[논문]돼지사체 매몰지역 지하수의 수지구화학 특성: 침출수 누출 판단

오준섭; 김호림; 이정호; 김경호; 최광준; 김현구; 윤성택

doi:10.7857/jsge.2018.23.1.030

문제 정의

가축 매몰지 침출수의 유출에 따른 주변 지하수의 수질 영향을 파악하고 적정 오염지시자를 평가하기 위하여, 어느 돼지 사체 매몰지역을 대상으로 유공관 침출수, 매몰 지 관측정 및 연구지역에 산재한 기존 지하수 관정을 대상으로 수화학 분석 연구를 수행하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다.
우리나라에서는 ‘가축매몰지역 환경조사지침’을 적용하여 매몰지 침출수의 유출을 모니터링 하고 있으나 유출 여부를 정밀하게 평가하기 위해서는 매몰지역 내의 기존 오염 특 성 등을 정교하게 고려할 필요가 있다. 본 연구는 비록 1개의 매몰 지역에 국한하여 수행되었지만, 기존의 인위적 활동(농축산활동)에 의한 수질 영향이 존재하는 상황에서 실제 침출수 누출의 영향을 판단하는데 유용한 수화학 판단 방법을 제시하였다. 기존의 국내외 사례에서 침출수의 특성 분석 및 주변 수계의 영향을 우려하는 연구는 다수 존재하지만, 실제 침출수 누출 영향이 의심되는 지역에서의 연구 사례는 거의 없는 실정이다.
따라서 농축산활동에 의한 지하수오염을 침출수로 인해 발생하는 오염과 효과적으로 판별하기 위한 방법에 관한 연구가 필요한 실정이다. 이에, 본 연구에서는 침출수 유출이 의심된 어느 돼지 매몰지역의 관측(감시)정과 주변 천부지하수를 대상으로 수화학 특성 분석 연구를 수행함으로써, 가축매몰지 침출수의 영향을 평가하고자 하였다. 이를 위하여, 1) 침출수의 수질(수화학) 특성을 분석하여 오염원의 특징을 정의 하고, 2) 매몰지 주변의 침출수 유출을 감지하기 위한 관측정과 함께 주변 이용 관정에서 지하수를 채수 및 분석하여 각각의 수화학 특성을 비교 분석하였고, 3) 다변량 통계기법인 요인분석을 수행하여 침출수 누출을 효과적으로 판단하기 위한 적정한 수화학 인자를 제시하고 매몰지 이설 전후의 오염 현황을 평가하였다.
1) 1차 조사는 매몰지 이설 이전인 3월 12일에 수행되었는데, 매몰지 인근에 설치되어 지속적으로 양수 중이던 4개의 관측정과 더불어 해당지역에 산재한 14개 지하수 관정을 대상으로 조사 및 분석을 실시하였다. 주변 지하수 관정 중에서 지하수 흐름 방향과 반대쪽에 위치하며 매몰지로부터 가장 먼 거리에 위치한 관정(G18)을 선정하여 매몰지 침출수 영향 등 인위오염과 비교하기 위한 목적의 배경 관정으로 선정하였다. 2차 조사는 매몰지 이설 이후인 동년 9월 30일에 수행되었는데, 매몰지 이설 이후의 수질영향을 파악하기 위해 이설 이후에도 남아있던 4개의 관측정과 10개의 주변 지하수 관정 을 대상으로 실시하였다.

제안 방법

이에, 본 연구에서는 침출수 유출이 의심된 어느 돼지 매몰지역의 관측(감시)정과 주변 천부지하수를 대상으로 수화학 특성 분석 연구를 수행함으로써, 가축매몰지 침출수의 영향을 평가하고자 하였다. 이를 위하여, 1) 침출수의 수질(수화학) 특성을 분석하여 오염원의 특징을 정의 하고, 2) 매몰지 주변의 침출수 유출을 감지하기 위한 관측정과 함께 주변 이용 관정에서 지하수를 채수 및 분석하여 각각의 수화학 특성을 비교 분석하였고, 3) 다변량 통계기법인 요인분석을 수행하여 침출수 누출을 효과적으로 판단하기 위한 적정한 수화학 인자를 제시하고 매몰지 이설 전후의 오염 현황을 평가하였다.
Ca2+, Mg2+, Na+ , K+ , Mn (Total) 등 양이온의 정량 분석은 Perkin Elmer사의 유도 결합플라즈마 방출분광분석기(ICP-AES, Model XL3000) 를, Cl− , SO42− , NO3− 등 음이온 정량 분석에는 Dionex 사의 이온크로마토그래피(IC, Model 120)를 사용하였다.
지침에는 ‘침출수의 유출을 모니터링하기 위하여 매몰지 조성 후 반드시 지하수 흐름을 고려하여 이격거리 5 m 이내에 1개소 이상의 관측(감시)정을 설치하 고, 염소이온, 암모니아성질소, 질산성질소, 총대장균군, 전기전도도 등의 조사대상 수질 항목을 지정하여 모니터링을 수행할 것’을 명기하였다. 나아가 암모니아성질소, 염소 이온, 전기전도도의 검출 농도를 활용하여 매몰지 침출수 유출을 판단하기 위한 단계별 해석 요령을 제시하였다.
분석 항목은 동시기 내에서 뚜렷한 차이를 보이지 않은 온도를 제외한 현장 측정항목(pH, ORP, EC, DO, NH₄⁺)과 양이온(Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ , Mn(Total)) 및 음이온(Cl− , SO₄²⁻ , NO₃⁻ ) 등 15개 항목이며, 검출한계 미만으로 검출된 측정분석값에 대해서는 검출한계의 1/2 값을 사용하였다. 또한 각 변수가 가진 왜도를 최소화 하여 정규성을 최대한 충족시키고 변수간의 차원을 통일 하기 위하여 모든 변수는 로그 변환을 거쳐 표준화를 수 행하였다. 요인 추출을 위해 주성분 분석법을 이용하여 고유값이 1 이상인 성분을 추출하였으며, 각 변수들과 요인 간의 관계를 명확하게 파악하기 위하여 베리맥스 회전 (varimax rotation)을 적용하였다(Kaiser, 1958).
분석 항목은 동시기 내에서 뚜렷한 차이를 보이지 않은 온도를 제외한 현장 측정항목(pH, ORP, EC, DO, NH4+ )과 양이온(Ca2+, Mg2+, Na+ , K+ , Mn(Total)) 및 음이온(Cl− , SO42− , NO3− ) 등 15개 항목이며, 검출한계 미만으로 검출된 측정분석값에 대해서는 검출한계의 1/2 값을 사용하였다.
05 노르말 농도의 질산용액을 사용한 적정법(APHA, 1995)을 사용하여 현장에서 측정하였으며, 암모늄 이온과 2가철은 HACH사의 DR890 Colorimeter를 이용하여 분석하였다. 분석결과의 신뢰성을 확보하기 위해 모든 기기는 매뉴얼에 따라 항목별 보정 절차를 거친 후 사용하였다.
2). 침출수의 영향과 수화학상 사이의 관계를 파악하기 위하여 듀로브도 중심에 위치한 사각형 영역의 축을 따라 EC와 NH₄⁺ 의 농도를 함께 도시하였다. 매몰지 침출수의 수화학상은 Ca-HCO₃ 유형, 관측정 지하수는 Ca~Na-HCO₃ 유형으로 나타났으며, 주변 관정 지하수는 Ca(Na)-HCO₃에서 Ca(Na)-Cl+NO₃ 유형으로 변화하는 것으로 확인되었다.
수질분석 시료 채취는 대표성을 확보하기 위해 충분히 양수한 후 수행하였으며, 양이온과 음이온 분석용 시료는 각각 60 ml씩 채수하였다. 채수 시료는 동일 압력 하에서 공극 크기 0.
온도, pH, Eh, EC, DO 측정은 Thermo Fisher Scientific사의 Orion 5 star plus meter 를 이용하였다.
요인분석 결과, 요인 2로 도출된 특성, 즉 산화-환원 관련 인자와 질소계 성분의 농도 변화가 침출수 영향을 효과적으로 지시할 수 있는 인자임을 파악하였다. 이에, 요인 2의 성분 점수가 양(+)의 값을 더 크게 가질수록 매몰지 영향이 강한 것으로 해석할 수 있으며, 이를 활용하여 침출수 영향을 공간적으로 파악해 보았다.
지침에는 ‘침출수의 유출을 모니터링하기 위하여 매몰지 조성 후 반드시 지하수 흐름을 고려하여 이격거리 5 m 이내에 1개소 이상의 관측(감시)정을 설치하 고, 염소이온, 암모니아성질소, 질산성질소, 총대장균군, 전기전도도 등의 조사대상 수질 항목을 지정하여 모니터링을 수행할 것’을 명기하였다.
채수 시료는 동일 압력 하에서 공극 크기 0.45 µm인 셀룰로오스 질산염 막필터에 통과시켜 부유물질을 제거한 후 폴리에틸렌 용기에 담았다.
침출수 및 주변 관정 지하수의 수화학 자료를 듀로브도 (Durov Diagram)에 도시하여 수화학상(hydrochemical phase)을 평가하였다(Fig. 2). 침출수의 영향과 수화학상 사이의 관계를 파악하기 위하여 듀로브도 중심에 위치한 사각형 영역의 축을 따라 EC와 NH₄⁺ 의 농도를 함께 도시하였다.
침출수 및 지하수의 채수와 동시에 현장에서는 온도, pH, 산화-환원전위(Eh), 전기전도도(EC), 용존산소량 (DO), 알칼리도, 암모늄 이온(NH₄⁺ ) 및 2가철(Fe²⁺)의 측정 및 분석을 수행하였다. 온도, pH, Eh, EC, DO 측정은 Thermo Fisher Scientific사의 Orion 5 star plus meter 를 이용하였다.
침출수의 영향과 수화학상 사이의 관계를 파악하기 위하여 듀로브도 중심에 위치한 사각형 영역의 축을 따라 EC와 NH4+ 의 농도를 함께 도시하였다.
2차 조사 시에는 매몰지 침출수 유출 우려로 인해 상수도가 설치되었고 농업이 완료되는 시기였기에 배경 관정(G18)을 포함한 일부 지하수 관정 (G2, G16, G17)의 조사는 불가능하였다. 한편, 해당 매몰지의 설치 특성과 조기 이설로 인하여 침출수를 직접 취득할 수 없었으며, 그 대신 조사기간 중이던 동년 7월에 인근의 동일 축종 5,100두를 매몰한 인근 매몰지에서 유공관을 통해 침출수를 채수하여 분석하였다.

대상 데이터

주변 지하수 관정 중에서 지하수 흐름 방향과 반대쪽에 위치하며 매몰지로부터 가장 먼 거리에 위치한 관정(G18)을 선정하여 매몰지 침출수 영향 등 인위오염과 비교하기 위한 목적의 배경 관정으로 선정하였다. 2차 조사는 매몰지 이설 이후인 동년 9월 30일에 수행되었는데, 매몰지 이설 이후의 수질영향을 파악하기 위해 이설 이후에도 남아있던 4개의 관측정과 10개의 주변 지하수 관정 을 대상으로 실시하였다. 2차 조사 시에는 매몰지 침출수 유출 우려로 인해 상수도가 설치되었고 농업이 완료되는 시기였기에 배경 관정(G18)을 포함한 일부 지하수 관정 (G2, G16, G17)의 조사는 불가능하였다.
본 연구를 위한 수질조사는 2011년에 두차례에 걸쳐 수행되었다(Fig. 1) 1차 조사는 매몰지 이설 이전인 3월 12일에 수행되었는데, 매몰지 인근에 설치되어 지속적으로 양수 중이던 4개의 관측정과 더불어 해당지역에 산재한 14개 지하수 관정을 대상으로 조사 및 분석을 실시하였다. 주변 지하수 관정 중에서 지하수 흐름 방향과 반대쪽에 위치하며 매몰지로부터 가장 먼 거리에 위치한 관정(G18)을 선정하여 매몰지 침출수 영향 등 인위오염과 비교하기 위한 목적의 배경 관정으로 선정하였다.
본 연구에 활용된 자료는 국립환경과학원 및 한국농어촌공사의 가축매몰지 조사사업의 지원에 의해 획득되었다. 자료정리는 “2017년 농축산지역 지하수 질산성질소 수질 관리 시범사업(I)”의 지원을 받았다.
요인분석은 다변량 통계분 석의 하나로서 상관관계가 높은 여러 변수들을 조합하여 잠재적인 변인(latent variable), 즉 요인을 도출하는 기법이다(Park, 2000). 본 연구에서는 매몰지가 존재하던 시기인 3월에 취득한 18개의 시료를 대상으로 요인분석을 적용하였다. 분석 항목은 동시기 내에서 뚜렷한 차이를 보이지 않은 온도를 제외한 현장 측정항목(pH, ORP, EC, DO, NH₄⁺)과 양이온(Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ , Mn(Total)) 및 음이온(Cl− , SO₄²⁻ , NO₃⁻ ) 등 15개 항목이며, 검출한계 미만으로 검출된 측정분석값에 대해서는 검출한계의 1/2 값을 사용하였다.
연구지역은 경기도에 위치하고 있으며(Fig. 1), 2011년 해당 지역의 연평균 온도와 강우량은 각각 11^oC, 2045 mm이고 7월에 861 mm의 강우가 집중되었다(Korea Meteorological Administration, 2011). 지질은 제4기 충적층으로 이루어지며, 표토는 미사질 양토 및 양토, 심토는 미사 식양질 및 사양질로 구성되어 있다(Yeo and Im, 1974; KSIS, 2017).
지질은 제4기 충적층으로 이루어지며, 표토는 미사질 양토 및 양토, 심토는 미사 식양질 및 사양질로 구성되어 있다(Yeo and Im, 1974; KSIS, 2017). 연구지역의 남쪽에는 한강의 지류인 소규모 하천이 서에서 동쪽방향으로 흐르며, 하천 주변에 대규모 축사가 위치하고 있다. 축사 주변에서는 비닐하우스 및 논농사 중심의 경작이 시행되고 있다.

데이터처리

각 분석 결과의 전하 균형값은± 9% 범위로 확인되었으며, 검출 한도(detection limit) 미만 값으로 측정된 일부 항목(NH₄⁺ , Fe²⁺, NO₃⁻ , Mn (Total))은 검출한도 미만의 절반 값을 기입하여 보고하였다. 또한, 매몰지 관측정과 주변 관정 지하수 간의 항목별 농도 차이를 정량적으로 평가하기 위하여 비모수 검정기 법의 하나인 Mann Whitney U-test(95% 신뢰 수준)를 적용하고 도출된 p-value 값을 함께 기재하였다.
연구지역 가축 매몰지에 의한 수질영향을 확인하고 오염을 지시하는 유용한 인자를 도출하기 위하여 요인분석 (factor analysis)을 적용하였다. 요인분석은 다변량 통계분 석의 하나로서 상관관계가 높은 여러 변수들을 조합하여 잠재적인 변인(latent variable), 즉 요인을 도출하는 기법이다(Park, 2000).

이론/모형

Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ , K⁺ , Mn (Total) 등 양이온의 정량 분석은 Perkin Elmer사의 유도 결합플라즈마 방출분광분석기(ICP-AES, Model XL3000) 를, Cl⁻ , SO₄²⁻ , NO₃⁻ 등 음이온 정량 분석에는 Dionex 사의 이온크로마토그래피(IC, Model 120)를 사용하였다. 분석결과에 대해서는 전하균형식(Charge balance error)을 이용하여 데이터의 품질관리를 수행하였다.
온도, pH, Eh, EC, DO 측정은 Thermo Fisher Scientific사의 Orion 5 star plus meter 를 이용하였다. 알칼리도는 0.05 노르말 농도의 질산용액을 사용한 적정법(APHA, 1995)을 사용하여 현장에서 측정하였으며, 암모늄 이온과 2가철은 HACH사의 DR890 Colorimeter를 이용하여 분석하였다. 분석결과의 신뢰성을 확보하기 위해 모든 기기는 매뉴얼에 따라 항목별 보정 절차를 거친 후 사용하였다.
또한 각 변수가 가진 왜도를 최소화 하여 정규성을 최대한 충족시키고 변수간의 차원을 통일 하기 위하여 모든 변수는 로그 변환을 거쳐 표준화를 수 행하였다. 요인 추출을 위해 주성분 분석법을 이용하여 고유값이 1 이상인 성분을 추출하였으며, 각 변수들과 요인 간의 관계를 명확하게 파악하기 위하여 베리맥스 회전 (varimax rotation)을 적용하였다(Kaiser, 1958). 요인분석 결과, 고유값 1 이상의 유의한 요인은 4개이며 이들의 전체 누적 분산은 84.

성능/효과

1) 침출수는 낮은 Eh, 낮은 DO, 그리고 높은 EC 값을 갖는 전형적인 고농도 환원 유체의 특징을 나타내었다. 분석된 양이온 및 음이온은 기존 해외 사례에서 보고된 침출 수 조성에 비하여 다소 낮은 농도를 보여주었다.
2) 매몰지 관측정 지하수와 주변 관정 지하수의 분석결과를 비교하면, 관측정 지하수가 대부분의 분석항목에서 높은 농도를 나타내었다. 특히, ORP, NH₄⁺ , NO₃⁻ , Mn (Total) 등 질소계 물질과 산화-환원 관련 인자들이 뚜렷한 농도 차이를 보여주었다.
70 mg/L이었고, 배경 관정 지하수에서는 Mn은 검 출되지 않았다. 2차 조사시기 관측정 및 주변 관정 지하수에서의 망간 농도의 평균값은 각각 4.73 mg/L 및 0.39 mg/L로 나타났다. 1차 및 2차 시기 모두에서 매몰지 관측정 시료는 망간 수질기준치(0.
3) 가축매몰지 침출수는 수화학적으로 Ca-HCO₃ 유형으로 확인되었다. 반면, 관측정과 주변 관정의 지하수는 CaHCO₃ 유형에서 Na-Cl+NO₃ 유형에 걸쳐 넓게 변화하는 양상을 보였다.
4) 현장 측정 자료 및 수화학 자료에 관한 요인분석 결과, 요인 1은 농축산 활동 및 매몰지에 의한 복합적인 인위오염 영향을, 그리고 요인 2는 매몰지 침출수에 의한 직접적인 영향을 지시하는 것으로 확인되었다. 본 연구 결과, 매몰지 침출수가 주변 지역 지하수에 미치는 영향이 농축산 활동에 의한 보다 광범위한 영향과 혼재하여 나타나며, 특히 HCO₃⁻ 및 산화-환원 반응과 관련된 이온종 (NO₃⁻ , NH₄⁺ , Mn)의 농도 변화는 매몰지 침출수의 영향을 효과적으로 확인하는데 있어 매우 유용한 인자로 활용 될 수 있음을 지시한다.
5) 요인 2의 요인점수를 활용하여 연구지역 내 침출수 유출에 의한 수질영향을 평가한 결과, 매몰지와 인접한 관측정에서는 침출수 영향이 명확하게 확인되었으며, 일부 주변 농업 관정에서도 수질영향이 확인되었다. 또한, 매몰지 이설 이후에도 잔존오염물에 의한 수질 영향이 어느 정도 지속됨을 확인하였다.
6) 본 연구결과는 침출수 영향을 평가함에 있어 산화환원반응에 민감하거나 연관되는 인자들, 특히 HCO3− 및 NO3− , NH4 + , Mn가 효과적임을 지시한다.
4 mg/L로서 먹는물 수질 기준에 비해서는 매우 높지만, 기존에 보고된 값에 비해서는 크게 낮은 값을 보이고 있다. Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ , K⁺ 는 모두 100 mg/L 이상의 고농도로 관측되었으며, Na⁺ 와 K⁺ 는 기보고된 농도(각각 2000 mg/L와 2528.57 mg/L)에 비해서는 크게 낮다. 특이할 사항으로 Ca²⁺가 739.
Ca²⁺, Mg^2+, Na⁺ , K⁺ 의 기술통계량을 비교한 결과, 조사시기 간의 특징적인 농도 차이는 나타나지 않았다 (Table 2). 그러나 관측정과 주변 관정 지하수 간에는 1차 및 2차 시기 모두에서 4개 이온종 모두가 평균값과 중앙 값에서 관측정에서 높게 나타났다.
6°C)를 반영하기 때문이다. pH 범위는 관측정과 주변 관정 지하수간, 그리고 조사 시기별로 유의한 차이를 보이지 않았다.
다만, Ca(Na)-HCO₃ 유형의 주변 관정 지하수 시료에서 특징적으로 NH₄⁺ 가 검출되는 특징을 보여주었으며, 이는 일부 주변 지하수에서 침출수에 의한 영향이 있음을 지시한다. 관측정 지하수와 주변 관정 지하수의 수화학상을 종합하여 요약하면, 지하수가 Ca-HCO₃ 유형으로 진화할수록 NH₄⁺ 의 농도가 증가하는 경향을 확인 할 수 있으며, 이들 지하수는 침출수 영향을 반영하는 것으로 평가된다. 아울러, 수질 유형과 함께 NH₄⁺ 의 농도를 함께 고려하는 것이 가축 매몰지 침출수 누출에 의한 지하수 수질영향을 평가하는데 유용함을 알 수 있다.
반면, 관측정과 주변 관정의 지하수는 CaHCO₃ 유형에서 Na-Cl+NO₃ 유형에 걸쳐 넓게 변화하는 양상을 보였다. 관측정과 주변 관정의 지하수는 특징적으로 Ca-HCO3 유형으로 변화하면서 NH₄⁺ 의 농도가 높아지는 양상을 나타내었다. 이는 관측정 지하수와 일부 주 변 관정 지하수에서 침출수의 영향이 나타남을 지시하며, 특히 수질 유형과 더불어 NH₄⁺ 의 농도를 함께 고찰함으로써 매몰지 침출수의 영향을 확인할 수 있음을 시사한다.
Cl⁻ 이온은 물 환경에서 대표적인 보존성 원소이며, 따라서 지하수의 수질 변화를 파악하고 오염물질의 기원을 추적하는데 있어 유용한 인자이다. 관측정이 침출수의 영향을 강하게 받았다면 주변 관정 지하수에 비하여 매우 큰 농도 차이를 보일 것으로 예상되었으나, 관측정과 주변 관정 지하수는 배경 관정 지하수에 비해서는 명확히 높지만 두 집단 간에는 유의한 차이를 보이지 않았다. Cl⁻ 는 농업 및 축산활동에 의해서 도 증가할 수 있는 인자이며(Böhlke, 2002), 따라서 관측정 지하수와 주변 관정 지하수 간의 유의하지 않은 농도 차이는 관측정 지하수 수질의 희석효과 혹은 주변 오염원 (농업 및 축산활동 기원)으로부터의 Cl의 유입 때문으로 생각된다.
따라서 매몰지 관측정 지하수의 수화학상은 전반적으로 침출수의 특성을 반영하고 있으나, 주변 지하수나 강우의 유입으로 인하여 다소 희석된 양상을 나타냄을 확인할 수 있다.
3 mg/L)를 초과하였으며, 주변 관정 지하수에서도 다수의 시료가 수질기준을 초과 하였다. 또한, 1차와 2차 조사시기 모두에서 관측정 지하 수의 Mn 농도가 주변 관정 지하수에 비해 높게 나타났다.
5) 요인 2의 요인점수를 활용하여 연구지역 내 침출수 유출에 의한 수질영향을 평가한 결과, 매몰지와 인접한 관측정에서는 침출수 영향이 명확하게 확인되었으며, 일부 주변 농업 관정에서도 수질영향이 확인되었다. 또한, 매몰지 이설 이후에도 잔존오염물에 의한 수질 영향이 어느 정도 지속됨을 확인하였다. 따라서 매몰지 이설시 잔존 오염물질의 완벽한 제거가 필요하며, 매몰 이후에도 지하수 수질모니터링이 당분간 이루어져야 함을 시사한다.
침출수의 영향과 수화학상 사이의 관계를 파악하기 위하여 듀로브도 중심에 위치한 사각형 영역의 축을 따라 EC와 NH₄⁺ 의 농도를 함께 도시하였다. 매몰지 침출수의 수화학상은 Ca-HCO₃ 유형, 관측정 지하수는 Ca~Na-HCO₃ 유형으로 나타났으며, 주변 관정 지하수는 Ca(Na)-HCO₃에서 Ca(Na)-Cl+NO₃ 유형으로 변화하는 것으로 확인되었다.
침출수의 영향과 수화학상 사이의 관계를 파악하기 위하여 듀로브도 중심에 위치한 사각형 영역의 축을 따라 EC와 NH₄⁺ 의 농도를 함께 도시하였다. 매몰지 침출수의 수화학상은 Ca-HCO₃ 유형, 관측정 지하수는 Ca~Na-HCO₃ 유형으로 나타났으며, 주변 관정 지하수는 Ca(Na)-HCO₃에서 Ca(Na)-Cl+NO₃ 유형으로 변화하는 것으로 확인되었다.
유형으로 확인되었다. 반면, 관측정과 주변 관정의 지하수는 CaHCO₃ 유형에서 Na-Cl+NO₃ 유형에 걸쳐 넓게 변화하는 양상을 보였다. 관측정과 주변 관정의 지하수는 특징적으로 Ca-HCO3 유형으로 변화하면서 NH₄⁺ 의 농도가 높아지는 양상을 나타내었다.
본 연구 결과, 매몰지 침출수가 주변 지역 지하수에 미치는 영향이 농축산 활동에 의한 보다 광범위한 영향과 혼재하여 나타나며, 특히 HCO3− 및 산화-환원 반응과 관련된 이온종 (NO3− , NH4+ , Mn)의 농도 변화는 매몰지 침출수의 영향을 효과적으로 확인하는데 있어 매우 유용한 인자로 활용 될 수 있음을 지시한다.
본 연구에서 획득한 가축매몰지 침출수의 수질특성을 전체적으로 평가하여 보면, 전반적으로 낮은 Eh 및 DO 값과 함께 높은 용존 무기성분을 함유한 전형적인 침출수의 특징을 보임을 알 수 있다. 그러나 Ca²⁺는 기존 사례에 비해 높은 농도를 보였으며, NH₄⁺ 등 다수의 관측 항목은 기존 보고자료에 비해 낮은 편이었다.
NH₄⁺ 는 가축매몰지 침출수에서 고농도로 검출되는 대표적인 오염물질이며, 폐기물 매립지 내 유기물의 분해 과정에 관한 기존 연구에서도 유기물 내 단백질의 호기성 분해로 형성된 아미노산의 혐기성 분해에 의해 생성되는 것으로 보고하고 있다 (McBean, Rovers and Farquhar, 1995). 본 연구에서 획득한 침출수의 NH₄⁺ 농도는 17.4 mg/L로서 먹는물 수질 기준에 비해서는 매우 높지만, 기존에 보고된 값에 비해서는 크게 낮은 값을 보이고 있다. Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ , K⁺ 는 모두 100 mg/L 이상의 고농도로 관측되었으며, Na⁺ 와 K⁺ 는 기보고된 농도(각각 2000 mg/L와 2528.
1) 침출수는 낮은 Eh, 낮은 DO, 그리고 높은 EC 값을 갖는 전형적인 고농도 환원 유체의 특징을 나타내었다. 분석된 양이온 및 음이온은 기존 해외 사례에서 보고된 침출 수 조성에 비하여 다소 낮은 농도를 보여주었다. 이는 매몰지 내에서 조성된 침출수와 강우 기원의 주변 지하수 간에 혼합이 일어나 희석된 결과로 판단된다.
59 mg/L로 나타났다. 비모수 검정 결과 두 조사시기 모두에서 관정간의 유의한 차이를 보이지는 않았으나, 1차 시기의 경우에 관측정과 주변 지하수 관정이 배경 지하수 관정에 비하여 낮은 DO 값을 갖음을 확인할 수 있다
요인 추출을 위해 주성분 분석법을 이용하여 고유값이 1 이상인 성분을 추출하였으며, 각 변수들과 요인 간의 관계를 명확하게 파악하기 위하여 베리맥스 회전 (varimax rotation)을 적용하였다(Kaiser, 1958). 요인분석 결과, 고유값 1 이상의 유의한 요인은 4개이며 이들의 전체 누적 분산은 84.52%로 계산되었다(Table 3).
요인분석 결과, 요인 2로 도출된 특성, 즉 산화-환원 관련 인자와 질소계 성분의 농도 변화가 침출수 영향을 효과적으로 지시할 수 있는 인자임을 파악하였다. 이에, 요인 2의 성분 점수가 양(+)의 값을 더 크게 가질수록 매몰지 영향이 강한 것으로 해석할 수 있으며, 이를 활용하여 침출수 영향을 공간적으로 파악해 보았다.
4(a)). 이설 이후에는 양의 요인점수 값을 가지는 지점들이 G9, G8, G7, G12, G14 등으로 불규칙하게 분산되는 경향을 보여주었다(Fig. 4(b)).
61 mg/L였다. 조사 시기 간의 차이는 확인되지 않았으며, 관측정과 주변 관정 지하수 간에도 유의한 차이를 보이지 않았다. 관측정 지하수에서의 낮은 SO₄²⁻ 농도는 환원환경 조성에 의한 황산염 환원 때문으로 해석 할 수 있다.
57 mg/L)에 비해서는 크게 낮다. 특이할 사항으로 Ca²⁺가 739.03 mg/L로 기존의 보고된 수치에 비해 높은데, 이는 pH 조절을 통한 구제역 바이러스의 불활화(Park et al., 2009) 를 위해 매몰 당시 사체와 함께 다량 투입된 생석회 (CaO)의 용해에 의한 결과로 판단된다.
지하수의 EC는 온도가 1°C 증가할 때 2% 증가하는 것으로 보고되었으며(Hem, 1985), 따라서 조사 시기별 EC 차이는 주로 온도차에 의한 것으로 판단된다. 특히, 1차 시기에서 관정 유형별로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났으며, 관측정, 주변 관정, 배경 관정의 순으로 낮아지는 경향을 보였다.
3(b)는 매몰지 이설 이후인 9월의 결과이다. 평가 결과, 매몰지 주변의 4개의 관측정에서 3월과 9월 모두 양의 요인점수 값을 나타내었다. 이는 4개의 관측정 지점이 매몰지 침출수의 영향을 받고 있으며, 또한 매몰지 이설 이후에도 매몰부지에 잔존하는 오염원으로 인해 이들 관측정에 지속적인 영향이 나타나고 있음을 지시한다.

후속연구

기존의 국내외 사례에서 침출수의 특성 분석 및 주변 수계의 영향을 우려하는 연구는 다수 존재하지만, 실제 침출수 누출 영향이 의심되는 지역에서의 연구 사례는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구 결과는 매몰지 침출수의 누출 판단의 정교성을 향상하고 모니터링 관련 규정을 보완함에 있어 도움이 될 것이다.
, Mn가 효과적임을 지시한다. 침출수 유출 이 후 주변 지하수계로의 확산 과정에서는 지하수의 산화-환원 특성은 토양 및 충적층의 지질-수리지질-지화학 조건에 의해 조절되므로, 매몰지의 수질영향 평가 및 예측(매 몰부지 선정도 포함)을 위해서는 해당지역의 이러한 조건에 관한 공간적 이해가 반드시 수행되어야 할 것이다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2010년 12월에서 2011년 4월에 걸쳐 발생한 구제역으로 몇 마리의 폐사축이 매몰되었는가?	2010년 12월에서 2011년 4월에 걸쳐 발생한 구제역 (Foot and Mouth Disease)으로 인하여 제주와 전남을 제외한 전국의 약 4,600개소의 매몰지에 약 340만 마리의 폐사축이 긴급 매몰 처리되었다. 긴급한 매몰로 인하여 일부 매몰지 주변에서는 침출수 유출로 인한 지하수오염 우려가 지속 제기되어 왔다(Ko et al.
	매몰지 내 가축 사체의 부패로 발생하는 침출수의 특징은?	, 2014). 매몰지 내 가축 사체의 부패로 발생하는 침출수는 병원성 미생물을 함유하고 전형적인 환원 특성(즉, 낮은 산화-환원전위 및 용존산소)을 나타내 며, 높은 전기전도도(EC)와 고농도의 암모니아성 질소 (NH3-N) 및 기타 다양한 무기이온(Ca, Mg, Na, K, HCO3, Cl, SO4 등)을 함유하는 것으로 보고되었다(MacArthur et al., 2002; Pratt, 2009; Kang et al.
	가축 매몰지 환경조사지침에는 침출수의 유출을 모니터링하기 위하여 어떻게 해야 할 것을 명기하였는가?	우리나라 환경부에서는 가축매몰지 주변 지하수의 수질 실태를 파악하고 수질의 안전성을 확보하기 위하여 “가축 매몰지 환경조사지침(Ministry of Environment, 2013)”을 마련하였다. 지침에는 ‘침출수의 유출을 모니터링하기 위하여 매몰지 조성 후 반드시 지하수 흐름을 고려하여 이격거리 5 m 이내에 1개소 이상의 관측(감시)정을 설치하 고, 염소이온, 암모니아성질소, 질산성질소, 총대장균군, 전기전도도 등의 조사대상 수질 항목을 지정하여 모니터링을 수행할 것’을 명기하였다. 나아가 암모니아성질소, 염소 이온, 전기전도도의 검출 농도를 활용하여 매몰지 침출수 유출을 판단하기 위한 단계별 해석 요령을 제시하였다.

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