초록 ▼

■ 연구 목표
연구의 최종 목표는 “TPH, BTEX, MTBE, CAHs로 오염된 천층부(토양·지하수) 원위치 복원 통합공정 모듈화 기법 및 설계 기술 개발”에 있으며, 목표 달성을 위해 년차별로는 기존 상용화된 다양한 복원 공정의 단위 기술에 대한 자료 수집 및 복원 공정의 통합 모듈화를 위한 단위 공정 기술 개발, 모형 토양상(PAM; Physical Aquifer Model)을 이용한 통합 모듈화 공정의 설계 인자 도출 및 현장 적용성 평가의 단계로 추진.
■ 연구 성과
○ 토양·지하수를 동시에 복원할 수 있

■ 연구 목표
연구의 최종 목표는 “TPH, BTEX, MTBE, CAHs로 오염된 천층부(토양·지하수) 원위치 복원 통합공정 모듈화 기법 및 설계 기술 개발”에 있으며, 목표 달성을 위해 년차별로는 기존 상용화된 다양한 복원 공정의 단위 기술에 대한 자료 수집 및 복원 공정의 통합 모듈화를 위한 단위 공정 기술 개발, 모형 토양상(PAM; Physical Aquifer Model)을 이용한 통합 모듈화 공정의 설계 인자 도출 및 현장 적용성 평가의 단계로 추진.
■ 연구 성과
○ 토양·지하수를 동시에 복원할 수 있는 통합 모듈화 표준 공정의 도출과 이에 필요한 기·액 분사식 주입/추출장치와 복합 기능관정의 개발, 추출물인 LNAPL처리를 위한 전기부 상-펜톤 산화 공정의 개발과 배가스 처리를 위한 modfied 토양 슬러리 펜톤 시스템의 개발
○ 토양 세정-화학적 산화 모듈화 공정의 현장 연구 결과, 세정액 약 4.9PV주입으로 오염 토양은 “가”지역 TPH 우려기준 이하인 450mg/kg, 연속된 KMnO₄ 처리를 통해 TPH 제거율은 최대 92%로 오염지하수 정화기준인 1.5mg/L를 만족하였으며, 시설비 기준 약 46% 내외 절감이 가능한 복합 모듈화 공정 개발
○ 현장 추출 지하수의 EF-Fenton 처리 결과 COD는 34~39mg/L의 범위로 오염물질 배출 기준 (“나지역”, 130mg/L)에 부합되었고, 기존 활성탄 흡착공정 대비 26%의 비용 절감
○ Toluene 배가스의 modified 토양 슬러리 펜톤 시스템을 이용한 처리로 86~96%의 제 거효율과 기존 활성탄 흡착 공정 대비 약 38%의 처리 비용 저감

(출처 : 보고서 초록 3p)

Abstract ▼

2. Results

A. Development of an in-situ soil and groundwater remediation module
1) Process 1 : Soil flushing → SVE + SVE+Air sparging → In-situ bioremediation
2) Process 2 : Chemical oxidation/reduction Bioventing

B. Treatment efficiency
1) When 4.9PV of the surfactant is inje

2. Results

A. Development of an in-situ soil and groundwater remediation module
1) Process 1 : Soil flushing → SVE + SVE+Air sparging → In-situ bioremediation
2) Process 2 : Chemical oxidation/reduction Bioventing

B. Treatment efficiency
1) When 4.9PV of the surfactant is injected, the contamination level is lowered to 450mg/kg which is equivalent to 90% of soil contamination "GA"zone concern standards regulated by Soil Environment Conservation Law established by the Ministry of Environment
2) As a result of EF-Fenton oxidation process evaluation, effluent COD concentrations vary from 34 to 39mg/L for all samples, which meets both contamination discharge standard("NA"zone, 130mg/L) and national discharge standard (40mg/L)
3) The results of PPTT(II) experiment, in which an oxidizing reagent is injected, show that the maximum removal efficiency of TPH is 92%, which meets the contaminated groundwater remediation standard of 1.5mg/L stated in "Groundwater Water Quality Conservation Rules, Chapter 7"
4) Off-gas treatment efficiency by a modified soil slurry fenton system is able to meet the most strict hydrocarbon standard(13ppm) regulated by the volatile air pollution contaminant discharge standard

C. Cost effectiveness
1) SWA 1503 soil flushing process is 13 ~ 26 times cheaper than other soil flushing processes. The reported cost of other flushing processes is $3CT60/yd³.
2) The EF-Fenton oxidation process is able to reduce the remediation cost by 463won for 1m³ of groundwater, which is equivalent to 26% of the cost reduction compared to an activated carbon adsorption process
3) Because the multi-functional remediation well is able to incorporate a chemical oxidation process to enhance remediation efficiency, using the well may be able to cut the cost of remediation when it is compared with separate use of a remediation well and a chemical oxidation process.
4) A modified soil slurry fen ton system is 5,600,000 won (40%) cheaper than an activated carbon adsorption and it is proved to be a cost effective alternative.

D. Development and commercialization
1) The remediation processes developed in the project was applied for patent
2) The remediation processes from the project help companies participating in this project conduct consultation, design, and construction projects for soil and groundwater remediation.
3) The sales for subsurface remediation system is expected to be 250.6billion wons in 2020(Domestic : 192.9billion/International : 57.7billion). One hundred ninety three billion wons are equivalent to 10% of the total amount of domestic sales and 57.7billion will be 0.3% of international project sales (Samsung economic research institute, 2003; Korea institute for industrial economics & trade, 2004). The sales for subsurface remediation system will expand manufacturing industry for environmental business, enhance national competitiveness, and improve balance of trade.

(출처 : SUMMARY 17p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 16
• CONTENTS ... 19
• 목차 ... 20
• 표목차 ... 25
• 그림목차 ... 29
• 제1장 연구 개발 과제의 개요 ... 36
• 제1절 연구 개발의 필요성 ... 36
• 1. 연구 개발의 중요성(필요성) ... 36
• 가. 천층부 원위치 복원 공정의 통합 시스템 ... 36
• 나. 천층부 원위치 복원 공정 통합 시스템용 모듈화 개발 ... 39
• 제2절 연구 개발의 목표 및 내용 ... 45
• 1. 연구 개발의 최종 목표 및 성격 ... 45
• 가. TPH, BTEX, MTBE, CAHs로 오염된 천층부(토양·지하수) 원위치 복원 통합공정 모듈화 기법 개발 및 설계 기술 개발 ... 45
• 2. 연도별 연구개발의 목표 및 내용 ... 46
• 가. 1단계(1차년도) ... 46
• 나. 2단계(2차년도) ... 47
• 다. 3단계(3차년도) ... 47
• 3. 연구개발의 추진전략·체계 및 연구수행 방법 ... 48
• 가. 연구개발의 추진전략 ... 48
• 4. 연구수행 방법 ... 52
• 가. 주관기관 ... 52
• 나. 위탁과제 1 ... 58
• 다. 위탁과제 2 ... 60
• 제2장 국내·외 기술 개발 현황 ... 62
• 제1절 국내 기술 현황 ... 62
• 제2절 국외 기술 현황 ... 64
• 제3절 국내·외 유사 과제의 기술 내용의 차별성 ... 66
• 1. 본 연구의 차별성 ... 66
• 2. 관련 기술 보유현황 ... 66
• 제3장 연구 개발 수행 내용 및 결과 ... 68
• 제1절 원위치 통합 모듈화 공정 개발 ... 68
• 1. 통합 모듈화 기술 단위공정별 장치 요소 ... 68
• 가. 복원 기술의 주요 장치 요소 ... 68
• 나. 복원 공정별 설계 인자 ... 71
• 2. 토양 모형실험을 위한 PAM 및 복합 기능정 개발 ... 82
• 가. 복합 기능 관정 기·액 혼합기질의 분사식 주입장치 개발 ... 82
• 나. 토양 모형실험을 위한 PAM 설계 및 제작 ... 87
• 3. 통합 모듈화 시스템 현장 연구 ... 100
• 가. 복원 연구 대상 오염 부지 개요 ... 100
• 나. 현장의 수리·지질학적 특성 ... 100
• 다. 현장 지하수 및 토양 오염도 조사 ... 106
• 라. 현장 적용성 시험 ... 121
• 제2절 토양 세정 공정 모듈화 시스템 개발 ... 132
• 1. 연구 목적 및 필요성 ... 132
• 2. 문헌연구 ... 133
• 가. 원위치 토양 세정 공법 ... 133
• 나. 계면활성제 세정 이론 ... 134
• 3. 연구 내용 ... 136
• 가. 실험 방법 ... 136
• 나. 실험 결과 ... 146
• 4. 결론 ... 166
• 제3절 고농도 LNAPL 처리공정 모듈화 시스템 개발 ... 168
• 1. 연구 개요 ... 168
• 2. 문헌조사 ... 168
• 가. 지하수 유류오염의 특성 및 현황 ... 168
• 나. 고농도 LNAPL의 추출 후 처리공정 ... 173
• 다. 펜톤 산화 공정 ... 175
• 3. 국내 유류오염 현황 및 복원 현장 조사 ... 177
• 4. 추출물질(LNAPL 등)의 화학적 산화 특성 연구 ... 180
• 가. 실험 목적 ... 180
• 나. 실험 방법 ... 180
• 다. 실험 결과 및 토의 ... 181
• 5. 고농도 추출물질(LNAPL) 처리 공정 연구 ... 187
• 가. 입자상 물질의 펜톤 산화 영향 평가 ... 187
• 나. LNAPL 추출액의 잔류 입자상 물질의 펜톤 산화 영향 연구 ... 189
• 다. 추출액의 입자상 물질 제거를 위한 단위 전처리 공정 연구 ... 193
• 라. 연속 운전 방식의 EF-Fenton 공정개발 ... 199
• 6. 추출 물질 처리 공정의 통합 관정 현장 적용 연구 ... 203
• 가. 연속 산화 처리 공정의 운전 및 현장 추출 시료에 대한 처리 성능 평가 ... 203
• 7. 기존 활성탄 흡착 공정과 화학적 산화 공정의 처리 비용 비교 ... 212
• 제4절 원위치 통합 복원 공정 모델링 ... 214
• 1. 분석 개요 ... 214
• 2. 분석 방법 ... 214
• 가. 반응성 용질 이동의 기본 이론 ... 214
• 나. GMS를 이용한 유류 오염 분석의 다양성 및 제한 요소 ... 215
• 3. PAM에 대한 오염 저감 전산모델링 ... 217
• 가. 개요 ... 217
• 나. 지하수 흐름 모델 구성 ... 218
• 다. PAM을 대상으로 수행한 전산 모의 결과 분석 ... 226
• 4. 다기능 복합 관정의 오염 저감 모델링 ... 227
• 가. 개요 ... 227
• 나. 수리·지질학적 특성 ... 228
• 다. 오염 저감 특성 모의 결과 ... 230
• 라. 분석 내용 및 저감 기준 ... 231
• 마. 모델 구성 ... 233
• 바. 정류 상태의 지하수계 검토 ... 233
• 사. 다기능 복합 관정 운영시 지하수계 영향 검토 ... 234
• 아. 벤젠의 오염 저감 효과 ... 235
• 자. 운영방식에 따른 벤젠의 저감 효과 비교 ... 242
• 5. 현장 부지에 대한 GMS 전산모의 결과 ... 244
• 가. 수직정 운영시 ... 244
• 나. 수평관 운영시 ... 244
• 다. 다기능 복합 관정 미운영시와 운영시의 저감효과 비교 ... 244
• 라. 다기능 복합 관정의 운영 방식에 따른 오염물의 농도 변화 ... 244
• 제5절 원·위치 복원 공정 모듈화용 복합 기능 관정 개발 ... 245
• 1. 연구의 목적 및 필요성 ... 245
• 2. 복원 기술 단위공정별 주입·추출 관정 설치 기술자료 현황 조사 ... 247
• 가. 단위 공정별 주입·추출 관정 설계 인자 ... 247
• 나. 배가스 관련 통합관정에서의 스크린 설계 ... 253
• 3. 다기능 복합 관정 설계 ... 257
• 가. 다기능 복합 관정의 벤토나이트/내부모래층/스크린/packer 간 상대적 위치 ... 257
• 나. 계면활성제 주입용 수평관 구성 및 운전 방안 ... 260
• 다. 관정 주변에서 기체/액체상 주입/추출물질 거동 수치 해석 ... 262
• 라. PAM에 설치한 복합 기능 관정 설계 ... 269
• 4. PAM에서의 다기능 복합 관정 성능 평가 및 오염물질 거동 수치 해석 ... 275
• 가. 다기능 복합 관정 성능 평가 ... 275
• 나. 관정 주변에서 기체/액체 주입/추출물질 거동 수치 해석 ... 293
• 5. 현장 파일럿 실험 복합 기능 관정의 화학적 산화 공정 효율 평가 ... 298
• 가. 추적자 실험 (PPTT (I)) ... 299
• 나. 화학적 산화 실험(PPTT(II)) ... 306
• 제6절 배가스 처리를 위한 modified 토양상 기술 개발 ... 314
• 1. 이론적 배경 ... 314
• 2. 실험적 접근 방법 ... 314
• 3. 실험방법 ... 318
• 가. 실험 재료 및 방법 ... 318
• 나. 오염원별 반응속도 시험(kinetic test) 및 반응 메카니즘 규명 ... 320
• 다. TCE와 톨루엔 분해를 위한 실험실 규모의 연속식 칼럼 실험 방법 ... 321
• 라. PAM을 이용한 파일럿 규모의 배가스 처리 실험 방법 ... 323
• 4. 연구 개발 결과 ... 326
• 가. 대상 기술의 적합성 판단을 위한 환경 기준 ... 326
• 나. 국내·외 추출 배가스 처리 기술 현황 ... 327
• 다. Modified 토양상을 이용한 배가스 처리 시스템 기초 연구 ... 338
• 라. 오염물질별 반응속도 시험 및 반응 메카니즘 규명 ... 343
• 마. 연속식 modified 토양 슬러리 펜톤 시스템의 가스상 오염물질 제거 ... 351
• 비. Modified 토양 슬러리 펜톤 시스템에 의한 배가스 처리 공정도 ... 356
• 사. 처리효율 개선, 재활용 방법 및 처리 능력 평가 ... 356
• 아. 배가스 처리장치 및 모듈화 설계 ... 361
• 자. 배가스 처리시스템의 현장 적용성 평가 ... 362
• 제4장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 368
• 제1절 주관기관 ... 368
• 제2절 위탁기관 ... 370
• 제3절 연구 개발 목표의 달성도 ... 372
• 1. 처리 효율 평가 ... 372
• 2. 경제성 평가 ... 372
• 제5장 연구 개발 결과의 활용 계획 ... 376
• 제1절 연구 개발 결과의 활용 방안 ... 376
• 제2절 기대 성과 ... 377
• 제3절 시장 현황 ... 378
• 제4절 사업화 계획 및 효과 ... 379
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 382
• 제7장 참고문헌 ... 388
• 끝페이지 ... 394