열분해에 의한 유류오염 준설 퇴적물의 중금속 및 유기오염물질 흡착특성변화

장윤미(Yoonmi Jang),최용주(Yongju Choi),김기범(Kibeum Kim) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회지 Vol.43 No.7

목적: 본 연구는 유류로 오염된 준설 퇴적물의 열분해 정화 처리가 준설 퇴적물의 중금속, 유기오염물질 흡착특성에 어떤 영향을 미치는지 알아보는 것을 목적으로 한다. 방법: 깨끗한 준설 퇴적물(Clean sediment)을 No. 6 Fuel Oil을 이용하여 총석유계탄화수소의 농도가 5,000- 50,000mg/kg가 되도록 인공오염시킨 후 전기로를 이용해 300℃와 500℃의 두 온도조건에서 30분간 열분해하였다. 깨끗한 준설 퇴적물(유류오염 전)과 열분해 준설 퇴적물을 이용하여 중금속(Cd, Cu, Pb, Zn, Ni, Hg, As, Cr)과 phenanthrene 및 bisphenol A 오염수를 대상으로 흡착 특성을 분석하였다. 결과 및 토의: 500℃에서 열분해된 준설 퇴적물의 경우 모든 초기 TPH 농도 조건에서 잔류 TPH 농도가 50 mg/kg미만으로 나타나 열분해 정화 효율이 우수한 것을 확인하였다. Cu, Zn, Pb 오염수의 경우 Clean sediment와 Pyrolyzed sediment를 흡착제로 사용하였을 때 두 경우 모두 98% 이상의 높은 용존 중금속 제거효율을 보였다. Ni, Cd 오염수의 경우 열분해로 인한 준설 퇴적물의 산소 포함 작용기량의 감소와 비표면적 감소로 인해 깨끗한 준설퇴적물에 비해 열분해 준설 퇴적물의 흡착능이 각각 31%, 24% 낮아졌다. Bisphenol A와 phenanthrene의 경우 열분해 과정에서 준설 퇴적물 내 유류와 유기물을 전구물질로 사용하여 생성되는 탄화물질이 유기오염물질에 대한 높은 흡착능을 갖고 있어 두 오염물질에 대한 흡착계수(Kd)와 유기탄소 분배계수(Koc) 값이 증가하였다. 결론: 유류오염 준설 퇴적물을 열분해 처리로 정화하여 생산한 정화 준설 퇴적물은 높은 유기오염물질 흡착능을 지니므로, 유기오염물질이 확산될 가능성이 높은 유기화학공업단지에서 토양 개량제 또는 복토재로 사용되거나, 유기오염물질로 오염된 퇴적물의 원위치 피복 매질 등에 활용될 수 있을 것으로 기대한다. Objectives : This study investigated the changes in adsorption characteristics of dredged sediment for heavy metals and organic pollutants after petroleum contamination followed by pyrolytic treatment. Methods : Pyrolytic treatment was conducted at two heating temperatures, 300℃ and 500℃, for 30 min using muffle furnace. Sediment spiked with No. 6 Fuel Oil at initial total petroleum hydrocarbon (TPH) concentrations of 5,000-50,000 mg/kg was used. Sorption experiments were conducted for heavy metals (Cd, Cu, Pb, Zn, Ni, Hg, As, Cr), phenanthrene and bisphenol A using clean sediment (sediment before the petroleum spiking) and pyrolyzed sediment. Results and Discussion : Pyrolytic treatment at 500℃ showed excellent TPH removal efficiency, resulting in the residual concentration of less than 50 mg/kg for all initial TPH contamination levels. High efficiencies (> 98%) were observed for the sorptive removal of Cu, Zn and Pb in the aqueous phase for both the two sediments. The removal efficiencies of Ni and Cd from the aqueous phase using pyrolyzed sediment were 31% and 24% lower than those using clean sediment, respectively, due to the reduced oxygen-containing functional group content and specific surface area after the pyrolytic treatment. The sediment-water distribution coefficient (Kd) and sediment organic carbon-water distribution coefficient (Koc) values of bisphenol A and phenanthrene in pyrolyzed sediment were considerably higher than in clean sediment due to the high organic compound sorption affinity exhibited by carbonaceous matter that was generated during the pyrolytic sediment treatment. Conclusions : The capability of pyrolytic treatment of dredged sediment to notably improve its organic compound sorption capacity may be exploited for beneficial use of the treatment product. The product may be applied as fill and backfill, soil amendment, or in-situ sediment capping materials in highly industrialized areas where mitigation measures for organic contaminant migration are necessary.

해양오염퇴적물의 법적 지위와 관리방안

김홍균(Kim Hong-Kyun),윤익준(Yoon Ick-June) 한국법학원 2010 저스티스 Vol.- No.115

해양오염퇴적물의 정화복원을 위한 준설사업의 필요성이 꾸준히 제기되고 있으나, 현행 법률상 이를 뒷받침 할 수거ㆍ준설, 오염퇴적물 및 준설물질 처리ㆍ처분 등에 개념이 정립되어 있지 않으며, 수거ㆍ처리방법에 관한 구체적인 방법도 마련되어 있지 않다. 그 결과 수거된 오염퇴적물은 오염정도에 상관없이 폐기물로 처리되어 매립 또는 해양에 투기되었으나, 해양배출기준의 강화로 준설된 오염퇴적물의 처리 문제가 심화되고 있다. 따라서 오염퇴적물의 수거ㆍ준설 및 처리ㆍ처분을 위한 현행 법률의 개선이 필요하다. 이를 위해서 개별 법률에 산재된 오염퇴적물ㆍ준설물질에 관한 규정을 모두 개정하지 않고, 「해양환경관리법」체계 내에서 이를 통일적ㆍ체계적으로 규율함이 타당하다고 여겨진다. 구체적으로는 규율의 효율성과 개정의 편의성 등을 고려하여 「해양환경관리법」에 오염퇴적물ㆍ준설물질 등에 대하여 별도의 장을 두어 관리할 필요성이 있다. 그 구체적 방안을 몇 가지 제시하면 다음과 같다. 첫째, 「해양환경관리법」내에 오염퇴적물 또는 준설물질에 대하여 개념 정의를 할 필요가 있다. 둘째, 오염퇴적물의 수거ㆍ준설기준 및 방법을 마련해야 한다. 셋째, 준설물질의 처리ㆍ처분 방법을 규정함에 있어서는 재활용, 매립, 해저고립처분, 해양배출 등으로 단계별로 구분하여 체계적으로 이를 관리하여야 한다. 넷째, 해양환경개선 조치를 강화하여 해양환경개선조치의 발동 및 시점과 기준을 명확히 하고 해양환경개선조치의 내용을 구체화해야 한다. 다섯째, 동법은 해양환경관리업과 관련하여서 퇴적오염물질수거업만을 규정하고 있는데, 처리업을 신설ㆍ운영하는 것을 검토할 필요가 있다. A need to initiate a project to dredge contaminated sediments for the purification and restoration of ocean environment has been constantly increased. Nevertheless, under the current legal system, the concepts of removal, dredging, dredged material, treatment and disposal are not fully understood. Moreover, a specific method to remove and dispose the sediments is not prepared. As a result, the dredged materials have been dealt as waste disregarding their degree of contamination and have been disposed through landfilling or ocean dumping. However, nowadays, the treatment or disposal of contaminated sediments dredged from the ocean or river is difficult because the standards of ocean dumping become stricter. Therefore, there is a need to amend the existing law on removal, dredging, treatment and disposal of contaminated sediments. For this, it is appropriate to regulate with unity and system through the Ocean Environment Management Act rather than revising every single one of the scattered regulations in dredged materials related laws. To be more specific, for more efficiency and convenience, a separate chapter in the Ocean Environment Management Act should be prepared to manage dredged materials. Following are some alternatives to amend the Act. First, it is necessary to define the concept of contaminated sediments and dredged materials within the Act. Second, the means and standards of removal and dredging contaminated sediments should be contrived. Third, the means to remove and dispose dredged materials should be defined so that it is systematically managed through a chain of steps of recycling, landfilling, segregated disposal under the sea and ocean dumping. Fourth, the measure to improve ocean environment must be strengthened and specified by saying the time of triggering and standard to take a measure. Fifth, the Act which only regulates the business to deal with removal should include a business to handle treatment and disposal of contaminated sediments and dredged materials.

오염된 준설퇴적물의 열수가압탄화 시 중금속 거동 및 처리 특성 변화

안현규 ( Hyeon-kyu An ),윤성열 ( Seong-yeol Yun ),김종빈 ( Jong Bin Kim ),고병오 ( Byeong Oh Ko ),이재영 ( Jai-young Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2018 No.-

산업활동의 증가로 인해 대량의 오염물질이 국내의 하천 및 호소로 유입되고 있다. 유입된 오염물질은 입자상 물질에 부착되어 퇴적물의 형태로 축적되었다가 다양한 환경요인에 의해 재유출되어 수생태계에 악영향을 미치고 있다. 매년 국내에서는 하천 및 호소 등의 생태 복원 사업으로 인해 준설된 퇴적물이 기하급수적으로 증가하고 있으나 이에 대한 기초자료 부족 및 오염 정화 관리 기준이 미미한 실정이다. 보통 국내 준설퇴적물은 폐기물로 분류되어 외해에 투자하거나 육상매립용 토양으로 처리되었으나, 2012년 런던협약 등 퇴적물에 대한 국제조약으로 인해 해양투기가 금지되어 준설퇴적물의 활용 및 처리가 쉽지 않다. 현재 오염된 준설퇴적물은 안정화제 살포, 토양세척, 열처리 방법 등 처리를 위한 다양한 방법이 개발되고 있으나, 준설퇴적물의 재활용률은 미흡한 실정이다. 열처리 방법 중 열수가압탄화반응은 수분함량 높은 폐기물에 적용하여 처리하는 기술로 수분함량이 높아 처리가 용이하지 않은 오염된 준설퇴적물을 처리하는데 효율적이라고 사료된다. 따라서 본 연구에서는 오염된 준설퇴적물의 열수가압탄화 시 생성된 탄화물의 중금속 거동 및 물성 변화에 대하여 확인하고자 한다. 이를 위해 오염된 준설퇴적물을 다양한 온도에서 탄화시켜 탄화물을 생성하였고, 생성된 탄화물의 물리·화학적 특성 변화를 통해 오염된 준설퇴적물의 열수가압탄화 시 처리 가능성을 평가하였다. 사사: 이 논문은 환경부의 폐자원에너지화 전문인력 양성사업으로 지원되었습니다.

연안어장 준설퇴적물을 이용한 Cochlodinium polykrikoides 제거

선영철,김명진,송영채,고성정,황응주,조규태,Sun, Young-Chul,Kim, Myoung-Jin,Song, Young-Chae,Ko, Seong-Jeong,Hwang, Eung-Ju,Jo, Q-Tae 대한환경공학회 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.1

본 연구에서는 연안어장 준설퇴적물을 이용하여 적조생물인 Cochlodinium polykrikoides을 제거하는 실험을 수행하였다. 최적의 적조제거 조건을 도출하기 위해 준설퇴적물의 투입량 및 입자크기, 열처리, 첨가제 종류 및 함량, 적조 분포 깊이 등의 인자를 조절하였다. 준설퇴적물의 적정 투입량은 6~10 g/L 정도였으며, 이를 살포했을 때 제거율은 60분 후 73~93%이었다. 실제 바다에 투입시 단위면적당(1 $m^2$) 건조한 준설퇴적물 기준으로 6~10 $kg/m^3$를 살포하는 것이 필요하다. 준설퇴적물의 입자크기가 작을수록 적조제거율이 증가했다. 입자크기가 <100 ${\mu}m$일 때 제거율이 93%로 100 ${\mu}m$ <f<200 ${\mu}m$ 입자의 경우(51%)보다 훨씬 높았다. 준설퇴적물의 90% 이상이 100 ${\mu}m$ 이하의 크기를 차지하므로 준설퇴적물을 별다른 처리없이 살포했을 때 상당한 효과를 거두리라고 본다. 준설퇴적물에 첨가제(CaO)를 넣어서 적조제거에 높은 효율(99%)을 얻었다. 첨가제의 적정량은 5~10%이지만 pH 상승을 고려해서 가능한 소량 투입하는 것이 적합하다. 적조 분포 깊이가 깊을수록 제거효율은 증가했다. 깊이가 5 cm 일 때 제거효율이 83%이었고 50 cm 깊이에서는 93%이었다. 바다에서 적조가 발생하는 깊이는 3 m 이내이고, Cochlodinium polykrikoides 대부분이 1 m 이내의 깊이에 존재한다. 이 실험결과를 통해 실제 바다에 준설퇴적물을 적용하면 더 높은 적조 제거효율을 얻을 수 있으리라고 기대한다. 연안어장 준설퇴적물(<100 ${\mu}m$) 10 g/L을 투입하여 적조를 최대 93%까지 제거할 수 있었으며, 이 결과는 황토를 이용한 결과(90~97%)와 비슷했다. 본 연구결과는 연안어장 준설퇴적물 살포법이 기존의 황토살포법을 대체할 수 있을 정도로 처리효율이 뛰어남을 보여주었다. In the present study, experiments have been performed to investigate the possibility of removing Cochlodinium polykrikoides using the dredged sediment from a coastal fishery and then to derive the optimal conditions; the amount and particle size of dredged sediment besprinkled into water, the thermal treatment, the types and amounts of additives, and the depth profile of Cochlodinium polykrikoides. Results showed that the optimal amount of dredged sediment besprinkled into water was 6~10 g/L, and the removal efficiency of Cochlodinium polykrikoides after the reaction time for 60 min was 73~93%. Note that, in the real sea water, it is necessary to besprinkle 6~10 $kg/m^3$ of dry dredged sediment on a unit area (1 $m^2$). With decreasing particle size, Cochlodinium polykrikoides could be more efficiently removed. The removal efficiency was 93% with the dredged sediment smaller than 100 ${\mu}m$, whereas it was 51% with that of 100 ${\mu}m$ <f<200 ${\mu}m$. Since most of dredged sediment (over 90%) was smaller than 100 ${\mu}m$, high efficiency could be obtained by besprinkling only the dredged sediment without pre-treatment. CaO was found to be an effective additive in promoting the removal efficiency (up to 99%). The optimal amount of additive was 5~10%, however, it was necessary to use as small amount of an additive as possible in order to avoid the sharp increase in pH. The removal efficiency increased with increasing depth profile of Cochlodinium polykrikoides. The removal efficiency was 83% at 5 cm depth, whereas it was 93% at 50 cm depth. In the sea water, red tide occurred within 3 m depth, and furthermore most Cochlodinium polykrikoides existed within 1 m depth. It was, therefore, expected that higher removal efficiency of Cochlodinium polykrikoides could be obtained when the dredged sediment was besprinkled into the sea water. The removal efficiency of Cochlodinium polykrikoides was up to 93% when the dredged sediment (<100 ${\mu}m$) was besprinkled into water at the ratio of 10 g/L. This result was comparable to that obtained with loess (90~97%). All the results in the present study indicated that the dredged sediment from a coastal fishery could be successfully used as a substitute of loess for removing the red tide alga.

강우자료를 이용한 사방댐 배면 퇴적물의 준설시기 선정

송영석,김민석,정인근 대한지질공학회 2019 지질공학 Vol.29 No.1

The rainfall intensity-duration curve (I-D curve) was used for selecting the dredging time of sediments behind a debris barrier which is located at the study area in Inje-gun, Kangwon Province. The I-D curve was newly suggested by using the data of rainfall-induced landslides for about 30 years from June to September in Kangwon Province. According to the monitoring results, the landslides have been not occurred during the monitoring period of the dredged sediments management system at the study area, and also all of the rainfall events were located below the I-D curve. The weight of the dredged sediments measured at the management system in the field was increased but the weight increment was small. It means that the increase of the dredged sediments was not the effect of landslide but the effect of soil erosion at the ground surface due to heavy rainfall. The weight of the dredged sediments behind a debris barrier could be known in real time using the rainfall data measured at the management system. Also, when the I-D curve is used with the management system, it is possible to select the optimum dredging time for sediments behind debris barrier. 준설퇴적물 관리시스템이 설치된 사방댐(강원도 인제군)을 대상으로 강우강도-강우지속시간 한계곡선(I-D curve)을 이용하여 사방댐 배면의 퇴적물에 대한 준설시기를 선정하였다. 강원지역에서 약 30년 동안 6-9월사이의 집중호우로 발생된 산사태 자료를 이용하여 I-D curve를 제안하였다. 준설관리시스템의 운영기간동안 연구지역에서는 산사태가 발생되지 않았으며, 모든 강우사상은 I-D curve 아래에 위치하고 있다. 준설퇴적물 관리시스템에 대한 모니터링 결과 준설퇴적물 관리시스템에서 측정된 준설퇴적물 하중은 증가양상을 보였으나 증가량은 적은 것으로 나타났다. 따라서 준설퇴적물의 증가는 산사태에 의한 것이 아니라집중호우시 산지표층부에서 발생된 일부 토사유실에 의한 것임을 알 수 있다. 준설퇴적물 관리시스템에설치된 강우자료를 활용하여 사방댐 배면 준설퇴적물의 양을 실시간으로 확인할 수 있으며, 강우 한계곡선(I-D curve)을 함께 활용할 경우 사방댐 배면의 퇴적물에 대한 최적의 준설시기 선정이 가능하게 된다.

해양오염퇴적물의 법적 성격과 그 관리법제 개선방안

김홍균 ( Hongkyun Kim ) 한국환경법학회 2022 環境法 硏究 Vol.44 No.1

오염지역의 환경개선, 항만 및 항로유지 그리고 새로운 해양공간 창출 등 차원에서 공공수역이나 해안 지역에서의 준설의 필요성이 상존하고 있다. 그 결과 효율적이고 체계적인 준설 및 정화등을 통한 오염퇴적물의 체계적이고 효율적인 관리·규제가 요구되고 있다. 이를 위해서는 준설물질을 상위 개념으로 하여 준설부터 정화, 처리·처분, 재활용 등 일련의 과정에 이르기까지의 기준·절차·방법 등을 구체적으로 마련하는 것이 중요하다. 최근 「해양폐기물 및 해양오염퇴적물관리법」이 제정됨으로써 해양오염퇴적물의 정화에 단초가 마련된 것은 다행이라고 할 수 있다. 동법이 폐기물과 달리 해양오염퇴적물에 독자적인 지위를 부여하는 방식을 도입하고 있는 점은 높이 평가할 만하다. 그러나 동법은 오염퇴적물의 관리·규제방안을 마련하기 위해 그 전제가 되는 준설물질, 수거(내지 준설) 및 정화, 처리, 처분 등에 대한 기본 개념조차 정립하고 있지 않으며, 그에 대한 구체적인 지침이나 기준, 관리 및 처리·처분방안 등을 마련하지 않고 있다. 그 결과 해양오염퇴적물이나 준설물질의 법적 지위는 불분명하고 이를 관리·규제하는 데 어려움이 예상된다. 그 결과 해양오염퇴적물의 수거(준설)에서부터 정화·처리·처분이나 재활용에 대한 체계적이고 일관된 관리가 이루어지지 않을 가능성이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 관련 개념의 정립, 내용·방법 등을 구체화하는 개정 작업이 요구된다. 해양오염퇴적물 관리의 방점이 ‘정화’와 재활용에 있다는 점을 고려할 때 정화체계의 구축과 재활용 활성화 방안도 아울러 검토되어야 한다. The need to dredge in public waters and coastal areas have always existed in the perspective of improving the environment of polluted areas, maintaining ports and sea routes and creating new ocean space. This calls for effective and systematic management and regulation of contaminated sediment through efficient and methodical dredging and purification processes. For this to happen, it is important to prepare specific standards, procedures and methods of dredging, purifying, treating, disposing and recycling of dredged materials. It's fortunate that the Ocean Waste and Contaminated Sediments Management Act was enacted to set the stage for the purification of marine sediments. While the Act is highly appreciated for being introduced as an exclusive legislation for marine sediments separate from waste, it fails to establish some basic concepts on key words, such as, dredged materials, removal, purification, treatment and disposal, all of which are necessary to clarify in order to manage and establish rules on contaminated sediments. It also lacks specific guidelines, standards and measures on the management, handling and disposal of the sediments. This tells it's likely for marine sediments and dredged materials to have little legal standing, making it difficult to manage and regulate them. This also means the collection to purification, treatment and disposal of marine sediments probably isn't taking place in a systematic and consistent manner. Concepts need to be established and details on the content and methods must be set to solve the problem. Considering that the key to managing marine sediments lies in its purification and recycling processes, it is also necessary to review measures on building a purification system and boosting recycling.

생태계 모델을 이용한 마산만 퇴적물 준설이 수질에 미치는 영향 정량평가

김진호,김동명,Kim, Jin-Ho,Kim, Dong-Myung 해양환경안전학회 2016 해양환경안전학회지 Vol.22 No.5

퇴적물 준설은 수서생태계에서 오염물질을 영구적으로 제거하는 것으로 수서생태계 복원에 있어서 효율적인 방법으로 여겨진다. 본 연구에서는 수괴의 산소 요구율의 계산을 통해 마산만의 퇴적물 준설이 수질에 미치는 영향을 정량화하였다. 이를 위해 수질 및 저질 모델이 포함된 생태계 모델을 마산만에 적용시켰다. 모델 계산 결과, 육상 오염원이 감소할수록 수괴의 산소 요구율이 다소 증가한 반면에 만내측과 만외측의 준설에 의해서는 산소 요구율이 크게 증가하였다. 이러한 결과는 퇴적물 준설이 마산만 수질을 더욱 개선시킬 수 있음을 의미한다. 산소 요구율과 퇴적물 산소 요구량의 상관관계식을 통해 육상 부하량 10 % 감소에 의한 수질 개선효과에 상당하는 퇴적물 준설 면적이 만내측에서는 $1.68km^2$ 이며, 만외측에서는 $3.15km^2$ 임을 계산하였다. 이는 마산만 수질 개선을 위해서는 만내측의 퇴적물 준설이 효율적 방법임을 의미한다. Sediment dredging can permanently remove pollutants from an aquatic ecosystem, which is considered an effective approach to aquatic ecosystem restoration. In this study, we quantified the effects of sediment dredging on water quality in Masan Bay by calculation of oxygen demanding rate. We applied ecosystem model including water and sediment quality module in Masan Bay. The results showed that the increase of calculated oxygen demanding rate is significant due to sediment dredging of both inner part and outer part of Masan Bay. On the other hand, the increase is gradual due to decrease of anthropogenic load. It meant sediment dredging can improve water quality of Masan Bay more. Using correlation equation between oxygen demanding rate and sediment oxygen demand, we calculated that the area of sediment dredging which is equal to the effects of 10 % reduction of anthropogenic load. It is $1.68km^2$ in inner part and $3.15km^2$ in outer part of the Masan Bay. This Meant that to improve water quality of Masan Bay, sediment dredging in inner part is efficient method.

낙동강 상류 하천 오염퇴적물 정화사업 방안 마련 연

서지호 한국퇴적환경준설학회 2023 한국환경준설학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.11

낙동강 상류지역인 안동댐 상류지역에서 2008년부터 매년 반복되는 조∙어류 집단 폐사의 원인으로 오염퇴적물이 언론 및 지역 주민으로부터 꾸준히 제기되어 왔다. 이에 환경부는 선행연구를 통해 안동댐 상류 퇴적물이 중금속으로 오염되어 있음을 공식적으로 확인하였고 오염퇴적물의 제거 및 정화가 필요하다고 평가하였다. 이에 따라 낙동강 상류 하천 오염 퇴적물에 적합한 맞춤형 퇴적물 관리대책을 마련하고 시범지역(Test-bed) 운영을 통해 오염 퇴적물 처리 방안 수립에 반영하고자 한다. 시범지역에서 채취한 퇴적물을 대상으로 깊이별 중금속 오염도 조사 결과 대부분 용출 가능성이 낮은 형태로 존재하고, 용출 가능성이 있는 일부 중금속(납과 아연)도 호소 퇴적물 오염도 기준으로 대부분 Ⅰ등급 이하의 농도로 존재하는 것을 확인하였다. 카드뮴의 경우, 표층(Ⅲ등급)을 제외한 모든 심도에서 Ⅳ등급 이상으로 나타났으며, 용출 및 이동 가능성이 높은 형태(이온교환 + 탄산염 형태)로 존재하는 비율과 농도 또한 각각 32.9 ~ 56.9 %와 0.49 ~ 3.28 mg/kg으로 표층(Ⅰ등급)을 제외하고 퇴적물 오염도가 Ⅱ등급과 Ⅲ등급으로 나타났다. 정화대상 퇴적물 물량(부피) 산정을 위해 준설프리즘법과 면적×깊이법을 비교 검토하였다.

회전브러쉬와 혼탁방지막을 활용한 수륙양용형 Scrub/흡입 준설장치의 개발과 현장적용

주진철(Jin Chul Joo),김원태(Wontae Kim),김현승(Hyunseung Kim),김현설(Hyunseol Kim),송호면(Ho Myun Song) 대한환경공학회 2017 대한환경공학회지 Vol.39 No.9

도시물순환시스템 내 10 cm 내외로 퇴적된 오염물질과 자갈이나 다양한 구조물에 부착된 부착조류와 협잡물을 쓸어내어(scrubbing) 제거가 가능하며, 오염물질이 주변으로 방출․확산되어 수체의 2차 오염을 방지할 수 있는 덮개(housing)와 혼탁 방지막(turbidity barrier)이 설치된 회전 브러쉬(rotating brush)를 활용한 저혼탁 scrub/흡입(suction)방식의 수륙양용형 퇴적토 준설장치를 개발하였다. 현장적용 검증을 통해, 저수위와 고수위에서 저혼탁 scrub/흡입 준설장치를 이용해 준설 중 수체 내 부유물질(SS)과 탁도(turbidity)의 증가는 매우 미미하며(p>0.05), 일부 부유물질로 인해 발생한 탁도도 준설 후 20분 이내에 빠르게 안정화되는 것으로 조사되었다. 총질소(TN)와 총인(TP)의 농도도 준설 전, 준설 중과 준설 후에 농도 변화가 시간대별 및 수심별로 통계학적으로 유의한 의미는 없는 것으로 조사되어(p>0.05), scrub/흡입 준설을 통해 호수 저면에 축적된 영양염류가 확산되어 수체오염을 유발하지 않는 것으로 조사되었다. 또한, 저혼탁 scrub/흡입 준설장치의 직접 준설을 통한 오염물질 제거량이 수처리시설의 운영을 통한 오염물질 제거량 대비 높은 것으로 산정되어, 수처리시설과 저혼탁 scrub/흡입준설의 연계 적용이 도시물순환시스템의 수질관리에 효율적인 것으로 평가되었다. 최근에는 GPS 기반 실시간 scrub/흡입 준설장치의 추적 및 유지관리 프로그램을 개발해 등록하고 다양한 도시물순환시스템에 현장 적용하였으며, 추가적으로 준설장치 운전자를 보조 또는 제한된 환경에서 스스로 운전하는 협력형 주행시스템(driver cooperative autonomous driving system)의 개발을 현재 진행 중이다. An amphibious scrubbing/suction dredging machine with cylindrical rotating brush, housing, and turbidity barrier was newly-developed to remove both sediments with about 10 cm thickness and periphyton attached on various structures in urban water-circulating systems through the scrubbing, suction, and dredging processes. Based on the field application and long-term monitoring, the increase in both suspended solids (SS) and turbidity of water during the scrubbing, suction, and dredging processes was negligible (p>0.05). In some cases, the turbidity of water initially increased, however, the turbidity was stabilized within 20 minutes from the start of dredging processes. The concentration changes in TN and TP of water were not statistically different (p>0.05) before and after the scrubbing, suction, and dredging processes, indicating that benthic nutrients released from sediments were not significantly diffused, and were not supposed to cause significant water pollution. Also, water treatment facilities along with an amphibious scrubbing/suction dredging machine could be more effective since the removal of contaminant loadings through the scrubbing, suction, and dredging processes was much greater than that through simple coagulation/precipitation processes. Finally, GPS-based realtime tracking and operation program have been developed and applied in various urban water-circulating systems, and development of driver cooperative autonomous driving system is in progress to eliminate the need for manual driving of an amphibious scrubbing/suction dredging machine.

연안어장 준설퇴적물에 대한 질산염과 인산염의 흡착

선영철(Young Chul Sun),김명진(Myoung-Jin Kim),송영채(Young-Chae Song) 한국항해항만학회 2012 한국항해항만학회지 Vol.36 No.6

본 연구에서는 연안어장 준설퇴적물에 대한 영양염류(인공수 중 질산염과 인산염)의 흡착반응에서 흡착제, pH, 이온강도가 미치는 영향을 살펴보았다. 그리고 준설퇴적물을 이용해서 영양염류를 제거할 수 있는 가능성을 평가하고자했다. NO^3--N(100μM, 10mM), PO₄^3--P(100μM, 10mM)에 대한 흡착반응은 10분 이내에 완료되었고, 정상상태에서 100μM NO^3--N과 100μM PO₄^3--P가 각각 61%, 77% 제거 되었다. 900℃에서 준설퇴적물을 열처리했을 때 영양염류 제거율은 증가하지 않았다. CaO와 MgO 같은 첨가제를 사용하면 질산염의 제거율은 0%까지 감소했으나, 인산염 제거율은 98%까지 증가했다. 질산염과 인산염의 등온흡착은 Freundlich 식에 의해 잘 설명되었다(R²>0.99). 흡착반응은 pH와 이온강도에 의해 거의 영향을 받지 않았다. 흡착반응시간이 짧고 영양염류 제거율이 상당히 높다는 연구결과는 연안어장준설퇴적물이 영양염류 제거를 위해 실제로 사용될 수 있는 가능성을 보여준다. In the present study, experiments have been performed to investigate the effects of the type of adsorbent, pH, and ionic strength on the adsorption of nutrients (nitrate and phosphate in artificial solution) onto the dredged sediment from a coastal fishery. In addition, this study aims to evaluate the possibility of removing the nutrients from the water using the dredged sediment. In the adsorption experiments of the nutrients, the reactions were completed within 10 minutes using NO^3--N(100 μM, 10mM) and PO₄^3--P(100 μM, 10mM). In the steady state, 61% and 77% of the initial amounts were removed respectively for 100 μM NO^3--N and 100 μM PO₄^3--P. The thermal treatment of the dredged sediment at 900 ℃ was not helpful to increase the removal efficiencies of the nutrients. Additives such as CaO and MgO dropped the removal efficiency of NO^3-to 0%, but increased that of PO₄^3-up to 98%. Adsorption isotherms of NO^3- and PO₄^3- could be explained by the Freundlich equation (R²>0.99). The adsorption reaction was little influenced by the pH and ionic strength. Based on the results showing short reaction time and considerably high removal efficiencies of the nutrients, it is proposed to apply the dredged sediment from a coastal fishery to removing nutrients such as nitrate and phosphate in the water.