기존의 PERC 오염 토양을 정화하는 방법으로 주로 쓰여왔던 진공 흡입 방식(VES, Vapor Extraction System) 또는 오염 토양을 파내어 버리고 새 흙으로 메워버리는 Excavation & Disposal(ED)에 대한 기술적, 경제적인 측면에 대해서는 이미 자세히 설명을 해드린 바가 있다.

VES의 경우, 진공 흡입관을 땅 속에 박은 후 진공 압력으로 땅속 알갱이 사이에 퍼져 있는 PERC를 흡입해 내어 탄소 여과기를 통해 이러한 오염물질을 걸러낸 후 정화된 공기를 대기로 분출해 내는 방법이 쓰인다. 그러나 주유소 등 석유 화학물질에 사용되는 VES는 석유 화학물질을 함유한 공기를 흡수해낸 뒤 연료로 소각시켜 발생된 열을 에너지로 사용하기 때문에 PERC의 경우에 비해 정화비용이 비교적 덜 든다는 면이 있다. ED의 경우, 세탁소의 콘크리트 바닥을 부수고 오염된 만큼 깊이의 흙을 파내어야 되므로 오염을 완전 제거한다는 이점이 있다는 것은 사실이나 중장비가 동원되어야 하며 콘크리트 기초를 다시 해야 하는 번거로움 등 게다가 정화가 진행될 때에는 VES의 경우에 반하여 영업을 할 수 없다는 단점이 있다.

VES는 일단 땅 속에 진공 흡입관만 박아두는 공사가 하루 정도면 마무리되고 그 이후로는 영업 자체에 지장을 미치지 않는 상태에서 지속적인 토양정화가 진행되므로 ED에 비해 편리하다고 생각할 수도 있으나 보통 매월 2만~3만달러가 드는 정화와 장비 운영비에다가 최소 1년, 길게는 2~3년이 걸릴 수도 있는 문제이고 보니 정화비용이 쉽게 몇십만달러를 초과할 수 있게 된다.

이에 비해 ED의 공사기간은 몇 주일이며 오염된 토양을 버리는데 드는 비용에 따라 정화비용이 결정된다. 보통 VES에 비해 가격면에서 훨씬 저렴할 수 있다는 장점이 있으나 비즈니스를 몇 주간 운영할 수 없는 데에서 비롯되는 손실을 감안하여 결정할 일이다.

Vapor Extraction System 또는 VES로 알려져 있는 이 토양 정화 기술은 지하수 관측공과 유사한 Boring(천공) 작업을 사용하며 VES Well (기체 추출공)과 함께 관측공을 설치하여 정화의 진행작업 및 효율성을 진단한다. 각각의 기체 추출공은 진공 발생기를 지표면에 장착하여 강한 압력의 진공을 발생시킨다.

지하 토양 속의 기체는 이러한 진공 압력으로 인해 추출공으로 빨려 들어가 바깥으로 수집되는데 이때 지하의 오염물인 휘발성 유기 화학물(Volatile Organic Carbon 또는 VOC)은 기체의 흐름으로 인해 휘발되어 토양 알갱이 자체나 알갱이와 알갱이 사이의 공간에 흡착되어 부분 제거된다. 제거되지 않은 유기 화학물질은 기체상태로 빨려나와 추출공 끝에 연결되어 있는 진공 압력발생 장치로 들어가는데 이 장치에는 엔진이 장착되어 휘발성 오염물질을 산화 연소시키는 작용을 하거나 탄소 여과기가 장착되어 PERC 등의 물질을 여과시킨다. 이렇게 설치된 VES는 주위의 지하수 관측공들과 함께 지하에서 생성된 진공 압력의 크기를 측정하고 각기 다른 깊이에서 과연 효율적으로 오염물질을 제거해 낼 수 있는 지를 판단하게 된다.

지하에서 흡입되는 기체가 엔진으로 유입되는 통로에 외부의 공기와 소통할 수 있는 틈새(Dilution Valve)를 초반에는 많이 열어 놓아서 진공 압력이 그다지 크지 않으나, 기체의 흐름 속도와 진공상태가 자리를 잡아감에 따라 이러한 틈새 밸브는 점차 줄여서 마침내 닫히게 된다. 결국 최대 가능한 진공 압력이 생기고 각 추출공을 중심으로 최대 허용치의 진공압력이 생성되게 된다. VES 시험은 보통 두 시간 동안 쉬지 않고 진행되며 호스나 게이지 등을 바꾸기 위해, 그리고 토양 내부의 압력이 다시 평형을 이루기 위해 필요한 약 10~25분을 쉰 후 두세 차례에 걸쳐 시행된다.

각각의 추출공에서 채취된 기체 샘플은 1리터 용기에 담아지는데 주의해야 할 점은 외부의 공기와 소통할 수 있는 틈새를 완전히 막은 상태에서 최대 가능한 진공상태가 유지된 채 행해져야 한다는 것이다. VES 시험에서 얻고자 하는 것은 Radius of Influence(영향 반경), 바꿔 말해 진공의 중심인 추출공을 원의 중심이라고 할 때 과연 얼마만큼 멀리 진공효과가 미치는 지이다. 보통 발생되는 최대 가능 진공 압력수치의 1%까지가 미치는 거리를 말하는데, 발생시키는 진공압력이 커질수록 지하 토양 내부에서 유도되는 기체의 흐름 속도가 빨라지는데, 추출공의 위치와 지질 환경에 따라 같은 압력을 가해도 훨씬 빠른 기체 흐름이 유발되는가 하면 아무리 높은 압력을 가해도 기체의 흐름이 그다지 효과적으로 상승하지 않는 경우도 있다.

오염 정도에 따라 물론 다르나, 수십만 ppmv(기체 부피의 100만분의 일 단위)의 탄화수소가 추출되어 나오는 경우가 대부분이다. 저압 진공방식은 기체의 흐름 속도를 높이는데 높은 진공 압력이 필요하지 않은 추출공에 적합하며 모래나 자갈 또는 알갱이가 굵은 실트 토양에 맞다. 10~20피트의 영향 반경이 생성되는 것이 보통이다. 고압 진공방식은 비교적 투과가 힘든 찰흙 또는 알갱이가 적은 모래 실트 등에 적용되는데, 기체의 흐름이 저압 진공방식에 비해 용이하지 않은 이유로 몇배 이상의 진공압력이 필요하다.

다음주에는 수소를 투입하여 독성 PERC를 무해한 화학물질로 변환시키는 방법을 소개하겠습니다.