유류오염토양의 바이오파일 정화기술유류오염토양의 바이오파일 정화기술유류오염토양의 바이오파일 정화기술유류오염토양의 바이오파일 정화기술

2004

국국국국 립립립립 환환환환 경경경경 연연연연 구구구구 원원원원

발 간 사발 간 사발 간 사발 간 사

에너지 사용의 증가와 함께 석유류의 소비가 증가하면서 이들 저장 시설로

부터의 기름 누출로 토양오염이 심화되면서 세계 여러 나라에서 사회 문제로

대두되고 있습니다 선진국에서는 이러한 오염에 적극적으로 대응하기 위해 막.

대한 예산을 확보하고 있으며 년대 이후 미국 등에서는 유류에 의한 토양, 1990

오염의 정화를 위해 보다 비용효과적이면서 이차적 환경오염을 유발시키지 않․는 다양한 생물학적인 정화기술이 활용되어 왔다 특히 생물학적 정화기술 중에. ,

서 호기성 미생물을 이용한 바이오파일 은 설계와 시공이 간편하고 오염(biopile)

처리 소요기간이 비교적 짧아 점차 사용이 확대되고 있습니다.

우리나라에서는 년 토양환경보전법이 제정되면서 본격적으로 토양오염을1995

방지하고 저감시키기 위한 많은 정책들이 적극적으로 수립추진되어 왔으며,․최근 환경부에서는 토양오염을 적극적으로 관리하기 위해 토양정화업의 등록제

도 및 정화과정의 검증제도를 실시할 예정에 입니다 따라서 정화 기술자나 관.

리자 모두에게 오염토양의 정화기술에 대한 보다 전문적이 지식을 요구된다 할

것입니다.

본 기술서는 선진국에서 제시하고 있는 정화기술 중 가장 손쉽게 활용되고

있는 바이오파일 기술에 대한 시스템의 설계와 시공 운전 및 유지관리에 관한,

기술적 사항과 실제 현장에서의 적용 사례 등을 소개하였으며 이를 통하여 관,

련 기술자 및 업무담당자 등이 효과적으로 참고할 수 있도록 하였습니다.

본 기술서가 발간되는데 노력을 아끼지 않은 폐기물연구부 토양환경과 직원

들의 노고를 치하하며 관련 자료를 활용할 수 있도록 허락해 준 미국 해군의,

시설관리지원센터 에도 감사를 드립니다 향후 토양환경 문제를 해결하는(NFESC) .

데 많은 도움이 될 수 있도록 학계 산업계 전문가 여러분의 많은 조언과 건설,

적 제언을 부탁드립니다.

2004. 9.

국립환경연구원장 이 덕 길국립환경연구원장 이 덕 길국립환경연구원장 이 덕 길국립환경연구원장 이 덕 길

목 차목 차목 차목 차

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111 ········································································································································································································································································································································································································································ 1111

제 장 기술의 개요제 장 기술의 개요제 장 기술의 개요제 장 기술의 개요2222 ················································································································································································································································································································································································ 5555

부지조성2.1 ···························································································································································································································································································································································································································································· 5555

기반조성2.2 ···························································································································································································································································································································································································································································· 6666

침출수 집수2.3 ···································································································································································································································································································································································································································· 7777

통기2.4 ························································································································································································································································································································································································································································································ 7777

수분첨가2.5 ···················································································································································································································································································································································································································································· 10101010

영양염 첨가2.6 ···························································································································································································································································································································································································································· 11111111

미생물 접종2.7 ···························································································································································································································································································································································································································· 12121212

일반적인 시공2.8 ············································································································································································································································································································································································································ 12121212

제 장 오염토양의 특성제 장 오염토양의 특성제 장 오염토양의 특성제 장 오염토양의 특성3333 ································································································································································································································································································································ 16161616

오염원 및 분포3.1 ···································································································································································································································································································································································································· 16161616

오염물질의 특성3.2 ···························································································································································································································································································································································································· 17171717

토양의 특성3.3 ···························································································································································································································································································································································································································· 21212121

바이오파일처리에 대한 토양 특성의 영향3.4 ············································································································································································································ 22222222

제 장 설계 전 조치사항제 장 설계 전 조치사항제 장 설계 전 조치사항제 장 설계 전 조치사항4444 ························································································································································································································································································································ 25252525

적용성 시험4.1 ···························································································································································································································································································································································································································· 26262626

임시 및 영구부지의 결정4.2 ································································································································································································································································································································ 30303030

바이오파일부지 선정4.3 ································································································································································································································································································································································ 30303030

부지의 크기4.4 ···························································································································································································································································································································································································································· 32323232

제 장 바이오파일 시공제 장 바이오파일 시공제 장 바이오파일 시공제 장 바이오파일 시공5555 ································································································································································································································································································································ 35353535

임시 바이오파일 시공5.1 ························································································································································································································································································································································ 36363636

영구 바이오파일 설계5.2 ························································································································································································································································································································································ 58585858

시료채취 및 분석5.3 ···················································································································································································································································································································································································· 66666666

제 장 바이오파일 시스템 관리제 장 바이오파일 시스템 관리제 장 바이오파일 시스템 관리제 장 바이오파일 시스템 관리6666 ···························································································································································································································································· 70707070

운전에 필요한 조건들6.1 ························································································································································································································································································································································ 70707070

유지관리에 필요한 사항6.2 ········································································································································································································································································································································ 75757575

사업종결을 위한 요구사항6.3 ························································································································································································································································································································ 78787878

제 장 시료채취와 분석절차제 장 시료채취와 분석절차제 장 시료채취와 분석절차제 장 시료채취와 분석절차7777 ···························································································································································································································································································· 83838383

토양시료채취 절차7.1 ············································································································································································································································································································································································ 83838383

토양가스 시료채취와 토양온도측정 자료의 수집7.2 ···························································································································································· 86868686

침출수 시료채취 방법7.3 ························································································································································································································································································································································ 92929292

배기가스 관측 및 시료채취7.4 ················································································································································································································································································································ 93939393

파일의 가장자리 부분에서 공기의 단류7.5 ···························································································································································································································· 94949494

제 장 바이오파일 적용사례제 장 바이오파일 적용사례제 장 바이오파일 적용사례제 장 바이오파일 적용사례8888 ···························································································································································································································································································· 83838383

바이오파일 적용사례8.1 [ ]Ⅰ ···························································································································································································································································································································· 83838383

바이오파일 적용사례8.2 [ ]Ⅱ ···························································································································································································································································································································· 86868686

바이오파일 적용사례8.3 [ ]Ⅲ ···························································································································································································································································································································· 92929292

바이오파일 적용사례8.4 [ ]Ⅳ ···························································································································································································································································································································· 93939393

바이오파일 적용사례8.5 [ ]Ⅴ ···························································································································································································································································································································· 93939393

참고문헌참고문헌참고문헌참고문헌 ································································································································································································································································································································································································ 143143143143

부 록부 록부 록부 록

부 록 A. 바이오파일 설계와 적용을 위한 용어사전 ···················································································································································· 96969696

부 록 설계 계산의 예B. ···································································································································································································································································································································································· 104104104104

부 록 호흡율 시험 결과 계산과 워크시트C. ························································································································································································································ 114114114114

부 록 포장용수량 계산 방법D. ···················································································································································································································································································································· 120120120120

부 록 토양 구성에 따른 대략적인 포장용수량과 용적밀도E. ···································································································· 123123123123

부 록 운전시 점검목록F. ···························································································································································································································································································································································· 127127127127

부 록 데이터 시트G. ························································································································································································································································································································································································ 131131131131

부 록 유지보수 지침H. ········································································································································································································································································································································································ 137137137137

부 록 단위 환산표I. ································································································································································································································································································································································································ 142142142142

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

바이오파일 기술이란 지상에서 유류오염토양을 파일이나 셀 형태(Biopile)

로 만들고 공기를 통기하여 호기성미생물의 활성을 자극하여 오염된 토양을 정

화하는 생물학적 방법이다 이들 정화기술은 미국 등 선진국에서 지속적으로.

개발되어 왔으며 본 기술서는 주로, 미국 해군시설관리지원센터 의(NFESC)

“Biopile design and construction manual” 및 “Biopile operations and maintenance

manual”등을 참조하여 작성하였다(NFESC, 1996a; NFESC, 1996b; Fahnestock,

et al., 1998).

미생물의 활성은 수분이나 질소, · 인과 같은 영양분이 첨가됨으로써 증진

될 수 있으며 호기성미생물의 활성으로 토양입자에 흡착된 석유계 구성성분이,

분해되어 오염물질의 농도가 감소한다 바이오파일은 일반적으로 지표 아래로.

침출수의 이동 가능성을 감소시키기 위해 불투수성 바닥 위에 시공한다 파일.

에 공기를 통기하기 위해 불투수성 바닥 위에 설치된 다공성 관을 송풍기에 연

결시킨다 또한 바이오파일에 수분첨가 시스템의 설치를 고려할 경우에는 침출.

수 집수 시스템을 설치하여야 한다 바이오파일은 일반적으로 바람이나 강우로.

부터 토양을 보호하고 오염된 토양이나 오염물질이 주변 환경으로 노출되는,

것을 방지하기 위해 불투수성 막으로 덮는다 바이오파일은 온화한 기후에서.

효과적으로 운전되지만 공기통기과정에서 따뜻한 공기를 주입함으로써 추운,

날씨에서도 운전이 가능하다.

바이오파일 기술은 다음과 같은 장점들이 있다.

오염물질이 분해되면서 독성 감소 과정이 형성된다- .

바이오파일 시스템은 설계와 시공이 비교적 용이하다- .

정화소요 기간이 비교적 짧으며- ( 3 ～ 개월 처리된 토양을 차단이나 폐쇄6 ),

할 필요 없다.

일반적인 지상처리기술인 열탈착기술과 비교하여 비용경제적인 기술로 알려-

져 있다.

매립처럼 비용경제적이고 오히려 매립보다 더 선호한다- , .

열적 탈착이 어려운 유기오염물질에 효과적이다- .

부지조건과 유류물질들을 최대한 고려하여 효과적으로 운영되어질 수 있다- .

그러나 바이오파일 기술은 다음과 같은 제한사항이 있다, .

- 5 ~ 개의 고리를 가진 다환방향족탄화수소 들은 분해가 제한적이다6 (PAHs) .

고농도- (TPH > 50,000 의 유류오염에는 효과적이지 않지만 작업과정에/ )㎎ ㎏

서 저농도의 주위 토양과 혼합되기 때문에 지하저장시설 부지에는 흔하지

않다.

중금속 농도- ( > 2,500 가 높으면 미생물 성장에 저해를 줄 수 있다/ ) .㎎ ㎏

유류오염토양을 정화하기 위한 바이오파일 공법의 선정은 일반적으로 다음

과 같은 조건에서 적용이 가능하다.

토양은 주로 유류로 오염되어 있어야 한다- .

염화물이나 난분해성 유기화합물은 미량으로 존재해야 한다- .

독성금속농도는- 2,500 이하가 되어야 한다/ -soil .㎎ ㎏

처리해야 할 토양의 총 부피는- 191㎥(250 yd3 규모 이상이어야 적절하다) .

처리해야 할 오염 토양은 여러 가지 원인으로 총량이- TPH 191㎥보다 더

많을 수 있다.

처리 목표농도는 일반적으로- TPH 250 ～ 1,000 /kg soil㎎ ․ 범위이며 실질,

적인 처리목표농도는 부지특성에 따라 해당 관리기관과 협의하여야 한다.

본 매뉴얼에서는 석유계 유기오염물질에 오염된 토양을 정화하기 위해 생

물학적 정화기술의 일종인 바이오파일 시스템의 설계와 시공 운전 및 유지관,

리에 관한 기술적 사항 및 적용사례 등을 소개하여 토양정화업이나 기타 토양,

환경보전업무 종사자에게 정화대상 토양의 바이오파일 적용성에 관한 충분한

기술적 평가 수행을 위한 정보를 제공하고자 하였다.

바이오파일 시스템의 실행가능성에 대한 적절한 선택을 위한 의사결정 분

지도는 그림 과 같다1 .

지중처리 선택을

평가한다

지상처리와

토양굴착을 계획한다

자연정화

절차에 따른다

개월 동안에3

토양부피 2292m3이상을

처리하거나 이용가능한 부지에

제한이 있는가?

의 경제성과 기술적Biopile

성공여부를 평가하고

저온열탈착 혹은 다른

대안을 비교한다

선택기준

TPH 50,000mg/kg≤․종속미생물 1,000CFU/1g dry soil≥․

범위pH 6 9～․․수분은 포장용수량의 범위70 95%～

낮은 점토 혹은 실트함량․토양 간극 부피( 25%)≥

는 정도C:N:P:K 100:15:1:1․독성금속 2,500mg/kg≤․

대체처리기술

선택하라

대체처리기술을

선택하라

임시적인

시설biopile

설계를 기초로

처리 연구결과를 사용하여

계획하고 시공하라

영구적인

시설biopile

처리방법 연구

를 수행하시오

처리기술중에

하나를 선택한다

아스팔트 혼합․열탈착․매립․

네네

네

네

네

아니요

아니요

아니요 아니요

네

네

아니요

아니요

네

네

아니요

아니요

네

네

조절을 권한다

유기팽화제를 혼합한다․수분을 첨가한다․를 고정한다pH․

토양을 혼합한다․를 조절한다C:N:P:K․

극단적인 기후를 고려한다․

아니요

토양이 유류로

오염되었는가?

적절한

처리대안을

평가한다

토양오염의 범위를

한정한다

부피․부지평가자료․

아니요

네

네

토양이

굴착되었거나

굴착하게 될

것인가?

실현가능한

대안은 자연정화

인가?

오염이 얕은

불포화층까지만 한정

되었는가?

굴착이

가능한가?

토양부피가

총 191m3

이상인가?

부지정화는

시간 년이내 에(1 )

민감한가?

부지밖에서의

처리가 더

경제적인가?

이Biopile

적절한가?

선택기준을

알고 만족하는가?

토양매질을

비용경제적으로 선택기준에

적합하게 할 수 있는가?

부지는 년5

이하로 운전하는 것이

예상되는가?

아니요

아니요

아니요

그림 바이오파일 기술선택 결정도1.

제 장 기술의 개요제 장 기술의 개요제 장 기술의 개요제 장 기술의 개요2222

이 장에서는 오염토양을 처리하기에 앞서 바이오파일 적용에 관하여 언급

함으로써 바이오파일 설계를 위한 기술적 원리를 소개하고자 한다 바이오파일.

에 관한 과거 경험 정보를 바탕으로 바이오파일 시스템의 중요한 기능적 요소

에 기초하여 개의 그룹으로 구성할 수 있고 그 상세한 설명은 다음과 같다8 .

부지조성-

지반조성-

침출수 집수-

공기주입-

수분 첨가-

영양염 첨가-

미생물 개량-

일반 시공-

바이오파일 처리공법은 생분해 가능한 오염물질이 호기성 조건하에서 그

물질의 기본적인 무기물질( H2O 및 CO2 로 전환되는 통제된 생물학적 정화방법)

이다 굴착된 토양은 준비과정을 거쳐 바이오파일로 만들어지고 생분해를 증진. ,

하기 위해 공기를 통기시킨다 대부분의 경우 생분해는 토착미생물에 의해 이. ,

루어지며 최대의 분해 효과는 수분함량 통기 온도 및 비를 유지함, , pH, , C/N

에 의해 달성할 수 있다(DoD, 1994).

부지조성부지조성부지조성부지조성2.12.12.12.1

선정된 부지는 반드시 바이오파일 공법에 적합한 공간 기초시설 및 지원,

서비스가 제공되어야 한다 장애물이 없는 평탄한 부지가 토양처리와 파일 시.

공을 위해 필요하며 또한 부지는 바이오파일 무게를 지탱하는 지반으로 제공되

며 토양의 처리와 준비된 장비와도 관련이 있다 부지내의 공간은 바이오파일.

을 위해서 뿐만 아니라 토양을 준비하고 혼합해서 쌓아 올리기 위해 필요하다.

전기 공급은 송풍기 펌프 계측기와 같은 장비를 운전하기 위해 필요하다 송, , .

풍기 용량이 1.49 ㎾ (2 이상이라면hp) 480 상 전기공급기가 바람직하다 또V, 3 .

한 송풍기 용량이 2.98 ㎾ (4 이상일 때는 더 강력한 것을 권유하며hp) , 110 V

단상 공급기는 작은 펌프와 교류 동력기계를 작동하기 위해 필요하다(AC) .

지반조성지반조성지반조성지반조성2.22.22.22.2

바이오파일의 지반은 다음과 같은 세 가지 중요한 기능을 제공한다.

바이오파일을 유지하고 관련된 토양처리운전을 위한 안정한 토대 제공-

지반아래 토양 속으로 오염물질의 이동을 차단하는 벽 제공-

바이오파일 바닥에 침출수가 고이는 것을 방지하기 위해 기울기를 줌- 1%

바이오파일의 지반은 새롭게 깐 다져진 점토나 토양 또는 주차장 저장고,

와 같은 기존 토대 위에 건설 가능하다 영구적인 시설을 위한 새로운 지반공.

사는 포트랜드 시멘트 콘크리트나 아스팔트포장으로 시공될 수 있다 오염물질.

의 이동 가능성을 낮추기 위해 임시로 바이오파일 바닥에 불투수성 차수막을

깔기도 한다 바이오파일을 위(Kamnikar, 1992; Brown and Cartwright, 1990).

하여 불투수성 차수막은 콘크리트 패드의 다져진 토양지반 아래에 설치한다.

파이오파일 시공시 기존 포장된 부지를 이용하는 것은 건축비용을 절감시키지

만 침출수 집수를 위한 경사와 지하 배수관 때문에 특별한 조치가 필요하다.

침출수 집수침출수 집수침출수 집수침출수 집수2.32.32.32.3

바이오파일 부지를 영구적으로 사용하기 위해서는 침출수 집수 시스템을

설치하여야 한다 침출수 집수 시스템은 보통 파일 주위에 부속된 노지나 구조.

물 파일 하부의 다공성 파이프 배수관에 연결된 침출수 집수 펌프 및 침출수, ,

집수 탱크를 포함한다.

보다 작은 규모의 바이오파일에서는 침출수 집수 시스템을 증기추출 시스

템과 일체화 시킬 수 있다 경험적으로 대부분의 수분은 통기 파이프로 흘러가.

며 침출수의 양이 적거나 거의 없(von Fahnestock and Wickramanyake, 1977),

을 경우는 파일 시스템 내부의 낮은 지점에 있는 침출수 집수조로 흘러갈 것이

다 이와 같은 형태의 설계를 사용할 때 는 송풍기 앞의. , water knockout tank

증기추출 관에 설치되어야 한다 작은 진공펌프 침출수 이송 펌프 는 주기적으. ( )

로 에서 침출수 집수 탱크로 물을 끌어올리는데 사용된다water knockout tank .

그림 는 통기시스템이 연결된 침출수 집수 시스템의 개략도를 나타낸 것이다2 .

통기통기통기통기2.42.42.42.4

바이오파일은 미생물에 의한 오염물질의 효율적인 분해를 지속시키기 위해

적절하게 공기를 통기하여야 한다 대사 요인들 중에서도 산소가 가. (metabolic)

장 중요하기 때문에 효율적인 통기는 바이오파일의 성공을 위해 필수적이다.

통기방식에는 강제식 통기시스템과 수동식 통기시스템이 있으며 두 가지 방식

모두 성공적으로 사용되어 왔다(Brown and Cartwright, 1990; Kamnikar, 1992).

파일에 통기하는 가장 간단한 방법은 수동식 시스템으로 배수토관 다공성,

관 또는 천공파이프가 파일 전체에 다양한 높이로 위치하게 된다 토관이나 파.

이프는 그 끝이 파일 밖으로 나오도록 충분히 길어야하고 자연스러운 흐름을,

통해 공기전달과 배출이 이루어 져야 한다 수동식방식은 송(Kamnikar, 1992).

풍기를 필요로 하지 않기 때문에 운영비와 자본금이 절감되고 공기 유출량이,

적어 파일이 건조될 가능성이 줄어든다 과 는 풍력을 사용하. Cyr Cpieles(1997)

여 10.2㎝ (4 통기관으로inch) 4,940㎥(6,500 yd3 바이오파일의 통기를 성공적)

으로 수행하였다.

수동식 통기시스템의 비용이 더 낮음에도 불구하고 강제식 통기시스템을 선호

하는 이유는 파일 안에서 완벽하게 공기의 흐름을 조절하여 미생물에 의한 오

그림 영구적인 바이오파일 설계를 위한 통기 시스템이 연결된 침출수2.

집수 시스템

염물질의 생분해를 촉진시키기 때문이다 강제식 통기시스템은 공기주입 또는.

추출의 두 가지 형태로 사용되어진다.

파일 내부에 설치된 다공성 파이프를 포함하는 이 두 가지 형태는 파일 안

으로 공기를 주입하거나 파일을 관통하여 밖으로 공기를 추출하기 위하여 송,

풍기에 연결되어 진다 일반적으로 파일을 통과하는 공기의 유량은 단지 제한.

산소농도보다 높게 유지할 수 있도록 공급하며 이러한 유량은 탄화수소의 과,

도한 휘발을 방지하여 파일로부터 증기의 방출을 감소시킨다.

오염물질의 휘발속도는 파일 내부에 존재하는 오염물질의 형태에 의해 결

정되고 추출방식의 운전은 대개 유기오염물질의 휘발성이 높을 경우에 선택한

다 이 방법은 파일로부터 방출된 휘발성유기오염물질을 포(Hayes et al., 1995).

집 제어할 수 있으며 송풍기 배출구에서 추출된 공기는 입상 활성탄 이/ (GAC)

사용된 처리 시스템을 통과시켜 처리한다.

비용과 운전상의 관점에서 볼 때 공기주입은 배출가스 처리시스템이 필요

하지 않기 때문에 공기추출 보다 더 선호하게 된다 중유 경유 또는 그 이상의. (

고비점 유류 에 의한 석유계총탄화수소 오염은 배출가스 처리를 필요로) (TPH)

하지 않는다 공기배출 형태의 바이오파일은 파일 안에서 농도가 급격히. TPH

감소하고 저분자 탄화수소의 비율은 줄어들게 된다 예를 들어, . ,

는 시스템 운전개시 후 주 만에 공기추출 형태의 바이오파일Chaudhry(1996) 3

안에서의 초기 농도가TPH 733 에서ppm 2 아래로 감소하였다고 발표하ppm

였다 주된 오염이 고분자 탄화수소 일 경우 바이오파일의 배출가스 처리는 필. ,

요로 하지 않기 때문에 효과는 조절장치를 통해 결정되어야 하고 어떤 경우,

초기에만 증기를 처리하고 바이오파일에서 배출되는 농도가 처리하려는TPH

농도 이하로 감소하게 되면 즉시 증기처리를 멈출 수 있도록 설계되어야 한다.

수분첨가수분첨가수분첨가수분첨가2.52.52.52.5

바이오파일 공정에서 미생물은 영양분의 전달 신진대사 세포구조를 유지, ,

하기 위해 수분이 필요하지만 과도한 수분은 바람직하지 않다 왜냐하면. (a) 수

분이 토양 공극의 많은 부분을 채우고 있을 때 공기 투과율을 감소시켜 통기의

효과를 감소시키고 (b) 과도한 수분은 파일로부터 영양분과 오염물질의 침출을

증가시키기 때문이다.

바이오파일에서 처리되는 토양의 수분함량과 수분보유 특성은 바이오파일

공정 중 토양을 준비하는 초기에 쉽게 조정할 수 있고 오염 토양의 조건에 따,

라 운전 초기에 수분을 조금 첨가하거나 또는 전혀 첨가하지 않을 수 있다 어.

느 경우에든 토양 수분보유량을 증가시키거나 감소시키기 위해 팽화제를 토양

에 섞을 수 있다 또한 어떤 자료에서는 첨가된 계면활성제가 토양 표면의 수.

분함량을 향상시키는 것으로 나타났다(U.S. EPA, 1990, EPA/540/2-90/002).

바이오파일의 수분함량은 정화과정에서 변화할 것이며 일반적으로 공기는,

상대습도 100％이하로 바이오파일에 들어간다 주입된 공기는 파일을 통과하.

면서 수분을 제거하는 경향이 있고 통과한 공기는 물로 포화된다 따라서 파일.

내의 수분함유량은 감소한다 그러나 이와 동시에 생분해 과정에서 탄화수소가.

CO2와 H2 로 전환되고 이를 통해 얼마간의 수분이 보충되며 이때 대략O 0.45

㎏ (1 의 가 분해되면Ib) TPH 0.68㎏ (1.5 의 물Ib) (H2 이 생산된다 부지 조건에O) .

따라서는 바이오파일을 운전하는 동안 수분을 첨가하는 작업이 필요할 수도 있

으며 건조한 대기 상태와 초기 탄화수소 농도가 낮을 경우 수분첨가의 필요성,

이 더 증가하게 된다 수분을 조절하는 작업은 침출수의 집수와 조절이 가능한.

바이오파일의 설계와 시공을 하는 동안 쉽게 실행할 수 있다.

주입된 공기가 건조하거나 통기량이 과도하거나 혹은 토양 유기물함량이

적지 않으면 일반적으로 운전하는 동안 수분첨가 없이 초기에 조절한 수분함량

으로 충분하다 일반적인 조건에서 덮개를 한 바이오파일 시스템은 운전하는. 3

~ 개월 동안에4 1 ~ 의 수분을 소실하게 된다 다른 연구에서는 바이오파일2 .％

을 운전하는 동안 수분을 첨가하는 대신 수분 첨가원으로 젖은 나무조각이나

퇴비를 토양에 혼합하여 사용하였다 일반적으로 수분의 함량(Kamnikar, 1992).

은 처리과정 동안 토양 포장용수량의 40 ~ 가 유지되어야한다85% (U.S. EPA,

비록 미국환경청에서는 수분함량을 토양 포장용수량의1995). 40 ~ 를 권유85％

하고 있지만 파일의 설치와 운전하는 동안 일정량, (1 ~ 2％ 이 건조될 것w/w)

으로 생각되기 때문에 바이오파일을 설치하는 동안만 물을 공급한다면 토양 포

장용수량의 와 사이가 되도록 제안하고 있다70 90 .％ ％

영양염 첨가영양염 첨가영양염 첨가영양염 첨가2.62.62.62.6

바이오파일은 파일내의 미생물을 이용하여 오염물질을 분해하는데 이때 오

염물질은 탄소원과 에너지원으로 사용된다 미생물은 생체량을 증가시키기 위.

해 탄소의 공급을 필요로 하는데 토양내의 오염물질과 천연의 유기화합물은 적

절한 양의 탄소를 제공하지만 질소 인 칼륨과 같은 필수 영양소의 유효성은, ,

탄소의 양과 비교해 볼 때 충분하지 않다 정상적인 미생물의 성장을 위해서.

대체로 탄소 :질소 :인 의 비율이(C:N:P) 100 : 10 : 에서0.5 100 : 10 : 범위로 제시1

되어있다(U.S. EPA, 1995).

일반적으로 영양염류는 바이오파일을 시공하기 전에 토양에 첨가하여야 한

다 영양염은 파일이 시공되기 이전에 물에 녹여(Brown and Cartwright, 1990).

토양에 분사하거나 시공하는 동안 과립형태로 토양에 섞을 수 있다(von

Fahnestock and Wickramanayake, 1997).

한편 영양염은 수분 첨가 시스템과 같이 결합하여 운전하는 동안에 첨가해

도 된다 파일이 건조되기 시작할 때 영양염 희석액을 스프레이를 사용하여 파.

일의 위에서 뿌리거나 관개시스템에서 물방울로 떨어뜨려준다 그러면 영양염.

희석액은 파일을 관통하여 아래로 스며들게 된다(Brown and Cartwright,

이 경우 질소는 파일의 바닥까지 통과하여 스며드나 인은 일반적으로1990). ,

토양의 화학반응에 기인하여 0.3 m (1 아래로 이동하지 않는다ft) .

바이오파일 시스템은 침출수 집수 시스템에서 재생된 물을 이용하여 파일

에 공급하도록 설계된다 대부분의 경우 물은 침출수 집수 탱크로부터 끌어올.

려지고 물방울로 떨어지는 형태 의 급수라인을 사용하여 파일로 재이(drip-type)

용된다(USACE, 1995).

미생물 접종미생물 접종미생물 접종미생물 접종2.72.72.72.7

일부 바이오파일 시스템의 설계에서는 영양염과 함께 미생물의 접종을 포

함하고 있다 미생물 제제의 접종은 영양염 용액을 첨가하여 바이오파일을 설.

치하기 위하여 미리 준비된 토양에 분사하는 것이다 미생물은 자연적으로도.

발생하지만 탄화수소를 효과적으로 분해하기 위해서는 특별한 방법으로 배양할

것을 요구한다 미생물 제제의 접종은 전반적으로 비용이 많(Shaw et al., 1995).

이 소요되는 반면 석유류 탄화수소의 분해효율은 증진하는 것으로는 명확히 입

증되지 않고 있다 백색부후균 과 같은 미생물의 접종은 난분해. (white-rot-fungi)

성 화합물의 분해를 위하여 필요할지 모르지만 일반적인 바이오파일 사용자들

은 토양에 미생물을 주입하지 않고 처리한다 많은 연구에서 이미 오염부지의.

토양에 존재하는 토착미생물이 석유계탄화수소를 성공적으로 분해할 수 있다

것이 밝혀졌다 그럼에도 불구하고 바이오파일에서 미생(Hinchee et al., 1992).

물 제제를 접종하여 처리하기도 한다 최근 에 의한 실험. Morrison et al.(1997)

에서는 제제를 사용하지 않은 바이오파일에서는 농도가 감소하였는TPH 44%

데 비하여 상업적인 미생물 제제를 접종하였을 때는 까지 가 감소하였71% TPH

음을 보여주었다.

일반적인 시공일반적인 시공일반적인 시공일반적인 시공2.82.82.82.8

대부분의 토양은 수분과 영양염의 첨가 후에 처리되어야 할 것이고 어떤,

경우에는 처리할 토양의 영양염과 수분의 함유량이 적절하고 입도(grain size)

는 토양에 아무것도 첨가하지 않아도 양호한 공기 투과성을 제공해주기에 충분

할 수 도 있다.

점토 함유량이 높은 토양의 경우 팽화제 를 넣어서 토양을, (bulking agent)

파쇄하거나 혼합해주어 토양구조와 토양공극을 개선할 수 있으며 일반적인 토,

양 팽화제로는 나무부스러기나 모래 등을 사용하고 있다(Brown and

어떤 토양은 파쇄하기 전에 선별단계에서 암석이나 잔해물Cartwright, 1990).

들을 제거하는 작업을 해야 한다 팽화제의 첨가를 필요로 하는 토양을 준비하.

는 일반적인 과정은 대규모 분리를 위해 평행금속막대 장치를 이용하며 이 장,

치에 의해 파쇄된 토양에 수분과 영양분을 첨가한다 그림 은 토양 준비과정. 3

의 개략도를 보여주고 있다 토양을 분쇄하여 혼합하는 것은 오염물질의 균질.

성을 증가시키고 토양의 투수성을 향상시킬 수 있으며 별도의 토양 팽화제의,

첨가가 필요하지 않을 수 있다(Eiermann and Bolliger, 1995).

바이오파일에 사용되는 재료는 오염물질들이 최적으로 생분해되기 위하여

파일이 설치되기 이전에 또는 설치하는 동안에 정확한 비율로 섞여져야만 하고

이후 파일은 오염물질과 악취 발생을 최소화하고 내부 온도를 조절할 수 있는,

효과적인 통기가 되도록 배열되어져야 한다.

그림 바이오파일 처리를 위한 토양 준비 과정3.

바이오파일 시공의 세부항목은 변경이 용이하다 효과적인 바이오파일은.

6.87㎥(9 yd3 파일롯 규모 에서부터) (Graves et al., 1997) 14,000㎥(18,000

yd3 보다 큰 규모까지 다양한 크기와 형태로 시공되어져 왔)(Porta et al., 1997)

다 역사적으로 바이오파일 규모는 크기에 바탕을 둔 제약보다는 공간의 유용. ,

성과 합리성에 더 제약을 받아왔다 매우 다양한 규모와 형태가 적용되어져 왔.

지만 바이오파일 시공의 복잡성은 파일 규모가 전단 적재기, (front-end loader)

의 범위를 넘었을 때 현저하게 증가하기 때문에 바이오파일 규모는 일반적으,

로 2.4 m (8 를 초과해서는 안 된다 길이나 폭에 대한 제한은 없지만 프런트ft) . ,

앤드 로더는 들어올리는 높이를 초과해서 운전하는 것을 피해야 한다.

균등하게 공기를 주입하는 작업은 바이오파일의 크기나 형태에 영향을 준

다. 2.4 m (8 이상 높이의 파일은 일반적으로 두 층 이상의 통기관을 필요로ft)

하므로 설치 절차가 복잡하다 다양한 높이의 통기시스템을 설치할 때 통기관. ,

은 토양 각 층의 상부에 위치하게 되고 다음 토양층에 의해 덮여지게 되므로,

관은 파일 내부의 다양한 높이에 위치하게 된다 경험적으로 파일의 바닥에 위.

치한 한 세트의 통기관은 2.4 m ～ 3.0 m (8 ft ～ 10 높이의 파일에 적당한 것ft)

으로 나타났다 그림 또한 통기관은 토양 운반 장치에 의해 부서지지 않도록( 4).

배치되어야 하고 바이오파일의 조밀함을 피하기 위해 토양 운반 장치는 파일의

토양 위로 움직이지 않게 해야 한다.

그림 일반적인 바이오파일 통기 시스템4.

일반적인 바이오파일 시공은 중요한 인자를 관찰하기 위하여 파일 내부에

계측장치를 설치한다 가장 필수적인 측정설비는 파일 내부의 가스시료 채취를.

위한 튜브와 온도측정을 위한 온도계 등이 있다(Kamnikar, 1992).

파일이 만들어진 후 반드시 덮개를 덮어야 하며 파일의 덮개는 다음 항목

으로부터 생분해되고 있는 토양을 보호한다.

수분 유지-

온도 유지-

과도하거나 갑작스런 강우로부터의 수분유입 방지-

파일로부터 밖으로 날아가는 흙먼지 비산 방지-

젖거나 건조되는 것으로부터 토양 상층부의 시멘트화 방지-

오래된 타이어나 모래주머니 혹은 무거운 그물로 덮어놓은 플라스틱 시트,

는 비용이 저렴하고 바이오파일 보호를 위하여 효과적인 방법이기 때문에 자,

주 이용한다(Brown and Cartwright, 1990).

적절한 바이오파일의 시공은 내부의 과도한 온도를 피하는 것이 중요하다

오염물질의 생분해는 낮지만 연소와 동일하게 열을 방출한(Shaw et al., 1995).

다 열의 방출은 운전하는 동안 바이오파일의 온도를 상승시킨다 얼마간의 온. .

도 상승은 생분해를 더욱 활성화시키지만 적절한 온도를 넘어선 과도한 온도,

의 상승은 미생물의 활성을 저해한다 일반적으로 적정온도는. 20 ～ 40℃ (68 ℉

～ 104 범위로 하고 있다 은 산소 섭) (Lei et al., 1994). Tamburi et al. (1997)℉

취량과 미생물 밀도와 관련된 최적의 온도는 라고 보고하였다40 .℃

바이오파일의 시공 계획에는 오염물의 제거와 이동억제 에(demobilization)

대한 방안을 강구하여야 하고 오염토양이 완전히 처리되었을 때 장비들은 세,

척한 후 철거해야 하며 부지 또한 원상태로 복구되어야 한다.

제 장 오염토양의 특성제 장 오염토양의 특성제 장 오염토양의 특성제 장 오염토양의 특성3333

이 지침서에서 다루고 있는 매질은 석유계 탄화수소로 오염된 토양이다.

이들 물질은 탄화수소계 제품으로 각 제품의 용도에 따라 소량의 첨가제를 사

용하고 있으며 주로 직선형 및 고리형 유기화합물로 구성되어 있다 바이오파, .

일 공법은 석유계 탄화수소 오염원이 약 2.44 m(8 보다 얕은 깊이의 토양에ft)

제한되게 존재하는 경우에 적용가능하다 일반적으로 부지내 처리는 깊. (in-situ)

고 또는 매우 넓은 오염부지에 대하여 적용하고 부지외 처리는 좁은, (ex-situ)

부지나 중심처리구역이 필요한 다중오염부지에 적용한다.

오염원 및 분포오염원 및 분포오염원 및 분포오염원 및 분포3.13.13.13.1

탄화수소 오염물질은 지표면에서의 누출 및 쏟아짐 주유를 위한 급유기,

사용 지하저장시설이나 송유관으로부터의 누출에 의해 환경 중에 유입된다 환, .

경 중으로 유입되는 석유계 오염물질의 대부분은 유출이 비흡착 다공질 토양,

사토 에서 일어나지 않는 한 원래의 오염원으로부터 멀리 이동하지는 않을 것( )

이다 따라서 일반적인 유류오염은 굴착이나 바이오파일 처리를 할 수 있는 토.

양표면에 남아 있게 될 것이다 매설된 파이프나 지하저장탱크로부터의 누출은.

더 깊은 토양을 오염시킬 것이다.

탄화수소 유출은 토양 중에서 다음 가지의 상태로 존재한다4 .

불포화대 의 토양표면에 흡착된 상태로 존재- (vadose zone)

불포화대에서 증기상태로 존재-

저밀도비수용성액체 로 지하수면위- (LNAPL, Light nonaqueous-phase liquid)

에 또는 지하수면위의 토양에 포화상태로 존재

공극수 또는 지하수에 용존된 수용액 상태로 존재- (pore water)

그림 오염물질 분포에 대한 개념 모델5.

탄화수소 오염물질의 분포에 대한 개념적 모델을 그림 에 나타내었다5 .

지하수에 녹아있는 석유계 오염물질은 자주 음용수의 경로를 통해 아주 큰 위

해성을 나타낼 수 있지만 흡착된 이나 잔류물은 지하수나 증기에 대한, LNAPL

오염물질의 공급원이 된다 바이오파일 정화기술은 흡착된 잔류 탄화수소로 오.

염된 토양의 제거 및 처리를 통해 인체 및 환경 위해성을 감소시킨다.

오염물질의 특성오염물질의 특성오염물질의 특성오염물질의 특성3.23.23.23.2

바이오파일 정화의 성공여부는 오염물질의 특성에 크게 의존한다 가솔린. ,

디젤 윤활유 및 원유 등이 함유하고 있는 다양한 유기화합물을 그림 에 나타, 6

내었다 원유는 극성 아스팔텐과 질소 황 산소를 함유하는 수지의 비율이 크. , ,

다 석유계 탄화수소 연료 및 폐유와 같은 정제 생산품은 주로 포화 또는 불포.

화탄화수소를 함유하고 있다 가솔린은 가장 저급 탄화수소를 함유하고 있는.

연료이다 전형적인 가솔린의 구성은 알칸. 4 ~ 알켄8%, 2 ~ 이소알칸5%, 25 ~

시클로알칸45%, 3 ~ 시크로알켄7%, 1 ~ 방향족4%, 20 ~ 50%(0.5 ~ 벤젠2.5% )

로 구성되어 있다 디젤(U.S. Department of Health & Human Services, 1993a).

연료는 주로 탄소수가 10 ~ 개인 탄화수소로서 의 지방족19 64% , 1 ~ 의 올레2%

핀 의 방향족이며 가솔린과 디젤은 이하의 다환방향족탄화수소, 35% , 5% (PAHs)

를 함유하고 있다 중질유는 더 많은 탄소수의 탄화수소가 함유되어 있고. 5%

이상의 다환방향족탄화수소 를 함유하고 있다(PAHs) (U.S. Department of Helth

& Human Services, 1993b).

그림 석유에 포함된 유기화합물의 형태6.

는JP-4 4 ~ 개의 탄소수를 가진 석유계탄화수소 연료로 널리 사용되고 있16

으며 평균적으로 알칸 가지형 알칸 시클로알칸 벤젠과 알킬벤, 32%, 31%, 16%,

젠 나프탈렌 이다 는 와 유사하지만 의 양이 더 적고18%, 3% . JP-5 JP-4 BTEX

는 끓는점 범위가 좁고 방향족화합물의 함량이 더 적다JP-7 (U.S. Department

of Helth & Human Services, 1993c).

바이오파일공법이 잘 이루어지기 위해서는 화합물이 호기성 조건에서 몇

달 안에 충분히 빠른 속도로 정화되거나 증발 작용보다 상대적으로 빠른 속도

로 생분해가 이루어져야 한다.

그림 은 오염물질의 증기압과 호기성 생분해도와의 관계를 나타내며 이7 ,

관계는 유기오염물질의 선택을 위한 생분해도에 대한 일반적인 경향을 나타내

고 있다 이들 자료는 증기압 및 생분해 속도를 고려할 때 바이오파일 처리가.

디젤 및 제트유의 성분 대부분에 대하여 가능하다는 것을 보여준다.

전형적인 바이오파일은 초기 탄화수소 분해속도가 크며 시간이 지나면서

줄어든다 분해속도는 잔류오염의 정상상태로 도달되어 유지된다 따라서 충분. .

히 호기적이고 풍부한 영양상태에 있는 바이오파일에서 조차도 제한된 생물활

성도 고유 분해저항 등의 결과로 불완전한 생분해가 발생할 수 있다, TPH .

는 불완전한 탄화수소 생분해의 문제점에 대하여 종합적Huesemenn(1997)

으로 정리하였다 오염물질의 종류는 생분해도에 중요한 역할을 한다. .

탄소수에 따라 탄소수 개 이하는 보다 쉽게 분해되고 개 이상의 탄소20 40

수의 화합물은 매우 분해되기 어려운 것과 같이 탄화수소의 분자량은 이러한

분해도의 척도로 사용될 수 있다 또한 분자구조도 분해(Lundgren et al., 1997).

와 관계가 있는데 가지구조의 지방족 탄화수소보다 직선형 분자구조가 보다 분

해도가 높다 방향족 또는 고리형 화합물에서는 분자량과 소수성이 지방족화합.

물과 유사한 역할을 한다.

그림 오염물질의 증기압과 호기성 생분해도와의 관계7.

은 바이오파일에서 고리 화합물까지 분해되며 내Porta et al.(1997) 4- PAH , 5

지 개의 고리를 가진 는 분해되기 어렵다고 보고하고 있다6 PAH .

가솔린으로 오염된 토양의 처리는 의 함유량이 높기 때문에 특별한BTEX

장치를 요구한다 화합물은 높은 생분해 속도를 가지고 있으나 휘발성을. BTEX

고려하여 다른 석유계 탄화수소보다 엄격하게 관리되어야 한다 실질적인 생분.

해 속도는 오염농도 매질특성 바이오파일의 조건 등에 의존한다 어느 경우에, , .

는 적용성 시험 이 바이오파일 처리의 가능성을 평가하고 설계(treatability test)

인자를 결정하는데 필요할 것이다 적용성 시험은 절에서 다루어진다. 4.1 .

토양의 특성토양의 특성토양의 특성토양의 특성3.33.33.33.3

토양은 풍화된 광물 알갱이와 유기물의 다양한 비율로 구성되어 있다 일.

반적으로 토양은 불균일하며 토양의 형성과정에서 시간적 변화에 기인하여 층

을 이루게 된다 토양층은 토양 지하수 대기 및 식물군과의 상호작용으로 형. , ,

성된다 표층의 성질은 특히 식물과 미생물의 생물학적 활성에 영향을 받는다. .

따라서 표토의 성질은 토양화학 수분함량 기후조건에 크게 영향을 받는다, , .

자연 토양의 성질과 부지 오염분포의 다양성은 매우 광범위하다 토양과.

오염의 조건은 부지에 따라 다양할 뿐만 아니라 한 부지에서도 다양한 범위의

조건이 자주 나타난다 바이오파일 부지에서 오염토양을 취급하는 장비들은 위.

에서 언급한 다양한 조건을 수용할 수 있어야 한다.

토양의 투수성과 흡착성은 토양 형태에 의존한다 토양 형태와 구성을 분.

류하기 위하여 많은 시스템이 도입된 바 있다 이러한 분류법의 대부분은 물리.

적 인자로서 입자의 크기를 먼저 다루고 있다 일반적인 분류법에서 입자 크기.

별 토양을 자갈 모래 미사 점토로 구분한다, , , .

토양중의 높은 점토함량은 두가지 측면에서 바이오파일의 생분해 과정에

나쁜 영향을 준다 첫째 높은 점토함량은 토양의 투수성을 감소시켜 충분히 균. ,

질한 공기 공급을 어렵게 할 것이다 또한 높은 점토함량은 유기오염물질이 점.

토에 강하게 흡착되어 유효한 유기오염물질의 이용가능성을 감소시키고 따라서

오염물질의 생물학적 유효성을 감소시키게 되므로 생분해 속도가 감소될 것이

다(Huesemann, 1994).

바이오파일 내에서 공기의 이동은 먼저 기체가 채워진 공극을 통하여 이루

어진다 토양 공극의 크기와 형태는 기체 투과성 결정의 중요한 요소이다 일반. .

적인 토양에 연결된 공극이 바이오파일의 처리에 관련되어 있다 토양의 투과.

성 또는 공극률은 팽화제의 첨가나 토양 파쇄에 의해 증가하게 될 것이다.

토양의 유기물 함량은 건조된 사질 토양에서 이하일 경우도 있으며1% ,

장시간 물에 노출된 토양에서 이상이 되기도 한다 토양 유기층의 화학적20% .

성질은 매우 복잡하다 토양 유기물 함량은 매우 큰 분자량의 부식질과 더 낮.

은 분자량의 유기산과 염기로 구성되어 있다 높은 분자량인 부식질은 낮은 수.

용성과 유기물 및 무기오염물질에 대한 높은 친화력을 가지고 있다.

바이오파일처리에 대한 토양 특성의 영향바이오파일처리에 대한 토양 특성의 영향바이오파일처리에 대한 토양 특성의 영향바이오파일처리에 대한 토양 특성의 영향3.43.43.43.4

토양의 특성은 생분해 속도에 영향을 미친다 바이오파일 정화는 현장외에.

서 진행되기 때문에 개량제는 파일을 만들기 전에 첨가되어야 한다 그리고 파.

일조건은 토양의 특성에 의해 야기된 한계를 극복하기 위해 조절될 수 있다.

바이오파일의 생분해 속도에 영향을 주는 주요 토양 특성은 다음과 같다;

수분 함량-

- pH

영양분 공급-

금속 함량-

수분 함량수분 함량수분 함량수분 함량3.4.13.4.13.4.13.4.1

탄화수소 분해미생물의 성장을 촉진하기 위해서는 토양의 투수성을 감소시

키지 않는 범위에서 토양 중에 충분한 수분이 존재하고 있어야 한다 물의 존.

재는 생물학적 공정에서 에너지와 영양분을 공급하기 위한 물질전달매체로서

또한 대사과정을 진행시키기 위해서 필수적이다 그러나 과량의 수분은 토양의.

공극을 채우게 되고 토양의 투과성을 감소시켜 바이오파일의 공기공급을 어렵

게 할 것이다 그럼에도 불구하고 미생물은 넓은 범위의 수분함량에서 효과적.

으로 탄화수소를 분해시킨다.

바이오파일에서 수분함량은 10 ～ 가 적정하며 적어도20% 5 ～ 의 범위30%

안에 있어야 할 것이다.

토양토양토양토양3.4.2 pH3.4.2 pH3.4.2 pH3.4.2 pH

토양의 는 미생물의 생존 및 활성에 영향을 미치게 되며 대부분의 박테pH

리아 활성은 pH 5 ～ 의 범위이고 을 약간 넘는 정도에서 최적이다9 , pH 7

미생물은 특정한 에서 최적으로 성장을 하기 때문에 의(Dragun, 1988). pH pH

변화는 미생물 군집의 형성에 변화를 가져온다.

몇몇 토양에서는 바이오파일을 만들 때 급격한 변화를 요구하기도 한pH

다 만일 토양시료채취 및 분석에서 가 최적상태에서 벗어나 있다면 초기에. pH

를 바꾸어줘야 한다 또한 토양의 산도가 너무 높을 때는 석회 등을pH . (lime)

공급하고 염기도가 높은 경우에는 황 황산암모늄 또는 황산알루미늄을 첨가하, ,

여 를 낮추어 줘야한다pH (Huesemann, 1994).

영양분 공급영양분 공급영양분 공급영양분 공급3.4.33.4.33.4.33.4.3

미생물은 환경에서 건전한 개체군을 유지시키기 위해 영양분을 필요로 한

다 탄화수소 오염물질의 존재는 항상 바이오파일의 미생물 활동을 위해 탄소.

공급원 및 에너지 공급원으로 사용된다 만일 미생물의 생육을 최적으로 유지.

하기 위하여 탄소나 에너지가 필요하다면 글루코오스 아세테이트 또는 시트레, ,

이트를 추가적으로 공급해야 할 것이다 무기 영양분은 탄소원(U.S. EPA, 1990).

이나 에너지원과 함께 생명체의 유지를 위해 필요한데 무기영양분으로는 질소, ,

인 칼륨 칼슘 마그네슘 황 철 코발트 구리 마그네슘 아연 등이 있다, , , , , , , , ,

대부분의 미생물은 토양 중에서 무기영양을 효과적으로 추출하지만 그 활

성도는 무기 영양분의 유용성에 의해 제한된다 질소 인 및 칼륨은 가장 많이. , ,

필요한 원소이며 탄소원 에너지공급 및 공기공급조건이 만족되어야 한다 질, , .

소 인 칼륨의 공급은 유효 탄소농도가 높을 때 특별히 첨가가 요구될 것이다, , .

비록 바이오파일에 공기가 공급되고 오염물질이 생물학적 활동에 의해 소

비된다 하더라도 무기 영양염류는 생태계에서 재순환된다 따라서 영양분은 연.

속적으로 공급하지 말아야 한다 초기 무기영양분의 투여 후에 더 이상의 영양.

분 공급은 불필요하다.

금속 함량금속 함량금속 함량금속 함량3.4.43.4.43.4.43.4.4

금속의 높은 함량은 생물정화과정을 저해한다 일부 금속의 낮은 농도는.

미생물의 성장에 필수적이지만 과량의 농도는 해로운 영향을 미친다 또한 비.

소나 수은과 같은 금속은 영양소로 사용되지 않으며 낮은 농도에서도 생물의

활성을 감소시킨다 일반적으로 처리할 토양 중의 전이금속이나 중금속의 총.

농도는 2,500 보다 낮아야 하며 가 보다 크거나 양이온치환용량mg/kg , pH 6.5

이 높다면 보다 높은 양이온 금속농도도 허용될 수 있다(CEC) .

제 장 설계 전 조치사항제 장 설계 전 조치사항제 장 설계 전 조치사항제 장 설계 전 조치사항4444

이 장에서는 바이오파일 설계 전에 취해야할 조치사항에 대하여 언급한다

그림 설계제작 이전에 해야 할 조치사항으로 다음과 같은 질문의 대답과( 8).

같다.

설계 전 조치사항설계 전 조치사항설계 전 조치사항설계 전 조치사항

․․․․ 처리할 토양에 관한 정보를 정리한다.

․․․․ 적용성 실험 결과를 확인한다.

․․․․ 부지허가 규정을 파악한다.

․․․․ 배기가스 모니터링 부지안전규정 등에 필요한 조치 및 준비사항에 대한,

이행 체크리스트를 마련한다.

․․․․ 영양분 요구량을 산출한다.

․․․․ 팽화제를 넣어 토양을 파쇄 및 혼합할 것인지를 결정한다.

․․․․ 처리할 전체 물량을 산출한다.

․․․․ 필요한 바이오파일 패드의 수와 각각의 크기를 확인한다.

․․․․ 소요인력을 산출한다.

․․․․ 부지시설과 수행 계약자를 고려하여 추진 일정을 마련한다.

그림 설계 전 조치사항 목록8.

바이오파일로 오염토양을 성공적으로 정화하기 위해 선정된 기준을 만-

족 하는가?

만일 그렇지 않다면 바이오파일기술 선정 기준에 맞게 토양을 조절-

할 것인가?

바이오파일은 임시시설로 할 것인가 또는 영구시설로 할 것인가- ?

처리시스템의 공간은 얼마나 필요한가- ?

계획수립자가 부지선택에 무엇을 고려해야 할 것인가- ?

처리비용은 얼마나 드는가- ?

바이오파일의 설계는 부지 고유의 요구사항에 따라 작아 질수도 있고 커질

수도 있으며 자세한 설계사항은 장에서 설명되어 진다5 .

적용성 시험적용성 시험적용성 시험적용성 시험4.1 (Treatability test)4.1 (Treatability test)4.1 (Treatability test)4.1 (Treatability test)

이 절에서는 바이오파일 설계를 위한 정보를 수집하고 처리효율을 결정하

기 위한 적용성 시험 계획을 설명한다 처리효율은 가능한 정화수준으로 유류.

오염물질을 분해시키는 토양 내 미생물의 활성을 의미하고 설계 정보는 연료분

해 미생물의 활성을 촉진시키기 위하여 바이오파일 환경에서의 조건들에 관한

연구로부터 얻어진다 실험실 정보는 비록 절대적으로 보장되지는 않지만 예측.

하지 못한 비용의 추가 부담이나 바이오파일의 저효율성을 줄일 수 있다 오염.

특성 확인과 함께 선택된 기술적용기준에 부합하는가를 결정하기 위하여 모든

토양이 분석되어야 한다 선택된 적용기술기준에 맞지 않고 단순하게 영양분이.

나 수분함량을 조절하여도 해결되지 않을 경우에는 적용성 시험을 통해 정당화

될 것이다.

계획된 오염부지에서 바이오파일 공법의 적용 가능성을 검토하기 위해서는

다음의 초기 자료수집단계가 실시되어야 한다.

탄화수소 형태와 농도에 대한 목록 작성-

종속영양체 및 탄화수소 분해미생물의 군집밀도를 측정-

오염토양의 질소인 함량 수분함량 입자크기분포를 측정한다 표 은- pH, , , . 1․바이오파일 적용가능성과 조절방법을 정리하였다 각각의 자료요구에 대해.

사용된 시료채취 및 분석방법의 설명은 절에 나타내었다5.3 .

표 에 정리된 파라미터의 분석이 마무리된 후 그 결과는 바이오파일 선택1

기준에 비교되어야만 한다 만일 초기값이 선택기준에 일치한다면 석유계탄화.

수소 오염물질의 제거를 위한 가동여부를 분명히 선택할 수 있다 그러나 초기.

값이 선택기준에 맞지 않다면 선택기준에 맞도록 조절하여야 할 것이다.

파라미터 변경에 대한 성공여부는 벤치 규모 플라스크나 컬럼 반응(bench)

기 시험 형태의 적용성 시험을 통하여 평가될 것이며 이러한 적용성 시험은,

생물학적 실험실에서 이루어지는데 호기적 조건하에서 오염물질의 분해속도를,

측정할 수 있도록 시험장치가 설계되어야 한다 어떤 조건의 변화에 따른 효율.

은 조정전후의 분해시험 결과를 비교하여 얻어진다.

파일로트 규모의 시험은 주어진 토양조건에 적용된 주어진 기술의 처리효

율을 평가하기 위하여 상대적으로 큰 규모로 준비한다 이때 규모와 복잡도의.

증가는 적용성 시험의 비용을 증가시키나 바이오파일 처리의 선택 및 설계에

포함될 불확실성을 감소시킨다 일반적인 환경에서 파일로트 규모의 시험은 바.

이오파일 기술의 적용가능성을 평가하는데 요구되지 않는다 파일로트 규모의.

시험은 일반적이지 않은 토양 특성을 갖거나 비 오염물질을 포함하고 있-TPH

는 토양에 대하여 제한적으로 적용해야 한다 만일 파일로트시험을 보장할 수.

있는 부지특성 조건이거나 예산지원이 가능하다면 벤치 규모 및(site-specific) , /

또는 파일로트 적용성 시험이 추진될 수 있을 것이다 이 시험에 다음과 같은.

사항이 포함된다.

수분 질소 인 함량에 따른 생분해 속도- ,

토양온도에 따른 생분해 속도-

설계 인자의 조절에 따른 비호흡율 및 이산화탄소 발생속도 무기화 속도- ( )

생분해 속도에 대한 미생물 변화와 계면활성제 효과-

바이오파일 적용성 실험에 대한 표준방법은 존재하지 않는다 바이오파일 적용.

성 시험에 대한 파라미터를 최적화하기 위해 실험실에서의 토양시료 분석 또는

벤치 또는 파일로트 시험이 이루어져야 할 것이다.

표 바이오파일 적용성 시험의 요구사항1. (feasibility)

측정 항목측정 항목측정 항목측정 항목 내 용내 용내 용내 용 기 준기 준기 준기 준 기준 이상기준 이상기준 이상기준 이상 기준 이하기준 이하기준 이하기준 이하

및TPH

농도

토양오염특성

및 농도 결정

TPH 50,000mg/kg≤

난분해성 오염물질의

낮은농도

염소계유기화합물( ,

등PAHs, PCBs )

비오염토양

및

팽화제로

희석

미적용

분해TPH

미생물밀도

미생물의

오염물질

분해능 정도

분해균TPH 1,000≥

건조토양CFU/g미적용

영양염류물산소․ ․공급확인,

유해금속<2,500mg/

kg, 미생물 개선제

첨가

pH조절pH

필요성 검토pH ; 6 9～

황 등 산성

물질로조절

농업용 석회 등으로

조절

질소함량영양염류 조절

필요성 검토C/N 100:15≒ 미적용

화학비료및

유기개선체 투여

인함량영양염류 조절

필요성 검토C/P 100:1≒ 미적용 화학비료 첨가

수분함량수분 조절

필요성 검토

최대함수량의

70% 95%～

호기장치를

이용 건조

물 첨가

허용량의( 까지70% )

입도분석

및 분포

토성및팽화제

투여량

조절여부, 토양

덩어리

부수기의적절성

낮은 점토 또는

실트양 토양 부피( void

25%)≥

미적용토양 덩어리 부수기

팽화제 첨가

물질 특성화 및 적용성 시험을 위한 계획수립에 추가할 정보는 에서EPA

준비하고 있다 또한 에(EPA/540/R-92/071a, EPA/540/G-89/004). NFESC(1996)

서도 관련 자료를 마련하고 있다.

바이오파일 적용성 시험의 일반적인 순서에는 예비적으로 토양선별분석을

포함하고 있으며 다음에는 컬럼이나 플라스크를 사용한 벤치 규모와 필요하다

면 불확실성을 줄이기 위한 소규모 파일로트 시험을 실시한다.

초기의 적용성을 결정하기 위한 벤치 규모의 시험은 적절한 운전조건을 마

련해 준다 벤치 규모의 시험은 생분해 속도에 영향을 주는 영양염류의 개량제. ,

팽화제 첨가 온도 변화 등의 효과를 시험하기 위해 실시된다 벤치 규모 시험, .

은 생물계 플라스크 또는 토양컬럼에서 이루어진다(biometer) .

생물계 플라스크는 소량(Biometer) (80 100～ 의 토양시료를 사용하고 대기g) ,

중의 이산화탄소 제거를 위한 아스카라이트 로 공기를 여과하여 플라(Ascarite)

스크로 주입시키면서 호기적 상태를 유지시킨다. 헤드스페이스 중 산소 및 이

산화탄소 농도가 생물학적 활성속도를 모니터링하기 위해 주기적으로 측정된다.

토양컬럼 시험은 5～ 10 직경에cm 15 ～ 90 길이의 컬럼을 사용하고cm ,

생물계 플라스크시험에서처럼 여과된 공기를 서서히 주입시킨다 컬(biometer) .

럼을 통과한 공기로부터 산소 이산화탄소 를 주기적으로 측정한다, , TPH .

만일 일반적이지 않은 토양이나 오염물질이 존재할 때 그리고 바이오 파,

일에 새로운 설계가 필요할 때 파일로트 규모의 시험이 적절하다 이 시험은, .

벤치 규모의 시험에 의해 결정된 운전조건을 토대로 하여 실시된다 파일로트.

규모의 시험은 계획된 바이오파일의 주요 형태를 연계한 시험장치가 사용되어

야 하며 다만 보다 적은 양의 토양을 사용하게 된다 전형적인 파일로트 규모, .

의 시험은 광범위한 시료채취 및 분석 그리고 제품화된 파일보다 더 확대된,

온라인 모니터링 장치를 포함한다(on-line) .

앞에서 언급한 바와 같이 전형적인 파일로트 규모의 시험은 바이오파일 기

술의 적용성 평가를 위해 요구되지는 않는다 보다 복잡하고 규모가 큰 시험을.

수행해야 할 것인가는 시험비용과 시험에 따른 불확실성의 감소를 동시에 고려

해야 하는 평균적 관계에 있다 오염도 토양 또는 오염지역 조건이 일반적이지. ,

않을 경우 파일로트 규모의 시험에서 이러한 관계가 고려된다.

어떤 적용성 시험 여부의 결정이나 시험규모의 선택은 부지특성 조건에 의

존한다 균질한 매체에서 제한된 오염물질의 존재는 바이오파일 처리의 잠재적.

수행에 관한 불확실성을 줄여 주게 될 것이고 따라서 시험에 대한 요구사항을

감소시켜 준다 만일 유사한 오염물질과 오염농도를 가지고 있는 여러토양에.

관한 연구자료로부터 결과가 유추될 수 있다면 적용성 시험은 불필요할 것이

다 다른 시설 및 장소에서 실시된 문헌 연구로부터의 유용한 자료는 바이오파.

일처리 옵션의 선택 및 설계에 대한 충분한 신뢰를 줄 수 있다 예를 들어 저. ,

분자량 탄화수소연료가 적당히 낮은 농도로 오염된 사질 토양에 대한 바이오파

일 처리를 고려할 때 이러한 적용성 시험은 거의 필요하지 않다.

임시 및 영구부지의 결정임시 및 영구부지의 결정임시 및 영구부지의 결정임시 및 영구부지의 결정4.24.24.24.2

바이오파일은 임시 또는 영구 시설로 설치할 수 있다 두가지 방법의 주요.

한 차이점은 토양 저장 및 바이오파일 패드에 있다 임시 바이오파일에서 패드.

는 이미 존재하는 아스팔트나 콘크리트 위에 설치하거나 단단한 땅이나 진흙

위에 설치할 수 있다 영구 바이오파일은 특별하게 제작된 콘크리트 바닥을 사.

용한다 장비저장건물 토양저장창고 개선된 접근도로 등과 같은 개선된 지원. , ,

시설이 영구 부지에 건설될 것이다 대부분의 경우 임시 바이오파일 시설로 충. ,

분하다 그러나 가동계획기간이 년 이상인 경우에 영구바이오파일시설이 될. 5

것이다 또한 사업지시자의 감독 또는 기대치가 높은 토양처리가 부지특성에.

따라 요구되는 경우 영구시설을 제시할 수 있다.

바이오파일부지 선정바이오파일부지 선정바이오파일부지 선정바이오파일부지 선정4.34.34.34.3

영구 또는 임시시설로서 바이오파일 부지는 접근이 용이하고 공공시설과,

근접해 있으며 평평하고 딱딱한 바닥을 가지고 있어야 한다 또한 년 주기, . 100

이내의 홍수범람 지역에 위치하지 않고 거주지역이 아닌 장소이어야 한다 여, .

러 가지 시설들이 있는 장소를 선택하는 것은 비용과 준비시간을 줄여 준다.

유용한 부대시설로 아스팔트나 콘크리트 패드 주차장 등 토양과 장비저장 부( ), ,

대설비 안전한 경계도로 등이 있는 지역을 포함한다 표 에 바이오파일 부지를, . 2

선택하기 위한 참고기준을 요약하였다.

초기 부지선정과정에서 프로젝트 관리자는 바이오파일 설치 위치에 관한

제안을 토지 관리자에게 요청하여야 한다 법적 관계자는 역시 부지선정과정에.

서 유용한 정보를 제공할 것이다 제안사항의 적절한 수용은 부지선택의 위험.

성을 줄일 수 있을 것이다 잠정적으로 위치가 선정된 다음에는 부지시설 및.

환경부서 담당자를 하나 하나 구성해 나아가야 한다 그 과정에서 유용한 도구.

및 부대시설을 확인할 될 수 있으며 결점이나 개선 가능성이 언급될 수 있다, .

부지 선정시 고려해야할 사항은 다음과 같다.

토양취급을 위해 중심 부지를 마련한다- .

트럭 운반경로에 대한 주민동의를 얻기 어렵기 때문에 부지외 토양 운반을-

피한다.

- 바이오파일 배수를 원활하게 하기 위해 약간의 경사가 있는 부지를 선택한다.

전기 물 공급이 원활한 지역을 선택하는 것이 매우 바람직하다- , .

부지의 크기부지의 크기부지의 크기부지의 크기4.44.44.44.4

처리할 오염토양의 양 오염토양 반입 횟수 바이오파일의 처리기간 및 토, ,

양준비 요구사항 등은 저장 및 처리에 요구되는 부지면적을 결정한다 부지의.

지형 및 건물 포장도로 울타리 등 부대시설의 존재여부는 전체 부지의 경계를, ,

정하고 면적을 계산하기 위해 요구된 순수한 저장 및 처리면적에 반영되어야

한다.

382 m3(500-yd3 인 바이오파일 시스템에 대해 순수한 처리면적은) , 15.2 m x

18.3 바이오파일패드 펌프실 침출수처리탱크 배출가스처리장m(50 ft x 60 ft) , , ,

치 토양저장면적 토양처리장비 확보공간 및 처리토양 준비공간 필요시 으로, , ( )

나눌 수 있다. 15.2 m x 18.3 바이오파일 셀은 에서m(50 ft x 60 ft) 191 573

m3 에서(250 750 yd3 범위에서 사용될 수 있으며 평균적으로) , 383 m3(500 yd3 이)

다 전형적인 펌프실은. 8 ft x 10 정도이며 토양저장 패드는 바이오파일보다ft ,

높게 쌓을 수 있기 때문에 바이오파일 패드보다 작은 면적이 사용된다.

표 바이오파일 부지선택의 참고기준2.

항목구분항목구분항목구분항목구분 정 의정 의정 의정 의 권고사항권고사항권고사항권고사항

지형지형지형지형위치 및 주변

조건

년주기 홍수범람지역이 아니면서 배수가 좋고 평평100

한지역을 선택한다 부지는 거주지로부터. 약 를500m

벗어나 이어야 한다.

주차장이나 비어 있는 저장부지가 있으면 매우 유용하다.

접근성접근성접근성접근성부지 출입의

용이성

부지내 도로는 자갈 아스팔트 또는 콘크리트로 보강되,

고 건조한 날씨에 견딜 수 있어야 한다 운반적재량이, .

주변 교량 이동에 적합해야 한다 가능하면 오염토양부.

지 근처에서 파일이 설치되고 처리기간동안 사용이 보,

장된 지역이어야 한다.

필요공간필요공간필요공간필요공간바이오파일

시설 운영 면적

부지는 출입도로 토양저장소 작업장 바이오파일 펌, , , ,

프장 저장탱크 및 완충지대가 있어야 한다, .

부대설비부대설비부대설비부대설비 전기 및 물공급

하나의 바이오파일에 대해 전기선이, 110/220V, 60A

설치되고 필요한 자재가 구입되어야 한다, .

물공급이 부지 내에서 가능해야 한다.

토양보급토양보급토양보급토양보급토양의 이동,

처리 저장,

운송트럭이 움직일 수 있는 충분한 공간 및 루트가 필

요 토양처리장비는 이동 혼합 파쇄기 등에 적절해야, , ,

함 오염된 토양부지는 불투수성이며 턱진 깔판이 있어.

야 한다 저장된 토양은 방수막이나 지붕을 씌워 외부.

와 차단시킨다.

안전성안전성안전성안전성 부지 관리

부지는 울타리와 함께 출입문으로 접근할 수 있어야

한다 관련 안내문을 비치한다 저장소 및 펌프실을 잠. .

근다.

토양저장량이 383 m3 일 때 높이를 3 로 하면m 158 m3가 된다 그림 는. 9

평균 382 m3의 바이오 파일시스템을 나타내었고 그림 에 단위 바이오파일, 10

시스템을 나타내었다.

실질적인 처리공간의 요구량을 고려하면, 382 m3의 규모에서 1,022 m2의 면

적이 요구되며 추가로 인접도로가 필요하다 그림 에서처럼, . 10 , 382 m2 이상의

단위를 가지는 시설에서는 별도의 토양처리 부지를 사용할 수 있다 토양저장.

및 처리부지와 장비사용 면적과의 중복된 공간을 고려할 때, 2,294 m3

(3000-yd3 규모의 바이오파일 시설은 최소한) 3,716 m2(4,000 ft2 가 필요하게 된다) .

고정된 기존의 시설 또는 지형이 존재할 경우에는 총부지 규모에 추가할 수 있

다 또한 영구 바이오파일 시설에서 부가적인 공간으로 관리실 또는 장비 창고.

와 같은 별도의 시설을 마련할 수 도 있다.

그림 바이오파일 설치부지의 평면도9.

그림 다중 바이오파일 설치부지의 평면도10.

제 장 바이오파일 시공제 장 바이오파일 시공제 장 바이오파일 시공제 장 바이오파일 시공5555

본 장에서는 바이오파일 설계에 중점을 두었다 에서는 임시 바이오파일. 5.1

시공에 관하여 기술하였다 영구 바이오파일 시공을 위한 추가적인 설계 고려.

사항들은 에서 제시하였다 바이오파일 시공과 운전에서 필요한 몇가지 시료5.2 .

채취 방법들은 에서 제시하였다5.3 .

제 장에서 제시한 바이오파일 설계기준은 오염토양5 382 m3 (500 yd3 로 설)

정하였다 이정도의 용량은 대부분의 지하저장시설 굴착에서 일반적인 오. (UST)

염토양 처리에 충분한 크기이다 이보다 큰 용량의 처리를 위해서는 추가적인.

바이오파일 패드의 구성이 필요할 수 있다 비록 다중셀들은 단일의 큰셀보다.

더 많은 공간이 필요할 수 있으나 셀단위의 접근방법에 있어 몇가지 이점을,

가지고 있다 이러한 접근방법은 토양의 접수 저장 조작 및 보완에 보다 용이. , ,

한 토양관리가 가능하다 한개 이상의 바이오파일 패드가 있는 경우는 부지관.

리자가 오염토양을 보다 작고 분리된 배치규모로 처리할 수 있다 더욱이 오염, .

정도나 다른 이유로 인하여 한번에 처리되기 어려울 경우는 처리되는 토양의

나머지는 분리하여야 한다.

382 m3(500 yd3 크기는 토양의 유효처리용량으로서 충분하지만 두명의 작) ,

업자가 바이오파일에 덮개를 덮거나 벗겨내기에는 적은 크기이다 큰 파일의 경.

우에는 수분첨가나 토양 시료채취를 수행할 때 플라스틱 덮개는 덮거나 벗겨내

기가 매우 어렵다. 약 382 m3 (500 yd3 의 크기로 제한된 바이오파일의 또 다른 장)

점은 파일의 크기가 작아질수록 큰 파일보다 통기가 용이하다는 것이다.

바이오파일 시공에 포함된 일련의 과정은 다음과 같다.

부지 준비-

기초 공사-

공기주입 시스템 설치-

영양염류 공급-

수분 공급 시스템-

침출수 수집 시스템 설치 옵션- ( )

바이오파일 시공-

각 단계에 관해서는 에서 기술하였다 영구 바이오파일 시공에 관한 설계 고5.1 .

려대상은 에서 다루었다5.2 .

임시 바이오파일 시공임시 바이오파일 시공임시 바이오파일 시공임시 바이오파일 시공5.15.15.15.1

일단 바이오파일 부지가 선정되고 적절한 허가를 받으면 바이오파일 공사,

를 시작할 수 있다 바이오파일 패드의 수와 토양저장구역의 크기는 부지당.

개월의 기간동안에 처리할 수 있는 토양의 양에 기초하여 산정한다 그림3 6 .～

은 주요 바이오파일 시공의 범위를 요약한 일반적인 점검표이다11 .

부지준비부지준비부지준비부지준비5.1.15.1.15.1.15.1.1

부지준비의 첫 번째 단계는 물류흐름 시설접근 부지 출입 보안상태 공간, , , ,

의 일반적인 배치에 관하여 평가하는 것이다 그림( 12). 382 m3(500 yd3 의 표준)

셀단위에서는 바이오파일 패드의 직경이 15.2 m × 18.3 m(50 ft ×60 이고 높ft) ,

이가 1.5 m 1.8～ m(5 ft ～ 6 가 될 것이다 저장패드의 직경은 부지제한과 실제ft) .

처리되는 토양부피에 따라 다양하다 예를 들면 총 토양부피가. , 382 m3(500 yd3)

보다 작은 부지에서는 약간 작은 패드가 사용된다 총 부피가. 382 m3～ 573

m3(500 yd3～ 750 yd3 인 부지에서는 동일한 기본패드크기를 사용할 수 있으나)

높이가 높아지게 된다(2.4 m[8 이상ft] ).

그림 바이오파일 시공 점검표11.

바이오파일 시공 점검표바이오파일 시공 점검표바이오파일 시공 점검표바이오파일 시공 점검표

자제 주문

시공 :

토양저장 패드 기초

토양저장 패드

바이오파일 패드 기초

바이오파일

펌프 패드 차폐물/

물 녹아웃 시스템

배출가스 처리 시스템

통기 시스템

관개 시스템 옵션( )

침출수 수거 시스템 옵션( )

동력 및 제어장치가 사전에 설치되었는지 확인

바이오파일 형성

덮개 설치

저장패드안의 오염토양을 받고 덮거나 혹은 그것이 완료되면 바이오파일안에

직접 배치

시공시 요구사항 :

최소한 인부 명과 전단 적재기 운전자 명2 (front-end loader) 1

최소한의 중장비 전단 적재기 대: (front-end loader) 1

추가적인 토양 혼합장비 옵션( )

물 공급원

영양염류

건강 및 안전관리계획에서 지시한 보호장비

초기 샘플링 수행

자재 및 장비에 관한 사항은 그림 의 부품리스트를 참조13

부지설계시에는 토양운반트럭 프런트앤드 로더 및 기타 혼합장치의 이동,

에 요구되는 사항을 고려해야 한다 적용성 연구 결과 토양의 파쇄 팽화제 첨. , ,

가 또는 토양혼합 등의 필요성이 요구된다면 필요한 장비와 중요공정을 조절,

할 수 있는 공간이 추가로 확보되어야 한다.

저장소와 바이오파일패드의 건설에 앞서 부지에 있는 쓰레기와 기타 방해

물질들을 브러시작업으로 제거해야 한다 만약 부지에 아스팔트나 콘크리트지.

역과 같은 개량된 표면이 있으면 이 표면을 집결지와 저장소 및 바이오파일패,

드의 기초로 이용할 수 있다 만약 개량된 표면이 없다면 토양저장지역과 바이. ,

오파일에 필요한 기초는 깨끗한 토양을 분쇄하고 다져서 만들어야 있다.

부지가 확인되면 부지관리자는 동력 및 수분 공급장치가 없을 경우 이들의

설치를 준비해야 한다 입력전력은 필요한 송풍기를 작동하는데 충분해야 한다. .

그림 부지 준비작업 점검표12.

부지 준비작업부지 준비작업부지 준비작업부지 준비작업

부지 준비와 시공일정을 정한다.•

건강 및 안전관리계획을 준비하고 필요한 허가를 받는다, .•

착공일 및 부지내 지원체계를 확립하고 유용한 설비가 무엇인가를 결정하기 위,•

하여 부지 환경 및 설비직원들을 함께 조정한다.

부지사용 공간을 시각적으로 확인하기 위해 시설책임자와 함께 부지를 직접 조사•

하고 공간을 측정한다.

필요에 따라 전원을 설치하고 조정하기 위해 전기기사와 연락한다, .•

부지내 수도시설이 없는 경우 부지시설 담당부서는 수도시설의 설치를 지원하도•

록 한다.

부지 안팎의 쓰레기들을 치운다.•

출입문이 있는 담장 및 적당한 표지판과 같은 안전장치를 설치한다.•

토양저장패드와 바이오파일 패드의 지역에 경사를 완만하게 한다.•

토양의 스크리닝 혼합 분쇄작업이 필요할 경우 토양처리장비를 설치한다, , .•

바이오파일 기초 시공바이오파일 기초 시공바이오파일 기초 시공바이오파일 기초 시공5.1.25.1.25.1.25.1.2

바이오파일 기초는 토양 또는 점토토대 불투수성 차수막 침출수 누수방지, ,

턱 그리고 깨끗한 토양으로 구성된다 토양 또는 점토토대의 최적 두께는. 80 ～

로 다져진 푸석한 토양의 경우85% 15.2 ～ 25.4 cm(6 ～ 10 범위이다 주차inch) .

장과 같이 아스팔트나 콘크리트 표면으로 되어 있는 곳은 다져진 토양이나 점

토를 대신해서 바이오파일과 토양 저장소의 기초로 운영할 수 있다 이론상으.

로 저장소와 바이오파일의 경사면기초는 침출수 수거배수라인 또는 바이오파일

의 한쪽 코너에 위치한 오수지 쪽으로 약 1 ~ 도 경사로 완만해야 한다 기초2 .

는 다수의 공기주입관 관개라인 그리고 바이오파일 물매턱의 설치를 위해 허, ,

용된 바이오파일기초보다 약 0.9 m(3 이상 넓어야 한다ft) .

일단 기초가 선택되어 구성되면 불투과성 라이너를 기초위에 설치한다.

전형적인 라이너는 40 ～ 60 고밀도 폴리에틸렌 재질의 두꺼운 플라mm (HDPE)

스틱 물질이다 라이너는. 15.2 × 18.3 m(50 × 60 크기의 기초를 커버하고 바ft)

이오파일 물매턱의 측면 또는 윗면에 안전부착물을 할 수 있을 만큼 충분히 커

야 한다 라이너는 와셔 가 있는 상부가 볼트형인 나무나사. (washer) (lag screws)

를 사용하여 물매턱에 고정시킬 수 있다 그림 은 전형적인 임시 바이오파일. 13

의 시공설계이다 그림 는 바이오파일 시공의 평면도이다. 14 .

그림 전형적인 임시 바이오파일의 시공설계13.

그림 임시 바이오파일 상세 시공설계14.

침출수 누수방지턱 구조 바이오파일 라이너는 윗면이 2 inch × 4 층으inch

로 되고 4 inch × 4 목재로 처리된 들보 단층을 이용하거나 목재처리된 들inch

보 4 inch × 4 이층을 이용하여 시공될 수 있다inch . 4 inch×4 들보분할부inch

분은 금속브래킷과 각 나무나사를 이용해서 연결할 수 있다 목재의 이중층은6 .

브래킷이나 바닥층안에 직접 나사를 뚫어 바닥층과 연결할 수 있다 물매턱을.

시공할 때 측면에 있는 반대편의 공기주입 다기관헤더가 다른 두 개의 물매턱,

면에 접하지 않는 것이 좋은데 이는 바이오파일 시공중에는 제거할 수 있기 때

문이다 반대쪽의 다기관헤더는 상대적으로 기초보다 길게 함으로써 토양기초.

조성을 위해 깨끗한 토양을 옮기거나 파일의 조성을 위해 저장지역에서 오염토

양을 옮기는 작업 등 프런트앤드 로더 가 바이오파일 기초에 쉽게 접근이 가능)

하도록 할 수 있다 일시적으로 하나의 물매턱 측면을 제거하는 것은 바이오파.

일 기초 패드위에서 로더를 운전하기 위해 토양 경사로를 건설하고 제거하는

필요성과 노력을 배제시켜 줄 것이다 모든 토양이 바이오파일 패드에 적하되.

면 제거된 물매턱벽은 대체되고 안전하게 될 수 있다, .

차수막과 물매턱이 설치된 후에, 20.3 ～ 25.4 cm(8 ～ 10 의 깨끗한 토inch)

양기초를 차수막 위에 덮는다 깨끗한 토양 기초는 바이오파일을 시공하고 제.

거하는 동안에 라이너를 보호한다 깨끗한 토양 기초는 공기흐름의 단락을 방.

지하기 위해 다져져야 한다.

통기 시스템통기 시스템통기 시스템통기 시스템5.1.35.1.35.1.35.1.3

공기는 송풍장치를 이용하여 바이오파일에 불어넣거나 뽑아낼 수 있다 공.

기를 불어넣는 것이 더 좋은데 그 이유는 배기가스 응축수와 바이오파일 침출,

수로부터 송풍기를 보호하기 위하여 별도로 물 녹아웃 시스템(water knockout

을 설치할 필요가 없기 때문이다 그러나 배기가스 처리 또는 침출액system) .

수집 시스템이 요구되는 경우에는 공기주입시스템을 공기추출 방법으로 작동,

할 필요가 있을 것이다.

기본적인 공기주입시스템의 구성요소들은 공기주입 펌프 펌프에 연결하는,

헤더파이프를 가진 공기 다기관 그리고 다양한 분기점에 밸브들이다 공기추출, .

방법으로 운전할 때에는 물 녹아웃 탱크 원심분리기 옵(water knockout tank), (

션 녹아웃 집수탱크 및 배기가스 처리장치 옵), (knockout water collection tank) (

션 들이 추가된다) .

공기주입 파이프를 깨끗한 토양기초에 배치하고 다기관헤더의 뒤에 이르,

게 한다 각 공기주입분기관은 차단밸브를 통해 다기관헤더에 연결된다 밸브는. .

각 분기관의 공기흐름을 조절하는데 사용한다 헤더파이프는 바이오파일로부터.

헤더를 통하여 운반된 추출수를 분리하는 물 녹아웃 탱크(water knockout

에 연결된다 녹아웃 탱크 의 물은tank) . (knockout tank) 1,895 의 집수L(500 gal)

탱크로 퍼내어질 수 있고 만약 사용된다면 침출수 집수탱크와 같은 용도로 사,

용할 수 있다 참조 만약 필요하다면 바이오파일 배기가스중에 남아있는(5.1.6 ). ,

수증기방울들을 제거하기 위하여 물 녹아웃 탱크 다음으(water knockout tank)

로 원심분리기를 설치할 수 있다 배기가스에서 물방울들을 제거하는 것은 휘.

발성유기화합물 의 배출을 처리하기 위한 탄소흡착장치가 사용될 경우 중(VOC)

요하며 송풍기를 보호하는데 도움을 준다 비록 상대습도가 이상인 것은, . 90%

유해하지는 않지만 이상적인 상대습도 는 최대 이다 응축된 물방울들( (rH) 75% ),

은 활성탄을 수분으로 포화시켜 활성탄의 효과를 떨어뜨리게 된다.

만약 초기 적용성 시험과 배기가스 처리에 대한 허가과정이 필요할 경우,

휘발성유기화합물 들을 제거하기 위해 두 개의 활성탄 여과장치를 직렬(VOCs)

로 설치할 수 있다 이중의 활성탄 여과장치는 첫 번째 여과장치에서 오염물질.

이 감소상태에 있도록 하는 연속적인 배출가스 처리를 확인하기 위해 설치한

다 배출가스 처리장치의 효율을 모니터링하기 위해서 두 개의 여과장치 사이. ,

에 주기적인 배출가스 모니터링을 위한 샘플링포트를 설치할 수 있다 배출가.

스 처리가 필요하지 않을 경우에는 공기주입시스템이 활성탄 여과장치 없이,

추출 방법 또는 주입방법으로 운영될 수 있다 주입방법으로 운전할 경우에는. ,

녹아웃 탱크 집수탱크 그리고 배출가스 처리시스템이 필요 없다 주입방법으, , .

로 운전할 때 특별한 주의사항은 바이오파일 덮개가 안전한가를 확실하게 할

필요가 있다는 것이다.

각 5.1 ～ 10.2 cm(2 ～ 4 직경의 공기주입 분기관은 속이 텅빈 파inch) PVC

이프 3 m(10 길이부분과 가는 구멍이 있고 주름지고 구부리기 쉬운 배수파ft)- , ,

이프나 가는 구멍이 있는 파이프PVC 9 m(30 길이부분을 조립하여 만든다ft)- .

배수파이프는 끝부분에 마개가 씌워져 있다 고무 결합부는 구부리기 쉬운 파.

이프를 파이프에 연결할 수 있다 파이프는PVC . PVC 5.1 cm(2 다기관헤더inch)

파이프에 이르는 5.1 cm(2 밸브와 연결된다 공기주입 파이프 사이의 거리inch) .

는 2.4 ～ 3.0 m(8 ～ 10 이어야 한다 파일을 통과한 기류의 단락을 막기 위해ft) . ,

공기주입분기관의 가는 구멍이 있는 부분이 파일의 중심부쪽으로 위치시킨다

예를 들면 아무것도 없는 파이프와 가는 구멍이 있는 파이프의 연결부분은( ,

바이오파일 물매턱으로부터 약 3 m(10 정도 떨어져야 한다 그림 는 추출ft) ). 15

방법으로 운전하기 위해 공기주입 시스템을 배치한 모형도이다.

파일을 통해 공기를 주입하거나 추출할 때의 공기주입장치는 1.5 재생hp

원심분리형이나 약 120 scfm(3,400 로 공기를 추출할 수 있는 회전식 양압sLm)

송풍기이어야 한다 송풍기는 콘크리트 패드와 같은 개량된 평평한 곳에 놓여.

야 한다 송풍기에 필요한 동력은 일반적으로 단상. 110 / 220 이다 연결되지V .

않은 끝부분에 부착된 볼밸브가 있는 자형 연결용 부속품은 꼭 송풍기 주입T

부 앞에 설치되도록 한다 이 밸브는 파일을 통과하는 기류를 제어하는데 사용.

할 수 있다 그림 작업장내의 펌프 보관소는 날씨변화로부터 펌프를 보호할( 15).

수 있다.

영양염류 공급영양염류 공급영양염류 공급영양염류 공급5.1.45.1.45.1.45.1.4

영양염류는 물에 녹여 수분첨가시 공급하거나 혼합과정에서 토양에 영양염

용액을 뿌려서 첨가 혹은 분말형태나 과립형태로서 첨가할 수 있다.

토양혼합과정이 수행되지 않는다면 영양염류는 토양파일이 만들어진 후,

에 첨가한다 수용액으로서 파일에 영양염류를 첨가할 때 영양용액이 토양에. ,

스며들어야 하고 토양으로부터 흘러내리지 않도록 주의해야 한다 영양용액을, .

흡수하지 못하거나 젖었을 때 딱딱하게 되는 토양은 파일을 쌓는 동안 건조한

영양염류를 공급하는 것이 더욱 효과적이다.

그림 추출방법으로 운전하기 위한 공기주입 시스템15.

영양염류 공급은 영양염류 요구량을 계산하고 바이오파일패드에서 토양을

파일화하는데 알려진 영양염류의 비율을 적용해서 조절한다 그림 은 토양의. 16

양에 따라 첨가해야할 영양염류의 양을 결정하는데 사용할 수 있는 영양염류

공급 계산 작업표이다 이 예시에서는( yd3 토양당 영양염류를 나타낸다 부lb ).

록 는 영양염류 공급요구량 계산에 대한 자세한 예를 제시한 것이다 용액으B .

로서 영양염류를 공급할 때 적용비율은 용액의 영양염류 농도치 용액의 유속, , ,

그리고 적재기에 의한 토양의 체적 적용비율을 구해 조절한다 영양염류 용액.

은 침출수 집수탱크에서 만들 수 있으며 배출펌프와 정원호스를 사용하여 공,

급할 수 있다 유속은 영양염류 용액으로. 19 L(5 용량의 양동이를 가득 채gal)

우는데 걸리는 시간으로 계산되어질 수 있다.

토양에 건조영양염류를 사용할 때에는 양동이로 무게를 측정하고 토양에

적절한 양을 사용한다.

바이오파일 영양염류 공급 작성표바이오파일 영양염류 공급 작성표바이오파일 영양염류 공급 작성표바이오파일 영양염류 공급 작성표

영양원1, :

예 요소a. N ( : ) 중량분율 요소N ( =0.46)(a)

예b. P ( : (NH4)2HPO4) 중량분율P

예c. K ( : K2SO4) 중량분율K

토양내 총유기탄소양2. : 건조토양 실험결과로 얻어짐 모를 경우 아래와 같이 계산한다mg/kg . . , :

토양내 탄화수소 오염물질의 평균농도a. = 건조토양mg/kg

오염물질내 평균 탄소농도b. = line 2a. × 0.8 = 건토토양mg C/kg

바람직한 비 적용성시험으로 결정되는데 그렇지 않으면 을 사용한다3. C:N:P:K . , C:N:P:K = 100:15:1:1 .

건조토양 당 첨가하는 영양염류의 양 모를 경우 영양염류 공급이전의 토양내 함유량은 무시하4. kg ( , N, P, K

는 것으로 가정한다.)

토양의 용적밀도5. = kg/m3.(b) 모를 경우( , 1,400kg/m3으로 가정한다)

토양6. m3당 필요한 영양염류 :

a. kg N/m3 토양 = line 4a. × line 5 ÷ 1,000,000 = kg N/m3 토양

b. kg P/m3 토양 = line 4b. × line 5 ÷ 1,000,000 = kg P/m3 토양

c. kg K/m3토양 = line 4c. × line 5 ÷ 1,000,000 = kg K/m

3토양

7. yd3토양당 필요한 영양염류lb :

a. lb N/yd3 토양 = line 6a. × 1.69 = lb N/yd3 토양

b. lb P/yd3토양 = line 6b. × 1.69 = lb P/yd

3토양

c. lb K/yd3 토양 = line 6c. × 1.69 = lb K/yd3 토양

바이오파일로 처리되는 총토양부피8. : yd3

9. yd3 토양당 첨가되는 영양원lb :

a. line 7a. ÷ line 1a. = lb N/yd3 토양

b. line 7b. ÷ line 1b. = lb P/yd3 토양

c. line 7c. ÷ line 1c. = lb K/yd3토양

바이오파일에 필요한 총영양원10. lb :

line 9a. × line 8 = 구해진 원lb N (c)

line 9b. × line 8 = 구해진 원lb P

line 9c. × line 8 = 구해진 원lb K

중량분율(a) = % ÷ 100.

(b) 1kg/m3 = 1.688lb/yd3

모든 질소는 단일원으로부터 유래되는 것으로 가정(c) .

적용할 수 없음NA = .

그림 영양염류 공급 계산 작업표16.

수분 공급수분 공급수분 공급수분 공급5.1.55.1.55.1.55.1.5

파일에서 충분한 수분량 일반적으로 포장용수량의( 70 ～ 95 은 오염물질%)

의 생분해에 있어 매우 중요한 인자중에 하나이다 적당한 날씨에서 바이오파.

일은 일반적으로 최초 수분량에서 1～ 2 무게 가 감소된다 따라서 파일이 시%( ) .

공될 때 바이오파일이 충분하게 수분이 공급되면 대개 관개시스템이 필요 없게,

된다 수분공급에는 다음 세 가지 방법이 사용 된다. .

토양이 저장패드에 있는 동안에 수분을 첨가시킨다- .

파일이 시공되고 있을 때 수분을 첨가한다- .

파일의 상층부에 길게 관개시스템을 설치한다- .

토양이 저장패드에 있는 동안 호스와 스프링클러를 사용하거나 핸드오거,

를 사용해서 파일에 부분적으로 구멍을 뚫고 구멍에 물로 채워 수분을 공급할

수 있다 스프링클러를 이용하여 파일 상층에서부터 관개하는 것은 토양이 딱.

딱하게 굳었거나 너무 단단해서 수분을 신속하게 흡수할 수 없을 경우에는 과

도하게 넘쳐흐를 수 도 있다 핸드오거로 구멍을 내서 수분을 공급하는 경우는.

상층에서 관개하는 것보다 더 충분히 수분공급이 이루어져서 수분이 토양을 통

해 배수될 수 있다.

파일이 시공되는 동안에 수분을 공급하는 것은 효과적인 방법일 수도 혹은

아닐 수도 있다 만약 토양이 파쇄 되거나 혼합되어 진다면 처리된 토양 한배. ,

치당 정확한 수분이 공급될 수 있다 그러나 토양을 패드에 급하게 쌓아올려.

파일을 만들 경우 적재기의 버킷들 사이에서 공급될 수 있는 수분의 양은 단지

총수분요구량의 일부만 공급될 수 있다. 그럼에도 불구하고 물을 토양에 뿌리,

는 것은 모든 파일의 깊이에서 토양에 적절한 양의 물이 고르게 공급되게 된다.

공급하는 물의 양은 시공전 토양의 수분함량 물호스로부터 나오는 물의,

유속 및 적하기에 포함된 토양의 부피를 측정하여 계산할 수 있다.

초기토양시료를 채취하여 수분함량을 포함한 여러 항목을 실험실에서 분석

한다 그러나 바이오파일을 시공하는데 실제로 필요한 인자는 토양이 수화되었.

을 때의 포장용수량의 비율 이다 토양의 포장용수량을 측정하기 위한 방법(%) .

은 부록 에 제시하였다D .

대부분의 부지에서 초기수분공급을 한 다음에 파일에 추가로 수분을 공급,

할 필요는 없다 그러나 필요하다면 시공이 완료된 후에 세류관개 시. ( )細流灌漑

스템을 이용하여 수분을 공급할 수 있다 그림 세류관개 시스템은( 17). ( )細流灌漑

빠른 유속을 사용해서 야기되는 물웅덩이의 형성과 물이 흘러넘치는 것을 막기

위해 저속에서 물을 공급한다 세류관개 는 물이 바이오파일 표면전체. ( )細流灌漑

에 균일하게 흩어 뿌려지도록 설계한다 세류관개 시스템을 통해 나오. ( )細流灌漑

는 물의 유속은 간단한 로타미터 액체유량측정기 로 측정할 수 있다 일단 필요( ) .

한 물의 양이 바이오파일에 공급되면 세류관개 시스템의 작동을 중지, ( )細流灌漑

한다 세류관개 시스템은 네가지 장점이 있다. ( ) .細流灌漑

파일이 쌓여진 후에 바이오파일에 수분을 공급하는데 편리하고 효과적인 방-

법이다.

낮은 유속은 파일로부터 물이 넘쳐흐르는 것을 최소화한다- .

감독없이 시스템을 운전할 수 있다- .

이 방법에 의한 관개는 균일한 수분의 살포가 가능하다- .

세류관개 시스템은 세가지 단점이 있다( ) .細流灌漑

다른 관개시스템의 형태에서는 요구되지 않는 초기비용이 들어간다- .

설치시간이 필요하다- .

- 세류관개 가 파손될 경우( )細流灌漑 과도한 침출수의 원인이 될 수 있다.

그림 전형적인17. 세류관개 시스템( )細流灌漑

침출수 집수시스템 선택사항침출수 집수시스템 선택사항침출수 집수시스템 선택사항침출수 집수시스템 선택사항5.1.6 ( )5.1.6 ( )5.1.6 ( )5.1.6 ( )

본 지침에서 설명하는 바이오파일의 형태는 침출수 형성을 최소화하도록

설계되어 있다 따라서 침출수 집수시스템의 설치는 특별한 상황이나 규정에.

의한 지시가 없다면 물매턱 차수막이 파일의 바닥층으로 이동하는 물이나 침,

출수를 포함하도록 설계되었기 때문에 불필요하게 된다 그러나 만약 침출수.

집수시스템이 필요하다면 어떠한 침출수도 침출수 집수파이프로 흐르도록 바,

이오파일 기초가 파일의 한쪽 모서리로 경사지게 하거나 차라리 공기주입시스

템과 침출수 집수가 통합되도록 시공되어야 한다.

만일 분리수거 파이프가 사용되면 그것은 침출수 집수통이나 탱크에 이르,

는 구멍이 없는 5.1 cm(2 직경의 파이프에inch) PVC 5.1 cm(2 직경의 가inch)

는 구멍이 있는 파이프가 연결되어야 한다 만약 침출수 집수통이 사용되PVC .

면 바이오파일 기초의 경사면 아래에 위치하여야 하고 플라스틱탱크와 같은,

불투수성층으로 처리된 것이어야 한다.

만약 지상에 침출수 집수탱크가 사용되면 탱크의 부피가 충분히 포함될, ,

만큼 큰 물매턱과 기초와 같은 차 오염지역내에 설치하여야 한다 펌프는 침2 .

출수를 수거파이프에서 지상저장탱크로 보내는데 필요하다 탱크크기는. 1,895

～ 5,685 L(500 ～ 1,500 용량의 범위이다gal) .

침출수 집수시스템과 바이오파일 관개시스템이 모두 설치될 때에는 침출수

를 관개라인을 통해 파일로 다시 재활용할 수 있다.

바이오파일 쌓기바이오파일 쌓기바이오파일 쌓기바이오파일 쌓기5.1.75.1.75.1.75.1.7

토양 준비토양 준비토양 준비토양 준비5.1.7.15.1.7.15.1.7.15.1.7.1

오염된 토양은 바이오파일 패드위에 적하하거나 바이오파일을 쌓기 전에

처리한다 바이오파일 기술을 선택하는데 필요한 초기토양특성 자료들은 토양.

혼합이나 파쇄의 필요성을 확인하기 위한 정보를 제공한다 이들 자료는 입자.

크기 점토와 미사의 함량 그리고 공극부피를 포함한다 토양처리에는 큰 바위, , .

와 같은 덩어리들을 선별하는 작업이 포함될 수 있으며 다음에 토양을 분쇄하,

고 팽화제를 사용해서 토양을 혼합하는 작업을 한다 필요한 처리범위는 토양.

의 종류 토양의 조성 오염정도에 따라 달라진다 예를 들면 낮은 토양공극을, , . ,

가진 토양 공극부피( < 25 은 파일에 공기가 흐르는 것을 방해한다 쌀겨 조%) . ,

각낸 판지 톱밥과 같은 팽화제를 첨가하는 것은 토양매질안의 공극을 증가시,

키고 따라서 파일내 공기흐름을 개선할 수 있다 일반적으로 토양은 분쇄나, . ,

혼합단계 이전에 선별작업을 할 필요가 있는데 그것은 분쇄 및 혼합장비가 손,

상되는 것을 막기 위함이다 전형적인 토양처리장비는 다음과 같다. .

버킷 로더 스키드스티어 로더- / (skidsteer)

크고 무거운 물질 제거용 평행 스크린- ,

작은 입자의 선별을 위한 회전식 혹은 진동식 스크린-

토양 분쇄기-

토양의 무게를 재고 혼합하고 영양염류 팽화제 물을 포함한 개선제 사용을- , ,

위한 Knight ReelAuggieTM과 같은 토양혼합기

분쇄나 혼합이 필요하지 않은 토양은 기술적인 선별과정 없이 바이오파일

에 적용할 수 있다 토양혼합기가 사용되는 장소의 경우에는 수분과 영양염류. ,

가 토양과 함께 혼합기 안에서 첨가될 수 있다 영양염류 공급은 에서 수. 5.1.4 ,

분공급은 에서 이미 설명하였다5.1.5 .

파일 쌓기파일 쌓기파일 쌓기파일 쌓기5.1.7.25.1.7.25.1.7.25.1.7.2

토양준비작업 이후에는 로더를 이용하여 바이오파일패드에 토양을 놓는다.

뒤에서 앞쪽으로 각 열들에 토양을 채우므로 해서 쌓아지게 되는데 이는 한쪽

면에서 시작하여 다른쪽면으로 이동하면서 패드의 각 열에 토양을 채워 원하는

높이 1.5 ～ 2.4 m(5 ～ 8 까지 파일을 쌓는 것이다 후방 이라는 것은 공기주ft) . “ ”

입헤더가 있는 쪽을 말한다 또한 후방 은 적재기가 출입하는 쪽의 반대에 위. “ ”

치한 셀기초를 말하기도 하다 전방 이라는 용어는 로더가 바이오파일 패드에. “ ”

출입하는 면을 칭하기도 한다.

파일을 쌓을 때 로더를 공기주입파이프를 지나서 운전하지 않도록 주의해

야 한다 또한 물매턱에 손상을 주는 것을 막기 위해 반대측면 공기주입다기. , ,

관헤더는 로더가 물매턱을 지나가지 않고 깨끗한 토양기초안으로 직접 들어갈

수 있도록 제거할 수 있다 다른 대안으로는 로더가 물매턱의 간격을 메워서. ,

토양경사로를 형성하도록 할 수 있다 영구 바이오파일 셀의 경우에는 경사로. ,

를 설치할 수 있다 상대적으로 평탄한 더미를 쌓기 위해 로더 운전자는 파일. ,

이 건설되는 동안 열과 열사이의 안과 바퀴자국의 바깥까지도 채워야 한다 파.

일은 파일덮개에 우수에 의한 물웅덩이가 생기는 것을 막기 위해 평탄한 상층

과 한쪽측면에서 다른 쪽까지 완만한 경사가 있어야 한다 파일 꼭대기에 대한.

필요한 형태를 사전에 적재기 운전자에게 조언하는 것은 적절한 파일 꼭대기

마무리를 확실하게 하는데 도움을 줄 것이다.

토양이 바이오파일 패드에 사용될 때 로더 운전자가 토양파일과 봉쇄턱,

사이에 0.3 ～ 0.6 m(1 ～ 2 넓이의 공간을 남겨두도록 해야 한다 이 공간은ft) .

최종파일높이에 이르고 파일상층이 적재기에 의해 완만해지고 수분이 파일에, ,

공급될 때 토양이 물매턱 밖으로 넘치는 것을 방지하기 위한 것이다.

토양이 사용된 후에는 초기에 제거된 물매턱을 재설치하거나 토양경사로,

를 제거하고 파일에 첨가한다. 382 m3(500 yd3 시스템 용량을 위한 바이오파일)

의 규격은 15.2 m × 18.3 m × 2.4 높이m (50 ft × 60 ft × 8 높이 이고ft ) , 1.25 :

의 측면대 높이비의 파일 경사를 이룬다 그림 는 시공되는 파일 규격을1 . 14

나타낸다.

토양가스 관측정 설치토양가스 관측정 설치토양가스 관측정 설치토양가스 관측정 설치6.1.7.36.1.7.36.1.7.36.1.7.3

토양가스 관측정은 바이오파일내의 토양가스를 채취하는데 이용되고 파일,

을 쌓을때 설치할 수 있다 토양가스에서 수집할 수 있는 자료는 산소. (O2 이),

산화탄소(CO2 농도 등이다 전형적인 관측정의 시공은 그림 에 설명), TPH . 18

되어 있다 관측정은 직경. 0.64 cm(0.25 의 나일론 또는 폴리에틸렌 시료채inch)

취 튜브에 연결할 수 있고 적재기가 관측정 위에 토양을 채우므로 해서 고정,

된다 관측정의 이상적인 깊이는 파일상층의 아래에서 약. 0.9 ～ 1.2 m(3 ～ 4 ft)

이어야 하고 오염되지 않은 토양 위로 최소한, 0.3 m(1 는 되어야 한다 그림ft) (

관측정의 위치는 파일의 모서리부분 중앙 공기주입 파이프상부 대 파이19). , ,

프 사이와 같은 다양한 파일 위치에서 측정할 수 있도록 배치한다 직경. 0.64

m(0.25 의 시료채취관은 가장 가까운 관측정쪽의 봉쇄턱 바깥쪽으로inch) 1.5

m(5 정도 길이가 되도록 충분히 길어야 한다 봉쇄턱 바깥쪽으로 시료채취ft) .

관을 길게 만드는 것이 플라스틱 파일덮개 위로 올라가거나 자르는 불편 없이,

관측정에 쉽게 접근할 수 있다.

토양가스 관측정의 위치가 기록하고 모든 관측정은 데이터 기록을 위해,

라벨을 붙여야 한다 설치되는 관측정의 수는 데이터 수집 요구량에 따라 달라.

질 것이다 일반적으로 각. , 382 m3(500 yd3 규모의 바이오파일에) 6 ～ 개의 관8

측정이면 충분하다.

그림 전형적인 관측정의 설치18.

바이오파일내의 토양온도를 측정하기 위해 관측정에 열전온도계를 설치,

할 수 있다 토양가스 시료채취관에 따라 와이어는 패드의 물매턱을 지나 뻗을. ,

만큼 길어야 한다 필요하다면 토양의 수분량을 측정하기 위해 수분센서를 설. ,

치할 수 있다.

그림 관측정에서의 관입 기술19.

초기 시료채취초기 시료채취초기 시료채취초기 시료채취5.1.7.45.1.7.45.1.7.45.1.7.4

초기 바이오파일의 상태를 확인하기 위해 시공이 완료된 바이오파일에서

시료채취를 하는 것은 처리기간동안의 분해과정 미생물의 활성 및 수분TPH ,

의 변화에 대한 기준값으로 활용할 수 있다 시료채취의 형태는 두가지로 토양.

및 토양가스 시료이다.

토양시료는 에서 설명한 것처럼 핸드오거를 사용해서 채취한다 최소한 매5.3 .

76.5 m3( 100 yd3 마다 하나의 토양시료를 채취해야 한다 오염과 토양특성 분포) .

가 균질하지 않을 경우는 38.3m3 (50yd3 에 하나의 시료채취 주기로 시료채취)

하는 것이 이상적이다 토양시료들을 실험실로 옮겨 초기 농도 농. , TPH , BTEX

도 수분함량 토양중 미생물농도 그리고 중금속농도를 확인하기 위해 분, , pH, ,

석한다.

토양가스 시료는 바이오파일이 시공되는 동안에 설치한 관측정을 통해 가

스시료를 채취한다 토양가스중 산소. (O2 이산화탄소), (CO2 농도는 토양가), TPH

스 검출기를 통해 직접 시료채취를 하여 측정할 수 있다 첫 번째 검출기는:

산소(O2 이산화탄소), (CO2 측정용이고 두 번째는 측정용 검출기다 오프) , TPH .

라인에서의 시료채취를 위해 토양가스를 진공펌프를 통해서, TedlarTM 샘플백

에 포집할 수 있다 채취한 가스시료는 분석을 위해서 실험실로 옮긴다. .

토양가스 시료채취는 공기주입 시스템의 효율성을 확인하고 호흡율 시험,

에 따른 미생물활성도를 확인하는데 사용할 수 있다 배치된 시스템이 운전된.

후에 다른 관측정에서의 토양가스의 산소, (O2 농도는 공기주입 효과의 지표가)

된다 상대적으로 일관된 산소. (O2 농도는 파일의 균일한 공기주입을 나타내는)

것으로 매우 바람직하다 공기주입과 함께 두 번째 고려사항은 공기의 유속이, .

충분해야 하는 것이다 토양가스내의 산소. (O2 농도가) 15 20～ 로 측정된 것은%

공기 유속이 충분하다는 것을 나타낸다.

호흡율 시험은 분해율과 관련된 미생물 활성도를 확인하기 위해 수TPH

행한다 호흡율 시험은 공기주입펌프를 멈춘 상태에서 수행되고 시간에 따라. ,

감소하는 산소(O2 농도와 증가하는 이산화탄소) (CO2 농도를 측정한다 산소) .

(O2 농도가 급속히 감소하면 미생물의 활성이 크다는 것이다 호기성미생물들) , .

은 를 분해하기 위해 산소TPH (O2 를 필요로 하기 때문에 시간당 소비되는 산)

소(O2 의 양 소비율 은 대표적인 화합물로써 헥산을 사용했을때의) ( ) TPH TPH

분해와 연관된다고 할 수 있다 식은 산소. (1) (O2 소비와 분해와의 상관관) TPH

계를 나타낸 것이다.

C6H14 + 9.5O2 6CO→ 2 + 7H2O (1)

부록 에는 호흡율 시험결과로부터 분해율을 계산하는 단계적인 방법을C TPH

제시하였다.

토양시료의 양 채취깊이 채취위치 그리고 관측정을 부지 기록부에 기록하, ,

여야 한다 토양가스 데이터는 측정하는 즉시 기록해야 한다. .

덮개 설치덮개 설치덮개 설치덮개 설치5.1.7.55.1.7.55.1.7.55.1.7.5

토양시료를 채취한 후에 덮개를 설치할 수 있다 덮개는 와 같은 방. HDPE

수플라스틱 재질이어야 하고, 22.9 ×22.9 m(75 × 75 의 면적은 되어야 한다ft) .

두께는 약 12～ 20 로 덮개가 잡아당김이나 찟어짐에 견딜 수 있을 만큼 충mm

분이 두꺼워야 한다 덮개의 색깔은 검정색이거나 다른 불투명한 색이어야 한.

다 흰색은 태양광선을 반사하기 때문에 적합하지 않다. .

바이오파일에 덮개를 설치하기 전에 체크해야 할 것은 관측정의 시료채취

관이 물매턱을 지나 연장되는 것을 확실하게 하는 것인데 이는 향후 토양가스,

를 채취하기 위한 접근이 용이하도록 시료채취관이 물매턱과 덮개 사이에 끼워

질 필요가 있기 때문이다 또한 덮개를 설치하는 동안 찢어지는 것을 방지하기. ,

위해 와이어 강철봉 들쭉날쭉한 바위와 같은 예리한 물체들은 바이오파일 상, ,

층에서 제거하어야 한다 바이오파일 중앙부는 집수가 될만한 저지대가 없도록.

평평하게 만든다 덮개에 구멍이 있으면 파일로 빗물이 스며들어 침출수의 문.

제가 발생할 수 있기 때문에 우선 펼쳐서 구멍이나 물방울이 있는가를 세밀하

게 검사해야만 한다.

일단 덮개를 바이오파일에 덮어씌우고 개의 측면에 있는 물매턱 넘어까지4

펼쳐지면 나무물매턱과 5 cm × 10 cm(2 inch × 4 에 길이inch) 1.8 m(6 인 빔ft)

의 접합부 사이에 끼워 넣으므로서 안전하게 고정할 수 있다(beam) . 5 cm × 10

cm(2 inch × 4 빔 들은inch) (beam) 7.6 cm(3 길이의inch) 0.8 cm(5/16 래그inch)

나사를 사용해서 고정할 수 있다 나사는 드릴로 조작할 수 있도록 나사머리가.

육각형이어야 한다 빔 들 사이에. (beam) 5 ～ 20 cm(2 ～ 8 의 공간을 남겨두inch)

어 우수가 흘러갈 수 있는 수로를 만들어 준다 빔 이 설치될 때 덮개를. (beam)

파일에 꼭 맞도록 덮는다 꼭 맞게 씌워진 덮개는 느슨한 덮개보다 강한 바람.

에 덜 찢겨질 것이다.

5 cm × 10 cm(2 inch × 4 빔 들이 덮개와 물매턱에 붙여졌을 때inch) (beam)

파일의 표면을 가로질러 덮개를 고정하는데 나일론 끈을 사용할 수 있다 끈을.

묶기 위해 세 개의 고정나사를 봉쇄물매턱의 각 측면에 박는데 각 측면의 중, ,

앙부에 하나가 설치하고 중앙부에서 같은 거리의 양 측면에 나머지 두 개의,

고정나사를 설치한다 나일론 끈은 그림 에서 보여주는 것과 같이 고정나사. 20

를 통해서 파일 위로 자 형태로 묶어준다"V" .

그림 나일론 끈으로 바이오파일 덮개를 고정시키는 형태20.

영구 바이오파일 설계영구 바이오파일 설계영구 바이오파일 설계영구 바이오파일 설계5.25.25.25.2

영구 바이오파일의 크기와 덮개는 임시 바이오파일 시스템과 동일하다 전.

체적인 필요 시설공간은 향후 확장이 요구될 때 추가되는 지원설비와 공간때문

에 임시 바이파일 시스템보다 크다 영구 바이오파일 부지를 계획할 때는 다음.

과 같은 질문들을 받게 된다.

한달에 얼마만큼의 토양을 처리할 것인가- ?

양은 실제로 필요한 바이오파일 셀수를 계산하는데 사용될 것이다.

바람직한 추가 지원형태는 무엇인가- ?

향후 확장하는데 필요한 것이 있다면 그것이 무엇인가- ?

영구 바이오파일 설계에 있어 설치하는 것 이상의 영구적인 부지가 가져야

하는 형태는 부지마다 다를 것이다 이 장에서는 일반적으로 바이오파일 부지.

의 정형화된 형태에 중점을 두었는데 그것은 바이오파일 패드 공기주입 시스, ,

템 침출수 집수시스템 수분공급 시스템 영양염류공급 등을 설계하는 것이다, , , .

또한 바이오파일 부지는 장비저장건물 지정장비 정화패드 사무실과 제어센터, , ,

와 같은 건물의 지원설비들이 개선되야 한다 다른 잠재적인 형태는 부지를 나.

가고 들어오는 토양의 양을 추정할 수 있는 트럭의 크기와 개선된 진입로 및

장비조작지역 등이다 설비가 개선되는 범위는 부지 특성적 요구사항과 이용.

가능한 예산에 따라 달라지게 된다.

콘크리트 바이오파일 패드콘크리트 바이오파일 패드콘크리트 바이오파일 패드콘크리트 바이오파일 패드5.2.15.2.15.2.15.2.1

임시 바이오파일과 영구 바이오파일 설계의 주요 차이점은 패드시공에 있

다 영구 바이오파일 설계에는. 15.2 m × 18.3 m(50 ft × 60 면적의 콘크리트ft)

패드가 있어야 할 것이다 그림 은 영구 바이오파일 셀의 일반적인 시공 방. 21

식을나타내고 있다 그림 에 주어진 예는. 21 17.8 cm(7 두께의 콘크리트 패inch)

드로 15.2 cm(6 두께의 보호모래층이 조밀하게 꽉 차 있는inch) 45.7 cm(18

두께의 기초에 설치하는 것을 나타내었다inch) .

그림 실제 바이오파일 개략도21.

임시 바이오파일 패드 차수막은 조밀한 기초에 놓인 60 차수막mm HDPE

인데 영구 패드 차수막은 모래층 아래에 직접 설치한 토양합성 차수막에 놓여,

진 60 시트로 구성되어야 한다 모래층은 조밀하게 채워진 곳에 있mm HDPE .

는 돌로부터 보호해주는 역할을 한다 차수막 시트 위와 아래에 위치한. HDPE

토양합성 라이너는 부수적인 보호기능을 한다.

임시 바이오파일과 달리 공기주입 분기관은 콘크리트 수로안의 경사면 아,

래에 설치되고 콩자갈이나 유사물질로 덮여진다 침출수 물매턱은 약. 15.2 cm(6

높이로 콘크리트로 시공하고 꼭대기에inch) , 5.1 cm × 15.2 cm(2 inch × 6 inch)

의 압축처리된 목재 을 콘크리트 고정장치를 가진 물매턱의 양 측nailer strip

면에 부착하여야 한다 공기주입 분기관은 유주입정의 반대편에 있는 다른 두.

측면에는 5.1 cm × 15.2 cm(2 inch × 6 이 물매턱의 꼭대기에inch) nailer strip

고정되어야 하는데 그 이유는 적재기가 측면에서부터 바이오파일에 접근할 수,

있기 때문이다 이 은 임시 바이오파일에서 사용했던 것과 유사한. nailer strip

방식으로 덮개를 바이오파일 패드에 고정시키는데 사용될 것이다 이와 함께. ,

적재기의 접근이 용이하도록 하기 위해 적재기가 들어갈 패드측면에 있는 물,

매턱의 양 측면에 콘크리트 경사로가 건설되어야 한다 그림 는 적재기가 측. 22

면 접근을 용이하게 할 바이오파일 측면의 시공에 대한 설명이다 실제 패드설.

계는 부지의 상태와 의뢰인의 요구사항에 따라 달라질 수 있다.

공기주입 시스템공기주입 시스템공기주입 시스템공기주입 시스템5.2.25.2.25.2.25.2.2

15.3 m × 18.3 m (50 ft × 60 규모의 경우 패드의 설계에는 세 개의 공기ft) ,

주입 분기관이 있어야 하고 따라서 콘크리트 패드에 세 개의 수로가 있어야,

한다 임시 파일과는 다르게 공기주입 분기관은. , 16.5 ～ 27.9 cm (6.5 ～ 11 inch)

깊이로 17.8 cm (7 폭의 콘크리트 수로의 경사면 아래에 설치하고 콩자갈inch) ,

이나 유사물질을 덮는다 그림 공기주입 분기관은( 23a). 5.1 cm (2 직경의inch)

파이프로 조립한다 각 공기주입 분기관의 처음PVC . 3 m (10 는 유연성이 있ft)

는 파이프이어야 한다 나머지. 12.2 m (40 는 가는 구멍의 파이프이어야 한다ft) .

그림 용이한 접근을 위한 실제 바이오파일 측면 시공22.

공기주입 분기관이 콘크리트 물매턱을 관통한 곳은 금이 간 파이프를 교,

체하기 위해 콘크리트 봉쇄턱을 절단하는 위험을 줄이기 위해서 5.1 cm (2 inch)

직경의 아연도금강 파이프를 사용하도록 한다 그림 콘크리트와 접촉하는( 23b).

면에 있는 모든 아연도금강은 밀리 플라스틱 테이프로 테이핑한다 수로에는10 .

공기주입 파이프가 파일 안에 12.2 m (40 가 뻗어있기 때문에 대기압으로부터ft) ,

파일안의 공기흐름이 단락하는 것을 막기 위해서 약 12.2 m (40 길이로 해야ft)

할 것이다 큰 패드일 경우 공기주입 수로의 길이와 수량은 적절하게 조절한. ,

다.

그림 영구적인 바이오파일 통기시스템 설계23. (a) (b)

공기주입 분기관수로들은 침출수 집수탱크에 이르는 침출수 집수수로와 연

결될 수 있다 그림 는 공기주입 수로이다 일반적으로 침출수는 공기주입 수. 23 .

로에 모이기 때문에 수로들은 공기주입 헤더 파이프와 평행하고 침출수 집수, ,

조에 이르는 침출수 집수 수로쪽으로 1～ 도 정도의 기울기를 가져야 한다2 .

만일 공기주입 시스템이 추출방법으로 작동되면 침출수 집수 시스템은 그림, ,

장 에서 보여준 것과 같이 공기주입 시스템안에 통합될 수 있다2(2 ) .

공기주입 시스템은 타이머 스위치나 산소on-off (O2 센서가 있어 루프가)

피드백됨으로써 제어되는 다양한 속도의 진공펌프를 사용하여 자동화할 수 있

다 산소. (O2 센서는 바이오파일의 여러 위치로부터 토양가스 시료에서 측정값)

을 평균하고 규정에 근거한 제어절차로 진공펌프 속도를 맞춰서 사용한다 과, .

도한 공기주입은 너무 빨리 토양을 건조시킬 수 있다 파일의 산소. (O2 농도를)

측정하는데 있어 공기 유속을 제어하기 위해 단순처리 제어루프를 사용하는 것

은 바이오파일의 과도한 공기주입을 막아줄 것이고 바이오파일의 배치, (batch)

시험을 하는 동안 수분을 보충할 필요성을 줄이거나 제거해 줄 것이다.

에서 설명한 것처럼 공기는5.1.3 , 1,120 W (1.5 의 원심송풍기나 약hp) 120

로 공기를 추출할 수 있는 회전식 양성전위 송풍기를 사용해서 바이오파scfm

일로부터 추출한다.

침출수 집수 시스템침출수 집수 시스템침출수 집수 시스템침출수 집수 시스템5.2.3.5.2.3.5.2.3.5.2.3.

침출수 집수 시스템은 공기주입 파이프 수로와 물매턱의 안쪽에 있는 공기

주입 헤더 파이프에 평행한 10.2 cm ～ 15.3 cm (4 inch ～ 6 의 침출수 집수inch)

관으로 구성된다 집수 수로는 직경. 5.1 cm (2 직경의 가는 침출수inch) PVC

집수관이 있는 수로의 끝부분을 향하여 1～ 도의 경사를 가져야 한다 집수관2 .

은 콘크리트 물매턱을 관통하는 5.1 cm (2 아연도금강 결합부에 연결되고inch)

다시 침출수를 침출수 집수조로 이송시키는 이동펌프에서 나오는-hp 5.1⅓ cm

(2 의 이송관과 연결된다 펌프는 가는 구멍이 뚫려있는 침출수inch) PVC . PVC

집수관에 설치된 에 의해 작동된다 시스템은 저장된 침출수가 에서LLC . 5.2.4

설명할 관개자동화 시스템를 경유하여 바이오파일에 다시 재순환되도록 설치할

수 있다 침출수 집수 시스템은 그림 장 에서 보여준 것처럼 공기주입 시스. 2(2 )

템과 선택적으로 통합될 수 도 있다.

관개 자동화 시스템관개 자동화 시스템관개 자동화 시스템관개 자동화 시스템5.2.45.2.45.2.45.2.4

관개시스템은 일반적으로 필요하지 않으나 건조한 날씨에는 필요할 수도

있다 그림 는 전형적인 관개 자동화시스템을 나타내었다 시스템은 물매턱과. 24 .

덮개 사이로 급수하는 보통의 급수라인에 연결된 3～ 개의 분리된 스트립4

안에 바이오파일을 넘어 설치된 유연한 적하라인이나 호스로 구성되어(strips)

있다 관개시스템은 토양내 수분이 정해진 습도 아래로 떨어지면 물밸브가 작.

동하게 하는 수분센서를 바이오파일안에 설치하므로서 자동화할 수 있다 또한.

관개라인은 수동 혹은 타이머 스위치를 이용해서 선택적으로 작동될 수 있다, .

그림 설치된 관개 시스템의 개략도24.

영양염류 공급영양염류 공급영양염류 공급영양염류 공급5.2.55.2.55.2.55.2.5

영양염류는 여러 가지 방법으로 공급될 수 있다 가능하면 영양염류는 바. ,

이오파일이 쌓아질 때 공급되어야 하는데 바이오파일을 시공할 때 토양과 함,

께 영양염류를 혼합하거나 바이오파일 셀에 토양을 쌓을때 미리 산정한 농도,

의 영양염류 용액을 뿌려주거나 또는 토양의 각 버킷에 건조영양염류를 공급하

는 방법이 있다 표 는 바이오파일 처리를 위해 토양의 영양염류 함유량의 조. 3

절을 위해 사용할 수 있는 몇가지 농업용 화학약품의 성분을 나타내었다.

관개시스템은 영양염류를 용해시켜 영양염류를 공급하는 시스템과 액상의

영양염류를 공급하는 것 등 이중으로 운영할 수 있다 영양염류를 공급하기 위.

해 관개시스템을 사용하는 것은 예를 들어 배치처리가 개월 이상 소요되는 곳4

이나 초기에 공급한 것 이상으로 영양염류를 공급해야 유리한 곳에서는 상당,

히 유용하다 후자의 한 예로 분해하기 어려운 오염물을 처리하기 위해 보조탄.

소원으로 공통대사산물이 필요한 곳을 들 수 있다.

표 영양원의 형태3.

명 칭명 칭명 칭명 칭 분자식분자식분자식분자식 분자량분자량분자량분자량%%%%

N:P:KN:P:KN:P:KN:P:K

Urea

Superphosphate

Potassium sulfate

Diammonium phosphate

CO(NH2)2

Ca(H2PO4)2

K2SO4

(NH4)2HPO4

60.03

234

174

129

46:0:0

0:27:0

0:0:45

22:24:0

토양 처리토양 처리토양 처리토양 처리5.2.65.2.65.2.65.2.6

토양을 선별 파쇄 혼합해야 할 필요성은 부지에 따라서 다양할 수 있다, , .

영구 바이오파일 설비에 있어서 토양처리장비의 필요성은 토양형태와 오염농,

도에 따라 달라지게 된다 토양상태을 개선시킬 필요성은 토양처리장비의 구입.

이나 임대 등의 추가비용과 비교 검토되어야만 한다.

일반적으로 농도가, TPH 50,000 을 초과하는 토양은 비오염토양 또mg/kg

는 덜 오염된 토양과 혼합하거나 유기성 보조재와 혼합하게 된다 점토나 미사.

성분의 함량이 높거나 공기흐름이 제한적이지 않은 토양은 파쇄와 쌀겨 톱밥, ,

잘게 분쇄한 마분지와 같은 팽화제와 함께 혼합하는 것이 필요할 것이다 공기.

흐름의 제한은 토양의 공극부피가 이하일 경우에 발생하는 것으로 정의25 %

하고 있다 고도로 오염된 어떤 토양은 크고 질척질척한 덩어리 형태로 단단하. ,

게 굳어진다 공기는 이러한 토양을 효과적으로 통과할 수 없다 그 결과 미생. . ,

물분해율과 오염에 대한 최종적인 분해량이 감소하게 된다.

토양을 파쇄하고 필요에 따라 팽화제와 함께 혼합하는 것은 토양입자의 표

면 대 부피비를 증가시키고 따라서 산소, (O2 를 접하게 되는 오염물의 양이 증)

가되며 더불어 미생물분해가 증가한다 토양을 파쇄기에 넣기전에 큰 돌과 금, .

속막대기 타이어와 같은 이물질들을 제거하기 위한 선별과정이 필요하게 된다, .

토양에서 이물질을 선별하는 것은 파쇄기를 보호하고 파쇄기로부터 사출물이

튀어나오는 위험을 줄일수 있다 파쇄할 때 토양은 패들혼합기와 같은 토양혼. ,

합기에 공급된다 이 혼합기는 트럭에 설치하거나 고정할 수 있고 개량될 토양. ,

과 공급될 물의 양을 측정하기 위해 적하셀에 함께 장착할 수 있다 혼합기는.

영양염류를 혼합하는 것과 필요한 수분의 양을 공급할 수 있도 있다 토양 혼.

합기를 보유하는 것은 부지 운영자에게 토양준비에 관하여 이상적인 상황을 제

공한다 전형적인 토양처리과정은 그림 장 에 설명되어 있다. 3(2 ) .

시료채취 및 분석시료채취 및 분석시료채취 및 분석시료채취 및 분석5.35.35.35.3

이 장에서는 바이오파일 설계와 일상적인 모니터링활동을 위해 필요한 시

료채취 및 분석방법의 개요를 설명한다 토양 토양가스 침출수 집수과정 또한. , ,

이 장에서 자세하게 설명한다.

토양 시료채취 방법토양 시료채취 방법토양 시료채취 방법토양 시료채취 방법5.3.15.3.15.3.15.3.1

토양시료를 채취하는데 여러 가지 방법을 사용할 수 있다 그러나 바이오;

파일에서는 핸드오거로 채취하는 방법이 가장 적합한데 과정은 다음과 같다, .

단계 원하는 채취깊이보다 약1 : 0.3 m(1 위에까지 구멍을 파기 위해 핸드오ft)

거를 사용한다.

단계 슬라이드해머 형태의 핸드샘플러를 사용한 다음 중심부 시료를 채취하2 : ,

기 위해 황동으로 된 수관 두개의( 15,2 접합부 을 나란히 세운다cm ) .

단계 토양시료가 담겨있는 두개의 황동으로 된 수관을 옮겨 마개를 씌우고3 : ,

라벨을 붙인다.

단계4 : 시료에 라벨링을 할 때에는 시료관리기록부를 작성하고 냉장 보관한다, .

단계 시료채취가 끝나면 실험실 시험을 위해 시료를 옮긴다5 : , .

토양가스 채취 및 토양온도 데이터 수집토양가스 채취 및 토양온도 데이터 수집토양가스 채취 및 토양온도 데이터 수집토양가스 채취 및 토양온도 데이터 수집5.3.25.3.25.3.25.3.2

테들러테들러테들러테들러5.3.2.1 (Tedlar5.3.2.1 (Tedlar5.3.2.1 (Tedlar5.3.2.1 (TedlarTMTMTMTM 채취백 수거방법채취백 수거방법채취백 수거방법채취백 수거방법))))

현장측정을 위한 토양가스 시료의 채취에 테들러 샘플링백이 사용된다 토.

양가스 시료는 토양가스 관측정에서 채취한다 토양가스는 저속 펌프를 사용해.

서 샘플링백안에 포집하거나 백을 시료채취관에 직접 연결하고 그 다음에 백에

휴대용 진공펌프를 연결해서 포집할 수 있다 토양가스 시료는 휴대용 가스분.

석기를 사용해서 산소(O2 이산화탄소), (CO2 농도를 현장에서 분석할 수), TPH

있다 이 방법을 이용해서 시료채취를 수행하기는 쉽지만 깨끗하지 못한 백을. ,

사용해서 역으로 시료가 오염되지 않도록 주의를 요해야 한다 테들러백을 재.

사용하기 전에 순환공기로 두 번 세척하고 토양가스로 한번 더 세척하여야 한, ,

다.

토양온도 데이터는 바이오파일이 시공되는 동안 미리 정해진 위치와 깊이

에 설치된 토양온도 열전쌍이나 서미스터 를 이용해서 수집할 수 있(thermistor)

다 데이터는 모니터링 조사박스안에 위치한 온도센서를 통해서 얻어진다 바이. .

오파일의 토양가스는 다음과 같은 과정으로 채취한다.

단계 관측 탐침에 진공펌프를 연결한다 트랩은 관측 탐침으로부터 끌어올려1 : .

질 수 있는 수분을 포집하기 위해 펌프와 관측 탐침사이에 설치한다.

단계2 : 1 용량의 테들러백에 펌프 유출부를 연결하라L .

단계 펌프를 작동시키고 토양가스를 테들러백에 채우는데 백밸브는 열린3 : , ,

상태이어야 한다.

단계 단계부터 단계를 두 번 반복해서 토양가스로 백을 세척하고 최종 토4 : 1 3 ,

양가스 시료를 포집한다.

단계 백밸브를 닫고 펌프로부터 백을 분리한다5 : .

단계 휴대용 가스분석기를 이용해서 백에 있는 산소6 : (O2 이산화탄소), (CO2),

농도를 측정하고 그 값을 기록한다TPH , .

직접 토양가스를 포집하는 방법직접 토양가스를 포집하는 방법직접 토양가스를 포집하는 방법직접 토양가스를 포집하는 방법5.3.2.2 .5.3.2.2 .5.3.2.2 .5.3.2.2 . 테들러백 샘플링방법보다 더욱 편

리한 방법은 관측정 라인에 가스검출기를 직접 연결하는 것이다.

단계 적당한 표준가스를 사용해서 산소1 : (O2 이산화탄소)/ (CO2 검출기 및)

검출기를 보정한다TPH .

단계 산소2 : (O2 이산화탄소)/ (CO2 검출기를 관측정에 연결하고 값이 안정될때)

까지 검출기로 토양가스를 흡입한다.

단계 데이터 기록부에 산소3 : (O2 이산화탄소), (CO2 값을 기록한다) .

단계 검출기를 사용해서 단계에서 단계까지를 반복한다4 : TPH 1 3 .

침출수 채취방법침출수 채취방법침출수 채취방법침출수 채취방법5.3.35.3.35.3.35.3.3

침출수 시료는 그랩 채취방법으로 채취한다 지표수의 그랩 시료는(grab) .

깨끗한 유리병에 수동으로 수집하고 즉시 휘발성유기물질 분석용 바이알(VOA)

에 옮긴다 테플론. (TeflonTM 처리된 마개를 사용하고 바이알은 해드스페이스가) ,

생기지 않도록 거꾸로 뒤집어 놓는다 분석에 이용할 수 있는 물의 양이 충분.

하도록 그랩 시료를 여러개의 바이알에 채울 수도 있다 시료를 담고 정확하게.

기록을 한 후에 적절한 분석을 위해 실험실로 보내어진다, .

제 장 바이오파일 시스템 관리제 장 바이오파일 시스템 관리제 장 바이오파일 시스템 관리제 장 바이오파일 시스템 관리6666

바이오파일 처리방법은 정화목표를 달성하기까지 일정기간의 운영과 관리

가 필요하다 일반적으로 바이오파일 처리셀 은 처리토양이 정화목(O&M) . (cell)

표에 도달하기 까지 3 ~ 개월간 운영된다 따라서 고품질 안전 및 비용경제적6 . ,

인 운영을 위해서는 운전 관리 및 종료에 관한 체계적인 계획이 필요하다, .

운전에 필요한 조건들운전에 필요한 조건들운전에 필요한 조건들운전에 필요한 조건들6.16.16.16.1

이 절에서는 현장규모의 바이오파일 시스템을 운영하기 위한 방법들을 기

술하고자 한다.

운영상의 관리운영상의 관리운영상의 관리운영상의 관리6.1.16.1.16.1.16.1.1

부지관리자와 운영자는 토양의 양 오염의 종류 농도 원인자 오염토양의, , , ,

원래위치 등에 대한 적절한 정보에 관한 문서가 없는 토양은 받아서는 안된다.

이와 더불어 그 부지에 받을 수 없는 토양은 거부하여야 한다 보통 다음의 물.

질들은 고려되는 오염물질이지만 제한하지는 않는다.

유기염소화합물-

독성금속류-

폭발성 오염물질-

농약류-

- PCBs

몇몇 다환방향족탄화수소- (PAHs)

다이옥신 퓨란류- /

토양으로 분류되지 않는 고상 폐기물류-

가능한 범위에서 바이오파일 시스템은 적시처리시스템 원리에 맞도록(JIT)

운영되어야 한다 처리를 위해 새로운 토양을 받아들이거나 영양염 등의 화학.

물질을 구입하기 위한 계획들은 그 물질들이 현장에서 체류하는 시간이 최소화

되도록 세워져야 한다 이상적인 오염토양의 배치 는 처리된 토양이 치워. (batch)

진 후 바로 그 바이오파일 시스템에 직접 채워지는 것이다 만약 오염토양이.

저장공간이 아니라 바이오파일 시스템에 직접 옮겨질 경우 그 오염토양은 단

한번으로 작업이 이루어질 수 있다 그러나 그러한 시간계획은 환경사업이 가.

지고 있는 불확실성으로 인해 반드시 유동적일 수 있어야 한다 생분해 속도. ,

일상적인 기후조건에서의 장기적인 변화 토양분석결과 제출의 지연 또는 오염,

농도의 저감이 없는 결과와 같은 요인들이 발생 할 수 있다.

바이오파일 처리시설 관리자는 부가적인 토양의 인도를 원하는 담당자와

최종처분을 위해 처리된 토양을 받는 사업체와 이동계획을 조절해야 한다 적.

절한 시간관리는 바이오파일 작업 처리량 노동력 및 장비 등을 최적화 할 수,

있다.

시스템의 작동 및 시운전시스템의 작동 및 시운전시스템의 작동 및 시운전시스템의 작동 및 시운전6.1.36.1.36.1.36.1.3

바이오파일 운영상 첫 번째 단계는 각 바이오파일 셀의 건설에 한 부분으

로 초기 시스템을 작동하고 시운전을 실시하여 문서화하는 것이다 부록 에. F

있는 점검표 와 는 시스템의 작동을 통해 운전자의 지침이 될 것이CL-1a CL-1b

다 초기 점검과 작동시험은 모든 바이오파일 시스템 구성요소들이 설치되고.

적절하게 운영되고 있는지 그리고 공기흐름이 원활한지를 확인하는 것이다.

우선 처리셀 토양배치 날짜 운전자 등 초기사항을 기록한 다, , (soil batch), ,

음 대기온도 상대습도 대기압 등을 기록한다 그리고 물매턱 바이오파일 덮개, , . ,

와 고정끈 송풍기 송풍기 추출과 배관 물탱크 기구사용과 배기가스처리시스, , , ,

템 등에 대한 육안 조사를 실시한다 현장 측정장비는 육안으로 관찰하고 영점.

을 확인하고 조정한 후 현장 검량선을 작성한다.

송풍기의 공기 도입부와 배관부위가 막혀있지 않은지 확인하는 것이 중요

하고 흡입이 충분하지 못하고 배출이 잘 안되는 공기의 과부하상태로 송풍기,

를 가동하는 것은 과열을 발생시키고 결국 송풍기의 손상을 가져오게 된다.

초기에 유량은 다음 방법을 이용하여 통기배관위에 토양을 놓기 전에 조정

되어야 한다.

단계 각각의 통기배관에 있는 유량조절밸브를 완전히 개방한다1 : .

단계 송풍기의 전원을 넣고 각각의 통기배관에 같은 유량이 공급될 수 있도2 :

록 각 배관의 밸브를 조절한다.

단계 열선유속계와 같은 내선 공기유량계를 이용하여 유량3 : 을 측정한다 각.

각의 통기배관에 공급될 유량을 알고 있어야 공기유량을 조절할 수 있

다 모든 공기배관으로부터의 총 유량은 바이오파. 일 시스템에 제안된

범위내에서 유지될 수 있어야 한다 각 통기배관. 내에서 측정된 유량이

적절하게 조절되었을 때 통기시스템의 균형이 맞춰지게 된다.

유량계는 일반적으로 각각의 통기배관에서 측정된 개 값의 합보다 주배관3

에서 측정된 총유량이 더 높게 나타난다 이러한 분명한 차이는 유량계를 통과.

하면서 미세한 압력의 차이 때문에 발생한다 일단 유량이 맞춰지면 각각의 통. ,

기배관과 송풍기 배출구에서의 유량 또는 압력을 점검표 부록 에 기록CL-1a( F)

한다 다음에 송풍기를 멈춘 후 토양을 통기배관위에 적재한다. .

일단 토양이 통기배관에 적재되면 송풍기를 재가동하고 각 관측정에서 산

소의 농도를 측정한다 관측정에서 토양가스중 산소의 농도는 가장 중요한 조.

절인자이다 토양가스 관측은 각각의 관측정에서 산소의 농도가 안정될 때까지.

수시간 간격으로 측정하여야 한다 각 관측정에서 산소농도가 안정되면 관측정. ,

에서 토양가스중 산소의 농도가 최소 15 가 되도록 전체 유량과 각각의 통기%

배관의 유량을 조절하는 밸브의 위치를 조절한다 공기의 유량을 조절할 필요.

가 없다면 최초에 각 통기배관의 유량이 적절하게 조절된 것이며 그 부지에서,

의 토양이 상대적으로 균질하다는 것이다 공기의 유량은 다음 유량 조절전에.

균형이 유지되도록 토양가스중 산소농도가 안정될 때까지 재조정되지 않으면

안된다.

토양시료는 바이오파일 셀이 다 채워진 후에 채취하여 분석한다 보통 바.

이오파일에서 시료채취 지점은 파일에 정사면체의 격자배열하에서 선정하고 시

료채취는 이들 격자배열에서 임의로 한다 토양의 종류 수분함량 영양염의 함. , ,

량 오염물질의 종류와 농도 등을 분석하고 그 결과를 기록한다 최초의 압력, . ,

온도 토양가스중 산소 이산화탄소의 농도와 증기의 농도 등을 각 관측, , TPH

정에서 측정한다 바이오파일 시스템의 초기점검과 시운전을 위한 점검표.

는 부록 에 실려 있다CL-1a F .

일상적인 운전일상적인 운전일상적인 운전일상적인 운전6.1.46.1.46.1.46.1.4

일단 바이오파일의 설치가 완료되면 증기의 이동에 의해 오염물질이 제거,

되는 양을 제한하고 생물학적 분해가 최적화 되도록 바이오파일을 가변적 방법

으로 운영하여야 한다 주기적인 관측이 시스템의 효율을 측정하는데 필요하며. ,

오염물질의 농도가 감소하거나 바이오파일 안이나 주변에서 다른 조건의 변화

에 적응하도록 시스템의 재조정이 필요하다.

사전에 공기유량의 조절이 끝나면 운전점검을 위한 일상적인 작업계획을

수립하고 문서화한다 바이오파일 시스템의 주기적인 점검을 위한 점검표. CL-2

가 부록 에 실려 있다 시스템운전의 정상적인 확인 점검작업은 일주일 간격F .

으로 수행한다.

주간점검에는 물매턱 송풍기파이프 현장측정 등이 포함된다 운전자는 비, , .

정상적인 소음이나 냄새에 주의해야 한다 송풍기에서 나는 소음은 베어링의.

파손 송풍기 케이싱내의 수분 또는 기타 비정상적인 상태에서 일어나고 냄새,

는 파일이 부적절하게 통기되거나 배기가스 처리시스템이 효과적으로 작동하지

않을때 발생한다.

수분탱크 침출수 차수시스템과 배기가스 처리시스템은 주간점검으로 충분,

하지만 법규의 준수를 위해서는 좀더 자주 점검할 필요가 있다 주간점검은 좀.

더 철저한 일련의 점검과 측정에 의해 월간점검으로 보완되어야 한다 월간 점.

검과 측정의 결과는 부록 에 있는 점검표 와 더불어 부록 에 있는 양식F CL-2 G

에 기록한다 이러한 점검에는 다음의 사항들이 포함된다DS-2 . .

측정한 날짜와 시간 시료채취자 운전자 이름 대기온도를 부록 에 있는- , ( ) , G

양식 에 기록한다DS-2 .

시운전시 언급된 장비들에 대한 육안관찰 결과를 기록한다- .

각 관측정에서 온도 토양가스 중 산소 이산화탄소의 농도를 측정하- , TPH, ,

고 부록 에 있는 양식 에 기록한다, G DS-2 .

송풍기 입구에서의 공기유량을 측정하고 부록 에 있는 점검표 에 기- F CL-2

록한다.

송풍기 출구에서의 공기유량 또는 압력을 측정하고 부록 에 있는 점검표- F

에 기록한다CL-2 .

각각의 통기관내의 공기유량 또는 압력을 측정하고 부록 에 있는 점검표- F

에 기록한다CL-2 .

주입구 활성탄 캐니스터들 사이 그리고 배기가스처리시스템 배출구에서- ,

증기의 농도를 측정하고 부록 에 있는 점검표 에 기록한다TPH F CL-2 .

작업정지를 위한 호흡율 시험을 실시한다- .

만약 월간 측정결과에서 통기배관 근처의 토양가스중 산소의 농도가 5～ 8

이하라면 추출배관에서의 공기유량은 증가시켜야 하고 이와 유사하게 통기% ,

배관 근처의 토양가스중 산소의 농도가 대략 20 수준일 경우 추출배관에서%

의 공기유량은 감소시켜야 하며 바이오파일 운전기간중 토양가스중 산소의 목

표농도는 15 ~ 20 가 적당하다% .

배기가스 처리 시스템의 운전배기가스 처리 시스템의 운전배기가스 처리 시스템의 운전배기가스 처리 시스템의 운전6.1.56.1.56.1.56.1.5

배기가스 처리시스템의 운전을 위해 필요조건들은 선정된 시스템의 종류에

따라 다르다 이러한 필요조건들은 반드시 제조사에서 명시한 내용과 법적 필.

요조건들이 일치되어야 한다.

누출의 방지와 우발적 사고누출의 방지와 우발적 사고누출의 방지와 우발적 사고누출의 방지와 우발적 사고6.1.66.1.66.1.66.1.6

바이오파일의 운전은 영양염 용액이나 바이오파일에서 발생되는 침출수와

같은 소량의 수용액이 발생할 수 있다 파일이나 오염토양의 보관함과 농업용.

화학물질 등은 운전지역내에 있을 수 있다 누출의 가능성을 최소화하고 우발.

적인 누출이 발생할 경우 신속한 대응을 위해 누출의 방지와 제어방법들이 세

워져야 한다 부록 에 있는 점검표 에는 매월 간격으로 해야하는 누출 제. F CL-3

어와 일상적인 작업들이 기재되어 있다.

유지관리에 필요한 사항유지관리에 필요한 사항유지관리에 필요한 사항유지관리에 필요한 사항6.26.26.26.2

바이오파일 시스템들은 단순하고 신뢰성이 있지만 부서지거나 파손될 우려

가 있다 이 장은 바이오파일의 지속적인 운전이 가능하도록 하는데 필요한 일.

상적인 유지관리에 대한 내용에 대해 기술하였다.

통기 분기 관통기 분기 관통기 분기 관통기 분기 관6.2.1 ( )6.2.1 ( )6.2.1 ( )6.2.1 ( )分岐分岐分岐分岐

우선 공기의 흐름통로가 바이오파일의 가장자리에서 발생할 수 있는데,

이러한 단류현상은 파일 중심부에서의 부적절한 통기에 의해 발생되며 이러한,

현상이 발견되면 반드시 해결하여야 한다 다음의 조건들 중 하나라도 해당되.

면 단류현상으로 판단한다.

바이오파일 가장자리 근처에 있는 관측정의 압력이 파일의 윗부분 근처에-

있는 같은 깊이의 관측정에서보다 낮을 경우

바이오파일 가장자리 근처에 있는 관측정의 토양가스중 산소의 농도가 파일-

의 중간부분에 있는 같은 깊이의 관측정에서보다 높을 경우

바이오파일 가장자리 근처에 있는 관측정에서 초기 호흡율 측정시 헬륨의-

손실이 빠르게 발생할 경우 참조(7.5.2 )

단류현상을 해결하기 위해서는 바이오파일 가장자리 주변표면에 깨끗한 토

양을 첨가하거나 다짐을 함으로써 단류 추출배관에서 공기유량이 감소하거나

또는 단류가 발생한 파일부분을 통과하는 유량을 감소시키기 위해 통기배관의

밸브를 적절히 조정한다.

바이오파일 덮개 수리바이오파일 덮개 수리바이오파일 덮개 수리바이오파일 덮개 수리6.2.26.2.26.2.26.2.2

바이오파일의 덮개를 열어 두면 강우로 인해 과도한 수분이 유입되거나 바

람에 의한 토양의 유실로 토양입자의 분산을 초래할 수 있다 만약에 덮개를.

육안으로 관찰한 결과 수개의 작은 긴 구멍들이 발견되면 손상된 덮개는 반드

시 수리하거나 교체하여야 한다 덮개의 움푹 들어간 부분에 생긴 작은 구멍이.

나 찢어진 곳은 비가온 후에는 더 커질 수 있다 덮개의 경사가. 1 ～ 2 이고%

움푹 들어간 부분을 없애버리면 찢어지는 영향은 거의 없을 것이다 완벽한.

덮개의 수리는 찢어진 부분을 완전히 접합하는 것이며 접착제 또는 열HDPE ,

접착을 사용하는 방법은 효과적이지 못하다 폴리에틸렌 라이너의 경우 수선키.

트를 사용하여 수선할 수 있다 수선키트를 사용하여 수선이 끝나면 표면의 습.

기와 먼지를 제거하여 수선이 완전하게 되었는지를 확인하여야 한다 수선키트.

를 이용하는 것이 용이하지 않거나 덮개의 파손이 심각하면 덮개를 교체한다.

바이오파일 배관 수리바이오파일 배관 수리바이오파일 배관 수리바이오파일 배관 수리6.2.36.2.36.2.36.2.3

점검과정에서 바이오파일 처리시스템의 밸브나 배관의 파손을 확인할 수

있다 플라스틱 배관의 작은 구멍들은 플라스틱용 시트나 시멘트로 수리할 수.

있다 그러나 교체용 배관을 사용하는 것이 더 손쉬울 수도 있다 좀더 광범위. .

하게 파손된 플라스틱 파이프 또는 손상된 금속배관들이나 밸브는 교체한다.

사막기후 조건하에서는 자외선 차단 플라스틱 배관의 사용으로 외부에 노출된

배관의 분해를 감소시킬 수 있다.

송풍기의 유지관리송풍기의 유지관리송풍기의 유지관리송풍기의 유지관리6.2.46.2.46.2.46.2.4

송풍기 배관에서 공기흐름의 차단은 반드시 원인규명을 하고 즉시 수리해

야 한다 배관이 막힌 상태에서 송풍기를 운전하게 되면 과열에 의해 송풍기가.

빈번하게 정지되고 결국에는 송풍기에 손상을 입히게 된다 배관이 막혀있다는.

것은 다음의 증상을 보고 알 수 있다.

송풍기의 막힘이나 이상한 소음에 대한 육안 조사-

진공압력의 감소-

유량의 감소-

송풍기 출구압력의 감소 이는 송풍기 추출배관의 막힘에 의함- ( )

송풍기 출구압력의 증가 이는 송풍기 출구배관의 막힘이나 배기가스처리시- (

스템의 막힘에 의함)

송풍기는 반드시 제조사의 주의사항에 따라 유지 관리되어야 하고 필요한,

사항들은 송풍기의 종류에 따라 상당히 다양하다 전형적인 원심와류송풍기.

는 내구성이 강한 자체윤활형 차폐제가 제공(centrifugal regenerative blower)

되므로 주기적인 유지관리가 거의 필요 없다 로타리 송풍기는 주기적인 윤활.

작업이 필요하다.

배기가스 처리시스템의 유지관리배기가스 처리시스템의 유지관리배기가스 처리시스템의 유지관리배기가스 처리시스템의 유지관리6.2.56.2.56.2.56.2.5

배기가스 처리시스템의 유지관리에 필요한 사항들은 사용하는 배기가스 처

리시스템에 따라 다르다 유지관리는 제조사의 지시사항과 법적조건에 부합하.

도록 이루어져야 한다 대부분의 경우에 배기가스 처리는 교체가 가능한. GAC

입자형 활성탄 가스처리장치를 이용하게 된다 시험가동과정에서 반드시( ) .

가스처리장치를 파열이나 누출에 대해 시험해야 한다 일상적인 유지관리GAC .

에는 하단의 캐니스터에 있는 공기내 유기화합물 증기의 함량을 관측하고 가스

처리장치간의 압력강하에 대한 사항이 포함된다 가스처리장치 사이의 배. GAC

기가스는 주간 단위 또는 부지작업계획에 명시된 바에 따라 측정하여야 한다.

일단 상단 가스처리장치의 증기의 농도가 측정이 되면 하단의 가스처리TPH ,

장치로 교체하고 새로운 가스처리장치는 하단에 설치한다GAC .

수분 제거장치는 이들 가스처리장치를 수분으로부터 보호할 수 있도GAC

록 정상적으로 기능을 해야한다 주입구에서 최초 가스처리장치까지에서. GAC

상당량의 수분이 모이거나 누출되는 것은 수분 제거장치가 기능을 하지 못하는

것이므로 즉각적인 수리가 필요하다 송풍기에서 과도한 역압은 수분에 의한.

의 기능저하를 의미한다 습기를 먹었거나 막힌 가스처리장치는 교GAC . GAC

체해야 한다.

사업종결을 위한 요구사항사업종결을 위한 요구사항사업종결을 위한 요구사항사업종결을 위한 요구사항6.36.36.36.3

바이오파일에서 토양처리를 완료하기 위해서는 정화기준을 달성한 통계적

인 증거들을 제시하고 문서화하는 것이 필요하다.

토양가스 시료채취토양가스 시료채취토양가스 시료채취토양가스 시료채취6.3.16.3.16.3.16.3.1

호흡율 시험은 파일의 성능을 관측하기 위한 주요한 인자로 작용하며 토,

양시료를 채취하기에 앞서 바이오파일 처리의 효율성을 평가하기 위한 비용경

제적인 방법이다 통계적으로 유효한 결론을 도출하는데 필요한 시료의 수는.

토양오염도가 정화기준의 에서90 99 수준에 도달하기까지 토양시료분석비용%

이 엄청나게 든다 토양 시료채취와 분석에 소요되는 비용은 전체 바이오파일.

사업 비용에서 상당한 부분을 차지한다 토양시료 채취를 최소화하는 것이 좀.

더 효과적인 정화방법을 만드는 것이다.

작업중지 시험 장 참조 에 의해 측정된 바이오파일의(shutdown test, 7.2.2 )

호흡율은 언제 토양이 정화되고 언제 최종 토양시료를 채취하면 되는지를 알려

준다 바비오파일 셀에 있는 토양의 정화가 진행되고 오염물질이 분해됨에 따.

라 측정된 호흡율은 감소할 것이다 수분함량에 의한 제한이 없는한 오염된 부.

분의 호흡율이 0에 가까워지는 때가 바로 수분함량에 의한 제한이 없는한 바

이오파일 셀에 있는 토양이 정화되었다는 좋은 증거이다 이때 바로 최종 토양.

시료채취를 할 수 있다.

오염농도가 감소되는 이외의 다른 인자들이 작업중지에 의해 측정된 호흡

율을 감소시키게 된다 호흡율을 낮추는 인자들로는 낮은 수분함량 단류흐름. , ,

부족한 영양염과 낮은 온도 등이다 호흡율은 오염농도가 정화기준 대개의 경. (

우 에서500 1,000 에 가까워지는 바와 같이 시간에 따라 감소할 것이다/ ) .㎎ ㎏

만일 작업중지 시험에서 측정된 호흡율이 제로에 가깝지만 시료채취 분석결과

오염농도가 정화기준을 초과하는 경우에는 바이오파일 조건들이 변경되고 계속

적인 처리가 보장되는지를 결정하기 위해 분석되어야 한다 낮은 생분해율의.

가장 타당한 원인으로는 낮은 수분함량이다 만일 토양수분함량이 낮다면 물을.

한방울씩 떨어뜨린다든지 분사노즐을 이용하는 방법으로 수분함량을 증가시키

고 생분해율을 다시 측정해야 한다 이와 비슷하게 만일 영양분의 균형이 맞지. ,

않거나 파일내의 온도가 낮을 경 우에도 이러한 조건들을 변경한 후 지속적으

로 처리하는 것이 오염농도를 낮추는데 좀더 성공하게 된다 또한 작업중지 호.

흡율 시험에서 호흡율이 낮아지는 데에는 바이오파일로 대기중 공기의 단류형

성의 결과라고 할 수 있다 토양시료 채취분석결과 높은 유기물함량을 나타냄.

에도 호흡율이 낮다면 대기중 공기가 무반응 조건에서도 상당한 양이 이동하는

지를 결정하기 위해 헬륨 추적자를 이용한 호흡율 시험을 실시하여야 한

다 참조.(7.2.1 )

토양 분석토양 분석토양 분석토양 분석6.3.26.3.26.3.26.3.2

거의 모든 오염토양에 대해 정화목표는 토양내 오염물질의 농도로 규정하

고 있다 바이오파일 토양에 대해 필요한 정화목표를 결정하는데 다양한 접근.

방법들이 개념적으로는 가능하지만 실제로 토양시료채취는 정화목표를 맞추기

위한 가장 보편적인 방법이다 그러나 높은 비용으로 인해 토양시료채취는 일.

상적으로 반복되는 관측으로는 사용되지 않는다 참조 통상 최종적으로(6.3.1 ).

채취하는 토양시료의 수는 정화목표가 달성되는데 필요한 높은 신뢰도를 보여

주는 법적 필요조건에 따라 달라진다 초기조건과의 직접적인 비교를 위한 확.

인시료들은 초기 바이오파일 특성조사를 위한 시료채취 위치와 같은 곳에서 채

취하여야 한다 참조(6.1.3 ).

만일 다른 오염물질이 존재하는 경우에는 서로 다른 정화목표들이 명시되

어야 한다 석유계탄화수소는 바이오파일에서 처리되는 가장 일반적인 오염물.

질로 가장 보편적인 정화목표는 에 기초하여 명시된다 는 석유계탄TPH . BTEX

화수소의 구성성분으로 정화목표를 설정하는데 규제자들이 가장 많이 사용하는

물질이다 는 이동성이 강하고 남아 있는 보다 잠재적인 관심도가 크. BTEX TPH

다 가 존재하는 경우 이들에 대해 필요한 정화목표는 보다 훨씬 강. BTEX TPH

화될 것이다 또한 몇몇 예에서 정화목표는 토양오염물질로 존재하는 로. , PAHs

언급될 수 있다.

토양에서 측정된 탄화수소 농도는 보통 토양에서 오염물질의 불균일한 분

포에 기인하여 상당히 다양한 값을 보여준다 허용한계를 가지는 결과의 의미.

있는 비교를 위해서는 통계해석이 필요하다 대표적으로 오염물질 농도의 분포.

에 대한 평균값의 신뢰상한 은 허용한계와 비교된다 은 적절한 분포(UCL) . UCL

형태에 대한 통계해석을 적용하여 결정하여야 한다 해석결과는 어떻게 이들이.

분류되는지를 결정하기 위해 점검하여야 한다 개체군은 다음중(Guilbert, 1987).

한가지 방법으로 분류되어진다.

- normally

- log-normally

- nonparametrically

많은 환경오염물질이 분포하지만 분포는 정당성log-normally log-normal

이 없는 것으로 간주된다(U.S.EPA, 1989, EPA/530-SW-89-026).

90 신뢰상한은 정화목적들이 맞추어 온 것을 확립하는데 수락가능해야%

한다 만일 계산된 신뢰상한 이 정화목표 이하라면 토양정화는 완료된 것. (UCL) ,

이다 만일 신뢰상한 이 정화목표를 약간 상회한다면 부가적인 시료채취. (UCL) ,

는 특히 분포에 대한 표준편차가 큰 경우 신뢰상한 을 낮추게 된다 부가, (UCL) .

적인 시료채취를 할 것인지 정화작업을 계속할 것인지에 대한 결정은 다음의

고려사항들을 보고 판단한다.

시료채취 비용과 지속적인 정화작업에 대한 비용-

현재의 작업중지 호흡율-

파일내 수분 및 영양분 함량-

- 계산된 신뢰상한 을 낮추기 위한 부가적 시료채취에 대한 법적 승인(UCL)

문서작성문서작성문서작성문서작성6.3.36.3.36.3.36.3.3

토양에 대한 정화목표의 달성은 토양처리 보고서에서 반드시 기록하여야

한다 보고서를 준비하기 전에 바이오파일 운전자는 행정기관에서 필요로 하는.

형식과 내용에 대해 결정하여야 한다 대표적인 보고서들은 다음의 주제들을.

포함하고 있다.

오염물질의 종류-

초기 오염농도-

정화목표-

바이오파일 설계와 운전에 관한 사항들-

정화목표달성을 확인하는 시료채취 및 분석결과-

최종 토양처분-

제 장 시료채취와 분석절차제 장 시료채취와 분석절차제 장 시료채취와 분석절차제 장 시료채취와 분석절차7777

이 장은 바이오파일의 설치와 정기적인 관측을 위한 시료채취 및 분석방법

에 대한 내용을 개략적으로 설명하였다 토양 토양가스 배기가스와 침출수에. , ,

대한 시료채취 절차 등이 기술되어 있다 시험을 위한 인자와 필요한 분석방법.

등에 대한 정보도 기술되어 있다 표 는 시료채취 계획에 대한 설명이다. 4 .

표 시료채취 계획4.

시 료 채 취시 료 채 취시 료 채 취시 료 채 취 시 료 채 취 간 격시 료 채 취 간 격시 료 채 취 간 격시 료 채 취 간 격

토양파일 설치 직후와 호흡율시험과 토양가스

시료채취에 명시된 바에 따라 실시

토양가스운전시작시 운전시작 주후 그리고는 월, 1 ,

간으로 실시

호흡율 시험

현장내와 작업중지 호흡율 시험( )

송풍기 운전시작 시간에서 시간 후24 48 ,

초기시험후 주후와 이후에는 월간으로1

실시

송풍기 배기가스주간으로 또는 부지가 허용하는 바에 따

라 실시

실험실 분석을 위한 배기가스 시료포집 월간으로 실시

모든 부지내 활동은 점검표 데이터 시트 또는 부지기록책자에 기록해야, ,

한다 이 장에서 언급한 체크리스트와 데이트 시트는 부록 과 에 각각 수록. F H

하고 있다.

토양시료채취 절차토양시료채취 절차토양시료채취 절차토양시료채취 절차7.17.17.17.1

토양시료는 시간이 지남에 따라 파일에서 오염물질의 분해정도를 파악하기

위해 채취하는데 이는 정화목표에 도달했는지 또는 도달할 수 있는지를 분석을

통해 확인하여 처리에 필요한 최소기간을 평가하기 위한 것이다 토양시료는.

또한 바이오파일 운전의 적정성을 확인하는데 사용할 수 있다 아래의 표 은. 5

각각 토양시료 채취에 사용하는 분석방법과 인자들에 대해 설명하고 있다.

표 초기 및 작업중지 호흡율 시험에서 측정되는 입자들5.

인자 매질인자 매질인자 매질인자 매질//// 권장 장비권장 장비권장 장비권장 장비 권장 주기권장 주기권장 주기권장 주기장비민감도장비민감도장비민감도장비민감도

정확도정확도정확도정확도( )( )( )( )

O2 토양가스/

전기화학적셀방법

Gas Tech Model 32520X,

Bacharach Model 302,

MSA Microguard(0～

25% O2)

공기 헬륨혼합가스를 주입하기/

전과 주입이 끝난 직후의 초기

토양가스 시료 최초 시간동, 8

안은 시간마다 그후 일2 , 2 5～

동안은 시간 단위로 측정8 10～

±0.5%

CO2 토양가스/

적외선흡수방법, Gas

Tech Model 32520X(0～

25% CO2), Riken Model

RI-411, Landtech Models

및GA-90 GEM-500

상동 ±0.2%

토양가스TPH/탄화수소검출Gas Tech

기, 측정기Bacharach TLV상동 ±1 ppm

토양가스He/헬륨 검출기Marks

Model 9821상동 ±0.01%

유량 공기 헬륨/ -

혼합가스

유량계Mass ,

rotameter공기주입중에 측정

±0.5 scfm

(14 sLm)

압력압력게이지

(0 30 psia)～공기주입중에 측정

±0.5 psia

(34.5 mbar)

바이오파일이나 토양파일에서 토양시료를 채취하는 방법은 상당히 다양하

다 일반적으로 토양시료는 나선식이나 동력식 회전시료채취기를 이용하여 채.

취한다 나선식과 동력식을 혼합한 방식의 시료채취기를 사용하면 토양의 교란.

과 휘발성유기화합물 의 휘발을 최소화하여 시료를 온전한 상태로 채취(VOCs)

할 수 있다 휘발성유기화합물 의 휘발과 관계없는 토양시료를 채취하는. (VOCs)

경우 토양채취기에서 직접 시료채취 용기로 긁어내려 채취할 수 있다 정도관.

리 를 목적으로 하는 경우는 매 다섯 개의 시료마다 반복시료를 채취(QA/QC)

해야한다 바이오파일에서 토양시료를 수동식과 동력식 장비를 이용하여 시료.

를 채취할 경우 다음의 절차에 따른다.

단계 시료채취 간격을 결정하고 채취위치를 획인한다 채취간격은1 : . 76.5 ㎥

(100 yd3 당 최소 개의 시료가 채취되도록 설정하여야 한다) 1 .

단계 손잡이 확장용 막대 및 시료채취기의 버킷 을 조립한다2 : T- (bucket) .

단계 시료채취기를 이용하여 원하는 채취깊이 통상3 : ( 61 ~ 99.4 (2㎝ ~ 3 의ft))

15.2 ㎝ (6 위까지 굴착한다inch) .

단계 버킷 시료채취기와 손잡이를 제거하고 확장용 막대의 한쪽 끝에는4 : T-

황동으로 된 슬리브 와 다른 한쪽에는 슬라이드 망치를 장착한(sleeve)

시료채취 장치를 설치한다.

단계 시료채취 장치를 시추공에 넣고 시료채취 장치가 완전히 채워질 때 까5 :

지 슬라이드 망치로 시료채취작업을 실시한다.

단계 시료채취 장치에서 황동의 슬리브를 제거한다 이때 불활성 재질로 된6 : .

뚜껑으로 슬리브의 양끝을 막는다 그리고 지워지지 않도록 시료에 표.

기를 하는데 이것은 부록 에 있는 토양시료 데이터시트 에 기록G DS-3

된 격자 위치와 시료에 표기된 위치가 일치하는가를 확인하기 위한 것

이다.

단계 부록 에 있는 토양시료 데이터시트 에 있는 시료관리기록부7 : G DS-5

를 작성한다 시료채취용기에 시료를 넣고 분석을(Chain-of-custody) .

위해 실험실로 옮긴다.

주의 :※ 바이오파일이 운전된 후에 시료를 채취할 때는 먼저 바이오파

일 덮개를 제거한 후 실시한다 만일 덮개를 그냥 두고 덮개를 뚫고.

시료를 채취할 경우 빗물에 의해 바이오파일이 쉽게 포화될 수 있다.

토양가스 시료채취와 토양온도측정 자료의 수집토양가스 시료채취와 토양온도측정 자료의 수집토양가스 시료채취와 토양온도측정 자료의 수집토양가스 시료채취와 토양온도측정 자료의 수집7.27.27.27.2

초기 호흡율 시험초기 호흡율 시험초기 호흡율 시험초기 호흡율 시험7.2.17.2.17.2.17.2.1

초기 호흡율 시험은 바이오파일에서 일정간격으로 설치된 관측정을 이용하

여 실시한다 이 시험의 결과는 미생물의 활성이 어느 정도인지를 판단하는데.

사용되거나 바이오파일이 산소부족 상태에 있는지를 판단하는데 사용된다.

일반적으로, 382 (500㎥ yd3 당) 6 ～ 개의 관측정이 적당하다 관측정은 반8 .

드시 파일의 서로 다른 기하학적 지역에서 토양가스를 측정할 수 있도록 설치

되어야 한다 예를 들어 대각선 위치에 있는 양쪽 끝에 관측정을 설치하고 중. , ,

앙에 하나 통기배관 위쪽에 하나 통기배관 사이에 하나 그리고 파일의 끝에, , ,

가깝게 한 개나 두 개를 설치하면 바이오파일내 공기흐름을 측정하는데 충분할

것이다.

1 ～ 2 의 헬륨 을 포함한 공기를 송풍기 배열과 반대방향으로 바이오% (He)

파일에 주입한다 공기 헬륨 혼합가스는 대략. / 120 cfm (3,400 으로sLm) 1 ～ 시6

간동안 토양내 공극이 완전히 채워질 정도로 주입한다 일반적으로 공기 헬륨. /

혼합가스의 상대적으로 높은 주입율을 유지하면서 높은 헬륨농도를 희석하기

위해 다기관 을 사용한다 그림 공기와 헬륨의 주입이 완료된 후에( ) ( 25).多岐管

는 토양가스중 산소(O2 이산화탄소), (CO2 헬륨 및 를 측정하게 된다), (He) TPH .

이러한 인자들을 측정하기 위해서 오염지역으로부터 토양가스를 추출하는 것은

아래 에 기술할 토양가스 시료채취방법에 따른다7.2.4 .

그림 초기 호흡율 시험 장치25.

헬륨주입 시험절차는 운전자가 헬륨검출기나 헬륨가스를 다루는 것이 가능

하거나 송풍기가 추출 또는 주입방식 모두 사용이 가능할 경우에 권장한다 그.

러나 위의 작업이 용이하지 않을 경우는 작업중지 호흡율 시험 으로 충분(7.2.2)

히 가능하다.

토양가스시료의 채취는 일반적으로 시간 간격으로 이후에는 산소2, 4, 6, 8

(O2 이용율에 따라 매) 4 ~ 시간마다 채취한다 만일 산소소비가 큰 경우12 . ( > 3

는 좀더 자주 관측을 해야한다 그러나 다소 작은 경우%/hour) . ( < 0.5 %/hour)

는 관측 간격을 다소 늘려도 된다 보편적으로 초기 호흡율시험을 위한 시료채.

취는 대개 일간 진행된다 그러나 산소 소비량이 크지 않은 경우는 좀더 긴2 .

기간이 필요하다 만일 산소농도가 일 후에도. 5 10 이하로 떨어지지 않으면 시%

험을 종결한다 부록 에 있는 데이터 시트 에 측정자료를 기록한다. G DS-2 .

바이오파일에서는 관측정의 깊이가 얕기 때문에 퍼지와 시료채취과정에서

대기중의 산소가 유입될 위험이 있다 그러므로 과도한 퍼지나 시료채취는 잘.

못된 측정결과를 초래할 수 있다 과도한 시료채취는 도움이 되지 않으며 토양. ,

가스 관측지점에서 추출되는 공기의 부피가 최소화하도록 주의를 기울여야 한

다 표 는 측정이 필요한 다양한 인자들에 대한 정보를 제공한다 표 의 모든. 5 . 8

인자는 초기 호흡율 시험과정에서 측정되어야 한다.

생분해율은 산소이용율을 이용하여 계산한다 산소이용과 생분율을 계산하.

는 방법은 부록 에서 기술하고 있다 헬륨 은 대기중의 공기가 파일로 충C . (He)

분하게 침투하는가를 관측하는데 사용한다 만일 헬륨 농도가 시간에 따라 감.

소한다면 파일내로 침투하는 대기중 공기가 측정된 산소이용율을 감소시키게

된다 참조(7.5.2 ).

작업중지 호흡율 시험작업중지 호흡율 시험작업중지 호흡율 시험작업중지 호흡율 시험7.2.27.2.27.2.27.2.2

작업중지 호흡율 시험은 일반적으로 초기 호흡율 시험보다는 쉽게 할 수

있는데 이는 송풍기가 통상 공기추출방식으로 운전되고 헬륨가스를 여건에 따

라 사용하지 않아도 관계없기 때문이다 이상적인 호흡율 시험은 생분해율을.

파악하기 위해 통상 한달에 한번 정도 실시한다.

초기 호흡율 시험은 송풍기를 작동한 후 24 ~ 시간 내에 실시하고 이차48 ,

호흡율 시험은 초기 호흡율 시험후 주일 후에 실시하는데 이는 미생물의 활성1

이 처리 초기에 가장 높게 나타나기 때문이다 그 이후의 호흡율 시험은 한달.

에 한번정도 하고 작업중지 호흡율 시험에서는 토양가스중의 산소, (O2 이산화),

탄소(CO2 와 만을 측정한다 표 참조) TPH ( 5 ).

작업중지 호흡율 시험은 시료채취와 결과에 관해서는 초기 호흡율 시험과

유사하다 바이오파일에서 산소의 농도가 안정되고 측정한 후에 부록 에 있. G

는 데이터 시트 에 결과를 기록한 후에 작업중지 호흡율 시험을 시작하기DS-2

위해 송풍기의 전원을 차단한다 표 에서와 같이 작업중지 호흡율 시험에서도. 4

초기 호흡율 시험에서 실시한 바와 같은 시료채취계획을 사용한다 참조(7.2.1 ).

산소이용율은 부록 에서 기술한 바와 같이 생분해율을 계산하는데 사용된다C .

테들러백 시료채취 방법테들러백 시료채취 방법테들러백 시료채취 방법테들러백 시료채취 방법7.2.3 (Tedlar7.2.3 (Tedlar7.2.3 (Tedlar7.2.3 (TedlarTMTMTMTM sampling bag)sampling bag)sampling bag)sampling bag)

테들러 가스시료 채취용 백은 현장측정을 위해 토양가스를 포집하는데 사

용한다 토양가스 시료채취는 호흡율 시험이 시작된 후와 시험중 및 이 후에는.

월간으로 실시한다 이와 더불어 토양가스 시료채취는 호흡율 시험과 임의조사.

를 위한 바이오파일 운전작업 사이의 기간중에 실시할 수 있다 토양가스 시료.

는 진공펌프 그림 를 이용하여 토양가스를 시료채취백에 주입하거나 시료를( 26)

휴대용 진공용기 진공데시케이터 그림 에 담겨있는 시료채취백에 직접 주입( , 27)

되도록 하여 채취한다 토양가스 시료는 휴대용 산소. (O2 이산화탄소), (CO2),

측정기를 이용하여 분석할 수 있다 산소 측정자료는 바이오파일의 정상TPH .

운전상태를 점검하고 이를 확인하는데 유용한 기준이다 테들러 가스시료 채취.

용 백을 이용한 토양가스 시료채취는 상대적으로 단순하지만 시료채취백의 세

척이 완전히 되지 않아 발생하는 교차오염이 일어나지 않도록 상당히 주의를

기울여야 한다 테들러 백을 재사용하기 전에 대기중의 공기로 두 번 세척하고. ,

시료를 포집하기 전에 토양가스로 두 번 세척한 후 시료를 채취한다 바이오파.

일에서 토양가스시료 채취는 다음의 과정에 따른다.

단계 진공펌프를 관측정에 있는 연결부위 에 연결한1 : (quick-connect coupling)

다 펌프와 관측 탐침 사이에 액체용 트랩을 설치하여 관측 탐. (probe)

침 에서 나오는 수분을 포집한다 그림(probe) ( 26).

단계 펌프의 배출구를2 : 1 테들러백에 연결한다L .

단계 펌프에 전원을 연결하고 테들러백의 밸브가 열려있는지를 확인하고 테3 : ,

들러백을 시료로 채운다.

단계 시료채취백을 토양가스로 두 번 세척하고 단계와 단계를 반복한 후4 : 1 3

최종 시료를 포집한다.

단계 백을 펌프에서 분리하고 밸브를 잠근다5 : .

단계 휴대용 가스측정기를 이용하여 가스시료중 산소6 : (O2 이산화탄소), (CO2),

를 분석한다 결과값을 부록 에 있는 데이터 시트 에 기록TPH . G DS-2

한다 만일 산소농도가 이하일 경우에 를 분석할 때는. 10 TPH 1 : 희석1

기를 사용한다.

그림 바이오파일의 토양가스 측정을 위한 전형적인 형태26.

그림 투수성이 낮은 토양에서 토양가스를 채취하기 위한 시스템27.

직접 시료채취 방법직접 시료채취 방법직접 시료채취 방법직접 시료채취 방법7.2.4 (Direct soil-gas method)7.2.4 (Direct soil-gas method)7.2.4 (Direct soil-gas method)7.2.4 (Direct soil-gas method)

테들러백 시료채취방법이 아닌 다른 간편한 방법이 가스측정기를 연결장치

를 이용하여 직접 관측정에 부착하는 것인데 그 과정은 다음의 에서 단계와1 4

같다.

단계 산소1 : (O2 이산화탄소)/ (CO2 검출기와 측정기를 적절한 표준가스를) TPH

이용하여 영점을 조정한다.

단계 산소2 : (O2 이산화탄소)/ (CO2 검출기를 관측정에 부착하고 측정값이 안정)

될 때까지 토양가스를 검출기로 주입한다 이때 관측정의 시료채취관.

내에 원래 양과 동일한 토양가스로 충분히 세척해야 하기 때문에 초기

측정값은 기록하지 않는다.

단계 데이터 시트 부록 에 산소3 : DS-2( G) (O2 와 이산화탄소) (CO2 의 측정값을)

기록한다.

단계 측정기를 이용하여 단계에서 단계를 반복하여 를 측정한다4 : TPH 1 3 TPH .

측정을 위한 직접시료채취방법의 사용은 토양가스중 산소농도가TPH 10%

이상일 경우에만 사용해야 한다 만약 산소농도가 이하로 떨어질 경우는. 10%

정확한 농도를 측정하기 위해TPH 1 : 희석장치를 사용해야 한다 측정1 . TPH

기에 1 : 희석장치를 부착하여 직접 토양가스를 포집하게 되면 시료의 희석이1

부적절하게 되고 따라서 부정확한 측정값이 나타나게 된다.

토양온도 측정토양온도 측정토양온도 측정토양온도 측정7.2.57.2.57.2.57.2.5

토양온도 측정자료는 바이오파일을 시공할때 미리 계획된 설치지점 및 깊

이에서 설치된 온도측정센서 또는 에 의해 수집되(thermocouples thermistors)

고 온도측정값은 온도측정센서와 디지털기록장치와 연결하여 기록한다 온도측, .

정자료는 토양가스측정자료와 함께 서식 부록 에 기록한다 바이오파일DS-2( G) .

내에서 순수한 온도증가를 확보하기 위해서는 대기온도도 함께 데이터 시트

부록 에 기록한다DS-2( G) .

침출수 시료채취 방법침출수 시료채취 방법침출수 시료채취 방법침출수 시료채취 방법7.37.37.37.3

침출수 시료는 그랩샘플링 방법으로 채취하여야 한다 지표(grab sampling) .

수의 그랩시료는 수동으로 깨끗한 유리용기에 담고 즉시 바이알로 옮겨VOA

담는다 테플론으로 처리된 뚜껑으로 마개를 하고 해드스페이스가 없는 것을.

확인하기 위해 바이알을 거꾸로 뒤집어 놓는다 동일한 채취시료를 분석을 위.

해서 충분한 양이 확보되도록 여러개의 바이알에 나누어 담는다 시료의 포장.

과 표기작업이 끝나면 분석을 위해 시료를 아이스박스에 담아 실험실로 운반한

다.

배출가스 관측 및 시료채취배출가스 관측 및 시료채취배출가스 관측 및 시료채취배출가스 관측 및 시료채취7.47.47.47.4

배출가스에 대한 관측이 법적으로 필요할 경우 관측과 시료채취 계획을 부

지조건에 맞게 설정해야 한다 배출가스의 현장측정을 위한 일상적인 계획은.

월간의 배출가스 시료채취와 분석으로 확인된 결과를 가지고 주간의 관측을 포

함한다 점검표 부록( CL-2, F).

일반적으로 휴대용 측정기를 이용하여 증기중의 산소(O2 이산화탄소),

(CO2 농도를 관측한다 측정기를 운용하는 사람은 반드시 사용설명서를), TPH .

숙지하고 검량선 작성과 시료 채취중에도 매뉴얼을 계속 휴대하여야 한다 배.

출가스 배출구의 관측은 다음의 방법으로 진행한다.

단계 증기가 배출되는 입구에 연결장치 를 연결한다1 : (quick-connect fitting) .

연결장치의 다른 한쪽에는 테들러 백을 연결한다.

단계 휴대용 측정기를 운용매뉴얼에 따라 검량선을 작성한다2 : .

단계 배출가스 시료를 포집하기 위해 테들러 백을 증기배출구에 연결한다3 : .

일반적으로 배출구에서 압력은 배기가스를 테들러 백에 시료를 포집

하기에 충분한 압력이어야 한다 그러나 시료포집 백을 채우기 위해. ,

서는 작은 다이아프람 펌프가 필요할 경우도 있다.

단계 휴대용 측정기를 이용하여 배출가스중의 산소4 : (O2 이산화탄소), (CO2),

를 분석한다TPH .

파일의 가장자리의 공기 단류파일의 가장자리의 공기 단류파일의 가장자리의 공기 단류파일의 가장자리의 공기 단류7.57.57.57.5

바이오파일에서 주로 발생하는 문제중의 하나가 공기가 파일을 통해 채워

지지 않고 파일의 가장자리 부분에서 새나가는 것이다 이 문제는 장에서. 6.2.1

이미 언급한 바 있다 공기의 단류는 토양가스 압력의 관측이나 초기 호흡율.

시험과정 중에 발견된다 각각의 경우에 대한 내용은 과 장에서 좀더. 7.5.1 7.5.2

자세히 다루어진다.

공기의 단류현상 및 토양가스 압력공기의 단류현상 및 토양가스 압력공기의 단류현상 및 토양가스 압력공기의 단류현상 및 토양가스 압력7.5.17.5.17.5.17.5.1

송풍기가 작동하기 시작하여 공기를 파일내로 주입할 때 파일의 공극에는

진공상태가 형성된다 이 미세한 진공상태. (~ 5.1 [2㎝ 는 토양가스 관측inches])

정에 진공계측기를 부착하여 확인할 수 있다 일반적으로 토양가스 관측정은.

대부분 대기로부터 격리되어 있지 않으므로 좀더 작은 진공상태가 될 것이다.

토양가스 모니터링 지점에서 진공계측기의 사용은 파일에서 공기의 단류가

있다는 것을 확인하는 현장확인 방법이다 이러한 방법들은 토양가스 압력의.

차이가 단지 공기의 단류현상에 의한 것만이 아니라는데 어려움이 있다 이러;

한 압력차이는 토양의 불균질성 때문에 생길 수도 있다.

초기 호흡율 시험과정에서 단류현상의 확인초기 호흡율 시험과정에서 단류현상의 확인초기 호흡율 시험과정에서 단류현상의 확인초기 호흡율 시험과정에서 단류현상의 확인7.5.27.5.27.5.27.5.2

헬륨 은 산소가 반응에 사용되는지 또는 단지 토양에서만 확산되는지를(He)

결정하는 초기 호흡율 시험중에 공기와 함께 주입된다 시간에 따른 헬륨. (He)

의 손실은 토양에서의 확산이나 누출에 의해 발생한다 일반적으로 헬륨의 일.

차원 곡선상에서 점진적인 손실은 확산을 의미한다 그러나 헬륨의 급격한 감.

소는 누출을 의미한다.

대략적인 평가로써 가스 분자의 확산은 가스의 분자량의 제곱근에 반비례

한다 헬륨의 분자량 와 산소의 분자량 를 고려해 보면 헬륨은 산소에 비해. 4 32

약 배정도 빠르게 확산한다 일반적으로 만약 시험이 완료되었을 때 헬륨의2.8 . ,

농도가 초기의 50 ~ 60 수준이면 파일의 시공은 만족할 만한 것이다 그러나% .

이 이상의 헬륨의 손실은 공기의 단류 형성을 의미한다.

단류현상의 교정단류현상의 교정단류현상의 교정단류현상의 교정7.5.37.5.37.5.37.5.3

단류현상은 상대적으로 단류현상이 발견된 지역에서 가장 가까운 통기배관

의 유량을 낮춤으로 해서 쉽게 교정될 수 있다 또한 단류현상은 바이오파일의.

손상된 가장자리나 가장자리 부분에 더 많이 토양을 덮어줌으로써 교정되기도

한다.

참참참참 고고고고 문 헌문 헌문 헌문 헌

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환경부 토양복원기술 및 사례집. 2002. .

부 록부 록부 록부 록

부록 A : 바이오파일 설계와 적용을 위한 용어사전

부록 B : 설계 계산의 예

부록 C : 호흡율 시험 결과 계산과 워크시트

부록 D : 포장용수량 계산 방법

부록 E : 토양 구성에 따른 대략적인 포장용수량과 용적밀도

부록 F : 운전시 점검목록

부록 G : 데이터 시트

부록 H : 유지보수 지침

부록 I : 단위 환산표

부 록 바이오파일 설계와 적용을 위한 용어사전부 록 바이오파일 설계와 적용을 위한 용어사전부 록 바이오파일 설계와 적용을 위한 용어사전부 록 바이오파일 설계와 적용을 위한 용어사전A.A.A.A.

산도산도산도산도(acidity)(acidity)(acidity)(acidity) 용액중 수소이온의 농도를 측정한 값

흡착흡착흡착흡착(adsorption)(adsorption)(adsorption)(adsorption) 분자들이 화학적 또는 물리적 힘에 의해 흡착제

의 표면에 부착되거나 모이는 과정

통기통기통기통기(aeration)(aeration)(aeration)(aeration) 토양이나 물 등의 매질에 공기를 주입 또는 공급

하는 과정

호기성 생분해호기성 생분해호기성 생분해호기성 생분해

(aerobic biodegradation)(aerobic biodegradation)(aerobic biodegradation)(aerobic biodegradation)

산소가 존재하는 동안에 일어나는 생분해

알칼리도알칼리도알칼리도알칼리도(akalinity)(akalinity)(akalinity)(akalinity) 용액중 수산화물 이온의 농도를 측정한 값

방향족 탄화수소방향족 탄화수소방향족 탄화수소방향족 탄화수소

(aromatic hydrocarbon)(aromatic hydrocarbon)(aromatic hydrocarbon)(aromatic hydrocarbon)

벤젠과 같이 고리구조에 주기적인 공액근의 탄소

원자를 포함하고 있는 탄화수소

아스팔텐아스팔텐아스팔텐아스팔텐(asphaltene)(asphaltene)(asphaltene)(asphaltene) 어두운색의 석유계 고상물질로 이황화탄소에는

용해되나 파라핀나프타에는 불용성

BDATBDATBDATBDAT Best demonstrated available technology

가장 잘 실증된 유용한 기술( )

생분해가능생분해가능생분해가능생분해가능

(biodegradable)(biodegradable)(biodegradable)(biodegradable)

미생물에 의한 대사과정과 같이 생물체의 자연적

과정에 의해 분해될 수 있는 물질이나 화합물

생분해율생분해율생분해율생분해율

(biodegaradation rate)(biodegaradation rate)(biodegaradation rate)(biodegaradation rate)

단위시간당 미생물에 의해 대사되는 오염물질의

양으로 토양오염에서는 하루에 토양 무게당 분( )㎏

해된 오염물질의 양 으로 표시( ) ( / -day)㎎ ㎎ ㎏생분해 과정생분해 과정생분해 과정생분해 과정

(biodegrade)(biodegrade)(biodegrade)(biodegrade)

미생물에 의한 대사과정과 같이 생물체의 자연적

과정에 의해 좀더 무해한 형태로 물질이 분해되

는 과정바이오파일바이오파일바이오파일바이오파일(biopile)(biopile)(biopile)(biopile) 통기에 의해 호기성 생물학적 정화가 가능하도록

토양 파일을 만든 것으로 수분과 영양분의 공급

이 가능생물반응기생물반응기생물반응기생물반응기(bioreactor)(bioreactor)(bioreactor)(bioreactor) 생물학적 작용이나 활성이 발생하는 용기나 지역

생물학적정화생물학적정화생물학적정화생물학적정화

(bioremediation)(bioremediation)(bioremediation)(bioremediation)

미생물 대사와 같은 생물학적 과정을 이용하여

토양과 수질의 오염물질을 분해하거나 부지를 정

화하는 기술에 대한 일반적인 용어

바이오밴팅바이오밴팅바이오밴팅바이오밴팅(bioventing)(bioventing)(bioventing)(bioventing) 약간의 휘발과정과 함께 유기화합물의 미생물

에 의한 생분해를 최대화하도록 설계되고 운전

되는 현장내 토양통기과정송풍기송풍기송풍기송풍기(blower)(blower)(blower)(blower) 가스의 흐름에 압력을 증가시키는데 사용되는

회전식기계장치의 단위로 전체압력을 수두로 4

인치이상 이하로 증가시킨다14.7 psi .BTEXBTEXBTEXBTEX 벤젠 톨루엔 에틸벤젠 자일렌, , ,

팽화제팽화제팽화제팽화제(bulking agent)(bulking agent)(bulking agent)(bulking agent) 쌀겨나 나무조각과 같이 생분해가 가능한 유기

물로 투수성 수분보유력 또는 을 이용, biopile

하여 처리되는 토양의 또다른 성질등을 개선하

기위해 첨가되는 물질

탄소원자기호탄소원자기호탄소원자기호탄소원자기호(C)(C)(C)(C) 탄소

CAACAACAACAA 미국 대기보전법Clean Air Act( )

CFUCFUCFUCFU 의 측정은 미생물의colony-forming unit, CFU

활성을 유지시키는 오염된 매질의 능력을 결정

하는 비용경제적인 스크리닝방법임.CLCLCLCL 점검표checklist,

점토점토점토점토(clay)(clay)(clay)(clay) 미세한 토양입자로 수분함량의 범위내에서 접

합제와 같은 성질을 가지고 있으며 건조되면,

상당히 단단하게 굳어짐

이산화탄소이산화탄소이산화탄소이산화탄소(CO(CO(CO(CO2)2)2)2) 이산화탄소

오염물질오염물질오염물질오염물질(contaminant)(contaminant)(contaminant)(contaminant) 이것과 접촉하면 불순하거나 부적절한 또는 불

안전하게 만드는 물질 즉 오염물질의 통칭,

CRZCRZCRZCRZ 오염저감지역contamination reduction zone,

CWACWACWACWA 미국 수질보전법Clean Water Act,

시클로알켄시클로알켄시클로알켄시클로알켄(cycloalkene)(cycloalkene)(cycloalkene)(cycloalkene) 불포화된 단일고리탄화수소로 CnH2n-2의 구조식

을 가지고 있음

DAPDAPDAPDAP diammonium phosphate[(NH4)2HPO4]

제 인산암모늄2

DoDDoDDoDDoD 미국국방부U.S. Department of Defense,

DSDSDSDS 데이터시트data sheet,

EPAEPAEPAEPA 미국 환경청Environmental Protection Agency,

현장외현장외현장외현장외(ex situ)(ex situ)(ex situ)(ex situ) 오염된 물질의 처리를 위해 오염부지로부터 제

거되어져야 하는 과정 또는 기술의 통칭추출추출추출추출(extraction)(extraction)(extraction)(extraction) 공기의 흐름을 유도하기 위하여 진공상태에서

공기를 흡입하여 바이오파일을 통기시키는것EZEZEZEZ 배타지역exclusion zone,

FCFCFCFC 참조field capacity

FIDFIDFIDFID 불꽃이온화검출기flame ionization detector,

포장용수량포장용수량포장용수량포장용수량(field capacity)(field capacity)(field capacity)(field capacity) 접근가능한 수분이 빠져나가거나 아래쪽으로의

수분의 이동이 거의 무시할 정도일 때 토양에

남아있는 수분 함량자유상물질자유상물질자유상물질자유상물질(free product)(free product)(free product)(free product) 분리된 액상으로 존재하는 유기성오염물질

GACGACGACGAC 입상활성탄granular activated carbon,

수동식토양시료채취수동식토양시료채취수동식토양시료채취수동식토양시료채취

(hand-auger drilling)(hand-auger drilling)(hand-auger drilling)(hand-auger drilling)

손잡이에 부착된 나선형의 도관을 손으로 회전

시켜 토양시료를 채취하는 방법

HCHCHCHC 탄화수소hydrocarbon,

HDPEHDPEHDPEHDPE 고밀도 폴리에틸렌high-density polyethylene,

헬륨원자기호헬륨원자기호헬륨원자기호헬륨원자기호(He)(He)(He)(He) 헬륨

headheadheadhead 두지점간의 압력차로 단위길이에 대한 에너지

로 표시헨리상수헨리상수헨리상수헨리상수

(Henry's law constant)(Henry's law constant)(Henry's law constant)(Henry's law constant)

수용액에서 화합물의 농도를 화합물에 의해 발

생한 부분압으로 나눈값 용해도가 낮은 화합물

의 헨리상수는 순수물질의 증기압과 수용해도

로 대략적으로 알 수 있다.

종속영양세균종속영양세균종속영양세균종속영양세균

(heterotrophic bacteria)(heterotrophic bacteria)(heterotrophic bacteria)(heterotrophic bacteria)

에너지와 탄소를 모두 유기화합물로부터 얻는

세균

수은원자기호수은원자기호수은원자기호수은원자기호(Hg)(Hg)(Hg)(Hg) 수은

ICAPICAPICAPICAP inductively coupled atomic plasma,

유도결합원자플라즈마

ICEICEICEICE 내연기관internal combustion engine,

불투수성막불투수성막불투수성막불투수성막

(impermeable membrane)(impermeable membrane)(impermeable membrane)(impermeable membrane)

물을 보유하기 위해 고안된 피복용 재료

주입주입주입주입(injection)(injection)(injection)(injection) 공기의 흐름을 유도하기 위하여 진공상태에서

공기를 주입하여 바이오파일을 통기시키는것현장내처리현장내처리현장내처리현장내처리

(in situ remediation)(in situ remediation)(in situ remediation)(in situ remediation)

대규모의 굴착 없이 오염부지에서 진행되는 처

리과정JPJPJPJP 제트추진 연료jet propulsion(fuel), ( )

칼륨원자기호칼륨원자기호칼륨원자기호칼륨원자기호(K)(K)(K)(K) 칼륨

LDRLDRLDRLDR 매립제한Land Disposal Restriction,

침출수 집수 지점침출수 집수 지점침출수 집수 지점침출수 집수 지점

(leachate collection point)(leachate collection point)(leachate collection point)(leachate collection point)

바이오파일 내 침출수가 흐르는 지역과 침출수

차집라인을 통해 수집탱크로 이동하는 지역LLCLLCLLCLLC 수위조절기liqiud level controller,

LNAPLLNAPLLNAPLLNAPL light, nonaqueous-phase liquid,

저밀도비수용성액체MCLMCLMCLMCL 최대오염수준maximum contaminant level,

MCLGMCLGMCLGMCLG maximum contaminant level goal,

최대오염수준목표무기화무기화무기화무기화(mineralization)(mineralization)(mineralization)(mineralization) 유기화합물이 무기화합물 주로 물과 이산화탄(

소 로 완전히 전환되는 과정)모니터링지점모니터링지점모니터링지점모니터링지점

(monitoring point)(monitoring point)(monitoring point)(monitoring point)

토양가스채취지점으로 분석을 위한 가스시료의

채취를 위해 바이오파일 내에 있는 관에 연결

하여 공극내의 가스시료를 채취하는 지점질소원자기호질소원자기호질소원자기호질소원자기호(N)(N)(N)(N) 질소

영양염 첨가영양염 첨가영양염 첨가영양염 첨가

(nutrient amendment)(nutrient amendment)(nutrient amendment)(nutrient amendment)

화학 또는 유기질 비료로 주로 질소 인 또는, ,

칼륨이 풍부하고 바이오파일 내에 있는 미생물

의 생육과 성장을 촉진하기 위해 사용OOOO2222 산소분자배출가스배출가스배출가스배출가스(off-gas)(off-gas)(off-gas)(off-gas) 배출가스로 오염물질의 증기를 포함할 가능성

이 있고 바이오파일 운전기간 중에 특정지점에,

서 처리가 필요

O&MO&MO&MO&M 운전 및 유지관리operation & maintenance,

산소이용율산소이용율산소이용율산소이용율

(oxygen use rate)(oxygen use rate)(oxygen use rate)(oxygen use rate)

생물학적 및 화학적반응에 따른 산소소비율

화학적 산소요구량이 매우 작을 경우 호흡율(

을 결정하는데 사용)

칼륨원자기호칼륨원자기호칼륨원자기호칼륨원자기호(P)(P)(P)(P) 칼륨

PAHPAHPAHPAH polycyclic aromatic hydrocarbon

다환방향족탄화수소

PCBPCBPCBPCB 폴리염화비페닐polychlorinated biphenyl,

투과도투과도투과도투과도(permeability)(permeability)(permeability)(permeability) 매질의 구조에 영향을 주지 않고 공극을 통해

액체나 가스가 통과 할 수 있는 암석 토양 또,

는 오니의 용량에 대한 측정값

pHpHpHpH 용액의 산도나 알칼리도의 측정값으로 수소이

온농도의 음의 로그값 수소이온농도,

PIDPIDPIDPID 광이온화검출기photoionization detector,

pipe schedulepipe schedulepipe schedulepipe schedule 파이프의 두께를 표시하는 표준방법

공극공극공극공극(pore space)(pore space)(pore space)(pore space) 고상물질에서 공극

공극율공극율공극율공극율(porosity)(porosity)(porosity)(porosity) 액체와 가스가 이동할 수 있는 유효공극의 양

에 대한 측정값

POTWPOTWPOTWPOTW 공공처리작업publicly owned treatment works,

PPEPPEPPEPPE 개인보호장비personal protective equipment,

ppmvppmvppmvppmv 부피에 의한 백만분율 증기의 농도를 표시( )

PVCPVCPVCPVC polyvinyl chloride

QA/QCQA/QCQA/QCQA/QC quality assurance/quality control,

품질보증 및 품질관리

RARARARA 정화작업remedial action,

정화정화정화정화(remediation)(remediation)(remediation)(remediation) 오염부지에서 위해를 감소시키기 위한 작업

호흡호흡호흡호흡(respiration)(respiration)(respiration)(respiration) 세포에 에너지를 공급하기 위한 화합물의 산화

작용

호흡율호흡율호흡율호흡율(respiration rate)(respiration rate)(respiration rate)(respiration rate) 생물학적 작용에 기인하는 산소농도의 감소율

호흡율 시험호흡율 시험호흡율 시험호흡율 시험

(respiration test)(respiration test)(respiration test)(respiration test)

오염부지에서 호기성 생물학적 정화의 적용가

능성을 결정할 때 생분해율의 신속한 현장측정

을 위해 사용되거나 현장규모의 처리시스템을

위한 정보제공을 위해 사용되는 시험rHrHrHrH 상대습도relative humidity;

sandsandsandsand 직경이 범위의 풍화암이나 광물입자1/16 2～ ㎜

scfmscfmscfmscfm 분당 표준입방피트를 나타내는 단위

단류단류단류단류(short-circuiting)(short-circuiting)(short-circuiting)(short-circuiting) 낮은 저항성경로로 인해 바이오파일을 통해 불

균질한 공기의 흐름이 있는 비이상적 상태파쇄파쇄파쇄파쇄(shredding)(shredding)(shredding)(shredding) 균질성과 투과성을 증가시키기 위한 토양의 혼

합과 연마실트실트실트실트(silt)(silt)(silt)(silt) 직경이 에서 범위의 풍화암이나 광0.0002 0.05㎜

물입자sLmsLmsLmsLm 분당 표준 리터(L)

토양가스토양가스토양가스토양가스(soil gas)(soil gas)(soil gas)(soil gas) 토양공극내의 공기와 증기의 혼합물

투기성투기성투기성투기성(soil-gas(soil-gas(soil-gas(soil-gas

permeability)permeability)permeability)permeability)

가스의 흐름이 가능한 토양용량으로 토양가스

투기성은 입자크기 토양의 불균일성 공극율, , ,

수분함량에 따라 달라진다.토양매질토양매질토양매질토양매질(soil matrix)(soil matrix)(soil matrix)(soil matrix) 오염물질을 함유하고 있는 환경매체로의 토양

토양분류토양분류토양분류토양분류(soil type)(soil type)(soil type)(soil type) 물리적 성질에 기초한 토양분류체계

토양증기추출토양증기추출토양증기추출토양증기추출

(soil vapor extraction)(soil vapor extraction)(soil vapor extraction)(soil vapor extraction)

저분자량물질에 대한 약간의 생분해와 함께 휘

발을 최대화하기 위해 제작되고 운영되는 현장

내 토양통기 공정

수착상수착상수착상수착상(sorbed phase)(sorbed phase)(sorbed phase)(sorbed phase) 물리화학적 상호작용에 의해 토양입자 표면․근처에 부착되어 있는 물질의 얇은 층

수착수착수착수착(sorption)(sorption)(sorption)(sorption) 물리적 및 화학적 흡착과 흡착현상에 대한 일

반적인 개념

기질기질기질기질(substrate)(substrate)(substrate)(substrate) 생물체의 생존에 기반이 되는 물질로 미생물 호

흡작용에서 반응물질 전자공여체( )

계면활성제계면활성제계면활성제계면활성제(surfactant)(surfactant)(surfactant)(surfactant) 액체의 표면장력이나 두개의 액체사이 또는 액체

와 고체사이의 계면장력을 감소시키는 표면활성

화제제

TLVTLVTLVTLV 역치한계값threshold limit value,

TPHTPHTPHTPH total petroleum hydrocarbon,

석유계총탄화수소

적용성시험적용성시험적용성시험적용성시험

(treatability study)(treatability study)(treatability study)(treatability study)

오염부지의 정화방법 선정을 위한 효율성 시험

및 정화방법의 적용을 위한 설계 자료의 수집을

위해 실시하는 규모 또는 규모의 연구bench pilot

TSCATSCATSCATSCA 유해물질관리법Toxic Substances Control Act,

TWATWATWATWA 시간가중치 평균time-weight average,

UCLUCLUCLUCL 신뢰한계상한upper confidence limit,

USCSUSCSUSCSUSCS United Soil Classification System,

통합토양분류체계

U.S.DoDU.S.DoDU.S.DoDU.S.DoD United States Department of Defense,

미국방성

U.S.EPAU.S.EPAU.S.EPAU.S.EPA United States Environmental Protection Agency,

미환경청

USTUSTUSTUST 지하매설저장시설underground storage tank,

진공펌프진공펌프진공펌프진공펌프(vacuum pump)(vacuum pump)(vacuum pump)(vacuum pump) 가스흐름 압력을 증가시키거나 흡입플랜지에서

거의 진공에 가까운 상태로 만들기 위해 사용하

는 기계장치

기화기화기화기화(vaporization)(vaporization)(vaporization)(vaporization) 화학물질의 액체 또는 고체상태에서 기체상태로

의 전환

증기압증기압증기압증기압(vapor pressure)(vapor pressure)(vapor pressure)(vapor pressure) 주어진 온도에서 단일성분상에 의해 가해진 압력

VOAVOAVOAVOA 휘발성유기화합물분석volatile organic analysis,

VOCVOCVOCVOC 휘발성유기화합물volatile organic compound,

휘발성휘발성휘발성휘발성(volatile)(volatile)(volatile)(volatile) 상대적으로 낮은 온도에서 쉽게 휘발되는 것

자유면자유면자유면자유면(water table)(water table)(water table)(water table) 불포화지역과 포화지역사이의 평평한 면

수분첨가수분첨가수분첨가수분첨가(wetting)(wetting)(wetting)(wetting) 바이오파일을 건설하거나 운영하는 동안에 토

양의 수분함량을 증가시키기 위해 물을 첨가하

는 것

부 록 설계 계산의 예부 록 설계 계산의 예부 록 설계 계산의 예부 록 설계 계산의 예B.B.B.B.

설계 개요설계 개요설계 개요설계 개요B.1B.1B.1B.1

1 당 20,000㎏ 로 오염된 토양TPH 382㎎ (500㎥ yd3 을 처리하고자 한다) .

오염 토양의 포장용수량 은 약 이며 수분함량은 이다 토(field capacity) 50% , 10% .

양 조성은 비교적 균질하고 미량의 점토 미사 및 유기물을 함유하고 있다 초, , .

기 토양 데이터에서 는 평균 를 나타내고 있다 총 유기탄소함량과pH 7.9 . N :

값은 현 단계에서는 알 수 없다 제 장 그림 에서의 의사결정 분지도P : K . 1 ( 1)

에 의해 충분한 수분과 영양염류가 첨가된다면 이 오염토양의 정화시 바이오,

파일 기술 적용이 가능한 것으로 나타났다 따로 토양의 전처리 과정은 필요하.

지 않는다.

그림 바이오파일 크기의 예B-1.

바이오파일 크기 계산바이오파일 크기 계산바이오파일 크기 계산바이오파일 크기 계산B.2B.2B.2B.2

예상되는 바이오파일의 크기는 다음과 같다 토양 부피: 382 (500㎥ yd3);

예상 바이오파일 높이 1.5～ 1.8 m(5 6～ 바이오파일 측면 경사 측면ft); 1.25 : 1(

높이 그림 은 바이오파일의 예이다: ). B-1 .

바이오파일 패드는 토양 부피를 기초로 평균 파일 높이와 파일 경사를,

추정함해서 크기를 설정한다 바이오파일의 부피는 사면체 부피를 계산하는 식.

에 의해 결정된다(1) :

V = 1/6 h (B1 + 4M + B2) (1)

여기서,

V 파일 부피=

h 파일 높이=

B1 하단 기반 의 면적= (base)

B2 상단 기반의 면적=

M 바이오파일 중앙부의 면적=

설계 부피는 500 yd3 = V

높이는 5 ft = h

B1 = ( + 2a) (w + 2a) = w + 2aw + 2a + 4aℓ ℓ ℓ 2

B2 = wℓ

M = ( + 2(a/2)) (w + 2(a/2)) = w + aw + a = aℓ ℓ ℓ 2

V = (h/6) [( w + 2aw + 2a + 4aℓ ℓ 2) + w + 4( w + aw + aℓ ℓ ℓ

+ a2)]

V = h ( w + aw + a + 1.33aℓ ℓ 2)

V/h = ( + a)w + (a + 1.33aℓ ℓ 2)

w = [V/h - (a +1.33aℓ 2)]/( + a)ℓ

는 다음과 같이 계산 한다a :

측면 대 높이 경사를 로 가정한다1.25 : 1 .

1.25 h sin = h/1.25h = 0.8θ

h = 53.13°θ

tan = h/a = 5/aθ θ

a = 5/tan(53.13) = 3.75 ft

파일의 크기를 계산할 때 길이를 선택한 후에 전체 파일 너비를 계산한다, .

가정한 총 파일 길이 = 60 ft

60 ft = + 2aℓ

ℓ = 60 - 2a = 60 - 2 (3.75)

ℓ = 52.5 ft

V = 13,500 ft3

h = 5 ft

a = 3.75 ft

ℓ = 52.5 ft

w = [6,750 ft2/5 ft - (3.75 ft) (52.5 ft) + 1.33 (3.75

ft)2]/(52.5 ft + 3.75 ft)

w = 44.8 ft

총 파일 너비 = 44.4 ft + 2 (3.75 ft) = 52 ft

바이오파일 치수바이오파일 치수바이오파일 치수바이오파일 치수 = 60 ft × 52 ft × 5 ft= 60 ft × 52 ft × 5 ft= 60 ft × 52 ft × 5 ft= 60 ft × 52 ft × 5 ft

바이오파일 규모는 새로운 전체 바이오파일 패드 길이를 선택하고 위의,

계산을 반복함으로써 계산될 수 있다.

일반적으로 400 ～ 750 yd3 범위의 바이오파일 설계시 50 × 60 면적의 패드ft

가 적합할 것이다 작은 규모의 바이오파일의 경우 위의 계산 단계를 사용하여. ,

패드를 다시 설계하는 것이 필요할 것이다 더 큰 규모의 바이오파일의 경우. ,

500 yd3 규모의 패드 여러개를 사용한다 일반적으로 최소 파일 높이는. 3.5 는ft

되어야 하며 최대 파일 높이는, 8 ft 이하이어야 한다.

영양염류 첨가량 계산영양염류 첨가량 계산영양염류 첨가량 계산영양염류 첨가량 계산B.3B.3B.3B.3

그림 는 아래 제시된 영양염류 계산을 위해 수행된 워크시트의 한 예이B-2

다 그림 은 부지에서 사용될 수 있는 공란으로 된 바이오파일 영양염류 첨. B-3

가 워크시트이다.

토양의 오염 정도 = 20,000 mg/㎏

미지의 총유기물 함량 :

탄소 함량 가정(C) = 20,000 mg/ (0.8)= 16,000 mg/㎏ ㎏

설계값C : N : P = 100 : 15 : 1

질소 요구량(N) = (16,000 mg/ ) × (15/100)= 2,400 mg/㎏ ㎏

인 요구량(P) = (16,000 mg/ ) × (1/100)= 160 mg/㎏ ㎏

총 토양 :㎏

토양 밀도 가정 = 2,400 lb/yd3

토양 부피 = 500 yd3=382 ㎥

총 토양 중량(lb) = 500 yd3 (2,400 lb/yd3)= 1,200,000 lb

총 토양 중량( ) =1,200,000 lb (0.45359 /lb)= 544,308㎏ ㎏ ㎏

총 인 공급원 필요량(P) :

인 요구량(P) = (544,308 ) (160 P/ soil) (1 /1,000,000 )㎏ ㎎ ㎏ ㎏ ㎎

= 87.1 P㎏

= (87.1 P) (2.2046 lb/ )㎏ ㎏

= 192 lb192 lb192 lb192 lb

인 공급원 인산암모늄(P) = , (NH4)2HPO4

주 인산암모늄 은 인뿐만 아니라 질소도 함유: (Diammonium phosphate, DAP)

되어 있다 이 영양염류 공급원 내의 질소는 공급된 총 질소의 한 부분으로 계.

산되어야 한다.

lb P/lb DAP HPO4 = 0.24

DAP = (192 lb P) ÷ (0.24 lb P/lb DAP)

= 800 lb DAP800 lb DAP800 lb DAP800 lb DAP

총 질소 공급원 필요량(N) :

질소 필요량(N) = (544,308 ) (2,400mg N/ soil) (1 /1,000,000 )㎏ ㎏ ㎏ ㎎

= 1,306 P㎏

= (1,360 P) (2.2046 lb/ )㎏ ㎏

= 2,880 lb N2,880 lb N2,880 lb N2,880 lb N

질소 공급원 필요량lb (N) :

첫 번째 로 공급되는 질소의 양을 계산, DAP

(NH4)2HPO4은 이 로 함유됨N 21.5% = 0.22 lb N/lb DAP

로 공급된DAP N = (800 lb DAP) × 0.22 lb N/lb DAP

로부터= 176 lb N(DAP )

주요 질소 공급원 요소(N) =

요소l lb N/lb = 0.46

필요한 요소 로부터 요소= (2,880 lb N - 176 lb N(DAP ) ÷ (0.46 lb N/lb )

= 5,880 lb5,880 lb5,880 lb5,880 lb

구입할 영양염류의 양 요소 인산암모늄구입할 영양염류의 양 요소 인산암모늄구입할 영양염류의 양 요소 인산암모늄구입할 영양염류의 양 요소 인산암모늄: 5,880 lb ; (DAP) 800 lb: 5,880 lb ; (DAP) 800 lb: 5,880 lb ; (DAP) 800 lb: 5,880 lb ; (DAP) 800 lb

칼륨 공급원 필요량(K) :

일반적으로 칼륨의 첨가는 요구되지 않지만 적용성 시험을 통해 가 충분하지, K

않다고 판단되는 부지에서는 의 절반정도의 양을 추가할 수 있다 탄산칼륨, P .

(K2CO3 은 일반적인 칼륨 공급원이다) (K) .

바이오파일 영양염류 첨가 워크시트바이오파일 영양염류 첨가 워크시트바이오파일 영양염류 첨가 워크시트바이오파일 영양염류 첨가 워크시트

영양염류 공급원1. :질소 공급원 예를 들어 요소a. ( , ) 요소 0.46 질소 중량 분율 요소( = 0.46)

(a)

인 공급원 예를 들어 인산암모늄b. ( , ) DAP 0.24 인 중량 분율칼륨 공급원 예를 들어 황산 칼륨c. ( , ) NA NA 칼륨 중량 분율

토양 내 총유기탄소함량2. : see 2b 건조 토양 실험실 결과로부터 구함 알고/ . .㎎ ㎏․있지 않다면 아래와 같이 계산함 :토양 중 탄화수소 오염 평균 농도a. = 20,000 건조 토양/㎎ ㎏․오염 중 평균 탄소 함량b. = line 2a. × 0.8 = 16,000 건조 토양/㎎ ㎏․희망 비율 적용성 시험에 의해 결정 또는 적용3. C:N:P:K . C:N:P:K = 10:15:1:1

건조토양 당 영양염류 첨가량 알고 있지 않다면 영양염류 첨가 이전 토양 내4. . ( , N, P,㎏함량을 무시하는 것으로 가정K )건조토양 당 첨가될 질소a. (N) = line 2b. × 0.15 =㎏ 2,400 토양N/㎎ ㎏건조토양 당 첨가될 인b. (P) = line 2b. × 0.01 =㎏ 160 토양N/㎎ ㎏건조토양 당 첨가될 칼륨c. (K) = line 2b. × 0.01 =㎏ NA 토양N/㎎ ㎏

토양의 겉보기밀도5. = 1.422 /㎏ ㎥ b 모른다면 으로 가정. ( 1,400 / )㎏ ㎥

토양 당 필요한 영양염류6. :㎥토양a. N/ = line 4a. × line 5 ÷ 1,000,000 =㎏ ㎥ 3.41 토양N/㎏ ㎥토양b. P/ = line 4b. × line 5 ÷ 1,000,000 =㎏ ㎥ 0.23 토양N/㎏ ㎥토양c. K/ = line 4c. × line 5 ÷ 1,000,000 =㎏ ㎥ NA 토양N/㎏ ㎥

토양 당 필요한 영양염류 단위7. yd3 (lb ) :a. lb N/yd3 토양 = line 6a. × 1.69 = 5.76 lb N/yd3 토양b. lb N/yd3 토양 = line 6b. × 1.69 = 0.38 lb N/yd3 토양c. lb N/yd

3토양 = line 6c. × 1.69 = NA lb N/yd

3토양

바이오파일로 처리될 토양의 총 부피8. : 500 yd3

토양9. yd3 당 첨가될 영양염류 공급원 단위(lb )a. line 7a. ÷ lin a. = 12.5 필요한 공급원N (lb)/yd3 토양b. line 7b. ÷ lin a. = 1.58 필요한 공급원N (lb)/yd

3토양

c. line 7c. ÷ lin a. = NA 필요한 공급원N (lb)/yd3 토양

바이오파일 운전시 필요한 총 영양염류 단위10. (pb )line 9a. × line 8 = 6,250 공급원 구입lb Nline 9a. × line 8 = 792 공급원 구입lb Nline 9a. × line 8 = NA 공급원 구입lb N

중량 분율(a) = % ÷ 100.(b) 1 / = 1.688 lb/yd㎏ ㎥ 3

모든 은 단일 공급원으로부터 유래되는 것으로 가정함 예제 계산에서는 요소임(c) N ,적용되지 않음NA =

그림 수행 바이오파일 영양염류 첨가 워크시트 예시B-2.

바이오파일 영양염류 첨가 워크시트바이오파일 영양염류 첨가 워크시트바이오파일 영양염류 첨가 워크시트바이오파일 영양염류 첨가 워크시트

영양염류 공급원1. :질소 공급원 예를 들어 요소a. ( , ) 질소 중량 분율 요소( = 0.46)인 공급원 예를 들어 인산암모늄b. ( , ) 인 중량 분율칼륨 공급원 예를 들어 황산 칼륨c. ( , ) 칼륨 중량 분율

토양 내 총유기탄소함량2. : 건조 토양 실험실 결과로부터 구함 알고/ . .㎎ ㎏․있지 않다면 아래와 같이 계산함 :토양 중 탄화수소 오염 평균 농도a. = 건조 토양/㎎ ㎏․오염 중 평균 탄소 함량b. = line 2a. × 0.8 = 건조 토양/㎎ ㎏․희망 비율 적용성 시험에 의해 결정 또는 적용3. C:N:P:K . C:N:P:K = 10:15:1:1

건조토양 당 영양염류 첨가량 알고 있지 않다면 영양염류 첨가 이전 토양 내4. . ( , N, P,㎏함량을 무시하는 것으로 가정K )건조토양 당 첨가될 질소a. (N) = line 2b. × 0.15 =㎏ 토양N/㎎ ㎏건조토양 당 첨가될 인b. (P) = line 2b. × 0.01 =㎏ 토양N/㎎ ㎏건조토양 당 첨가될 칼륨c. (K) = line 2b. × 0.01 =㎏ 토양N/㎎ ㎏

토양의 겉보기밀도5. = /㎏ ㎥ b 모른다면 으로 가정. ( 1,400 / )㎏ ㎥

토양 당 필요한 영양염류6. :㎥토양a. N/ = line 4a. × line 5 ÷ 1,000,000 =㎏ ㎥ 토양N/㎏ ㎥토양b. P/ = line 4b. × line 5 ÷ 1,000,000 =㎏ ㎥ 토양N/㎏ ㎥토양c. K/ = line 4c. × line 5 ÷ 1,000,000 =㎏ ㎥ 토양N/㎏ ㎥

토양 당 필요한 영양염류 단위7. yd3 (lb ) :a. lb N/yd

3토양 = line 6a. × 1.69 = lb N/yd

3토양

b. lb N/yd3 토양 = line 6b. × 1.69 = lb N/yd3 토양c. lb N/yd3 토양 = line 6c. × 1.69 = lb N/yd3 토양

바이오파일로 처리될 토양의 총 부피8. : yd3

토양9. yd3당 첨가될 영양염류 공급원 단위(lb )

a. line 7a. ÷ lin a. = 필요한 공급원N (lb)/yd3 토양b. line 7b. ÷ lin a. = 필요한 공급원N (lb)/yd3 토양c. line 7c. ÷ lin a. = 필요한 공급원N (lb)/yd

3토양

바이오파일 운전시 필요한 총 영양염류 단위10. (pb )line 9a. × line 8 = 공급원 구입lb Nline 9a. × line 8 = 공급원 구입lb Nline 9a. × line 8 = 공급원 구입lb N

중량 분율(a) = % ÷ 100.

(b) 1 / = 1.688 lb/yd㎏ ㎥ 3

모든 은 단일 공급원으로부터 유래되는 것으로 가정함 예제 계산에서는 요소임(c) N ,

적용되지 않음NA =

그림 바이오파일 영양염류 첨가 워크시트B-3.

영양염류 첨가율 계산영양염류 첨가율 계산영양염류 첨가율 계산영양염류 첨가율 계산B.4B.4B.4B.4

균일한 영양염류의 분포를 유지하기 위해 질소 와 인 공급원은 토양, (N) (P)

전체에 균질하게 첨가되어야 한다 따라서 영양염류 첨가율 단위 중량 또는 부. , (

피 토양 당 첨가되는 각 영양염류 단위 이 계산되어야 한다(lb )) .

앞의 계산 결과 토양의 당, 2,400㎏ ㎎ 과N 160 ㎎ 이 필요하다는 것을 알P

수 있었다.

요구량DAP / = (160 P/ ) (1 DAP/0.24 P) = 667㎏ ㎎ ㎏ ㎎ ㎎

DAP/ =㎎ ㎏ 토양토양토양토양0.667 DAP/1,0000.667 DAP/1,0000.667 DAP/1,0000.667 DAP/1,000㎏ ㎏㎏ ㎏㎏ ㎏㎏ ㎏

요소 요구량 요소/ = [2,400 - 0.22(667)] (1/0.46) = 4,898 /㎏ ㎎ ㎏

= 요소 토양요소 토양요소 토양요소 토양4.90 /1,0004.90 /1,0004.90 /1,0004.90 /1,000㎏ ㎏㎏ ㎏㎏ ㎏㎏ ㎏

토양 밀도가 1,420 인 것으로 가정하면 단위 부피당 필요한 영양염류량은/ ,㎏ ㎥

아래와 같이 계산할 수 있다 :

토양(0.667 DAP/1,000 ) (1,420 / ) = 0.95 DAP/㎏ ㎏ ㎏ ㎥ ㎏ ㎥

요소 요소 토양(4.90 /1,000 ) (1,420 / ) = 6.96 /㎏ ㎏ ㎏ ㎥ ㎏ ㎥

을/ lb/yd㎏ ㎥ 3으로 변환하면 :

(0.95 DAP/ ) (2.205 lb/ ) (0.765 /yd㎏ ㎥ ㎏ ㎥ 3) = 1.6 lb DAP/yd3 토양

요소(6.96 / ) (2.205 lb/ ) (0.765 /yd㎏ ㎥ ㎏ ㎥ 3 요소) = 11.7 lb /yd3 토양

초기 수분 첨가량 계산초기 수분 첨가량 계산초기 수분 첨가량 계산초기 수분 첨가량 계산B.5B.5B.5B.5

설계 당시의 토양은 의 수분함량과 의 포장용수량을 가지고 있고10% 50%

목표 포장용수량은 이다 토양이 의 포장용수량이 되기 위한 수분함량95% . 95%

을 계산하기 위해서는 수분함량과 포장용수량간의 선형 관계가 있다는 단순한,

가정을 한다.

포장용수량 수분 포장용수량 수분50% /10% = 95% ÷ x %

수분x % = (95%) (10%) ÷ 50% = 19%

따라서 의 수분함량을 달성하기 위해서는 충분한 수분첨가가 필요하다, 19% .

토양 당 첨가되는 수분의 양 :㎏

수분첨가 이전, 1 토양은 0.1㎏ 수분이 포함되어야 하고㎏

수분첨가 이후, 1 토양은 0.19㎏ 수분이 포함되어야 한다.㎏

수분인19% 1 의 토양 중, 0.81㎏ 은 건조토양이 될 것이다.㎏

수분에서10% , 0.81 건조 토양 중 포함되는 총 토양 중량은 (0.81/0.9) = 0.9㎏

일 것이다.㎏

따라서 수분함량의 토양10% 0.9 은 0.81㎏ 건조토양과 0.09㎏ 수분을 포함㎏

할 것이다.

수분 를 포함하는19% 1 의 토양을 얻기 위해서 수분함량을 가진 토양, 10%㎏

0.9 당 0.1㎏ 수분을 첨가해야 할 것이다 이는 다음과 같다. :㎏

0.1 H㎏ 2 수분함량의 토양O/10% 0.9 = 0.111 H㎏ ㎏ 2 토양O/ 10%㎏

토양 밀도 = 2,400 lb/yd3(1 /2.204 lb)㎏

= 1,089 /yd㎏ 3

yd3 토양 당 첨가되는 H2 부피O = (0.111 H㎏ 2 토양O/ 10% ) (1,089㎏ ㎏

/yd3) (1 L / H㎏ ㎏ 2O) (1 gal/3.79 L) = 32 gal/yd3

부 록 호흡율 시험 결과 계산과 워크시트부 록 호흡율 시험 결과 계산과 워크시트부 록 호흡율 시험 결과 계산과 워크시트부 록 호흡율 시험 결과 계산과 워크시트C.C.C.C.

호흡율 시험은 바이오파일 토양 내 분해속도를 계산하기 위한 데이TPH

터를 얻기위해 수행한다 호흡율 시험에서 산소. , (O2 값은 바이오파일의 다양한)

위치에 설치된 모니터링 지점으로부터 샘플링 된 토양 가스에서 측정된다 산.

소 가스의 기록은 일반적으로 산소 농도가 미만이거나 또는 산소 농도가7%

더 이상 감소되지 않을 때까지 한다 만약 산소가 빠르게 감소한다면 산소가. ,

느리게 감소될 때보다 자주 측정하여야 한다 산소 이용율을 결정하기 위해서. ,

시간과 산소농도에 대한 상관관계선을 작성한다 이 관계선의 기울기는 산소.

이용율을 나타내며 일 당 산소농도 변화로 표시한다, (day) .

만약 낮은 산소 농도가 생물학적 분해에 제한인자로 작용한다면 이 관계,

선의 기울기는 수평이 될 것이며 더 이상 분해와 관련된 산소 소모를 나, TPH

타낼 수 없다 이런 경우 일반적으로 이상의 산소농도를 나타내는 제한된. , 12%

상관곡선 선형 부분만이 생물학적 분해율을 계산하는데 사용될 것이다.

대표적인 화학물질은 헥산을 이용한 산소 소모와 분해와의 화학양론TPH

적인 상관관계는 식 과 같다(1) :

C6H14 + 9.5O2 6CO→ 2 + 7H2O (1)

이 식을 사용하여 토양 당 일 당 헥산 당량으로 환산하여 생분해, 1 , (day) -㎏ ㎎

율을 예측할 수 있다.

이 계산 식 의 첫 번째 단계는 토양 내 산소 농도를( 2) ㎎ O2 토양의 형/㎏

태로 전환하는 것이다 바이오파일 내 산소와 토양 밀도의 특성들은 이 값을.

계산하기 위해 사용된다. 300 의 온도에서 공기K 1 은mole 24.6 의 부피를 차L

지할 것이다 토양가스 중 산소 농도를 대기 중 산소농도 와 같이 가정한. (20.9%)

다면 토양 가스, 24.6 중 만이 산소L/mole 5.14 L (O2)의 부피가 된다.

토양가스24.6 L/mole × 20.9% O2 = 5.14 L O2 토양가스/mole (2)

이 값은 측정된 산소 농도에 따라 변하게 된다 예를 들어 식 에서와 같이. (3)

산소농도가 일 경우는 토양가스 중 산소의 부피가15% 5.14 L O2 토양가/mole

스가 아닌 3.69 L O2/mole 이 된다.

토양가스24.6 L/mole × 15% O2 = 3.69 L O2 토양가스/mole (3)

5.14 L O2 토양가스의 질량을 결정하기 위하여 산소의 밀도는 반드시/mole ,

필요하다. 1 의mole O2는 32 의 질량과g 24.6 의 부피를 차지하고 있기 때문에L ,

O2의 밀도는 1,300 가 될 것이다 식/L ( 4, 5).㎎

32 g ÷ 24.6 L O2 = 1,300 g/L O2 (4)

1,300 g/L O2 × 1,000 /g = 1,300 /L O㎎ ㎎ 2 (5)

이 값을 5.14 토양가스와 곱하게 되면L/mole , 6,682 ㎎ 토양 가스 식O2/mole (

또는6) 271.6 ㎎ O2 토양가스 식 로 계산될 것이다/L ( 7) .

1,300 /L O㎎ 2 × 5.14 L O2 토양가스/mole = 6,682 O㎎ 2 토양가스/mole (6)

6,682 O㎎ 2 토양가스 토양가스/mole ÷ 24.6 L/mole = 271.6 O㎎ 2 토양가스/L (7)

이 관계가 일단 성립되면 의 토양의 공극 부피에 존재하는 산소량이, 1 ㎏

얼마나 되는지를 결정하는 것이 필요하다 토양 밀도가. 2,400 lb/yd3(1,424 /㎏

이라고 가정하면 식 로부터) , (8) 1㎥ 의 토양이 0.702㎏ 의 부피를 가지고 있다L

는 것을 알 수 있다.

(1,424 / ) × 1,000 L/ = 0.702 L/ (8)㎥ ㎏ ㎥ ㎏

토양 내 공극부피가 라 가정한다면30% , 1 의 토양에서 차지하는 토양가스의㎏

부피는 0.21 이다 식L ( 9).

공극부피 토양가스 토양0.702 L/ × 30% = 0.21 L / (9)㎏ ㎏

식 의(7) 271.6 O㎎ 2 공기를 전환계수를 사용하여 식 에서와 같이 산소/L (10)

농도가 일때20.9% 1 의 토양 내에 57.04㎏ ㎎ O2가 존재하게 되는 것으로 계산

할 수 있다.

토양가스 토양0.21 L / × 271.6 O㎏ ㎎ 2 토양가스/L = 57.04 O㎎ 2 토양/ (10)㎏

일단 산소의 질량 변화가 계산되어졌다면 식 은 이론적으로 분해되는, (1)

탄화수소의 질량을 결정하는데 적용할 수 있다 이 식으로부터 헥산은 산화하.

는데 필요한 의 탄화수소 대 산소의 질량 비율을 산출할 수 있다 따라1 : 3.5 .

서, 50 ㎎ O2 토양이 감소된다면/ , 14.3㎏ ㎎ 토양이 분해되는 것을 가TPH/㎏

정할 수 있다 식 에서와 같이 분해속도는 위에서 언급된 탄화수소와. (11) , TPH

산소의 질량비율인 로 나누어진3.5 O2 분해속도(㎎ O2 로부터 계산될 수/ h)㎏․있다.

50 O㎎ 2/ ÷ 3.5 O㎏ ㎎ 2 토양/ TPH = 14.3 TPH/ (11)㎎ ㎎ ㎏

그림 은 호흡에 대한 샘플링 데이터 시간에 따른C-1 ( % O2 감소 를 분해) TPH

속도로 전환시키는 워크시트의 완성된 예제이며 그림 는 부지에서 사용할, C-2

수 있는 분해 워크시트 양식이다TPH .

분해속도 워크시트분해속도 워크시트분해속도 워크시트분해속도 워크시트TPHTPHTPHTPH

1. O2 농도의 변화%

송풍기 정지시a) O2 농도 기록 20 %

근처와 그 이상시b) 12% O2 농도 기록 15 %

c) O2 농도 내 변화(Line 1a - Line 1b) 5 %

송풍기 정지 때부터 최종2. O2 기록으로부터 경과시간 1 hr

3. O2 이용율

a) O2 농도 경과시간 내 변화/ (Line 1C/Line 2) 5 %/hr

b) Line 3a × 24 120 %/day

O2 이용율을 기초로 하여 분해속도를 계산하기 위해 아래식 사용,

K B =-K 0AD 0C

100

여기서,

KB 분해속도= ( / -day)㎎ ㎏

K0 산소이용율= (%/day) 120 %/day

공기 부피 토양4. A = / (L/ ) :㎏ ㎏

토양 밀도 모른다면a) ( 2,400 lb/yd3) 2,400 lb/yd3

토양 부피 토양b) / : (764.6 L/yd3 × 2.205 lb/ ) ÷ Line 4a =㎏ ㎏ 0.702 L/㎏

공기 부피 토양c) / : Line 4b × 0.30* =㎏ 0.21 L/㎏

토양 공극률을 로 가정* ( 30% )

5. D0 산소가스 밀도= ( /L) :㎎

토양 온도a) = ** + 273 =℃ 300 K

모른다면 로 가정** ( 27 )℃

당 부피b) mole : 0.08205 × Line 5a = 24.6 L/mole

당c) L O2 질량 : 32,000 /mole ÷ Line5a =㎎ 1,300 /L㎎

탄화수소 분해를 위한 탄화수소와 산소 질량 비율6. C = (1/3.5) 0.2857

분해속도TPH = (Line 3b × Line 4c × Line 5c × Line6) ÷ 100 93.9 / -day㎎ ㎏

그림 수행된 분해 속도 워크시트의 예제C-1. TPH

분해속도 워크시트분해속도 워크시트분해속도 워크시트분해속도 워크시트TPHTPHTPHTPH

1. O2 농도의 변화%

송풍기 정지시a) O2 농도 기록 %

근처와 그 이상시b) 12% O2 농도 기록 %

c) O2 농도 내 변화(Line 1a - Line 1b) %

송풍기 정지 때부터 최종2. O2 기록으로부터 경과시간 hr

3. O2 이용율

a) O2 농도 경과시간 내 변화/ (Line 1C/Line 2) %/hr

b) Line 3a × 24 %/day

이용율을 기초로 하여 분해속도를 계산하기 위해 아래식 사용O2 ,

K B =-K 0AD 0C100

여기서,

KB 분해속도= ( / -day)㎎ ㎏

K0 산소이용율= (%/day) %/day

공기 부피 토양4. A = / (L/ ) :㎏ ㎏

토양 밀도 모른다면a) ( 2,400 lb/yd3) lb/yd

3

토양 부피 토양b) / : (764.6 L/yd3 × 2.205 lb/ ) ÷ Line 4a =㎏ ㎏ L/㎏

공기 부피 토양c) / : Line 4b × 0.30* =㎏ L/㎏

토양 공극률을 로 가정* ( 30% )

5. D0 산소가스 밀도= ( /L) :㎎

토양 온도a) = ** + 273 =℃ K

모른다면 로 가정** ( 27 )℃

당 부피b) mole : 0.08205 × Line 5a = L/mole

당c) L O2 질량 : 32,000 /mole ÷ Line5a =㎎ /L㎎

탄화수소 분해를 위한 탄화수소와 산소 질량 비율6. C = (1/3.5) 0.2857

분해속도TPH = (Line 3b × Line 4c × Line 5c × Line6) ÷ 100 / -day㎎ ㎏

그림 분해 속도 워크시트C-2. TPH

부 록 포장용수량 계산 방법부 록 포장용수량 계산 방법부 록 포장용수량 계산 방법부 록 포장용수량 계산 방법D.D.D.D.

포장용수량 은 포화 토양에서 과도한 중력수가 유출된(Field capacity, FC) "[ ]

후 또는 하류방향으로 흐르는 물의 속도가 현저하게 감소된 후 토양 내에 함유

되어 있는 물의 양 을 말한다 이 정의는 다음을 가정한다 토" (Klute, 1994). : (a)

양은 깊고 투수성이 있고 토양 표면으로부터 어떠한 증발산도 발생되지 않, (b)

으며 토양의 얕은 층에 투수가 발생되는 벽이 없을 것 즉 포장용수량이란, (c) . ,

강우 또는 관개로 인해 발생된 여분의 수분이 배수되거나 혹은 배수가 미흡한

속도로 감소된 후 토양 내에 남아있는 물을 말한다 토양의 포장용수량은. D.1

에서 에 걸쳐서 설명되고 있는 방법들로 대략적으로 나타낼 수 있을 것이D.6

다.

현장내 포장용수량 측정현장내 포장용수량 측정현장내 포장용수량 측정현장내 포장용수량 측정D.1D.1D.1D.1

토양이 자연상에서 가장 건조한 상태로 존재할 때 시험지역 주변에, 10 ft

× 10 면적의 방수 수로를 제작한다 시험지역이 평평하다면 그 곳에 물로ft . ,

토양 표면을 채운다 만약 시험지역에 경사가 있다면 물을 채우는데 스프링클. ,

러 시스템을 사용한다 물을 공급한 후 즉시 증발산 차단벽과 함께 시험지역을. ,

덮는다 시간 후 각 깊이에서 최소 개의 토양 샘플을 취한다. 48 , 4 .

FCw = Mw/Ms (1)

여기서, Mw 공급된 물 중량=

Ms 건조기에서 건조된 토양 중량=

FCw 중량 당 포장용수량=

또는 FCv = FCw X rb/rw = Mw/Va rw (2)

여기서, FCv 부피 당 포장용수량=

Va 겉보기 토양 부피=

rb 겉보기 토양 밀도=

rw 물의 밀도=

이 방법은 포장용수량 을 결정하는데 가장 좋은 방법이다(FC) .

대형 토양 코어 방법 간이법대형 토양 코어 방법 간이법대형 토양 코어 방법 간이법대형 토양 코어 방법 간이법D.2 ( )D.2 ( )D.2 ( )D.2 ( )

게이지 스틸 실린더를 가지고 토양 코어를 만든 후 자연적인 분리와16- ,

패킹이 되도록 주의하여 코어를 제거한다 실험실에서 실린더를 놓고 아래 두.

껑을 제거하고 토양을 건조시킨다 코어 표면에 원하는 깊이까지 물이 스며들, .

때까지 토양에 물을 첨가한 후 시간 동안 방치한다 토양시료를 채취하여, 48 . ,

식 과 에 따라 대략적인 토양용수량 을 계산한다(1) (2) (FC) .

소형 토양 코어 방법 간이법소형 토양 코어 방법 간이법소형 토양 코어 방법 간이법소형 토양 코어 방법 간이법D.3 ( )D.3 ( )D.3 ( )D.3 ( )

시험지역에서 각 토양 깊이별로 여러 가지 토양 코어를 만든다 원래의 토.

양구조를 유지하도록 한다 실험실에서 토양 코어의 링과 평형이 될 때까지 가. ,

장자리를 다듬는다 코어와 링을 세라믹 판에 놓고 접촉이 잘 되도록 약간 비.

틀어 준다 모세관 현상에 의해 토양이 젖도록 시간 이상 방치한다 코어 전. 12 .

체가 물에 잠기고 포화될 때까지 수위를 느리게 증가시킨다 그런 다음. 10 kPa

정도의 압력을 가진 압력판을 이용하여 과도한 물을 제거한다 압력판에서 의.

해 더 이상 물의 흐름이 발생되지 않을 때까지 배수를 계속한다 토양시료를.

에서 시간 동안 건조기에서 건조시킨다 중량 또는 부피 단위로 수분함105 24 .℃

량을 계산한다.

원심분리 방법 간이법원심분리 방법 간이법원심분리 방법 간이법원심분리 방법 간이법D.4 ( )D.4 ( )D.4 ( )D.4 ( )

이 방법은 반복으로 실험한다 여과지를 가지고 황동제 원심분리 컵의 스2 .

크린 부분을 덮는다 체를 통과한 풍건 토양 을 각 컵에 담는다 컵을. 2 30 g .㎜

물에 담궈 수 시간 동안 바닥으로부터 시료가 물에 적셔지도록 둔다 함수된.

시료를 원심분리기에 걸고 회전 분 조건에서 분 동안 원심분리 시킨, 2,468 / 30

다 원심분리가 끝난 후 미리 칭량된 수분측정용 용기에 토양을 옮긴 후 포장. , ,

용수량 을 계산하는데 필요한 중량을 구한다(FC) .

현장 간이 방법 간이법현장 간이 방법 간이법현장 간이 방법 간이법현장 간이 방법 간이법D.5 - ( )D.5 - ( )D.5 - ( )D.5 - ( )

아래 그림은 현장에서 간략하게 포장용수량을 평가할 수 있는 방법이다.

토양의 포장용수량을 예측하기 위한 현장 간이법토양의 포장용수량을 예측하기 위한 현장 간이법토양의 포장용수량을 예측하기 위한 현장 간이법토양의 포장용수량을 예측하기 위한 현장 간이법----

1. 2 용기의 밑바닥을 자르고 용기의 입구를 체와 같은 물질로 덮고L

테이핑한 후 용기를 거꾸로 놓는다, .

용기 절반을 바이오파일에 사용한 건조토양 시료로 채운다2. .

토양과 함께 용기 무게를 측정한 후 기록한다3. .

토양이 포화되도록 용기 내 토양에 물을 첨가한다 용기에서 토양4. .

이 흘러나오지 않도록 주의한다.

증발산 손실이 발생되지 않도록 용기를 덮는다5. .

토양 내 초과된 물이 용기 입구의 체 부분을 통하여 배수되도록 용6.

기를 하룻밤 동안 새워둔다.

함수된 토양과 함께 용기 무게를 측정한 후 기록한다7. .

포장용수량으로 도달되는데 필요한 물의 양을 예측한다8. :

습윤토양 건조토양 건조토양[( - )/ ]

단위토양부피 당 포장용수량으로 도달되는데 필요한 물의 부피=

그림 토양의 포장용수량을 예측하기 위한 현장 간이법D-1. -

부 록 토양 구성에 따른 대략적인 포장용수량과 용적밀도부 록 토양 구성에 따른 대략적인 포장용수량과 용적밀도부 록 토양 구성에 따른 대략적인 포장용수량과 용적밀도부 록 토양 구성에 따른 대략적인 포장용수량과 용적밀도E.E.E.E.

토성토성토성토성(a)(a)(a)(a)

포장용수량포장용수량포장용수량포장용수량 용적밀도용적밀도용적밀도용적밀도

( H( H( H( H㎏㎏㎏㎏ 2222 건조토양건조토양건조토양건조토양O/ )O/ )O/ )O/ )㎏㎏㎏㎏ ( / )( / )( / )( / )㎏ ㎥㎏ ㎥㎏ ㎥㎏ ㎥

과Silt loam clay loam 26.0 1,300

Loam 25.0 1,390

Very fine sandy loam 22.0 1,350

Fine sandy loam 20.0 1,350

Sandy loam 16.0 1,400

Loamy fine sand 13.5 1,400

Loamy sand 11.0 1,450

Fine sand 9.0 1,450

Sand 9.0 1,500

Coarse sand 6.0 1,600

이 값들은 예측하는 것으로만 사용되어야 한다 임의의 토양에 대한 실제(a) .

값들은 매우 다양한다.

출처 : Lyle Jr., E.S. 1987. Sorface Mine Reclamation Manual. Elsevier, New

York, NY.

부 록 운전시 점검목록부 록 운전시 점검목록부 록 운전시 점검목록부 록 운전시 점검목록F.F.F.F.

바이오파일 운전 시작시 점검목록바이오파일 운전 시작시 점검목록바이오파일 운전 시작시 점검목록바이오파일 운전 시작시 점검목록(CL-1a)(CL-1a)(CL-1a)(CL-1a)

처리 셀 : 대기 온도 토양 군: : 상대습도 :

일자 : 기압 : 운영자 :

활 동활 동활 동활 동점검후점검후점검후점검후

체크체크체크체크데이터 의견데이터 의견데이터 의견데이터 의견////

셀 내 토양 군에 대한 초기 특성 데이터 기록 데이터 시트 첨부DS-1

물매턱 점검

바이오파일 덮개 및 고정끈 점검

바이오파일 공기공급 분기관 설치 및 훼손 여

부 확인

송풍기 점검

송풍기 파이프 점검

수분 탱크 점검knockout

접지 접속물 설치 및 기능 확인

수동식 회전 밸브 점검

기계 점검

모든 기류 조절 밸브가 열려있는지 확인 열;

려있다면 밸브들을 원래 위치로 돌려놓는다,

송풍기 작동 시작

각 추출 지주에서 기류가 균일하게 조정

각 추출 지주에서 기류 측정

송풍기 배출구의 기류 압력 온도 측정, ,

송풍기 가동 중지

장과 장의 설계와 시공에서 묘사된 것처럼4 5

바이오파일 처리셀에 토양 배치

초기 토양 샘플 수집 데이터 시트 첨부DS-3

모니터링 지점 상태 점검

처리 시스템 설치 및 운전 확인off-gas

처리 시스템 연료 공급 이용가능 확인off-gas

바이오파일 운전 시작시 점검목록 계속바이오파일 운전 시작시 점검목록 계속바이오파일 운전 시작시 점검목록 계속바이오파일 운전 시작시 점검목록 계속(CL-1b) ( )(CL-1b) ( )(CL-1b) ( )(CL-1b) ( )

활 동활 동활 동활 동점검후점검후점검후점검후

체크체크체크체크데이터 의견데이터 의견데이터 의견데이터 의견////

장치 체크 및 현장 측정

O2/CO2 분석기

탄화수소 분석기

온도 기록기

모니터링 지점 내 온도,

혼합 토양가스(O2, CO2,

측정TPH)

데이터 시트 첨부DS-2

송풍기 재가동(a)

산소농도가 안정화될 때까

지 모니터링 지점 측정 반

복

데이터 시트 첨부DS-2

송풍기 중지 및 중지 상태

에서 호흡율 시험 수행(b)데이터 시트 사용DS-2

가동중지 상태의 호흡율

시험(b)에 기초하여 기류 밸

런스 재조정

O2 농도가 안정화된 후 각,

모니터링 지점 내에서 15

18% O～ 2가 도달되도록 각

분기관내 기류 조정

송풍기 유입구에서 기류,

압력 온도 재측정,

선택적으로 재가동 실시(a)

바이오파일 시공의 일부로 수행된 것이 아니라면 초기 송풍기 가동 후(b) 24 48～

시간 후에 수행

바이오파일 시스템 주기적 점검목록바이오파일 시스템 주기적 점검목록바이오파일 시스템 주기적 점검목록바이오파일 시스템 주기적 점검목록(CL-2)(CL-2)(CL-2)(CL-2)

처리 셀 : 토양군 :

일자 : 운영자 :

활 동활 동활 동활 동점검후점검후점검후점검후

체크체크체크체크데이터 의견데이터 의견데이터 의견데이터 의견////

물매턱 점검 매주( )

바이오파일 덮개와 고정장치 점검 매주( )

배기가스 처리 시스템 상태 점검 매주( )

송풍기 점검 매주( )

송풍기 파이프 점검 매주( )

장비 점검 매주( )

모니터링 지점 상태 점검 매월( )

장비 체크 및 현장 검량 매월- ( )

O2/CO2 분석기

탄화수소 분석기

온도 기록기

모니터링 지점 내 토양가스(O2, CO2 와, TPH)

온도 측정 매월( )

데이터 시트 DS-2

첨부

송풍기 유입구 공기 유속 측정 매월( )

각 추출 분기관 내 공기흐름속도 또는 압력 측

정 매월( )

송풍기 유출구 공기 유속 또는 압력 측정 매월( )

유입구 캐니스터 사이 배기가스 처리 시, GAC ,

스템 외부에서의 증기 농도 측정 규제 컴TPH (

플라이언스에서 요구된 빈도 또는 매주)

시설의 유입구 캐니스터 사이 유GAC , GAC ,

출구에서 채취한 또는Summa cans TedlarTM

내 배기가스 시료 채취 매월bags ( )

가동중지 상태에서 호흡율 시험 매월( )데이터 시트 DS-2

첨부

점검 수행 매월housekeeping ( ) 점검표 CL-3

문제가 발생된다면 데이터 시트 부록 와, Manintenance Log( DS-3, G)

부록 참조Troubleshooting Guidelines( H)

바이오파일 시스템 주기적 점검 체크리스트바이오파일 시스템 주기적 점검 체크리스트바이오파일 시스템 주기적 점검 체크리스트바이오파일 시스템 주기적 점검 체크리스트(CL-3)(CL-3)(CL-3)(CL-3)

처리 셀 : 토양군 :

일자 : 운영자 :

누출 제어 특징 체크누출 제어 특징 체크누출 제어 특징 체크누출 제어 특징 체크/housekeeping/housekeeping/housekeeping/housekeeping 예예예예 아니오아니오아니오아니오 아니오 대한 대응아니오 대한 대응아니오 대한 대응아니오 대한 대응“ ”“ ”“ ”“ ”

콘테이너의 라벨이 정확하게 부착되어 있는

가?

이용이 가능한가MSDSs ?

양립되는 화학물질들이 각각 분리되어 저장

되어 있는가?

소방장비가 이용가능하고 작동하는가?

대규모 화학물질이 지붕 아래 또는 덮개로

덮여서 저장되어 있는가?

건조된 비료 토양 또는 기타 고체로부터,

처리된 먼지가 저장되고 제어되는가?

대규모 화학물질 저장 장소가 물매턱에 의

해 저장되는가?

저장 구역의 물매턱이 가장 큰 단일 액체

저장소 부피의 를 보유할 수 있는가110% ?

콘테이너가 충분한가 손실된 컨테이너 확?(

인 및 수리)

현장이 청결하며 부스러기 등이 제거되는

가 파편 확인 및 청소 누출된 곳 수리?( , )

누출제어장비가 이용가능한가 예를 들어?( ,

플러그 흡수패드 방재 입자 빗자루 대걸; , , ; ,

래 부삽 들통 팩, ; ; )

부 록 데이터 시트부 록 데이터 시트부 록 데이터 시트부 록 데이터 시트G.G.G.G.

바이오파일 주 데이터 시트바이오파일 주 데이터 시트바이오파일 주 데이터 시트바이오파일 주 데이터 시트(DS-1)(DS-1)(DS-1)(DS-1)

부지 위치 부지 운영자: :

처리 셀 시공날짜ID : :

바이오파일 내 토양 부피(yd3 또는 m3) :

오염 형태 : (1) 초기 농도(mg/kg) : (1)

(2) (2)

(3) (3)

(4) (4)

(5) (5)

(6) (6)

초기 토양 수분 함량 포장용수량: (wt%) (% )

초기 토양 영양분 함량 조정 후 토양 영양분 함량: :

질소(N) (mg/kg) N (mg/kg)

인 (N) (mg/kg) P (mg/kg)

칼륨(N) (mg/kg) K (mg/kg)

조정 후 토양 수분 함량 포장용수량: (wt %) (% )

포장용수량 에 도달할 수 있도록 허용가능한 수분 범위70 95% : (wt %)～

토양 내 초기 총유기탄소함량 : (mg/kg)

토양 내 초기 종속영양미생물 건조토양(cfu/g ) :

초기 토양 시료채취 일자 :

초기 호흡율 시험 일자 :

바이오파일 주 데이터 시트 계속바이오파일 주 데이터 시트 계속바이오파일 주 데이터 시트 계속바이오파일 주 데이터 시트 계속( )( )( )( )

모니터링 지점 데이터 시트모니터링 지점 데이터 시트모니터링 지점 데이터 시트모니터링 지점 데이터 시트(DS-2)(DS-2)(DS-2)(DS-2)

일자 :

시간 : 대기온도 : 운영자 :

모니터링모니터링모니터링모니터링

지점지점지점지점

깊이깊이깊이깊이

(ft bgs)(ft bgs)(ft bgs)(ft bgs)(a)(a)(a)(a)

OOOO2222(%)(%)(%)(%) COCOCOCO2222(%)(%)(%)(%)TPHTPHTPHTPH

(ppmv)(ppmv)(ppmv)(ppmv)

토양온도토양온도토양온도토양온도

( )( )( )( )℃℃℃℃수분수분수분수분(%)(%)(%)(%)

HeHeHeHe(b)(b)(b)(b)

(ppmv)(ppmv)(ppmv)(ppmv)

토양표면 아래지점(a) bgs =

초기 호흡 테스트 수행시 사용(b)

토양 샘플 데이터 시트토양 샘플 데이터 시트토양 샘플 데이터 시트토양 샘플 데이터 시트(DS-3)(DS-3)(DS-3)(DS-3)

샘플 수집자 참조 지점: (0,0) :

샘플 확인샘플 확인샘플 확인샘플 확인 일자일자일자일자 시간시간시간시간 샘플깊이샘플깊이샘플깊이샘플깊이격자상격자상격자상격자상

위치위치위치위치(X,Y)(X,Y)(X,Y)(X,Y)

유지관리 일지유지관리 일지유지관리 일지유지관리 일지(DS-4)(DS-4)(DS-4)(DS-4)

일자 시간일자 시간일자 시간일자 시간//// 근본 문제근본 문제근본 문제근본 문제 수리 활동수리 활동수리 활동수리 활동

처리 보고서 데이터 시트처리 보고서 데이터 시트처리 보고서 데이터 시트처리 보고서 데이터 시트(DS-5)(DS-5)(DS-5)(DS-5)

부지 위치 부지 운영자: :

처리 셀 건설 일자ID : :

완료 일자 :

처리 토양 부피(yd3 or m3) :

최종 처분 최종 목적지: :

운송 일자 :

방출 공무원 운송 회사: :

반입 부서 및 공무원 :

오염물질오염물질오염물질오염물질 초기농도초기농도초기농도초기농도(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg) 최종농도최종농도최종농도최종농도(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg) 정화 목표정화 목표정화 목표정화 목표(a)(a)(a)(a)(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg)

지원 분석 실험실 결과 첨부(a)

부 록 유지보수 지침부 록 유지보수 지침부 록 유지보수 지침부 록 유지보수 지침H.H.H.H.

바이오파일 정화 시스템을 운영하는 동안 발생되는 문제들을 아래 표에 열

거되어 있다 표 은 문제 각 문제가 가장 많이 발생될 수 있는 원인 문제점. I-1 , ,

을 해결할 수 있는 방법들을 나타내고 있다 전기관련 문제의 경우 공인된 전. ,

기기술자에 의해 문제를 진단 받고 수리 받아야 한다.

표 바이오파일 처리 시스템 운영을 위한 고장 수리 지침H-1.

문 제문 제문 제문 제 문제 원인문제 원인문제 원인문제 원인 해결 활동해결 활동해결 활동해결 활동

송풍기가 작동되지 않음 전원이 끊어짐 전원을 켬

모터와 팬이 멈춤

에서 제거 팬과 샤프트 청housing ,

소 주기적으로 샤프트와 팬 교체, ,

회전날개가 돌아가나 덜컥거리는 소

리가 나며 베어링에 문제가 있는 것,

이므로 베어링 교체 송풍기의 수리, .

를 맡기기 전에 제조회사의 설명서

를 읽어볼 것 방폭 송풍기의 분해는.

수리보증이 무효가 되며 방폭 봉인,

의 보전을 손상시키는 것이므로 필,

요하다면 제조회사로 보내 수리

모터가 과부하 된

엘리멘트 전소

각각의 엘라멘트의 연속상태 체크.

엘라멘트는 모터 시동 박스 내 모터

시동기에 위치 송풍기 전원을 차단. ,

모터 시동 박스 열고 엘라멘트의 나,

사를 빼고 전소된 엘라멘트 교체,

모터 시동기 내 코

일 전소

송풍기 전원 차단 모터 시동기 박스.

열고 모터 시동기 교체 자격증을, .

소유한 전기기술자와 상담

표 바이오파일 처리 시스템 운영을 위한 고장 수리 지침 계속H-1. ( )

문제문제문제문제 문제 원인문제 원인문제 원인문제 원인 해결 활동해결 활동해결 활동해결 활동

모터 회전 중

송풍기 제동전선의 낮은 전압

전류 전압 체크 낮은 전압은 같은 회로.

에서 운영되는 다른 장비로 인한 전압

강하의 결과일 수 있음 점증변압계 고.

려 자격증 소지 전기기술자와 상담.

모터의 쇼트

모터 저항 측정 및 문제가 발견되면

교체 불완전한 회전은 모터 재생공장에,

서 교체될 수 있음

과도한 부하

유입구 배관에 물이 있는지 점검 물이,

있다면 제거 수분 탱크와 부. knockout

표 스위치 점검 송풍기 전원 연결 전. .

류 측정

손으로 회전날개를 회전시킴 만약 회전.

날개는 돌아가나 덜컥거리는 소음이 발

생된다면 베어링이 손상된 것으로 짐작,

되며 베이링을 교체 방폭 블로어의 분, .

해는 수리보증이 무효가 되며 방폭 봉,

인의 보전을 손상시키는 것이므로 필요,

하다면 제조회사로 보내 수리할 것

높은 모터 온도에서의

송풍기 제동

송풍기 전체에 낮

은 유속 또는 모

터의 높은 부하

송풍기 전원 차단 흡입 및 배출 파이프,

체크 방해물질 청소 과도한 수분함량, .

체크 덮개 상태 수분 첨가 시스템 기. , ,

타 과도한 수분 첨가 원인들 점검,

운영 점검water knockout tank

표 바이오파일 처리 시스템 운영을 위한 고장 수리 지침 계속H-1. ( )

문제문제문제문제 문제 원인문제 원인문제 원인문제 원인 해결 활동해결 활동해결 활동해결 활동

높은 모터 온도에서의 송

풍기 제동

탄소 드럼통 내 압력강하 점검 심각.

한 배압으로 인해 공기가 송풍기를

통과하여 흐르는 것이 방해가 될 것

이며 이는 송풍기가 과열되는 것의,

원인이 될 것이다 드럼이 물 또는.

입자로 채워져 있다면 배압은 드럼

내에서 발생될 것이다 탄소 드럼통.

이 있는 상태에서 배출가스 속도 측

정 드럼통을 제거하고 유속을 재측.

정 드럼이 송풍기 운전을 방해한다.

면 교체 드럼 내 물 점검 많은 양, . ,

의 물이 존재한다면, water

시스템 점검knockout

자동온도조절정치

손상

자동온도조절장치 교체 자동온도조.

절장치 제조회사의 설명서 참조 자.

격증 소지 전기기술자와 상담

가water knockout tank

배수가 되지 않음배출 밸브가 닫힘 밸브를 열어줌

침출수 운송 펌프

가 작동되지 않음

침출수 운송 펌프 체크 필요하다면,

수리 운송 펌프와 관련된 문제 참조( ).

제조회사 설명서에 따름

부표 스위치 상태

가 좋지 않음

부표 스위치의 연속성 체크 좋지 않.

은 스위치는 교체

내water knockout tank

과도한 물 수집

바이오파일 내 높

은 수분함량

포장용수량이 이상이며 토양95% ,

수분 체크 과도한 수분함량 점검. .

덮개 상태 수분 첨가 시스템 기타, ,

과도한 수분 첨가 원인들 점검

표 바이오파일 처리 시스템 운영을 위한 고장 수리 지침 계속H-1. ( )

문제문제문제문제 문제 원인문제 원인문제 원인문제 원인 해결 활동해결 활동해결 활동해결 활동

운송 펌프가 작동되지 않

음

전원이 켜지지 않

음

전원 공급 확인 모든 차단기가 켜져.

있는지 확인

퓨즈 손상 또는 모

터에서 과전류 엘

리멘트

다양한 형태의 작은 펌프가 사용될

것이다 퓨즈 또는 유사 장치들을 교.

체시 제조회사의 사용설명서 참조

배기가스 내 유기성 유기

함량이 높음활성탄 기능 소실 통 교체GAC

물이 침입되거나

응축되어 활성탄이

손상됨

통 교체GAC

배기가스 처리 시스템 내

압력강하가 높음

입자로 인해 활성

탄이 막힘통 교체GAC

물이 침입되거나

응축되어 활성탄이

손상됨

통 교체GAC

바이오파일 플라스틱 덮

개가 찟어져 작은 틈이

생김

바위 또는 금속에

의해 관통됨 덮개.

가 시간에 지남에

따라 닳아 헤어짐

헤어진 부분을 깨끗이 닦음 테이프.

로 이어진 표면이 깨끗해진 것을 확

인 덕트 테이프로 수리.

바이오파일 플라스틱 덮

개가 찟 큰 틈이 생김

바위 또는 금속에

의해 찟어짐 덮개.

가 시간이 지남에

따라 닳아 헤어짐

헤어진 부분을 깨끗이 닦음 플라스.

틱 덕트 테이프 조각으로 찟겨진 부/

분을 수리함 수리가 되지 않는다면.

덮개를 교체

모니터링 지점에서 산소

농도가 이하로 떨어10%

짐

공기흐름에 단류

발생

단류가 발생되는 지점 주변에 토양

으로 채움

단류 발생 지점에 토양을 추가

적정 밸브로 단류 발생지점의 공기

흐름속도를 키움

모니터링 지점이

공극이 작은 토양

내에 위치함

시료채취를 계속하고 낮은 측정을

기록함

표 바이오파일 처리 시스템 운영을 위한 고장 수리 지침 계속H-1. ( )

문제문제문제문제 문제 원인문제 원인문제 원인문제 원인 해결 활동해결 활동해결 활동해결 활동

다수의 모니터링 지점에

서 산소농도가 이하10%

로 줄어듬

공기흐름이 바이오

파일 한쪽에서 단

류로 흐름

파일 한쪽을 보강

파일 한쪽에 토양을 추가

미생물활동이 너무

왕성하여 빠르게

산소를 소모

산소농도가 를 유지할 수 있15-18%

도록 공기 흐름속도를 증가시킴

바이오파일이 건조됨공기 흐름속도가

높음

공기 유속 또는 유속 사이클on/off

을 감소시킴

수분공급이 충분하

지 않음

포장용수량의 가 되도록 수분70-95%

공급

바이오파일의 부분적인

건조

파일을 따라 비연

속적인 수분 공급수분 공급 시스템 부품 교체

생물학적 분해가 발생되

지 않음

바이오파일이 건조

됨위 참조

수분함량이 매우

높음

파일 덮개의 파손을 체크하고 덮개

수리 및 교체

수분 공급 속도 감소

공기 유속 증가

영양염류가 충분하

지 않음

부록 의 식을 사용하여 계산된 농B

도로 영양염류 첨가

유속이 충분하지

않음위의 산소 농도 문제 참조

미생물이 충분하지

않음유류를 분해하는 미생물수 점검

파일의 온도가 평균 45℃

를 넘음

미생물 활동이 매

우 높음

이하로 줄이기 위해 공 기 유45℃

속을 증가시킴

부 록 단위 환산표부 록 단위 환산표부 록 단위 환산표부 록 단위 환산표I.I.I.I.

단 위단 위단 위단 위 Equivalent ValuesEquivalent ValuesEquivalent ValuesEquivalent Values

중 량2,000 lb = 1 ton = 0.907 metric ton = 907.19 kg

1 kg = 1,000 g = 2.2046 lb

길 이1 ft = 0.3048 m - 12 in. = 30.48 cm

1 yd = 0.9144 m = 3 ft = 914.4 m

면 적 1 ft2 = 0.1111 yd3 = 0.0929 m2

부 피1 ft3 = .48 gal = 0.037 yd3 = 28.317 L

1 m3 = 1,000 L = 35.315 ft3 = 1.308 yd3

온 도= ( F - 32)/1.8℃ 。

F = 1.8 × ( ) + 32。 ℃

압 력

1 atm = 14.7 psi = 29.921 in. Hg@ o = 33.9 ft H℃ 2O

@ 4℃

14.7 psi = 1.01325 × 105 N/m2 = 101.325 × kPa =

1.01325 bar

힘1 hp = 745.71 W = 745.71 J/s = 550.04 ft-lbf/s =

0.7074 Btu/s

출처 : Felder, R.M., and R.W. Rousseau. 1978. Elementary Principles of

Chemical Processes. John Wiley & Sons, New York. NY.

펴 낸 사 람펴 낸 사 람펴 낸 사 람펴 낸 사 람전 성 환 국립환경연구원 토양환경과 과장( )

박 종 겸 국립환경연구원 금강물환경연구소 소장( )

김 태 승 국립환경연구원 토양환경과 환경연구관( )

윤 정 기 국립환경연구원 토양환경과 환경연구사( )

노 회 정 경인지방환경청 측정분석과 환경연구사( )

김 종 하 국립환경연구원 토양환경과 연구원( )

김 혁 국립환경연구원 토양환경과 연구원( )

감 수감 수감 수감 수

정 일 록 국립환경연구원 폐기물연구부 부장( )

유류오염토양의유류오염토양의유류오염토양의유류오염토양의

바이오파일 정화기술바이오파일 정화기술바이오파일 정화기술바이오파일 정화기술

년 월 일 인 쇄2004 9 7

년 월 일 발 행2004 9 9

발행인 국립환경연구원 토양환경과:

032-560-7575☏

인쇄처 성진문화사:

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