가. 연구개발의 개요
○ 국내 해양오염퇴적물 정화사업은 현재까지 준설(흡입식 수거) 및 최종처리에 의해 주로 수행되어 짐.
○ 최종처리방법 중 경제성 등의 이유로 가장 빈번하게 사용되고 있는 해양투기방법이 “폐기물 및 기타물질의 투기에 의한 해양오염 방지에 관한 협약”(“런던협약”) 가입과 더욱 강화된 “런 던의정서” 가입에 따라, 2012년 이후 현실적으로 불가능해지므로 대책 강구가 요구됨.
○ 준설 및 해양투기의 기존 방법에 의해 발생된 준설물질은 오염도에 따라 해양투기가 불가능하므로 적절한 중간처리를 통해 해양투기가 가능하도록 하거나 육상 매립 등의 방법으로 처리하는 것이 대책이 될 수 있음.
○ 물리적, 화학적 세척 등 알려져 있는 중간처리방법을 사용할 경우 현재 방법대비 70% 이상의 정화 사업 비용 증가가 예상됨.
○ 최종처리방법으로 육상 매립을 추진할 경우, 육상 매립지 확보가 관건이나 현재 국내 여건상 매립 지 확보가 곤란함.
○ 따라서, 해양오염퇴적물을 존재하는 위치에서 처리할 수 있는 원위치 처리방법이 가장 적절한 대 안으로 요구됨. 본 연구개발사업에서는 원위치 처리방법으로 피복공법(in situ capping), 물 리·화학적 현장처리법 등에 대한 개발을 수행하며, 개발된 결과는 현장시험을 통해 실증화를 추진함.
○ 반응성 피복기술(대안 1)
- 반응성 피복기술은 반응성 피복소재와 시공·설계방법의 개발이 핵심적인 요소기술임,
- 반응성 피복소재로는 중금속, 유기오염물, 부영양물질의 물리·화학적 흡착을 통한 제거를 수행 하는 흡착제(활성탄. organoclay, bentonite, coke 등), 중금속, 유기오염물, 부영양물질의 제 거능을 가지는 해양미생물 등 생물소재를 개발함.
- 핵심 반응성 소재 외에도 모래, 자갈 등의 피복재를 해역 특성에 맞게 시공할 수 있도록 하는 설 계·시공법의 개발이 필수적이며, 개발된 설계·시공법은 매뉴얼화함.
○ 현장처리기술 (대안 2)
- 물리·화학적 과정에 기초한 처리 방법은 상대적으로 오염도가 높은 경우에도 신속하게 접근할 수 있는 대안으로 평가되며, 현재 준설(수거)하여 이송된 오염퇴적물을 대상으로 육상에서 처리 하는 시설로 발전되었고, 공정설비를 최적화하여 오염해역 현장(on-site)에서 처리함으로써 경 제성 및 활용도를 크게 향상시킬 수 있음.
- 육상처리시설로 개발된 기존 공정을 단순히 scale-down 하여 해상으로 옮겨가는 것이 아니라 처 리 목적별 핵심기술별로 모듈화(module)하고 오염해역 및 퇴적물의 오염특성에 맞게 단위 모듈 을 조합하고 소형화(compact)하여 효율적인 모듈 조합형 현장처리 기술을 제시함.
- 최종적으로 모듈 조합으로 구성된 현장 처리기술 공정은 기술검증을 통하여 신뢰성을 확보하며, 연구결과로 제시되는 상용 규모 설계에 따라 장치를 제작할 경우, 정화사업 현장에서 바지선에 탑재되거나 인접한 연안에 설치하여 활용할 수 있는 기술이 구현됨.
나. 연구개발대상 기술의 경제적, 산업적 중요성 및 연구개발의 필요성
- 2 - 생태계를 위협할 정도로 오염된 것을 확인함.
○ 해양퇴적물 오염 성분은 중금속, PCBs, PAHs 등 유기오염물, 부영양물질화 등으로 다양하며, 복합적 오염특성을 보이고 있음.
○ 2004년부터 2012년까지 해양수산부에서 오염 우려해역 조사결과(27개, 전체 대상 해역 대비 2.94%) 77.8%인 21개 해역에서 시급하게 정화복원이 필요할 정도로 오염된 퇴적물(물량 약 800만 m3)을 발 견하였음.
○ 해양오염퇴적물 처리를 위한 대안 기술개발의 시급성
- 현행 정화사업은 흡입식 전용 수거선에 의한 수거, 중간처리, 최종처리 구조로 되어 있음.
- 수거된 오염퇴적물은 중간처리(탈수, 악취제거, 오염도 저감 등)가 필요함.
- 정화사업이 필요한 해역 중에는 연안매립(준설토투기장 병합처리 등)을 위한 최종처리장 확보가 곤 란한 곳이 있음.
- 따라서, 정화사업 현장에서 사용할 수 있고, 신뢰성 있는 현장 처리기술 및 최종처리장 확보의 어 려움을 해소할 수 있는 원위치 처리기술이 함께 요구됨
○ 다양한 정화공법의 개발의 중요성
- 해양오염퇴적물 정화사업은 1980년대 이후 2007년까지는 준설로 제거하여 외해에 투기한 단순 이동 방식이었음.
- 2008년부터 해양배출 규제로 외해투기가 불가능해짐에 따라 수거 예정 해양오염퇴적물의 처리(중 간, 최종)방안의 사전 확보가 정화사업 추진에 필수적인 사항이 됨.
- 현재 오염물질의 정화 기작(mechanism)이 유사한 입자분리, 세척 등 일부 토양오염 처리에 기초한 기술을 일부 수정·보완하여 정화사업에서 도입을 시도하고 있지만, 실증 또는 검증된 신뢰성 있 는 처리기술은 없음.
- 육상 오염토양은 해양오염퇴적물과 입경분포, 함수율, 염소 이온의 존재 등 물성과 유기물 함량, 주요 오염물질 등에서 차이가 있으므로, 육상 오염토양 정화기술을 해양오염퇴적물 정화사업에 그 대로 사용할 수 없음.
- 해양오염퇴적물 정화사업에 활용 가능한 다양한 대안 기술의 개발이 시급함.(미국, 유럽, 일본 등 선진국에서는 다양한 대안기술 개발, 적용 중임)
(2) 경제산업적 중요성
○ 해양오염퇴적물 정화사업 소요 비용 절감
- 현재 정화사업에서 수거, 처리 등 과정에서 비용이 많이 소요되므로, 낮은 비용, 높은 효율의 정화 방안을 개발하여 소요 비용을 절감하고, 보다 효율적인 정화사업 추진이 필요함.
- 현행 정화사업에서는 해양오염퇴적물 평균처리단가는 105천원/m3이 소요(부산남항 정화사업 사례) 되며, 일반 준설의 경우 약 50천원/m3임.
- 선진국의 경우, 해양오염퇴적물 처리(중간, 최종)시 평균 단가는 약 80천원/m3 (50천원/m3∼130천원 /m3)임
- 선진국의 경우, 해양오염퇴적물 정화사업 현장에서 피복정화 등 다양한 원위치 처리 공법을 사용하 고 있음.
- 원위치 처리공법은 최종처리장 확보의 애로 해소뿐 만 아니라, 다른 최종처리 방안에 비하여 평균 처리단가가 낮음.
- 다양한 원위치 처리공법을 국내 개발하여 실제 정화사업에 사용할 경우, 상당한 정부예산을 절감할 수 있음.(최소 20% 이상 정화사업비 절감)
○ 해양오염퇴적물 정화사업 촉진에 따른 해역의 부가가치 증대
- 해양환경 개선으로 지역주민 생활환경 개선 및 관광, 레저 등 다양한 목적으로 해역 이용 활성화 및 해역 이용 부가가치 상승
○ 해양오염퇴적물 정화기술 국제 경쟁력 제고
- 기술개발을 통해 국내 해양오염퇴적물 정화기술의 선진화와 신기술의 해외시장 진출이 가능함.
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- 중국 등 저개발국가에서는 현재 하천, 호소, 연안 등의 오염퇴적물 정화사업이 시작단계 또는 준비 단계이므로 관련 기술을 개발하여 산업화할 경우, 향후 상당한 규모의 해외시장 개척이 가능함.
• 해양오염퇴적물 정화기술 및 산업은 미국을 중심으로 캐나다, 일본, 노르웨이, 독일, 영국 등 선진국 이 주도하고 있음
• 선진국에서는 해양오염퇴적물의 정화기술로 감시 하 자연정화기법(Monitored Natural Attenuation, MNA), 준설후 처리기법, 피복기법의 세가지가 동등한 가치를 인정받고 있으며 정화사업 대상 해역의 지정학적 특성과 오염 특성에 따라 적합한 정화기법을 하나 또는 그 이상 복합적으로 선정하여 사용 하고 있음
• 오염퇴적물이 있는 해역에서도 오염특성에 따라 오염정도가 심하지 않고 해수로의 유출이 주변 생태 계 및 인간활동에 위해를 가하지 않는 정도라면 감시 하 자연정화기법을 적용하고 있으며, 오염에 의 한 생태계 파괴 및 인간활동에 위해가 가해질 정도인 경우에는 준설 및 피복기법을 해역 특성에 따 라 선택적으로 적용하고 있음
• 미국에서는 1980년대 오대호 관리프로그램을 시작으로 수많은 오염퇴적물 정화복원 기술을 개발하여 현재 약 250여개 기술이 오염 지역 및 오염특성에 따라 개별적, 복합적으로 사용되고 있으며, 다양한 정화복원 기술이 개발되고 있음
• 수거 해양오염퇴적물의 처리기술 분야에서는 물리/화학적 처리기술로 현장 복토, 봉쇄, 고형화/안정화 처리방법 및 고립처분 방법 등이 지속적으로 개발되어 활용되고 있음
• 해양오염퇴적물의 중간 처리기술은 입자분리, 생물학적처리, 화학적처리, 추출/세척, 고정화(고형화/안 정화), 열처리(파괴, 탈착) 등 주로 6가지 처리기술이 개발되어 사용되고 있음
• 최근 독일에서는 오염된 퇴적물을 수거 현장에서 처리하여 해저면으로 되돌려 주는 기술이 개발되었 으며, 파일럿 장비 시범운용을 거쳐 현장 적용 단계에 있음
• 피복기술로는 오염퇴적물을 수계로부터 고립시키는 물리적 차단을 위한 단순 피목기술에서 오염물질 의 안정화, 고정화를 통하여 오염의 근본적 완화를 도모하는 반응성 피복기술의 개발 및 적용이 활발 히 이루어지고 있음
• 노르웨이는 현재 준설된 퇴적물은 hazardous material로 분류되어 재활용이 불가하여 고정화 후 재활 용을 추진하고 있음
• 현재 산업화가 급속도로 진행되고 있는 중국, 동남아시아 등 지역에서 해양환경에 대한 인식 변화로 해양오염퇴적물 정화∙복원산업에 대한 새로운 시장 창출이 기대되고 있음
• 구미 선진국의 경우 황산염환원균 등과 같은 미생물을 이용하는 현장생물정화기법(In-situ bioremediation)으로 오염된 토양, 지하수, 해양 등을 저비용으로 처리하기 위한 연구를 활발히 진행 하여 왔으며, 최근에 실용화 가능성을 확인하고 현장적용기술에 대한 연구를 진행하고 있음