投棄 浚渫土의 擧動解析에 관한 硏究 - KMOU Repository

工學博士 學位論文. 投棄 浚渫土의 擧動解析에 관한 硏究. A S tudy on the B ehav ior of Dredg ed M aterials in Dumping A re a. 指導敎授. 李 重 雨. 2001年. 2 月. 韓國海洋大學校 大學院 物流시스템工學科 丁. 大. 得.

A S tudy on the B ehav ior of Dredg ed M aterials in Dumping A re a. J eong, Dae- D euk. D epartm ent of L og istics Eng ineering Graduate School of K orea M aritim e Univers ity. A b s tract. Although the dredging work is an ancient art which can be traced back for several thousand years, it is only relatively new science covering the design of dredger s and dredging techniques. T he primary purpose of dredging work is to maintain. navigational. readiness. and. to. increase. environmental. amenity.. T herefore the dredging project, which is composed of excavating, removing, transporting and storing or dumping dredged material, must be carefully managed to insure that dredging works are completed in a cost - effective and environmentally safe manner . T he most important point in dumping operations is evaluating and decreasing the impacts of dumping works at the dumping area. One of the most effective method for this purpose is using the schematic process composed of the sophisticated plan, precise work and predicting/ reducing the impacts based on an numerical model being closely linked with field observation. - i -.

In this study, we first introduce the state of art of dredging work being done in the world including Korea, the environmental impacts of dredging activities at both dredging area and dumping area and the features of treatment methods. After this, the numerical model is used to predict the spatial transport and fate of dredged materials which is dumped by the hopper dredger or barge into an open receiving water area and the effluents behavior discharged from the confined dumping facility (CDF ) located at a coastal area. T o do this purpose, numerical models were used for reappearing the tidal current of concerned area and for analysing long- term diffusion of effluent . T hese models were then applied to Mokpo harbor where capital dredging and maintenance dredging are being conducted simultaneously and the CDF is under construction. In series of model case study, we found that the behavior of dredged materials dumped in open water area was governed by the receiving water conditions, the operating condition of dredging equipment as well as the characteristics of materials. T he sand moved 2,700 meter s from the dumping point and 90 percent settled on bottom in 20 minute. T he silt moved 4,000 meters from the dumping point after an hour . All of clay suspended in water until an hour and moved 4,200 meters. T he effluent discharged from CDF was governed by the receiving water condition and outfall geometry, so that limit of near - field was 14～750 meter down stream and 5 ～250 meter in transverse direction. Dilution ranged from 1.1 to 8.7 by the model cases. Long- term diffusion characteristics was governed by the dilution rate during near - field behavior , ambient conditions and CDF operation mode. Also the results revealed that there are needs to reform intensively existing domestic regulations. Mixing. zones. created. by. discharge from. dredging. operations would be one of the criteria for environmental regulatory for dredge operation management .. - ii -.

목. 차. Abstract. ⅰ. LIST OF T ABLES. ⅴ. LIST OF FIGURES. ⅵ. NOMENCLAT URE. ⅸ. 제 1 장 서론. 1. 1.1 연구배경 및 목적. 1. 1.2 연구동향. 2. 1.3 연구 수행 방법 및 구성. 5. 제 2 장 준설 및 준설토 처리법. 6. 2.1 준설 현황. 6. 2.2 준설토의 특성. 9. 2.3 준설장비 및 준설시공. 15. 2.4 준설이 주변환경에 미치는 영향. 21. 2.5 준설토 처리법. 24. 2.5.1 해양투기법. 29. 2.5.2 제한투기시설 투기법. 31. 2.6 관련법규. 35. 2.6.1 국제협약. 35. 2.6.2 국내법규. 37. 제 3 장 준설토 처리법에 따른 거동해석법. 39. 3.1 해수유동 모델. 39. 3.2 해양에 투기된 준설토의 거동해석. 40. - iii -.

3.2.1 이론적 배경. 40. 3.2.2 지배방정식. 42. 3.3 제한투기시설에서 유출된 준설토의 거동해석. 46. 3.3.1 길이비 모델. 46. 3.3.2 초기거동해석. 49. 3.3.3 장기확산거동해석. 65. 제 4 장 투기 준설토 거동해석을 위한 모델실험. 67. 4.1 모델 구성 및 적용. 67. 4.2 모델실험 결과. 75. 제 5 장 결론 및 제언. 103. 참고문헌. 106. - iv -.

LIS T OF T A BLE S. T able 2.1 Annual dredging w ork of m ajor port s in Korea. 7. T able 2.2 Dredging work s planed by m okpo port authority. 8. T able 2.3 General classification and identification of dredged materials. 10. T able 2.4 Soil composition at dredging area of Bu san new harbor. 11. T able 2.5 Soil composition at the front area of Mokpo new harbor. 11. T able 2.6 Siev e analy sis of sedim ent s dredged at Masan bay. 12. T able 2.7 Soil composition at Jumumjin harbor area. 12. T able 2.8 Pollutant concentration s of dredged material at four harbour s in Korea. 13. T able 2.9 Metal concentration of dredged m aterial at Masan bay (1994). 14. T able 2.10 T he range of concentration s of contaminant s in dredged m aterial. 14. T able 2.11 Dredge operating characteristics. 16. T able 2.12 Number of dredgers in Korea. 16. T able 2.13 Su spended solid rate operated by different dredger s. 18. T able 2.14 Survey classification and allow able error adopted by USACE. 19. T able 2.15 Allow able horizontal positioning sy stem criteria by USACE. 20. T able 2.16 General depth m easurement criteria for Class 1. 20. T able 2.17 Worldwide disposal alternativ es. 28. T able 2.18 T otal am ount of w astes and dumped volum e of wastes at sea(Korea). 30. T able 2.19 Dredged- m aterial ocean dump sites in USA. 31. T able 2.20 Retention rates of dredged m aterial in CDF. 35. T able 2.21 Standard of w ater quality. 38. T able 3.1 Length - scales u sed to analy ze buoy ant surface jet. 47. T able 4.1 Material characteristics for simulation. 71. T able 4.2 Coefficient v alue for ocean dumping model. 72. T able 4.3 Planed CDF dim en sion at Mokpo south harbor. 73. T able 4.4 SS v olume agitated by CDF w ork s. 74. T abel 4.5 Coefficient v alue for CDF discharging m odel. 75. - v -.

LIS T OF FIGU RE S. Fig . 2.1 Schematic diagram of a sedim ent - w ater sy stem. 9. Fig . 2.2 Effect s of dredging in dredging area. 25. Fig . 2.3 Effect s of dredging in disposal areal. 26. Fig . 2.4 Diagram of environm ental hazard assessm ent for dredged sedim ent disposal. 25. Fig . 2.5 Disposal alternative. 26. Fig . 2.6 Schematic view of CDF. 33. Fig . 2.7 Settling process of disposed dredged m aterial. 34. Fig . 3.1 T he coordinate sy stem. 39. Fig . 3.2 Idealized view of the behavior of dredged m aterial dumped at sea. 41. Fig . 3.3 T ypical buoyant surface jet in a stagnant environm ent. 50. Fig . 3.4 Buoy ant surface free jet. 53. Fig . 3.5 T ypical w all jet. 55. Fig . 3.6 Shoreline attached flow. 56. Fig . 3.7 Upstream intruding plum e. 57. Fig . 3.8 Buoy ant surface spreading. 59. Fig . 3.9 Spreading at pycnocline. 62. Fig . 3.10 Spreading at terminal level. 62. Fig . 4.1 Finite difference grid for wide- area. 69. Fig . 4.2 Finite difference grid for sm all- area. 69. Fig . 4.3 Depth contour m ap for wide- area. 70. Fig . 4.4 Applied current v elocity in m odel. 71. Fig . 4.5 Schematic view of discharging from the CDF. 74. Fig . 4.6 Ob serv ed m aximum flood current s. 76. Fig . 4.7 Ob serv ed m aximum ebb currents. 76. Fig . 4.8 Computed maximum flood flow before developing harbor. 77. Fig . 4.9 Computed maximum ebb flow before dev eloping harbor. 77. Fig . 4.10 Computed m aximum flood flow after dev eloping harbor. 78. - vi -.

Fig . 4.11 Computed m aximum ebb flow after dev eloping harbor. 78. Fig . 4.12 Sand distribution at depth 6m. during flood tide. 81. Fig . 4.13 Sand distribution at depth 10m during flood tide. 81. Fig . 4.14 Silt distribution at depth 6m during flood tide. 82. Fig . 4.15 Silt distribution at depth 10m during flood tide. 82. Fig . 4.16 Clay distribution at depth 6m during flood tide. 83. Fig . 4.17 Clay distribution at depth 10m during flood tide. 83. Fig . 4.18 Silt distribution at depth 6m during ebb tide. 84. Fig . 4.19 Silt distribution at depth 10m during ebb tide. 84. Fig . 4.20 Clay distribution at depth 6m during ebb tide. 85. Fig . 4.21 Clay distribution at depth 10m during ebb tide. 85. Fig . 4.22 Sand distribution at depth 10m during ebb tide. 86. Fig . 4.23 T he ratio of su spended materials. 86. Fig . 4.24 Discharging from 1- port at maximum flood tide. 88. Fig . 4.25 Discharging from 1- port at the half of m aximum flood tide. 88. Fig . 4.26 Discharging from 4- port s at m aximum flood tide. 89. Fig . 4.27 Discharging from 4- port s at the half of m aximum flood tide. 89. Fig . 4.28 Discharging from 1- port at maximum ebb tide. 90. Fig . 4.29 Discharging from 1- port at the half of m aximum ebb tide. 90. Fig . 4.30 Discharging from 4- port s at m aximum ebb tide. 91. Fig . 4.31 Discharging from 4- port s at the half of m aximum ebb tide. 91. Fig . 4.32(a ) Distribution after 1 tidal cycle from the north ports (12.64㎎/ ℓ). 93. Fig . 4.32(b ) Distribution after 5 tidal cycles from the north port s (12.64㎎/ ℓ). 93. Fig . 4.32(c) Distribution after 10 tidal cy cles from the north port s (12.64㎎/ ℓ). 94. Fig . 4.32(d) Distribution after 15 tidal cycles from the north port s (12.64㎎/ ℓ). 94. Fig . 4.33(a ) Distribution after 1 tidal cycle from the south ports (12.64㎎/ ℓ). 95. Fig . 4.33(b ) Distribution after 5 tidal cycles from the south port s (12.64㎎/ ℓ). 95. Fig . 4.33(c) Distribution after 10 tidal cy cles from the south port s (12.64㎎/ ℓ). 96. Fig . 4.33(d) Distribution after 15 tidal cycles from the south port s (12.64㎎/ ℓ). 96. Fig . 4.34(a ) Distribution after 1 tidal cycle from the north&south port s (12.64㎎/ ℓ). 97. - v ii -.

Fig . 4.34(b ) Distribution after 5 tidal cycles from the north and south port s (12.64㎎/ ℓ). 97. Fig . 4.34(c) Distribution after 10 tidal cy cles from the north and south port s (12.64㎎/ ℓ). 98. Fig . 4.34(d) Distribution after 15 tidal cycles from the north and south port s (12.64㎎/ ℓ). 98. Fig . 4.35(a ) Distribution after 1 tidal cycle from the north (ebb ) and south (flood) port s (12.64㎎/ ℓ). 99. Fig . 4.35(b ) Distribution after 5 tidal cycles from the north (ebb ) and south (flood) port s (12.64㎎/ ℓ). 99. Fig . 4.35(c) Distribution after 10 tidal cy cles from the north (ebb ) and south (flood) port s(12.64㎎/ ℓ). 100. Fig . 4.35(d) Distribution after 15 tidal cycles from the north (ebb ) and south (flood) port s(12.64㎎/ ℓ). 100. Fig . 4.36(a ) Distribution after 1 tidal cycle from the north (ebb ) and south (flood) port s(6.33㎎/ ℓ). 101. Fig . 4.36(b ) Distribution after 5 tidal cycles from the north (ebb ) and south (flood) port s(6.33㎎/ ℓ). 101. Fig . 4.36(c) Distribution after 10 tidal cy cles from the north (ebb ) and south (flood) port s(6.33㎎/ ℓ). 102. Fig . 4.36(d) Distribution after 15 tidal cycles from the north (ebb ) and south (flood) port s(6.33㎎/ ℓ). - v iii -. 102.

N OMEN CLA T U RE. a0. Discharge area of the confined dumping facility. b0. Width of discharge channel. bh. Horizontal half- width of jet/ plum e. bv. Depth of jet/ plum e. B. Buoyancy force. C. Depth av eraged concentration. CD. Drag coefficient for a sphere. Dx, Dy. Disper sion coefficient in x , y direction. E. Entrainment ( m 3 / s ec ). Ey. T ran sver se diffu sity. Ez. Vertical diffu sity. f. Coriolis coefficient. fd. Darcy - Weisbach friction factor. F. b. Bottom reaction force. F. c. Body force. FD. Fluid- induced drag forces on the cloud. FF. Friction force. F r 0'. Froude number. g. Gravitational acceleration ( m / s ec 2 ) '. g0. Initial reduced gravitational acceleration ; g (. h. Depth. h0. Depth of flow in discharge channel - ix -. a. -. 0) /. a.

Ha. Local ambient w ater depth. HD. Ambient w ater depth at discharging point. j. Unit v ector in y - direction. J0. Discharge buoyancy flux , Ky , K. Diffu sion coefficient in x , y , z direction ( m 2 / s ec ). K. x. L. b. Plum e- to- crossflow length scale. L. m. Jet - to- crossflow length scale. L. M. Jet - to- plum e length scale. L. Q. Discharge length scale. z. m. Cloud mass. M. Cloud mom entum. M'. Line impulse mom entum. M, N. Linear w ater quantity x , y direction ( m 2 / s ec ). P. Particle retention ratio. Pi. i. th. solid volum e in cloud. qe. Entrained fluid at the head of den sity current. qm. Inflow quantity. Q0. Discharging flux. R. Velocity ratio. s. Distance along the flow trajectory. S. Dilution. Si. Solid v olume passing out the cloud. t. T im e. u0. Discharge velocity. u*. Friction v elocity. - x -.

ua. Ambient v elocity. uc. Conterline flow v elocity. u , v, w. Ambient w ater velocity. U. Cloud av erage v elocity. U, V. Depth av erage ambient v elocity in x , y direction. Ua. Ambient av erage velocity. vB. Velocity of den sity current front. Vc. Cloud volum e. we. Net v elocity of fluid across the front of den sity current. W. Raising ration of su spended solid( ton / m 3 ). Wss. Raising quantity per hour of su spended solid ( ton / h ),. x, y. Coordinate distance in horizontal direction. z. Coordinate distance in v ertical direction. Entrainment coefficient Den sity gradient 2 b. Bottom friction coefficient Von Kalman con stant. a. Ambient den sity. ao. Ambient den sity at free surface. i. Particle den sity Discharging angle. x. ,. y. ,. z. Standard deviation Bottom slop of receiving w ater at the discharge. - xi -.

제 1 장 서론. 1.1 연구배경 및 목적 준설이란 임의 장소의 해저물질을 물리적으로 제거한 후 이 물질을 다른 장소 로 이동시키는 것으로 굴착·제거, 수송 및 거치 과정으로 이루어진다. 준설은 항 만을 포함한 연안역 개발, 항로·정박지의 조성 및 개량, 매립공사를 위한 토사채 취, 해저의 퇴적된 오염물질 제거에 의한 환경유지 및 개선, 하천의 개수 및 수로 조성 등의 목적으로 행해진다. 준설의 흔적은 나일강, 유프라데스강 등의 인류문명 의 발원지에서 찾아볼 수 있으나, 준설설계와 준설기법 등의 과학적 기술로의 전환 은 최근에 발전된 과학분야라 할 수 있다(Herbich, 1992). 우리나라의 준설역사로는 조선시대에 하천의 홍수 방지를 위해 준설이 시작되었으며, 1912년에는 항만건설과 수로유지를 목적으로 준설선이 이용되기 시작하였고, 1980년대부터는 수질개선을 위한 환경준설이 행해지기 시작하였다(대한준설공사, 1975 ; 환경처, 1993). 준설기술은 크게 수저토사의 굴착, 운반, 매립분야로 분류할 수 있으며, 첨단장 비의 발전 및 관련기술의 발전으로 크게 변화하고 있지만 여전히 해결해야할 많은 문제를 가지고 있다. 여기에는 해양환경의 영향을 받는 지역에서 준설, 천해수심에 서 사용 가능한 준설장비 개발, 심해의 해저광물 채취를 위한 준설, 준설 및 투기 과정에서 오염확산방지 기법, 준설토 운반법 등이 대표적인 예이다. 준설토 처리법은 환경측면에서 수용가능성, 기술적 실행 가능성 및 경제성이 균 형있게 고려되어 선택되어야 하며, 그 범주는 개방수역투기, 제한영역투기, 유효이 용법이 있다. 준설토 처리법 선정과정에는 다양한 조건들이 고려되어야 하지만, 최 근에 이루어지고 있는 대형항만개발과정에서도 준설토의 평가, 투기 이후의 거동 및 이로 인한 영향을 저감하는 방안 등을 깊이 있게 다루지 못하고 있는 실정이다. 일부대형 항만 개발 공사에서 외해투기가 불가피한 준설토를 대양에 투기할 때 발 생할 수 있는 부유물질의 확산거동을 겨우 파악한 정도에 불과하다. 한편, 연안 투 기장에서의 준설토의 거동 및 시공 중 발생하는 여수 배출에 관련된 문제에 대해 - 1 -.

서는 환경보호를 위한 정량적 규제방안도 아직 마련되지 못한 상태이다. 우리나라에서는 다양한 목적을 가지고 많은 준설공사가 행해지지만 이에 관한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 특히 매립처분에 의한 준설토의 처리의 경우에는 준설토를 유효하게 이용한다는 측면만을 고려하고 있어 이에 수반되는 부작용을 간과하고 있다. 이에 반해 런던협약(1996 의정서)에서는 투기물질, 투기해역, 투기 방법 및 장기 모니터링 계획까지 규제를 대폭 강화하였다. 본 연구에서는 준설토 처리과정에서 투기된 준설토가 주변환경에 미치는 영향 을 파악하고 이를 저감하는 기법을 다루고자한다. 이를 위해 먼저 준설작업의 현황 을 파악하고, 준설과정에서 발생할 수 있는 환경문제, 준설토 특성 분석, 준설장비 의 특성, 준설공사 시공과정에서 개선방안, 준설토의 처리법에 따른 장단점과 국제 협약 및 국내법규에 대해 다룬다. 준설토 처리법 중 해양투기 및 제한투기시설 투 기법에서 발생할 수 있는 문제점을 파악하고, 최적처리방안을 강구하기 위해 투기 된 준설토의 거동을 수치실험을 통해 해석하고 이로 인한 영향을 최소할 할 수 있 는 방안을 모색하고자 한다.. 1.2 연구동향 준설토에 관한 연구는 크게 준설작업의 효율성 증진, 준설토 최적 처리와 준설 작업으로 인한 발생되는 오염문제를 해결하기 위한 것이 주로 이루어지고 있다. 준 설작업에 관한 국내 연구 동향을 소개하면 다음과 같다. 허(1995)는 준설오니 고화기술에 관한 연구에서 준설오니의 응집실험을 통해 응 집제의 종류와 농도에 따른 여수의 수질개선 정도와 응집처리시 경제성을 검토하 였다. 김(1996)은 하천에서 골재 채취, 수로 준설, 토목공사 등의 과정에서 발생하 는 부유물질의 이동과 확산을 예측할 수 있는 컴퓨터화된 모형에 관한 연구를 수 행하였다. 그러나 이 연구는 준설공사의 굴착과정에서 발생하는 부유물질의 거동을 2차원으로 해석하는 모델이며, 수로의 양측이 제한된 하천의 준설공사로 제한되어 있다. 조(1997)는 한정된 준설토 투기장의 최대 준설토량 수용을 위한 준설토 투기 장 계획에 관한 연구에서 토립자의 침강속도와 침강거리에 관한 실험식을 적용하 - 2 -.

여 투기장 호안 내부에 적정블록을 설정함으로써 10%정도의 추가 준설토를 수용할 수 있는 것으로 판단하였다. 환경부(1997)는 준설해역 환경변화 파악기술에 중점을 두고 연안환경개선을 위한 환경준설의 필요성을 나타내는 준설판단지수를 산정하 고, 오염 퇴적물을 준설하였을 때 준설 실시 공정 평가, 환경개선 효과의 분석, 환 경변화를 장기적으로 파악할 수 있는 기술을 제시하였으며, 1998년에는 해양투기장 의 환경모니터링 기술에 관한 연구에서 우리나라 지정 투기장에 투기되는 투기 폐 기물의 특성 및 배출현황을 분석하였으며, 인공위성 추적부표를 이용해 동해 투기 장 해역의 표층 유속장과 수평방향 확산계수를 추정하고 이를 근거로 투기된 오염 물질의 이동·확산 모의 실험을 수행하였다. 한편 해양수산부(1997)에서는 부산신항개발사업과 관련한 폐기물 해양배출 조사 평가에서 해양투기가 불가피한 준설토를 항계로부터 11～13㎞ 떨어진 해역에 투기 하는 것으로 하고, 수저준설토를 외해에 투기할 때 발생하는 부유사의 확산 수치시 뮬레이션을 행하였으며, 1998년에는 목포 남항 준설토 투기장 호안 축조 사업에서 발생되는 오염원의 확산체계 변동 파악하기 위해 단위 공사별 시간당 부유사 발생 량을 근거로 이류·확산 모델을 적용하여 확산거동을 분석하였다. 그러나 이들 선행연구에서는 호퍼준설선이나 운반선에 의해 준설토사를 해양에 투기할 때 투기더미에 포함된 운동량 및 부력을 감안한 준설토 자체의 거동을 파 악하지 못하였으며, 연안에 위치한 제한투기시설에서 배출되는 준설토와 작업수의 혼합물로 이루어진 여수의 배출거동을 다루지 못하고 있다. 대양에 투기된 준설토의 거동을 분석하기 위한 초기 이론과 모델은 Koh & Chang (1973)에 의해서 개발되어 Brandsma & Divoky (1976), Johnson (1978)등이 보완, 검정한. 미국환경보호국(USEPA)의 자동 준설 및 투기 보완관리체계. (Automated Dredging and Disposal Alternatives Management System, 1990)로부 터 출발하였다. 이론적인 배경으로는 Fan (1967)의 성층유체 또는 흐름 하에서 난 류부양성제트의 거동, Koh & Fan (1970)의 열수의 방류에 따른 온도분포의 모델 화, Cederwall (1971)의 정체 또는 흐름조건에서의 부양성 슬롯제트의 연구, Almquist & Stolzenbach (1976), Roberts (1977)의 오염물 배출기에서 방류된 부양 성오염물의 확산특성, Fisher et al. (1979)의 연안내수해역에서의 혼합문제, List - 3 -.

(1982), Jirka (1982), Hossain & Rodi (1982)의 난류부양성제트와 플룸의 거동 등 을 들 수 있다. 또한 제한투기시설에서 배출되는 여수의 초기거동을 분석하기 위한 수치시뮬레 이션에. 도입한. 길이비. 모델에. 관한. 연구는. 연기플룸의. 연구에. 기원하며. Morton (1959), Slawson and Csanady (1967)는 배출의 초기운동량을 무시한 완전플 룸(pure plumes)에 중점을 두었다. Scorer (1959)는 초기운동량 영역의 중요성을 인 지하고 부양성제트의 거동은 운동량, 부력, 수동이류에 의해 지배되는 일련의 세 가지 영역으로 이루어진다는 결론을 내렸다. Csanady (1961)는 부양성제트 해석에 길이비. 개념을. 처음으로. 도입하여. 플룸- 횡방향흐름. 길이비를. 이용하였다.. Briggs (1965)와 Moore(1966)는 횡방향흐름이 존재하는 수역에서 완전플룸을 표현 하기 위해 차원해석으로 구한 방정식에 플룸- 횡방향 길이비를 사용하였다. Hoult, Fay and Forney (1969)는 제트- 횡방향 길이비를 사용하였으며 운동량지배영역을 해 석하였다. Hoult and Weil(1972)은 부양성제트의 거동을 약편향 제트 영역, 강편향 플룸 영역, 강편향 제트 영역으로 구분하고 각 영역에 대한 천이기준을 마련하였 다. Wright (1977)는 수직 부양성제트에 해석에 4가지 길이비를 이용하여 임의의 제 트 특성을 길이비 함수로 표현하고, 물리적 이론과 차원해석의 개념을 이용하여 횡 방향흐름이 존재하는 곳에서 수직 부양성제트의 약편향 제트, 강편향 제트, 약편향 플룸, 강편향 플룸 유동영역들에 대한 해를 구하였다. Buhler and Hauenstein (1979) 는 Wright (1977)의 연구를 토대로 길이비 모델을 횡방향흐름에 수직방향으로 수평 하게 배출된 부양성제트에 적용하였다. 길이비모델을 표면부양성제트에 처음으로 적용한 것은 Jirka et al(1981)이다. Abdelwahed and Chu (1981)는 선형 충격량개념 을 도입하였고, Jones et al(1985)은 길이비를 상류침투플룸 해석에 적용하였다. 또 한 Knudsen (1988)는 정체된 수역, 같은 방향 흐름이 있는 수역, 반대 방향 흐름이 있는 수역에서 수평제트를 해석하였으며, Chu and Abdelwahed(1990)는 해안선부 착제트의 재순환의 경우까지 확장하였다. 이후에 길이비 해석은 정체된 수역에서의 수중 배출(Doneker and Jirka, 1990), 다중확산기 문제(Akar and Jirka, 1990)에 적 용되었으며, Gilbert et al(1996)은 부양성표면제트의 혼합역해석에 적용하였다.. - 4 -.

1.3 연구 수행 방법 및 구성 본 연구에서는 먼저 국내에서 행해지는 각종 준설공사에서 단편적으로 적용· 관리된 준설장비, 준설시공법 등에 대한 제반사항을 체계적으로 고찰하고, 준설작 업에 의해 주변환경에 미치는 영향을 파악하고 이들 영향을 최소화하는 방법을 제 시하며, 아울러 준설토 투기에 관련된 국제협약 및 국내법규의 주요내용을 소개한 다. 또한 제한투기시설 및 해양투기장에 투기된 준설토의 거동을 분석하여 준설작 업은 물론 준설 후 준설물질의 처리과정에서 발생되는 문제에 대처할 수 있는 계 기를 마련한다. 이를 위해 기초자료가 되는 작업해역의 유동은 ADI(Alternation Direction Implicit )법(金子安雄 등, 1975)을 이용한 수치시뮬레이션으로 재현하였으 며, 해양에 일괄 투기된 준설토의 시간에 따른 거동을 수치 모델을 이용하여 정성 적으로 분석하기로 한다. 제한투기시설에서 배출된 여수의 초기거동은 표면부(- )부 양성배출로 가정하고 표면부양성배출을 해석하기 위해 개발된 CORMIX3 (Jones, G. R. et al, 1996)을 활용하여 분석하며, 장기거동은 이류확산수치시뮬레이션(鞠, 1998)으로 분석을 수행하기로 한다. 모델은 우리나라 항만중 대표적인 반폐쇄형 항 만으로 준설작업에 따른 환경에 미치는 영향에 민감하여 준설토의 처리법 선정에 따른 영향이 크게 달라질 수 있으며, 개발준설과 유지준설이 동시에 이루어지고 있 고, 준설토 제한투기시설이 건설되고 있는 목포항에 적용하였다. 본 연구의 구성은 제1장 서론에 이어, 제2장에서 우리나라에 행해지고 있는 준 설현황을 파악하고, 준설작업 시공과정에서 고려해야할 문제를 포함한 준설토의 거 동파악에 기초가 되는 사항들을 기술하였으며 제3장에서는 준설토 처리법 중 해양 투기시 준설토의 거동과 제한투기시설에서 배출되는 여수와 이에 포함된 물질의 거동을 분석하기 위한 수치모델의 이론적 배경과 지배방정식에 대해 기술하였다. 또한, 준설토의 해양투기시의 물리적 거동과 제한투기시설에서 배출되는 여수의 초 기거동 및 장기확산거동 파악을 위한 모델을 수립하고 이를 목포항에의 적용은 제 4장에서 다룬다. 마지막으로 제5장에서 투기준설토거동해석 결과 및 제안에 대해 언급한다. - 5 -.

제 2 장 준설 및 준설토 처리법 일반적으로 준설이라고 일컬어지는 굴착과정은 자연적인 퇴적물 또는 최근에 쌓인 퇴적물을 기계식, 유압식 또는 조합식으로 제거하는 것이다. 굴착된 퇴적물은 준설장소에서 거치 장소 또는 투기장으로 수송된다. 수송작업은 준설선 자체로 이 루어지거나 바지, 토운선, 부스터펌프를 장착한 파이프라인과 같이 추가적인 장비 를 이용하는 방식에 의해 이루어진다. 준설물질이 수집되고 수송되면, 준설과정에 서 최종단계는 개방수역, 연안 또는 내륙에 거치하여 처리하는 것이다. 처리법의 선택에는 환경적인 측면에서의 수용성, 기술적인 측면에서 가능성, 경제적인 측면 에서의 실현성을 포함한 준설과정에 관련된 다양한 인자가 포함된다. 준설공사를 설계하고 시공함에 있어 이 준설과정의 각 단계를 면밀하게 조종하는 것이 경제적 이고 효율적이며 환경 친화적인 준설작업을 위해 필수적이다. 항만의 경우 기존 항구나 수로의 항행체계를 유지하기 위해 계속적인 준설작업 이 요구된다. 특히 최근에는 폐쇄성·반폐쇄성 해역으로 해수교환율이 낮아 육상으 로부터 유입되는 각종 오염물질이 해저에 퇴적되어 있거나 오염도가 높아 준설에 의하지 않고서는 해수수질개선 및 해양생태계 회복이 어려운 해역을 대상으로 환 경준설이 많이 행해지고 있다. 환경준설은 항로준설과 같은 일반준설과는 달리 준 설과정에서 오염된 퇴적물이 이동 확산되지 않아야 하기 때문에 각별한 공정수행 이 요구된다. 이외에도 준설은 해저광물채취, 해안선개발, 설계저수용량 유지를 위 한 저수지 바닥 토사제거, 양빈공과 매립용 토사확보를 위해 행해지기도 한다.. 2 .1 준설 현황 항만이나 연안수역의 퇴적물은 하천으로부터 직접 유입되거나 해안침식에 의해 유입되기도 하며 만내 순환형태에 따라 특정 해역의 수저에 편중되어 발생한다. 상 류하천의 개발이 진행되면 침식이 증가하고 결과적으로 하천이나 항만, 하구의 침 니화가 초래된다. 이로 인한 퇴적량의 증가와 대형화되어가는 선박의 항행체계를 유지하기 위해 항만과 수로의 준설작업이 지속적으로 요구된다. T able 2.1은 최근 - 6 -.

T able 2 .1 A nnual dre dg in g w ork of m ajor port s in K ore a Volum e( m 3 ). Area ( m 2 ). Year. Number. 1985. 28. 834,520. 516,479. 1986. 40. 940,794. 654,615. 1987. 29. 1,442,752. 789,520. 1988. 30. 1,888,623. 914,049. 1989. 27. 1,889,400. 1,173,639. 1990. 23. 2,623,117. 1,348,813. 1991. 38. 1,541,550. 1,065,260. 1992. 31. 3,186,067. 1,221,352. 1993. 31. 7,120,127. 2,403,410. 1994. 41. 7,673,708. 2,459,049. 1995. 25. 4,452,726. 1,603,926. 1996. 21. 3,761,500. 728,580. 1997. 31. 3,846,155. 1,791,776. 1998. 33. 11,590,763. 3,180,523. 국내 주요항만에서 행해진 준설작업의 연도별 통계량(해양수산부, 1985～1998)으로 총 준설량의 변화를 살펴보면 약간의 차이는 있으나 준설량 및 준설면적이 매년 지속적으로 신장하고 있음을 알 수 있다. T able 2.2는 목포항 기존항만 정비공사 및 유지준설공사에서 산정된 연차별 준 설계획량(해양수산부, 1994)을 준설위치별 준설량과 투기장별 투기량으로 산정한 것이다. 목포남항 주변의 정박지준설, 항로준설, 유지준설 등에서 발생하게될 준설 토량은 2481.5천 m 3 이며, 토량변화율 1.25를 감안하면 3,101.9천 m 3 이 된다. 이 외에 도 북항지구의 물량장, 박지조성공사에서 2,818천 m 3 의 준설토량이 발생하며, 목포 신외항 건설과정 및 정비과정에서도 다량의 준설토가 발생할 것이다. 이는 항만 개 발을 위한 준설뿐만 아니라 대형화되어 가는 선박의 효율적 입 출항을 도모하여 항만의 기능 유지를 위해서도 많은 양의 준설이 행해지고 있다는 것을 나타내고 있다.. - 7 -.

T able 2 .2 Dre dg ing w ork s plane d by M okpo port auth ority Dredging Dredging Vol. Position (Dumping vol.). Dredging per y ear 2000. 2001. 2002. 2003. 2004. 2005. 2006. 2007. 2008. 100.0 (125.0). 100.0 (125.0). 100.0 (125.0). 136.0 (170.0). 135.3 (169.1). 200.0 (250.0). 200.0 (250.0). 164.7 (205.9). 164.0 (205.0). 20.0 (25.0). 20.0 (25.0). 대불항 박 지. 800.0 (1,000.0). 대불항 제2단계. 1,000.0 (1,250.0). 대 불 및 용당지구. 481.5 (601.9). 31.5 75.0 75.0 (39.40) (93.75) (93.75). 75.0 (93.75). 75.0 (93.75). 75.0 (93.75). 75.0 (93.75). 목 포 항 유지준설. 200.0 (250.0). 20.0 (25.0). 20.0 (25.0). 20.0 (25.0). 20.0 (25.0). 20.0 (25.0). T otal. 2,481.5 (3,101.9). 100.0 100.0 (125.0) (125.0). 20.0 (25.0). 2009. 2010. 20.0 20.0 (25.0) (25.0). 31.5 195.0 195.0 431.0 430.3 495.0 295.0 184.7 184.0 20.0 20.0 (39.40) (243.75) (243.75) (538.75) (537.85) (618.75) (368.75) (230.90) (230.00) (25..0) (25.0). 항만준설 이외의 대표적인 환경준설작업으로 1992년 6월부터 정화사업 실시 설 계에 의해 강릉시 경포호에서 64만 m 3 의 환경준설이 시행되었으며(H건설, 1995), 1993년 12월부터 홍수방지 및 수질개선을 위해 한강에서 220만 m 3 의 퇴적물을 준 설한 것을 들 수 있다(H개발, 1994). 또한 주문진항의 항내 자정능력 회복 및 항내 수질을 개선할 목적으로 오염된 항내 퇴적물 총 541,129 m 3 중 1단계사업으로 1997 년부터 1999년까지 132,680 m 2 의 면적에서 234,949 m 3 의 준설토가 준설되어 항계로 부터 20 K m 떨어진 외해에 투기한 것과 마산시에서 환경준설사업으로 1988년부터 1995년까지 210만톤의 해저퇴적물을 준설한 것도 환경준설작업에 속한다. 한편 포 항시에서는 1999년부터 포항구항 내의 항내수질개선, 해양생태계 보호 및 주민생활 의 환경개선을 목적으로 포항구항 내의 함니율 기준 50%이상의 무기물로 구성된 수저오염준설토 1,300,000 m 3 을 준설하여 영해기선으로부터 12해리 밖의 정해역에 투기하고 있다. 이와 같은 환경준설에서 발생하는 오염된 준설토 처리과정에서는 보다 면밀한 준설토 성분 분석 및 준설지역과 투기지역에서의 장기거동을 포함한 환경영향평가 를 수행할 필요가 있다.. - 8 -.

2 .2 준설토의 특성 준설공사의 계획 및 시공, 준설토의 처리, 준설작업이 환경에 미치는 영향을 평 가하기 위해서는 준설토 상태의 정확한 파악이 가장 중요한 요소 중 하나이다. 준설토의 수중거치 상태는 Fig. 2.1과 같이 4개 부분으로 나누어 표현할 수 있 다(John, 1992). 최상부층은 대부분이 물이며 소량의 부유물질이 포함되어 있고, 퇴 적물- 물 경계 바로 윗층은 물과 다량의 부유물질이 슬러지 형태로 존재하며 유기 물도 포함되어있다. 물- 퇴적물 경계에서는 혼합이 왕성히 일어나며 혼합정도는 퇴 적물의 특성, 수역의 난류 정도에 따라 결정된다. 물- 퇴적물 경계 바로 아래는 퇴 적작용이 활발히 일어나고 있는 층으로 바람, 조류, 주변유동, 선박의 영향, 유기물 의 활동 등에 의해 퇴적물과 퇴적물 내에 포함되어있는 오염물질이 혼합하고 있는 층이다. 최하층은 오랜 기간에 걸쳐 퇴적이 완료된 층으로 준설작업과 같은 교란 혼합작용이 아니면 퇴적물내의 오염물이 수중에 방출되지는 않는다. 준설의 난이도를 결정하기 위해 이용되는 준설토사의 분류방법에는 여러 가지 가 있다. 국제준설업연맹(International Association. of Dredging. Contractors,. IADC)에서는 중량, 수분함량, 비중, 입경, 투수률, 탄성, 유기물질량 등의 변수를 이. F ig . 2 .1 S chem atic diag ram of a s e dim ent - w ater s y s tem. - 9 -.

T able 2 .3 General clas s ific ation and identific ation of dre dg ed m aterials M ain s oil ty pe Boulders Cobbles Gravels. Sands. Silt s. Clay s. P article diam eter (m m ) larger than 200 betw een 200～60 coar se 60～20 medium 20～6 fine 6～2 coar se 2～0.6 medium 0.6～0.2 fine 0.2～0.06 coar se 0.06～0.02 medium 0.02～0.006 fine 0.006～0.002 below 0.002. Peat s and varies Organic soils. Identific ation visual ex amination and m easurem ent. easily identifieable by visual ex amination. all particles visible to the naked eye v ery little cohesion when dry generally particles are invisible and only grain s of a coar se silt m ay ju st be seen with the naked ey e clay ex hibits strong cohesion and plasticity , without dilatancy generally identified by black or brown colour with strong organic sm ell.. 용하여 준설토사를 분류하며, 세계항로협회(Permanent International Association of Navigation Congresses, PIANC)에서는 주로 토사 내에 지배적으로 존재하는 토질 입경 및 지반경도에 따라 T able 2.3과 같은 준설토의 분류 및 식별법을 제시하고 있다. T able 2.4는 부산신항의 준설예정지역의 100개 지점에서 채취한 시료의 채분석 및 침강분석에 의한 입도분석 결과를 채취지점의 수심별 평균치로 나타낸 것이다 (해양수산부, 1997). 토질별 분포는 모래 10.65%, 실트 62.89% 점토 24.85%이며, 중 앙입경이 0.05 m m 미만인 이토질이 전 사업해역에 분포하는 것으로 나타났다. 목포신외항건설공사에서 매립재는 18 K m 떨어진 지역으로부터 호퍼준설선을 이 용하여 조달하는 것이 시공성, 경제성 측면에서 가장 유리한 것으로 판명되었다. 그러나 항만공사이후 소요수심확보를 위해 준설작업이 이루어져야 할 전면 수역의 세 지점에서 채취한 시료의 입도분석결과는 T able 2.5와 같이. No. 200체(0.074. m m ) 통과율이 98.67%인 실트·점토질로 구성되어 있음을 알 수 있다.. - 10 -.

T able 2 .4 S oil c ompos ition at dre dg ing are a of Bu s an n e w h arbor S oil c ompo s ition rat e (%). D epth (m ). W ater content. S an d. S ilt. Clay. 1～10. 57.17. 10.27. 62.99. 25.16. 11～20. 57.68. 10.57. 62.91. 24.95. 21～30. 57.56. 10.78. 62.98. 24.67. 31～60. 58.15. 10.99. 62.69. 24.60. T otal av erage. 57.64. 10.65. 62.89. 24.85. T able 2 .5 S oil c ompos ition at th e front area of M okpo n e w h arbor B orin g n o . W at er c ontent. S iev e an aly s i s Pa s s in g s iev e s ize (%) N O. 4 N o . 10 N O . 40 N o . 200 0 .005mm. 1. 45.2. -. 2. 42.0. -. 3. 43.6. -. T otal av erage. 43.6. -. 100. 100. U S CS. 100. 99. 27. CL. 99. 98. 15. CL. 100. 99. 20. CL. 99.67. 98.67. 20.67. -. T able 2.6은 마산만 퇴적오니의 입경별 토양구성 조사를 위한 체분석 결과이다 (H건설, 1995). No.4 체 잔류율 50% 이상인 자갈은 0%, No.200 체 잔류율 50% 이 상인 모래는 7.5%, No.200 체 통과율 50% 이상인 실트 및 점토는 92.5%로 주로 실트와 점토로 구성되어 있음을 알 수 있다. T able 2.7은 주문진항의 항내 해저 지 질상태를 파악하기 위해 6개 지점에서 채취한 시료의 입도분석결과이다. 채취 지점 의 시료는 자갈이 0.32%, 실트질이 92.16%, 점토질이 7.52%로 나타났다. 이와 같이 우리나라 항만 준설토의 특성은 항만의 특성에 따라 다소 차이는 있지 만, 대부분 세립 퇴적물과 유기 퇴적물로 구성되어 있으며 일반적으로 투수성이 작 아 매립용으로 부적절한 것을 알 수 있다. 따라서 준설토 처리방법으로는 2차 처리 과정을 거쳐 매립용으로 활용하는 방안, 해양에 투기하는 방안 및 유효자원으로 재 활용하는 방안 등을 고려해야할 것이다. - 11 -.

T able 2 .6 S iev e an aly s is of s e dim ent s dre dg e d at M as an bay S iev e s iz e (mm ). S iev e N o .. W eig ht of ret ain e d s oil (g ). T otal. Rem ark. 43.213. 40. 0.425. 0.4870. 60. 0.250. 0.3168. 80. 0.177. 0.3973. 100. 0.149. 0.7842. 120. 0.125. 0.3398. 140. 0.105. 0.4132. 200. 0.074. 0.5023. Sand. Sub total. 3.2406. 270. 0.053. 0.3324. 400. 0.037. 0.4207. Sub total. 0.7531. Pan. 39.2193. Silt&Clay. T able 2 .7 S oil c ompos ition at Jumumjin harbor are a B orin g no.. Grain Size Distribution Passing siev e size(%). USCS. W at er c ont ent. NO. 4. No. 10 NO. 40 No. 100 No. 200 0.005mm. 1. 10.5. 100. 98.2. 85.0. 41.0. 13.0. -. SM. 2. 10.1. 100. 98.3. 81.0. 40.0. 5.0. -. SP - SM. 3. 9.9. 100. 97.6. 7.4. 33.9. 6.2. -. SP - SM. 4. 9.2. 99.2. 94.9. 69.2. 28.0. 4.4. -. SW. 5. 10.4. 100. 97.1. 76.7. 35.2. 10.0. -. SW - SM. 6. 10.9. 98.9. 85.1. 49.9. 18.2. 6.5. -. SW - SM. T otal av erage. 10.1666. 99.68. 95.20. 61.53. 32.72. 7.52. -. -. - 12 -.

항만 준설토에 포함되어 있는 오염물질의 종류 및 양은 항만의 특성, 유입원의 특성, 만내 순환형태 등에 따라 달라진다. T able 2.8은 우리나라 동해 북부에 위치 한 주요항만의 해양저질시료의 분석결과이고, T able 2.9는 마산만내 7개 지역에서 채취한 세립 퇴적물 중 중금속 성분의 함유범위와 평균값을 나타낸 것이다(H건설, 1995). 한편, 신규 개발지역인 부산신항건설예정지 준설해역의 해저질중 특정 유해 물질 조사 결과에서 유기염소계화학물질은 PCBs ND- 13ng/ g, DDT s ND- 5ng/ g, BHC ND- 2ng/ g, 중금속 Pb 0.1 497ng/ g, Cd 12- 356ng/ g, Cr 55- 773ng/ g, Cu 148- 1,050ng/ g, Hg ND- 7ng/ g으로 전반적으로 특별한 오염원의 영향은 없는 것으 로 나타났다(해양수산부, 1997). 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)가 1985년에 발표한 준 설물 중 오염물질의 농도 범위는 T able 2.10과 같다. 우리나라의 경우 기준항만의 정비 또는 환경개선을 위해 시행된 준설작업에서 발생하는 준설토에 포함된 중금속의 농도는 IMO의 자료에 비해 현저히 높게 나타 나 있으며, 특히 마산항의 납 성분은 50배 이상 높게 나타나 있다. 이에 반해 부산 신항건설예정지의 준설토는 IMO의 자료의 범위이내의 값으로 나타나 있다. 항만 내 퇴적물에는 이와 같이 다양한 중금속이 포함되어 있어 준설토의 매립 또는 해 양투기에 의한 처리과정에서 오염물의 이동경로 파악, 환경에 미치는 영향 및 이의 저감방안을 모색해야할 것이다.. T able 2.8 Pollutant concentrations of dredg ed material at four harbours in Korea Item COD. Cr +6. Cu. Cd. Pb. 13,632. 168. 64.2. 7.5. 3.9. DONGHAE. 1800. 0.312. 87.344. -. -. MOOKHO. 10623. 0.70. 528.68. 0.159. 0.165. SAMCHUK. 9858.25. 0.68. 391.18. 0.67. 0.333. Location JOOMOONJIN. - 13 -.

T able 2 .9 M etal c onc entration of dre dg e d m aterial at M as an bay (1994 ) Metal concentration (ppm ) Metal Av erage. Range. 1.98 ～ 4.03 0.85 ～ 3.33 0.80 ～ 4.08 34.75 ～ 81.55 4370 ～ 7782 218.8 ～ 737.5 94.2 ～ 288.8 16.58 ～ 50.45 466.3 ～ 993.8 12.98 ～ 34.23 43.75 ～ 118.5 223.8 ～ 491.3 0.025 ～ 0.05 0.27 ～ 0.40. Ca Cd Cr Cu Fe K Mg Mn Na Ni Pb Zn As Hg. 3.31 2.22 2.59 67.38 6718 362.2 271.0 36.70 637.2 27.59 87.38 381.1 0.019 0.228. T able 2.10 The range of concentrations of contaminants in dredged material Contaminant. Range ( m g / kg ) 119 ～ 2380 0.045 ～ 67.440 0.104 ～ 197.585 0.051 ～ 597.276 1116.94 ～ 50262.83 1.036 ～ 393.661 21.975 ～ 549.38 0.2006 ～ 2.0059 11.742 ～ 152.646 100 ～ 5000 4804.46 ～ 50446.83 98.047 ～ 1960.938 0 ～ 10 618.696 ～ 1856.088 0 ～ 10 96.192 ～ 288.576 32.685 ～ 522.96. Amm onia Cadmium Chromium Copper Iron Lead Manganese Mercury Nickel Oil and grease Organic carbon Organic nitrogen Pestcides, chlorinated Phosphorou s Polychlorinated biphenyl compounds Sulfide Zinc. - 14 -.

2 .3 준설장비 및 준설시공 준설작업은 주로 해상에서 수면이하의 물질을 대상으로 준설장비에 의해 시행 된다. 따라서 사전조사를 통해 당해공사에 가장 효율성 있는 준설장비를 선정하고, 시공과정에서 준설장비를 계획된 위치에 정확히 투입하고, 준설된 토사의 운반과 사토과정에서 준설장비를 효율적으로 운영하는 것이 전체작업의 효율성 증진 및 해양오염이나 준설작업으로 인한 환경에 미치는 악영향을 최소화하는데 필수적이 다. 준설장비의 선정 및 준설방식 선택은 다음과 같은 사항을 고려하여 이루어져야 한다. ·준설물질의 물리적인 특성. ·퇴적물의 오염정도. ·준설물량 및 공사기간. ·투기방법. ·준설심도. ·요구되는 준설율. ·투기지역까지의 거리. ·이용 가능한 준설선의 형식. ·준설지역과 투기지역의 물리적인 환경. ·대피시설 및 수리시설의 유무. 준설장비는 준설방식에 따라 크게 흡입식, 기계식 및 이들의 조합식 세 가지 형 태로 구분된다. 흡입식 준설장비는 dustpans, hoppers, hydraulic pipeline plain suction, sidecasters 등이 있으며, 느슨한 물질을 제거하는데 용이하여 일반적으로 유지준설에 많이 이용된다. 기계식 준설장비는 clamshell, dipper , ladder dredgers 등이 있으며, 느슨한 저질, 단단한 저질 또는 다짐된 물질을 제거하는데 용이하여 유지준설 및 개발준설에 이용된다. 흡입식과 기계식이 결합된 조합식 준설장비는 cutterhead 등이 있으며, 느슨한 저질, 단단한 저질 또는 다짐된 저질을 제거하는 준설방식으로 유지준설 및 개발준설에 주로 이용된다. T able 2.11은 준설장비별 작 업특성을 나타내고 있다(USACE, 1983). 일반적으로 기계식은 넓은 범위의 수심에 서 작업이 가능하고, 준설물질을 현장밀도 상태로 굴착하며, 준설지점의 위치 정확 도가 높지만 작업현장의 탁도를 높이는 단점이 있다. 이에 반해 흡입식은 준설지점 위치 정확도가 떨어지고, 준설수심도 상대적으로 천해지역에 한정되며 80～90%의 작업수가 포함되지만 탁도 발생이 적은 장점이 있다. - 15 -.

T able 2 .11 D re dg e operating ch aract eris tic s Dredge type. Percent Dredging depth Limiting App. Lateral solids in Open (m) Turbidity Production wave Limiting Dredging slurry water caused rates hieght current Accuracy by operation Min. Max. (㎥/ hr) (m) (m) weight. Dipper. in situ. high. yes. 25～380. 0. 15.2. 1. high. 0.15. Bucket. in situ. high. yes. 25～380. 0. 30.5. 1. high. 0.31. Dustpan. 10～20%. avg.. no. 915～4,350 1.5～4.2 16.2～18.3. 1. high. 0.6～1. Cutterhead 10～20%. avg.. yes. 20～7,635 1.0～4.2 3.6～19.8. 1. high. 0.6～1. Hopper. 10～20%. avg.. yes. 380～1,530 3.0～8.5. 24.4. 2.0. high. 3. Side casting. 10～20%. high. yes. 250～500. 1.8. 7.6. 2.0. high. 3. Special purpose. 10～20%. avg.. yes. 200 avg.. 2.4. 6.1. 2.0. high. 3. T able 2 .12 N umber of dre dg ers in K ore a. 4. Capacity (㎥/ hr ) 180～250. Workable depth (m ) 40～50. 19. 43～360. 20～50. 28. 1200～5000. 9～33. 5. 1000～2000. 25. Hopper. 2. -. -. Capacity 9200～2970㎥. Special- purpose. 3. 100～300. 1.0～15. F or fine- grade m aterial. T ype Grab Pump. No.of dredger. Rem ark s. T able 2.12는 우리나라 주요 준설면허 소지업체가 보유하고 있는 준설선의 형식 별 척수를 나타내고 있다. 천해에서도 작업이 가능하고 작업가능 수심범위가 넓은 소형 그래브 준설선과 대형 펌프준설선이 주종을 이루고 있으며, 특수준설선은 모 두 오니전용 준설선으로 주로 환경준설에 투입되고 있다. 그래브 준설선은 준설구역이 협소하거나, 소규모 준설 또는 심도가 깊은 준설작 업에 적합한 준설선이며 지반이 단단하거나 파쇄된 토질의 준설에 용이하다. 그래. - 16 -.

브 준설선의 규격호칭은 그래브 용량으로 표시되며 소형이 2.0 m 3 급, 중형 4.0～8.0 m 3 급과 초대형 25 m 3 급이 있다. 버켓의 종류는 경량버켓, 중량버켓, 초중량버켓으. 로 구분되며, 경량버켓은 이토, 실트와 사질토 준설에 사용되고 중량버켓은 단단한 모래나 모래질 자갈과 단단한 점토질 준설에 사용되며 초중량 버켓은 자갈층과 일 부 부식암의 준설에 적합한 준설선이다. 펌프준설선은 많은 토량을 준설하는데 적합하며 준설, 운반, 사토의 세 공정을 동시에 연속적으로 수행할 수 있어 준설과 매립을 겸하거나 매립전용목적에 적합 한 준설선이다. 대형 펌프준설선은 자갈이 섞인 단단한 토질의 대량준설에도 활용 될 수 있다. 규격호칭은 펌프의 주기마력으로 나타내며, 하천·저수지 등에 투입되 는 300～500HP 급에서부터 점차 대형화되어 최근 20,000HP 급까지 제작 사용되고 있다. 호퍼준설선은 자항펌프준설선이라고도 하며, 작업방식은 준설한 토사를 내장한 호퍼에 흡입하여 만재한 후 자력으로 투기장까지 항행한 다음 호퍼문짝을 열고 해 저에 투기하거나 펌프에 송토관을 연결하여 인근 매립지에 투기하는 형식이다. 호 퍼준설선은 준설구역이 산재한 항로준설에 유리하며 이토나 사질 준설에 적합하다. 준설장소에서 운영방식은 흡인장치가 붙은 래더(또는 arm)를 계획준설 위치에 내 려놓고 투묘한 앵커체인을 감아가면서 전진하는 방식과 자항하면서 전진하는 방식 이 있다. 준설작업이 시행되면 준설장소에는 부유물질이 발생하게 된다. 준설공법에 따른 부유물질 배출량을 예측하기 위해서는 준설공법, 준설토의 입도분석, 장비의 발생 원단위, 유속 등을 감안하여 준설구역의 발생원단위를 결정하고 당해 준설공사의 준설량을 적용하여 식(2.1)과 같이 산정한다. Wss = W Q d. 여기서, Wss 는 부유물질 발생량( ton / h ) Q d 는 준설량( m 3 / h ) W 는 준설구역의 부유물질 발생원단위( ton / m 3 ). - 17 -. (2.1).

T able 2 .13 S u s pende d s olid rate operate d by diff erent dre dg ers Capacity Dredger type. ( m 3) 8. Grab. 4. 3. Drag suction. Bucket. Pump. 4800. SS. Dredged Material Composition (%) Dia. < 0.002～0.06㎜. Dia. < 0.002㎜. ( kg / m 3 ). 58.0. 34.6. 9.91. 58.0. 34.6. 89.03. 54.8. 41.2. 84.20. 15.0. 1.0. 8.40. 45.0. 3.5. 15.84. 62.0. 5.5. 11.90. 87.5. 6.0. 17.11. 92.0. 20.7. 7.09. 88.1. 19.4. 2.10. 1800. 83.2. 33.4. 25.19. 0.2. 10.4. 1.5. 17.58. 27.7. 12.5. 55.77. 4000. 90.0. 40.0. 1.35. 1590. 99.5. 50.5. 1.27. 70.0. 23.0. 3.50. 95.0. 32.0. 1.45. 98.0. 57.0. 0.44. 810 147. T able 2.13은 준설장비에 형식에 따른 부유물질의 발생원단위를 나타내고 있다 (포항시, 1998). 각 장비의 규격에 따라 다소 차이가 있지만, 대용량의 그래브 준설 선의 경우에 가장 크게 나타나고 있으며, 오니전용펌프 준설선이 가장 적게 발생하 는 것으로 나타나 있다.. 한편, 우리나라 준설현장에서 준설작업의 계획, 시공 및 감리단계에서 준설수역 및 준설지점의 위치결정방법은 준설선 상에서 육지의 기점을 기준으로 하여 육분 의, 삼간분도기를 이용하는 방법과 원좌표의 원리를 이용한 방법이 현재까지 많이 이용되고 있다. 그러나 최근 위성을 이용한 위치결정시스템의 발전에 따라 우리나 라에서도 준설작업의 특성에 따라 위치 정밀도를 규정할 필요가 있다. 미군공병대(U.S. Army corps of engineers, USACE)에서는 해상측량에서 측위 - 18 -.

작업의 목적과 요구되는 정밀도에 따라 Class1, Class2, Class3 세 가지 등급으로 구분하여 그 정도를 적용하고 있다. T able 2.14는 미군공병대의 해상측량의 구분과 적용범위, 최대허용오차를 나타내며, T able 2.15는 해상에서의 위치결정법에 따른 수평위치 허용오차와 적용범위를 나타내고 있다. 미군공병대 기준에 의하면 준설을 포함한 해상건설 장비의 수평위치결정, 준설 전·후 측량과 준설위치결정 및 공정 제어에 필요한 해상측량을 Class 1으로 분류하여 준설작업 및 시공에서 수평오차 를 6m 2DRMS (Deviations Root Mean Square)로 요구하고 있다. 따라서 준설작업 에서 위치결정은 T ransit, T ab line, EPS 및 DGPS만을 사용하도록 규정하고 있다. T able 2.16은 준설작업을 포함한 Class1에서 이용 가능한 수심측량시스템으로 수심 측량정밀도로 ±15cm를 요구하고 있다. 특히, 음향측심의가 수심측정범위가 넓고 정확도가 가장 좋은 것으로 나타나 있다. 정밀한 측량에 의해 준설작업의 계획을 수립하고 정확한 위치에 준설선을 투입 하는 것이 준설작업에서는 필수적이며, 위치가 부정확할 경우 공기지연이나 공사비 증가를 가져올 수 있다. 또한 준설작업은 단위공사로 종료되기보다는 항만관련 공 사의 기초작업으로 이루어지며, 항행체계 유지를 위한 준설의 경우에는 준설공사 실적이 선박운항 및 항만운영의 기본 자료로 활용되기 때문에 준설공사에 대한 수 평위치 및 수심결정의 정밀도를 보편적인 기준에 의해 규정할 필요가 있다.. T able 2.14 Surv ey clas sification and allow able error adopted by USACE Class 1 Contract payment Surveys - 모든 USACE 건설작업에 적용.. Class 2 Class 3 Project condition Reconnaissance Surveys Surveys - 항로, 수중의 - 특정장소의 개. (수중에서의 굴착,퇴적 과/ 또는 거치 특성, 항해 또는 략적인 현황을 파 된 물질의 양을 산출하는데 적용) A pplication. 홍수제어구조물, 악할 때 적용. - 해상건설장비의 위치측정에 적용 해안/ 제방침식보 - 준설 전후측량과 건설작업에 적용 호구조물의 현황. Max imum Horizontal positioning allow able Elevation erros. - 준설위치 및 제어 6m 2DRMS ± 0.5ft. - 19 -. 조사 12m 2DRMS. 100m 2DRMS. ± 1.0ft. ± 1.5ft.

T able 2 .15 A llow able horiz ontal pos itioning s y s tem criteria by U S A CE. Positioning Sy stem Visual Range Intersection Sextant Angle Resection Transit/ Theodolite Angle Intersection Range Azimuth Intersection T ab Line < 1,500 ft from baseline > 1,500 ft but < 3,000ft > 3,000 ft from baseline T ab Line(Dynamic) < 1,000 ft from baseline > 10500 ft but < 2,000ft > 2,000 ft from baseline T ab Line(Baseline Boat) High- Frequency EPS(Micowave or UHF ) Medium- Frequency EPS Low Frequency EPS (Loran) Satelite Positioning : Doppler STAFIX NAVSTAR GPS : Absolute Point Positioning (NO SA) Absolute Point Positioning (w / SA) Differential Pseudo Ranging (code phase) Differential Kinematic(carrier phase). E stim ated Positional Accuracy (Meter s 1 DRMS ). Allow able for Survey Class Class1. Class2. Class3. 3～20 2～10 1～5 0.5～3. No No Yes Yes. No Yes Yes Yes. Yes Yes Yes Yes. 0.3～1 1～5 5～50+. Yes No No. Yes Yes No. Yes Yes Yes. 1～3 3～6 6～50+ 5～50+ 1～4 3～10 50～2,000. Yes No No No Yes No No. Yes Yes No No Yes Yes No. Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes. 100～300 5. No No. No Yes. No Yes. 15 50～100 0.5～5 0.1～0.5. No No Yes Yes. No No Yes Yes. Yes Yes Yes Yes. T able 2 .16 General depth m e as urem ent criteria f or Clas s 1 System. Acceptable Range. Average Accuracy. Evaluate Depth to Nearest. Sounding Pole. < 15 ft. ±0.1～0.3 ft. 0.2 ft. Lead Line. <20 ft. ±0.1～0.3 ft. 0.2 ft. Lead Line. > 20 ft. ±0.3～0.6 ft. 0.5 ft. Echo Sounding (single transducer ). <75ft. ±0.2～0.6 ft. 0.5 ft. - 20 -.

2 .4 준설이 주변환경에 미치는 영향 준설은 항만의 개발, 유지관리에 수반되는 필수적인 작업이지만, 이에 수반하여 여러 가지 문제점도 발생한다. 특히 준설작업에 의해 환경에 영향을 미칠 수 있는 원인으로는 굴착과정에서 발생하는 부유물 및 이로 인한 탁도 증가, 부유물의 재퇴 적, 오염물질 노출, 준설로 인한 수질오염, 준설토 투기장 또는 매립장으로부터 오 염준설토 유실 등을 들 수 있다. 준설에 의한 피해는 크게 두 개의 범주로 굴착작업이 이루어지는 준설장소와 준설 후 준설물질을 처리하는 투기지역에서의 피해로 대별해 볼 수 있다. (1) 준설장 소에 미치는 영 향 Fig. 2.2는 준설장소에서 발생할 수 있는 준설작업의 영향을 요약한 것이다. 준 설장소에서는 준설작업 중 퇴적물의 교란과 재부양이 발생하여 혼탁이 증가한다. 더욱이 퇴적물이 오염되어 있다면, 퇴적물의 재부양에 의해 산소요구량이 증가하 며, 병원균, 영양분, 독극성 물질 등이 주변수역으로 방출된다. 그러나 특별한 경우 이외에는 이 영역의 퇴적물 자체가 오염되어 있고 교란범위가 상대적으로 한정되 어 있기 때문에 준설장소에서 발생하는 피해는 일반적으로 중요성이 떨어진다. (2 ) 해양투 기장에 서의 영향 해양투기지역에 미치는 영향은 준설장소에 미치는 영향과 유사하지만, 해양투기 지역은 일반적으로 깨끗하고 투기되는 토사에 의해 큰 피해를 입을 수 있는 가치 있는 자원이 많이 존재하며, 더욱이 많은 양의 준설물질이 짧은 시간 내에 투기되 기 때문에 주변환경에 큰 영향을 미치게 된다. 준설토의 해양투기가 해양환경에 미 치는 영향은 크게 해양수질 및 생태계에 미치는 영향, 해역이용에 미치는 영향, 투 기장소의 저서생물에 미치는 영향, 투기 작업 중에 형성되는 플룸에 의해 세립분과 유기물질 등이 넓은 영역에까지 미치는 영향 등이 있다.. - 21 -.

준 설 장 소 에 미 치 는 영 향. 장소의 제약에 의한 영향. 해저생물 파괴 어류 산란지 서식지 감소 어업재원의손실 먹이공급의 감소 해양생물군의 부착가능성에 대한 손실. 부유물질의 확산과 침강. 유기물질의 정착과 이로인한 저면의 산소결핍 유기물질 , 무기이온 , 기름의 흡착이나 병합 용존산소와 투광효과의 감소 저서생물의 성장억제. 발파로 인한 영향. 변화된 수심에 의한 영향. 해안선 형상의 변화. 지하수 유동의 영향. 압축영향 양식장에 대한 간접영향 해변 및 격벽 구조에 대한 피해영향 조석 및 강의 유동에 대한 영향 가속된 자연 침전물 퇴적 변화된 염수쐐기 (S alt w adg e )의 침투 저서생물군의 변화 어장의 변화 조류패턴의 변화 침전물 퇴적의 감소 해안과 해변의 침식 천수지역 증대 염수의 침투 육지접촉부에 대한 세굴 하구지역으로 지하수 유출의 가속 상수원에 염수 침투. F ig . 2 .2 Effe ct s of dre dg ing w ork in dre dg in g are a. 준설토 배출해역 및 투기허용량을 결정하는 데 있어서 해양생태계의 변화 등 생태학적 조건과 자정능력 등의 물리학적 조건이 가장 중요한 역할을 하다고 할 수 있다. 그러므로 해양투기장 선정 과정에서 해양 생태계와 수산자원에 크게 영향 을 줄 수 있는 곳은 최우선적으로 배제하고 타 해역에 배출해야한다. 생물학적 배 제 해역을 제외한 해양투기의 적지 선정은 전적으로 해양물리학적 결정에 좌우된 다고 할 수 있다. 즉, 물리적 분산이 원활하여 생태계 및 수산환경에 미치는 영향 이 최소가 되어 궁극적으로 생화학적으로 분해내지 제거되도록 하기 위해서는 투 기 준설토의 물리적 분산을 고려하여 결정한 투기량이 해양환경의 자정능력 이내 에서 조절되어야 한다. 준설토 투기에 따른 물리적 영향평가에서 수용할 수 없는 결과를 야기하거나 투기장 용량이 부적합하면 준설 및 투기방법 변경, 수중 배출, - 22 -.

측면이동억제, 박막층 거치, 복토법 등을 통해 물리적인 영향을 감소할 필요가 있 다. 물리적 영향평가와 투기장 용량산정에서 해당 투기장이 적합하다고 평가되면, 오염물질 경로 평가를 수행해야한다. (3 ) 제한투 기시설 에서의 영향 제한투기시설에 투기된 준설토가 주변환경에 미치는 영향은 지리수문학적 특성, 퇴적물의 화학적 특성, 작업수의 제거방법, 투기물의 유보률, 오염물질 경로의 다양 성 등 때문에 해양투기의 경우보다 복잡하고 다양하다. 일반적으로 제한투기시설에 투기되거나 연안역 개발에서 매립재로 이용될 경우 투기지역에 유보되지 못하고 여수와 같이 배출되는 준설토 유실분과 이로 인한 혼탁문제, 준설토에 함유된 오염 물질의 유출문제가 대표적이다. 특히, 투기장이 폐쇄해역이나 반폐쇄해역에 위치하 여 해수교환율이 적은 경우에는 희석율이 적어 그 영향은 훨씬 커진다. 따라서 제 한투기시설에 준설토를 투기하는 경우에는 제한투기시설의 입지특성을 파악하여 잠재적인 물리적 영향과 오염물질의 유실에 따른 영향을 평가해야한다. 또한 초기 투기용량, 준설토 유보률, 장기저장용량, 오염물질 경로를 파악해야한다. 내륙에 위치한 제한투기시설으로부터 오염물질의 육상환경으로 이동경로는 매 립작업 중 수면으로의 유출, 우수에 의한 지표면으로부터 유출, 지하수 침투, 대기 중으로 휘발 및 식물에 의한 흡수와 이로 인해 먹이사슬에서의 순환과 같은 직접 흡수가 있다. 따라서 제한투기시설의 위치결정 및 준설토 투기과정에서 해당지역의 지리수문학적 특성, 생태계 특성, 사회·문화적 특성 등을 감안해야 한다. 준설토 투기 작업에 의해 투기장소에 미치는 영향을 요약하면 Fig. 2.3과 같다. 이 모든 영향들은 준설토의 성질, 투기방법, 준설지역과 투기지역의 환경특성 차이 등에 따라 다소 달라진다. 어느 경우에서든지 준설로 인한 영향을 최소화하기 위해 서는 준설의 필요성, 준설시공계획, 준설물질의 특성파악, 준설토 처리법 선정, 투 기되는 준설토의 거동해석, 투기장 관리방안 등을 면밀한 분석할 필요가 있다.. - 23 -.

투 기 장 소 에 미 치 는 영 향. 준설장소에 미치는영향. 일시적인 영향 영구적인 영향. 혼탁증가 투기장소의 수질저하 주변해안오염 해저지형변화 해저면 상부층 물질 성질변화. 육상투기지역. 육상 야생 생태계 파괴 인접수역 오염 오염물질의 하천 유입. 항만 , 강 , 바다 투기지역. 유동패턴변화 천수증대 저서생물군의 손실 플룸에 의한 넓은 영역에 까지 영향. F ig . 2 .3 Effe ct s of dre dg ing w ork in dis pos al are al. 2 .5 준설토 처리법 준설토 처리법을 선정할 때에는 공사의 규모, 준설토의 물리적 특징, 준설토 내 오염물질량, 이용 가능한 준설장비, 준설장소의 조건, 투기장소의 조건, 잠재적인 환경영향, 경제성, 사회적 정치적 법적 요소 등을 고려해야한다. 특정 준설 퇴적물의 투기장에서의 잠재적인 영향을 고려하여 처리방법을 선정 하기 위해서는 세척시험, 준설 퇴적물의 생물학적 정량평가, 처리지역의 물리적 화 학적 생태계 특성 파악 등을 종합적으로 시행해야한다(John, 1992). Fig. 2.4는 준설 토 투기지역 선정을 위한 영향 평가법을 도식화한 것이다. 평가절차 제1단계에서는 먼저 비용측면을 고려하여 투기지역을 선정하는 단계로 제한투기시설에 투기하는 비용과 투기장까지의 거리에 기초한 해양투기장에 투기하는 비용을 고려하여 최소 비용투기법을 선정한다. 그 다음으로 투기 예정지역을 생태계 측면에서 평가하고 준설토 발생지역의 오염여부를 평가한다. 제2단계는 투기물질중 화학물질의 방출 잠재성을 평가하는 것으로 세척시험을 실시하여 검출되는 화학물질의 종류와 양에 따라 다음 단계 진행여부, 투기법 변경이나 수용여부를 결정한다.. - 24 -.

F ig . 2 .4 Diag ram of env ironm ental haz ard as s e s s m ent f or dre dg ed s e dim ent dis pos al. - 25 -.

제3단계에서는 현장중심으로 투기예정지역에서의 투기물질의 희석, 확산, 소산과 지속성과 같은 특성을 평가하여 준설과 투기방법 및 투기시행 여부를 결정하며, 잠 재영향의 기술적 평가를 위한 추가 정보를 구하게 된다. 제4단계는 준설토 투기에 대한 세부적이고 장기적인 측면에서 영향을 평가하는 단계로 준설토 투기의 결과 로 인한 투기지역 생태계 손상 여부를 평가한다. 투기장 선정 및 준설토 투기가 주변환경에 미치는 영향을 파악하기 위해서는 제3단계에서 이루어지는 평가가 가장 기초가 되는 단계이며, 특히 투기물질의 거동 을 분석하여 주변수역에 미치는 영향과 그 정도를 파악해야한다. 이 평가절차는 준 설지역과 투기지역의 특성에 따라 수정, 보완되어야 하며 이에 부가하여 해당지역 에 대한 기존의 정보 수집도 병행되어야 한다. 대부분의 준설토 특히, 항만 준설토는 오염물이 포함되어 있으므로 준설 및 처리 과정에서 준설토 성분 분석, 적절한 준설 작업방법과 장비 선택, 운반 및 투기법, 오 염물질 처리법, 적절한 투기장소의 선택, 환경에 미치는 영향 등을 명확히 파악하여 준설로 인한 악영향을 최소화해야한다. 준설토 처리방법을 선택할 때는 환경적 측면 과 경제적 측면을 먼저 고려해야하며, 처리방법들을 도식화하면 Fig. 2.5와 같다.. F ig . 2 .5 Dis pos al altern ativ e. - 26 -.

해면매립은 가장 일반적인 방법으로 준설지역과 투기장이 가까운 경우에 펌핑 투기에 의해 주로 이루어지며 대량 처리에 효율적이다. 이 때에는 충분한 유효 매 립지를 확보해야하고, 여수 및 복토처리에 의해 매립물질의 유출 및 2차 오염을 방 지해야한다. 매립지 용량 산정에는 매립물질의 팽창량, 복토용 토사용량, 지반침하 등이 고려되어야하며, 매립호안이 설계되는 경우에는 유해물질 유출과 침출방지, 월파에 의한 유출방지 및 구조물의 안정도 등을 고려해야한다. 육상매립은 처분할 준설토의 양이 비교적 적은 경우에 이용되며, 매립토지 확보 가 어렵기 때문에 매립물질을 축소하여 매립하는 것이 바람직하다. 특히, 세립 준 설물은 함수률이 높기 때문에 침전지에 유입시켜 상층수를 분리시킨 후 기계적으 로 탈수하는 탈수공법이 주로 이용된다. 준설물에 포함된 유해물질의 용출위험이 있으면 약품, 시멘트, 석회 등을 이용한 고화처리법을 이용하기도 한다. 유기물의 부패 등에 의한 2차 오염이나 매립지의 이용상 문제점이 우려되면 소각처리법을 사용하기도 하지만 처리비용문제, 유해 중금속의 기화에 의한 대기오염 문제 등을 고려해야한다. 살충제나 독성 유기물이 포함되어 있는 준설토의 경우에는 미생물을 이용한 생물학적 처리법, 오염퇴적물의 추출법, 열탈착법 등이 이용된다. 준설물의 육상처리가 곤란하거나 비용이 과다하게 요구될 때에는 해상투기로 매립지 확보 및 별도 처리시설 설치에 따른 비용절감 및 폐기물 안정처리를 도모 한다. 오염되지 않은 준설물질을 해양에 투기하는 경우에는 주위 동식물 환경에 유 익하기도 하지만 방오 호안이 없으면 투기물이 넓은 해역까지 분포하게 되며 특히, 수로유지 차원의 준설토의 경우는 세립물질이 많이 포함되어 있어 혼탁 등이 야기 되므로 곤란하다. 유효이용법은 육상 매립 처분시 매립지 확보 문제나 해면 매립시 매립호안 건 설비용 증가, 오염된 준설물의 해양투기에 의한 해양오염 방지를 위해 준설물질을 활용하는 것으로 골재 및 성토용재로 활용하는 토목자원화법과 준설물에 포함된 질소, 인 등의 비료성분을 활용하는 배토화법 등이 있다. T able 2.17은 전세계적으로 준설토를 처리하고 있는 방법을 정리한 것이다. 표 에서 나타난바와 같이 준설토의 처리는 60%정도가 해안역 및 해양에 투기되고 있 으며 내륙의 저습지를 포함하면 수역에 투기되는 비율은 86%에 육박하게된다.. - 27 -.

T able 2 .17 W orldw ide dis pos al alternativ e s Methods of disposal (Volume in thousands of Cubic Yard). Region Upland. Near wetlands. Northern Europe Mediterranean Africa Southern A sia Southeast A sia East A sia South Pacific North Am erica Caribbean. 39,196 0 0 62,484 0 5,783 3,972 6,012 820. T otal (%). 118,267 (11). T otal(%). Shore. Ocean. Other. 59,520 13,774 152,942 11,197 3,078 32,220 2,687 9,696 646. 42,936 15,001 76,471 121,831 3,698 102,451 26,335 8,459 0. 62,044 664 25,549 89,149 15,190 4,323 32,588 16,549 2,484. 29,412 0 0 0 0 0 0 159 0. 233,090(22) 29,439(3) 254,992(24) 284,661(26) 21,966(2) 144,777(13) 65,582(6) 40,875(4) 3,950(0). 285,742 (26). 397,182 (37). 248,540 (23). 29,571 (3). 1,079,302 (100). 우리나라의 준설토 처리사례로는 부산광역시 가덕도 북측 및 진해시 일원의 공 유수면에 위치한 부산 신항 개발사업에서 총 준설량 84,306천 m 3 중 준설토 투기장 을 조성하고 매립재로 재활용되는 양은 총 준설토의 96.75%인 81,564천 m 3 이며, 해 양에 투기되는 양은 2,742천 m 3 으로 총 준설토의 3.25%이다. 해양투기에 의한 준설 토 처리는 공사 공정상 준설토 투기장이 확보되지 않은 상태에서 부두축조용 공사 장비 진입로, 준설선 및 운반선 수송루트를 확보하기 위한 초기준설토와 항만시설 물의 연약지반 개량공사를 위한 굴착치환공법 적용시 발생하는 초기 수저 준설토 에 해당하며, 준설지역에서 직선거리 약 30 K m (항로거리 약 40 K m )이상 떨어진 수 심 79～87 m 수역에서 이루어질 예정이다(해양수산부, 1997). 목포항의 경우 기존항 구 정비공사로 인하여 발생되는 총 준설량과 투기장의 수용량은 각각 5,158천㎥, 5,203천㎥이며, 모든 준설토를 연안투기장에 투기할 계획이지만, 준설토 발생시점과 투기장 조성 후 투기 가능시점에 차이가 있어 상당량을 신외항 개발지, 별도의 투 기장 조성 또는 해양투기가 이루어져야 할 것으로 보고되었다(해양수산부, 1994).. - 28 -.

2 .5 .1 해양 투기법 해양투기(Sea Dumping)란 육상에서 처분이 곤란한 일반 고체폐기물, 특정 산업 폐기물, 그리고 방사성 폐기물 등을 선박 또는 항공기에 적재하여 해양에 인위적으 로 투기하는 행위이다. 해양투기작업에는 바지, 운반선 또는 호퍼준설선이 이용되 며 투기방법은 단순 선외투기, 바지선 바닥의 노즐을 통한 제트방출, 초기혼합을 증가시키기 위한 바지선 후류 상에 배출하는 방법 등이 있다. 우리나라에서는 1988년부터 해양오염방지법에 의거하여 해양환경으로 배출하였 을 때 쉽게 분해·확산되는 무독성의 수용성 유기성 폐기물을 주 대상으로 하여, 일정해역에 배출할 수 있게 하는 폐기물해양배출제도를 운영하고 있다. 이 법에 따 르면, 폐기물의 특성상 비교적 무해하고 그 발생량이 과다하여 육지에서의 대량처 리가 곤란하며 처리비용이 과다하게 소요되는 폐기물은 적정 처리방법에 따라 지 정된 해역에 배출토록 허용하고 있다. 현재 우리나라의 해양투기는 서해병해역 군 산 서방 약200km 공해상의 1개소(수심 80m내외, 면적 약3,080㎢), 동해병해역 포항 동방 125km 공해상(수심1,000m내외, 면적 약3,680㎢) 및 동해정해역 부산동방 90km공해상(수심150m내외, 면적 약1,555㎢)에 폐기물을 년간200만톤 이상을 투기 하고 있으며, 동해에 12개 서해에 4개의 해양투기업체가 보유하고 있는 선박 31척 에 의해 이루어지고 있다(환경백서, 1999). 해양배출이 허용되는 폐기물의 종류로는 분뇨 및 정화조 오니, 하수 및 정수오니, 수산물가공 잔재물, 폐수배출시설 중 음· 식료품제조시설 및 해산물판매장에서 발생되는 폐수, 수질오염방지시설 중 생물학 적 처리시설에서 발생되는 유기성 오니, 준설토사 및 패각류 등이 있다. T able 2.18은 우리나라의 연도별 폐기물 발생량과 해양배출량은 나타내고 있다 (환경부, 1999). 최근 7년간 우리나라에서 발생하는 전체 폐기물의 연평균 6.8%가 해양에 배출되고 있으며 그 양은 매년 증가하는 추세이다.. - 29 -.

T able 2 .18 T otal am ount of w as te s and dumpe d v olum e of w as te s at s e a (Kore a ) Unit : 1,000T on/ Year. W astes Year. Amount of w astes. Discharging Vol. of w astes at sea. B/ A (%) Living Indu sterial SEOHAI DONGHAI DONGHAI T otal(A ) T otal(B) w astes w astes BYUNG BYUNG JEONG. 1992. 52,743. 27,412. 25,331. 1,990. 989. 343. 658. 3.77. 1993. 51,612. 22,959. 28,653. 2,465. 726. 707. 1,032. 4.78. 1994. 53,692. 21,243. 32,449. 3,291. 868. 1,236. 1,187. 6.13. 1995. 54,057. 17,447. 36,610. 4,170. 1,049. 1,740. 1,381. 7.71. 1996. 65,993. 18,214. 47,779. 5,014. 1,613. 1,998. 1,403. 7.60. 1997. 71,066. 17,484. 53,582. 5,643. 2,013. 2,216. 1,414. 7.94. 1998. 68,839. 16,279. 52,560. 5,976. 2,429. 2,140. 1,407. 8.68. 418,002 141,038. 276,964. 28,549. 9,687. 10,380. 8,482. 6.83. 계. T able 2.19는 미국 내 준설토 투기장의 분포와 투기역의 특성을 나타낸 것이다 (Paul, 1983). 미국에서 시행되고 있는 해양투기의 특징은 전체 투기장의 70%가 수 심이 1～20 m 인 천해역이며, 100 m 이하의 대륙붕에 86%가 지정되어 있으며, 심 해투기장은 많지 않은 것으로 나타났다. 심해에 투기하는 것은 심해지역까지 운반 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 다른 해역에 비해 물리 화학적으로 매우 안정되 어 있어 생물학적 분해률이 매우 낮고, 서식하는 생물들의 환경변화에 대한 적응력 이 극히 떨어져 환경에 미치는 잠재영향이 크기 때문인 것으로 사료된다. 투기면적 도 1.72 k m 2 이하가 48%, 1.34 k m 2 이하는 92%로 대부분 소규모이다. 이는 해역의 자정능력을 증대하기 위한 것으로 사료된다. 해안으로부터 거리는 5.6 km 이내의 연안역이 54%, 22.4 k m 이하는 95%로 주로 해안과 가까운 연안역에서 투기가 이 루어지고 있음을 알 수 있다. 일본의 해양투기해역은 A해역, B해역, C해역으로 구 분하고 있으며, C해역은 해안으로부터 50해리 바깥지역으로 규정되어 있다. A해역 과 B해역은 50해리 이내의 일본 전해역에 골고루 분포하고 있다. 폐기물의 해양투 기방법은 우리나라와 마찬가지로 집중식과 확산식으로 구분하여 규제하고 있다.. - 30 -.

T able 2 .19 D re dg e d - m aterial oc e an dum p s ite s in U S A. Location. New England New York Mid- Atlantic South Atlantic Caribbean Gulf coast South pacific L.A. San Francisco Portland Seattle Alaska. No. of Sites 5 6 10 16 4 50 5 5 8 17 1 3. Size. Depth ( m). (. Sh. Int. Dp. Sm. (1- 20). (21- 99). (> 100). (≤1.72). 1 5 10. 4 1 1. 13 49. 2 8 1 2. 2 4. 1 1 3 9. 2 1 3 6 19. 5 4 3. 1. 5 6 17 1 3. Distance from. 2. km ) Med (1.721.34). 3 5 5 10 4 22 5. shore(. km ). Int. Lg. Near. (≥1.34). (≤5.6). (5.622.4). 2 5 5 8 3 26. 3 1 5 8 1 18 5. 2 2 9. 5 5 13. 2. Dist (> 22.4). 6. 2 4 1. 1. 3. T otal. 130. 91. 21. 18. 62. 57. 11. 70. 53. 7. Percent of total sites. -. 70. 16. 14. 48. 44. 8. 54. 41. 5. 주) ① Depth : Sh =shallow, Int =intermediate, Dp=deep ② Size : Sm =small, Med=medium, Lg =Large ③ Distance : Int =intermediate, Dist =distant. 이와 같이 각국의 투기장 특성은 다소 차이가 있지만, 일반적으로 투기장의 조 건은 전체공사의 능률과 경제성 측면에서 중요한 역할을 하므로, 준설구역으로부터 의 운반경로와 이격거리, 투기장의 수심과 면적, 투기장의 기상조건, 투기장의 조류 와 해류, 투기토의 표사이동에 대한 검토, 어업 및 수산물 피해 검토, 환경오염방지, 투기장 허가 조건 등을 고려하여 지정되어야 한다. 2 .5 .2 제한 투기시 설 투 기법 준설토 처리법 중에서 매립처분에 의한 방법에는 별개의 제한투기시설을 축조 하여 시행하는 방법과 매립재로 활용하는 방법이 있다. 어느 경우에서든지 준설토 의 수송과정에서 제한투기시설에는 여수가 발생하게 되며 이를 처리하는 방법에 따라 투기장의 용량과 유지관리 및 주변환경에 미치는 영향 등이 결정된다. 제한투 - 31 -.