기로 구입하였고, 해사는 부산 N항 인근의 준설 해사를 사용하였다(D50=0.28 mm). 부산 N항 오염퇴적물의 원위치 피복 형상은 오염 퇴적물 상층에 20 cm 두께의 반응성 피복(제올라이트)층과 30 cm 두께의 보호층을 형성하여 반응성 피복층에 의한 화학적 고립 및 안정화와 보호층 형성으로 유체 및 저서생물에 의한 피복소재의 유실을 방지하고자 하였다(Fig.
2015년도 피복시공에 따른 퇴적물의 오염도 변화를 분석하기 위하여 피복 시공 전인 2015년 2월과 피복 시공 3개월 후인 2015년 5월의 퇴적물을 분석하였다. 퇴적물의 시료 채취 위치와 방법으로는 피복 시공 전인 2015년 2월에는 St. 5지점(피복대상지)과 대조군으로 St. 10(미피복지)의 표층퇴적물을 채니기를 이용하여 수층 아래 10 cm 깊이의 퇴적물을 약 20 kg씩 채취하였고, 피복 시공 후인 2015년 5월에는 동일한 지점을 대상으로 전문 잠수사의 도움을 받아 피복층을 제거한 후 표층 퇴적물을 소형 채니기로 채취하였다. 채취된 시료는 고르게 교반 후, 협잡물을 제거한 후 실험에 사용하였다.

데이터처리

GPS의 정보를 쉽게 가시화하기 위해서 수치지도와 연결하여 수치해도 및 GPS의 정확도를 확인하였다. 조사선이 계획된 항적선을 정확하게 항해할 수 있도록 RTK-GPS와 함께 네비게이션 프로그램인 Hypack을 사용하였다. 해저 지형조사는 피복 시공전과 피복 시공후로 나누어 총 2회씩 실시하였다.

이론/모형

퇴적물 내 중금속(Cu, Zn) 존재형태는 Tessier et al.(1979)의 연속추출법을 적용하여 이온교환 형태(exchangeable fraction), 탄산염 형태(carbonate fraction), 산화물 형태(oxide fraction), 유기물 형태(organic fraction),잔류물 형태(residual fraction)의 5단계로 분석하였다. 퇴적물 내 중금속 총량은 중금속 연속추출법의 1∼5 단계의 농도를 합하여 산정하였다.

성능/효과

2015년과 2016년에 수행한 원통관 공법과 클램쉘 공법의 공정소요기간 및 소요비용을 산출하여 상호 비교하기 위해서 본 연구진에서는 동일한 작업 면적을 적용하고자 하였고 소요비용의 기초자료는 시공사의 자료를 참조하여 산출하였다(Table 3). 15,000 m2의 동일한 작업면적을 가정하였을 때 소요되는 작업기간의 경우 원통관 공법은 약 4.8개월이며, 클램쉘 공법은 1.05개월이 소요되는 것으로 나타났다. 일 평균 작업면적은 각각 104.
10)으로 감소하였다. As의 존재형태를 분석한 결과 St. 5 지점은 피복 시공 전 이온교환(exchangeable), 탄산염(carbonated), 산화물(oxide) 형태가 각 5.15, 1.12, 9.90%에서 피복 시공 후에는 이온교환, 탄산염, 산화물 형태에서 As의 비율이 0%로 나타났다. 대조군인 St.
17 mg/kg의 미미한 감소 경향을 나타내었다. Zn의 존재형태를 분석한 결과 St. 5 지점의 경우 용출 가능성이 높은 이온교환, 탄산염, 산화물 형태의 비율이 감소하였고, 잔류물 형태의 비율이 급격히 증가한 결과를 나타내었다. 이에 따라 용출 가능성이 높은 농도가 89.
10)의 pH, 유기탄소, 강열감량 분석결과를 Fig 8에 나타내었다. pH 분석결과 피복 시공 전의 St. 5와 St. 10은 각 8.56, 8.77로 해양환경관리법 해양 환경기준의 해수수질 기준을 미미하게 초과하였으며, 피복 3개월 후의 pH도 각 8.58(St. 5), 8.70(St. 10)으로 큰 변화가 없는 것으로 나타났다(Fig. 8(a)).
피복에 따른 퇴적물 내 중금속 분석결과 피복 시공 지점의 중금속 총량이 피복 시공 전에 비해 감소되는 경향을 나타내었으며, 용출 가능한 중금속량도 매우 낮아지는 결과를 나타내었다. 공법간의 특징을 비교하였을 때 원통관 공법은 작업 기동성이 낮아 클램쉘 공법에 비해 약 4배 정도의 작업기간이 더 소요되는 것으로 나타났다. 또한 원통관 공법의 경우 원통관의 길이가 고정되어 있어 해저 지형 변화에 민감하게 반응하지 못하는 단점을 가지고 있다.
62 mg/kg으로 약 24배 이상 감소되는 결과를 보였다. 미 피복 지점인 St. 10의 이온교환, 탄산염 형태 비율은 미미하게 감소하거나 비슷한 수치를 나타내었지만, 산화물, 유기물, 잔류물 형태의 비율은 급격하게 증가하는 경향을 보였다(Fig. 9(g)).
바지선의 선형이동을 정확하게 수행하기 위하여 2개의 DGPS를 설치하여 바지선의 선형을 파악하였다. 바지선의 이동은 선미와 후미에 각각 2개의 앵커를 자동윈치로 조절하여 예인선의 이동 없이 바지선의 이동이 가능하게 하였다. 천연 제올라이트와 해사의 피복은 조류 등 해양 물리현상에 의한 영향을 최소화하기 위해 직경 70 cm의 원통관을 해저면 7 m 수심까지 연장하여 해저에서 자유 낙하하도록 하였고, 깔대기 형태의 호퍼 케이스와 원통관을 작업 바지선에 고정거치 시킨 후 시범 투하를 실시하여 해저면과 원통관 사이의 적절한 높이를 산출하였다.
피복소재인 천연 제올라이트와 해사의 구입비용은 원통관 공법과 클램쉘 공법 모두 동일하게 적용하였다. 본 연구에서 적용한 원통관 공법과 클램쉘 공법을 15,000 m2의 면적에 적용하였을 때 원통관 공법은 약 829,787,985 원이 소요된 반면 클램쉘 공법은 477,597,543 원이 소요되어 클램쉘 공법이 원통관 공법에 비해 약 40%의 소요비용을 경감시킬 수 있을 것으로 판단된다.
부산 N항 표층퇴적물 내 As 농도는 평균 20.28 ± 6.28 mg/kg이며 최대 29.79 mg/kg 최소 9.74 mg/kg으로 평균농도가 해양수산부 해양환경기준의 부정적인 생태영향이 발현될 개연성이 매우 높은 범위(probable effects level, PEL)과 미국해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)의 저영향 범위(effects-range-low, ERL)를 초과하는 것으로 나타났다.
이를 피복 공법별 장비 임대료와 대입하였을 때 작업 바지선(setting barge) 비용은 원통관 공법은 134,357,006 원이고 클램쉘 공법은 29,399,412 원으로 산출되었다. 예인선(tugboat)은 191,938,580원(원통관 공법)과 41,999,160 원(클램쉘 공법)으로 클램쉘 공법이 저렴하였고 마찬가지로 굴삭기, GPS, 인력비 모두 클램쉘 공법이 원통관 공법에 비해 저렴하게 산출되었다. 피복소재인 천연 제올라이트와 해사의 구입비용은 원통관 공법과 클램쉘 공법 모두 동일하게 적용하였다.
본 연구에서는 부산 N항을 대상으로 2015년과 2016년에 오염퇴적물 정화를 위한 원위치 피복 시공을 실시하였고 이에 따른 피복형상 및 피복에 따른 퇴적물의 오염도 변화, 피복공법별 공정기간과 소요 비용을 산출하여 향후 원위치 피복공법 적용을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다. 원통관 공법과 클램쉘 공법 모두 피복소재의 목표두께인 50 cm를 만족하는 결과를 나타내어 두 공법 모두 적용 가능한 공법으로 판단하였다. 피복에 따른 퇴적물 내 중금속 분석결과 피복 시공 지점의 중금속 총량이 피복 시공 전에 비해 감소되는 경향을 나타내었으며, 용출 가능한 중금속량도 매우 낮아지는 결과를 나타내었다.
또한 원통관 공법의 경우 원통관의 길이가 고정되어 있어 해저 지형 변화에 민감하게 반응하지 못하는 단점을 가지고 있다. 원통관 공법과 클램쉘 공법을 동일한 작업면적을 대상으로 소요 비용을 비교한 결과 원통관 공법은 829,787,985 원이 소요되었고 클램쉘 공법은 477,597,543원이 소요되어 원통관 공법이 클램쉘 공법에 비해 약 40% 비용소비가 큰 것으로 나타났다. 국내의 경우 원위치 피복기술의 적용사례가 전무한 가운데 본 연구에서는 시범적인 사업을 실시하였고 이를 통해 기초적인 자료를 제시하고자 하였다.
9(g)). 이에 따라 제올라이트 피복에 따른 중금속의 농도가 감소하는 것으로 나타났으며, 반응 기간이 상대적으로 짧았지만 Cu, Zn 등 일부 중금속에 대하여 안정화 반응이 효과적으로 이뤄지는 것으로 판단된다. 부산 N항의 실험결과는 인천북항 오염퇴적물의 중금속 용출차단과 안정화 연구와 동일한 결과를 나타내었는데 (Kang et al.
96%로 급격하게 증가하였다. 퇴적물 내 Ni과 Pb의 총량은 피복 대상지인 St. 5 지점이 피복 시공 전에 비해 피복 시공 후 농도가 급격하게 감소되었지만 미피복 대상지인 St. 10 지점은 피복 시공 전에 비해 시공 3개월 후에는 농도가 증가한 경향을 나타내었다. 반면, St.
8% 보다 낮은 것으로 나타났다. 피복 시공 3개월 후의 유기탄소를 분석한 결과 St. 5는 0.04%로 피복 시공 전에 비해 매우 낮게 나타났고, 미피복지인 St. 10은 1.35%로 3개월 전에 비해 유기탄소 함량은 감소하였지만 St. 5에 비해 감소비율이 현저히 낮았다(Fig. 8(b)).
29 mg/kg으로 피복 시공 전에 비해 3배 이상 증가 하였다. 피복 시공 전 St. 5와 St. 10 지점의 Cd 존재형태를 분석한 결과 비교적 안정적인 형태(유기물+잔류물)의 비율이 유기물과 잔류물 비율이 각 38.39%(St. 5), 50.37%(St. 10)에서 피복 시공 3개월 후에는 St. 5와 St. 10지점 모두 안정적인 형태의 비율이 100%로 분석되었다(Fig. 9(b)).
8(b)). 피복 시공 전 강열감량을 분석한 결과 St. 5와 St. 10은 각 6.74%와 7.36%였고, 피복 시공 3개월 경과 후 피복지(St. 5)의 강열감량은 5.16%로 감소한 반면, 미피복지(St. 10)는 7.98%로 피복 시공 전과 비교하여 미미하게 증가하였다(Fig. 8(c)).
9(e)(f)). 피복 시공 전인 2015년 2월 St. 5와 St. 10의 Cu 농도를 분석한 결과 각 94.00 mg/kg과 88.46 mg/kg으로 해양환경기준의 관리기준(PEL)인 64.4 mg/kg을 초과하였지만 피복 시공 3개월 후 St. 5 지점의 Cu 농도는 10.53 mg/kg으로 급격한 감소를 보였다. 반면, 미피복지인 St.
이는 해류 이동에 따른 오염원의 유입에 따른 것으로 판단된다. 피복 시공 후 높은 농도 감소 경향을 보인 St. 5 지점의 Cu의 존재형태를 분석한 결과 용출 가능성이 비교적 높은 탄산염 형태와 산화물 형태의 비율이 피복 시공 전과 비교하여 미미하게 증가하였지만 피복 시공 전과 후의 이온교환, 탄산염, 산화물 형태의 농도는 4.20 mg.kg에서 2.01 mg/kg으로 감소된 것으로 나타났다. St.
원통관 공법과 클램쉘 공법 모두 피복소재의 목표두께인 50 cm를 만족하는 결과를 나타내어 두 공법 모두 적용 가능한 공법으로 판단하였다. 피복에 따른 퇴적물 내 중금속 분석결과 피복 시공 지점의 중금속 총량이 피복 시공 전에 비해 감소되는 경향을 나타내었으며, 용출 가능한 중금속량도 매우 낮아지는 결과를 나타내었다. 공법간의 특징을 비교하였을 때 원통관 공법은 작업 기동성이 낮아 클램쉘 공법에 비해 약 4배 정도의 작업기간이 더 소요되는 것으로 나타났다.

후속연구

국내의 경우 원위치 피복기술의 적용사례가 전무한 가운데 본 연구에서는 시범적인 사업을 실시하였고 이를 통해 기초적인 자료를 제시하고자 하였다. 본 연구는 오염퇴적물 정화에 최종목표를 두고 있지만 오염정화 효율을 위해서는 최소 2년 정도의 기간 동안 지속적인 모니터링이 진행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 정화효율에 대한 결과를 포함하지 못하였다.
이에 본 연구에서는 정화효율에 대한 결과를 포함하지 못하였다. 본 연구에서 적용한 결과는 일반적인 결과가 아니므로 타 지역을 대상으로 적용할 시 주변 환경 및 장비 운용 등의 상황을 면밀하게 검토하여야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	감시하 자연정화 공법의 단점은 무엇인가?	감시하 자연정화는 외부의 물리 및 화학적 공법이 적용되지 않기 때문에 비용 발생이 없고, 환경 친화적인 장점이 있다. 하지만 오염물질의 농도에 따라 최종정화에 필요한 시간이 매우 길어질 수 있으며, 주변 환경 변화에 매우 민감한 단점이 있어 매우 제한적인 공법이다. 준설 공법은 고농도의 오염물질도 단기간에 처리 가능한 장점이 있어 국내의 경우 오염된 퇴적물을 처리하는 가장 보편적인 공법이다.
	오염퇴적물의 정화공법의 종류는 무엇이 있는가?	미국 US EPA는 생태환경에 영향을 미치는 중금속으로 As, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn 등 11개 항목을 선정하여 관리하고 있다(US EPA, 1999). 오염퇴적물의 정화공법으로는 자연적인 정화 기작을 이용한 감시하 자연정화(monitored natural recovery; NMR) 공법과, 물리적인 제거방법인 준설(dredging)공법, 그리고 오염된 퇴적물의 상층에 반응성 물질을 피복하여 물리화학적 고립 및 안정화를 유도하는 원위치 피복(in-situ capping)공법이 있다(Woo, 2011; Kim et al., 2012).
	중금속의 특징은 무엇인가?	산업화와 도시화에 따라 발생되는 오염원은 다양한 특징을 가지고 있으며, 해양환경으로 유입되어 해역의 오염을 가중시키고 있다. 오염물질 중 중금속은 쉽게 분해되지 않으며, 퇴적되어 주변 환경변화에 따라서 용출과 퇴적이 반복되는 특성을 보여준다 (Jung et al., 2014).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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