• 자원환경지질
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• 제34권3호
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• pp.271-281
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• 2001

팔봉광산 주변 지역의 오염 특성을 밝히기 위해 선광광미와 주변 토양의 중금속 오염 특성을 조사하였다. 연구 지역의 토양은 일부 토양을 제외한 대부분의 토양이 롬 토양이었으며, 하천 주변 토양 일부도 상류 지역에서 하류쪽으로 가면서 로미 샌드_샌디 롬 토양에서 롬토양으로 점이한다. 토양 내의 유기물 함량은 평균 2% 정도로 낮았으며, 토양의 pH는 모든 시료에 걸쳐 약간 산성을 띄는 6.0$\pm$0.1이다. 연구 지역에서 분석된 암석, 일반토양, 광미 및 퇴적시료에서는 암석으로부터 기인된 일반토양에서는 중금속의 함량이 암석 자체에 포함된 농도보다 약간씩 낮아져 이들이 지표수나 지하수에 의해 침출되어 나감을 보여준다. 광석으로부터 분리된 광미 더미 시료에서는 납, 구리, 비소의 농도가 높다. 하천 퇴적시료에서도 정상적인 확산 특성을 보이나, 상류 시료에서 납, 구리의 농도는 광미 더미에서 보다 훨씬 높은 농도를 보이는 한편, 비소는 그 농도가 급격하게 떨어지는 특성을 보인다. 카드뮴과 구리, 비소의 농도 변화는 운반 매체로서의 지표수 혹은 지하수의 매질 특성에 기인한 것으로 해석된다. 중금속 농도 분포와 퇴적입자 크기는 카드뮴, 구리 및 납 등은 모래 및 실트와 비교적 높은 상관관계를 보이는 반면, 비소와 수은은 점토입자와는 상관관계가 높았다. 연구 지역에서 측정된 중금속의 거리별 확산 특성은 하천 주변 토양 중 표토 및 심토층에서는 광미 더미로부터 100m~200m에 구간에서 측정된 중금속 농도가 광미 더미에서 먼 다른 지역과는 현격하게 높은 농도를 보이는 점이다. 카드뮴과 구리, 납 및 수은의 농도가 차이가 많으며, 비소는 차이가 크지 않다. 육가 크롬은 전 구간에 걸쳐 검출되지 않는다. 중금속의 농축은 광산 개발지나 광미 더미로부터 기인되어, 물에 의해 이동, 침전되었을 것이다. 하천 주변 표토 및 심토층에서는 모든 중금속 농도가 광미 더미에서 하류쪽으로 이동한 600m~2000m 구간에서 상승하였다. 광미 확산 토양 시료에서는 중금속의 농도가 광미 더미로부터 멀어질수록 비교적 일정하게 감소한다. 600~2000m 거리구간에서의 각 중금속의 농도 상승은 지하수에 의해 이동되었을 것으로 추정된다. 중금속의 유동에는 유동 지하수의 pH, Eh 및 콜로이드 입자의 양, 산화망간 및 산화철의 존재에 따른 지하수의 상태 변화가 밀접하게 연관되었을 것이다. 지하수 조건은 3 정도의 비교적 낮은 pH와 +3~+5에 해당되는 산화 조건과 콜로이드는 적고 산화망간 및 산화철이 같이 유동하지 않은 상태였다. 중금속의 유동은 과거의 광산활동과 연관되었을 것이다. 연구지역에서는 오염 토양이 식생의 중금속 오염에는 영향을 미치지 않는다.

• 자원환경지질
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• 제40권4호
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• pp.347-360
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• 2007

고성군에 위치한 폐구리광산의 중금속 오염범위와 정도 및 환경위해성을 평가하기 위하여 광산지역으로부터 토양과 벼를 채취하여 중금속 함량을 분석하였다. 중금속 함량은 논토양에 비해 산토양에서 훨씬 높았다. 중금속 전함량은 산토양에서 Cu>Zn>Pb>As>Cr>Cd, 논토양에서 Zn>Pb>Cu>Cr>As>Cd 순으로 감소하였으며, 0.1/1N HCl에 의한 중금속 용출량은 산토양에서 Cu>Pb>Zn>As>Cd>Cr, 논토양에서 Pb>Cu>Zn>As>Cd>Cr 순으로 나타났다. 중금속 용출비는 시료채취지점에 따라 매우 다양하였지만 평균적으로는 Cd(16%)>Pb(10%)>Cu(9%)>As(4.5%)>Zn-Cr(${\le}2.5%$)의 순이었다. 조사대상 토양들은 지각평균값에 비해 중금속이 부화되어 있으며 그 순서는 $As{\ge}Cd>Pb>Zn>Cu>Cr$이었다. 토양의 중금속 전함량 또는 용출량으로부터 계산한 오염지수는 중금속 오염이 폐구리광산 특히 삼산제일광산 주변의 산토양에 국한되어 있음을 나타내었다. 현미 중의 중금속함량은 As $nd{\sim}0.87mg/kg,\;Cd\;0.02{\sim}0.34mg/kg,\;Cu\;1.01{\sim}6.25mg/kg,\;Mn\;13.4{\sim}43.2mg/kg,\;Pb\;0.09{\sim}2.83mg/kg$ 및 $Zn\;16.5{\sim}79.1mg/kg$으로 심각하게 오염된 수준은 아니었다. 토양 pH와 함께 중금속의 용출 및 분포특성들은 이 지역 중금속 오염의 대부분이 중금속의 용해 순환보다는 폐광석과 맥석광물의 쇄설성 이동에 의해 진행되고 있음을 시사하였다.

• 자원환경지질
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• 제51권5호
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• pp.401-407
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• 2018

폐광산에서 유출되는 광산배수 내 중금속을 처리하기 위해 자연정화법 및 물리화학처리 등 다양한 방법이 사용되고 있다. 특히 광산배수 내 중금속 중 망간은 처리되기 위해 pH 9 이상의 조건이 필요하기 때문에 처리하기 어려운 원소 중 하나이다. 본 연구에서는 광산배수 내 망간의 효율적인 제거방법을 연구하기 위해 다양한 제강슬래그 복합매질체 반응조(제강슬래그(S), 제강슬래그+석회석(S+L), 제강슬래그+망간코팅자갈(S+G))를 사용하여 경쟁원소인 철 유입에 따른 망간의 제거효율을 평가하였다. 철 유입이 없는 358일간의 실험에서는 평균 pH 6.7의 고농도 망간(30~50 mg/L)이 포함된 원수를 사용했으며 제강슬래그 반응조 유출수는 pH 8.9~11.4에서 평균 99.9%의 지속적으로 높은 망간제거효율을 보였다. 철 유입 없이 망간제거실험을 진행한 반응조를 이용하여 망간농도 40~60 mg/L의 원수에 철을 추가로 유입하여 237일간의 실험을 진행하였다. 망간 제거 이후 pH는 6.1~10.0 범위로 증가하였으며 철 유입 전에 비해 낮은 범위를 보였다. S반응조가 pH 7.1~9.9로 가장 높았으며 S+L 반응조, S+G 반응조가 그 뒤를 이었다. 하지만 망간제거효율은 비교적 낮은 pH 범위임에도 불구하고 S+L 반응조가 94~100%로 가장 높았으며 S반응조와 S+G 반응조는 약 68~100%의 범위의 효율을 보였다. S+L반응조가 철 유입에 가장 높은 저항성을 나타냈으며 이는 pH 이외에도 석회석에 의해 공급된 탄산염에 의한 $MnCO_3$의 형성 또는 자가촉매반응이 망간제거에 기여했다고 판단할 수 있다. X선 회절 분석을 통해 S+L 반응조 침전물에서 로도크로사이트(rhodochrosite, $MnCO_3$)를 확인할 수 있었다. 광산배수 내 망간을 처리하는데 가장 효율적인 반응조는 제강슬래그+석회석 반응조로 나타났으며, 본 연구결과는 철의 유입에 따른 비교적 낮은 pH(9 이하) 범위에서도 망간이 효율적으로 제거될 수 있는 공법을 선정하는데 기여 할 수 있다.

• 한국토양비료학회지
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• 제38권3호
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• pp.142-149
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• 2005

본 연구는 충남 보령시 청라면에 위치한 폐광산광미로부터 청라저수지 저니토에 이르기까지 토양에 존재하는 중금속과 자연방사능원소간의 발생과 분포에 대하여 조사하였다. 조사 결과 광미영향 지점과 비영향 지점간의 중금속과 자연방사능원소 함량에는 현저한 차이가 있었다. 중금속의 분포 특성은 Pb ($1.32-29.96mg\;kg^{-1}$, 평균 $10.44mg\;kg^{-1}$), Cd ($0.15-0.76mg\;kg^{-1}$, 평균 $0.51mg\;kg^{-1}$), Cu ($0.28-49.67mg\;kg^{-1}$, 평균 $12.43mg\;kg^{-1}$), Cr ($1.31-13.18mg\;kg^{-1}$, 평균 $4.87mg\;kg^{-1}$)으로 조사 되었다. 그리고 Pb와 Cu의 조사지점별 함량 변이는 다른 중금속에 비해 매우 높았다. 건조한 토양을 기준으로 한 자연방사능 함량은 Pb-210 ($4.87dpm\;g^{-1}$), Th-234 ($3.52dpm\;g^{-1}$), Ra-226 ($2.88dpm\;g^{-1}$), Ra-228 ($7.30dpm\;g^{-1}$), K-40 ($58.06dpm\;g^{-1}$) 순으로 나타났으나 핵실험 등의 낙진으로 인하여 대기로부터 유입되는 Cs-137은 발견되지 않았다. 이러한 결과를 기준으로 하여 석탄광미 자체에 포함된 자연방사능 함량과 조시지점에서 조사된 자연방사능 함량을 비교하였을 때 Pb-210 (4.41%), Th-234 (3.60%), Ra-226 (2.09%)로 매우 낮은 비율로 조사되었으나 Ra-228 (266%)과 K-40 (308%)은 석탄광미보다 광미장 외의 지점에서 더 높은 비율로 존재함을 알 수 있었다. 그리고 중금속과 자연방사능의 발생 정도 사이에는 상관관계가 낮았다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권5호
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• pp.590-595
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• 2010

토양오염 방지사업에 의해 복원이 완료된 지역인 밀양시 구운동광산의 오염원인 잔존 광미 퇴적지의 광미와 주변 농경지에 대한 오염형태를 조사하여 환경 복원의 기초 자료를 얻고자 수행하게 되었다. 본 연구 대상지는 경남 밀양시 무안면 마흘리 구운동 광산 주변 수계 및 토양으로 조사지의 지질은 신라통 안산암질이며 광산의 광상은 함유 황광으로 주 채굴금속은 금, 은, 동, 납, 아연이었으며, 잔존 광미 퇴적지의 광미와 주변 농경지의 중금속을 분석하였다. 광구 직하류 휴경논 표토 (0-16 cm)의 화학성은 pH는 4.3-4.4내외, 치환성석회 및 고토함량은 각각 0.2 및 0.04 $cmol_c\;kg^{-1}$ 인 반면 토심이 깊어질수록 높아졌다. 광구수 및 광미 적치장 유출수의 직접 영향은 받는 최상류 퇴적토양(SI)의 0.1N HCl 가용성 Cu, Cd, Pb, Cr 및 Ni의 함량은 각각 97, 0.6, 197, 0.28 및 0.12 mg $kg^{-1}$이었고, 최하류 논 (SIII)의 경우 Cu 25, Cd 2.8, Pb 16.7, Cr 0.17 및 Ni 0.44 mg $kg^{-1}$이었다. 휴경지 논 토양 토심별 중금속 함량은 Cr, Pb, Cu는 토심 16 cm 상부에서, Cd, Ni는 토심 16-60 cm 부위에서 높은 분포특성을 보였다.

• 자원환경지질
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• 제39권6호
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• pp.699-710
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• 2006

폐금속광산 주변에 산재한 광미를 고화제를 이용하여 영구 매립하는 고형화 처리 공정의 타당성을 평가하기 위하여, 경상북도에 위치한 지시, 대량, 어전 금속 폐광산 주변 광미를 대상으로 3 종류의 시멘트 고화제를 이용하여 고화체를 양생하고, 고화체의 압축강도 및 중금속 용출을 측정하여 고화체의 고형화 효율을 규명하였다. 포틀랜드 시멘트와 MSG(micro silica grouting) 계열 시멘트를 고화제로 사용하여 광미와 1:1(w.t.) 혼합하여 양생한 고화체의 압축강도 실험 결과 양생 기간이 14일 인 모든 고화체의 일축압축강도는$1{\sim}2kgf/mm^2$를 나타내어, 현행 폐기물관리법(20 조 관련)에서 규정하고 있는 차단형 매립시설의 내부막의 압축강도 기준인 $0.21kgf/mm^2$ 보다 높은 것으로 나타났다. 광미와 혼합하여 성형한 고화체와 순수한 광미를 대상으로 토양공정시험법에서 제시한 약산 추출법으로 중금속 용출을 실시하여 광미와 광미로 성형한 고화체의 중금속 용출 농도 차이를 비교하였다. 고화제와 광미를 1:1(w.t.)로 혼합하여 성형한 고화체의 경우 As와 Pb의 용출농도가 약 $3{\sim}5$배 감소하는 것으로 나타나 약산 추출법에 의한 중금속용출은 고화체 성형 시 뚜렷한 감소 효과가 있었다. 다양한 pH를 갖는 수용액을 이용하여, 광미와 고화제를 혼합하여 양생한 고화체의 시간에 따른 수용액으로의 중금속 용출 농도를 측정하였다. 수용액의 pH가 1과 13인 강산/강염기 용액에서 일부 중금속의 용출 농도가 지하수 생활응수 기준치를 초과하였으나, pH가 $3{\sim}11$인 경우에는 중금속 용출이 급격히 감소하여 모두 지하수 생활용수 기준치 이하를 나타내었다. pH가 1과 13인 수용액의 경우에도 고화체와 반응하는 시간이 증가할수록 고화체의 완충(buffering) 효과에 의해 수용액의 pH가 변화하여 $9{\sim}10$을 나타내었다. 이러한 결과는, 현장에서 pH가 1과 13인 수계와 광미로 형성된 고화체가 접촉한다 하여도, 고화체의 완충 효과에 의해 시간이 지남에 따라 접촉수의 pH가 변하여 고화체로부터 지속적인 다량의 중금속 용출이 제한될 수 있음을 의미한다.

• 환경영향평가
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• 제25권6호
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• pp.414-431
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• 2016

현재 국내에는 많은 휴 폐광산들이 존재하며, 이로부터 다양한 중금속 오염물질(As, Cd, Cu, Pb, Zn)들이 광산 주변 토양, 지하수, 지표수, 농작물로 유입되어 주민들의 건강에 심각한 위해를 끼치고 있다. 이에 본 연구에서는 국내 폐금속 광산에 거주하는 주민들의 특성에 맞는 노출인자를 추출하고, 적합한 노출경로를 설정하여, 국내 폐금속 광산인 양곡광산과 삼산제일광산 지역 두 곳을 선정하여 중금속오염에 대한 인체위해성평가를 수행하였다. 최종적으로 얻은 발암위해도의 경우 두 광산 모두 허용 가능한 발암위해도인 $1{\times}10^{-6}$의 값을 초과하여 발암위해성이 있는 것으로 나타났다. 그리고, 비발암위해도의 경우 수용체별로 차이를 보였는데, 양곡광산의 성인남자와 성인여자, 삼산제일광산의 성인남자의 위해지수가 1보다 큰 값을 나타내어 비발암위해성이 있는 것으로 조사되었다. 양곡광산의 어린이, 삼산제일광산의 성인여자와 어린이를 대상으로 한 위해지수는 1보다 작은 값을 나타내어 비발암위해성이 낮은 것으로 나타났다. 발암위해성을 유발하는 주요 노출경로는 지하수섭취와 농작물섭취이며, 주요한 중금속 오염물질은 비소인 것으로 밝혀졌다. 비발암위해성을 유발하는 주요 노출경로도 발암위해성과 동일하게 지하수섭취와 농작물섭취이며, 주요 중금속 오염물질은 비소, 구리, 납인 것으로 조사되었다. 두 광산의 발암위해도를 비교해 보면 양곡광산이 삼산제일광산보다 10배 정도 높게 나타났으며, 비발암위해도의 경우에도 양곡광산이 삼산제일광산보다 4배 정도 높게 평가되었다. 이러한 결과는 양곡광산의 상대적으로 매우 높은 비소 지하수노출농도로부터 기인하는 것으로 판단된다. 본 연구에서 수행한 국내 폐금속 광산 중금속 오염에 대한 인체 위해성평가는 여러 노출인자의 부재로 인해 노출량을 산정하지 못하는 한계가 있었다. 또한 농작물섭취경로에 의한 노출량 산정 시 농작물을 직접 분석하여 얻는 농작물노출농도 대신에 토양노출농도와 토양-농작물 생 축적계수(bioconcentration factor, BCF)를 이용하였는데 이로 인한 오차가 발생할 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제30권2호
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• pp.137-142
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• 1997

호주 남부 부룩캉가지역의 폐광된 황철석광산의 광미댐 (Tailings Dam)에서는 광미와 지하수의 반응으로 황산이 형성, 배출되어 주변의 토양, 하천 및 지하수를 오염시키고 있다. 이와 같은 산성 폐수에 의한 환경오염 확산 방지를 위해서는 광미댐을 통하여 흐르는 지하수의 흐름경로를 파악하고 이를 감소시키는 노력이 필요하다. 본 논문에서는 지하수면 깊이의 변화를 파악하고 이를 통하여 지하수의 주 흐름경로를 확인하기 위하여 기존 유용광물 탐사에 주로 사용된 물리탐사방법들이 사용되었다. 본 연구에서 물리탐사방법으로는 시간영역 전자탐사 (TEM), DC 전기비저항탐사 그리고 자연전위 (SP)탐사법들이 사용되었다. SP법에 의하여 측정된 자연전위들은 매우 작았으며, SP자료해석만으로 주 지하수흐름의 경로규명이 어려웠다 TEM과 DC전기비저항 자료해석을 통하여 지하수면의 깊이를 정확하게 결정할 수 있었으며, DC 전기비저항법은 주로 10m내의 천부 대수층 구분에 유용한 반면에 TEM법은 성부구조 결정에 더욱 좋은 분해능을 보였다 TEM과 DC탐사자료들의 복합역산 (Joint Inversion)은 각각의 역산 (Inversion)보다 정확한 지전기적 (Geoelectric) 단면도를 제공하였으며, 물리탐사에 의하여 결정된 지하수면 깊이들은 각 측점에 설치된 관측공에서 피에조미터 (piezometer)에 의하여 측정된 지하수 수위와 거의 일치하였다. 모든 TEM 및 DC탐사 자료해석을 통하여 산출된 지하수 수위도는 탐사지역의 남동부에서 약 1m의 가장 얄은 수위를 나타나며, 반면에 가장 깊은 심도 (약 17 m)의 지하수 수위는 탐사지역의 북서부에서 위치하였다. 또한, TEM 및 DC탐사 자료해석에 의하여 산출된 탐사지역내의 대수층의 전기비저항 분포도에서는 높은 전기전도도의 대수층은 광미댐의 북동부에 존재하며, 가장 낮은 전기전도도를 갖는 대수층은 댐의 남동부에 분포하였다. 이와 같은 결과들로부터 오염이 되지 않은 신선한 (전기비저항이 높은) 지하수 유입의 근원은 광미댐의 남동부에 있음을 시사한다.

• 자원환경지질
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• 제40권2호
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• pp.209-221
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• 2007

본 연구에서는 중금속으로 오염된 토양이나 자갈을 댐 축조 재료로 사용할 경우 주변 환경에 미치는 영향을 파악하기 위하여 댐 침투수와 오염물 거동에 대한 수치 모의를 실시하였다 두 가지 상용 프로그램(SEEP2D 와 FEMWATER)을 이용하여 침투수 분석을 수행하였으며, 결과를 상호 비교 분석함으로써 수치 모의의 신뢰성을 획득하였다. 특히 오염된 댐 축조재료로 인한 환경적 안정성을 검토하기 위하여 세 가지 시나리오, 즉 댐체에 균열이 없는 경우(시나리오 1), 댐의 차수벽 역할을 하는 표면 콘크리트 슬래브 상부에 균열이 발생하는 경우(시나리오 2), 댐체 하부 즉 프린스와 콘크리트 슬래브와 접촉부에 균열이 발생하는 경우(시나리오 3)에 대하여 각각 수치 모의를 실시하였다. 침투수 해석 결과, 슬래브 상부에 균열이 있는 경우, 즉 시나리오 2에서 계산된 단위폭당 침투수량은 $14.311\sim14.924m^3/day$으로 다른 경우에 비해 약 1,000배 큰 값을 보였다. 또한 FEMWATER프로그램을 사용하여 오염물 거동을 수치모의하였다. 오염물질이 지속적으로 침출되어 나오는 상황을 고려하여 주축조구역은 농도 13ppb가 지속적으로 유지되도록 초기조건을 설정하였다. 오염물 거동분석 결과 시나리오 1에서 2ppb 정도의 오염물이 댐체 하류 부분에 도달하는데 걸리는 시간은 최소 55,000년이었으며, 시나리오 2의 경우 약 50년 정도, 마지막으로 시나리오 3의 경우 27,000년이였다. 댐체 상부에 균열이 발생한 경우는 댐에 균열이 발생하지 않은 경우보다 약 500배 이상 빠른 유속이 나타나기 때문에 오염물도 균열이 발생하지 않은 경우에 비해 상당히 빠르게 퍼져나가는 것을 확인할 수 있었다. 결론적으로 슬래브 상부에 균열이 발생한 경우 100년 이내에 댐체 하부천 2ppb 이상의 오염물이 전달될 가능성이 있음을 확인하였지만, 균열이 없거나 슬래브 하부에 균열이 발생한 경우에는 오염물이 외부로 이동될 가능성이 거의 없었다. 따라서 콘크리트 슬래브에 대한 지속적인 유지 관리로 균열 발생을 적절히 제어할 수 있다면, 본 연구에서 제안한 오염된 사력재의 CFRD 내부 축조재료로의 활용은 고려 가능한 대안이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.78-86
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• 2009

비소 및 여러 양이온 중금속으로 오염된 풍정광산 주변 밭토양 및 논토양의 안정화처리를 위해 CaO 및 제강슬래그를 여러 혼합비로 사용하였을 때의 적용성을 회분식 및 컬럼반응기를 이용하여 연구하였다. TCLP 용출시험법을 이용하여 안정화제 처리 전후의 중금속 고정화도 변화를 평가하였다. 안정화제로 제강슬래그만 사용한 경우에는 비소 및 양이온 중금속 모두에서 고정화도가 15% 이하로서 높지 않았다. 이러한 것은 제강슬래그 주요 성분인 $Fe_2O_3$와 $SiO_2$에 의한 중금속들의 안정화효과가 크지 않은 것과 제강슬래그 자체에 함유된 CaO에 의한 토양 pH 상승효과가 용출실험에 사용한 TCLP 용액의 산성도에 의해 상쇄된 것에 기인하여 나타난 것으로 여겨진다. CaO와 제강슬래그를 함께 사용한 경우에는 주입비율의 차이에 따른 양이온 중금속 제거율은 큰 변화가 없었으나 제강슬래그의 비를 높여 줄수록 비소의 제거율의 증가를 가져왔다. 컬럼실험에서도 CaO와 제강슬래그를 함께 주입한 경우 비소 및 양이온 중금속들의 용출농도는 처리기간 동안 수질배출허용 기준이하로 나왔다. 이것은 양이온 중금속의 경우 CaO 사용에 따른 pH 증가함에 따른 중금속의 고정화, 비소의 경우는 CaO에서 유리된 $Ca^{2+}$와 $AsO_4^{3-}$와의 반응에 의해서 생성되는 난용성의 $Ca_3(AsO_4)_2$가 생성되는 것에 기인한 결과로 판단된다. 비소 및 양이온 중금속이 함께 오염된 토양의 안정화에 CaO와 제강슬래그를 함께 주입할 경우 복합오염물질을 효과적으로 안정화처리가 가능함을 알 수 있었다.