04 포스터 발표 : 토양 환경 분야(PS) ; PS-17 : 토성에 따른 전기전도도의 포화 침출액법과 1:5 추출법 간의 상관계수 차이

도효석 ( Hyo Seok Do ),김민규 ( Min Gyu Kim ),곽진석 ( Jin Seok Kwak ),김선영 ( Sun Young Kim ) 한국환경농학회 2015 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2015 No.-

토양의 전기전도도 측정은 토양 염도를 추정하기 위한 포괄적 지표로 사용된다. 토양의 전기전도도를 측정하기 위하여 사용하는 포화침출액법은 토양 염도평가의 표준방법으로 토양 시료에 증류수를 가해 포화반죽을 얻어 전기전도도를 측정한다. 포화침출액의 조제가 어려울 경우, 건조토양과 증류수를 일정비율로 혼합하여 전기전도도를 측정함으로써 추출된 토양용액에 대한 전기전도도(EC) 값으로부터 포화침출액법을 통한 전기전도도값(ECe)을 환산할 수 있다. 이 때 두 전기전도도사이에 존재하는 상관계수는 토성의 특성에 따라 다른 값을 갖는 것으로 보인다. 본 연구에서는 토양 입경에 따른 포화침출액법과 1:5 추출법 사이의 상관계수를 정리해보고자 하였다. 분석에 사용된 토양시료는 우리나라 서남해안 간척지 토양으로, 조립질 토양과 세립질 토양이 다양하게 분포되어 있는 지역에서 채취하였으며, 토양 및 식물체 분석법(국립농업과학원, 2000)에따른 포화 침출액법과 1:5 추출법으로 분석하였다. 토성에 따라 전기전도도를 비교하기 위하여, 토성은 모래 함량이 많은 사토, 사양토, 미사함량이 많은 미사토, 양토, 점토 함량이 많은 미사질 식토, 식양토로 총 6개로 분류하였다. 일반적으로 포화 침출액법과 1:5 추출법 간의 상관계수는 6~8로 통용되어 왔다. 그러나 실제 토양 시료 전기전도도의 상관계수를 비교하여 보니 4~13까지 다양한 값을 나타내고 있다. 점토 함량이 적고 모래 함량이 높은 사토나 사양토 같은 경우 상관계수가 8~13 정도로 높게 나타나고 점토함량이 높은 토양 일수록 상관계수가 4~7 정도로 낮게 나타났다. 이번 연구의 분석 결과를 통하여 통용되어 사용하는 상관계수는 모든 토양에 적용하는 것이 아니라 토성에 따른 다른 상관계수를 적용하는 것이 적합한 것으로 보인다.

호소 퇴적물내 총인 분석방법 비교 분석

도효석 ( Hyo Seok Do ),곽진석 ( Sang-hyeon Mun ),이진경 ( Jin-kying Lee ) 한국환경농학회 2018 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2018 No.-

호소 내 퇴적물은 다양한 오염물질의 저장소로 수질관리에 있어 직·간접적으로 영향을 미치는 중요한 지표 중 하나이다. 그 중 총인은 호소, 하천 등의 부영양화의 원인이 되는 대표 항목이다. 최근 퇴적물의 오염으로 인해 수질문제가 제기되는 등 환경적인 측면에서 퇴적물 관리의 중요성이 강조되고 있다. 퇴적물의 총인 분석을 위해 과거부터 다양한 방법이 적용되어 왔으며, 여러 기관에서 토양화학분석법(농촌진흥청), Standard methods (APHA) 등 퇴적물분석법을 적용하여 왔다. 2010년부터는 수질오염공정시험기준 중 퇴적물 총인 분석법이 추가가되어 국가물환경 측정망에 활용되고 있다. 본 연구에서는 시료를 질산과 과염소산에 의해 분해 후 총인산을 측정하는 농촌진흥청의 토양화학분석법의 Vanado Molybdate 법과 퇴적물을 강열하여 인을 산화시킨 후, 염산 용액을 넣어 추출하고 몰리브덴산인암모늄을 아스코르빈산으로 환원, 생성된 몰리브덴산의 흡광도를 측정하여 총인의 양을 정량하는 수질오염공정시험기준 중 퇴적물 총인 분석법(ES 04863. 1) 간의 비교 실험을 통해 분석결과를 비교·분석하였다. 총인의 비교 분석을 위한 시료는 농업용저수지 호소수인 오태지의 퇴적물에 대해 동일 시료를 시험법에 따라 7회씩 분석하여 결과에 활용하였다. 총인 분석에 영향을 미칠 수 있다고 판단되는 유기물, 강열감량, 입도를 추가로 분석하여 비교하였다. Vanado Molybdate 법으로 분석한 총인의 결과는 평균 411.59 mg/kg로 측정되었으며, 수질오염공정시험기준 - 퇴적물 총인 분석법(ES 04863. 1)의 평균값은 323.08 mg/kg으로 분석되었다. 분석법을 비교한 결과, Vanado Molybdate 법보다 수질오염공정시험기준의 퇴적물 분석법이 21% 정도 다소 낮게 측정되는 경향을 나타냈다. 이는 Vanado Molybdate 분석 방법의 과정중, 질산과 과염소산으로 시료 내 유기물뿐만 아니라 중금속까지 전분해가 진행되어 간섭물질의 영향을 적게 받았기 때문으로 판단된다. 이에 대한 정확한 검증을 위해 다른 호소수의 퇴적물에 대한 추가 분석과 더 다양한 조건 변화에 따른 분석법 비교로 영향요인 및 간섭물질을 확인하는 연구가 추가로 필요할 것이라 생각된다. 또한 이를 위해 분석간 오차를 줄이기 위한 정도관리(QA/QC) 검증도 함께 진행되어야 할 것이다. 시료 특성에 따른 분석법의 적용을 위해 좀 더 많은 연구가 필요하며, 조사 목적에 따라 적절한 분석법의 선택이 필요하다고 생각된다.

토양 중금속(As)의 전처리 방법에 대한 비교분석

곽진석 ( Jin-suk Kwak ),도효석 ( Hyo Seok Do ),이진경 ( Jinkyung Lee ),이태호 ( Taeho Lee ) 한국환경농학회 2017 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2017 No.-

토양 내 중금속의 함량 분석방법으로 환경부에서 고시한 토양오염공정시험기준 (ES 07400)의 왕 수분해방법을 일반적으로 적용한다. 토양중 중금속의 분석은 크게 시료 전처리와 측정단계로 구분 할 수 있으며, 분석을 위한 장비로 원자흡수분광광도계(AAS), 유도결합플라스마 원자발광분광계 (ICP-AES)가 사용된다. 전처리에는 히팅플레이트, 반응용기, 환류냉각장치, 흡수용기로 구성된 SMA 20A 중금속 전처리 장비를 다수의 토양분석기관에서 사용하고 있다. 또 다른 전처리 장비로는 흑 연블럭 시료전처리 장비(Graphit Block Digestion System)가 있다. 이 장비는 용기에 테프론 코팅이 되어 있어 유해가스에 의한 부식이 방지가능하다는 장점이 있으나, 환류냉각장치를 사용하지 않고 포집하기 때문에 토양 시료량 또는 과량의 유기물을 포함 여부 등 토양시료특성에 따라 중금 속함량의 손실 우려가 있다. 전처리 장비에 따라 환류냉각과정의 포함 여부 차이가 있으므로, 본 연구에서는 토양 중 중금속 분석을 위해 전처리 방법에 따른 정밀도 차이를 비교 분석하였다. 이를 위해 독일연방표준과학원 인증표준물질(CRM)인 BAM-U110을 분석시료로 사용하였으며, 토양오염공정시험기준(ES 07400)에 따른 왕수분해법으로 전처리를 시행하였다. 전처리장비에서 환류냉각장치의 여부 이외에는 모든 조건을 동일하게 설정하여 분석을 수행하였으며, 측정 장비로는 유도결합플라스마 원자발광분광계 (ICP-AES) 189.042 nm를 이용하여 중금속 비소(As)를 측정하였다. BAM-U110 시료의 비소(As) 인증값은 13.0 mg/kg 이며, 환류냉각장치를 사용하지 않은 중금속 전 처리과정 적용시 분석결과에서 비소(As)가 평균 12.29 mg/kg, 표준편차 0.317, 회수율 94.55%로 분석되었다. 또한 환류 냉각장치를 사용한 중금속 전처리 과정 적용시에는 비소(As)가 평균 12.61 mg/kg, 표준편차 0.225, 회수율 96.99%로 분석 결과 확인되었다. 이 결과를 통해 중금속 분해과정에 서 환류냉각 과정의 전처리 포함여부는 중금속 분석결과에 미치는 영향이 미비함을 확인하였다. 흑연블럭 중금속전처리 방법은 시료량 또는 과량의 유기물 분해에는 한계가 있으므로 비교적 분해 가 용이한 시료 분석에 적합하지만, 환류냉각 과정을 적용하지 않아도 회수율의 영향이 크지 않고 중금속 분석결과 영향이 미비한 것으로 분석되었다. 따라서 환류냉각장치 사용여부에 의한 중금속 결과 영향이 적으므로 기존의 중금속 전처리 장비와 혼용하여 사용이 가능할 것으로 판단된다.

토양환경 분야PS-07 : 비소 오염토양의 산세척법에 대한 효율성 연구

이복자 ( Bok Ja Lee ),도효석 ( Hyo Seok Do ),김선영 ( Sun Young Kim ),김민규 ( Min Gyu Kim ) 한국환경농학회 2014 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2014 No.-

토양오염물질을 산업적으로 이용하기 위한 시설(폐광산, 제련소 등) 주변 지역은 다양한 경로로 토양오염물질의 유입으로 인한 문제가 발생하여 왔다. 유기성 오염물질에 대한 다양한 토양정화기술들이 실시되어온 바와 달리, 국내 중금속오염에 대한 정화기술에 대한 연구사례는 매우 드물다. 본 연구에서는 다양한 금속으로 오염된 토양에 대하여 산세척(soil washing)을 실시하고, 그 정화효율성을 연구하고자 하였다. 연구대상지역은 정밀조사 결과 다양한 중금속으로 오염되어 있으며, 토양의 이화학적 특성도 다양하였으며, 특히 비소가 주 오염원으로 판명된 곳이다. 이러한 비소오염토양에 대하여 입도선별후 토양세척법을 시행한 후 그 정화효율을 분석하였다. 토양세척법의 처리전과 후를 비교해서 정화기술의 처리효율을 측정하고자 하였다. 토양세척법은 오염된 토양을 환원제와 산을 함유한 세척액과 반응시켜 토양을 약산성의 상태로 환원 환경을 조성해 오염물질을 토양입자로부터 용출하여 토양 중 오염물질 농도를 낮추는 방법으로서, 세척제의 종류, 고액비, 교반강도, 세척시간 등을 달리 적용할 수 있다. 비소에 대한 오염정화효율을 측정하기 위하여, 토양세척법으로 정화완료된 토양시료를 토양오염공정시험법(2013)으로 분석하였다. 풍건한 토양을 0.15 mm의 표준체에 통과시킨 후, 질산과 염산을 이용하여 토양내 유기물을 천천히 산화시킨 후 온도를 서서히 올려 환류조건에 도달시켜 왕수분해하였다. 분해액을 여과한 후, 유도결합플라즈마 원자발광광도법(ICP-AES)로 측정하였으며, 비소의 분석파장은 189.04nm를 사용하였다. 오염의 정화효율을 측정하기 위하여 토양의 사용형태와 입도분포에 따라 나누었다. 토지이용형태는 답, 전, 기타로 구분하였으며, 입도분포는 2㎜이상과 0.005㎜이하를 제외하고, 0.005~2.00㎜ 사이를 8개 구간으로 구분하여 토양세척을 실시한 후 그 정화효율을 분석하였다. Pilot Scale 의 실증시험에서 황산을 이용한 산세척이 가장 효과적인 것으로 나타났으므로, 오염정화기법으로는 황산 세척법을 사용하였다. 이외 중금속오염토양의 정화방법으로 객토, 동전기, 열탈착, 식물경작법 등이 있으나, 이러한 방법에 대한 효율성에 대한 검증은 좀 더 많은 연구가 필요하며, 지속적인 오염도 변화를 측정하기 위한 모니터링일 필요하다. 이번 토양오염정화를 위한 토양 세척법을 적용사례 연구를 통하여, 오염토양 정화 효율성 결정요인을 추정하여, 외부환경의 영향을 적게 받으면서 처리효율 또한 뛰어난 오염토양 정화기술 개발에 활용할 수 있을 것이다.

간척지 토양에서의 유효인산과 유기물 함량 비교

서하나 ( Ha-na Seo ),도효석 ( Hyo-seok Do ),성지영 ( Ji-young Sung ),곽진석 ( Jin-suk Kwak ) 한국환경농학회 2019 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2019 No.-

토양 중에 존재하는 인산은 광합성 및 호흡작용에 관여하여 작물의 생장과 가장 밀접한 관계를 가지고 있으며, 이 중 유효인산은 식물이 쉽게 이용할 수 있어 농경학적 입장에서 가장 중요한 인산의 형태이다. 일반 경작지 토양에서 인산은 대부분 불용성 형태로 존재하며, 식물이 이용가능한 유효인산의 양은 매우 적은 편이다. 본 연구에서는 S지구 간척농지 토양에 존재하는 인산의 형태 중 실질적으로 식물체에 흡수·이용되는 유효인산의 함유량과, 자료를 인용하여 다른 지역의 간척지 유효인산과 토양의 성질을 개량하고 식물의 생육을 돕는 토양유기물의 함유량 농도를 비교하였다. S지구 간척지 토양에 대하여 2017년도 63지점의 분석결과를 기준으로 하였으며, 분석방법은 농촌진흥청 토양화학분석법에 준하여 유효인산은 Bray No.1법으로, 유기물은 Walkley-Black법으로 하였다. 분석결과 S지구 유효인산은 11.8 ~ 86.7 mg/kg으로 평균은 39 mg/kg로 분석되었고, 농촌진흥청 정보시스템의 자료를 인용하여 다른 간척지에서의 유효인산과 비교해보면, 이원지구에서 14mg/kg, 새만금에서 26 mg/kg, 영산강에서 14 mg/kg으로 S지구의 유효인산이 다른 간척지보다 다소 높은 수준으로 나타났다. 유기물의 분석결과 S지구는 0.17 % ~ 1.53 %의 수준으로 평균 0.7%의 농도로 나타내고 있는데 유기물 역시 이원지구, 새만금, 영산강에 대한 유기물 함량을 비교해 보면, 각각 0.4 %, 0.1 %, 1 %로 나타났다. 농촌진흥청 자료에 따르면 유효인산의 적정범위는 150 ~ 250 mg/kg, 유기물 적정범위는 2 % ~ 3%로 보고하고 있다. 본 연구의 S지구 분석결과 유효인산의 평균은 39 mg/kg으로, 유기물은 0.7 %로 적정범위 보다 낮은 분석결과를 보이고 있지만, S지구의 유효인산과 유기물 분석법과 인용 자료의 분석법의 차이로 인한 결과값 영향도 있을 수 있으므로 절대적인 결과 비교에는 한계가 있을 것으로 사료된다. 간척지에서의 효율적인 작물 생산을 위해서는 해당 작물이 요구하는 인산질비료 최소시비량 시용 또는 토양에서 인산고정을 최소화하기 위한 퇴비 등 유기물 및 석회 시용 등의 토양개량이 필요할 수 있다. 하지만 지속적인 비료 사용량 증가는 인근 하천과 지하수 등에 유출로 인해 환경오염을 유발 할 수 있으므로 유의하여야 할 것으로 판단된다.

농업용저수지 오염퇴적물의 유형 특성

이진경 ( Jinkyung Lee ),도효석 ( Hyo Seok Do ),김재연 ( Jaeyeon Kim ),예한희 ( Hanhee Ye ),이태호 ( Taeho Lee ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

수질을 오염시키는 많은 물질은 입자상태의 물질에 흡착되어 수체의 바닥에 퇴적되었다가 수층의 환경변화나 퇴적물 내의 물리·화학적 변화에 따라 다시 수층으로 이동하기 때문에 오염물질의 유입을 중지한 후에도 수질 개선이 쉽게 나타나지 않는다. 오염퇴적물 관리는 오염퇴적물로 인해 발생할 수 있는 악영향을 예방 또는 최소화하기 위한 전반적 활동으로 오염퇴적물의 분포 및 특성을 정확히 파악하고, 수질 및 인간을 포함한 생물에 미치는 영향분석, 오염퇴적물에 대한 용출 제어나 퇴적물 내 오염물질 제거 등의 적합한 정화방법 및 기술개발을 통해 퇴적물에 대한 종합적이고 적절한 관리 필요하다. 농업용 저수지중 69.4 %가 설치된지 50년 이상이며, 51.7 %가 1945년 이전에 설치된 저수지로 전반적으로 국내 농업용 저수지가 상당히 노후화되어 있어 퇴적물의 오염도가 심각할 것으로 사료되며, 본 연구에서는 국내 농업용 저수지의 오염퇴적물의 적절한 관리를 위하여 퇴적물의 유형과 특성을 확인하였다. 본 연구에서 농업용 저수지를 오염원별로 퇴적물의 특성을 확인한 결과, 생활계 오염원의 경우 설치 경과년수가 1970년대 이전, 유효저수량이 1,000(천m³)이하인 저수지의 경우, 각 항목의 평균결과 강열감량이 10.7 %(6.5 ~ 12.9 %)이며, 총질소 3,198.9 mg/kg(689.9 ~ 5,949.0 mg/kg), 총인 1,322.0 mg/kg(621.0 ~ 1,983.1 mg/kg)으로 나타났다. 또한 설치 경과년수가 1970년대 이전, 유효저수량이 1,000(천m³)이상인 저수지의 경우, 각 항목의 평균결과 강열감량이 9.4 %(5.8 ~ 14.2 %)이며, 총질소 4,680.0 mg/kg(361.6 ~ 17,720 mg/kg), 총인 1,158.1 mg/kg(538.3 ~ 2,363.9 mg/kg)으로 나타났으며, 설치 경과년수가 1970년대 이후인 저수지의 경우, 각 항목의 평균결과 강열감량이 10.1 %이며, 총질소 2,286.8 mg/kg, 총인 1,233.4 mg/kg으로 나타났다. 연구대상 저수지가 축산계 오염원의 경우, 설치 경과년수가 1970년대 이전, 유효저수량이 1,000(천m³)이하인 저수지의 경우, 각 항목의 평균결과 강열감량이 11.2 %(9.4 ~ 12.6 %)이며, 총질소 3,725.7 mg/kg(1,832.8 ~ 7,978.6 mg/kg), 총인 1,530.5 mg/kg(878.3 ~ 2,119.6 mg/kg)으로 나타났다. 또한 경과년수가 1970년대 이전, 유효저수량이 1,000(천m³)이상인 저수지의 경우, 각 항목의 평균결과 강열감량이 10.6 %(4.5 ~ 16.0 %)이며, 총질소 3,734.2 mg/kg(211.0 ~ 6,844.6 mg/kg), 총인 1,283.1 mg/kg(632.9 ~ 1,876.3 mg/kg)으로 나타났고, 설치 경과년수가 1970년대 이후인 저수지의 경우, 각 항목의 평균결과 강열감량이 9.4 %이며, 총질소 3,010.1 mg/kg, 총인 1,446.1 mg/kg으로 나타남을 확인할 수 있었다.

폐광산 오염이 주변 농업생산기반 시설에 미치는 잠재적 영향 탐구

김혜성 ( Hye Soeng Kim ),문상현 ( Sang-hyeon Mun ),도효석 ( Hyo Seok Do ),곽진석 ( Jin Suk Kwak ) 한국환경농학회 2016 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2016 No.-

우리나라 중금속 오염 농경지는 대부분이 휴·폐광산 인근에 분포하고 있으며, 오염 농경지에서는 작물생산을 위한 영농활동이 지속적으로 이루어지고 있는 상태이다. 안전한 농산물에 대한 관심이 높아짐에 따라 농산물의 생산기반인 농경지 및 수환경(지표수, 지하수)에서의 중금속 오염에 대한 연구에 대한 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 휴·폐광 상태의 광산에 방치된 광미, 폐광석 및 갱내폐수로부터 발생하는 중금속오염물질이 농업생산기반시설에 미치는 잠재적 영향에 대하여 알아보기 위하여, 국가안전성조사사업의 일환으로 진행된 “2015년 농경지 중금속 등 오염실태조사”의 결과를 기반으로 하여, 폐광산오염과 농업생산기반시설의 오염실태에 대한 연관성을 알아보고자 하였다. 정밀조사대상 24지구 중 상부오염원이 갱구, 폐광석, 갱내수가 존재하는 유형의 강원(동원)광산을 선택하였고, 중금속 오염 현황과 오염물질의 이동가능성에 대하여 알아보고자 하였다. 현행 토양환경보전법의 토양오염우려기준 ‘1’ 지역을 기준을 적용하여 토양오염여부를 판단하였다. 휴폐광산으로부터 반경 4~6 km에 위치한 농경지 토양시료는 Cd, As가 토양오염 우려기준을 초과하였고, 일부지역에서는 As가 토양대책기준을 초과한지역도 있었다. 폐광산 주변에 적치된 10,000 m3의 폐석이 유실에 우려는 없었으나, 주변 농경지 토양을 오염시키고 있는 것으로 판단되었다. 폐광산 하류에 위치한 농경지 토양의 비소오염에 대한 정확한 자료는 부족하나. 비소를 포함하는 일차광물인 황화광물과 풍화에 의한 Jarosite, Scorodite 등과 같은 작은 크기의 이차침전광물들 및 비소가 흡착된 철산화물 등의 이동이 예상되며, 폐광산 하류지역 농경지 토양에 비소가 높을 것으로 예상할 수 있었다. 중금속의 이동요인에 대한 탐구를 위하여, 다양한 시도가 필요할 것으로 여겨진다. 그 중 하나의 시도로서 중금속의 화학적 형태 파악을 위한 분석을 위해 연속추출법을 통해 잠재적 오염 가능성을 평가하여 위험지수(Danger Index)를 도출하여 광산의 종류별 정화기술의 접근 방법을 달리하여 복원을 위한 사업이 이루어지길 제안한다.