Earticle

Wastes sludges containing heavy metals are hazardous to the environment and is dependent on waste disposal treatment including incineration, consignment to landfill and marine disposal. When wastes are consigned to landfill, problems arise often as a result of long-term release of toxic constituents into the surrounding environment. Portland cement (PCC) is a popular treatment agent for solidification due to its low cost, applicability to waste products and the relative ease of implementation. Nowadays, waste sulfur obtained as a by-product of oil refining, etc. is effectively utilized for implementation in different compositions of concrete which are used for diverse applications. Sulfur concrete (SC) is a thermoplastic composite made of aggregate and filler, with sulfur as a binder (instead of cement and water). For this reason, SC is a relatively new building material that can possibly replace conventional concrete made with PCC as a binder in many branches of construction. Therefore, we suggested that SC based solidification is produced by a simple treatment, where aggregate and heavy metal sludge are mixed with sulfur. We investigated the strength property of SC, which made of implementing in different compositions of filler used heavy metal sludge and analyzed mass changes and leaching test, as well as PCC in the solutions of HCl, H2SO4, and NaCl. The SC implementation with the heavy metal sludge was satisfied with mechanical strength and good resistance to aggressive conditions of acid and salt compared to PCC. Therefore, SC produced by a simple treatment, where aggregate and heavy metal sludge are mixed with sulfur can be used with a relatively new building material for minimizing wastes.

환경창이란, 준설 및 준설토 처리에 대한 영향이 최소가 되는 기간에 준설을 수행하도록 지정 한 기간을 의미한다. 미육군공병단에 의해서 1970년대에 처음으로 수립되어 2001년을 기준으로 미육군공병단에서 관리하고 있는 전체 준설사업의 약 80%에 적용되고 있다. 환경창은 어류를 중 심으로 처음 수립되어 현재에는 조류, 해상포유류, 레크리에이션 등까지 확대되어 적용되고 있으 나 준설사업자에게는 환경창 내에 준설을 완료하지 못하는 경우, 다음 환경창까지 대기함으로써 장비의 대기 등으로 인한 경제적 손실을 초래하는 단점이 있다. 이를 위해서 환경창을 완화하기 위한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 준설이 허용되는 기간과 허용되지 않는 기간으로만 구 분되는 현재의 환경창에 환경창 지수라는 개념을 도입하여 환경창 완화를 위한 의사결정 문제에 정량적인 정보를 제공하고자 하였다. 생물군의 객체수 변화 등과 같은 시계열 자료 취득 및 구축 은 현실적인 문제로 인해 현재까지는 어렵다는 것을 감안하여, 생애주기를 기반으로 준설에 취약 한 연령층위에 따라 점수화하여 환경창 지수를 산정하기 위한 자료로 활용하였다. 또한, 이러한 생애주기에 따른 준설의 부정적인 영향의 강도가 정규분포를 따른다고 가정하고 표준화를 수행하 였다. 표준화된 분포의 누적표준정규분포함수의 값은 0.0~1.0 사이에 분포하게 되며, 0.0에 근사 할수록 준설의 부정적인 영향의 강도가 크다는 의미가 되며, 1.0에 근사할수록 그 영향의 강도가 상대적으로 낮아 환경창에 적합하다는 의미를 갖게 된다. 본 연구에서는 이러한 방법론을 현재 환 경창이 수립되어 있는 샌프란시스코에 적용하여 그 차이를 검토하였으며, 현재 수립되어 있는 환 경창과 유사한 형태를 나타내었다. 또한, 국내 낙동강 유역의 강정고령보 지역에 적용하여 어류, 조류, 시민 환경창을 수립하였다. 각각 수립되어 있는 환경창의 경우에는 실무에서 적용할 때, 어 떠한 환경창을 선택해야 하는지의 문제가 발생하게 된다. 이를 위해서 각 환경창의 환경창 지수와 가중치를 적용하여 통합 환경창이라는 개념을 제시하였다. 국내 하천환경의 변화로 인해서 하천관 리의 체계가 변화하고 있으며, 주기적인 하천준설은 새롭게 도입되어야 할 하천관리 방안 중 하나 이다. 이러한 상황에서 환경창 지수의 개발 및 국내 적용은 향후 친환경 하천준설을 위한 기초자 료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

육상 폐기물매립지 수용용량의 한계, 신규 매립지 조성의 어려움, 폐기물매립지를 둘러싼 지자 체간 갈등 등으로 인하여 지속적으로 발생하는 폐기물 매립수요에 대한 국가적 해결방안이 시급 한 실정에서 해상최종처리장은 효과적인 대안이 될 수 있다. 단순한 매립목적의 개발이 아니라 해 양환경과 공존할 수 있는 친환경적인 공간으로 개발하고 사후 조성된 부지는 수요에 따라 항만부 지, 산업단지, 녹지, 신재생에너지발전단지 등으로 활용함으로써 해양공간개발을 통한 부가가치 창출 및 자원순환형 개발을 구현할 수 있다. 일본은 이미 동경만과 오사카만을 비롯하여 전국적으 로 40여개소의 해상최종처리장을 조성 및 운영중이며, 싱가포르는 세마카우 해상최종처리장을 운 영하고 있다. 해상최종처리장은 호안에 차수시스템을 설치하여 내외부를 격리시켜 해양환경에의 영향이 없도록 안전하게 매립이 가능하도록 해상에 조성된 시설을 의미한다. 해상최종처리장은 육 상의 폐기물매립지와는 기본적인 구조 자체가 다르며 그에 따라 적용 기술도 차이가 있으므로 건 설과 운영을 위한 별도의 기술이 요구된다. 해상최종처리장에는 해일, 쓰나미, 파랑 등의 외력으 로부터 처분장을 보호하는 호안구조물의 안정성 확보 및 내부의 침출수가 외해로 유출되지 않도 록 하기 위한 높은 성능의 차수시스템의 설치가 중요하다. 해상최종처리장 조성이 해양환경과 공 존할 수 있는 지속가능한 개발이 되기 위해서는 해양환경에 대한 안전성과 개발 경제성 확보가 중요하며, 해양환경을 고려한 연구개발이 이루어져야 한다. 이를 위해서는 해상최종처리장 차수시 스템의 설계시공기술, 차수시스템 건전도 평가 기술, 내부수위 제어 및 수처리 기술, 매립지반 안 정화 처리 기술, 해양환경영향 평가, 해상최종처리장 조성 및 활용을 위한 법/제도 기반 구축 등 종합적이고 체계적인 연구개발이 필요하다.

항만개발, 유지준설 등으로 매년 약 480만m3의 해양준설토가 발생하고 있으나 제도적 장치 미흡 및 기술력 미확보 등으로 대부분 투기장에 단순한 매립재료로 사용하고 있다. 즉, 현재 해양 환경관리법상 해양준설토사는 폐기물로 규정되어 있어 매립 외 활용하는 것이 쉽지 않으며, 해양 환경개선사업(갯벌복원 등) 시행시 부유사 확산 방지용 준설토 포설장비 기술 등 기술력에 한계가 있는 실정이다. 최근 해양준설토를 해양자원의 일부로 보는 시각이 증가추세에 있으며, 준설토의 활용도를 높이고 해양환경을 보전할 수 있는 다양한 연구･용역 등이 수행되어 왔다. 따라서 현재 까지의 연구･용역성과 및 최근 동향 검토를 통해 해양준설토 활용촉진을 위한 향후 추진방향을 도출하고자 한다. 최근 동향으로는 폐기물 배출해역 환경모니터링사업(‘04년부터 해수부 해양보전 과 시행중) 결과, 서해병해역의 준설토 피복(caping)에 의한 표층 중금속농도 감소 및 저서생태계 개선효과가 확인되었다. 또한 해양환경관리법상 폐기물로 되어있는 준설토를‘준설물질’로 정의 하여 폐기물과 분리하고자 하는 움직임도 진행되고 있다. 이러한 긍정적인 최근 움직임 속에서 해 양환경개선사업의 일환으로 해양준설토를 활용하여 인공갯벌을 조성하기 위한 시도가 추진되고 있는 실정이다. 그러나 해양준설토를 활용하기 위해서는 많은 저해요인들을 해결해야 하기 때문에 이러한 시도에 대한 긍정적 해답을 얻는 것이 결코 쉬운 일이 아니다. 해양준설토를 폐기물이 아 닌 해양자원으로 취급하고, 다양한 저해요인을 해결해서 긍정적 활용방안을 모색하는 것이 현시점 에서는 매우 중요하며, 따라서 각계 전문가들의 다양한 의견수렴이 절실히 필요한 시점이다. 본 발표에서는 해양준설토 활용을 위한 추진방향 등이 포함된다. 해양준설토를 활용해서 실제 해양환 경개선사업에 적용한 사례가 미미하기 때문에 많은 의견들이 나와서 향후 추진방향에 반영될 수 있기를 기대하며, 이러한 노력이 지속될 때 머지않아 해양준설토를 다양하고 긍정적인 방향으로 활용할 수 있을 것으로 판단한다.

Although the remediation mechanism of contaminated marine sediments is similar to that of soil, particle size distribution, high contents of organic matters and the presence of chlorine ions might be also limit factors comparing to the remediation of contaminated soil. If remediation process could be conducted on-site(or immediate area) of target area and if treated sediments might be used beneficially followed by environmental dredging, Korea’s dilemma such as the mass transportation hardship of dredged materials, the lack of treatment area(upland/near shore) and et cetra will not take place. Based on experimental results, the use of oxidant(H2O2) and non-ionic surfactant (Tween80) was very effective and adequate on the viewpoint of environmental safety, cost and second pollution. Lots of treated sediments under various conditons were to meet domestic environmental standards for disposal such as near shore confined disposal facility (NS-CDF) as well as beneficial use at up-land landfill. Thus washing technology by using H2O2 and Tween80 combined with particle separation(higher than 125 μm, 125~ 63 μm, 63~ 32 μm, lower than 32 μm) might be successfully applied in the remediation of contaminated marine sediments. Remediation treatment system which could be treated for 2 tone per hour(Sediments, dry weight) was verified under various conditions such as solid, liquid ratio 1:3 et cetera then treated sediemnts were determined by blind test at 2~3 verification institute

본 연구에서는 시화호 산업단지 인근해역에 축적된 퇴적물 코어시료의 중금속 오염도 및 축적 량에 대한 조사를 실시하였다. 중금속의 평균농도는 Zn 353 mg/kg>Cu 151.7 mg/kg>Cr 119 mg/kg>Pb 78.6 mg/kg>Ni 49.9 mg/kg>As 10.8 mg/kg>Cd 1.20 mg/kg>Hg 0.091 mg/kg이었다. 각 퇴적물 코어시료 내 중금속의 평균농도는 Cr, Ni, Cu, Zn, Pb, Hg은 정점 D에서, As와 Cd은 각각 정점 A와 C에서 최대농도를 나타냈다. 농집지수(geo-accumulation index)를 이용한 중금속 의 오염도 평가는 Cu와 Cd은 Moderately to highly polluted 상태였고, Ni, Zn, Hg은 Moderately polluted의 범위에 해당했다. Pb, Cr, As는 Moderately to unpolluted상태로 오염도가 상대적으로 낮은 결과를 보였다. 분석된 8개 중금속을 퇴적물기준(TEL)과의 비교를 통하여 퇴적물 질적평가 (Sediment quality index by CCME)를 실시한 결과, 총 7개 코어시료 중 5개시료(A, B, E, F, G) 는 나쁨(Poor)의 등급, 중앙부인 2개 코어시료 (C, D)는 매우 나쁨(Very poor)에 해당되는 등급으 로 나타났다. 또한 산업단지 인근 해역 0.547 km2면적의 68cm 깊이에는 162,536 ton(건중량)의 퇴적물이 존재하고 있으며, 본 연구에서 분석한 8개 중금속의 총 축적량은 116.2 ton이었고, Zn가 52.41 ton으로 가장 많은 부분을 차지하고 있었고 Cu(22.84)>Cr(18.50)>Pb(12.69)> N(7/80)i> As(1.72)>Cd(0.19)>Hg(0.014)의 순으로 나타났다.

진해만은 전형적인 반폐쇄형 내만으로 남해안의 동쪽에 위치하고 있다. 전통적인 어업 및 양 식생물 및 물고기의 산란장으로 알려져 있다. 1960년대부터 산업화와 인구증가가 가속화되었고 굴양식 또한 활성화 되었다. 이러한 내부요인 및 외부요인에 의해 수층과 퇴적물이 1970년대부터 부영양화가 이루어 졌다. 또한, 이 영향에 의해 저층의 빈산소가 발달하여 오랜 기간 동안 저서 생태계의 악화의 원인이 되었다. 연구 및 기술개발을 늘 시도되고 있으며 이 연구는 빈산소수괴와 관련된 다양한 측면을 알아보고 빈산소수괴 메커니즘을 규명하는데 이용될 것으로 예상한다.

Jinhae Bay is a typical semi-enclosed seas, located in the central and eastern of southern coastal marine. Traditionally, this place was famous for spawning fishery, the various forms currently are prevalent. In particular, since the 1960s, industrialization, urbanization, population growth has been accelerating, shellfish form has been activated since 1970. Therefore eutrophication of water and sediments by internal and external factors that were carried out rapidly. In addition to its effects, hypoxic conditions in the bottom water layer was caused by seasonal. This will cause the deterioration of the benthic ecosystem, when a longer duration. This problem remains even today one of the issues. So the research and development of technology to solve them are being tried. As part of its contents, this study examines the history and impact on the various aspects of the literature related to hypoxia occurred in Jinhae Bay from 1960 until recently. And we expect the results to be utilized to elucidate the causes and mechanisms of hypoxia formation.

항만건설·유지, 환경개선 등의 다양한 목적으로 해양 준설의 필요성은 지속적으로 증가하고 있으며 이와 함께 준설된 해양퇴적물의 정화처리와 유효활용에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히 수저준설토의 정화처리에 있어 입자의 크기에 따른 오염도의 차이를 고려한 정화 기작 연구는 대 량의 수저준설토사 처리에 있어 중요하다. 본 연구에서는 마산만에서 채취한 퇴적물의 입자 분리 에 따른 오염도를 조사하였고, 그 결과 입자의 크기가 작아질수록(63 mm이하) 부영양화 오염도 지수가 증가하는 경향을 확인하였다. 이는 오염퇴적물의 입자 분리가 정화 공정의 1차 단계가 될 수 있음을 시사하며, 오염퇴적물의 입자 분획이 오염의 정도에 따른 최적화 정화 기작을 설정하는 데에 매우 유용할 수 있음을 보여준다. 또한 효율적인 정화처리 시스템을 구축하기 위해 퇴적물 입자 분리를 할 수 있는 하이드로사이클론을 설계, 제작하고 실제 해양오염퇴적물의 정화 처리 과 정에서 최적의 입자분리 효율 조건을 도출하기 위한 고액비를 확인하였다. 마산만의 퇴적물을 이 용하여 여러 조건의 고액비(1:2, 1:3, 1:4, 1:5)에서의 분리 실험을 수행하였으며 그 결과 조립질(75 mm)의 경우 1:3 고액비에서 90% 이상, 그리고 세립질(32 mm) 에서는 1:4 고액비 조건에서 최적 의 분급효율(약 88%)을 확인하였다. 그리고 하나의 흐름에서 세척 및 고도처리와 입자분리가 통 합설계 된 [수저오염퇴적물 정화처리시스템, (처리용량 퇴적물 1톤/시간)] 실증장치에서 1:3의 고액 비로 시험했을 때 하이드로사이클론의 높은 효율을 통해 정화처리를 위한 공정에서 본 연구에서 개발한 하이드로사이클론의 유용성을 확인하였다.