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.

A rapid chemical dewatering of the in-situ hydraulically dredged coastal sediment suspensions treated with cationic cetyl-trimethyl-ammonium-bromide (CTAB) was investigated. The dewatering process consisted of coating or adsorption of the surfactant on the surface of sediment to change its hydrophobicity and hexane spraying to enhance moisture removal from the sediment surface. The dredged wet sediment sample was wet-sieved with the #450 sieve (32 μm) and synthetic sea-water made of bay salt (3.5%). The sieved sediment was settled and then freeze-dried. Considering the field process, the freeze-dried sediment was pre-treated by adding 5 M H2O2 and 0.5% Tween 80 to remove organics in the sediment and then adding 0.5% alum and 0.001% PAC for flocculation. The mean water content of the pre-treated sediment was 55.8~59.1%. The CTAB dosage was in the range of 0.001 to 1.0 g per 10 g of the pre-treated sediment (0.01 to 0.10 (wt/wt) of CTAB/sediment ratio). After addition, the sediment and CTAB mixture was mixed thoroughly by using a vortex followed by freeze-dried. For hydrophobicity test, 0.5 g of the freeze-dried samples were taken into the two-layer solutions mixed with hexane (20 mL) and deionized water (20 mL). The higher amount of the samples were migrated into the hexane layer as the CTAB dosage increased to 0.1 g (Fig. 1), indicating that the surface charge of the sediment was neutralized by electrostatic attraction of negative charged sediment particles with cationic CTAB. The additional dosage of CTAB to 1.0 g per 10 g sediment led to transfer some of the sediment back into the water layer (Fig. 1). The optimum dosage of CTAB was 0.1 to 0.2 g per 10 g sediment. The sediments with the optimum dosage were transferred onto the filter paper and treated with spraying 0.25 to 1.0 mL of hexane per 1 g sediment, resulting in the significant decrease in the water content to 21% at 1.0 mL hexane/g sediment.

하천에서의 골재채취 및 하도준설은 하상교란에 의한 조도계수와 준설지점 상하류의 흐름특성 변화를 발생시키며, 이로 인한 하천 준설지점 상류방향으로 급격한 침식, 지류 하상고를 저하시키는 등 하도 안정성과 취입보, 교량 등 수리구조물의 안정성 등의 문제가 초래된다. 또한 국내 하천은 하상계수가 크고 홍수시 부유사 이송이 실질적인 하상변화의 대부분을 차지하는 특징을 가지고 있으므로 이에 대한 후속 연구가 필요한 상황이다. 최근 국내에서도 하도내 소류사 이송에 따른 준설웅덩이 적응과정에 대한 실내시험과 수치모의 연구가 수행되었지만, 부유사 이송에 따른 연구가 추가로 진행되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 CCHE2D 모형을 이용하여 2차원 비평형 부유사이송 수치모의를 수행하고, Galappatti와 Vreugdenhil(1985)의 수리모형 실험결과와 비교하여 부유사 이송에 따른 준설웅덩이 적응과정 수치모의 능력을 평가하였고, 비평형유사이송 매개변수인 Nonequilibrium adaptive coefficient의 수치모의 결과에 대한 민감도를 분석하였다. 따라서 본 연구는 국내 하천 특성을 반영한 하도 준설 웅덩이의 적응과정에 대한 수치모의의 기초자료로 활용되어, 하도의 안정성 평가 및 설계 등에 기여할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 연안어장 준설퇴적물에 대한 영양염류(인공수 중 질산염과 인산염)의 흡착반응에서 흡착제, pH, 이온강도가 미치는 영향을 살펴보았다. 그리고 준설퇴적물을 이용해서 영양염류를 제거할 수 있는 가능성을 평가하고자했다. NO3--N(100μM, 10mM), PO43--P(100μM, 10mM)에 대한 흡착반응은 10분 이내에 완료되었고, 정상상태에서 100μM NO3--N과 100μM PO43--P가 각각 61%, 77% 제거 되었다. 900℃에서 준설퇴적물을 열처리했을 때 영양염류 제거율은 증가하지 않았다. CaO와 MgO 같은 첨가제를 사용하면 질산염의 제거율은 0%까지 감소했으나, 인산염 제거율은 98%까지 증가했다. 질산염과 인산염의 등온흡착은 Freundlich 식에 의해 잘 설명되었다(R2〉0.99). 흡착반응은 pH와 이온강도에 의해 거의 영향을 받지 않았다. 흡착반응시간이 짧고 영양염류 제거율이 상당히 높다는 연구결과는 연안어장 준설퇴적물이 영양염류 제거를 위해 실제로 사용될 수 있는 가능성을 보여준다.

연안 준설퇴석물을 열처리, 생물침출공정을 이용한 중금속처리, 중화처리 등의 다양한 방법으로 전처리한 재료를 이용하여 연안해수에 함유된 질산염의 흡착특성에 대한 실험실적 연구를 수행하였다. 전처리된 퇴적물의 흡착평형시간은 생물침출-열처리 퇴적물이 17분으로 가장 빨랐으며 생물침출-중화-열처리 퇴적물과 생물침출퇴적물이 각각 25분. 27분으로 황토와 열처리 황토에서의 3,3분, 32분 보다 빠르게 흡착되는 것으로 평가되었다. 시험된 재료들에 대한 흡착공정은 Freundlich 등온흡착식으로 해석할 수 있었으며, 전처리한 퇴적물의 흡착속도가 황토에 비해 빠름을 알 수 있었다. 질산염의 흡착량은 퇴적물과 열처리 퇴적물에서 각각 2.l2, 2.19 mg NO3-N/g 으로 가장 많았으며 열처리 등으로 전처리된 퇴적물은 연안해수의 수질개선을 위한 흡착재로서 활용 가능한 것으로 평가되었다.