KIST, 원위치 산화 정화 기술' 적용 토양 안정성 평가...오염 토양 현장 정화 기반 마련

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한국과학기술연구원(KIST·원장 윤석진)은 국가기반기술연구본부 물자원순환연구센터 소속 조경진 박사팀이 한국건설기술연구원(KICT·원장 김병석)의 박새롬 박사팀과 공동연구로 대수층 토양에 대한 '원위치 산화(ISCO)' 기술 안정성을 평가하고, 토양 미생물의 자정능력 회복 가능성을 확인했다고 20일 밝혔다.

ISCO 기술은 오염 현장에서 지하수와 토양에 직접 산화제인 과산화수소와 과황산염을 주입해 오염물질을 분해하는 기술이다. 이를 통해 산업공단, 화학공단, 유류 저장 및 수송 시설, 매립장 인근의 유·무기 오염물질을 분해해 오염된 지하수를 깨끗하게 정화할 수 있다. 그러나 산화제 주입은 지하수를 함유한 지층인 대수층 토양의 자정능력 악화라는 또 다른 문제를 일으킬 수 있어 이에 대한 과학적인 안정성 평가가 필요했다.

원위치 산화 기술의 개념도. 오염지역에 산화제(과산화수소, 과황산염)를 직접 투입해 오염물을 정화한다.
<원위치 산화 기술의 개념도. 오염지역에 산화제(과산화수소, 과황산염)를 직접 투입해 오염물을 정화한다.>

연구진은 과산화수소와 과황산염을 대수층 토양을 각각 노출시킨 후 미생물 군집 및 활성, 광물 조성 변화, 미생물 활성 회복 능력을 조사한 결과 고농도 과황산염이 주변 환경 조건을 산성화시키고 미생물 활성을 둔화시킨 것을 확인했다. 대수층 토양이 산화제에 노출됨에 따라 전반적으로 미생물 활성이 감소하였는데, 저농도(0.2mM) 과황산염에 노출된 대수층 토양의 경우 상대적으로 미생물 활성 감소 폭이 작았으나, 고농도(50mM) 과황산염에 노출된 토양 조건에서는 미생물 활성이 뚜렷하게 감소하고 광물 조성과 미생물 군집도 상당 부분 변화됐다.

또한 산화제에 노출된 대수층 토양에 오염물을 주입하여 미생물 활성 회복 능력을 평가했더니, 저농도 과황산염에 노출된 대수층은 6주 후 60% 정도의 오염물질이 분해됐는데 이는 산화제에 노출되지 않은 토양과 유사한 수준이었다. 반면에, 고농도 과황산염에 노출된 토양에서는 20% 유기물만 분해돼 자정능력이 회복되기 어려움을 확인했다.

조경진 박사는 “산화제에 대한 대수층 토양의 안정성을 평가해 미생물의 회복이 가능한 환경친화적인 정화 기술을 제시했다는 데 의의가 있다”며 “향후, 다양한 오염지역의 지하수 수질을 개선해 양질의 수자원을 확보에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 주요사업, KICT 주요사업, 한국연구재단 기후변화영향최소화기술개발사업, 중견연구자지원사업, 해양극지기초원천기술개발사업으로 수행됐다. 연구 결과는 환경 분야 국제학술지 'Environmental Science & Technology' (IF : 7.864, JCR 분야 상위 5.472%) 최신 호에 게재됐다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com