In-Situ Air Sparging 공법을 이용한 곰소만 퇴적물의 공기흐름 영향반경 현장실험 모델

Abstract

현장공기주입(in-situ air sparging, IAS)공법은 포화 퇴적물(vadose zone) 내에 있는 오염물질을 대기중으로 휘발시켜 처리하는 기술로 특히 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds, VOCs)과 석유계 탄화수소류(total petroleum hydrocarbons, TPHs)를 효과적으로 처리한다. 이를 이용하여 다양한 입도상을 가진 국내 오염퇴적물의 오염저감 계획을 수립할 수 있도록 공기 주입방법을 통해 영향반경의 최대 효율을 예상할 수 있다. 2011년 5월 31일부터 6월 6일까지 전라북도 부안&#8729 고창에 위치한 곰소만 만돌리(N35o 31.8552′, E126o 30.7512′), 하전리(N35o 32.5900′, E126o 33.5932′) 및 상암리(N35o 34.1527′, E126o 37.1108′) 상부 조간대(supra-tidal flat)에서 공기 주입에 따른 퇴적물 중 공기흐름 영양반경(radius of influence, ROI) 계산을 위해 현장실험 모델식을 구하였다. 3 개 지역에서 모두 동일한 방법으로 관찰정(monitoring well) 1 개, 주입정(sparging well) 1개 및 진공추출정(soil vapor extraction well) 4 개를 설치하였다. 주입정으로 주입되는 공기의 양은 20 L/min(+90 psi)으로 유량 및 압력 게이지를 이용하여 일정하게 조절하였으며, 4개 추출정 각각은 5 L/min(-25 psi)로 유지하였다. Multi RAE IR® 분석기기(Multi-gas monitor, PGM-54, RAE Systems INC, USA)를 관찰정 및 진공추출정에 라인에 연결하여 간헐적으로 H2S, VOCs, CO2, LEL 및 O2 농도를 측정하였다. 3 개 지역 모두 공기주입 시간은 각각 48시간이다. 실험 종료 후 주입정 주상퇴적물의 평균 입도 분포범위는 만돌리 0.52~2.30 Φ(Sand~muddy Sand), 하전리 2.90~4.51 Φ(silty Sand~muddy sandy Gravel), 상암리 2.49~4.46 Φ(sandy Silt~muddy Gravel)이다. 상암리 지역은 주입된 공기가 주변 퇴적물과 반응하지 않고 주입정 주위로 유출되는 단순환(short circuition) 현상이 발생하여 영향반경 추정할 수 없었다. 산소 농도 20.6%를 현장공기주입공법의 유효농도라고 가정하고 본 현장실험에서 추정한 영향반경(effective radius of influence)은 식(1)과 같이 계산한 결과 만돌리(Sand, porosity 57.4%) 128.0 cm, 하전리(sandy Silt, porosity 54.1%) 85.7 cm이다. 주입정으로부터 거리가 멀어질수록 용존산소 농도는 반비례 관계를 보였으며, 이는 포화 퇴적물내 처리가 곤란한 유기성 물질들이 상대적으로 처리가 쉬운 가스상 물질들로 전환 가능함을 의미한다.