[논문]오염원에 따른 오염지역 물성 변화 및 물리탐사 적용 사례 소개

유희은; 김빛나래; 송서영; 조성오; 남명진

doi:10.7582/gge.2019.22.3.132

오염원에 따른 오염지역 물성 변화 및 물리탐사 적용 사례 소개
Change in Physical Properties depending on Contaminants and Introduction to Case Studies of Geophysical Surveys Applied to Contaminant Detection 원문보기

지구물리와 물리탐사 = Geophysics and geophysical exploration, v.22 no.3, 2019년, pp.132 - 148

유희은 (세종대학교 에너지자원공학과) , 김빛나래 (세종대학교 에너지자원공학과) , 송서영 (세종대학교 에너지자원공학과) , 조성오 (세종대학교 에너지자원공학과) , (세종대학교 에너지자원공학과) , 남명진 (세종대학교 에너지자원공학과)

초록
AI-Helper

최근 안전 및 환경 등이 사회의 주요 이슈가 되고 있다. 특히 공사 현장 주변의 지반 침하 등에 따른 피해를 막기 위해 지하안전특별법까지 제정되는 등 안전에 대해서는 구체적인 노력이 진행되어 왔다. 환경 오염문제와 관련해서도 대상 지역의 지중유체 이동경로 파악 등을 통해 가능한 환경 오염 영역을 특성화 하고 지중에서 오염의 처리 및 모니터링에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로, 기존에는 주로 자원 탐사, 지질 특성 파악, 지반 탐사 등에 이용되었던 물리탐사 기법이 환경 오염 영역 파악에 적용되고 있다. 이 논문에서는 환경 오염 지역 특성화를 위한 물리탐사 연구의 기초 연구로서, 유류, 침출수, 중금속 및 질소산화물 등 여러 오염원의 특성에 따른 오염지역의 전기적 물성 변화 특성을 알아보았다. 또한 이러한 물성 변화를 파악할 수 있는 물리탐사 기법들 즉, 전기비저항 탐사, 유도분극 탐사, 지표투과레이더 탐사 등의 오염 탐사 적용 가능성에 대해 검토한 후, 다양한 오염지역에서의 실제 수행된 물리탐사 사례들을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, safety and environmental concerns have become major social issues. Especially, a special underground-safety law has been made and enacted to prevent ground subsidence around construction sites. For environmental problems, several researches have started or will start on characterization of contaminated sites, in-situ environmental remediation in subsurface, and monitoring of remediation results. As a part of the researches, geophysical surveys, which have been mainly applied to explore mineral resources, geological features or ground, are used to characterize not only contaminated areas but also fluid flow paths in subsurface environments. As a basic study for the application of geophysical surveys to detect contamination in subsurface, this paper analyzes previous researches to understand changes in geophysical properties of contaminated zones by various contaminants such as leachate, heavy metals, and non-adequate phase liquid (NAPL). Furthermore, this paper briefly introduces how geophysical surveys like direct-current electrical resistivity, induced polarization and ground penetration radar surveys can be applied to detect each contamination, before analyzing case studies of the applications in contaminated areas by NAPL, leachate, heavy metal or nitrogen oxides.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. Distribution of NAPL spill at the subsurface (Modified from Jol, 2008).
그림 Fig. 2. (a) Distribution of NAPL and (b) changes in electric conductivity (Atekwana et al., 2001).
그림 Fig. 3. (a) Geological log from cores and occurrence by chemical sample analysis, and IP image from the contaminated by Kerosene, showing (b) real component, (c) imaginary component and (d) phase anomaly coincides with residual hydrocarbon contamination zone (Kemna et al., 2004).
그림 Fig. 4. (a) Blueprint of study area, (b) 2D resistivity inverted section and (c) GPR section (Win et al., 2011).
그림 Fig. 5. Inverted sections black dashed line represents the border between clay layer and the sandy till and red dashed line represent anomaly in each figure. (a) resistivity, (b) phase angle, (c) normalized phase angle and (d) superposed geological reference data (a-c) at NAPL contaminated site (Johansson et al., 2015).
그림 Fig. 6. Electrical resistivity outline and results of (a) a 3D interpolation of 2D inverted data and (b) 3D inverted data at 20-30 m (Naudet et al., 2011).
그림 Fig. 7. Maps of (a) VOC, (b) concentration of NAPL, (c) radon content at NAPL contaminated zone and (d) 3D maps of resistivity and chargeability. Higher resistivity in the western side of the investigated area and larger chargeability under a depth of 2 m are corresponds to the soil radon-deficit segment due to the presence of residual NAPL (Castelluccio et al., 2018).
그림 Fig. 8. (a) 2D inversion of monitoring resistivity data on the same field, and (b) the resulting of 3D prospective views of recovered model with same data for each time phases (Park et al., 2016).
그림 Fig. 9. Inverted sections of (a) resistivity, (b) chargeability and (c) obtained data with el-log drilling of resistivity (black line) and IP (grey lines) (Gazoty et al., 2012).
$Fig. 10. Comparison between (a) EM and (b) DC results at the same line in which shows reciprocal condition between high conductivity and low resistivity value (blue color) due to the existence of leachate. (c) Seismic fraction and (d) DC survey results show good agreement of subsurface structures which high resistivity resistive zone corresponds to low velocity layer and vice versa. The cause of higher velocity zone is inferred to be caused by saturated waste layer (Soupios et al., 2007).$ 그림 Fig. 10. Comparison between (a) EM and (b) DC results at the same line in which shows reciprocal condition between high conductivity and low resistivity value (blue color) due to the existence of leachate. (c) Seismic fraction and (d) DC survey results show good agreement of subsurface structures which high resistivity resistive zone corresponds to low velocity layer and vice versa. The cause of higher velocity zone is inferred to be caused by saturated waste layer (Soupios et al., 2007).
$Fig. 11. Landfill contaminated area results from integrated exploration (Seismic refraction, EM, DC) exploration. (a) seismic results provide information about the existence of faults using velocity, (b) low resistivity zone (≤ 100 ohm-m) with the fractured shales and (c) very conductive anomaly (< 10 ohm-m) corresponds to the leachate contamination (Belmonte-Jimenez et al., 2012).$ 그림 Fig. 11. Landfill contaminated area results from integrated exploration (Seismic refraction, EM, DC) exploration. (a) seismic results provide information about the existence of faults using velocity, (b) low resistivity zone (≤ 100 ohm-m) with the fractured shales and (c) very conductive anomaly (< 10 ohm-m) corresponds to the leachate contamination (Belmonte-Jimenez et al., 2012).
그림 Fig. 12. (a) Tailing site contaminated by heavy metal and DC inversion results at (b) line P1 and (c) line P2, respectively (Benyassine et al., 2017).
그림 Fig. 13. (a) GPR section of the contaminated by Lead through slag, (b) overlapped with interpretation superimposed on (a) and (c) is concentration of lead through the drilling result (Lago et al., 2017).
그림 Fig. 14. Results from integrated geophysical method during remediation of heavy metal contamination in Taiwan; (a) pre remediation results from DC, GPR and FDEM. Serious signal attenuation in GPR is caused by sludge and low resistivity is shown. (b) After the remediation resistivity value has decreased and GPR signal from tank bottom is seen clearly (Wang et al., 2015).
그림 Fig. 15. The electric resistivity survey results of the tobacco farm (Islami et al., 2017).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	환경오염 중 유류 방출에 의한 오염은 어떤 영향을 미치는가?	, 2013). 유류에 의해 오염되는 경우, 직접적으로는 물리적 질식, 화학적 독성 방출, 생태계 변화를 야기시키고, 오염된 상태가 지속되면 수질, 토양 내 미생물의 변화와 그로 인해 식생의 성장에도 영향을 미치게 된다(Luo and Rimmer, 1995). 중금속은 체내 축적되기 때문에 지속적으로 노출되면 독성이 나타나며 공해병이 발생하게 되는데, 대표적으로 수은(Hg)에 의해 오염된 해조류를 지속적으로 섭취하여 발생하는 미나마타 병과 카드뮴(Cd)에 오염된 쌀을 장기 섭취하여 나타난 이따이-이따이(Itai-Itai) 병 등이 발병한다는 보고가 있다(Tsuchiya, 1969).
	환경오염에는 어떤 것 들이 있는가?	최근 들어 환경 오염뿐만 아니라 환경 보존을 위한 오염원 처리와 지속적 관리에도 관심이 증가하고 있다. 환경오염에는 유류 방출에 의한 오염, 쓰레기 매립장에서 유출된 침출수에 의한 오염, 금속 오염, 비료 사용에 따른 질소 산화물에 의한 오염 등 다양한 종류가 있다(Kim et al., 1998; Rubin et al.
	중금속은 체내 축적되기 때문에 나타나는 대표적인 공해병은 어떤 것이 있는가?	유류에 의해 오염되는 경우, 직접적으로는 물리적 질식, 화학적 독성 방출, 생태계 변화를 야기시키고, 오염된 상태가 지속되면 수질, 토양 내 미생물의 변화와 그로 인해 식생의 성장에도 영향을 미치게 된다(Luo and Rimmer, 1995). 중금속은 체내 축적되기 때문에 지속적으로 노출되면 독성이 나타나며 공해병이 발생하게 되는데, 대표적으로 수은(Hg)에 의해 오염된 해조류를 지속적으로 섭취하여 발생하는 미나마타 병과 카드뮴(Cd)에 오염된 쌀을 장기 섭취하여 나타난 이따이-이따이(Itai-Itai) 병 등이 발병한다는 보고가 있다(Tsuchiya, 1969). 이러한 오염들이 자체 정화하기 위해서는 오랜 시간이 필요하므로 이러한 요인들을 찾아 정화작업을 수행하거나 오염의 확산을 막을 수 있어야 한다.

저자의 다른 논문 :

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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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