인간에게 편리하고 안락한 생활을 유지하기 위한 원유의 사용은 오늘날 필연적이며 그 사용량은 해마다 증가하는 추세이다. 원유의 지속적 사용은 토양, 수질, 대기 등 심각한 환경오염을 초래하였고 이에 따른 부정적 영향은 오염 원인자인 인간을 포함한 생태계의 모든 생물에게 직·간접적 악영향을 미쳤다.
토양오염의 경우 타 오염과 달리 쉽게 노출되지 않고 심각성이 크게 나타나지 않으나, 2015년 환경부 자료에 의하면 국내 특정토양오염 관리대상시설 중 평균 2 ~ 3%가 토양오염기준을 초과하였다. 초과한 시설 중 주유소가 60%로 보고되어 인간 생활영역 내 밀접하게 오염지역이 있음을 알 수 있다. 또한, 기준치 초과 물질 중 60% 이상이 유류(TPH, BTEX) 항목으로 나타나 가장 시급히 처리되어야 하는 물질로 판단된다.


토양오염 처리방법으로는 크게 생물학적 처리방법과 화학적 처리방법으로 나누어진다. 생물학적 처리방법은 유류분해능이 뛰어난 미생물을 오염토양에 주입하여 오염을 처리하는 방법으로 경제적이고 환경친화적인 장점을 갖고 있다. 그러나, 미생물을 이용한 생물학적 처리는 생분해 활동을 증진시키기 위한 환경조성이 까다롭고 동절기에는 미생물 활동성이 감소되어 오염물질 처리효율이 감소하며, 공법 자체를 적용하지 못할 수 있다. 또한, 생물학적처리만의 공정은 TPH(total petroleum hydrocarbon) 내 C18, C20, C22 물질 저감에 한계가 있음이 한 연구에 의해 보고되었다. 이러한 문제점을 해결하고자 본 연구에서는 과산화수소를 이용한 화학적 산화처리 방법인 Fenton-reaction을 도입하였다.
생물학적 처리방법만의 한계를 극복하고자 과산화수소를 이용한 화학적 산화처리를 연계한 본 연구의 목적은 다음과 같다.
첫 번째, 펜톤반응시 소비되는 과산화수소의 농도를 결정하는 것이다. 각기 다른 농도(3, 5 그리고 10 %)의 과산화수소 용액을 제조하여 오염토양에 전량 살포하고 펜톤반응이 종결되면 토양시료를 채취하여 주입 과산화수소 농도에 따른 TPH 제거효율을 확인함에 있다.
두 번째, 과산화수소의 주입형태(foam-도포 vs solution 주입)에 따른 산화효과 비교이다. 일정농도로 희석된 과산화수소를 거품형태인 과수-foam을 만들어 오염토양에 도포하는 방법과, 과산화수소-용액을 오염토양이 담긴 실험조에 살포하여 더 높은 산화효과를 나타내는 방식을 찾고자하였다.
세 번째, 미생물-foam과 미생물-solution을 이용한 생분해만의 TPH 처리효율 비교이다. 오염토양이 담긴 실험조에 유류분해 미생물을 혼합한 foam 또는 solution을 주입하여 더 높은 제거율을 나타내는 공법을 찾고하였다.
네 번째, 생분해만의 정화방식과 산화-생분해 연계 처리방식의 TPH 제거효과 비교이다. 연계방식의 경우 미생물의 생분해 전 과산화수소를 이용한 산화처리를 우선 진행하였다.
다섯 번째, 생분해 처리종결 토양에 다시 산화-생분해 연계 처리하여 TPH를 저감하였다(생분해-산화-생분해).
상기 언급된 연구목적에 근거해 실험을 진행하여 다음과 같은 결과가 도출되었다.
첫 번째 연구목적 달성을 위한 실험결과, 각기 다른 농도(3, 5 그리고 10 %)의 과산화수소 용액 주입시 가장 높은 TPH 제거효율을 나타내는 농도는 5 %(91.92%)인 것으로 나타났다.
두 번째 목적에 근거한 실험결과, 과산화수소-foam이 과산화수소-solution와 비교시 약 30% 더 높은 산화효과가 나타났다.
세 번째 생분해만의 실험결과, 미생물-foam과 미생물-solution 간 최종 TPH 처리효율(foam = 79.90%, solution = 79.59%) 차이는 미미하였다. 그러나, 작업에 소비된 인력 및 물질등을 고려시 foam 방식이 더 효율적이라 판단된다.
네 번째 연구목적 달성을 위한 실험결과, 산화-생분해 연계처리구가 생분해만의 처리구와 비교시 약 10일 먼저 최대 저감농도(1217mg/kg)에 도달했으며, 최종 측정된 TPH 농도 또한 약 500mg/kg 더 저감되었다. 마지막 다섯 번째 목적을 위한 실험진행 결과, 생분해-산화-생분해 공법적용시 최종 잔류 TPH 농도는 585mg/kg(foam공법 적용)으로 측정되었다.
언급된 결과들을 종합한 본 연구의 최종 결론은 오염토양 내 TPH 제거를 위한 공법 적용시 생분해만의 처리보다 산화-생분해 연계처리시 시간적, 처리효율적 측면에서 더 뛰어난 결과가 도출되었다. 또한, foam-도포방식과 solution-살포방식간 TPH 처리효율등 비교는 투입된 인력 및 물질적 측면과 산화효과에서 foam-도포방식이 더 효율적인 것으로 판단된다.

It is every year increasing to use the oil for maintaining comfortable and convenient life of human. Use of oil has resulted in contaminated soil, water, and atmosphere. Contaminated soil affected human and ecosystem health directly and indirectly.
Contamination of soil is not well found because it is not appeared to the eyes. Ministry of Environment reported that 2% of potential soil contamination facilities contaminated every year, 60% of them were gas stations, and contamination substances were TPH or BTEX.
Biological methods have widely used for remediation of fuel-contaminated soils. Biological methods are known as favorable strategies in economical and environmental friendly aspects. However, microbes used for bioremediation were so sensitive to the environment such as temperature, nutrient and toxicity. Furthermore, bioremediation methods have difficulties in biodegrdating C18, C20, C22 of TPH. This study used fenton-reaction for removal of C18, C20, C22 prior to conducting bioremediation.
This study has followed objectives
Fisrt, it is to decide hydrogen peroxide concentration when using the fenton-reaction. 3, 5 and 10% hydrogen peroxide inject on diesel contaminated soil.
Second, this study compared spraying methods between foam and solution to find more effective spraying method of chemical application to soil.
Third, this study compared spraying methods between foam and solution to find more effective spraying method of microbes to soil.
Fourth, this study compared biological-only and oxidation-biological integrated method to find an effective soil TPH removal method
Fifth, this study also evaluated the first biodegradation-second chemical oxidation-third biodegradation integrated method to find an effective soil TPH removal method
This study fond the results:
First, a hydrogen peroxide concentration of 5% resulted in the highest
soil TPH removal efficiency 91.92 %.
Second, hydrogen peroxide-foam was more efficient for delivery of hydrogen peroxide to soil and resulted more 30% removal than application of hydrogen peroxide solution to the contaminated soil.
Third, there was few difference in TPH removal between microbe spraying methods, foam and solution.
Fourth, the first biodegradation-second chemical oxidation-third biodegradation integrated method resuted in the final TPH concentration of , 585mg/kg.
Oxidation-biological integrated method more effective to remove soil TPH in the aspect of time and efficiency.