I. 제 목
폐광산지역의 지하수 및 하천의 비소오염 복원/처리 시스템 개발

II. 연구개발의 목적 및 필요성
최근 심각한 환경문제의 하나로서, 휴·폐광지역에는 광산개발 당시부터 노출된 폐석,광미사 등이 방치되어 함유된 다량의 독성 중금속이 주변 환경과 생태계를 파괴하고 있다.

 

산업자원부 통계에 의하면 일제시대에 대부분 개발된 금속광산은 1999년 말 현재 906개소가 있지만 경제성 저하 등으로 이중 12개소만 운용되고 있고 나머지 894개는 휴광 또는 폐광상태로 방치되어 있는 상태이다.

 

특히 휴·폐광산 지역의 토양, 지하수 및 하천에서의 중금속 오염은 심각한 것으로 알려져 있다. 이러한 환경 문제는 폐석, 폐광미 등을 방치하여 산성비와 산성수에 의한 중금속의 용출에 기인하고 있다.

 

현재까지의 환경부 조사결과, 폐금속광산 주변의 중금속으로 인한 토양오염은 일반농경지 등에 비하여 2～5배 높은 것으로 나타나서 지하수 및 지표수로의 중금속 오염물질들의 이동 및 확산이 심각하게 우려되고 있다.

 

폐광산 지역의 유해물질의 주종 을 이루는 중금속 성분은 주로 As, Cd, Cu, Hg, Pb, Cr6+등으로 국내 평가기준을 상 회하고 있으며 비소에 의한 지하수의 오염이 크게 우려되고 있다.

 

지하수 중에 함유 된 비소의 대표적인 오염사례는 1996년 인도의 서부 벵갈지역에서 발생한 것으로 최 소한 220,000명 이상의 주민들이 비소중독현상을 나타내었다. 이로 인하여, 1996년 이후 미국의 USGS, 영국의 BGS, 스웨덴의 왕립기술연구소, 호주의 AGSO 등 국립연구 기관에서 각국의 대수층내 비소에 의한 오염현황과 오염된 지역에서의 비소의 수리 지구화학적 거동과 이들의 제어기술에 대한 연구가 활발히 시작된 바 있다.

환경 특성에 따라 비소는 다양한 형태의 산화상태(+5, +3, 0, 그리고 -3)를 가지며 자연 환경상에서 무기비소는 대개 arsenite (As(III)) 및 arsenate (As(V))로 존재하며 용존 As(III) 및 As(V)의 분포는 산화환원 포텐셜에 의존한다. As(V)는 산화 조건이 지배적인 환경하에서 pH에 따라 H2AsO4-, HAsO42-, 및 AsO43-등과 같은 deprotonated oxyanions으로 존재하지만 약한 환원조건(>산화환원전위 +100 mV)에서는 As(V)에 비해 독성이 큰 As(III)가 열역학적으로 안정하여 pH에 따라 H3AsO30, H2AsO3-, 및 HAsO32- 등으로 존재한다.

 

그렇지만 지하수와 함께 유동하는 과정에서 산화-환원 환경의 변화와 지하 매질과의 수리지구화학적인 반응에 따라서 그 독성과 유동성이 변화될 수 있으며 산화 수환경에서도 생물학적 작용에 의해 As(V)가 As (III)로 환원될 수 있음이 보고된 바 있어 anaerobic 분위기의 지하수 및 생물학적 활동이 강한 토양내부에서는 As(III) 및 As(V)가 동시에 존재할 수 있으므로 지하수를 안정적인 수자원으로 활용하기 위해서는 휴·폐광산 주변의 지하수 및 하천중에 오염된 이들 두 화학종들을 모두 처리할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

본 연구에서는 휴·폐광산 지역에서 발생하는 산성수와 산성비에 의한 용출에 의해 토양 및 지하수를 통한 여러 중금속 이온들의 이동 및 확산에 의해 광범위하게 오염된 수자원을 복원하기 위한 방안으로서 모래에 3가 철(Fe(III)) 및 MnO2를 코팅시켜 얻은 경제적이면서 새로운 개념의 iron-coated sand (ICS) 및 manganese-coated sand (MCS) 흡착제 및 산화제를 이용한 처리 시스템을 개발하고자 하였다.

[출처 = 한국환경산업기술원(www.keiti.re.kr)]