초록 ▼

저투수성 토양 내에서도 공극수의 흐름을 유발하여 오염물 및 첨가제의 이동을 향상시킬 수 있는 동전기 기술(Electrokinetic Technology, EK)과 지하수내의 오염원을 빠른 시간 내에 산화처리 할 수 있는 지중 화학적 산화기술(In-situ Chemical Oxidation, ISCO)은 미국 및 유럽에서는 많은 실용화 사례가 보고되고 있는 효율적인 기술로, 이들 기술들은 부가적인 환경오염물질을 배출하지 않으며, 기술 자체의 운전조작이 간단하기 때문에 공정의 자동화가 가능한 장점을 가지고 있다.
동전기 기술은 오

저투수성 토양 내에서도 공극수의 흐름을 유발하여 오염물 및 첨가제의 이동을 향상시킬 수 있는 동전기 기술(Electrokinetic Technology, EK)과 지하수내의 오염원을 빠른 시간 내에 산화처리 할 수 있는 지중 화학적 산화기술(In-situ Chemical Oxidation, ISCO)은 미국 및 유럽에서는 많은 실용화 사례가 보고되고 있는 효율적인 기술로, 이들 기술들은 부가적인 환경오염물질을 배출하지 않으며, 기술 자체의 운전조작이 간단하기 때문에 공정의 자동화가 가능한 장점을 가지고 있다.
동전기 기술은 오염된 매체에 전기를 공급하여 중금속 이온이나 기타 오염물질을 전기삼투나 이온이동과 같은 전기이동현상에 의해 이동·분리·회수하는 기술로 정의될 수 있다. 과거에는 이러한 동전기 기술이 주로 연약지반 개량, 기초지반 보강, 지하굴착 보조공법 등 지반공학분야에 일부 상용되어 왔으나, 현재에는 토양환경복원 그리고 수처리 부분에 적용 가능한 잠재력 있는 기술로 떠오르고 있다. 동전기 기술의 주된 처리대상물질로는 중금속 이외에도 난분해성 유기화합물을 들 수 있다. 한편, 유기화합물의 이동 및 산화분해를 증대시키기 위해, 2가철($Fe^{2+}$)과 과산화수소($H_2O_2$)의 반응에 의하여, 산화력이 매우 강한 OH 라디칼 발생을 증폭시키기 위한 펜턴(Fenton) 공정과의 결합은 거의 100 %에 가까운 제거효율을 기대할 수 있는 주목받는 기술로 대두되고 있다. 동전기-펜턴 복합공정은 반응산물로 물과 이산화탄소 외에 독성이 없는 물질을 생산한다는 점에 서 기존 기술에 비해 환경친화적이라고 할 수 있으며, OH 라디칼의 강력한 산화분해와 동전기적인 이동성 향상에 의하여, 비교적 짧은 시간 내에 처리할 수 있는 경제적인 공정이라 할 수 있다. 또한, 유류 오염물 및 중금속의 동시제거가 가능하므로, 기존의 지상(ex-situ) 기술들보다 공정의 운전이 간편하고 비용 또한 절감할 수 있다.
지중 화학적 산화기술은 오존, 과산화수소, 과망간산칼륨 등 산화제를 오염부지내로 주입하여 오염물질을 이산화탄소와 물로 완전히 산화분해시키거나, 자연 상태에 존재하는 물질로 변형시켜 오염 토양과 지하수를 복원·정화하는 기술이다. 지중 화학적 산화기술은 석유계 화합물, 합성유기화합물의 종류 및 농도에 대해 비선택적이고, 다른 복원기술에 비해 현저히 복원속도가 빠른 장점이 있다. 특히, 오존은 불포화 토양 및 지하수에 대해 기상 및 액상으로의 동시 적용이 가능한 장점이 있으며, 기존의 SVE 및 AS에 비해 높은 처리효율, 빠른 정화속도, 높은 경제성 등과 같은 많은 장점을 지니고 있다. 특히 토양유기물 및 금속산화물과 오존의 촉매반응에 의하여 OH 라디칼을 발생시켜 대부분의 유기화합물을 분해할 수 있으며 이동성 중금속을 산화·침전시켜 제거할 수 있다.
또한, 가스상 오존을 대수층내로 주입하였을 경우에는 대수층에서 완전히 소모되지 않은 가스상 오존이 불포화 토양으로 이동하여 과산화수소와 반응하여 OH 라디칼을 대량으로 발생시켜 처리 효율을 증대시킬 수 있는 공법으로, 처리효율 향상과 운전시간 단축을 기대할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 오염부지 특성에 따라 불포화 토양에도 선택적으로 주입하여 처리효율을 향상시킬 수 있다.
본 기술에서는 처리효율이 높고 기술의 안정성이 확보된 동전기-펜턴 기술과 오존-펜턴 기술을 사용하여 산업단지 내 독성유기화합물 및 중금속으로 오염된 토양/지하수를 복원 할 수 있는 통합공정을 개발하고자 하였다.

Abstract ▼

II. Features
1. Simultaneous removal of organic contaminants and heavy metals by Electrokinetic-Fenton process
2. Enhancement of organic contaminants removal by Ozone oxidation process
3. Application of Electrokinetic-Fenton and Ozone-Fenton process based on site characteristics
III.

II. Features
1. Simultaneous removal of organic contaminants and heavy metals by Electrokinetic-Fenton process
2. Enhancement of organic contaminants removal by Ozone oxidation process
3. Application of Electrokinetic-Fenton and Ozone-Fenton process based on site characteristics
III. Efficiency
1. In-situ remediation of low or high permeable soils containing organic contaminants or heavy metals
2. Short treatment period and cost-effectiveness

목차 Contents

• 제출문...1
• 요약문...2
• SUMMARY...5
• CONTENTS...6
• 목차...7
• 그림목차...9
• 표목차...12
• 제1장 서론...13
• 제2장 국내외 기술개발 현황...18
• 제1절 국외 개술개발 현황...18
• 제2절 국내 기술개발 현황...22
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과...23
• 제1절 동전기-펜턴 공정을 이용한 독성유기화합물 및 중금속 오염토양 복원기술 개발...23
• 1. 동전기-펜턴 공정에서 전극교환을 통한 제거율 향상...23
• 2. 동전기-펜턴 공정에서 공정효율에 대한 토양 입자 크기의 영향...46
• 3. 동전기-펜턴 공정에서 공정효율에 대한 전해질의 영향...61
• 4. 중금속 제거를 위한 동전기 공법의 핵심기술 확보...72
• 5. 동전기-펜턴 공정의 2차원으로의 scale-up...78
• 6. 동전기-펜턴 공정의 3차원으로의 scale-up...89
• 제2절 오존/과산화수소 공정을 이용한 독성유기화합물 오염 지하수/토양 복원기술 개발...94
• 1. 산업단지 내 현장토양을 이용한 오존산화공정 적용성 평가...94
• 2. 다핵방향족 탄화수소로 오염된 토양 및 지하수 복원을 위한 펜톤산화반응의 적용성 평가...97
• 3. 오존 처리공정에 의한 TCE 및 PCE 오염지하수 처리특성 평가...102
• 4. 오존-펜턴 공정의 2차원으로의 scale-up...109
• 5. 오존-펜턴 공정의 3차원으로의 scale-up...132
• 제3절 동전기-펜턴 및 오존-펜턴 공정을 이용한 독성유기화합물 및 중금속 오염 지하수/토양 복합 복원기술 개발...145
• 1. 동전기-펜턴 공정의 현장 적용 (A 주유소)...145
• 2. 동전기-펜턴 및 오존-펜턴 공정의 현장 적용 (B 주유소)...150
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...166
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...169
• 1. 연구목표 및 내용...169
• 2. 연구성과 현황...170
• 3. 기술이전 및 연구결과 활용계획...170
• 4. 기대효과...171
• 제6장 참고문헌...172