KR101661133B1 - 토양의 고결화를 위한 생물학적 광물화 미생물 및 이를 이용한 토양의 고결화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 토양의 고결화를 위한 생물학적 광물화(biomineralization) 미생물 및 이를 이용한 토양의 고결과 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 폐금속 광산 토양 및 광미 내 중금속을 불용화하기 위한 토착미생물 및 이를 이용한 토양의 고결과 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 토착미생물의 urease에 의해 암모늄 및 탄산이온이 생성되고 상기 오염 토양 내의 칼슘 등의 중금속 양이온과 반응하여 최종적으로 토양 입자 간에 존재하는 탄산칼슘 등의 결정이 생성됨으로써, 중금속 오염 토양을 보다 안전하게 불용화할 수 있다.

Description

토양의 고결화를 위한 생물학적 광물화 미생물 및 이를 이용한 토양의 고결화 방법{BACTERIA FOR BIOMINERALIZATION AND METHOD FOR BIOMINERALISING USING THE SAME}
본 발명은 토양의 고결화를 위한 생물학적 광물화(biomineralization) 미생물 및 이를 이용한 토양의 고결화 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 폐금속 광산 토양 및 광미 내 중금속을 불용화하기 위한 토착미생물 및 이를 이용한 토양의 고결화 방법에 관한 것이다.
토양오염은 지표 및 지하에 침투한 오염물질이 지질을 오염시키는 현상으로, 이러한 오염물질은 지하수나 지하공기 등 지질 중에 존재하는 모든 것을 오염시키게 되고, 특히 산업이 더욱 발달되면서 유류를 비롯한 각종 산업폐기물, 중금속이 대량으로 발생함에 따라 토양오염이 매우 심각하게 대두되었다. 일반적으로 토양오염은 지하에 침투한 오염물질이 토양 또는 지하수 등을 오염시키는 현상으로서, 과거에는 광산지역이나 핵폐기물 처리지역에서 발생한 중금속 등에 의한 오염이 주류를 차지하였으나, 최근에는 산업화가 가속됨에 따라 군 주둔 지역, 반도체 공장, 드라이클리닝, 도장 공장 및 주유소 등에서 발생된 유류에 의한 오염이 증가하면서 심각한 환경 문제로 대두되고 있는 실정이다. 이와 같은 토양의 오염은 대개의 경우가 중금속에 의한 오염이 주류를 이루고 있는 상태로 금속과 같은 무기물성 오염물질은 토양 내에서 생물학적 분해 및 독성제거가 용이하지 않으며, 환경에 긴 시간 동안 잔류하면서 존재하게 되고, 토양의 수용한계를 넘거나 pH와 같은 조건의 변화에 의해 주변으로 이동하는 문제를 갖고 있다.
중금속에 의해서 오염된 토양을 처리하는 방법은 크게 차폐처리, 오염제거 기술로 나눌 수 있다. 오염원을 제거하는 방법에는 소각이나 열분해를 통해 토양 중에 함유되어 있는 유해물질을 분해시키는 열적 처리기술이나, 처리기술로는 물, 산 및 유기 용매, 계면활성제 등 추출용매나 증기를 이용하여 추출하는 물리화학적 기술, 전기적 방법에 의해 오염원을 토양과 지하수에서 다른 매체로 이동시키는 방법, 화학적 산화/환원법에 의해 분해시키는 방법, 흡착/침전 등을 통해 별도로 분리·농축시키는 방법, 생물학적 처리방법 등이 있다. 생물학적 처리기술은 오염 토양 내에 존재하는 토양 미생물을 활성화 또는 적정화시키거나 특별히 개발된 미생물을 첨가하고 생존 조건을 최적화시켜 유기화합물의 생분해를 촉진시키는 방법 등 생물을 이용해 오염물을 처리하는 방법으로서 다른 기술에 비해 친환경적이며 경제적인 방법이나 현재는 그 사용과 효용성을 보완하기 위한 연구가 필요한 실정이다.
한편, 다양한 종류의 세균을 비롯한 미생물은 주어진 pH, 온도, 습도, 물에 녹아 있는 이온 등의 조건이 적합할 경우 탄산칼슘과 같은 광물질을 생성하게 되는데 이러한 현상을 MICP(Microbially Induced Carbonate Precipitation)이라 한다. MICP 작용을 건설재료에 응용할 경우 적용 분야는 크게 Biodeposition과 Biocementation으로 나눌 수 있다(De Muynck et al., 2010). 어떤 재료의 표면이나 분리된 공간 사이에 미생물로 인하여 광물질이 쌓이거나 형성되는 것을 Biodeposition이라 하고, 어떤 입자 사이에 미생물 작용으로 생성된 광물질이 고결을 일으키는 것을 Biocementation이라 한다.
미생물을 이용한 흙의 고결화(Biocementation)에 관한 연구는 국내·외적으로 아직 초기단계에 머무르고 있으며, 최근 미국을 중심으로 Dejong(2006)등, 몇몇 연구자들에 의해서 미생물을 흙에 사용하여 고결화 정도를 확인하기 위한 여러 가지 실험을 실시하였으나, 반복적인 실험으로 과정이 복잡하여 적용상에 많은 어려움이 있을 것으로 판단된다. 미생물을 이용한 흙의 고결화 원리는 흙 입자와 흙 입자 간의 탄산칼슘(CaCO3)을 생성시켜 이를 침전시키는 반응과 밀접한 관련이 있다.
종래의 연구 중에서, Stock-Fischer(1999) 등은 미생물학적으로 유발된 탄산칼슘 결정 침전이 pH 8.3 ~ 9.0에서 발생된다고 하였다. 탄산칼슘의 형성은 박테리아 대사활성 결과로써 발생하며, 또한 인접 환경의 pH를 상승시키는 문제점이 있다. 또한, Dejong(2006)등은 Ottawa 50-70 모래를 이용하여 무처리된 모래시료, 석고로 처리된 모래시료, 박테리아로 처리된 모래시료에 대해 각각 입자간의 고결화 정도를 확인하였다. 각각의 모래시료는 상대밀도 40%로 맞추어 실험이 실시되었고, 석고로 처리된 모래시료 및 미생물로 처리된 모래시료는 시료의 구성성분을 평가하기 위해서 삼축압축시험을 실시하였다. 하지만 이 방법은 고체배양법을 사용하여 배양과정에서 두 번의 새로운 배양액으로 옮겨져야 하고 5가지 화학요소를 섞으므로 그 과정이 상당히 복잡하고, 삼축공시체에 강도증진을 위해서 여러번 반복적인 방법으로 미생물 용액을 주입함으로 과정이 번잡함 등의 문제점이 있다.
본 발명자들은 폐금속 광산 광미 내 토착미생물을 동정하고, 동정된 미생물로부터 생성된 암모늄 및 탄산이온이 폐금속 광산 광미 내 칼슘 등의 양이온과 반응하여 CaCO3 결정을 생성하는 것에 의해 토양의 고결화가 가능함을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다. 본 발명자들은 또한 상기 동정된 미생물의 최적 생육온도, 시간, pH, 염도, 요소, 영양원, 및 탄산칼슘 생성을 위한 최적의 생장 조건을 확인하였다.
본 명세서에서 사용된 용어 “MICP(Microbially Induced Carbonate Precipitation)”는 다양한 종류의 세균을 비롯한 미생물이 주어진 pH, 온도, 습도, 물에 녹아 있는 이온 등의 조건이 적합할 경우 탄산칼슘과 같은 광물질을 생성하게 되는데 이러한 현상을 의미한다. 상기 MICP의 메커니즘은 아래와 같다.
Ca2 + + Cell → Cell · Ca2 +
Cl- + HCO3 ↔+ NH3 ↔ NH4Cl + CO3 2 -
Cell · Ca2 + + CO3 2 - → Cell · CaCO3 ↓
구체적으로, 자연환경에서의 생화학적인 CaCO3의 석출은 미생물의 생체광물형성작용과 병행해서 생기는 경우가 많으며, 이러한 미생물들은 자신의 표면에 CaCO3를 석출시켜 외부환경으로부터 자신의 몸을 보호한다. 이러한 생체광물형성작용은 미생물 주변의 환경으로부터 Ca2 +를 포함한 다양한(+) 양이온들(예를 들면, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 칼슘 등의 원소)을 유인하여 자신의 세포막(cell membrane)에 결합시켜 CaCO3 석출반응에 기여한다. 여기서 석출된 CaCO3는 유기물(Cell)과 무기물(CaCO3)이 서로 결합되어 합성된 Cell.CaCO3 로서 미생물의 지속적인 작용에 따라 결정질을 이루게 된다.여기서 석출된 CaCO3는 순수 화학적 개념의 석출이 아닌 미생물작용이 동반되는 생화학적 개념의 석출 반응이다.
본 명세서에서 사용된 용어 “토착미생물”은 천연의 흙 속에서 존재하여 주어진 환경에서 실제로 영구한 서식자를 의미한다. 토착미생물은 주로 지연생육 미생물이지만, 먹이가 존재할 때 속성으로 증식하게 되며 이들을 발효적 미생물이라고도 한다. 이러한 발효적 미생물은 토양과의 탄산화 반응, 및 자체 번식에 따른 마이크로필러 효과(Microfiller effect) 등에 의해 조성물의 강도 발현과 치밀화에 기여할 수 있다.
제1구현예에 따르면,
본 발명은 쿠르티아 기브소니(Kurthia gibsonii), 패니바실러스 폴리믹사 (Paenibacillus polymyxa) 및 스포로사르시나 패스튜리(Sporosarcina pasteurii)로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 토양의 고결화를 위한 생물학적 광물화(biomineralization) 미생물을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 토양의 고결화를 위한 생물학적 광물화 미생물에 있어서, 상기 미생물은 쿠르티아 기브소니, 패니바실러스 폴리믹사 및 스포로사르시나 패스튜리를 1: 1: 1의 비율로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 토양의 고결화를 위한 생물학적 광물화 미생물에 있어서, 상기 토양은 폐금속 광산 광미인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 토양의 고결화를 위한 생물학적 광물화 미생물에 있어서, 상기 미생물은 폐금속 광산 토양 및 광미로부터 유래한 것을 특징으로 한다.
제2구현예에 따르면,
본 발명은 쿠르티아 기브소니(Kurthia gibsonii), 패니바실러스 폴리믹사 (Paenibacillus polymyxa) 및 스포로사르시나 패스튜리(Sporosarcina pasteurii)로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 생물학적 광물화 미생물을 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 고결화 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 토양 고결화 조성물에 있어서, 상기 조성물을 증류수를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 조성물은 증류수 100 중량을 기준으로 0.1 내지 5 중량%, 바람직하기는 1 중량%의 미생물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 토양 고결화 조성물에 있어서, 상기 미생물은 쿠르티아 기브소니, 패니바실러스 폴리믹사 및 스포로사르시나 패스튜리를 1: 1: 1의 비율로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 토양 고결화 조성물에 있어서, 상기 토양은 폐금속 광산 광미인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 토양 고결화 조성물에 있어서, 상기 미생물은 폐금속 광산 토양 및 광미로부터 유래한 것을 특징으로 한다.
제3구현에에 따르면,
본 발명은 (a) 오염 토양으로부터 미생물을 획득하는 단계, (b) 상기 미생물을 배양하는 단계, 및 (c) 상기 배양된 미생물을 오염 토양에 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 미생물은 쿠르티아 기브소니(Kurthia gibsonii), 패니바실러스 폴리믹사(Paenibacillus polymyxa) 및 스포로사르시나 패스튜리 (Sporosarcina pasteurii)로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 생물학적 광물화 미생물을 이용한 오염 토양의 고결화 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 생물학적 광물화 미생물을 이용한 오염토양의 고결화 방법에 있어서, 상기 (b) 단계는 30시간 내지 40시간 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 생물학적 광물화 미생물을 이용한 오염토양의 고결화 방법에 있어서, 상기 (b) 단계는 25 내지 35℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 생물학적 광물화 미생물을 이용한 오염 토양의 고결화 방법에 있어서, 상기 (b) 단계는 7 내지 8의 pH에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 생물학적 광물화 미생물을 이용한 오염 토양의 고결화 방법에 있어서, 상기(c) 단계에서 상기 미생물은 증류수와 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 한다. 상기 미생물은 증류수 100 중량을 기준으로 0.1 내지 5 중량%, 바람직하기는 1 중량%의 양으로 혼합될 수 있다.
본 발명에 따른 생물학적 광물화 미생물을 이용한 오염 토양의 고결화 방법에 있어서, 상기(c) 단계에서 쿠르티아 기브소니, 패니바실러스 폴리믹사 및 스포로사르시나 패스튜리를 1: 1: 1의 비율로 포함하는 미생물을 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 생물학적 광물화 미생물을 이용한 오염 토양의 고결화 방법에 있어서, 상기 오염 토양은 굴패각 및 폐석고를 토양 100 중량을 기준으로 10 내지 20 중량%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하기는 상기 굴패각 및 폐석고는 토양 100 중량을 기준으로 14 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 굴패각 및 폐석고는 1:1의 비율로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 생물학적 광물화 미생물을 이용한 오염 토양의 고결화 방법에 있어서, 상기 (c) 단계는 바실러스 슈도퍼무스(Bacillus Pseudofirmus), 바실러스 라이케니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 서브틸츠(Bacillus Subtilts), 바실러스 폴리믹사(Bacillus Polymyxa) 및 바실러스 패스튜리(Bacillus Pasteurii)로 이루어진 군으로부터 선택되는 미생물을 더욱 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 따른 생물학적 광물화 미생물을 이용한 오염 토양의 고결화 방법에 있어서, 상기 (c) 단계 이후에 오염 토양에서 용출되는 중금속의 양은 60일 이내에 50% 미만으로 저하되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 토양의 고결화를 위한 토착미생물 쿠르티아 기브소니(Kurthia gibsonii), 패니바실러스 폴리믹사(Paenibacillus polymyxa) 및 스포로사르시나 패스튜리(Sporosarcina pasteurii)의 urease 생성으로 암모늄 및 탄산이온이 생성되고 오염 토양 내의 칼슘 등의 양이온과 반응하여 최종적으로 토양 입자 간에 존재하는 탄산칼슘 결정이 생성되어 중금속 오염 토양을 보다 안전하게 불용화할 수 있다.
[도 1]은 본 발명의 실시예 1에 따른 토착미생물의 SEM 분석 사진이다.
[도 2]는 본 발명의 실시예 1에 따른 토착미생물에 의해 생성된 침전물의 SEM 분석 사진이다.
[도 3]은 본 발명의 실시예 1에 따른 토착미생물에 의해 생성된 침전물의 XRD 분석 결과이다.
[도 4]는 본 발명의 실시예 2에 따른 토착미생물의 배양 시간에 따른 생육 정도를 나타내는 그래프이다.
[도 5]는 본 발명의 실시예 2에 따른 토착미생물의 배양온도에 따른 생육 정도를 나타내는 그래프이다.
[도 6]은 본 발명의 실시예 2에 따른 토착미생물의 초기 pH에 따른 생육 정도를 나타내는 그래프이다.
[도 7]은 본 발명의 실시예 2에 따른 토착미생물의 염도(salinity)에 따른 생육 정도를 나타내는 그래프이다.
[도 8]은 본 발명의 실시예 2에 따른 공시체의 일축압축강도를 나타내는 그래프이다. (a: 장항제련소 오염토양 공시체, b: 삼광광산 광미 공시체, c: 한덕철광 광미 공시체)
이하, 발명의 이해를 돕기 위해 다양한 실시예를 제시한다. 하기 실시예는 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 발명의 보호범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 >
실시예 1. 미생물의 동정
Urea-Hydrolysis 미생물을 분리하기 위하여 멕시코 볼레오 광산에서 슬러지 시료를 채취하여 균원 시료로 사용하였다. 상기 지역에서 채취된 상태 그대로의 토양 1g을 1차 증류수 9ml에 희석하고, 15초간 볼텍스 믹서에서 교반한 후 4℃에서 24시간 동안 보존해 상층액을 1/1000으로 희석하였다. 상기 희석액 100㎕를 하기의
Components Amount (g/L)
Nutrient broth 3.0g
NH4Cl 10.0g
NaHCO3 2.12g
Urea(CO(NH2)2) 20.0g
CaCl2 3.7g
Agar 15.0g
배지에 형성된 콜로니를 지방산 분석 및 16S rRNA 염기서열 분석을 통해 동정한 결과 쿠르티아 기브소니(Kurthia gibsonii), 패니바실러스 폴리믹사(Paenibacillus polymyxa) 및 스포로사르시나 패스튜리(Sporosarcina pasteurii)임이 확인되었다.
대부분의 미생물은 [도 1]과 같이 선택배지성분에 포함된 urea와 CaCl2 에 의해 생성된 탄산칼슘과 함께 결정화 되어있는 상태로 나타났다. 미생물에 의한 일반적인 탄산칼슘의 형태는 입방형 결정으로 나타나며, [도 2, 3]과 같이 SEM 분석 및 XRD 감정을 통하여 확인할 수 있었다.
실시예 2. 토양의 고결화를 위한 배양 환경의 최적화
2-1. 배양시간
상기 쿠르티아 기브소니, 패니바실러스 폴리믹사 및 스포로사르시나 패스튜리의 적정 배양 시간을 확인하기 위하여 0 내지 60시간 동안 180 rpm으로 배양한 후 배양액을 UV 스펙트로 포토메타 600 nm 파장에서 흡광도를 조사하여 균의 생육정도를 비교하여 적정 생육시간을 확인하였다. 그 결과를 [도 4]에 나타내었다.
[도 4]로부터 알 수 있듯이 약 40시간 동안 배양하는 경우 가장 우수한 생육을 나타냄이 확인되었다. 특히, 약 35시간 동안 배양하는 것이 바람직하였으며, 40시간 이상 배양하는 경우 배양 시간이 증가하여도 흡광도에 큰 변화가 없는 것으로 확인되었다.
2-2. 배양온도
상기 쿠르티아 기브소니, 패니바실러스 폴리믹사 및 스포로사르시나 패스튜리의 생육에 적정한 온도를 확인하기 위하여 배양온도를 20, 30 및 40℃ 로 조절하여 24시간 동안 180 rpm으로 배양한 후 배양액을 UV 스펙트로 포토메타 600 nm 파장에서 흡광도를 조사하여 균의 생육정도를 비교하였다. 그 결과를 [도 5]에 나타내었다.
[도 5]로부터 알 수 있듯이 배양온도 30℃에서 배양하는 경우 가장 우수한 생육을 나타내었다.
2-3. 초기 pH
상기 쿠르티아 기브소니, 패니바실러스 폴리믹사및 스포로사르시나 패스튜리의 생육에 적정한 pH를 확인하기 위하여 초기 pH를 4, 5, 6, 7, 8 및 9 로 조절하여 24시간 동안 180 rpm으로 배양한 후 배양액을 UV 스펙트로 포토메타 600 nm 파장에서 흡광도를 조사하여 균의 생육정도를 비교하였다. 그 결과를 [도 6]에 나타내었다.
[도 6]으로부터 알 수 있듯이 pH 7 내지 8에서 배양하는 경우 가장 우수한 생육을 나타내었다.
2-4. 염도(salinity)
상기 쿠르티아 기브소니, 패니바실러스 폴리믹사및 스포로사르시나 패스튜리의 생육에 적정한 염도를 확인하기 위하여 배양염도를 1.0, 3.0 및 5.0% 로 조절하여 24시간 동안 180 rpm으로 배양한 후 배양액을 UV 스펙트로 포토메타 600 nm 파장에서 흡광도를 조사하여 균의 생육정도를 비교하였다. 그 결과를 [도 7]에 나타내었다.
[도 7]로부터 알 수 있듯이 배양염도 5.0%까지 흡광도의 큰 차이를 나타내지 않았으며, 이는 해안과 인접한 장소에서 광미를 채취하여 미생물을 분리하였기 때문으로 사료된다.
실시예 3. 생물학적 광물화를 위한 토착미생물 및 산업폐기물의 최적 배합비 산출
3-1. 공시체 제작 및 일축압축강도 측정
최적의 불용화제 배합비 도출을 위해 공시체를 제작하여 일축압축강도를 평가하였다. 공시체 시료의 크기는 “5cm × 10cm” 로 최적의 불용화제 배합비 산정에 필요한 공시체 제작에 사용하였다. 재령일은 1, 7, 14 및 28일로 정하여 경과에 따라 강도를 측정하였으며, 한편, 미생물은 쿠르티아 기브소니, 패니바실러스 폴리믹사 및 스포로사르시나 패스튜리를 1: 1: 1의 비율로 혼합하여 사용하였다. 상기 각 시험은 배합비 별로 3회 반복 실험하였다.
시료명 공시체 배합비
배합수 미생물 (%) 산업폐기물
굴패각 (%) 폐석고 (%)
장항제련소 증류수
(Distilled Water)		 - 2.5 2.5
1 5 5
5 7 7
삼광광산 - 2.5 2.5
1 5 5
5 7 7
한덕철광 - 2.5 2.5
1 5 5
5 7 7
시험 결과, [도 8]과 같이 장항제련소, 삼광광산 및 한덕철광의 재령일 28일 후 미생물 1%, 굴패각 7% 및 폐석고 7% 공시체에서 가장 높은 강도를 나타내었다.
3-2. TCLP 및 SPLP 분석
3-2-1. TCLP 및 SPLP 분석 방법
광미는 강우에 의해 중금속이 용출되어 토양 및 지하수 등의 주변 환경을 오염시킬 수 있을 뿐만 아니라, 용출된 중금속으로 인한 식물의 생장 저하와 동식물 내 중금속 농축 등 다양한 생태계 문제를 야기하고 있다. 하지만 현재 각국마다 시행되고 있는 용출 시험 방법 및 허용기준이 다르기 때문에 실제 용출 조건을 제대로 모사하고 있는가에 대한 논란을 가지고 있어, 이에 따라 용출 조건 및 허용기준의 꾸준한 수정, 보완이 이루어지고 있는 실정이다.
본 연구에서는 제작한 공시체의 중금속 안정화 효율성을 평가하기 위해TCLP(독성용출시험법, Toxicity Characteristics Leaching Procedure, EPA Method 1311) 분석법을 사용하였으며, 강우에 따른 중금속 용출량을 확인하기 위하여 SPLP 용출 방법(인공강우용출시험법, Synthetic Precipitation Leaching Procedure, EPA Method 1312)을 사용하였다.
3-2-2. TCLP 및 SPLP 결과
TCLP 및 SPLP 분석을 실시한 결과, 가장 일축압축강도가 높았던 재령일 28일 후 미생물 1%, 굴패각 7% 및 폐석고 7% 공시체의 경우, 하기와 같이 EPA Method 1311 및 1312 기준을 모두 만족하였다.
1) 원시료
(1) TCLP (US EPA 1311)
항목
구분 		분석결과 (mg/kg)
Cd Pb Ni Cu Zn
US EPA 1311 1 5 - - -
국내시료 장항제련소 2.165 0.031 0.021 0.564 2.012
삼광광산 1.435 0.062 0.095 0.612 1.785
한덕철광 0.324 0.024 N.D. 0.827 2.281
(2) SPLP (US EPA 1312)
항목
구분 		분석결과 (mg/kg)
Cd Pb Ni Cu Zn
US EPA 1312 0.005 0.015 - 1.3 0.01
국내시료 장항제련소 0.214 N.D. N.D. 0.529 0.042
삼광광산 0.175 N.D. 0.085 0.521 N.D.
한덕철광 0.009 N.D. N.D. 0.529 0.045
2) 공시체
(1) 장항제련소 오염토양 공시체
① TCLP (US EPA 1311)
공시체 배합비 분석결과 (US EPA 1311, mg/kg)
배합수 미생물 산업폐기물 재령일 Cd Pb Ni Cu Zn
굴패각
(%) 		폐석고 (%) 1 5 - - -
증류수
(D.W.)		 - 2.5 2.5 1 1.102 N.D N.D 0.264 1.165
28 1.365 N.D N.D 0.612 1.098
1% 1 1.092 N.D N.D 0.285 1.104
28 0.876 N.D N.D 0.564 1.065
5% 1 1.175 N.D N.D 0.385 1.014
28 1.156 N.D N.D 0.432 0.957
- 5 5 1 0.892 N.D N.D 0.124 1.034
28 1.299 N.D N.D 0.411 0.922
1% 1 1.187 N.D N.D 0.224 1.043
28 0.683 N.D N.D 0.555 0.923
5% 1 1.142 N.D N.D 0.335 0.975
28 1.128 N.D N.D 0.414 0.910
- 7 7 1 0.775 N.D N.D 0.105 0.765
28 1.021 N.D N.D 0.364 0.645
1% 1 0.802 N.D N.D 0.195 0.954
28 0.452 N.D N.D 0.347 0.775
5% 1 1.054 N.D N.D 0.294 0.923
28 1.024 N.D N.D 0.384 0.852
② SPLP (US EPA 1312)
공시체 배합비 분석결과 (US EPA 1312, mg/kg)
배합수 미생물 산업폐기물 재령일 Cd Pb Ni Cu Zn
굴패각
(%) 		폐석고 (%) 0.005 0.015 - 1.3 0.01
증류수
(D.W.)		 - 2.5 2.5 1 0.235 N.D N.D 0.165 0.011
28 0.242 N.D N.D 0.332 0.019
1% 1 0.102 N.D N.D 0.062 0.014
28 0.034 N.D N.D 0.291 N.D
5% 1 0.085 N.D N.D 0.201 0.008
28 0.072 N.D N.D 0.312 N.D
- 5 5 1 0.127 N.D N.D 0.127 0.017
28 0.214 N.D N.D 0.247 0.009
1% 1 0.043 N.D N.D 0.053 0.012
28 N.D N.D N.D 0.252 N.D
5% 1 0.067 N.D N.D 0.149 0.005
28 0.025 N.D N.D 0.241 N.D
- 7 7 1 0.087 N.D N.D 0.087 N.D
28 0.121 N.D N.D 0.232 N.D
1% 1 N.D N.D N.D 0.043 N.D
28 N.D N.D N.D 0.212 N.D
5% 1 0.045 N.D N.D 0.067 N.D
28 0.014 N.D N.D 0.221 N.D
(2) 삼광광산 광미 공시체
① TCLP (US EPA 1311)
공시체 배합비 분석결과 (US EPA 1311, mg/kg)
배합수 미생물 산업폐기물 재령일 Cd Pb Ni Cu Zn
굴패각
(%) 		폐석고 (%) 1 5 - - -
증류수
(D.W.)		 - 2.5 2.5 1 1.032 N.D 0.092 0.572 1.182
28 1.271 N.D 0.162 0.595 1.539
1% 1 0.944 N.D 0.052 0.564 0.858
28 0.685 N.D N.D 0.412 1.562
5% 1 0.945 N.D 0.062 0.572 1.040
28 0.995 N.D 0.104 0.497 1.521
- 5 5 1 0.914 N.D 0.039 0.471 0.777
28 1.178 N.D 0.102 0.426 1.214
1% 1 0.844 N.D 0.027 0.491 0.758
28 0.586 N.D N.D 0.241 1.524
5% 1 0.845 N.D 0.049 0.421 0.940
28 0.894 N.D 0.085 0.345 1.471
- 7 7 1 0.776 N.D 0.027 0.454 0.714
28 1.185 N.D 0.092 0.412 1.121
1% 1 0.762 N.D 0.014 0.402 0.676
28 0.493 N.D N.D 0.217 1.442
5% 1 0.763 N.D 0.042 0.439 0.855
28 0.812 N.D 0.079 0.317 1.389
② SPLP (US EPA 1312)
공시체 배합비 분석결과 (US EPA 1312, mg/kg)
배합수 미생물 산업폐기물 재령일 Cd Pb Ni Cu Zn
굴패각
(%) 		폐석고 (%) 0.005 0.015 - 1.3 0.01
증류수
(D.W.)		 - 2.5 2.5 1 0.149 N.D N.D 0.454 N.D
28 0.257 N.D N.D 0.497 N.D
1% 1 0.025 N.D N.D 0.485 N.D
28 N.D N.D N.D 0.275 N.D
5% 1 0.102 N.D N.D 0.434 N.D
28 0.053 N.D N.D 0.362 N.D
- 5 5 1 0.115 N.D N.D 0.454 N.D
28 0.183 N.D N.D 0.443 N.D
1% 1 0.019 N.D N.D 0.472 N.D
28 N.D N.D N.D 0.202 N.D
5% 1 0.088 N.D N.D 0.407 N.D
28 0.047 N.D N.D 0.318 N.D
- 7 7 1 0.087 N.D N.D 0.454 N.D
28 0.047 N.D N.D 0.440 N.D
1% 1 0.005 N.D N.D 0.458 N.D
28 N.D N.D N.D 0.145 N.D
5% 1 0.083 N.D N.D 0.378 N.D
28 0.044 N.D N.D 0.287 N.D
(3) 한덕철광 광미 공시체
① TCLP (US EPA 1311)
공시체 배합비 분석결과 (US EPA 1311, mg/kg)
배합수 미생물 산업폐기물 재령일 Cd Pb Ni Cu Zn
굴패각
(%) 		폐석고 (%) 1 5 - - -
증류수
(D.W.)		 - 2.5 2.5 1 0.146 N.D N.D 0.725 1.435
28 0.186 N.D N.D 0.345 1.675
1% 1 0.102 N.D N.D 0.612 1.414
28 N.D N.D N.D 0.094 0.324
5% 1 0.084 N.D N.D 0.624 1.256
28 0.035 N.D N.D 0.155 1.045
- 5 5 1 0.124 N.D N.D 0.643 1.165
28 0.166 N.D N.D N.D 1.497
1% 1 0.074 N.D N.D 0.550 1.315
28 N.D N.D N.D N.D 0.200
5% 1 0.065 N.D N.D 0.555 1.107
28 0.025 N.D N.D N.D 0.937
- 7 7 1 0.075 N.D N.D 0.524 0.965
28 0.102 N.D N.D N.D 1.231
1% 1 0.032 N.D N.D N.D 1.215
28 N.D N.D N.D N.D N.D
5% 1 0.047 N.D N.D N.D 0.932
28 N.D N.D N.D N.D 0.754
② SPLP (US EPA 1312)
공시체 배합비 분석결과 (US EPA 1312, mg/kg)
배합수 미생물 산업폐기물 재령일 Cd Pb Ni Cu Zn
굴패각
(%) 		폐석고 (%) 0.005 0.015 - 1.3 0.01
증류수
(D.W.)		 - 2.5 2.5 1 N.D N.D N.D 0.575 0.082
28 0.012 N.D N.D 0.075 0.105
1% 1 N.D N.D N.D 0.462 0.024
28 N.D N.D N.D N.D N.D
5% 1 N.D N.D N.D 0.421 0.011
28 N.D N.D N.D N.D N.D
- 5 5 1 N.D N.D N.D 0.517 0.022
28 N.D N.D N.D N.D 0.079
1% 1 N.D N.D N.D 0.392 0.014
28 N.D N.D N.D N.D N.D
5% 1 N.D N.D N.D 0.373 N.D
28 N.D N.D N.D N.D N.D
- 7 7 1 N.D N.D N.D 0.423 0.012
28 N.D N.D N.D N.D 0.034
1% 1 N.D N.D N.D 0.312 N.D
28 N.D N.D N.D N.D N.D
5% 1 N.D N.D N.D 0.275 N.D
28 N.D N.D N.D N.D N.D
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. (a) 중금속 오염토양 및 폐금속광산 광미로부터 미생물을 획득하는 단계,
    (b) 상기 미생물을 배양하는 단계, 및
    (c) 상기 배양된 미생물을 오염토양 및 광미에 혼합하는 단계를 포함하고,
    상기 미생물은 쿠르티아 기브소니(Kurthia gibsonii), 패니바실러스 폴리믹사 (Paenibacillus polymyxa) 및 스포로사르시나 패스튜리(Sporosarcina pasteurii)를 1: 1: 1의 비율로 포함하고,
    상기 중금속은 Cd, Pb, Ni, Cu 또는 Zn인 것을 특징으로 하는 것인, 오염 토양의 고결화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 20 내지 40 시간 동안, 25 내지 35℃의 온도에서, pH 7 내지 8의 조건 하에 수행되는 것을 특징으로 하는 것인, 오염 토양의 고결화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기(c) 단계에서 미생물은 증류수와 함께 혼합되고, 상기 미생물은 증류수 100 중량을 기준으로 0.1 내지 5 중량%의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 것인, 오염 토양의 고결화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에 오염 토양에서 용출되는 중금속의 양은 60일 이내에 50% 미만으로 저하되는 것을 특징으로 하는 것인, 오염 토양의 고결화 방법.

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