본 논문은 한국의 토양오염 현황과 관리정책을 현 시점에서 정리하고 좀 더 효율적인 정책을 추구하기 위한 여러 정책적인 제안점들을 살펴 보았다. 한국의 토양은 주로 매립지, 유류 및 유해물질저 장소, 휴폐광산, 군부대, 산업 시설 등에 의해 주로 오염되고 있다. 토양오염물질의 농도는 대체적으로 배경농도와 비슷하나, 일부 단위산업시설 주변이나 휴폐광산 등에서 오염도가 오염기준이상인 것으로 나타났다. 1995년에 제정된 토양환경보전법은 오염의 방지뿐만 아니라 오염된 환경의 개선에 대한 종합적인 법률적 토대를 제공하고 있다. 본 법에는 토양오염물질 및 기준의 설정, 토양오염 대책지역의 설정 및 관리, 토양오염측정망 운영, 토양오염유발시설의 설정 및 관리, 토양환경평가제도, 확대된 오염원인자 범위 등 다양한 정책들이 제시되어 있어 오염지역에 대한 조사와 복원을 활성화하고 토양오염관리를 강화할 수 있는 제도적 기반을 마련하였다. 현재의 보전정책을 좀 더 효율적으로 하기 위하여, 국가우선순위 복원목록 수립, 토지이용을 고려한 좀 더 자세한 환경기준설정, 위해성에 기반을 둔 복원기준 설정, 오염지역의 적극적인 탐색과 복원을 위한 재원 마련, 토양침식의 고려, 토양 및 지하수관리정책의 통합체계 구축 등 여러 정책들이 동시 또는 순차적으로 도입될 필요성이 있다.
본 연구에서는 유류 오염 토양 중에 함유 되어 있는 다환방향족탄화수소류(PAHs)의 시험방법을 확립하고자 수행되었다. 토양 중 PAHs 시험방법으로 미국 EPA 및 ISO 시험방법 등을 비교검토하고 국내 오염 토양에 대한 적용성을 검토한 결과, 유류 오염토양의 분석을 위해서는 알루미나 전처리 방법이 보다 효율적인 것으로 나타났으며, 휘발성이 큰 naphthalene, acenaphthene, acenaphthylene, fluorene 등 4종을 제외한 PAHs 12종에 대한 회수율이 67~107%범위로 나타나 이들 물질에 대한 시험방법을 마련하였다. 또한, 유류로 오염된 토양 5점을 선정하여 시험방법에 대한 적용성 시험 결과, 분석대상 12종 PAHs는 모든 시료에서 $78.68{\sim}275.57{\mu}g/kg$로 검출되었으며, 이중 phenanthrene, pyrene, chrysene 등은 전체 농도의 약 70%로 대부분의 비율을 차지하였다. 특히 BaP의 경우 농도범위는 $1.76{\sim}24.65{\mu}g/kg$으로 나타났다.
환경오염은 인간이 지구상에서 산업활동을 시작한 이래 계속되어 오고 있는 문제인데, 최근에 들어서 전세계적으로 산업화가 가속되고 또한 인구의 급격한 증가로 인하여 매우 심각한 국면을 맞이하고 있다. 환경오염은 원재료를 가공하여 인간의 일상생활에 필요한 물픔을 생산하는 전 산업 영역에서 발생하고 있는데 이러한 환경오염은 토양오염, 수질오염, 대기오염의 세 가지로 분류할 수 있다. 오늘날의 심각한 환경오염은 환경기술이라는 신조어를 만들게 되었는데, 이는 환경오염을 적게 유발시키는 생산공정을 의미하는 저오염 생산기술(clean technology)과 생성된 오염 물질을 분리 회수하는 오염물질 처리기술(cleaning technology)로 대별할 수 있다. 저오염 생산기술은 자동차의 전착공정 등에서 보듯이 오염물질을 최소한도로 배출하게 설계한 'zero discharge' 개념의 생산공정 등에서 실용화되고 있는데, 최근에는 에너지 효율을 향상시켜 궁극적으로 CO$_{2}$의 발생을 억제하려는 시도도 많은 관심을 끌고 있다. 하지만 환경기술이라고 부르는 경우 거의 대부분은 생성된 오염 물질을 처리하는 오염물질 처리기술을 의미한다.
대수층에서 오염물질의 이동은 대류, 확산, 흡착 등의 물리화학적 현상에 영향을 받는다. 지하수 유동과 오염 물질 운송에 관련된 분석은 지하수 자원의 관리와 평가, 복원사업에 필요한 요소이다. 본 연구의 목적은 사질대수층에서의 2차원 plume 모니터링을 통하여 오염운의 관측치와 모사치를 비교하므로써 종분산지수와 종/횡분산지수비를 결정하는 것이다. 실내 자유면 대수층 실험에서 MT3D를 이용한 case study로부터 추정된 종분산지수는 0.4 cm였으며 횡/종분산지수비는 1/5로 나타났다.
본 연구에서는 식생여과대에 있어서 토양층의 역할에 주목하였으며, 토양 침투량이 증가될 수 있는 구조로 토양층을 변형하여 일반적인 식생여과대에서의 오염저감효과와 비교 분석하였다. 따라서 연구의 최종 목적은 토양층 변화를 통한 식생여과대의 수질개선효과를 일반적인 토양층으로 구성된 식생여과대와 비교, 검토함으로써 보다 효과적인 식생여과대를 조성하고자 하는 것이다. 실험분석 결과, 토양층 변화를 접목시킨 식생여과대는 일반 식생여과대에 비해 표면유출에서 높은 오염물질 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 이는 표면유출수 일부가 정류벽을 통과한 후 재상승하여 표면으로 유출되었기 때문으로 판단된다. 그러나 계단형에서의 하부유출수의 경우, 입경이 큰 모래와 자갈을 통과하여 유출이 일어나기 때문에 직선형 식생여과대보다 오염저감효율은 다소 낮게 나타났다. 이를 오염물질 유출부하량의 개념으로 파악해 보면, 하부유출량이 전체 유출유량에 대한 기여도가 계단형(4%)에서 직선형(2%)보다 높기 때문에 계단형에서의 오염물질 저감부하량이 직선형에 비하여 매우 높게 나타났다. 따라서 정류벽과 표면층 변화를 통해 침투량을 증가시킨 식생여과대는 일반적인 식생여과대보다 저감효과가 크고 식생여과대 적용에 필요한 여러 조건(토양의 침투성, 여과대의 넓이 및 길이, 유속 등)을 만족하지 않더라도 충분한 저감효과를 발휘할 수 있을 것으로 기대된다.
철도는 그동안 친환경 교통수단으로 알려져 왔다. 그러나 토양환경보전법 제정 이전 수십 년간 인지하지 못하는 토양오염들이 철도 시설 부지에서 유발되어 왔다. 철도차량기지 등에서는 철도차량 유지관리 및 수선을 위해 사용되어진 많은 폐기물과 유기용제들이 부지 내에 투기되어온 것들이 사실이다. 이들 부지의 개발과 활용을 위해서는 과거의 오염지역에 대한 정차가 선결되어야 하는데, 본 연구는 차량기지의 토양 오염현황과 복원 대책을 제안하기 위해 수행되어 졌다. 차량기지 내 폐기물 투기 지역에서는 유류오염물질인 TPH 성분과 몇몇 중금속 성분이 토양오염 기준치를 초과하는 것으로 나타났으며, 기지 내 선로와 분기기에 대한 조사에서는 분기기 하부에서 유류오염물질이 관측되었다. 원위치, 또는 굴착 후 정차 등의 방법이 오염정화를 위해 적용되어질 수 있으며, 현장의 특성을 고려하고, 모의시험을 통해 적절한 정화 방법을 채택할 경우 현장의 오염정화를 완성할 수 있을 것이다.
본 연구는 도시자연녹지토양의 오염여부와 특성을 구명하기 위해 강원도 오대산을 대조구로 하여 남산, 창덕궁 후원 및 부천 성주산의 도시자연녹지 토양의 대기오염물질과 중금속 및 이화학적 성분을 비교${\cdot}$분석하였다. 토양 pH는 표토, 심토 모두 오대산>남산>창덕궁>성주산 순으로 나타났으며 대기오염물질인 음이온 $(NO_3\;^-,\;SO_4\;^{2-})$ 함량은 남산, 성주산>창덕궁>오대산 순으로 나타났다. pH와 대기오염물질과의 상관관계를 분석해본 결과 강한 부의상관을 보여 대기오염물질에 의한 토양산성화가 진행되고 있음을 보였다. 토양산성화에 따른 양이온 용탈 정도는 크게 나타나지 않았으나 계속 진행될 것으로 보인다. 남산, 부천 성주산, 창덕궁 후원 도시자연녹지 토양의 중금속 함량은 오대산에 비해 높게 나타났으며 표토가 심토에 비해 집적이 심하였다. 따라서 도시자연녹지 토양은 자동차 배기가스 등의 대기오염물질의 만성적인 노출로 토양산성화와 중금속 축적 등에 의한 산림생태계 악화가 우려된다.
토양매체중의 오염물질들은 다양한 경로를 통해 인체나 생태계에 노출되어 위해성 문제를 유발하고 있다. 토양위해성평가(Soil Risk Assessment)는 토양오염물질로 인한 악영향의 개연성을 정량적으로 평가하는 과정으로, 유해성 확인(Hazard Identification), 용량-반응평가(Dose-Response Assessment), 노출평가(Exposure Assessment), 그리고 위해도 결정(Risk Characterization)의 4가지 단계적 과정으로 이루어진다. 이중 노출평가과정에서 매우 중요하게 작용하는 노출인자(Exposure Factor)는 토양오염물질의 인체노출량을 산정하는데 필수적인 요소로, 미국, 유럽국가 등 선진국에서는 나라별 상황에 적절한 노출인자를 사용하고 있으나, 우리나라는 아직 국내에 적용하기 적합한 노출 인자에 대한 연구가 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 토양오염 위해성평가를 위한 국가별 노출인자를 비교분석하고, 이를 토대로 국내상황에 적용가능한 노출인자를 제시하였다. 국가별 노출인자 연구는 미국 Environmental Protection Agency, 영국 Environmental Agency, 네덜란드 RIVM, 호주, 그리고 독일에서 적용되고 있는 노출인자값에 대해 노출인자별로 총괄적인 비교분석을 수행하였다. 또한 국가별 비교분석연구와 국내에서 제시된 노출인자 자료를 종합하여, 국내자료가 없는 경우 외국에서 보편적으로 적용하고 있는 인자값을 국내 적용 타당성을 고려하여 제시하였다. 본 연구에서 고려된 노출인자 조사항목은 평균수명, 노출기간, 노출빈도, 체중, 체표면적(또는 노출체표면적), 피부흡수계수(Skin Absorption Factor), 토양-피부간 흡착계수(Soil-Skin Adherence Factor), 음용수 섭취량, 호흡률, 토양 섭취량 그리고 농작물 섭취량 등이다. 본 연구는 오염토양의 위해성평가를 수행할 때 국내 상황을 고려한 노출평가에 필요한 기반연구가 될 것이다.
토양오염에 관련된 토양환경보전법의 주요 용어인 토양, 토양오염, 토양오염부지, 정화에 대해 미국, 영국, 네덜란드, 독일, 덴마크의 주요 법에서 나타난 용어와 비교 분석하였다. 토양오염에 관련된 주요 용어의 정의는 국가별로 내용과 수준이 다르다. 이는 각국에서의 토양오염이 실태가 다르고 또한 사회적 문제에서 이들이 차지하는 비중이 동일하지 않으며, 국가별로 토양오염을 방지하고 토양오염의 위해성을 저감하기 위한 이들 국가들의 법과 사회의 발전 배경, 추구하는 토양환경보전정책의 목표와 접근방법이 같지 아니하기 때문일 것이다. 우리나라의 실정과 외국의 관련법, 이들 법의 마련 배경 등을 종합적으로 고려할 때, 토양환경보전법에서 다루는 토양의 정의는 신설되어야 할 것이고, 토양의 정의에는 토양화 과정을 거쳐 생성된 자연적인 지표층을 포함하고 지하수와 하수층을 제외하는 토양의 범위가 제시되는 것이 바람직할 것이다. 토양오염의 정의에는 위해성 평가의 개념(토양오염물질, 경로, 수용체), 토지 이용, 경제적 개념, 토양오염의 인정한계가 포함되어야 할 것이다. 토양오염의 발생주체에 따라 대상 부지의 토양오염여부가 결정될 수 있는 토양환경보전법 제2조 제1호는 대상 부지의 위해성에 의해서 토양오염여부가 결정되는 내용으로 변경해야 할 것이다. 토양오염부지의 정의는 i) 토양오염물질 등을 포함한 토양오염, ii) 위해성에 근거한 토양오염부지의 설정, iii) 토지 이용, iv) 토양오염부지 설정의 한계에 관한 개념을 적절하게 혼합하여 마련할 수 있을 것이다. 토양오염지역 정화의 정의에는 정화의 목표, 목적, 행위, 방법과 범위, 정화의 한계가 포함되어야 할 것이다. 금번 연구에서 제안하고 있는 용어의 정의는 우리 나라 토양오염지역의 조사, 복원, 해제에 관한 법, 제도의 효율성을 제고할 것이다.
토양 중에 존재하는 무기 오염물질의 용출 특성을 조사하였다. 현재 토양환경보전법에서 오염물질로 규정하고 있는 중금속들을 중심으로 As, Cd, Cu, Pb, Zn, Cr 등 6성분에 대하여 그 오염도를 측정하는 과정에서 수반되는 용출 시험의 기초자료 확보와 오염토양 분석법 개선을 위해 모래, 점토 및 양토 시료에 대해 다양한 용출 조건 변화에 따른 각 오염성분들의 용출 특성을 조사하였다. 용출 특성에 가장 큰 영향을 주는 요소는 용출시험시 사용되는 산 농도와 토양시료 자체의 흡착능력을 좌우하게 되는 구성 광물의 조성인 것으로 나타났다. 반면, 산의 종류나 용출 시간 및 토양을 구성하고 있는 입자의 크기는 용출 효율에 크게 영향을 주지 않았다. 실험 전반에 걸쳐 Cd 성분은 토양종류에 상관없이 매우 낮은 산 농도에서도 높은 용출 효율을 나타내었고 As 성분은 가장 낮은 용출 효율을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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