동전기정화공법 개요, 영향인자, 장단점

동전기정화공법 개요

동전기정화공법은 토양, 저질토, 슬러지, 지하수 등에서 전기적 힘에 의해 중금속, 방사선원소, 유기물 등을 분리 또는 추출하기 위해 개발된 기술입니다. 투수계수가 낮은 포화토양에서 이온상태의 오염물을 양극과 음극의 전기장에 의해 이동속도를 촉진시켜 오염토양을 처리하는 방법입니다. 일반적으로 오염토양 처리기술 중 미세토양이 다량 함유되어 있어 투수계수가 낮은 토양의 경우, 통기성 및 유체의 이동성이 낮아 토양오염 처리기술의 적용이 용이하지 않지만, 동전기법은 높은 처율을 나타냅니다. 동전기법은 점토질 지반 간극수의 중금속 이온이나 용존하고 있는 유기물질을 효과적으로 제거시킬 수 있으며, BTEX, TPH, 페놀 등의 오염물질 정화에도 유용하게 사용될 수 있습니다. 공정원리는 전기이동, 전기영동, 전기삼투입니다. 전기이동은 양이온은 음극으로 이동하고, 음전하를 띈 음이온은 양극으로 이동하는 현상입니다. 전기영동은 이온은 아니나 대전된 입자가 전기이동과 동일한 형태로 이동하는 현상입니다. 전기삼투는 전기이동에 의해 양이온이 음극으로 이동함에 따라 양이온이 주위의 물을 끓어서 함께 음극으로 이동하는 현상을 말합니다. 처리가능 대상물질은 중금속, 방사능물질, 독성 음이온, 시안화합물 등의 무기오염물질과 아세트산, 페놀, TCE, DNAPLs, 할로겐과 비할로겐 탄화수소, 다핵방향족 탄화수소 등의 유기오염물질입니다. 또한 폭발물, 유기/무기 혼합물, 콜로이드, 박테리아 등도 처리할 수 있습니다. 동전기정화공법의 효율을 높이기 위해서는 산, 염기, 킬레이트제 등의 향상제를 첨가 가능합니다.

동전기정화공법의 영향인자

동전기정화공법의 영향인자는 오염토양의 특성과 오염물질의 특성에 따라 나눌 수 있습니다. 우선 오염토양의 특성으로는 화학적 특성과 광물학적 조성 그리고 포화도가 영향을 미칠 수 있습니다. 토양의 화학적 특성은 흡착능, 이온교환능, pH 완충력, 유기물질 함유량 등이 있으며, 토양의 광물학적 조성은 토양 내 철-망간 산화물의 함량은 토양의 흡착능과 이온교환능에 영향을 주게 됩니다. 또한 토양 내 함수량의 분포는 토양 내 전기저항을 증가시키는 것은 물론 오염물질의 이동에도 악영향을 초래합니다. 오염물질의 특성에는 오염물질의 종류, 농도, 존재형태를 들 수 있습니다. 오염물질의 종류에 따라 작용되는 제거기작이 상이하며, 오염물질의 농도가 토양의 흡착능이나 이온교환능 이상 또는 이하로 존재하느냐에 따라 제거효율이 달라집니다. 또한 오염물질의 액상, 기상, 고상 등 존재형태에 따라 처리효율에 영향을 미치게 됩니다. 일반적으로는 액상의 오염물질이 처리효율이 가장 높습니다. 

동전기정화공법 장, 단점

동전기 정화공법의 장점으로는 오염지역의 정화가 영구적입니다. 또한 오염된 지중용액의 추출이 용이하고, 지상처리 및 지중처리 모두 적용이 가능합니다. 타 기술의 적용이 어려운 저투수성 세립질 토양에 적용이 용이하며, 수리전도도가 낮은 토양에서도 적용이 가능합니다. 무기오염물질과 유기오염물질 등 다양한 오염물질 처리가 가능하며, 복합적으로 존재하는 경우에도 처리가 가능합니다. 또한 굴착 등이 필요 없이 현재의 현장상태를 유지하면서 오염토양을 복원할 수 있으며, 낮은 에너지 소모량 등으로 비교적 경제적인 기술이라 할 수 있습니다. 단점으로는 산전선(Acid front) 형성 및 수산화물 침전에 의한 정화효율이 저하될 수 있으며, 토양 함수비에 따른 정화효율이 저하됩니다. 전기적 작용의 지반자체에 미치는 영향이 정확히 규명되지 않았으며, 오염물질이 이동도가 큰 형태로 전환되기 위해서는 충분한 산성화가 필요하지만 pH 완충력이 큰 토양에서는 산성화가 어려운 단점이 있습니다. 또한 낮은 농도의 오염물질은 제거효율이 낮은 단점이 있습니다. 동전기정화공법은 우리나라에서 가장 많이 발생하는 유류오염토양에 적용이 제한되는 것이 단점이며, 실제적으로 정화효율을 확인할 수 있는 사례가 적음에 따라 다른 나라의 연구결과를 우리나라의 토양에 접목시키는 것이 중요한 과제라고 할 수 있습니다.