본 과제는 땅속 깊이 박힌 오염 물질을 제거하기 어려운 '불포화대 토양'에 있는 중금속을 그 자리에서 안전하게 만드는 기술을 개발하고 실제 현장에서 그 효과를 증명하는 연구임. 특히, '방사형 이중 수평관정'이라는 특별한 파이프를 이용해 오염된 흙을 효과적으로 처리하는 방법을 보여주는 것이 목표임. 연구 목표는 방사형 수평관정을 활용하여 적극적 정화곤란부지의 중금속 오염 토양을 정화하고 안정화제를 주입하는 기술을 체계화하며, 안정화 기술 적용 후 토양 공극수 및 지하수 모니터링을 통해 그 효율을 검증하는 데 있음. 핵심 연구 내용은 1차년도에 실증구역 선정 및 정밀 오염도 조사를 통해 안정화 기술 현장 적용 조건을 도출하고, 2차년도에는 부지 특이적 운영 방안을 확립하며 최적 주입 조건 도출 및 오염물질 확산 평가, 시공기술서 작성을 포함함. 기대 효과는 개발된 안정화 기술을 정화곤란부지에 적용하여 오염관리 방안을 마련하고, 수평관정을 통해 지하수 오염을 차단 및 제어하는 기술을 확보하는 것임. 이는 정화 불가능 부지에 대한 새로운 해결책을 제시하고 환경조사 및 관리 산업 활성화에 기여하며, 궁극적으로 중금속 용출을 차단하여 2차 환경 피해를 방지하는 데 있음.

총괄기관인 서울대학교는 확보된 원위치 중금속 안정화 기술과 실증대상지 중금속 정화 관리대책 수립 경험('22.8)을 바탕으로 2023년 1월에 실증부지 활용동의서 확보하였으며, 2022년 11월부터 지하수 정화 위탁연구를 수행중('22.11~23.12)에 있다. 또한 협동기관인 ㈜대일이앤씨는 본 현장과 유사기술(수평관정) 현장적용 실적 보유(00공항, '2...

[1차년도] 토양 공극수 내 환경인자의 변화가 비소 식물 독성 및 전이량에 미치는 영향 정량화 ① 문헌조사를 통한 기후변화에 따른 토양환경인자 변화 시나리오 확립 ② 이산화탄소 주입에 따른 토양 공극수 pH 및 bicarbonate 농도 변화 확인: 완충능력(buffering capacity)이 다른 3개 이상의 토양시료 사용 ③ 토양 공극수 pH 및 bicarbonate 농도 변화가 식물 독성 및 전이량에 미치는 영향 확인: As(V)-BLM 모형을 개선하여 pH, bicarbonate 농도 변화 반영하는 비소 전이량 예측 모델 초안 설계 ④ 토양 공극수 내 주요 양이온(Na+) 농도 변화가 벼의 비소 전이량에 미치는 영향 확인: 기후변화에 따른 토양 중 염분 농도 증가가 비소 독성 및 전이량에 미치는 영향 확인 [2차년도_내용1] 토양환경인자의 변화에 따른 토양 중 비소의 거동특성 변화 평가 ① 기후변화상황을 모사하여 벼 재배환경에서의 redox oscillation 주기 변화 확인: 평균 기온 및 강우 패턴 변화로 유발되는 벼 재배환경의 변화가 redox oscillation 주기에 미치는 영향을 확인 ② Redox oscillation 주기 변화에 따른 토양환경 중 비소의 거동 평가 및 비소의 벼 전이량에 미치는 영향 평가(As(V) ↔ As(Ⅲ) 변화가 벼 전이량에 미치는 영향, 벼 뿌리 주변의 iron plaques의 형성 여부가 벼 전이량에 미치는 영향, 토양 중 철산화물의 환원성 용해(reductive dissolution)가 벼 전이량에 미치는 영향) ③ 실제 식물 재배 기간 및 주기를 고려한 장기실험 진행 [2차년도_내용2] 토양환경인자의 영향 및 비소의 거동특성을 고려한 비소의 식물 독성 및 전이량 통합 예측모델 개발 ① 기존 As(V)-BLM의 식물 적용성 평가(기존은 bacteria 기반) ② As(V)가 식물 뿌리 주변에 축적되는 현상을 막 전위로 해석한 root cell plasma electrical potential model의 BLM과의 결합 가능성 검토 ③ As(V)-BLM 및 독성동태학적(toxicokinetic) 모형을 결합한 비소의 식물 독성 및 전이량 예측 모델 개발 [3차년도] 개발된 통합예측모델의 검증을 위한 장기 mesocosm 실험 및 미래 기후변화에 따른 비소의 식물(작물) 독성 및 전이량 예측 및 평가 절차 제시 ① 개발한 비소의 식물 독성 및 전이량 통합 예측모델의 검증: 장기 mesocosm 실험 수행 및 예측값과 측정값의 통계적 비교를 통한 검증 ② 기후변화에 따른 비소의 식물(작물) 전이량 예측/평가 절차 제공(토양 공극수 중 유효 As(V) 및 As(Ⅲ) 측정절차 제시, 통합 예측모델 사용 매뉴얼 제시)

기후변화에 따른 토양환경인자 변화 시나리오를 기반으로, 자연기원오염물질의 하나인 비소의 토양 중 거동 및 생태독성에 미치는 기후변화의 영향을 체계적으로 평가하고, 이를 예측할 수 있는 반수학적 모델을 개발하고자 함