• 자원환경지질
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• 제44권3호
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• pp.217-228
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• 2011

폐금속 광산인 삼광광산 주변 비소로 오염된 농경지 토양 복원을 위하여 5 종류의 안정화를 이용한 토양안정화 배치실험과 대형칼럼실험을 통하여 안정화제에 의한 토양 내 비소(As) 안정화 효율을 규명하고자 하였다. 오염 토양으로부터 주 오염원인 비소 용출을 최소화하여 수계로의 오염을 막기 위해, 안정화제로 석회, 석회석, 인회석, 황토, RMB(red mud bauxite)를 입상(2 ~ 5 mm)과 분말상으로 구별하여 용출배치실험에 사용하였으며, 오염토양 내 안정화제의 비율은 0, 0.1, 0.5, 1, 2, 5, 10 wt%로 설정하여 실험하였다 오염토양과 수용액의 비율을 1:10 으로 혼합한 실험의 경우, 2, 5 wt% 입상 석회 첨가에 의해 비소 용출이 각각 86, 95% 감소하였고, 5와 10 wt% 석회석 첨가의 경우에는 비소의 용출이 각각 82, 95% 감소하였다. 배치실험 결과로부터 비소 용출 저감 효과가 뛰어난 입상석회와 pH 증가가 적었던 입상석회석을 안정화제로 연속칼럼실험(지름 15 cm, 높이 100 cm인 아크릴칼럼 사용)을 실시하였다. 칼럼실험을 위해 오염토양 대비 첨가한 안정화제의 질량비는 석회의 경우 1 wt%와 2 wt%, 석회석의 경우 2 wt%와 5 wt%, 석회 1 wt%와 석회석 2 wt%를 사용하였고, 마지막으로 안정화제를 첨가하지 않은 오염토양만을 이용한 칼럼(총 6개 칼럼)을 반복 실험하였다. 칼럼실험결과 1 wt%와 2 wt% 석회를 첨가한 경우와 5% 석회석을 첨가한 경우 오염토양으로부터 비소 용출은 97% 감소하였으며, 1 wt% 석회와 2 wt% 석회석을 혼합하여 첨가한 경우에서도 97% 감소하였다. 배치실험 및 칼럼실험 결과, 비소로 오염된 삼광광산주변 농경지 토양을 대상으로 석회 및 석회석을 이용한 안정화 공법의 비소 저감 효율이 매우 높은 것으로 나타났다. 석회를 안정화제로 이용한 경우, 비소 안정화에는 높은 효율을 나타내었으나 용출액의 pH가 10이상으로 높게 나타나 식물의 생장 및 높은 pH에 따른 비소의 재용출을 야기할 가능성이 있는 것으로 나타났다. 반면 석회석을 안정화제로 이용한 경우 용출액의 pH는 8이하로 토양에 영향을 미치지 않았고, 석회와 비슷한 비소 저감 효율을 나타내어, 농작물 재배를 고려하는 농경지의 경우 비소로 오염된 토양의 안정화에는 석회보다 석회석이 더 뛰어날 것으로 판단되었다.

• 자원환경지질
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• 제36권6호
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• pp.457-467
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• 2003

경상북도 군위군에 위치한 고로 폐아연광산에서 폐광산과 연결된 주 하천을 따라 저수댐 건설 예정지까지 직선 길이 약 12km 구간에서 농경지 토양 및 하천 퇴적토에 대한 중금속 오염(비소, 납, 카드뮴, 구리) 토양정밀조사를 실시하였다. 총 조사 면적은 약 950,000$m^2$ 이고 1,500$m^2$ 당 1지점의 조사 밀도를 유지하여, 총 545개 지점에서 표토(0∼10cm 깊이)를 채취하였으며, 192개 지점에서 심토(10∼30cm 깊이)를 채취하였다. 비소를 제외한 구리, 카드뮴, 납 항목은 모든 지점에서 토양오염우려기준 이하를 나타내었으나, 비소는 표토의 경우 토양오염우려기준 이상의 농도를 나타내는 지점이 104지점으로 전체 표토 조사지점의 20.5% 정도이었으며, 토양오염대책기준을 초과하는 지점은 34지점으로 전체 표토 조사지점의 6.7% 이상이어서 조사 지역 중 상당 부분이 비소로 오염되어 있었다. 심토의 경우 토양오염 우려기준 이상 농도를 나타내는 지점이 18지점으로 전체 심토 조사지점의 약 10.4% 정도이었으며, 토양오염대책기준을 초과하는 지점은 1지점으로 전체 심토 조사지점의 약 0.6%를 나타내고 있어 비소오염이 주로 30cm 이내에 집중되어 있는 것으로 나타났다. 조사지점별 비소농도를 기준으로 토양오염대책기준 농도(15mg/kg) 이상 지역, 토양오염우려기준 농도(6mg/kg) 이상 지역, 토양오염우려기준의 40% 농도(2.4 mg/kg) 이상 지역, 주변배경농도(1.23mg/kg) 이상 지역으로 구분하여 하천퇴적토 및 농경지 토양에 대한 오염지도를 자성하였다. 오염지도 결과로부터, 오염 토양을 복원하기 위한 복원 목표를 토양오염우려기준 농도 이상, 우려기준의 40% 농도 (토양오염확인기준 농도)이상, 배경치 농도 이상으로 구분하여 설정하는 경우에 해당되는 토양 복원 면적과 물량을 산출하였다. 토양오염우려 기준 농도 이상의 경우 총 복원 면적과 물량은 264,000$m^2$, 79,200$m^3$이였으며, 우려기준의 40% 농도 이상의 경우 복원 면적과 물량은 779,000$m^2$, 233,700㎥, 배경치 농도 이상의 복원 목표 설정의 경우에는 각각 969,200$m^2$, 290,760$m^3$ 이였다. 토양오염 우려기준 농도의 40%를 복원 목표로 하는 경우와 배경치 농도를 복원 목표로 하는 경우, 복원 물량은 우려기준 농도를 복원 목표로 하는 경우의 3.0배와 3.7배정도 증가하는 것으로 나타나 복원 목표치 설정시 우려기준 농도의 40%와 배경농도의 차이에 다른 복원 물량의 차이는 적어서, 복원 목표 설정시 배경치 농도로 복원계획을 세우는 것이 가장 바람직한 것으로 판단되었다.

• 자원환경지질
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• 제38권5호
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• pp.513-523
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• 2005

울산 달천광산의 지하수 및 토양 중에 함유되어 있는 비소의 오염현황을 파악하고, pH와 산화-환원 전위 값의 변화에 따른 자연저감 능력을 평가하였다. 달천광산 지역 비소 오염의 주 근원광물인 유비철석의 광미 내 함량은 최대 $2\%$이며, 비독사석, 니콜라이트, 램멜스버가이트, 거스도르파이트, 코발트석과 황철석 등의 비소함유광물 역시 비소오염의 근원이 되고 있으며, 비소함량은 광물에 따라 다양한 차이를 보인다 광미장 내 유비철석과 황철석의 표면이 부분적으로 철산화물과 철비산염으로 산화된 것을 관찰할 수 있어, 풍화반응이 상당히 진행되었음을 알 수 있다. 지하수 내 비소의 함량과 pH는 뚜렷한 상관관계를 보이지 않지만, 포화대 및 비포화대의 지하수의 비소 농도는 Eh가 감소함에 따라 농도가 감소하는 정(+)의 상관관계를 보인다. RMB(Red Mud Bauxite)는 비소제거 효율이 우수하여 달천광산 지역의 비소로 오염된 지하수 및 토양을 복원 시 자연저감 촉진제로 이용될 수 있을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제36권2호
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• pp.89-101
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• 2003

경상북도 군위군에 위치하는 고로 폐아연광산의 광미 및 광폐석 유실에 의한 주변 농경지 토양 및 하천 퇴적토의 오염을 조사하였다. 폐광산하부에서부터 하천을 따라 직선길이 약 12 km 구간에서 퇴적토 및 토양을 표토와 심토로 나누어 채취하였으며, 토양시료에 대한 분석은 0.1N(비소의 경우만 만 HCl 약산 추출법인 토양오염공정시험법으로 실시하였다. 폐광산 하부 주 하천의 표층 퇴적토는 카드뮴과 납에 대하여 하천 상류 지역에서 토양오염우려기준치를 초과하였으며, 비소는 총 표토 시료 14개 중 6개(43％)에서 토양오염우려기준치를 초과하였고, 이중 4지점은 토양오염대책기준치를 초과하였다. 특히 폐광산과의 거리에 관계없이 하천 전체에 걸쳐 퇴적토의 표토들이 비소에 폭 넓게 오염되어있어서 이들에 대한 복원 대책이 시급한 것으로 나타났다. 폐광산 주변 농경지 토양 분석 결과 표토와 심토 모두 비소를 제외한 중금속의 오염은 토양오염우려기준치이하로 나타났으나, 비소의 경우 표토 시료 채취 8 지점 중 4지점에서 토양오염우려기준치를 초과하였으며, 이중 3지점에서 토양오염대책기준치를 초과함으로서 주변 농경지 토양의 표토도 비소로 심하게 오염되어있음을 알 수 있었다. 폐광산 하부 주 하천 수질 조사 결과, 폐광산 갱내수와 침전지 주변을 제외하고는 하천 수질은 모든 중금속에 대해 매우 낮은 것으로 나타나, 폐광산 주변의 토양오염은 하천수질에 의한 오염이기보다는 폐광산 주변에 적재된 폐광석과 광미들이 우기시 하천을 범람하며 유출되어 진행되었을 것으로 판단되었다. 폐광산 주변 지역의 오염 정도를 토양환경보전법에 명시된 오염 등급(Pollution Grade)으로 평가한 결과, 비소의 경우 토양오염우려기준 이상의 농도를 나타내는 농경지 토양과 하천퇴적토 지역이 많아, 향후 비소에 대한 토양 복원이 필요한 것으로 나타났다. 오염분석 결과와 현장 농경지 조사를 바탕으로 복원이 필요한 하천 퇴적토 및 농경지 토양 면적을 산정하였으며, 하천 퇴적토의 경우 토양세척법을 이용하여 비소와 납을 제거하고, 농경지 토양의 경우 석회를 첨가한 반전객토법을 실시하는 토양 복원 대책을 수립하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 임시총회 및 추계학술발표회
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• pp.330-333
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• 2004

국내 폐금속광산 일대에서 비소 및 중금속의 발암 및 비발암 위해성을 근거로 복원 기준치를 설정하였다. 폐금속광산일대의 주요한 노출 경로는 부지내 폐광석과 광미로부터 직접적인 오염물 흡입과 지하수를 통한 부지내 및 외 섭취의 경로로 구분된다. 지하수의 오염원은 폐광석과 광미 침출로부터의 오염과 갱구 유출로부터의 오염 및 지질매체 자체에 의한 오염이 설정되었다. 높은 오염 수준에 대해서 높은 오염성분감소비와 폐광산일대의 다양한 배경농도로부터 복원기준치를 설정 했을때, 토양 및 지하수의 복원기준치는 비소 위해도의 영향이 매우 큰 것으로 평가되었다. 비소의 높은 독성은 복원 기준치를 매우 낮게 형성했고, 위해도가 낮은 아연과 카드늄은 높게 설정되었다. 궁극적으로 오염성분 감소비에 따른 복원기준치 설정은 오염성분의 노출 경로 차단이 복원 목표치를 현실화시킬 수 있음을 보여주었다.

• 자원환경지질
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• 제38권5호
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• pp.547-561
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• 2005

이 논문에서는 지하수 비소오염의 일반적 지구화학적 특성을 이해하고 기존 연구사례와 논산/금산지역의 지하수 관정 수질분석 자료 등을 바탕으로 국내 지하수의 비소 산출양상을 평가하고자 한다. 가장 심각한 비소오염이 발생한 방글라데시에서는 약 $28\%$의 관정에서 $50{\mu}g/L$ 이상의 비소함량이 확인되며 2천8백만의 인구가 이에 노출된 것으로 추정한다. 주요한 오염지하수의 특성으로 중성 pH와 중간 또는 강한 환원환경, 낮은 $SO_4^{2-}$, 및$\;NO_3^-$함량, 높은 용존 유기탄소, $NH_4^+$ 함량 등을 들 수 있으며 비소는 주로 3가 형태로 존재하고 홀로세 천부 대수층에서 함량이 높게 나타난다. 일반적으로 대수층내 철수산화물의 환원성 용해 현상으로 비소가 유출되는 것으로 받아들여지며 유기물질의 존재, 미생물의 활동 등이 주요한 요소로 평가된다. 플라이스토세 빙하활동에 의해 원거리 비소기원물질의 풍화 및 이동, 화학적 집적, 미생물 활동 등의 요인으로 광역적인 세계 주요 오염발생지역의 특성을 해석하기도 한다. 국내에서는 심각한 비소오염 발생사례는 보고되지 않고 있으며 지하수 수질측정망 운영결과 $10{\mu}sg/L$ 이상의 비소함량은 전체 $1\%$ 내외에서 나타나지만, 먹는샘물 수질평가에서 이를 초과하는 업체수가 $19.3\%$에 달하고 논산 및 금산 지역의 간이급수용 관정 수질조사에서 약 $7\%$가 초과하는 결과를 보였다. 전남 일부와 울산 지역의 지하수 수질조사 결과에서도 $10{\mu}g/:L.$ 이상의 함량이 각각 $36\%,\;22\%$에 달하여 변성퇴적암 등의 지질영향과 광화작용에 따른 비소오염이 발생할 수 있음을 보여준다. 향후 국내 지하수 비소오염 평가연구를 위하여 비소거동에 영향을 주는 다양한 지구화학적 및 미생물학적 반응과 지하수 유동특성에 대한 이해가 선행되어야 하며 광화대 지역, 옥천대 변성퇴적암 지역, 부산 경남 일대의 미고결 퇴적층 및 산성황산염 토양 분포지역 등에 대한 보다 체계적인 조사와 연구가 요구된다.

• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.655-666
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• 2020

본 연구는 함안지역 고농도 비소 오염 지하수의 미생물 군집 특성 분석을 통해 지하수 내 비소 산출 특성을 평가하고자 수행되었다. 함안지역 지하수는 0~757.2 ㎍/L 농도 범위의 비소로 오염되어 있으며, 이는 국내에서 보고된 가장 높은 자연기원 지하수 비소 오염 농도를 나타낸다. 전체 200개 시료 중 29개(14.5%)에서 먹는물 수질 기준인 10 ㎍/L 이상의 비소 농도가 관측되었으며, 암반 지하수 관정(80~100 m 심도)에서는 50 ㎍/L 이상인 시료가 8개(4%) 존재하는 것으로 나타났다. 또한, 함안군 북측 지역에는 비소 함량이 100 ㎍/L 이상인 관정이 7개 존재하는 특징을 보였다. 고농도 비소 오염지역 지하수의 미생물 군집 분석 결과, 8개 시료에서 서로 상이한 군집 특성을 보였으며 Proteobacteria가 평균 61.5%로 가장 우점하였다. 속(genus) 수준에서는 혐기성 균인 Gallionella속과 Methermicoccus 속, 호기성 비소 환원균인 Acinetobacter속이 각각 12.8%, 7.3%, 7.8%의 높은 비율로 존재하고 있었다. 결과적으로 연구 지역의 지화학적 특성과 지하수 내 미생물의 생지화학적 기작의 복합적 반응에 의해 고농도 비소 오염 특성을 나타내는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구를 통해 구축된 지화학적 특성과 미생물 군집에 대한 정보는 지하수 내 고농도 비소의 생성 기원과 이들의 제어 기술 개발에 활용이 가능할 것으로 여겨진다.

• 자원환경지질
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• 제38권5호
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• pp.599-606
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• 2005

전 세계적으로 수많은 나라의 지하수에 용존 되어있는 비소는 매우 독성이 강한 오염물질이다. 이로 인해서 지하수에 있는 비소를 제거하기 위한 수많은 처리기술들이 개발되고 있다. 미국 환경청에서는 비소를 처리하기 위한 가장 적합한 기술로써 여러 가지의 기술들을 추천하고 있다. 미국 환경청의 분류를 기준으로 비소처리기술은 침전, 멤브레인, 이온교환 및 흡착의 네 가지 처리기술로 나눌 수 있다. 미국에서 최근 $50{\mu}g/L$에서 $10{\mu}g/L$로의 비소 음용수 기준의 개정은 비소오염지하수에 있는 비소를 제거하기 위한 기술의 선택과 적용에 많은 영향을 주고 있다. 침전기술은 비소처리를 위해서 가장 많이 이용되는 기술로 대규모 수처리 설비로 비소를 처리하는데 적용할 수 있는 있지만, 멤브레인, 이온교환 및 흡착기술은 소규모 수처리 시설에 사용된다 최근에 미국과 유럽에서는 설치비와 유지비가 적고 운전이 간편한 흡착기술을 이용한 소규모 비소처리 시설에 많은 관심을 가지고 있는 추세이다 비소로 오염된 지하수를 처리하기 위한 처리기술들의 원리와 비소제거에 영향을 미치는 인자 및 실제 처리시설들의 비소처리효율을 본 논문에서 소개하고자 한다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.231-234
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• 2004

비소로 오염된 폐광산 하류부의 하천퇴적 토양과 밭 토양에 대한 연속추출법 적용 결과, 토양과 비소의 결합력이 약하여 쉽게 용출이 가능한 비소가 각각 39.5%, 33.8%로 비교적 높은 비율을 차지하고 있었으며, crystalline minerals에 존재하는 비소도 각각 52.6%, 62.3%의 큰 비중으로 존재하였다. 수산화나트륨을 최적 농도인 200mM과 6시간의 운전조건으로 각기 다른 진탕비(1:3, 1:5, 1:10, 1:20. 1:30)에서 연속 토양세척실험을 한 결과, 최적 진탕비는 2가지 토양에 대하여 모두 1:5가 적합하였다. 하천퇴적 토양은 1단계 세척후의 농도가 약 3mg/kg으로 토양환경보전법 가지역의 우려기준(6mg/kg) 이하였으며 2단계 세척시 1mg/kg까지 떨어졌다. 밭 토양의 경우에는 3단계 세척시 나지역 우려기준에 해당되는 20mg/kg보다 낮은 농도를 보였으며, 5단계 세척시에는 가지역 우려기준에 근접한 약 8mg/kg까지 낮아짐을 알 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.318-321
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• 2003

비소로 오염된 토양, 하천 퇴적물 및 광미의 복원할 때, 토양 세척 공정에서 중요한 인자인 비소의 화학적 결합형태와 세척제에 따른 용출특성과 고효율 세척 및 세척액의 재활용도를 높이기 위한 공정을 바탕으로 토양세척장비를 설계하였다. 화학적 결합형태에 있어서 토양은 잔류 결합형태가 주되고, 퇴적물의 경우는 철산화물과의 결합형태가 강하며, 광미는 황화물과의 결합에 따른 잔류형태와 철산화물과의 결합형태가 상당부분을 차지한다. 세척제에 따른 용출특성으로부터, 철산화물과 황화물과 결합하고 있는 비소의 화학적 결합형태를 파괴하면서 비소를 추출할 수 있는 용제로 HCl, Oxalate, EDTA, M$_2$O$_2$를 사용하였다. 추출 결과, 비소가 철산화물과 결합한 형태가 비중이 높을수록 EDTA 나 Oxalate가 효율이 높으며, 황화물에 대해서는 HCl과 $H_2O$$_2$이 상대적으로 높은 추출 효율을 보였다. 구성된 세척조는 밀폐실린더형과 스크류이송형 세척조로 구성되어 각각 혼합교반에 의한 세척과 토양입자 분급에 따른 세척이 가능하다. 세척 공정중 최적 산도 조절이 중요한 인자가 되며, 세척액의 재활용도를 높일때, 세척수에 용해되어 있는 비소 및 중금속과 미립자의 동시 제거를 위한 응집 침전조에서 응집제에 의해서 미립자와 함께 제거하는 응집, 침전 및 분리공정을 배치하였다.