형산강 중금속 안정화제 시공에 관한 견해
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형산강 중금속 안정화제 시공에 관한 견해
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  • 승인 2018.09.07
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▲ 박병배 공학박사 디엔텍(주) 대표

[경북도민일보] 2016년 형산강에서 채취된 재첩에서 수은이 기준치 이상 검출된 후 포항시가 오염현황을 파악하기 위해 형산강 및 지천에 대한 정밀조사를 실시했으며, 그 결과 수은의 하천 퇴적물 평가기준인 4등급(저서생물에 독성이 나타날 가능성이 매우 높은 단계)인 2.14㎎/㎏을 초과하는 것으로 확인되었다.
이런 오염퇴적물을 처리하기 위한 일반적인 정화기술로는 자연정화, 준설, 원위치처리 등이 있으며 중금속의 경우 미생물에 의해 분해되지 않는 오염물질로서 자연정화(저감)를 기대할 수 없고, 준설은 고농도의 오염물질을 단기간에 물리적으로 처리할 수 있는 장점이 있지만 비용소비가 크며 준설된 퇴적물의 2차 처리를 위한 공간 및 추가비용이 소비되는 단점이 있다. 형산강의 경우도 환경준설시 3000억원 이상의 비용과 최소 3~4년 정도의 기간이 소요될 것이라고 예상하는데 준설을 시행할 수 있는지 여부를 떠나 과연 그동안 수은을 비롯한 고농도 중금속으로 오염된 형산강을 그대로 방치할 수 있는가에 대한 문제를 안고 있다.
따라서, 이에 대한 대안으로 원위치처리(안정화제) 공법이 시행되었는데 안정화제를 통해 오염중금속을 물리적으로 고립 및 차단 또는 지역적 확산을 막고 흡착 등의 방법으로 오염물질 용출을 억제하며 생물학적 농축(먹이사슬에 의한 미생물, 조류, 어패류, 인간에 대한 중금속 농축)을 막는 공법으로 준설에 비해 처리비용이 1/10정도로 적고 고농도 처리가 가능하며 2차 처리가 필요하지 않는 공법으로 안정화제로는 활성탄, 천연제올라이트, 모래 등이 사용되어진다.
원위치 처리는 모래, 자갈, 지오텍스타일(geotextile), 지오그리드(geogrid) 등이 미국에서 적용되었고, 캐나다 해밀턴항과 일본 히로시마만에 모래를 적용한 사례뿐만 아니라 활성탄, 제올라이트를 시공 처리한 사례도 국외에서 많이 시행되고 있다.

금번 형산강에서 안정화제 처리공법으로 사용되고 있는 안정화제인 활성탄, 천연제올라이트는 수처리제로 허가가 난 물질로 국가에서 하수처리장의 먹는 물 처리에도 사용하는 제제로서 안정성을 국가에서 입증하고 있는 제제이며 금번 중금속안정화제 처리전 활성탄과 제올라이트를 분석 및 생태독성 전문기관인 (주)네오엔비즈에 의뢰하여 중금속안정화제로 사용시 사용량 대비 2~4배 농도 처리시에도 저서생물중 대표종인 단각류 독성시험에서 독성이 전혀 없음을 인증받은 상태인데 이 방법은 국가공인 해양환경오염시험법에 의한 저서생물 유해성 평가 분석방법으로 중금속 안정화제가 강바닥 오염 퇴적층에서 작용하게 되므로 강바닥 저서생물에 대한 유해성이 가장 중요한 시험요소이다.
형산강과 구무천 안정화제 시공시 안정화제에 대한 중금속 용출억제 효과 검증은 실내시험과 현장시험으로 실시되었는데, 단순하게 퇴적층으로부터 용출되어 나오는 각 중금속의 농도를 측정한 것이 아니라 퇴적층과 경계인 수중과 퇴적층 깊이별(최대 20㎝) 내부 공극수의 중금속 농도를 DGT(diffusive gradient in thin film probe)를 이용하여 측정함으로서 오염퇴적층으로부터 수중으로 용출되어 나오는 각종 중금속의 농도를 정확히 측정하였을뿐 아니라 형산강과 구무천 각 지역에서 대표되는 지점을 선정하여 현장에 다수의 DGT를 설치하여 현장 강 유속과 현장 환경에서 수중과 퇴적층 20㎝ 깊이까지 퇴적층에서의 각종 중금속(Hg, Cr, Cu, Zn, As, Cd, Pb, Mn, Fe 등) 용출 농도를 측정해 이를 안정화제 시공 전후에 비교 분석함으로서 어떠한 조건에서보다 정확하고 처리전후의 용출억제 효과를 정밀하게 ppb정도의 농도까지 비교 분석할 수 있다. 또한 현장 같은 지점에서의 중금속 용출농도를 안정화제 처리전후 비교함으로서 처리효과를 확실히 알 수 있게 될 것이다. 지금까지 실내시험에서 수은의 용출억제 효과가 안정화제 처리조건별로 대략 60~80%이상 저감하는 결과를 보이고 있다.
형산강 및 구무천 중금속 안정화제로 활성탄과 제올라이트 시공후 이로 인한 유해성과 유실 가능성이 제시되어지고 있는데, 유해성은 저서생물 단각류의 무독성으로 어느 정도 입증된 면도 있지만 이를 적용시 저서생물의 회피, 저서환경 변화, 서식처 제공에 대한 영향을 최소화하기 위하여 활성탄과 제올라이트와 같이 모래 시공이 이루어질 예정인데, 모래는 강 퇴적층에서 가장 흔한 물질로 이를 안정화제와 같이 시공시 저서생물에 대한 서식처 제공뿐 아니라 오염퇴적층과의 피복(Capping)에 의한 수층 분리 및 활성탄과 같이 밀도가 낮은 안정화제의 유실을 막는 역할도 할 것이다. 하지만 이로 인한 저서생물에 대한 압밀효과나 혐기화되는 상황 등을 고려하여 적용량 등을 신중히 검토후 시행될 예정이다.
안정화제 시공후 이에 대한 유실가능성이 제시되지만 적용될 제올라이트(입도 1~4㎜), 활성탄(입도 4×8mesh, 3∼5㎜)은 비교적 입도가 크고 수중에 적용시 1분 이내에 99% 이상이 오염퇴적층으로 가라않아 바닥층에 쌓이게 되고, 여기에 중간모래(입도 0.5∼2.0㎜) 등을 같이 피복 적용시 유실에 대한 큰 염려는 없은 것으로 생각되는데, 해양수산부에서 실시한 지속가능 해양오염퇴적물 정화기술 개발사업 보고서와 국내외 여러 논문에서도 태풍, 홍수, 해일 등이 발생하더라도 소재 자체가 재부유되거나 쏠림 현상이 일어나지 않을 것으로 밝힌바 있다. 하지만 이를 확인하기 위해 주기적인 시공지역내의 코어분석을 통해 오염퇴적층, 안정화제, 모래 등의 층간 변화 등을 주기적으로 비교분석할 것이다. 
앞으로의 형산강, 구무천 중금속 안정화제 시공에서는 위의 문제들을 면밀히 검토하여 시공되어져야 하며 무엇보다도 오염물질이 퇴적층에 잔류하고 있으므로 수환경 및 오염퇴적층 환경 변화에 대한 주기적이고 장기적인 모니터링이 필요한 상황이다.



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