Release of Cd, Zn and Pb from Alkaline Soil Nearby Abandoned Metal Mine by Rainfall and the Treatment Effect of Limestone

Sungwook Yun,Chan Yu 한국토양비료학회 2014 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2014 No.6

Effect of Limestone on the Leaching Characteristics of Cd, Zn, and as from Submerged Paddy Soil

Sungwook Yun,Chan Yu 한국토양비료학회 2014 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2014 No.6

간척지 적용 온실기초 설계를 위한 검토

윤성욱 ( Sungwook Yun ),유찬 ( Chan Yu ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

농수산식품 시장개방의 확대로 현재 우리나라는 국내 농수산식품의 수출 증대와 그 경쟁력을 갖추는 것이 무엇보다도 중요한 시점에 있다. 2011년 농수산식품 수출액은 전년대비 약 32% 증가한 약 77억 달러로서 매년 지속적으로 증가하고 있는 실정이다. 이와 같이 농수산식품의 수출을 지속하기 위해서는 장애요인으로 지적받고 있는 안정적인 수출물량의 확보, 물류비용의 절감, 품질관리 부족 등의 문제를 해결하기 위한 대단위 생산단지 조성의 필요성이 대두되고 있다. 국내 주요 간척지는 시화, 화웅 등 7개 지역정도이며, 총면적은 약 79,000ha로서 이 중 농경지 면적은 약 34,200ha정도이다. 이러한 간척지들은 한동안 주로 일반 농지로 사용되어 왔지만, 최근 간척지 내 농경지의 고도이용을 위해서 간척지 특성을 활용한 부가가치가 높은 작물생산지로서의 규모화, 단지화된 시설원예단지의 구체적인 조성방안이 대두되고 있는 실정이다. 주요 간척지에 계획된 시설원예단지의 면적은 약 3,000ha 정도이며, 이들 간척지 중 일부 간척지에 대해서는 현재 대단위 첨단시설원예 단지가 조성 중에 있거나 계획을 추진 중에 있다. 간척지에 시설원예단지의 조성은 우리 농업을 수출농업으로 전환하기 위해 절대적으로 필요한 전략이며, 국외에서 유입되는 농산물에 대한 적극적인 대응 반안 중의 하나이다. 시설원예 선진국인 네덜란드를 비롯하여 일본 등은 오랜 기간 동안 온실과 관련하여 다양한 연구 등을 통해 기술의 정립은 물론 정책이나 제도 등으로 자국에 적합한 설계기준들이 확립되어 있다. 이에 반해 국내의 경우는 온실구조설계기준이 각 관련 기관별로 상이하고 명확하지 않아 합리적이고 경제적인 기초설계가 이루어지지 못하고 있다. 특히 간척지는 일반 농경지와 달리 상대적으로 연약지반이며 해안에 접해있어 구조물의 침하, 강풍 등에 노출될 위험성이 매우 큼에도 불구하고 간척지의 지반특성과 기상조건을 고려한 관련 국내 연구는 매우 미미한 실정이다. 따라서 현재 농업발전 전략의 일환으로 간척지의 활용도가 증가하고 있는 시점에서 국내 간척지의 특성을 고려한 효율적인 온실기초의 설계, 시공 및 유지관리 기준이 시급히 마련되어야 할 것이다. 이에 본 연구에서는 간척지에 경제적이고 효율적으로 온실기초를 적용하기 위한 설계기준을 제안하는 데 그 목적이 있다. 이를 위하여 앞으로 3년여 동안 국내 주요 간척지들을 대상으로 다양한 온실기초 및 구조 형태, 기상조건(풍하중, 설하중) 등을 고려한 설계외력, 지반특성 등을 고려하여 연구를 수행하고자 한다.

산업부산물을 이용한 단층형 매립복토시스템의 개발을 위한 현장실증시험 결과

윤성욱 ( Sungwook Yun ),이정훈 ( Junghun Lee ),유찬 ( Chan Yu ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

기존의 복토시스템은 지역적 특성 반영 및 시공상의 어려움, 공사비가 비싸고 점토의 균열에 의한 문제점, 내구성이 취약하며, 식생조성이 어려운 단점이 있다. 따라서 비위생 쓰레기 매립장 복원사업에 적용할 수 있는 단층형 최종복토공법의 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 기존 매립지 최종복토공법의 단점을 개선한 단일 복토재를 사용하여 지역의 기후, 지형, 토질 특성 등을 반영하여 단층형 최종복토공법의 개발을 위한 연구를 하였다. 이때 일반 흙을 가지고 복토재를 이용할 경우 우리나라특성상 여러 가지 문제점 등이 발생될 수 있기에, 이에 대한 대안으로서 기존에 지역의 환경문제로 인식되었던 산업부산물의 활용성을 검토하여, 산업부산물들을 관련 규정에 의거하여 단층형 최종복토시스템의 복토재로서 활용하였다. 복토재로 사용 할 산업부산물은 확보가 용이하고 일반토양과 일정비율 혼합하면 토양의 완충능력을 이용하여 pH와 양분 불균형 등으로 환경문제를 저감 시킬 수 있을 것으로 예상되었으며, 또한 이들 산업부산물들은 일반 흙보다는 역학적 특성이 우수하여 매립지사면의 안정성 확보에도 매우 유리하며, 식물에 필요한 무기영양분이 다량으로 존재하고 있기 때문에 표층토의 유기물 관리만 적절히 이루어진다면 조기 식생도입에 의한 사용종료 비위생 매립지의 정비와 사후관리에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 예상되었다. 따라서 체계적인 연구로 산업부산물이 단층형 최종복토시스템의 복토재로 개발된다면 사용종료 불량매립지의 정비 및 사후관리사업 수행에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 예상되었다.

중금속 오염 하천퇴적토 및 광미오염토양의 경화제로서 제강슬래그의 처리효과

윤성욱 ( Sungwook Yun ),김기욱 ( Kiwook Kim ),인현진 ( Hyunjin In ),김기준 ( Kijoon Kim ),유찬 ( Chan Yu ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

본 연구에서는 중금속 오염토양 및 광미에 대한 안정화/고형화의 목적으로 경화제로서 제강슬래그의 처리효과를 검토하였다. 대상시료는 충청남도 청양군 남양면 구룡리의 구봉광산 주변 하천퇴적토와 강원도 영월군 상동읍 내덕리의 상동광산에 위치한 광미를 채취하여 사용하였다. 경화제는 시멘트 95 %에 제강슬래그 분말 5 %를 혼합하여 제조하였으며, 하천퇴적토 및 광미오염토양에 5 %, 10 % 및 15 %(w/w)의 경화제를 첨가하였다. 이때 대조구는 시멘트만으로 대상토양에 처리한 것으로 위와 같은 방법으로 배합설계를 실시하였다. 공시체는 지름 5 cm, 높이 10 cm의 몰드를 이용하여 혼합처리토를 충진시킨 후, 습윤양생기에 1일간 양생시킨 다음 탈형 후, 양생수조에 7일, 14일 및 28일 동안 수중양생을 실시하였다. 각 양생기간이 완료된 후 강도시험 및 중금속 용출시험을 실시하였으며, 그 결과들을 요약하면 다음과 같다. 광미오염토양에 대한 경화제의 강도개선효과는 제강슬래그보다 시멘트만을 첨가한 대조구의 강도가 가장 우수한 것으로 나타나 혼화제인 제강슬래그가 강도증가에 미치는 효과는 미약한 것으로 판단되었다. 그러나 하천퇴적토의 경우는 혼합비 5 %와 10 %에서는 시멘트만 사용한 경우와 경화제를 이용한 경우에서 특별한 차이가 나타나지 않았고 혼합비15 %에는 제강슬래그를 혼합한 경우에서 대조구보다 우수한 효과를 나타내 혼화제로서 사용을 기대할 수 있을 것으로 판단되었다. 이러한 결과는 하천퇴적토의 경우에는 양생기간동안 pH=10~11 사이에서 지속적으로 유지된 데 반해 광미오염토양은 pH=9~10 사이에서 변화가 심해 수화반응이나 포졸란반응이 원활하지 못했을 것으로 예상되었다. 폐기물용출시험 결과 배합조건 5 %에서는 pH증가로 인해 비소의 농도가 무처리 보다 높은 농도가 용출되었으나 경화제의 혼합비가 증가할수록 뚜렷하게 감소하였으며, 특히 제강슬래그를 이용한 경화제가 가장 좋은 효과를 나타내었다. 0.1N 염산추출법 결과에서는 광미오염토양의 경우 혼합비 및 양생기간에 거의 관계가 없이 대부분의 중금속 및 비소의 농도가 대조구보다 급격하게 감소하는 것으로 나타났다. 하천퇴적토의 경우는 배합조건 10 %부터 대부분의 중금속 및 비소의 농도가 뚜렷하게 감소하는 것으로 나타났다. 1N 염산추출법 결과에서는 광미의 경우 대조구보다 대부분의 중금속 및 비소의 농도가 아주 낮게 나타났다. 이에 반해 구봉광산의 하천퇴적토의 경우는 대조구와 큰 차이가 없이 중금속 및 비소가 용출되었다. 이는 하천퇴적토가 95 % 이상의 모래로 토양의 입경이 크기 때문에 상대적으로 중금속의 고정화율이 낮은 것으로 판단되었다.

분진에 의한 플라스틱 온실의 광투과율 검토

윤성욱 ( Sungwook Yun ),최만권 ( Mankwon Choi ),김하늘 ( Haneul Kim ),유찬 ( Chan Yu ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

본 연구에서는 온실 피복재의 유지관리 지침마련을 위한 기초자료로 사용하기 위하여 먼지나 이물질 등에 의한 온실의 광투과율 저하를 실험적으로 검토하였다. 그 결과 계화도 온실의 경우, 제거한 분진량은 측정 지점별로 16.8∼1,021.6 mg·m^-2정도의 범위였고, 평균 약 520.7 mg·m^-2로서 지점에 따라 큰 차이를 보였다. 그리고 분진제거 전후에 반복 측정한 광투과율은 각각 68.5∼80.9% 및 80.9∼87.2%정도의 범위였고, 결국 분진을 제거함으로서 평균적으로 광투과율이 약 8.1%정도 증가하는 것으로 나타났다. 경상대학교 온실의 경우, 일일 총 수평면 일사량과, 평균 및 최대 수평면 일사량에 관계없이 결정계수는 그다지 크지 않지만, 광투과율은 시간의 경과와 더불어 조금씩 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 하절기와 동절기를 경계로 광투과율의 증감현상이 확연히 다른 것으로 나타났으며, 결정계수도 0.468∼0.828정도의 범위로서 크게 나타났다. 그리고 분진량은 측정 지점별로 747.1∼983.1 mg·m^-2정도의 범위였고, 평균 약 840.1 mg·m^-2로서 계화도와 다르게 지점별로 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 분진제거 전후에 반복 측정한 광투과율은 각각 73.0∼80.5% 및 81.0∼88.6%정도의 범위로서 분진을 제거함으로서 광투과율이 평균적으로 약 7.9% 증가하는 것으로 나타났다. 물로 세척한 후의 광투과율은 88.7~90.6%정도의 범위로서 분진제거 전후에 비해 평균적으로 각각 13.0% 및 5.1%정도 증가하는 것으로 나타났다. 이 결과로 볼 때, 물로 세척함으로써 광투과율은 많이 개선되겠지만(13.1%), 분진만 제거해도 투과율은 개선효과(7.9%)가 있는 것으로 나타났다. 현미경으로 촬영한 사진의 경우, 사용하지 않은 새 필름과 분진제거 전의 필름에서 배율이나 촬영 부위에 따른 차이는 있지만, 분진제거전의 필름에 분진 등의 이물질이 부착되어 있는 것을 알 수 있었다.

담수된 논토양에서 비소 및 중금속의 거동과 제강슬래그의 처리효과

윤성욱 ( Sungwook Yun ),김기욱 ( Kiwook Kim ),김기준 ( Kijoon Kim ),인현진 ( Hyunjin In ),최우석 ( Wooseok Choi ),유찬 ( Chan Yu ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

최근 농경지 주변에 위치한 휴·폐금속 광산, 비위생 매립지, 산업단지 등의 환경오염유발시설로부터 농경지에 유입되는 오염물질의 양이 증가하고 오염피해 사례도 빈번하게 발생하고 있다. 특히 휴·폐광산 주변에 위치한 농경지의 비소 및 중금속 오염문제가 가장 심각한 것으로 나타났다. 오염 토양의 복원공법은 크게 물리·화학 및 생물학적 방법으로 분류되고, 대부분의 방법이 오염물질의 원천적인 제거를 목적으로 하기 때문에 처리비용이 매우 높고 토양기능의 상실 또는 유기성 오염물질에 국한된 복원방법으로 중금속 오염 농경지에 적용하는 것은 현실적으로 어려운 실정이다. 안정화 공법은 오염토양에 중금속 안정화 물질을 적용시켜 토양 내 중금속의 이동성 및 생물학적 유효도를 낮춰 잠재적 위험성을 감소시키는 방법으로 토양의 생산성을 고려한 위해성 기반의 농경지 복원에 있어서 선택할 수 있는 경제적이고 효과적인 방법들 중 하나로 인식되고 있다. 안정화 공법의 성공여부는 그 처리공정의 특성상 해당 오염토양에 대한 적절한 안정화제의 선정 및 적용에 크게 좌우된다. 토양 내에서 비소 및 중금속 성분들은 토양 pH, 산화환원전위, 유기물함량, 토성, 중금속함량 등 토양의 이화학적 특성에 영향을 많이 받기 때문에 안정화제의 효과도 해당 토양의 특성에 따라 다양하게 나타날 수 있다. 논토양은 재배의 특성상 담수상태로 오랜 기간 유지된다. 담수로 인해 포화된 토층은 환원상태로 발달하게 되는데 특히 환원상태에서 산화환원전위의 변화는 토양 내 비소 및 중금속의 이동성에 가장 큰 영향을 주는 인자이다. 특히 비소의 경우는 산화환경보다 환원환경에서 그 이동성 및 독성이 증가하는 특성이 있기 때문에 비소 및 중금속 처리를 위한 안정화제는 환원환경에서 그 효과의 검증이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 비소 및 오염 논토양에 처리된 제강슬래그가 담수된 환원환경에서 토양 내 비소 및 중금속의 이동성에 미치는 영향을 모형컬럼실험을 실시하여 검토하였다.

현장실험 및 수치해석을 통한 내재해형 플라스틱 온실기초의 인발저항력 검토

윤성욱 ( Sungwook Yun ),최만권 ( Mankwon Choi ),김하늘 ( Haneul Kim ),유찬 ( Chan Yu ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

최근 이상기후로 인하여 플라스틱 온실의 경우 최근 5년간 총 피해 복구액은 1조 1,300억원으로 연평균 2,260억원에 이르고 있으며, 기상 원인별로는 대설 78%, 태풍 및 호우 등이 22%를 차지한다. 기상재해에 의한 플라스틱 온실의 피해를 경감하기 위하여 2006년 『원예·특작시설 재해경감대책』을 수립하여 추진하게 되었고, 그 결과 2007년 4월 단동 및 연동형 플라스틱 온실의 내재해형 규격이 지정고시 되었다. 이후 몇 차례의 개정 및 고시가 이루어 졌으며, 현재 2010년 12월에 개정 고시된 내재해형 규격이 보급되고 있다. 플라스틱 온실은 자연재해에 상대적으로 취약한 경량구조물로 기상하중에 대하여 온실기초는 대단히 중요한 역할을 한다. 그러나 현재 설계된 내재해형 온실기초의 인발저항력은 사질토지반을 가정, 이론식을 이용하여 검토된 것이며, 이 또한 초기의 2007년 내재해형 규격인 07-자동화-1형이 전부이다. 따라서 최근까지 개발된 내재해형 규격의 온실을 포함하여 실제 현장시험 및 수치해석을 통해 온실기초의 인발저항력 검토가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 내재해형 플라스틱 온실 표준규격의 기초(07형, 08형 및 10형-자동화)를 실규모로 제작하여 현장시험을 통해 인발저항력을 검토하였고, 현장지역의 지반정수와 현장시험에서 산출된 결과들을 이용하여 유한요소프로그램(Plaxis 3D)으로 수치해석을 실시하였다.

담수조건에서 중금속 오염 논토양의 중금속 용출특성과 토량개량법의 처리효과 비교

윤성욱 ( Sungwook Yun ),강신일 ( Sinil Kang ),진혜근 ( Haegeun Jin ),유찬 ( Chan Yu ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

일반적으로 알려져 있는 중금속 오염토양에 대한 기존의 복원방법은 직접적인 중금속 제거방법인 고형화방법(solidification), 유리화법(Vitrification))과 토양정화법(토양세척/산추출법(soil washing/acid extraction), 원위치 토양세정공법(in-situ soil flushing)) 등이 있지만, 현재 폐금속광산 주변에 위치한 오염농경지에 적용하기에는 경제적인 측면뿐만 아니라 기술적용성 등에서 현실적인 어려움이 있다. 최근에는 농경지 복원을 위한 기존 복원공법들의 대안으로 과거부터 토양 pH를 조절하여 식물생장에 필요한 미량원소들의 불용화를 방지하기 위해 실시하였던 토양개량법이 우리나라에서 중금속으로 오염된 농경지를 처리하기 위해서 선택할 수 있는 매우 유용한 공법으로 인식되고 있다. 일반적으로 토양 내 대부분의 중금속 오염성분들은 토양의 pH에 절대적으로 의존적이며 염기성 조건에서 그 용해도와 이동성이 낮아지게 된다. 토양개량법은 중금속오염물질이 토양으로부터 직접적으로 제거되지 않지만, 오염토양에 pH가 높은 중금속 안정화재료를 적용시켜줌으로써 토양 pH를 상승시키게 되며, 이는 토양의 음하전도를 증가시키게 되어 양이온성의 중금속 성분의 대부분은 토양 교질에 더욱 강하게 흡착되어 그 이동성이나 용해도를 감소시킬 수 있다. 그러나 최근까지 토양개량법과 관련된 국내의 연구는 특정 중금속 성분의 저감효과에 관련되어 실내시험을 통한 안정화 처리제재들의 효과 및 특성 규명에 집중되어 있었으며, 농경지 특성을 고려한 연구는 부족한 실정이다. 특히 우리나라의 식생활과 가장 밀접한 관계가 있는 논토양의 경우는 그 영농활동의 특성상 다른 농경지 토양에 비해 특수한 특성을 나타냄에도 불구하고 이에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 실제 광해로 인한 중금속 오염 논토양의 복원에 있어서 효과적으로 토양개량법을 적용하기 위하여 실내에서 논토양의 특성을 고려한 모형(컬럼)실험을 실시함으로써 담수조건에서 중금속 오염물질의 용출특성과 토양개량법의 효과를 알아보았다.

산업지역 부근 농경지 및 갯벌 중금속 오염특성 예비조사

윤성욱 ( Sungwook Yun ),이정훈 ( Junghun Lee ),이슬비 ( Seulbi Lee ),김상윤 ( Sangyoon Kim ),김필주 ( Piljoo Kim ),유찬 ( Chan Yu ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

인류가 삶을 영위하기 위해서 가장 많이 소비하는 것은 공기이다. 요즘에는 대기뿐 아니라 아파트나 건물의 실내 공기가 각종 화학제품으로 된 건자재로 인해 오염된다는 사실도 밝혀지고 있다. 우리나라 수도권의 공기 질은 호흡기 질환에 치명적인 영향을 미치는 미세먼지는 뉴욕 일본 등 선진국 대도시의 2배에 달하며, 더욱이 미세먼지 오염이 개선될 기미는 없고 악화할 소지만 있다는 데 문제의 심각성이 있다. 미세먼지 등으로 오염된 대기 때문에 연간 수도권 주민 11,000명 정도가 조기사망하고, 그 경제적 손실이 10조원에 이른다는 경기개발연구원의 보고서가 발표된 바 있다. 이 사망통계는 미세먼지 증가에 따른 잔여수명 감소 추세를 추정하는 네덜란드의 조사방법에 의해 나왔고, 미세먼지 폐해는 그동안 환경부가 연례적으로 조사 발표하고 있어 잘 알려져 왔지만, 그럼에도 불구하고 이 사망자의 숫자는 대기를 통한 오염물질의 전달과 그로 인한 인체의 위해성이 얼마나 큰 것인지를 단적으로 나타내 주는 좋은 예인 것 같다. 한편 농경지 주변에 위치하고 있는 제련소, 제철소, 휴·폐광산, 비위생 매립지, 산업단지 등의 환경오염유발시설로부터 연기와 분진 등을 통한 대기 확산에 의하여 중금속 오염의 피해사례가 다수 보고되고 있으며, 이러한 매연과 분진을 통하여 유해한 중금속이 농지에 유입되어 오염물질의 양이 증가할 경우 그 피해가 상당히 클 것으로 판단되어 관련된 연구가 필요한 실정이다. 또한 산업시설 주변 주민과 농경지는 생산 활동 중에 발생되는 분진과 매연 등으로 건강뿐만 아니라 토양오염으로 인한 식품의 안전성까지 위협받고 있는 실정이다. 그러나 아직까지 이러한 문제에 대해서는 오염인지 후에 대책수립을 위한 수동적인 측면이 많았으며, 지역 상황을 고려한 적극적인 연구가 이루어지지 못하는 아쉬움이 있다. 따라서 본 연구에서는 여천공단과 광양제철소에 인접해 있으면서 분진과 매연에 의한 영향으로 주변 자연자원과 농경지의 오염이 우려되는 남해군 북서부 지역에 대해서 매연과 분진의 영향정도와 갯벌 및 농경지의 오염여부등을 파악하기 위한 연구를 수행 하였다.