서해병 폐기물 배출해역 오염심화구역의 퇴적물 정화·복원을 위해 2013, 2014, 2016, 2017년에 준설토를 피복하였다. 피복 효과 평 가를 위해 배출해역 내 피복구역(5개 정점)과 자연회복구역(2개 정점)을 설정하고 2014년부터 2020년까지 연 1회 구역별 표층 퇴적물을 채취 하여 퇴적물 물리·화학적 특성 및 저서동물상을 분석하였다. 퇴적물 평균 입도(Mz)는 자연회복구역에서 5.91~7.64 Φ로 세립질이었고 피복구 역에서는 준설토의 영향으로 1.47~3.01 Φ의 조립질 퇴적물로 구성되어 있었다. 유기물 및 중금속 함량은 피복구역에서 자연회복구역 대비 약 50 % 낮아(p<0.05) 준설토 피복 효과가 있는 것으로 판단되었다. 대형저서동물 분석 결과에서는 피복구역의 출현종수, 생태지수가 자연회 복구역보다 낮게 나타났다(p<0.05). 피복구역의 출현종수 및 생태지수의 시계열 분석 결과에서는 2013, 2014년 피복 이후 초기 4년간 증가하 다가 이후 감소하는 경향을 보였다. 이는 피복으로 인해 빠른 성장과 짧은 수명의 특징을 보이는 기회종 생물들이 피복 초기에 우세하다가 2016, 2017년에 추가로 피복이 진행됨에 따라 서식환경이 다시 교란되어 나타난 현상으로 추정된다. AMBI는 자연회복구역 및 피복구역에서 모두 2등급(Good), BPI는 1~2등급 수준을 유지하고 있어 건강한 저서상태로 평가되었다. 따라서 폐기물 배출해역의 오염퇴적물 정화 및 저 서생태계 복원을 위한 준설토 피복은 오염도 저감효과는 나타나지만 저서생태계의 측면에서는 장기적인 모니터링을 통해 회복추이를 관찰 해야 할 것으로 판단된다. 또한 향후 배출해역의 오염심화구역 정화 복원 사업 확대 시 적응적 관리가 필요할 것으로 판단된다.

The rapid development of some industries generates a huge amount of useless biowastes. Recently, biosorption, which can use biowastes as biosorbents, has attracted attention as an environmentally friendly method for the removal of ionic pollutants from wastewaters. For this reason, many researchers have investigated the biosorption capacities of various biowastes. In this study, fermentation waste (Escherichia coli) was used as a biosorbent for the removal of various organic and inorganic pollutants: i.e., cationic dye (methylene blue (MB)), anionic dye (Reactive Red 4 (RR4)), cationic metal (cadmium (II)), and anionic metal (arsenic (V)). The uptake of the cationic pollutants by the biosorbent increased as solution pH was increased. The RR4 uptake increased with a decrease in solution pH. In the case of the anionic metal (As (V)), it was not well removed in the range of pH 2-7. To examine adsorption rates and mechanisms, kinetic and isotherm experiments were conducted, and various kinetic and isotherm models were used to fit the experimental data. The maximum adsorption capacities of MB and RR4 were predicted to be 231.3 mg/g and 257.6 mg/g, respectively. In conclusion, fermentation waste (E. coli) is a cheap and abundant resource for the manufacture of effective biosorbents capable of removing both cationic and anionic (in) organic pollutants from wastewaters.

누출, 폭발, 취급 및 운송 등의 화학사고가 일어나면 다양한 화학 물질이 방출된다. 방출 된 화학 물질 또는 1차 방제 처리 후 얻게 되는 폐기물에는 유해하거나 독성이 있는 화학물질이 포함될 수 있다. 이러한 폐기물들을 처리 할 수 있는 구체적인 지침이나 기준이 없기 때문에 적절한 처리 방법을 찾기가 어렵다. 따라서 유해화학물질 사고 처리로 얻은 화학물질 또는 폐기물의 대부분은 지정폐기물로 처리하여 많은 비용이 든다. 이 연구는 유해화학물질의 사고 또는 누출이 발생하였을 때 1차 처리를 하면서 발생한 화학 물질 또는 화학 물질에 오염된 폐기물에 대한 지정폐기물, 일반폐기물 판정 기준을 제안하고자 한다. NFPA 등급, pH 등급 및 폐기물 발생량에 따라 점수를 부여하여 화학폐기물을 분류하는 정량화 된 방법을 제시한다. 보다 객관성 있는 판정기준을 마련하기 위해서 미국 국제화재방호협회(National Fire Protection Association : NFPA)에서 발표한 소방관련 국제 규격인 NFPA 704코드를 활용하여 판정기준을 마련한다. NFPA 704코드는 화학물질에 대한 건강위험성(Health Hazard), 화재위험성(Flammability Hazard), 불안정성 위험성(Instability Hazard)에 대한 정도를 0~4등급 까지 세분화 되어 있다. 추가적으로 산성 또는 염기성 화학물질에 대한 판정방법으로, 기존에 지정폐기물분류 기준에 활용되고 있는 오염물질의 pH를 판정기준에 활용한다. 또한 산업안전보건법에 따른 유해･위험물질 규정량, 또는 폐기물의 일일 처리량도 고려한다. 최종적으로 화학 물질 또는 폐기물은 제안된 분류 방법 또는 절차에 따라 얻은 통합 점수에 따라 지정폐기물 또는 일반폐기물로 분류할 수 있다.

우리나라 폐기물관리법(구폐기물관리법)에서는1997년 재활용 규정을 제정한 이후, 사업장일반폐기물 중 석탄재, 점토점결주물사, 광재 및 무기성오니 등은 성토재 등으로 재활용할 수 있도록 해왔다. 그러나 해당 폐기물에는 아연, 납, 불소 등의 성분이 현행 토양오염 우려기준을 초과하는 경우가 있어, 과거 적법한 절차를 거쳐 폐기물을 재활용하였더라도 토양환경보전법에 따라 부지정화를 시행하는 사례가 종종 보고된다. 과거 폐기물을 성토재 등으로 재활용한 지역의 부지정화를 시행하는 경우, 토양과 폐기물은 최대한 분리/선별한 후에 각각 토양환경보전법과 폐기물관리법에 따라 처리하는 것이 원칙이다. 또한, 토양정화 비용과 폐기물처리 비용이 차이를 고려할 때, 경제적인 측면에서도 토양과 폐기물을 분리하는 것이 매우 중요하다. 하지만, 앞서 언급한 석탄재 등의 폐기물은 육안상 토양과 구별이 어렵고, 물리적 성상(입도 및 밀도) 또한 토양과 유사하기 때문에 일반적인 방법으로는 선별이 불가능한 문제가 있다. 본 논문에서는 TPH, 아연, 비소 등이 1지역 토양오염우려기준을 초과하는 폐기물 재활용지역을 대상으로 XRF분석을 실시하였고, 조사결과를 토대로 오염토양과 폐기물에 대한 분류기준 수립하고 ‘토양환경보전법’과 ‘폐기물관리법’의 적용여부를 판단하는 자료로 활용하고자 하였다. XRF를 이용하여 측정한 주요 성분을 ternary diagram (SiO2, CaO/MgO, Al2O3/Fe2O3/기타)을 이용하여 비교하였으며, 오염토사와 폐기물은 성분비에 따라 구별이 가능함을 확인하였다. 토양오염도 조사결과 폐기물시료의 TPH, 아연, 비소의 농도는 토양에 비해 3~4배 정도 높게 측정되어, 폐기물을 분리/선별하는 것만으로도 토양오염도를 상당 부분 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

중금속으로 오염된 토양과 광미는 지하수 및 생태계에 추가적으로 피해를 발생시킨다. 이러한 독성 금속의 축적은 식물의 성장억제 및 인체의 발달이상, 발암과 같은 다양한 질병의 원인이 된다. 오염된 토양에서 중금속을 정화하는 방법으로는 고형화/안정화, 토양세척, 토양경작법 등과 같이 다양한 방법이 있다. 하지만 부지 및 오염특성에 따라 적절한 방법을 사용해야 한다. 적절한 방법 중 하나는 오염된 토양의 고형화/안정화이다. 본 연구의 목적은 오염된 토양 및 광미 내 존재하고 있는 중금속을 고형화/안정화 공법을 적용하여 정화하는 방법을 제안하는데 있다. 본 연구에서는 오염토양 내 중금속을 고형화/안정화 시키고 강도 증진을 위해 MICP 토착미생물과 산업폐기물인 굴패각, 폐석고를 배합하여 고화제로 사용하였다. 국내의 중금속 오염토양과 광미에서 MICP 토착미생물을 분리하였고 균체 지방산 분석을 통하여 동정을 진행하였다. 각각의 시료에서 분리한 균주를 동정한 결과 가장 많이 유사성을 보이는 균주는 Brevibacillus centrosporus 와 Bacillus megaterium 이었다. 또한 MICP 토착미생물의 최적 성장 조건을 도출하였으며, 산업폐기물과 MICP 토착미생물의 최적 배합비를 적용한 공시체의 일축압축강도 분석을 진행하였다. 그 결과 28일 경과 후 일축압축강도는 미국 EPA 폐기물처리 표준 기준을 만족하였으며, 위해성 평가를 위한 TCLP, SPLP 분석 결과 미국 EPA 기준을 만족하였다.

Domestic industrial waste small-scale industrial incinerators produce less than 200 kg/hr; this study chose 13 of the 249 potential facilities. The target average emissions for air pollutants resulting from the facilities were SOx 13.56 ppm, NOx 82.74 ppm, NH3 19.95 ppm, HCl 54.33 ppm, HF 0.84 ppm, Hg N.D, As 0.1 ppm, H2S N.D. Dust and heavy metal analysis results for the facilities revealed Dust 32.51 mg/Sm3, Cd 0.04 mg/Sm3, Pb 0.20 mg/Sm3, Cr 0.08 mg/Sm3, and Cu 0.03 mg/Sm3. Combustion indicators were O2 11.58% and CO 271.20 ppm. Average PCDDs/DFs were 17.87 ng ITEQ/ ton. The target facilities were equipped with anti-pollution facilities. However, some items were found to exceed the emission standards. These results are even equipped with control facilities due to manual limitation actions of the management personnel. Therefore, it is determined that the emission control of contaminants is difficult.

급격한 산업화와 인구 증가 등은 국내 폐기물 발생량이 해마다 증가하는 요인으로 작용하고 있으며 이에 따른 다양한 폐기물 처리방법이 수행되고 있다. 대표적인 폐기물 처리 방법 중 하나는 소각에 의한 폐기물 처리이며 다량의 폐기물 처리가 가능하고 특히 폐기물의 부피와 무게를 10~20% 정도로 감량할 수 있으며 소각열에너지를 회수하여 폐기물의 자원순환에 일조하고 있다. 이러한 장점으로 인해 국내 폐기물의 소각처리 비율은 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 그럼에도 불구하고 폐기물 소각처리 중 발생하여 배출되는 다양한 오염물질은 환경에 큰 단점으로 작용할 수 있다. 따라서 소각시설에서 배출되는 오염물질의 모니터링은 환경보전 문제에 있어 매우 중요한 과제이다. 본 연구에서는 소각로에서 배출되는 오염물질의 특성을 파악하기 위해 의료 폐기물 소각로 44개소와 소형 폐기물 소각로 28개소, 총 72개의 가스 샘플을 채취하고 분석하여 주 대기오염 물질인 이산화탄소, 질소산화물, 황산화물, 다이옥신을 측정하였고 배출허용기준과 비교하였다. 또한 주성분분석을 통해 오염물질 배출을 6개 그룹과 6개 샘플로 나누어 각각의 배출특성을 분석하였다. 분석 결과, 다이옥신의 경우 배출허용기준을 초과한 시설은 의료 폐기물 소각로 7개소, 소형 폐기물 소각로 9개소로 나타난 반면, 이산화탄소, 질소산화물, 황산화물의 경우 소형 폐기물 소각로 10개소에서만 배출허용기준을 초과한 것으로 나타났다. 이 결과를 통해 의료 폐기물 소각시설보다 소형 폐기물 소각시설의 오염물질 배출이 심각한 것으로 확인되었으며 방지시설과 운전 조건의 개선이 필요할 것으로 판단된다.

The purpose of this study was to suggest feasible disposal methods for heavy-metal-contaminated soil or mine tailings through solidification/stabilization. To improve the compressive strength and enhance the heavy-metal stabilization after solidification/stabilization, we used the industrial wastes (oyster shell powder and waste gypsum) and indigenous bacteria as immobilization agents. Three indigenous bacteria were isolated from each heavy-metal-contaminated soil or mine tailing site, and the bacteria were identified by cellular fatty acid composition analysis. The results of cellular fatty acid composition analysis showed that the closest strains of these bacteria are Brevibacillus centrosporus, Lysinibacillus sphaericus, and Bacillus megaterium. To the best of our knowledge, this research was the first report of biomineralization by Brevibacillus centrosporus. As a result of mixing additives with the optimum mixing ratio suggested in this study, the compressive strengths of specimens were satisfied in accordance with the US Environmental Protection Agency (EPA) waste treatment standard after 28 days of aging. Additionally, the results of the Toxicity Characteristics Leaching Procedure (TCLP) and Synthetic Precipitation Leaching Procedure (SPLP) analysis showed the successful immobilization of heavy metals after 28 days of specimen formation for solidification/stabilization.

In this study, gasification experiments were conducted using high calorific waste by measuring flue gas and gaseous pollutant composition. The feedstock used in this experiment was collected from industrial wastes and had a heating value more than 5,000 kcal/kg as well as low moisture and ash contents. Experiments were conducted at 1,200°C temperature by changing equivalent ratios (ERs) to find out an optimum condition for syngas production. Results showed that at ER 0.3, the highest syngas composition (around 81%) was obtained in flue gas. In this study, gas pollutant was sampled in cold absorbent by following Korean air pollutant standard sampling method. Later, sampled solutions were analyzed by IC (Ion Chromatography) to find out gaseous pollutant concentration. Usually, after gas cleanup system, all of the gaseous pollutants are removed by wet scrubber and catalyst reactor. However, in this study, due to gaseous pollutants removed by wet scrubber, the removal efficiency of gaseous pollutants showed lower performance compared with other catalyst clean up system. Thus, it is advisable to install a cleaning unit to deal with tar and soot.

폐기물을 사용한 가스화 공정에서 발생되는 합성가스는 폐기물의 특성상 분진, 타르 외에도 HCl, HCN, NH3 등 다양한 종류의 가스상 물질을 함유하고 있어 이들 가스상 물질로 인해 생물체에 해를 주거나 환경의 정상적인 기능을 저해하는 대기오염문제를 야기할 수 있다. 따라서 폐기물 기반의 합성가스를 활용하기 위해 이러한 대기오염물질들을 제어할 수 있는 정제 과정이 필요하다. 본 연구에서는 폐기물에서 발생한 합성가스에서 가스상 대기오염물질을 포집하여 각 정제설비 후단에서의 농도를 확인하여 정제설비의 가스상 대기오염물질 제거 효율을 파악하였다. 본 연구에서의 합성가스 정제설비는 급속냉각탑, 벤츄리 스크러버, 중화세정탑, 탈황세정탑, 습식전기집진기를 사용하였으며, 가스상 대기오염물질은 가스화로 후단, 중화세정탑 후단, 습식전기집진기 후단에서 각각 포집하였다. 3종류(HCl, HCN, NH3)의 포집을 위해 HCl은 0.1 N-NaOH, HCN은 0.5 N-NaOH, NH3는 0.5wt%의 H3BO3을 사용하였으며, 분당 2L의 유량으로 20분간 포집하였다. 폐기물 기반 합성가스의 가스상 대기오염물질 정제설비의 총괄 제거 효율은 HCl이 98.58%, HCN은 87.30%, NH3 는 99.68%로 나타났다. 또한, 급속냉각탑, 벤츄리스크러버, 중화세정탑의 가스상 대기오염물질 제거 효율은 HCl 92.13%, HCN 66.02%, NH3 91.40%로 나타났다.

한 해 한국의 음식물 폐기물 발생량은 2012년 기준 13,209 ton/day 이며, 이는 전체 생활폐기물 발생량의 약 27%에 해당한다. 이처럼 다량으로 발생하는 음식물 폐기물은 유용한 유기성 자원을 다량 함유함에도 불구하고 재활용이 저조하다. 때문에 음식물 폐기물을 bio-char로 탄화시켜 활용성을 높이는 연구가 전 세계에서 수년전부터 진행 중이다. 문헌고찰을 통해 열수가압탄화반응으로 생성된 bio-char가 중금속 흡착이 가능하다는 것을 확인 하였다. 따라서 광산배수와 같은 고농도의 중금속 오염수 처리에 bio-char를 활용하여 중금속 흡착･침전 여부를 확인해 보고자 하였다. 본 연구에서는, 인공오염수를 제작하여 일정량의 bio-char를 일정시간 교반시켜 투입 전 / 후 농도 차이로 흡착율을 확인하고, 최적의 조건을 찾고자 하였다. 인공오염수는 Accustandard 사의 Reference Standard 를 사용하여 만들었고, 광산배수의 평균 오염농도에 맞추기 위해 증류수와의 희석으로 50ppm, 100ppm, 150ppm 으로 조성하였다. 중금속은 Cd, As, Hg, Pb, 6가 크롬을 분석하였고 한 비커에 복합적으로 혼합하였다. Bio-char 는 음식물폐기물 60kg을 2.2Mpa의 압력 하에 열수가압탄화반응을 통해 4시간동안 반응시켜 생성하였다. 그 후 bio-char의 미세기공을 증가시키기 위하여 KOH를 이용한 화학적 활성화를 시행하였다. 원 시료의 중금속 함량 분석, 교반 시간 별 중금속 제거율 분석, 교반속도 별 중금속 제거율 분석 등을 시행하였으며 인공오염수 및 처리수의 분석 평가는 pH, 중금속, 시안, 등의 항목을 분석하였다.