2017년 고리 1호기 영구정지 이후 규제기관과 원전운영자는 2031년으로 예정된 부지 제염 및 복원을 수행하기 위해 사전준비 작업을 진행해오고 있다. 적절한 계획 수립 및 효과적인 규제활동을 위해서 규제지침 개발과 기술적 근거수립이 무엇보다 선행되어야 한다. 국내에선 연구용 원자로 해체경험이 있지만 상업용 원전은 없기 때문에 해외 해체 선도국의 부지복원 사례연구를 통해 토양 제염과 관련한 기술사항 및 규제기준에 대한 정보를 제공한다면 고리 1호기 복원계획 및 규제기준 수 립에 효과적일 것이다. 미국은 상업용 원전에 대한 다양한 해체경험을 축적해 왔으며 RESRAD 프로그램 및 MARSSIM 절차 와 같은 체계를 개발ㆍ적용하여 오염된 부지의 조사, 제염, 복원 및 해제를 통합적으로 수행하고 있다. 이 논문에서는 미국의 5개 상업용 원전(해체완료 4개, 지연해체 1개)을 대상으로 심층 토양오염에 대한 부지복원 사례연구를 수행하였다. 심층 토양의 경우 표층토양과 달리 미국에서도 정형화된 평가방법론이 아직 정립되어 있지 않았고, 오염평가시 지하수 영향을 고려해야 하는 특성이 있음이 확인되었다. 따라서 향후 고리 1호기 부지복원 전략수립 및 규제지침 개발에 고려할 만한 제안 사항을 도출하고자 기술 및 규제 관점에서 심층토양에 대한 오염평가, 제염기준 수립, 제염작업 수행 및 결과 검증까지 단계 별 주요사례를 정리하고, 미국 해체사업자가 적용한 심층토양 평가방법과 규제기관과 해체사업자 간에 논의된 주요 쟁점사 항을 분석하여 시사점을 도출하였다.

발전소 해체 및 핵종누출 시 원자력 관련 시설 주변의 방사성오염 토양은 주민의 거주 및 공업용지로의 재사용을 위해 토양 제염이 불가피하다. 본 논문에서는 기존 토양복원 기술을 생물학적, 물리/화학적, 열적 처리로 분류하고 각 기술의 원리 및 처리 물질을 분석 및 조사를 통해 방사성물질로 오염된 토양에 적용 가능한 기술을 선정하였다. 선정된 기술을 평가하기 위 해 경제성, 적용성, 기술성을 고려하였다. 또한 High, Medium, Low로 가중치를 적용하여 평가하였다. 이에 따른 결과값을 바탕으로 방사성물질로 오염된 토양에 가장 적합한 토양제염 방법을 제시하고자 한다.

방사성 토양을 복원하기 위해 원자력시설 주변 부지의 수리지질 특성을 분석하여 국내 방사성 토양 복원에 적합한 수직형 동전기세정장치를 개발하였다. 또한, 이 수직형 동전기세정장치를 이용한 실험을 통해 원자력시설 주변 방사성토양을 복원하기 위한 최적 세정제를 선정하고 단기간에 높은 제거효율을 확보할 수 있는 최적제염조건들을 도출하였다. 초산을 세정제로 사용하였을 때 토양으로부터 코발트와 세슘의 제거효율이 가장 높으므로 동전기제염을 위한 최적 세정제로 초산을 선정하였다. 동전기세정제염 시 세정제 주입량을 증가 시켰을 때 토양으로부터 코발트와 세슘의 제거효율은 평균 약 4.6% 제거효율이 증가했고 토양폐액 발생량도 동전기제염의 1.5배인 2.4 mL/g이었다. 동전기토양셀의 전압구배를 2배로 증가시켜 4 V/cm를 적용시켰을 때, 코발트와 세슘의 제거효율은 각각 98.9%와 96.7%로 평균 약 4.3% 제거효율이 증가했다. 그리고 세정제 농도를 0.01M로부터 0.05M로 증가시킨 후 제염실험 결과 코발트의 제거효율은 상승했지만 세슘의 제거효율은 감소하였다. 위 실험결과 개발한 수직형 동전기세정장치의 최적제염조건으로 제염시간은 20일 동안 초산 0.01M∼0.05M을 세정제로 사용하여 동전기토양셀의 전압구배는 4 V/cm를 가하고, 2.4 mL/g의 세정제를 주입하는 것이다.

투수성이 높은 토양에 대한 동전기세정 제염의 영향을 평가했다. 실험토양은 많은 모래를 함유하여 수리전도도가 높은 연구 원자로 주변부지로부터 채취했다. 세정용액의 방출속도는 제염시간 경과와 함께 감소했다. 시트릭산을 사용했을 때, 세정용액의 방출속도는 78.7 ml/day로 가장 빨랐다. 세정용액으로 초산을 사용하였을 때, 토양으로부터 코발트와 세슘의 제거효율은 가장 높은 값인 95.2%와 84.2%를 나타냈다. 동전기제염 시 발생된 토양 폐액부피는 토양세척제염시보다 1/20으로 감소했다. 반면에 동전기세정방법은 토양으로부터 코발트와 세슘 제거효율을 동전기방법 보다 각각 6%와 2%로 향상시켰다. 그러므로 동전기세정방법은 투수성이 높은 토양제염 시 좀 더 효과적이다.

This paper presents applicability of Fenton oxidation to perchloroethylene(PCE) contaminated soil. The initial concentration of PCE was 187mg/kg and Fenton oxidation conditions were 1.0M H2O2 and 0.5M Fe2+. More than 97% of PCE decomposition and 98% of dechlorination were obtained within 5 hrs. It was found that the decomposition of PCE by Fenton oxidation was followed pseudo first order and its reaction coefficient was 0.78 hr-1. GC-MS and GC-ECD analysis of reaction intermediates confirmed only the presence of trichloroacetic acid(i.e., 1.0% of initial PCE concentration). Under Fenton oxidation conditions, it was proposed that PCE was decomposed not simultaneously but one by one.

10년 이상 된 방사능오염 토양에서 동전기적 방법에 의한 Cs과 Co의 제염효율을 높이기 위해 HSO과 시트르산을 첨가제로 사용했다. 동전기 토양복원 컬럼의 방출수 평균속도는 2.0 cm/min이고, 10일 동안 방출된 토양폐액의 부피는 컬럼의 3.6 공극부피다. 10일간 Cs 의 제거효율이 54%에 불과한 반면에, Co는 97%나 제거되었다. 이것은 Cs의 흡착평형계수가 Co 보다 크기 때문이라고 생각된다. 본 연구에서 제시한 수학적 모델에 의한 컬럼 잔류 오염도는 실험 오차 범위에서 실험결과와 잘 일치하였다.

This study aimed to investigate the effects of soil amendment (heat-expanded clay and active carbon) and planting of Dendranthema zawadskii var. latilobum on the remediation of salt-affected soil and the plant growth under high calcium chloride (CaCl2) concentration. The experimental group comprised treatments including Non treatment (Cont.), heat-expanded clay (H), active carbon (AC), planting (P), heat-expanded clay+planting (H+P), active carbon+planting (AC+P). A 200 mL solution of CaCl2 at a concentration of 10 g·L-1 was applied as irrigation once every 2 weeks. Compared to the Cont., the incorporation of the ‘heat-expanded clay’ amendment decreased electrical conductivity of the soil leachate and cation exchange capacity, whereas the growth of Dendranthema zawadskii var. latilobum was relatively increased. These results suggest that the combination of ‘heat-expanded clay’ amendment and planting will mitigate negative effect of de-icing salts and improve plant growth in salt-contaminated roadside soils.

This study aimed to remove organic matter and heavy metals that could affect the recycling of soils contaminated by heavy metals, by means of electrolysis, carried out simultaneously with the leaching of the soil. To ensure better experimental equipment, a soil electrolysis apparatus, equipped with spiral paddles, was used to agitate the heavy-metal-contaminated soil effectively. The heavy-metal-contaminated soil was electrolyzed by varying the voltage to 5 V(Condition 1), 15 V(Condition 2), and 20 V(Condition 3), under the optimal operating conditions of the electrolysis apparatus, as determined through previous studies. The results showed that the pH of the electrolyte solution and the heavy-metal-contaminated soil, after electrolysis, tended to decrease with an increase in voltage. The highest removal efficiencies of TOC and CODCr were 18.8% and 29.1%, 38.8% and 4.2%, and 33.3% and 50.0%, under conditions 1, 2 and 3, respectively. Heavy metals such as Cd and As were not detected in this experiment. The removal efficiencies of Cu, Pb and Cr were 4.7%, 8.3% and 2.1%, respectively, under Condition 1, while they were 42.9%, 15.2% and 22.1%, respectively, under Condition 2, and 4.7%, 23.0%, and 24.9%, respectively, under Condition 3. These results suggest that varying the voltage with the soil electrolysis apparatus for removing contaminants for the recycling of heavy-metal-contaminated soil allows the selective removal of contaminants. Therefore, the results of this study can be valuable as basic data for future studies on soil remediation.

물은 22.1 MPa의 압력하에 100℃ - 374℃의 온도범위에서 액체상태로 존재하며, 이를 아임계수라 한다. 아임계수 조건에서 물은 분자간 수소결합이 약해지면서 유전상수, 점성, 표면장력이 감소되어 유기용매와 유사한 특성을 지니게 된다. 원유오염토양은 전남 여수지역 공단 내에 있는 유류로 오염된 토양을 이용하였으며, 오염기간은 약 1년이며 저분자성 휘발유류성분 및 고분자성 유류로 오염되어 있었다. 초기 오염된 TPH농도는 16,895 mg/kg였다. 원유오염토양은 고분자성 물질이 다량 함유되어 있어 기존정화방법으로는 처리하기 어려운 점이 있다. 이를 해결하기 위하여 상기 아임계수 특성을 이용하여 원유로 오염된 토양으로부터 오염물질을 추출하는 연구를 수행하였다. 이와 함께 친유성 용매인 등유를 이용하여 토양으로부터 원유 일부를 탈착(전처리)시킨 후, 아임계수로 토양 내에 잔류되어 있는 유류성분을 제거하는 실험도 수행하였다. 이를 통해 아임계수 추출만을 적용하였을 경우와 등유 전처리가 추가된 경우의 제거율과 정화공정상 효율을 비교하였다. 아임계수 추출 시 275℃에서 2시간 추출을 5회 반복 진행하였을 때, 토양 내의 잔류 유류 농도가 498 mg/kg(제거율 97%)로 나타났다. 등유 전처리(토양 : 등유=1 : 0.5 wt%)후 아임계수 적용시 250℃에서 1시간동안 추출 시, 토양 내 잔류 유류 농도는 223 mg/kg로 나타났다. 적용된 두가지 공정 모두 토양1지역 우려기준(500mg/kg)이하로 정화되었으나, 상대적으로 등유전처리가 포함된 공정이 아임계수 기술만을 적용하여 추출을 진행한 것보다 상대적으로 높은 제거율을 보였다. 또한 등유 전처리가 추가된 아임계 공정이 추출시간, 공정수, 투입에너지(가열)에 있어 경제적으로 판단되며, 따라서 원유 오염토양의 아임계수 정화공정에서는 등유전처리 도입이 효과적인 것으로 판단된다.

The amount of contaminated dredged materials are increasing every year in Korea. Secondary contamination would be expected, if contaminated marine clayey slurry remains without treatment. Therefore, the appropriate remedial treatments are required in order to prevent secondary contamination. Electrokinetic method is especially suitable for low permeability dredged clayey soils because pore fluid can be easily transported by electric field. Hydrogen ions created by electrolysis enhance the remedial processes by desorbing heavy metal contaminants from slurry soil surfaces. This study investigated variation of electrical current and voltage gradient during the treatment, and ICP analysis as well as pH measurements were carried out to measure zinc concentration during and after the treatment.

Ultrasound and Surfactant aided soil washing process has been shown to be an effective method to remove diesel from soils. The use of surfactants can improve the mobility of diesel in soil-water systems by increasing solubility of adsorbed diesel into surfactant micelles. However, a large amount of surfactant is required for treatment. In addition, synthetic surfactants, specially anionic, are more toxic and the surfactant wastewater is hard to treat by conventional wastewater treatments even by AOPs. Ultrasound improves desorption of the diesel adsorbed on to soil. The mechanisms are based on physical breakage of bonds by hot spot, directly impact onto soil particle surface, the fragmentation of long-chain hydrocarbons by micro-jet and microstreaming in the soil pores. The use of ultrasound as an enhancement method in both anionic and nonionic surfactant aided soil-washing processes were studied. And all experiments were examined proceeded under CMC surfactant concentration, frequency 35 khz, power 400 W, Soil-water ratio 1:3(wt%), particle size 0.24 ~ 2mm and initial diesel concentration. 20,000 mg/kg. Combination with ultrasound showed significant enhancements on all the processes. Especially, nonionic surfactant Triton-X100 with ultrasound showed remarkable enhancements and diesel removal rate enhanced by ultrasound helps desorpting of surfactant adsorbed onto soils which prevented decreasing surfactant activity.

Laboratory analytical results of 22 sets of hydrophobic adsorbent coils containing surface soil-vapor and two soil samples collected by conventional intrusive method from each boring location at two active dry cleaning facilities in the State of Illinois, U.S.A, were presented to evaluate the performance of soil-vapor survey. The most critical factor to determine the effectiveness of soil-vapor survey is the distance from the soil-vapor sampling device to the actual contamination, which is a function of soil porosity, permeability, primary lithology, and other geological and hydrogeological site-specific parameters. Also this factor can be affected by the history of contaminant-generating operations. The laboratory analytical results in this study showed longer drycleaning operation history (i.e., 50 years) and presence of fine sand at the beneath Site B allow the contaminants to migrate farther and deeper over a fixed time compared to Site A(i.e., 35 years and silty clay) so that the soil-vapor survey is not likely the most effective environmental site investigation method alone for Site B. However, for Site A, the soil-vapor survey successfully screened the site to identify the location reporting the highest soil concentration of chlorinated solvents.

This study examined the contaminated soils with an indicator of TPH using SVE (Soil Vapor Extraction) and biological treatments. Their results are as follows. Water content in the polluted soils slowly decreased from 15% during the initial experimental condition to 10% during the final condition. Purification of polluted soils by Bioventing system is likely to hinder the microbial activity due to decrease of water content. Removal rate of TPH in the upper reaction chamber was a half of initial removal rate at the 25th day of the experiment. The removal rate in the lower reaction chamber was 45% with concentration of 995.4 mg/kg. When the Bioventing is used the removal rate at the 14th day of the experiment was 53%, showing 7 day shortenting. Since the Bioventing method control the microbial activity due to dewatering of the polluted soil, SVE mehtod is likely to be preferable to remove in-situ TPH. The reactor that included microbes and nutrients showed somewhat higher removal rate of TPH than the reactor that included nurtients only during experimental period. In general, the concentration showed two times peaks and then decreased, followed by slight variation of the concentration in low concentration levels. Hence, in contrast to SVE treatment, the biological treatment tend to show continuous repetitive peaks of concentration followed by concentration decrease.