수은오염 토양의 굴착 정화를 위한 열적처리 기초 실험

Basic thermal treatment of mercury contaminated soil for ex-situ remediation

수은에 오염된 토양의 정화를 위하여 굴착 후 열적처리 조건을 도출하는 기초 실험을 수행하였다. 국내에서 확인된 오염 토양에서 함량 기준 약 10~2200 mg-Hg/kg의 수은이 검출되었으며, 토양환경보전법 토양오염우려기준 (2 지역, 10 mg-Hg/kg)을 초과하는 수치이다. 연속추출실험 결과 강산에 의해 추출되는 수은화합물이 85% 이상 존재함에 따라 토양의 정화를 위해 토양세정법과 함께 열적처리의 적용이 요구되었다. 토양 시료를 깊이 (0-0.5, 0.5-1 m) 및 입경 (0-0.04, 0.04-0.075 mm) 별로 채취하고 수은화합물의 함량을 분석한 결과, 깊이에 따른 수은 함량의 차이는 적었으며 작은 입경의 토양 내 수은 함량이 높은 것으로 확인되었다. 머플 전기로를 이용하여 300-600℃ 조건에서 입경 별 토양 시료의 열적탈착 실험을 진행한 결과, 450℃ 에서 30분 이상 처리하는 경우 수은의 토양오염우려기준을 만족하였다. 도출한 조건을 열적탈착, 분진제어, 활성탄홉착공정으로 구성된 파일럿 설비 (20 kg/batch) 에 적용하고, 오염 토양의 처리공정에서 수은 물질수지를 산정하였다. 처리 후 토양의 수은 함량 및 배출가스의 수은 농도는 각각 5.1-8.6 mg-Hg/kg 및 2.5-3.3 μg-Hg/Sm3로 확인되었으며, 토양에 서 탈착된 수은의 86-92%가 활성 탄에 흡착되어 제어 되었다. 본 연구를 통해 환경기준치 (수은 항목)를 달성하는 오염 토양의 열적처리 공정 조건을 도출하였고, 활성탄흡착을 통해 배출가스 내 수은을 제어할 수 있음을 확인하였다. 향후 수은오염 토양의 정화를 위한 설비 구축에 본 연구 결과를 활용할 수 있으며, 최적 열적탈착 조건 확립을 위하여 토양 내 수은화합물의 형테를 예측하기 위한 연구가 필요하다.