[논문]토양경작법을 이용한 유류오염 토양 복원시 미생물제제 적용 효과

차재욱; 염규진; 박영준; 김선미; 최기창; 이문현; 박광진; 김정철

문제 정의

대표적인 방법으로 토지경작(Landfarming), 바이오벤팅 (Bioventing), 퇴비화(Compositing), 식물정화법등이 있는데 그 중 토지경작(Landfarming)방법이란 오염 토양을 수거하여 처리하는 탈위치(Ex-situ)처리방식으로 오염토양을 굴착하여 지표면에 깔아놓고 정기적으로 뒤집기(Tilling)하여 적정 수분을 유지하고 공기를 공급해줌으로써 호기성 생분해 공정을 촉진시키는 방법으로 토착미생물을 이용하는 Biostimulation방식과 특정 오염물질에 대한 분해능력이 우수한 미생물을 첨가하는 Bioaugmentation 방식으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 biostimulation 방식과 bioaugmentation 방식의 조합으로서 유류분해용 미생물제제인 Bioil-D를 주로 Diesel로 오염된 실제 유류오염 현장에 투입함으로써 미생물제제인 Bioil-D의 처리성능과 복원효과에 대한 연구를 수행하였다.
본 연구에서는 주로 Diesel로 오염된 토양의 처리기간을 최소화하고자 물리적 처리방법 인 Landfarming 과 미생물제제인 Bioil-D를 이용한 생물학적 처리방법을 병행하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

제안 방법

Landfarming에서 경작단(Soil stack height)의 높이는 40~60cm로 하였으며 수분함량은 10-20% 내외로 유지하였다. Landfarming 현장 처리장 하부에 침출수 포집을 위한 모래, 부직포, 집수정 등을 설치하고 그 위에 오염된 토양을 적층하여 미생물제제인 Bioil-D와 Bioil-D용 영양제를 투입하였다. 최초 대상오염부지에 대한 정밀조사는 2003년 7월 25일에 이루어졌다.
2102로 일부 감소시켜 투입하였으며 총 처리기간 중 4회로 나누어 투입하였다. 미생물제제의 투입농도는 오염토양단위 g 당 5.0xl0² cfu로 하였으며 미생물제제를 위한 영양제의 조성은 투입된 미생물제제의 농도에 기준하여 탄소원과 질소원, 인산원을 C/N/P 비율이 100 : 10 : 1 범위 이내로 조절하여 투입 하였다. 미생물제제인 Bioil-D를 오염토양에 투입후 오염토와 정화토에서 토양시료 5g씩을 6개 지점에서 채취하여 토착미생물 총균수 변화와 미생물제제에 이용된 효모균의 생존농도를 분석하였다.
0xl0² cfu로 하였으며 미생물제제를 위한 영양제의 조성은 투입된 미생물제제의 농도에 기준하여 탄소원과 질소원, 인산원을 C/N/P 비율이 100 : 10 : 1 범위 이내로 조절하여 투입 하였다. 미생물제제인 Bioil-D를 오염토양에 투입후 오염토와 정화토에서 토양시료 5g씩을 6개 지점에서 채취하여 토착미생물 총균수 변화와 미생물제제에 이용된 효모균의 생존농도를 분석하였다. 이때, 토착미생물 총균수 측정에 이용된 배지는 PDA 및 NA 배지를 사용하였으며, 투입된 미생물제제에 포함된 효모균주의 순수 분리에 이용된 선택 배지는 본 사가 개발한 2종류 이상의 항생제가 포함된 배지를 사용하여 분석하였다.
미생물제제인 Bioil-D의 투입량 산정은 Lab test를 통하여 산정하였으나 정화효율이 예상보다 높아 총량 2102로 일부 감소시켜 투입하였으며 총 처리기간 중 4회로 나누어 투입하였다. 미생물제제의 투입농도는 오염토양단위 g 당 5.
최초 대상오염부지에 대한 정밀조사는 2003년 7월 25일에 이루어졌다. 실제적인 Landfarming복원은 2003년 8월 13일부터 29일까지 뒤집기(Tilling)를 하루에 1 ~2회씩 실시하였으며 이후인 8월 29일부터 미생물제제인 Bioil-D를 투입하면/ 뒤집기(Tilling)를 하였다. 복원은 뒤집기(Tilling) 시작후 50일만인 10월 3일에 완료하였으며 10월 9일에 원오염장소로 정화토를 되메우기(Backfill)하였다.
미생물제제인 Bioil-D를 오염토양에 투입후 오염토와 정화토에서 토양시료 5g씩을 6개 지점에서 채취하여 토착미생물 총균수 변화와 미생물제제에 이용된 효모균의 생존농도를 분석하였다. 이때, 토착미생물 총균수 측정에 이용된 배지는 PDA 및 NA 배지를 사용하였으며, 투입된 미생물제제에 포함된 효모균주의 순수 분리에 이용된 선택 배지는 본 사가 개발한 2종류 이상의 항생제가 포함된 배지를 사용하여 분석하였다. 토양의 오염도는 토양 중 TPH(Total Petroleum Hydrocarbons)의 농도값으로 나타내었으며 분석은 GC 6850(Hewlett Packard, USA)을 사용하여 EPA Method의 8015B법으로 분석하였다.

대상 데이터

본 연구가 진행된 대상 지역은 G시에 위치한 오염부지로 주로 Diesel로 오염된 약 600m²의 오염토를 Landfarming(토양경작)공법을 적용하기 위하여 굴착하였다. Landfarming에서 경작단(Soil stack height)의 높이는 40~60cm로 하였으며 수분함량은 10-20% 내외로 유지하였다.

이론/모형

이때, 토착미생물 총균수 측정에 이용된 배지는 PDA 및 NA 배지를 사용하였으며, 투입된 미생물제제에 포함된 효모균주의 순수 분리에 이용된 선택 배지는 본 사가 개발한 2종류 이상의 항생제가 포함된 배지를 사용하여 분석하였다. 토양의 오염도는 토양 중 TPH(Total Petroleum Hydrocarbons)의 농도값으로 나타내었으며 분석은 GC 6850(Hewlett Packard, USA)을 사용하여 EPA Method의 8015B법으로 분석하였다.

성능/효과

분석되었다(NICEM 분석결과). TPH기준 800㎎/㎏이상인 값을 대상으로한 평균값 비교시 16일 동안 뒤집기(Tilling)만을 실시하였을때 29%의 낮은처리효율을 보였으나 미생물제제 투입을 병행한 경우 약 34일 동안 87%의 높은 처리효율을 보였다. 미생물제제 처리전후 휘발성유기물함량을 비교해 보면 약 0.
54%감소하였다(그림 3). 또한 미생물제제 처리전후 영양성분 변화를 보면 T-N농도는 7.07㎎/㎏ 감소하였으며 T-P농도는 11.41㎎/㎏ 감소하였다{그림. 2).
TPH기준 800㎎/㎏이상인 값을 대상으로한 평균값 비교시 16일 동안 뒤집기(Tilling)만을 실시하였을때 29%의 낮은처리효율을 보였으나 미생물제제 투입을 병행한 경우 약 34일 동안 87%의 높은 처리효율을 보였다. 미생물제제 처리전후 휘발성유기물함량을 비교해 보면 약 0.72% 증가하였으며 수분함량은 6.54%감소하였다(그림 3). 또한 미생물제제 처리전후 영양성분 변화를 보면 T-N농도는 7.
4는 미생물제제 투입 시 토착미생물과 유류분해용 미생물균주의 농도변화이다. 미생물제제 투입시 토착미생물의 균수는 약 100배와 Bioil-D의 균수는 약 10배가 증가되는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 Bioil-D투입으로 인하여 고중합체의 오염물질이 분해되어 생성된 저단위의 오염물질이 쉽게 토착미생물에 탄소원으로 이용되어 토착미생물 수가 증가한 것으로 판단되며 투입된 Bioil-D에 포함된 효모 균주들은 토착미생물들과의 경쟁이나 오염물질들에 의한 활성의 저하 없이 오염토에서 생존하고 있는 것으로 사료된다.
토양경작법에 미생물제제를 병행한 경우 50일의 짧은 기간안에 오염토를 토양오염 대책 기준치인 800㎎/㎏이하로 정화할 수 있었다. 위의 결과를 볼때 Bioil-D를 유류에 의한 오염토양복원에 이용하는 경우 전체 정화효율 향상을 통한 복원기간의 단축이 가능할 것으로 판단된다.
미생물제제 투입시 토착미생물의 균수는 약 100배와 Bioil-D의 균수는 약 10배가 증가되는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 Bioil-D투입으로 인하여 고중합체의 오염물질이 분해되어 생성된 저단위의 오염물질이 쉽게 토착미생물에 탄소원으로 이용되어 토착미생물 수가 증가한 것으로 판단되며 투입된 Bioil-D에 포함된 효모 균주들은 토착미생물들과의 경쟁이나 오염물질들에 의한 활성의 저하 없이 오염토에서 생존하고 있는 것으로 사료된다.

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