우리나라에는 1970년 이전부터 총 5,396개의 광산이 개발되었다. 하지만, 1980년대 이후 해외 광산물의 유입, 인건비가 상승하게 되면서 휴･폐광산이 증가하게 되었으며, 현재 362개의 광산만이 가행 되고 있는 실정이다. 오염방지시설이 미미한 채 방치되어 있는 휴･폐광산 부산물은 주변 토양 및 지하수를 오염시켜 광범위한 환경오염을 초래하고 있기 때문에 처리가 필요한 상황이다. 이러한 부산물을 처리하기 위해 많은 양의 토사를 사용하는 폐기물 매립지의 복토재로 사용가능 한 방법들이 연구 중에 있다. 많은 방법들 중 산업폐기물을 첨가하여 일반 토사의 사용량을 줄이는 연구가 진행되고 있다. 하지만 일반적인 산업폐기물을 이용한 복토재의 경우 높은 pH와 악취를 발생시키는 문제점이 있었다. 이에 따라 산업폐기물을 이용한 복토재의 pH와 악취를 조절할 필요가 있다고 사료된다. 이에 본 연구에서는 휴･폐광된 광산 주변의 오염토양과 MCIP 미생물과 제강슬래그를 혼합하여 중금속 용출 실험을 실시하였으며, MICP 미생물과 제강슬래그의 혼합비율을 변화하여 복토재로 적합한 조건을 알아보고자 하였다.

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.

하수처리장의 증가와 함께 하수슬러지의 발생량 또한 매년 상승하고 있으며, 2025년은 2006년 대비 2배가 더 발생하게 된다. 이러한 하수슬러지는 주로 해양투기와 재활용에 의하여 처리되어 왔으나, 가장 단순하고 저렴한 방식이었던 해양투기가 2012년 01월부터 전면금지가 되었다. 현재 하수슬러지의 처리방법 중 재활용은 약 56% 정도를 차지하고 있다. 이 중 재활용은 매립지의 복토재, 건설자재, 토목자재, 시멘트 원료화 등으로 활용되고 있다. 지금까지 재활용 처리방법 중 매립지의 복토재로 재활용하는 것이 많은 연구가 진행되어 왔으나 친환경적인 처리방법 및 MICP 미생물에 관한 고형화/안정화 연구는 아직 미흡하다고 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 MICP를 형성하는 미생물을 이용하여 하수슬러지를 고형화/안정화 한 후 매립지의 복토재로서 가능성을 보고자 한다. 이에 본 연구는 MICP를 형성하는 미생물의 생물학적 및 광물학적 분석을 하였으며 하수슬러지 및 고화제의 물리화학적 분석을 수행하였다. 본 연구를 위하여 하수슬러지의 고형화적 품질기준인 pH, 수분함량, 투수계수, 일축압축 강도, 유해물질 함량 분석을 실시하였다. 또한, MICP를 형성하는 미생물에 의하여 하수슬러지가 고화처리 된 것인지 확인하기 위하여 탄산칼슘의 광물학적 분석을 병행하여 고형화/안정화에 대한 신뢰성을 갖고자 한다.

산업혁명 이후 산업발달과 더불어 폐기물 발생량 또한 크게 증가하였다. 이에 따라 정부에서는 폐기물 발생량을 감소시키는 것과 동시에 폐기물을 효율적으로 처리하고 이용하는 자원순환형 폐기물 관리체계로 전환하기 위해 법적, 제도적 체계를 구축하고 있다. 이러한 체계에 따라 생활폐기물, 건설폐기물, 사업장폐기물이 재활용 되고 있다. 사업장 폐기물 중 폐석고는 건축 공업용 페인트, 인쇄 잉크, 도자기 등을 생산하는 과정에서 발생되는 사업장 폐기물로서 연간 약 400 만톤이 발생되고 있다. 발생된 폐석고는 석고보드 및 농업용으로 재활용 되고 있다. 하지만 재활용되지 못한 잉여분은 매립시설에 매립되고 있는 실정이다. 따라서 다른 추가적인 재활용 방안이 필요하다. 일반적으로 MICP(microbially induced calcite precipitation)는 urea 가수분해 효소를 생성하는 미생물의 urea 분해 메커니즘을 통해 탄산칼슘과 같은 탄산염을 석출시키는 기작을 말한다. 최근 국내･외로 MICP 기작에 대한 연구가 진행되고 있으나 폐석고를 재활용함에 있어 MICP 기작을 이용한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 매립시설에 매립되는 폐석고의 물리･화학적 전처리를 통해 최적의 칼슘이온 용출 조건을 도출하고, MICP 기작을 통한 탄산칼슘 형성을 확인하여 폐석고를 재활용함에 있어서 MICP 기작을 활용하는 기초자료를 제시하는데 목적을 두었다. 이를 위해 폐석고의 특성을 파악하고자 XRD, XRF, 입도분석을 실시하였으며, 물리･화학적 전처리에 따른 칼슘이온 농도를 ICP-AES로 분석하였다. 특히, 미생물 투입 후 형성된 침전물에 대하여 XRD 및 FE-SEM 이용하여 시료를 분석하였다.