KR101620600B1 - 저질 개선제 조성물 및 이를 이용한 저질 개선방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저질 개선제 조성물 및 이를 이용한 저질 개선방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 저질 개선제 조성물은 연안의 해양오염퇴적물에 포함된 중금속에 보다 화학적으로 안정한 결합을 형성하여 퇴적물 내 중금속이 쉽게 수계로 유출되는 것을 방지한 조성물이다. 특히 연안에서 수시로 발생하는 태풍 또는 홍수 등의 영향으로 중금속이 쉽게 침출되는 문제도 동시에 해결하였다. 그리하여 상기 저질 개선제 조성물은 기존 현장피복공법에 사용되는 피복소재의 물리적 특성 및 화학적 특성을 현저히 향상시킨 조성물이며, 이를 이용하여 해양오염퇴적물 내 중금속에 처리하면 화학적으로도 안정하면서 태풍 등 물리적 환경 변화에도 중금속이 수계로 쉽게 유출되지 않게 되고, 결과적으로는 연안의 저질을 개선시키게 된다.

Description

저질 개선제 조성물 및 이를 이용한 저질 개선방법{Improvement agent for bottom material and improvement method for bottom material using the same}

본 발명은 저질 개선제 조성물 및 이를 이용한 저질 개선방법에 관한 것이다.

최근 연안지역에서의 레저 활동 증가와 내수면 양식 및 수산물 생산 증가에 따라 연안 환경에 관심이 높아지고 있다. 산업발달과 활발한 인간 활동에 의해 다양한 형태의 중금속들이 수계로 방출되었고, 최종적으로는 연안 수계 또는 해저 퇴적물로 유입, 축적되어 해저 퇴적물의 양적?질적 오염을 가증시키고 있는 실정이다. 한 예로, 얼마 전 연안에서 잡힌 수산물에서 중금속 농축이 기준치를 넘어 사회적 문제를 일으킨 적도 있다. 이처럼 연안지역내 퇴적물에서의 중금속 오염 현상은 그곳에 형성된 생태계 환경뿐만 아니라 잠재적으로는 인간에게도 위험성을 주고 있어 처리 및 제거의 필요성이 부각되고 있다. 이런 이유로, 중금속으로 오염된 퇴적물의 정화 기술 개발은 매우 중요하게 여겨지고 있지만, 현재 우리나라는 해양오염퇴적물에 대한 적절한 관리 및 처리방법이 부족한 실정이다.

이러한 해양오염퇴적물에 대한 적절한 관리 및 처리방법 중, 우리나라에서는 연안의 저질(低質)을 정화하기 위해 바다 위에서 황토나 저질 개선제 등을 선박을 동원하여 직접 살포하거나, 오염된 퇴적물을 선박에 설치한 흡입장치를 이용하여 제거한 후 육상에서 그 퇴적물을 정화하거나 매립하고 있는 실정이다. 또한, 오염된 연안 바다의 저질(低質) 토양에 황토, 석회질의 혼합물인 개선제, 미생물제제 등의 다양한 종류의 저질 개선제를 살포하거나 경운청소장치를 사용하여 저질을 갈아엎는 형태로 오염된 퇴적물을 개선하는 방법이 제시되어 있다.

이러한, 자연정화 기술은 친환경적인 정화기술이지만, 장기적인 처리 기간과 비교적 낮은 농도의 중금속 오염지역에 적용되는 한계점을 갖고 있다. 또한 준설 정화 기술은 오염퇴적물의 준설, 수송, 매립을 기반으로 한 기술로서, 제거율이 높은 반면에 비용이 많이 소요된다. 특히, 국내에서는 최근까지 대부분 준설(dredging) 후 해양투기(ocean dumping)에 의한 방법을 사용하고 있다. 하지만 2012년 런던의정서 발효에 의해 오염퇴적물의 해양 투기가 사실상 금지가 되면서 해양 투기를 대신하여 연안 투기장에 처분하는 방법이 사용되고 있으나 투기장 확보 어려움 등 문제를 가지고 있다.

한편, 현장 안정화 방법(In-Situ Stabilization)으로서 현장피복공법은 중금속을 용해성 및 이동성이 낮은 상태로 변화시켜 오염부지로부터 중금속의 확산을 감소시키는 기술로 최근 많은 연구자들에 의해 연구가 진행되고 있으나, 국내에는 이러한 시도가 거의 이루어지지 못하고 있다. 이러한 현장피복 공법은 적극적인 처리방법 중 하나로, 저비용의 장점을 가지며, 2차 오염 영향이 적은 환경친화적인 기술로 알려져 있다. 이러한 현장피복을 국내에서 적용하기 위해서는 피복소재의 부재 등과 같은 문제점을 해결할 필요성이 있다. 또한 과거에는 모래가 주 피복소재로 사용되어 모래의 남용에 의한 모래 채취 장소의 환경파괴와 같은 문제점이 지적되었다. 따라서 최근에는 새로운 피복소재에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 즉, 이러한 현장피복공법을 성공적으로 실현하기 위해서는 피복시공기술의 발전과 경제성이 확보된 우수한 피복소재(‘저질 개선제’ 또는‘안정화제’라 칭하는 경우도 있음)의 개발이 매우 중요하다. 특히, 현장피복공법에 이용되는 피복소재는 홍수, 태풍 및 해수의 흐름(유속)의 영향을 많이 받을 수 있기 때문에 기존 연구되었던 입경이 작은 사이즈(1mm 이하)의 피복소재로는 피복소재로서의 효능을 제대로 유지하기가 어렵다. 따라서 피복소재 개발 중에 이러한 피복소재의 물리적인 특징도 무시할 수 없는 점 가운데 하나이다. 또한 해양오염퇴적물 내에 주요한 중금속들의 주요 성분을 파악하여 이들이 피복소재와 화학적 반응 후 안정하게 결합하는 것이 가능한가에 관한 화학적인 특징도 전혀 무시할 수 없는 사항이라고 할 것이다.

본 발명과 관련된 선행기술문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2014-0122332호(하기 ‘특허문헌 1’)가 개시되어 있으며, 하기 특허문헌 1은 ‘해양오염퇴적물 내의 중금속을 안정화시키는 방법에 관한 것이며, 구체적으로는 납(Pb), 아연(Zn), 구리(Cu) 등의 중금속을 포함하는 해양오염퇴적물에 적니(red mud), 굴 패각(oyster shell) 또는 이의 혼합물을 처리하여 상기 해양오염퇴적물 내의 중금속을 안정화시키는 방법에 관한 내용이 개시되어 있다.

특허문헌 1. 대한민국 공개특허 제10-2014-0122332호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 홍수 또는 태풍 등의 물리적 영향에도 중금속을 쉽게 침출시키지 않도록 물리적 특성이 향상되면서, 화학적인 특성도 동시에 향상되는 저질 개선제 조성물 및 이를 이용한 저질 개선방법을 제공하는 것이 목적이다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 저질 개선제 조성물은

평균입경이 1-10 mm인 제올라이트를 포함하는 해양오염퇴적물 내의 중금속 정화용 저질 개선제 조성물이다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 저질 개선방법은

1) 평균입경이 1-10 mm인 제올라이트를 포함하는 저질 개선제 조성물을 해양오염퇴적물이 퇴적된 해안에 살포하여 저질을 개선하는 단계;

를 포함하는 해안의 저질 개선방법이다.

본 발명에 따른 저질 개선제 조성물은 연안의 해양오염퇴적물에 포함된 중금속에 보다 화학적으로 안정한 결합을 형성하여 퇴적물 내 중금속이 쉽게 수계로 유출되는 것을 방지한 조성물이다. 특히 연안에서 수시로 발생하는 태풍 또는 홍수 등의 영향으로 중금속이 쉽게 침출되는 문제도 동시에 해결하였다. 그리하여 상기 저질 개선제 조성물은 기존 현장피복공법에 사용되는 피복소재의 물리적 특성 및 화학적 특성을 현저히 향상시킨 조성물이며, 이를 이용하여 해양오염퇴적물 내 중금속에 처리하면 화학적으로도 안정하면서 태풍 등 물리적 환경 변화에도 중금속이 수계로 쉽게 유출되지 않게 되고, 결과적으로는 연안의 저질을 개선시키게 된다.

도 1은 저질 개선제 미처리 해양오염퇴적물에 천연 제올라이트 첨가에 따라 오염퇴적물 내의 pH 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예에 따른 저질 개선제 첨가 후 120 일 동안 반응시킨 다음 각 중금속(Ni, Pb, Cd 및 Cr)에서의 안정화 비율을 조사한 결과를 나타낸 그래프이다.

이에 본 발명자들은 화학적으로 안정하게 해양오염퇴적물 내 중금속에 결합하면서 태풍 등의 물리적 영향에도 안정적으로 중금속이 유출되지 않게 고정시키고 결론적으로는 연안 해안의 저질(低質)을 개선시키는 저질 개선제 조성물을 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 본 발명에 따른 저질 개선제 조성물 및 이를 이용한 저질 개선방법을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

구체적으로 본 발명에 따른 저질 개선제 조성물은 평균입경이 1-10 mm인 제올라이트를 포함하는 해양오염퇴적물 내의 중금속 정화용 저질 개선제 조성물이다.

본 발명에 따른 저질 개선제 조성물은 제올라이트를 포함하여 해양오염퇴적물 내의 중금속(Ni, Pb, Cd 및 Cr)이 화학적으로 안정하게 결합하면서, 태풍 또는 홍수 등의 물리적 영향에도 수계로 쉽게 유출되지 않도록 안정화하게 됨으로써 연안 해안의 저질을 개선시키게 된다.

이러한 제올라이트는 3차원적 입체구조를 갖는 규산 알루미늄 결정체로서 내부 결정의 종류에 따라 규칙적인 크기의 세공을 가지고 있을 뿐만 아니라, 이온교환이 가능한 양이온을 포함하고 있다. 제올라이트는 이러한 구조적 특성에 의해 이온 교환성과 선택적 흡착능을 가지며, 촉매, 흡착제, 이온교환제 등으로 응용분야가 급격히 확산되고 있다. 하지만, 중금속으로 오염된 해양 퇴적물내 중금속을 안정화하여 연안 해안의 저질을 개선시키는 연구는 매우 미흡한 것이 현실이다. 또한 지금까지 중금속 원소들의 흡착에 사용되는 제올라이트를 해양오염퇴적물에 포함된 중금속의 저질 개선제로 사용하게 되면, 해양의 물리적 이벤트(예를 들어, 유속, 태풍 및 홍수)에 의해 중금속과 함께 쓸려가 버리는 현상이 발생하는 문제점이 있다. 하지만 본 발명에 따른 저질 개선제 조성물에 포함되는 상기 제올라이트는 평균입경이 1-10 mm에 해당하기 때문에 상기 해양의 물리적 이벤트(또는 ‘물리적 환경 변화’)에도 불구하고 쉽게 수계로 중금속을 유출시키지 않는다. 이때 상기 제올라이트의 평균입경이 1 mm 미만인 경우에는 이온 교환능이 우수하나, 해양의 물리적 환경 변화에 쉽게 떨어져 나가 바람직하지 않으며, 상기 제올라이트의 평균입경이 10 mm를 초과하는 경우에는 비표면적이 현저하게 떨어지게 되고 이로부터 중금속의 안정화 효율이 50-100 %까지 떨어지게 되므로 바람직하지 않다.

또한, 이러한 제올라이트는 상기와 같이 평균입경이 1-10 mm인 것이어서, BET 표면적은 50-150 m²g^-1에 해당할 수 있다. 이러한 BET 표면적을 가지는 제올라이트이기 때문에 물리적 또는 화학적으로 안정하게 해양오염퇴적물의 중금속을 안정화하면서, 중금속에도 안정적으로 흡착하여 연안 해안의 저질을 개선시키게 되는 것이다. 즉, 상기 제올라이트의 평균입경이 상기 수치범위에 해당하지 않는 경우에는 BET 표면적이 지나치게 작아져 화학적인 흡착력을 떨어뜨릴 우려가 있거나, 또는 태풍 등의 물리적 이벤트에 쉽게 중금속을 유출시켜 저질 개선제로 쓰이기 어려우므로 바람직하지 않다. 또한 일반적인 제올라이트의 비중이 약 2.2 임에 반하여, 본 발명에서의 제올라이트는 일반적인 제올라이트의 비중보다는 약간 높은 2.2-2.5에 해당할 수 있으므로, 태풍 등의 영향으로 해안의 유속이 빨라져도 중금속을 안정화하는데 효과적일 수 있다.

또한 해양오염퇴적물 내의 중금속은 산화물 형태가 많아 pH 변화와 산화환원에 의해 쉽게 파괴되는 특성을 가지고 있으며, 물리적 또는 화학적 환경 변화에 따라 수계 용출 가능성이 높으나, 본 발명에 따른 제올라이트를 포함하는 경우에는 제올라이트의 주요 구성성분인 산화물 형태의 양이온과 중금속의 산화물이 화학적으로 보다 안정하게 흡착되어 중금속의 수계 유출 가능성을 월등히 감소시키게 된다.

또한 본 발명에 따른 상기 제올라이트는 상기 해양오염퇴적물 100 중량부에 대하여 2-10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 이러한 제올라이트의 함량이 2 중량부 미만인 경우에는 태풍 등 해양의 물리적 이벤트에 취약하면서 화학적으로도 안정화에 기여하는 효과가 크게 저하되어 바람직하지 않으며, 상기 제올라이트의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 기타 안정화에 기여하는 다른 물질의 함량을 제한할 우려가 있어 바람직하지 않다.

또한 본 발명에 따른 조성물을 통해 안정화율이 향상되는 해양오염퇴적물 내의 중금속은 다른 중금속에 비해 특히 Ni, Pb, Cd 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 중금속에 관한 안정화율이 비약적으로 향상하게 어 연안의 저질을 개선시키게 된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 저질 개선방법은

1) 평균입경이 1-10 mm인 제올라이트를 포함하는 저질 개선제 조성물을 해양오염퇴적물이 퇴적된 해안에 살포하여 저질을 개선하는 단계;

를 포함하는 해안의 저질 개선방법이다.

이러한 방법에 의해 해양오염퇴적물 내의 중금속을 안정화시킴으로써 연안의 저질을 개선하게 되면, 화학적으로 안정하면서 물리적 영향에도 안정화율이 우수하게 향상됨으로써 저질을 개선하게 되어 바람직하다.

또한 상기 제올라이트의 평균입경은 1-10 mm인 것이 바람직한데, 상기 제올라이트의 평균입경이 1 mm 미만인 경우에는 해안에 빈번하게 일어나는 물리적 이벤트에 쉽게 중금속이 용출되어 바람직하지 않다. 또한 상기 제올라이트의 평균입경이 10 mm를 초과하는 경우에는 중금속 안정화율이 50-100 %까지 떨어지게 되므로 바람직하지 않다.

한편, 본 발명에 따른 제올라이트는 BET 표면적이 50-150 m²g^-1인 것이다.

또한 상기 제올라이트의 함량은 상기 해양오염퇴적물 100 중량부에 대하여 2-10 중량부인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 저질 개선방법을 통해 안정화율이 향상되는 해양오염퇴적물 내의 중금속은 다른 중금속에 비해 특히 Ni, Pb, Cd 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 중금속 안정화율이 비약적으로 향상하게 된다.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예

<오염 퇴적물 및 저질 개선제>

본 실시예에 쓰인 해양오염퇴적물 시료는 인천에 소재한 연안부두 (37˚29'N, 126˚37'E)에서 표층 약 10-20 cm 깊이의 퇴적물을 채취하여 밀폐용기로 실험실로 운반하였다. 퇴적물은 상온에서 풍건 후 체( < 1mm)를 사용하여 이물질을 제거한 퇴적물만을 실험에 사용하였다. 또한, 본 실시예에서 저질 개선제(또는 ‘안정화제’)로 사용된 천연 제올라이트는 주식회사 렉셈에서 제공받았다. 이러한 제올라이트(평균입경: 1-10 mm)은 세척 후 105 ℃에서 24 시간 건조 후 사용하였다. 제올라이트의 평균입경이 1-10 mm인 이유로는 해양 퇴적물에 사용하기 위해서는 태풍과 같은 인위적인 이벤트 및 유속에 쓸려 가지 않도록 하기 위해 입경이 비교적 큰 제올라이트를 사용하였다. 그러나 너무 큰 입자( > 10 mm)인 경우에는 중금속 안정화 효율이 떨어질 가능성이 높기 때문에 해양오염퇴적물 내 중금속 안정화제에 해당하는 저질 개선제로 이용하는 제올라이트의 평균입경은 1-10 mm 정도가 적당하다고 판단하여 본 실시예의 제올라이트 입자로 선택하였다. 또한 이보다 미세한 입경의 제올라이트를 사용할 경우에는 해수의 유속에 의해 쓸려 갈 문제점이 있으므로 바람직하지 않다. 한편, 이렇게 본 실시예에 사용되는 제올라이트는 평균입경이 1-10 mm이면서, BET 표면적은 50-150 m²g^-1 에 해당하는 제올라이트를 사용하였다. pH 측정은 시료를 풍건하여 10.0 g을 취한 후 증류수 50 ml를 가하여 간헐적으로 저어 주면서 1 시간 경과 후 pH 측정기를 이용하여 측정하였다. 입도 분석은 입도 분석기(Bluewave, Microtrac, USA)를 이용하여 분석하였고, 안정화제로 이용된 천연 제올라이트의 주요성분은 XRF 분석기(XRF-1700, Shimadzu, Japan)를 이용하여 분석했다.

<안정화 처리 실험 및 연속추출방법>

안정화 처리 실험은 해양오염퇴적물과 저질 개선제(제올라이트)을 혼합·교반하고 수분을 첨가하여 반응을 진행시킨 후, 분석하였다. 해양오염퇴적물 100 g 건조 무게 대비 5 %인 제올라이트을 혼합 첨가하였으며, 첨가 후에는 충분한 교반을 통해 균질한 상태가 될 수 있도록 하였다. 펄지역(mud)의 해양퇴적물의 함수율은 50 % 이상을 나타내고 있는 경우가 많기 때문에 수분은 시료와 증류수를 1:1로 첨가 후, 수분함량(함수율 49.5 %)을 유지시키기 위해 밀폐 상태로 실온에서 보관하여 150 일의 반응시간을 거친 후 시료를 각각 분취하여 풍건하여 분석에 사용하였다.

해양오염퇴적물 내에 존재하는 Ni, Pb, Cd, Cr의 화학적 존재형태 차이를 비교하기 위해 대조구와 안정화처리 한 시료를 대상으로 Tessier 등이 제안한 연속추출법(1979)을 적용하였다(하기 표 1 참조). 연속추출법에서 I단계는 이온교환 형태, II단계는 탄산염 형태, III단계는 철·망간 (수)산화물 형태, IV단계는 유기물 결합 형태, V단계는 잔류물 형태로 구분된다. 그리고 총 중금속 양은 I단계부터 V단계까지의 합한 중금속 양을 이용하였다(하기 표 1 참조). 추출 용액의 분석은 0.45 ㎛ 여과지(PTFE syringe filter, Whatman)로 거른 후 여과액을 ICP-MS (Agilent 7500 Series, USA)를 이용하여 시료 당 3번을 분석한 후 평균값을 이용하였다.

비교예

비교예 1

제올라이트의 평균입경이 1-100 ㎛이면서, BET 표면적은 200 m²g^{- 1}인것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법을 사용한 저질 개선제를 본 비교예 1로 하였다.

비교예 2

제올라이트의 평균입경이 11-20 mm이면서, BET 표면적은 대략 20-40 m²g^-1인 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법을 사용한 저질 개선제를 본 비교예 2로 하였다.

실험예

< 실험예 1: 오염 퇴적물 및 저질 개선제의 특징>

먼저 해양오염퇴적물의 특징을 조사하였다. 퇴적물의 pH는 8.3이고, 모든 퇴적물의 입자 크기는 300 ㎛ 이하였으며, 매우 미립자 크기의 실트와 펄의 양이 90 %로 가장 많았다(하기 표 2 참조). 상기 실시예에서 사용된 제올라이트의 구성성분에 대하여 X선 형광분석 (XRF, X-ray Fluorescence)을 이용하여 분석하였으며, 이의 결과는 하기 표 3에 나타내었다. 또한 XRF 분석결과를 통해 제올라이트를 사용한 저질 개선제는 서로 다른 화학적 구성성분을 함유하고 있었다.

또한 하기 도 1은 미처리 해양오염퇴적물에 실시예에 따른 제올라이트 첨가에 따라 오염퇴적물 내의 pH 변화를 나타내고 있다. 실시예에 따른 제올라이트 저질 개선제 첨가에서의 pH 변화는 매우 미미하였다. 이를 통해 제올라이트 첨가에 의한 pH 변화는 매우 낮을 것으로 판단되었다.

< 실험예 2: 중금속의 존재형태와 이동 가능성 평가>

저질 개선제를 미처리한 해양오염퇴적물에서 Ni, Pb, Cd 및 Cr의 이온교환 형태부터 잔류물 형태까지의 중금속의 화학적 존재형태별 함량과 비를 살펴보면 Ni인 경우, 광물(20.03 mg kg^-1, 52.8 %), 수산화물(7.80 mg kg^-1, 20.6 %), 유기물(7.41 mg kg^-1, 19.5 %), 탄산염(1.71 mg kg^-1, 4.5 %), 이온교환(0.99 mg kg^-1, 2.61 %) 순으로 나타났고, Pb인 경우 산화물(14.32 mg kg^-1, 33.8 %), 광물(13.6 mg kg^-1, 32.0 %), 탄산염(5.74 mg kg^-1, 13.5 %), 이온교환(5.18 mg kg^-1, 12.2 %), 유기물(3.6 mg kg^-1, 8.5 %) 순으로 나타났다. Cd인 경우는 수산화물(0.61 mg kg^-1, 65.6 %), 광물(0.09 mg kg^-1, 9.7 %), 탄산염(0.08 mg kg^-1, 8.6 %), 유기물 (0.08 mg kg^-1, 8.6 %), 이온교환 (0.07 mg kg^-1, 7.53 %) 순을 나타났다. 한편 Cr인 경우는 광물(51.2 mg kg^-1, 77.9%), 수산화물(7.4 mg kg^-1, 11.3%), 유기물(4.7 mg kg^-1, 7.2%), 이온교환(1.49 mg kg^-1, 2.3 %), 탄산염(0.88 mg kg^-1, 1.3 %) 순을 나타났다(하기 4 참조). 즉 실시예에 따른 저질 개선제 미처리 오염퇴적물은 중금속 종류에 따라 차이는 있지만 대부분 이온교환 형태나 탄산염 형태보다 산화물 및 유기물 결합 형태가 높은 함량비를 보였으며, 그 다음으로 광물 형태 함량비가 높았다. 그리고 중금속의 총량적으로 보면 Cr > Pb > Ni > Cd 순으로 오염특성을 보였다. 보통 오염퇴적물의 중금속 형태는 지역적 차이를 나타내고 있는데, 이는 오염원과 퇴적 조건에 따라 크게 달라질 수 있다고 사료된다. 상기 실시예에서 채취한 지역의 해양오염퇴적물 내 중금속(Ni, Pb, Cd 및 Cr)은 pH 변화와 산화 및 환원에 의해 쉽게 파괴되는 특징을 갖고 있어, 환경변화에 따라 이러한 부분의 중금속이 수층으로 용출될 가능성이 높을 것으로 판단된다.

< 실험예 3: 각 저질 개선제 첨가에 따른 안정화 효율 평가>

상기 실시예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 각각의 저질 개선제를 첨가한 후, 이의 안정화 효율을 평가하였다. 먼저 해양오염퇴적물 내 금속 (Ni, Pb, Cd 및 Cr)의 존재 형태는 물리화학적 환경변화에 쉽게 수층으로 이동하여 생물에게 쉽게 이용 가능한 형태(이온교환 및 탄산염 형태)와 잠재적으로 생물에게 이용 가능한 형태(수산화물 및 유기물 형태)의 존재 합 비율이 각 중금속(Ni, Pb, Cd 및 Cr)인 경우 미처리 시료에서 각각 47.21 %, 68.03 %, 90.32 % 및 22.06 %인 것으로 조사되었다.

한편, 이와 달리 실시예에 따른 안정화제 첨가 후 120 일 동안 반응 시킨 다음 각 중금속(Ni, Pb, Cd 및 Cr)에서의 안정화 효율을 조사한 결과는 다음과 같이 각각 24.67 %, 48.80 %, 69.30 % 및 19.48 %으로 변했다. 즉, Ni, Pb, Cd 및 Cr에서 각각 22.54 %, 19.23 %, 21.02 % 및 2.58 %의 중금속 안정화 효율 변화를 나타냈다(하기 표 5 및 하기 도 2 참조).

반면에 비교예 1에 따른 안정화제 첨가 후 120 일 동안 반응 시킨 다음 각 중금속(Ni, Pb, Cd 및 Cr)에서의 안정화율을 조사한 결과는 각각 21.21, 17.63, 19.32 및 1.56 것으로 나타났다(하기 표 5 참조). 또한 비교예 2에 따른 안정화제 첨가 후 120 일 동안 반응 시킨 다음 각 중금속(Ni, Pb, Cd 및 Cr)에서의 비율을 조사한 결과는 각각 7.21, 8.03, 10.23 및 0.56인 것으로 나타났다(하기 표 5참조).

안정화율(처리 후 120일 경과, %)	Ni	Pd	Cd	Cr
미처리	47.21	68.03	90.32	22.06
실시예	24.67	48.80	69.30	19.48
비교예 1	26.00	50.04	71.00	20.50
비교예 2	40.00	60.00	80.00	21.50

이러한 결과를 통해 비교예 1 및 비교예 2에 의한 경우보다 실시예에 따른 저질 개선제를 첨가하는 경우가 Ni, Pb, Cd 및 Cr에서의 전체적인 안정화 효율이 우수한 것으로 확인되었다. 특히 실시예의 경우가 미처리 시료에 비해 전부 향상된 결과를 보임에 반하여 비교예 1 및 비교예 2의 경우에는 일부 결과에서 효율이 감소하는 결과를 나타내기도 하였다.

뿐만 아니라 상기 비교예 1의 경우에는 제올라이트의 입경이 지나치게 작아 유속이 조금만 빨라져도 중금속이 해양오염퇴적물에서 쉽게 분리되어 수계로 곧바로 유출되었다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 해양오염퇴적물의 중금속을 안정화시키는 저질 개선제 조성물에 있어서,
   상기 해양오염퇴적물은 Ni, Pb, Cd 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 중금속을 함유하고, pH는 8.3이며,
   상기 조성물은 평균입경이 평균입경이 1-10 mm이며, BET 표면적이 50-150 m2g-1 이고, 비중이 2.2-2.5인 제올라이트를 포함하는 조성물이며,
   상기 조성물은 해양오염퇴적물 100 중량부에 대하여 2-10 중량부 첨가되고,
   상기 조성물이 첨가되고 120일이 경과한 후 중금속 안정화율은 Ni 23-27 %, Pd 45-50 %, Cd 68-72 % 및 Cr 18-22 %이며, pH는 7.7-8.1이 되는 것을 특징으로 하는 저질 개선제 조성물.
   
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6. 1) 평균입경이 1-10 mm이며, BET 표면적이 50-150 m2g-1 이고, 비중이 2.2-2.5인 제올라이트를 포함하는 저질 개선제 조성물을 해양오염퇴적물이 퇴적된 해안에 해양오염퇴적물 100 중량부에 대하여 2-10 중량부로 살포하여 저질을 개선하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 해양오염퇴적물은 Ni, Pb, Cd 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 중금속을 함유하고, pH는 8.3이며,
   상기 조성물이 첨가되고 120일이 경과한 후 중금속 안정화율은 Ni 23-27 %, Pd 45-50 %, Cd 68-72 % 및 Cr 18-22 %이며, pH는 7.7-8.1이 되는 것을 특징으로 하는 해안의 저질 개선방법.
   
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9. 제2항에 따른 조성물을 해양오염퇴적물이 퇴적된 해안에 살포하여 저질을 개선시키는 것을 특징으로 하는 해안의 저질 개선장치.
   
   

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