토양환경기사 문제해설

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수연 연
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1 토양환경기사문제해설 토양환경기사실기시험 ( 시행 ) 토양환경기사 ^^*

2 1. 생물학적복원방법의장점 3가지쓰시오 ( 예 : 가격이저렴하다 ). [6점] 상온및상압상태의자연조건을이용하기때문에많은에너지가필요하지않다. 오염물질을분해및무독화하고, 약품을많이사용하지않기때문에 2차오염이적다. 원위치에서도오염정화가가능하다. 저농도로오염되어있거나광범위하게분포되어있어도적용이가능하다. 다른처리에비해처리비용이적게소요된다. 출처한국지하수토양환경학회 토양환경공학 ". 향문사, p.272. 참고생물학적복원방법 (Bioremediation) 의단점 긴정화시간이요구됨. 다양한물질에의해오염되어있는경우에는기술개발이요구됨. 생분해되지않는오염물질에는적당하지않음. 유해한중간물질을만드는경우가있음. 출처한국지하수토양환경학회 토양환경공학 ". 향문사, p 휘발유와디젤에의해복합적으로오염된토양을토양경작법으로처리하고자할때처리기간동안조사해야할유류성분 2가지는? [6점] TPH(Total Petroleum Hydrocarbons) BTEX(Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene) 3. 오염토양의열처리기술인열탈착기술의장점을설명하시오 ( 단, 소각공정과비교 ). [6점] 소각에비해적당한온도와열을간접적으로전달함으로써소각불꽃과직접적으로접촉하지않으면서오염물질을물리적으로분리한다. 공정에서발생하는가스량은같은용량의소각공정에비해상대적으로적어대기오염방지장치의용량을줄일수있다. 다양한수분함량과오염농도를가진여러종류의토양에적용이가능하다. 토양으로부터검출한계이하로휘발성유기화합물 (VOCs) 과준휘발성유기화합물 (SVOCs) 의제거가가능하며, 유기염소및유기인살충제의제거가가능하다. 처리하는동안다이옥신 (Dioxin) 류및푸란 (Furan) 을생성하지않으며, 휘발성유기화합물및살충제의처리효율이준휘발성유기화합물의처리효율보다높다. [ 토양환경기사^^*] [1]

3 출처한국지하수토양환경학회 토양환경공학 ". 향문사. p.222~223. 참고열탈착 (Thermal Desorption) 의단점 토양수분과다시건조또는건조토양과혼합하여함수비를낮추어야함. 점토 (Clay) 나미사 (Silt) 는반응시간과처리비용이증가. 현장처리시장비및처리된토양의적치를위한큰부지가필요. 토양의석영성분등에의한장비의마모나손상우려. 중금속오염토양에는부적합. < 열탈착공정개요도 > 출처 ( 사 ) 한국지하수토양환경학회, 2005, 제 4 차토양환경단기교육, 교육자료집, p Air Sparging 기술을이용하여오염된지하수를처리할때제한및영향인자 3 가지쓰시오. [6 점 ] 대수층종류지하수면까지의깊이오염물질의헨리상수오염물질의증기압 토양의종류대수층의투수도오염물질의용해도오염물질의호기성생분해능 출처이민효, 최상일, 이재영, 이강근, 박재우, 2006, " 토양지하수환경 ", 동화기술, p.304. 참고 Air Sparging(AS) 개요 <Air Sparging 공정개요도 > Air Sparging 기술은포화대 (Saturated zone) 내 에상향류로공기를주입하여 Air channel 을형성 시킴으로써토양층의투과성을변화시켜오염원의 휘발및생물학적활성도를증가시키는방법이다. 주로토양증기추출법 (Soil Vapor Extraction) 과 함께병행되어사용되며, 시공비및운전비가비교 적저렴하고설치가용이하다. 처리대상물질 휘발성이강하거나호기성생분해가능성이높은오염물질. [ 토양환경기사^^*] [2]

4 1 헨리상수 (Henry's law constant) > 10-5 atm m 3 /mol 인오염물질 2 증기압 (Vapor pressure) > 0.5~1.0mmHg 인오염물질 3 용해도 (Solubility) 가클수록적용어려움. 장점 예 ) Petroleum hydrocarbons(btex 등 ), Chlorinated solvents(tce, PCE, DCE 등 ) Methyl tert-butyl Ether(MTBE) 더많은연구필요 Various fuels(gasoline, Diesel, Jet fuel 등 ) Oils and greases 1 흔히사용되는재료로사용이가능하며, 설치가용이함. 2 기술운영이용이함. 3 처리시간이짧음 ( 최적조건에서 1~3 년 ) 4 다른원위치처리기술보다소요비용이적음. 5 지하수의제거, 처리, 보관및처분이불필요. 6 토양증기추출 (SVE) 에의해오염물질제거효율이증가될수있음. 제약조건 1 불균질 (Heterogeneity) 매질에적용곤란 오염확산위험, 균질한공기분포방해 2 피압대수층 (Confined aquifer) 에적용곤란 오염확산위험 3 투수계수가낮은곳 (K<10-3 cm/sec) 에적용곤란 공기의이동경로생성방해 4 공기주입에따른매질의변화로주변구조물의안정성에영향을줄수있음. 5 휘발성및생분해성이작은오염물질은효율이낮음. 6 1ft 이상의두께를갖는 LNAPL 층이나자유상 DNAPL 은제거효율이낮음. 영향인자 구 분 영향인자 유리한조건 불리한조건 대수층종류 자유면대수층, 피압대수층, 단열이매우많은기반암단열이없는기반암 수리유기질미사점토, 토양의종류사질토, 균질토지질학적불균질토지하수면까지의깊이 (m) 1.5 이상 1.2 이하특성토양의 f OC (%) 2 이하 2 이상 대수층투수계수 (cm/sec) 10-3 이상 10-3 이하 지하수중철 (Fe 2+ ) 농도 (mg/l) 10 이하 20 이상 헨리상수 (atm m 3 /mol) 10-5 이상 10-5 이하 오염물질 용해도 낮음 높음 특 성 증기압 (mmhg) 1 이상 1 이하 호기성생분해능 높음 낮음 [ 토양환경기사^^*] [3]

출처 1. 이민효, 최상일, 이재영, 이강근, 박재우, 2006, " 토양지하수환경 ", 동화기술, p.304~305. 2. ( 사 ) 한국지하수토양환경학회, 2005, 제4차토양환경단기교육, 교육자료집, p.7-14~15. 3. U.S. Environmental Protection Agency(EPA). 2004.

Remediation Technologies Screening Matrix and Reference Guide, Version 4.0. [Online]. Available : http://www.frtr.gov/matrix2/top_page.html 5. 물보다비중이큰 DNAPL 의이동특성 2 가지쓰시오.

5 출처 1. 이민효, 최상일, 이재영, 이강근, 박재우, 2006, " 토양지하수환경 ", 동화기술, p.304~ ( 사 ) 한국지하수토양환경학회, 2005, 제4차토양환경단기교육, 교육자료집, p.7-14~ U.S. Environmental Protection Agency(EPA) How to Evaluate Alternative Cleanup Technologies for Underground Storage Tank Sites ; A Guide for Corrective Action Plan Reviewers. EPA 510-R FRTR Remediation Technologies Screening Matrix and Reference Guide, Version 4.0. [Online]. Available : 5. 물보다비중이큰 DNAPL 의이동특성 2 가지쓰시오. [6 점 ] 물보다비중이크므로지하수면 (Water table) 아래까지침투하여불투수층까지도달한다. 기반암에도달한 DNAPL 은지하수이동방향과관계없이기반암의기울기에따라이동한다. 출처 1. Fetter, C.W., 1988, Applied Hydrology, 3rd Ed., Prentice Hall 2. 이근상, 2002, 지하수수리와환경, 구미서관 참고고밀도비수상액체 (DNAPL, Dense Non-Aqueous Phase Liquids) DNAPL 의이동특성 <DNAPL 의이동특성 > < 불포화된토양공극 (a) 과포화된토양공극 (b) 에잔류포획된 DNAPL> 출처 Environment Agency An illustrated handbook of DNAPL transport and fate in the subsurface. [ 토양환경기사^^*] [4]

6 6. 유기독성물질의미생물분해반응의종류 6가지중 3가지를반응식을예를들어기술하시오. [9점] 탈염소반응 (Dechlorination) : 염소로치환된유기화합물이전자수용체가되어수소원자를하나받으면서염소원자를내놓는반응 CCl 4 HCCl 3 H 2 CCl 2 가수분해반응 (Hydrolysis) : 물이가수분해되면서발생한수산이온이유기물질내로들어가고, 할로겐이온이빠져나가는반응 RX + H 2 O ROH + H + + X - 분할 (Cleavage) : 유기물질내의탄소-탄소간결합이분할되거나탄소사슬의말단에있는탄소가떨어져나가는반응 RCOOH RH + CO 2 산화 (Oxidation) : 친전자성인산소를이용하여유기물질을분해하는반응또는전자를잃는반응 RCH 3 RCH 2 OH RCHO RCOOH CH 3 CHCl 2 + H 2 O CH 3 CCl 2 OH + 2H + + 2e - 환원 (Reduction) : 친핵성인수소에의해유기물질이분해되는반응또는전자를얻는반응 CCl 4 + H + + 3e - CHCl 3 + Cl - 탈수소할로겐반응 (Dehydrohalogenation) : 탈염소반응과유사하며, 수소이온과염소이온이유기오염물질에서떨어져나온다. CCl 3 CH 3 CCl 2 CH 2 + HCl 출처한국지하수토양환경학회 토양환경공학 ". 향문사. p 다른토양오염복원기술에비해토양세척기술이갖고있는장점 4가지를쓰시오. [4점] 외부환경의조건변화에대한영향이적고자체적인조건조절이가능한폐쇄형공정부지내에서유해오염물의이송없이바로처리가능적용가능한오염물종류의넓은범위오염토양부피의단시간내의효율적인급감에따른 2차처리비용절감 출처한국지하수토양환경학회 토양환경공학 ( 향문사 )" p [ 토양환경기사^^*] [5]

7 8. 1 차반응식따르는오염물질 50mg/kg 이 10mg/kg 되는데까지걸리는시간은얼마인가 (day)? ( 단, k = 0.006/day)[7 점 ] ln(c t /C 0 ) = -k t [1차반응식 ] 여기서, C 0 : 초기농도 (mg/kg) C t : t시간후잔존농도 (mg/kg) k : 1차반응속도상수 (day -1 ) t : 시간 (day) 따라서 ln(10/50) = t t = days 9. BTEX 의종류를쓰시오. [6 점 ] 벤젠 (Benzene) 톨루엔 (Toluene) 에틸벤젠 (Ethylbenzene) 자일렌 (Xylene) 10. 괄호안에알맞은수치나용어를쓰시오. [6 점 ] (1) 토양시료채취지점선정시지상저장시설의끝단으로부터수평방향으로 (1m) 이상떨 어진지점에서이격거리의 (1.5 배 ) 깊이까지로한다. (2) 다만 ( 방유조 ) 외부에서시료를채취하고자할경우에는 ( 방유조 ) 끝단을기준으로한다. 출처토양오염공정시험방법, 개정, 환경부고시제 호 참고지상저장시설의부지내시료채취지점선정 ( 토양오염유발시설지역 ) 그림과같이토양오염물질 ( 유류등 ) 의누출이인지되거나토양오염의개연성이높은 2개지점을선정하되, 저장시설의끝단으로부터수평방향으로 1m이상떨어진지점에서이격거리의 1.5배깊이까지로한다. 다만, 방유조 (tank dike) 외부에서시료를채취하고자할경우에는방유조끝단을기준으로한다. 지상저장시설 이격거리 A 지상저장시설 이격거리 A 방유조 지상저장시설 이격거리 A 깊이 (Ax1.5) 깊이 (Ax1.5) 깊이 (Ax1.5) 방유조내에서시료채취시방유조외부에서시료채취시방유조가설치되지않은경우방유조가설치된경우 < 그림 > 지상저장시설의토양시료채취지점깊이예시 [ 토양환경기사^^*] [6]

8 11. 토양세척기술에서세척장치의종류 3가지를쓰시오 ( 예 : 회전형 ). [6점] 교반형진동형유동상형 출처한국지하수토양환경학회 토양환경공학 ( 향문사 )" p 특정토양오염유발시설중석유류저장시설의총용량은몇리터이상이어야하는가? [2 점 ] 2 만리터 출처토양환경보전법시행규칙 [ 별표 2], 특정토양오염관리대상시설 참고토양환경보전법시행규칙 [ 별표 2], 특정토양오염관리대상시설 종류대상범위 1. 석유류의제조및 저장시설 ㅇ 위험물안전관리법시행령 별표 1 의제 4 류위험물중제 1 제 2 제 3 제 4 석유류에해당하는인화성액체의제조 저장및취급을목적으로설치한저장시설로서총용량이 2 만리터이상인시설 ( 이동탱크저장시설을제외한다 ) ㅇ 유해화학물질관리법 제15조제1항의규정에의한유독물제조업, 유독물판매업, 유독물보관 저장업, 유독물사용업의등록을한자또는 2. 유독물의제조및동법제20조의규정에의한취급제한유독물영업의허가를받은자가저장시설설치한저장시설중별표 1에의한토양오염물질을저장하는시설 ( 유기용제류의경우는트리클로로에틸렌 (TCE), 테트라클로로에틸렌 (PCE) 저장시설에한한다 ) ㅇ 송유관안전관리법 제2조제2호의규정에의한송유관시설중 3. 송유관시설송유용배관및탱크 4. 기타위관리대상시설과유사한시설로서특별히관리할필요가있다고인정되어환경부장관이관계중앙행정기관의장과협의하여고시하는시설 출처토양오염공정시험방법, 개정, 환경부고시제 호 [ 토양환경기사^^*] [7]

9 13. 토양세척법의공정순서를기술하고간단하게설명하시오. [4점] 1 전처리오염된원래의토양을주세척장치에투입하기전에토양내함유되어있는불순물이나자갈이상의큰고형물등을제거하고뭉쳐있는토양을균일화하여토양세척에적합한토양조건으로예비하는공정. 2 분리굵은입자와미세입자를 63~74μm사이를기준하여보다더정밀한토양분리를실시하는공정. 3 굵은토양처리 63~74μm이상의모래범위에해당하는굵은토양은기계적마찰에의한세척으로도오염물의분리가쉽게이루어져분리후바로재매립. 4 미세토양처리미세토양은세척에의한오염물의추출에한계가있어다른처리공정으로보내기위해분리수집한다. 5 세척수처리오염토양을세척하는과정에서배출되는오염된세척수의수질은폐수처리장의방류수기준만큼높은기준을요구하고있지않으므로토양세척도에영향을미치지않는범위내로처리하여재순환시키는것이경제적임. 6 처리잔류물관리최종적으로미처리된잔류미세토양은매립이나소각, 열분해, 생물학적처리, 고형화 / 안정화, 화학적추출등의방법에의해최종처분된다. 출처한국지하수토양환경학회 토양환경공학 ( 향문사 )" p.213~ 질산은 (AgNO 3 ) 15mg/L 가라이너가설치되지않은매립지에서투수계수가 cm/sec 인토양을통해 3m 아래에위치한지하수면까지이동하는데걸리는시간 (year) 은? [6 점 ] 시간 (year) = 3m sec 100cm 1day 1yr = cm 1m 86400sec 365day 시간 = 0.48year [ 토양환경기사^^*] [8]

10 15. 다음 3가지복원기술에대한각각의명칭과처리위치 (In-situ/Ex-situ) 를쓰시오. [6점] (1) 불포화토양층내에산소를공급함으로써미생물의분해를통해유기물질의분해를도모하는방법 (2) 식물을이용하여오염된토양이나지하수를정화하는기술 (3) 인위적인노력없이토양과지하수내오염물질의농도, 독성, 이동, 부피가자연적으로감소되는과정 (1) Bioventing, In-situ (2) Phytoremediation, In-situ (3) Natural Attenuation, In-situ 16. 토양열처리프로세스종류 4 가지쓰시오. [4 점 ] 로터리탈착장치 (Rotary kilns) 유동상탈착장치 (Fluidized bed desorbers) 열스크루 (Heated screw) 마이크로파탈착장치 (Microwave desorbers) 스팀주입에의한열탈착 (Steam injection) 출처한국지하수토양환경학회 토양환경공학 ( 향문사 )", p.225~ SVE 와 BV 에쓰이는기본구성장치 4 가지쓰시오.( 예 : 배관, 시료추출기 ) [4 점 ] 1 개이상의추출정및공기주입정 ( 선택사항 ) 배관 진공펌프및공기송풍기 ( 선택사항 ) 시료채취구 배가스처리장치 기 - 액분리장치 필터, 머플러, 열교환기 ( 선택사항 ) 출처한국지하수토양환경학회 토양환경공학 ( 향문사 )", p 토양세척법의세척제는표면장력을줄이는계면활성제가사용되는데그이유를쓰시오. [6점] 토양과계면활성제용액의혼합물에서중력에의한고-액분리가용이하기때문. 출처한국지하수토양환경학회 토양환경공학 ( 향문사 )", p [ 토양환경기사^^*] [9]

토양환경기사 문제해설

토양환경기사 문제해설 토양환경기사문제해설 토양환경기사실기시험 (2006. 7. 9 시행 ) 토양환경기사 ^^* / 1. 점토광물중 1 : 1격자형광물과 2 : 1격자형광물을각각 2 가지씩쓰시오. [4 점] 1 : 1격자형 카올리나이트 (Kaolinite) 사문석 (Serpentine) 딕카이트 (Dickite) 나크라이트 (Nacrite) 2 : 1격자형 몬모릴로나이트 (Montmorillonite)