○ 연구의 배경 및 필요성
- 충남 청양군 남양면 구룡리에 위치한 구봉광산의 폐기물 적치장에서는 침출수가 현재까지 지속적으로 유출되고 있으며,
광산폐기물 적치장에 접한 구룡천으로 유입되는 소하천 바닥에는 황갈색 침전물이 존재함 (충남연구원, 2019).
- 청양군은 구봉광산 일대의 관광자원 개발계획을 발표하였으나 (2020.06.11. 매일경제), 구봉 금광산의 재개발 가능성(2017.07.19., 중앙일보)과
금광개발로 인한 주민과 환경에 미치는 중금속 오염에 대하여 지역주민들의 불안감이 잔존하고 있음.
- 2020년 09월 구봉광산의 광산폐기물매립지 주변을 사전 조사한 결과, 누출수와 황갈색 침전물이 존재하였으며, 이들은 하수관을 통해 인접한 구룡천으로 유입되고 있음.
- 폐광산 또는 광산폐기물매립지 기원 유출수/침출수는 하천을 통해 이동하는 과정에서 주변 환경에 다양한 악영향을 미치게 됨
(1) 침출수 유입에 의한 직접적인 하천의 수질 오염
(2) 홍수시기 하천수위 상승에 의한 하상퇴적층 오염
(3) 하천수/지하수를 이용하는 농작물에 중금속 오염 영향
(4) 하천에 인접하여 지하수 양수 시 중금속 오염이 지하수로 확산
(5) 중금속오염에 의한 하천 생태계와 비오톱(biotope) 파괴
- 지표수-지하수 혼합대 환경(Hyporheic environment)은 지표수와 지하수, 이들의 동력학적인 혼합이 일어나는 하천 바닥이나 주변 지층을 의미하며, 물질 순환의 통로/ 생물의 서식지, 피난지, 산란지 제공 등을 기능을 수반하여, 생태계 유지에 핵심적인 환경 단위로 작용함.
- 용존상태의 철, 망간 그리고 중금속 농도가 높은 광산폐기물 침출수가 하천으로 유출되는 과정 중 혼합대에서 하천수와 혼합될 경우, 환원 상태에서 산화 상태로 변하며 철, 망간 산화물이 침전될 수 있음.
- 침전된 산화물은 중금속의 흡착제 역할을 할 수 있으며, 또한 다른 중금속들의 공침(co-precipitation)이 발생함으로 중금속 오염확산을 방지하는 기작으로 작용함.
- 혼합대에 축적된 중금속 성분들은, 홍수 등에 의해 하천의 산화-환원 환경이 변함에 따라 다시 중금속의 재용출(redissolution)이 발생하여 오염의 재확산이 발생할 수도 있음.
- 혼합대에 중금속이 축적될 경우, 하천 바닥에 서식하는 저서생물이나 그를 먹이로 하는 어류들도 중금속에 노출이 될 수 있음.
- 중금속이 어류의 몸 속에 축적되면 그 어류는 중금속을 이동시키는 수송체 뿐만 아니라 또 다른 오염원이 될 수도 있음.
- 청양군의 관광자원 개발계획을 환경친화적이며 지속가능한 방식으로 성공시키기 위해서는, 잠재적 오염원으로 남아있는 구봉광산
폐기물적치장의 안정적 관리와 함께, 현재진행형인 누출 침출수의 환경영향에 대한 과학적 이해를 바탕으로 하는 체계적인 대책수립과 실행이 필요함
○ 연구의 목적
- 연구의 목적: “광산폐기물적치장 침출수에 의한 지표수-지하수 혼합대 환경(Hyporheic environment)의 중금속 오염 현상을 과학적으로 규명함”
- 구체적으로, 충남 청양군 남양면에 위치한 구봉광산 주변지역의 하천수, 지하수 뿐만 아니라, 지표수-지하수 혼합대(Hyporheic zone)의 특성과 상호간의 관계를 이해하고, 혼합대의 중금속 오염가능성, 수문 시스템과 생태계에 미치는 영향을 과학적으로 평가하고자 함.
- 연구 결과를 토대로 폐광산 지역의 환경친화적 관리방안과 관광자원화 정책에 활용될 수 있는 과학적 기초정보를 제공하고자 함.
○ 국내외 선행연구 동향 기술
- Byrne, P.B., et al. 2018. Water quality impacts and river system recovery following the 2014 Mount Polley mine tailings dam spill, British Columbia, Canada. Applied Geochemistry 91 (2018) 64-74. - Johnston, S.G., et al. 2020. Antimony and arsenic speciation, redox-cycling and contrasting mobility in a mining-impacted river system. Science of the Total Environment 710 (2020): 136354. - Bryant, S.R., et al. 2020. Seasonal manganese transport in the hyporheic zone of a snowmelt-dominated river (East River, Colorado, USA). HYDROGEOLOGY JOURNAL (2020) 28: 1323-1341.
- 현윤정 외. 2014. 지속가능한 지표수-지하수 혼합대 관리방안. 한국환경정책·평가연구원.
- 현윤정, 김윤승 외. 2013. 지표수-지하수 혼합대의 환경측면 및 관리범주 연구. 한국환경정책·평가연구원.
- 한국지질자원연구원. 2019. 기후변화대응 지하수/지열 확보 및 생태보전 융합기술(Terra-4G) 개발. 최종(연차)보고서.
- 한국건설기술연구원. 2020. 하천 시스템의 잠재적 온실가스 배출 및 생태서식지 평가를 위한 온도 분포 센싱을 활용한 하상형태와 혼합대 흐름 분석. 중견연구자지원사업 최종(결과)보고서.
- 오용화 외. 2020. 수리지화학적 추적자(222Rn, 주요용존이온)와 미생물 군집 분석을 통한 도심 지역 하천에서의 지하수 유출 특성 평가.
한국지하수토양환경학회지 Vol. 25(2), p. 16~23.
○ 연구의 목표
- 충남 청양군 남양면에 위치한 구봉광산과 광산폐기물적치장의 침출수 가 하천과 지하수에 미치는 영향의 정량적 평가.
- 지표수-지하수 혼합대의 시공간적 화학적 특성 평가
- 지표수-지하수 혼합대 관리에 대한 필요성과 정책 활용방안 제언 ○ 연구의 추진 전략 및 방법
- 청양군청 사회적경제과 에너지팀 협조를 통한 구봉광산 광해방지사업 도면 및 현장 접근성 확보.
- 한국광해관리공단 협조를 통한 광산폐기물적치장 관련 자료 확보. - 지표수-지하수 혼합대, 하천수, 지하수에 대한 시공간적 현장조사와
실험실 분석.
- ICT 기술을 적용한 실시간 자동모니터링 체계 구축
○ 주요 연구내용
1) 구봉광산 광산폐기물적치장이 하천과 지하수에 미치는 영향 평가.
- 구봉광산과 광산폐기물적치장 주변 지하수와 하천수 그리고 침출수의 체계적 시료채취 및 화학적 분석.
- 물시료의 산소-수소동위원소 분석을 통한 지하수, 하천수, 침출수의 상호관계 파악.
2) 지표수-지하수 혼합대의 시공간적 화학적 변화(spatio-temporal variation) 특성 평가
- 갈수기-풍수기 계절특성 현장조사 및 실험실 분석.
- 하천 구간별 현장조사 및 실험실 분석.
- 혼합대의 깊이별 현장조사 및 실험실 분석.
3) 지표수-지하수 혼합대 관리에 대한 필요성과 정책 활용방안 제언
- 현장조사와 실험실 분석결과를 해석하고 그를 바탕으로 한 관리방안 제시
- 관련 지자체와 회의 후 정책 활용방안 모색.
○ 주요 키워드: 광산폐기물, 침출수, 중금속 오염, 지표수-지하수 혼합대, 생태계.
