상식적으로 생각했을 때, 지하수 오염이 큰 문제가 되는 경우로는 샌타모니카의 식수 오염 경우와 같이 식수용으로 쓰여지는 지하수가 오염되었을 때라고 볼 수 있다.

롱비치 등의 해안가를 비롯해 바다와 인접한 곳의 지하수는 그 깊이가 얕을 뿐만 아니라 주 지하수맥에서 갈라져 나온 여러 가지의 Perched Water(가지 지하수)로 구성되어 있는데, 밸리지역이나 내륙지방에 비해 이동 속도, 깊이, 길이 등에 있어 대단히 다른 특성을 보인다. 일례로 50피트 간격으로 떨어진 두 위치에 구멍을 파서 이러한 Perched Water 지하수의 깊이를 재었을 때 한쪽은 10피트 또 한쪽은 20 피트의 깊이로, 연장된 지하수맥으로 보기에 힘든 경우가 많은 것이 사실이다.

오렌지카운티에서 식수용으로 사용되는 지하 수맥과 달리 LA카운티 지역의 지하수는 대부분 식수용으로 쓰이지 않는 데다 많은 Perched Water로 구성되어 있어 정부 환경국에서는 비교적 다른 시각으로 오염 문제를 다룬다고 볼 수 있으나, 일단 Perched Water가 오염되었을 경우 물론 식수용으로 쓰여지지 않더라도 지하수의 수맥에 영향을 미쳐 강이나 농업용 및 여타의 산업용수로 사용되는 수자원을 오염시킬 수 있다는 점에서 정화와 감시의 대상이 되고 있다.

지하수를 오염시키는 독성 화학물질은 쓰레기 매립장, 부패용 탱크(Septic Tank), 광산, 농업 활동 지하 탱크나 화학물질 저장 탱크의 누출 또는 불법 매립 등에서 비롯될 수 있으며, 주유소, 세탁소, 인쇄소 등의 폐물질을 수송하는 하수관의 누출 또는 이러한 물질이 지표면상으로 유출되어 지하수층으로 흘러들어 갈 때 역시 발생할 수 있다.

지난번에도 설명한 바와 같이 지하 토질층 내부의 작은 흙 알갱이 사이 공간은 수분과 공기로 차 있는데, 만약 오염물질이 침투하게 되면 특성에 따라 유기물질을 함유한 토질 알갱이의 표면에 흡착되어 유산소 미생물 분해작용을 통해 제거되기도 하나 많은 경우 오염물질이 유기성일 때에 산화작용으로 인해 유독성이 상실될 수도 있다.
기름이나 석유화학 물질등 물보다 비중이 낮은 오염물은 지하수 층의 윗부분에 위치한 표면 장력층(Capillary Zone)에 떠있는 반면 MTBE(개솔린 산화제)나 펄크(TCE, PCE-세탁소 등의 기름때 제거 유기 용매) 등의 경우는 지하수의 바닥에 가라앉게 되어 떠 있는 물질과는 전혀 다른 이동 패턴을 보인다.

지하수 오염원으로 간주되는 문제의 부지로부터 상류와 하류에 지하수 이동 방향에서 직각으로 세 위치에 지하수 관측공을 설치하여 오염원을 먼저 확정한 뒤 추가 관측공을 설치하여 정확한 지하수 오염지역을 확정해 내는 것이 급선무로 간주된다.

현재 개솔린으로 오염된 지하수를 정화하는 데 사용되고 있는 방법에는 탄소 여과장치(Carbon Filtration)와 공기 흡착법(Air Stripping)이 있는 데, 오염 정도가 매우 심각한 지하수의 경우에는 탄소 매체를 교체하는 데 드는 비용이 막대하다는 이유로 탄소 여과방식은 선택되지 않는 경우가 많다. 공기 흡착법은 오염된 지하수를 퍼내어 분사할 때 공기와 접촉 또는 마찰을 시켜 액체상태의 오염물질(대부분 휘발성)을 공기 속으로 전환시켜 지하수를 정화하는 방식이다.

좀더 정화장치 운영의 효율성을 높이기 위해 근래에는 제거된 탄화수소(개솔린 등의 연료 성분)를 소각 또는 산화시켜 발생되는 열을 에너지로 사용하기도 한다. 개솔린으로 오염된 물을 분사하여 공기와 접촉시킴으로써 액체상태로 녹아 있는 개솔린을 기화시켜 제거하는 분사 기화(Spray Aeration) 방식은 이미 효과적으로 사용되고 있고, 제거된 기화상태의 개솔린을 태워 에너지를 얻은 후 일반 차량에 부착된 저렴한 가격의 촉매 변환장치(Catalytic Converter)를 이용하여 배기개스의 공기오염 성분을 제거해 내는 방법까지를 일련의 작동 과정에 포함시킴으로써 과거의 지하수 정화 비용은 근래 이러한 기술의 발달로 인해 대폭 절감되었다.

분사 기화방식(Spray Aeration)은 원리에 있어 공기흡착법(Air Stripping)과 원리에 있어 크게 다르진 않으나 몇가지 다른 적용 방법을 갖고 있다. 탄화수소로 오염된 물의 표면에 빠른 속도로 공기를 마찰시켜 휘발성이 높은 오염물질이 기체 상태로 기화됨을 이용한 원리가 공기 흡착법이라면 분사 기화방식은 반대로 이해할 수 있다.

오염된 물을 정해진 속도의 공기가 흐르고 있는 분사실 속에서 분사할 때 미세한 물방울 속에 녹아있는 개솔린 성분이 기화하여 공기중의 흐름으로 변환된다는 것으로 볼 수 있다. 다른 차이로는 분사 기화방식은 공기/물 마찰실을 채우는 물질(packing material)이 필요 없어, 운영이나 수리 비용이 절감된다는 점이 있다.

물이 압력이 비교적 낮은 산꼭대기에서 섭씨 100가 안되는 온도에서 끓듯이, 압력이 줄어들면 액체상태의 오염물질이 기체상태로 기화하는 온도가 낮아진다. 또한 일정한 압력에서 온도를 높여주면 탄화수소 오염물이 더 쉽게 기화한다. 이러한 원리를 잘 이용하여 진공상태에서 고온의 물을 분사하여 분사 기화방식을 적용하면 개솔린 성분을 비교적 쉽게 기화시킬 수 있다.

진공 펌프는 지하수 흡입공(Extraction Well)을 통해 물 속에 녹아 있는 탄화수소를 기화시켜, 지하수에서 분사 기화방식을 거쳐 공기 흡착상태로 기화된 개솔린 기체와 합류된 뒤 추가연료를 주입한 엔진 속에서 소각된다. 이를 토양 진공 흡입방식(Soil Vacuum Extraction System)이라 한다.

이러한 엔진에서 탄화수소를 소각시킨 뒤 배기개스는 촉매 변환장치를 통해 대기 중으로 배출되기 때문에 탄화수소가 대기 오염을 일으킬 염려는 전혀 없다. 하수 흡입공에서부터 엔진까지의 경로는 완전 진공상태에서 이루어지기 때문에 오염 탄화수소가 누출될 가능성 역시 매우 적다고 볼 수 있다. 엔진에서 발생되는 동력이 정화장치 전반의 기계를 작동하는 유일한 힘이기 때문에 엔진을 중단시킴으로 해서 모든 기계 작동은 정지되며, 지하수 흡입공을 진동으로 작동하는 펌프 역시 엔진 동력을 바탕으로 움직이므로 기계 고장, 압력 저하, 진공 상태 유지의 불균형, 유압의 하강, 엔진 과열, 순환수의 수압 문제 등으로 오염물질이 누출되어 대기 오염을 일으킬 염려가 있는 상황에서는 엔진 작동을 중단시킴으로써 예방할 수 있다.

진공 흡입방식은 지하수 표면에 떠있는 휘발성 탄화수소물(Free Product)을 제거하는 데에도 효과적이다. 기존의 물 표면을 걸러내는 방식은 수면 긴장력(Capillary Force)을 이용하여 행해지므로, 떠 있는 오염물질의 층이 점점 얇아짐에 따라 정화 효율이 떨어지는 데 반해, 진공을 사용하게 되면 이런 긴장력으로 약화된 힘과 상관없이 오염 물질을 뽑아낼 수 있는 장점이 있다.

문의: JMK 환경 회사
(800) 900-1511
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