In-situ라 하면 지하수나 토양 오염을 제거할 때 직접 오염된 부분을 땅속에서 끄집어내어 정화하는 방법이 아니라 지표면 위로 오염물질을 추출해 내지 않은 채 지하에서 정화작업을 벌이는 것을 말한다.

일반적인 지하수 정화방법으로는 보통 in-situ가 쓰이지 않고 pump & treat이라는 기술을 사용해 왔는데 이는 오염된 지하수를 펌프로 뽑아내어 지표면 위에서 각종 기계장치를 통해 정화한 후 다시 지하로 분사해 넣는 과정을 말한다.

그러나 근래에 들어 정화방법의 발달과 여러 연구기관들의 협력으로 in-situ 방법이 가능해졌고, 지표면 위에서의 공간을 덜 이용한다는 점에서 비즈니스에 방해를 주는 일도 적다는 이유로 많은 업계에서 선호하고 있는 것으로 알려져 있다.

Underground Stripping(DUP, 지하에 증기를 고압으로 분사하여 오염물질들을 씻어 내리거나 유도성 있게 만들고 휘발이 용이하게 변이 시킨 뒤, 공기를 지하수 바닥면에서 뿜어내어 공기방울에 오염물질들이 흡착 제거되어 진공흡입관을 통해 추출하는 방식)이나 Steam Extraction(SEE, 증기를 지하로 분사하여 전기를 사용한 가열을 통해 진공 흡입으로 오염물질을 제거해 내는 방법), 또는 Hydrous Pyrolysis Oxidation(대부분의 오염물질이 유기 화학물질임을 감안하여 증기를 주입한 상태에서 오염물질을 산화시켜 제거하는 방식) 등이 현재 쓰이고 있다. 이러한 방법은 모두 열처리를 포함하는 방식으로써, 석유 화학물질 등의 휘발성 유기 물질의 제거에 가장 효과적이다.

일례로, 지하수 정화방법의 일반적인 pump & treat 방식으로는 일주일에 최고 30~50파운드(보통 10파운드)의 오염물질을 제거하는 것이 고작이나 앞의 in-situ 방법으로는 6주 동안 무려 30만파운드의 오염물질을 제거하는 성과를 보였다. 이는 일주일에 22톤에 달하는 4만6,000파운드 분량이며, 전통적인 pump & treat 방식으로 제거하였더라면 수년이 걸렸을 양을 단 6주에 끝낸 결과이다. 물론 지역의 토양 성분과 지하수의 깊이 두께, 토질 등 여러 가지 조건이 맞아야 가능했을 결과이나, 일반적인 방법과 비교했을 때 혁신적인 성과를 보인 것은 사실이다.

In-situ 제거 방식의 하나인 Hydrous Pyrolysis Oxidation(HPO)은 평균적으로 1년 동안의 제거작업 동안 실행 첫 7주 내에 7,000갤런의 석유화학 탄화수소 연료물질을 제거하는 것으로 알려져 있으며, 가격면에서도 1 cubic yard의 오염된 지하수나 토양 부피당 약 50달러로 경쟁력 있는 비용으로 인기가 있다.

기존의 정화방식은 오염물질들이 지하수 속에 잘 녹지 않는 단점을 보완할 수 없었고, 토질이나 알갱이에 단단히 흡착 고정되어 있는 이러한 물질을 떼어내는 데 실패하여 왔다.

그러나 현재의 방식(DUP/SEE)으로는 증기를 지하에 분사시키고 전기장치를 이용하여 지하 온도를 급속히 상승시켜 석유 화학물질을 유동성 있게 만들고 흡착 고정되어 있는 이러한 오염물질을 휘발성으로 변환시킨 뒤, 진공 흡입방식(vapor extraction)을 통해 추출 제거해 낸다.

HPO 방식 역시 증기 분사를 통해 지하 오염물질을 산화시키는데, DUP/SEE 방식처럼 오염물질의 유동성과 휘발성을 상승시켜 뽑아내기 보다, 불완전한 상태에 있는 오염물질을 완전 산화시켜 환경에 해롭지 않은 물질로 변형시키는데 중점을 둔다.

이러한 정화 과정은 전자 저항 측정기를 이용하여, 증기가 지하에 얼마만큼 그리고 수직과 수평적으로 분배되는 정확한 과정을 측정하고, 전기 가열 그리고 진공흡입의 상태가 얼마나 진전되고 있는지를 구체적으로 관찰하게 된다.

지하에 열을 전달함으로써 얻을 수 있는 효과로는, 유동성과 휘발성의 상승, 증류현상, 산화 및 소각효과, 확산율의 상승, 유체 점도 (점착력)의 하강 등이 있는데, 하나를 더 첨가하자면 온도의 상승은 미생물의 작용과 탄화 수소물질의 분해를 촉진시키는 장점을 들 수 있다.

HPO 방식을 적용할 수 있는 오염물질로는 위에 열거한 것처럼 가열로 인해 효과를 볼 수 있는 물질이어야 하는데, 여기에는 대부분 석유화학물질, 연료물질 등이 포함되며, 무거운 타르물질, 염화 탄화수소(세탁소의 perc), 공업용 용매 등이 있다.

Volatile Organic Compound(휘발성 유기물질) 역시 효과를 볼 수 있는데, 개솔린 산화제인 MTBE, 세탁소의 화공약품인 PERC(PCE) 또는 TCE 등의 경우 물보다 비중이 높기 때문에 지하수 바닥으로 스며들어가 기존의 정화작업을 용이치 않게 하는 경우가 많다.

PCE/TCE 물질은 휘발성이 높음에도 불구하고 일단 콘크리트나 아스팔트가 없는 흙에 유입되면 토양속 수분과의 반응과 틈새 사이를 이용해 빠른 속도로 새어 들어가, Clay Layer등 침투가 어려운 층이 특별히 두껍게 형성되어 있지 않을 경우, 지하수 바닥으로 직접 퍼져들어 확산된다.

일반적으로 사용하는 저장용 탱크로는 55갤런을 사용하는 데, 조사된 바에 따르면 15갤런의 TCE가 엎질러져 지하수까지 침투할 경우 약 30피트 나비에 300피트가 넘는 길이의 지하수가 7피트의 깊이로까지 오염될 수 있고, 또한 이 경우의 지하수 오염 농도는 최대 허용수치를 훨씬 웃도는 100ppb임을 생각해 보면 사용자들이 55갤런짜리 TCE/PCE 저장용기를 사용할 때에 얼마나 조심해야 하는지 알 수 있다.

문의: JMK 환경회사
(800) 900-1511