Research Paper

Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers. 31 December 2022. 607-618
https://doi.org/10.32390/ksmer.2022.59.6.607

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 본 론

  •   연구지역 및 현황

  •   연구방법

  •   연구결과

  • 결 론

서 론

안동댐 상류 지역은 낙동강 발원지 황지연못이 위치하는 강원도 태백시와 경북 봉화군 석포면, 소천면, 법전면 및 명호면 등에 걸쳐 있으며, 황지천이 낙동강으로 유입되면서 안동댐에 이르게 된다. 이 지역은 과거 광산개발이 활발하게 이루어졌으며, 현재 일부 가행 광산과 다수의 휴 ․ 폐광산이 낙동강 본류 및 지류에 인접하여 위치하고 있지만 적절한 환경관리가 부족한 실정이다. 대표적으로 송정리천에 위치한 연화광산은 과거 Pb 50.8만 톤과 Zn 97.5만 톤을 생산해 국내에서 가장 많은 납과 아연을 생산하였으며(KMA, 2012), 광산개발에 따른 광물찌꺼기가 약 2백만 m3 및 폐석 4백만 m3이 발생한 것으로 보고되었다(MOE, 2005a). 이러한 광물찌꺼기는 광산부지 주변 대현리와 고수골에 적치하였고, 현재 고수골은 태백레이싱 스노우테마파크 부지로 활용 중이다. 또한, 연화광산 다음으로 생산량(Pb 14.1만 톤, Zn 26.4만 톤)이 많은 장군광산은 가천에 위치하고 있으며, 현재도 광산이 운영 중(현 성안자원)에 있고, 대규모 광물찌꺼기 적치장이 광산 계곡부 사면을 따라 위치하고 있다(MOE, 2005a). 또한, 골포천에 인접한 쌍전광산은 텅스텐 정광(WO3 70%) 약 360톤을 생산하였으며, 광산부지 내 및 하부 하천과 인접하여 광물찌꺼기가 적치되어 있는 것으로 보고되었고(MOE, 2002; KMA, 2012), 2009년 광물찌꺼기 유실방지 사업이 진행되었다(KOMIR, 2009).

최근 이 지역에 위치한 휴 ․ 폐금속광산, 영풍 석포제련소 및 안동댐 퇴적물에 대한 환경문제가 사회적으로 부각되면서 안동댐 퇴적물 및 상류 지역 오염원에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다(Park et al., 2012; MOE, 2016; Kim et al., 2020; Kim, 2021). 특히, 광산 개발 중에 발생된 광물찌꺼기가 강우 및 태풍 등의 기상현상에 의해 대규모로 유실되어 낙동강 본류 양안에 퇴적되어 있어 이러한 광물찌꺼기 퇴적층에 대한 적치 위치와 규모 파악을 위한 조사와 오염도 분석 등을 수행하였다(KOMIR, 2010; Kim et al., 2016; Hong et al., 2016). KOMIR(2010)에 의하면 안동댐 상류 약 91 km 구간에서 175개 지점에 광물찌꺼기 퇴적층이 존재하고, 퇴적량은 약 8,843 m3인 것으로 평가하였다. 또한, Hong et al.(2016)은 광물찌꺼기 내 중금속 함량을 평가하고 퇴적 광물찌꺼기 재유실에 대한 적절한 관리의 필요성을 강조했다. 하지만, 이러한 연구결과는 주로 퇴적 광물찌꺼기의 현황 파악과 중금속 함량 등을 평가하는 목적으로 진행되었으며, 낙동강 및 주변 환경에 미치는 영향을 평가하기에는 한계가 있었다.

이에 본 연구에서는 낙동강 상류 황지천에서 안동댐에 이르는 낙동강 본류에 대한 퇴적 광물찌꺼기 현황과 상태 및 중금속 오염농도를 평가하고, 광물찌꺼기 내 중금속의 존재형태, 용출 특성 및 재유실에 따른 영향 등을 종합적으로 검토하고자 하였으며, 이를 통해 안동댐 상류 지역 퇴적 광물찌꺼기에 대한 오염특성 평가 및 환경관리를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

본 론

연구지역 및 현황

연구지역 공간적 범위 및 지질

연구지역의 공간적 범위는 강원도 태백시 구문소 하류에서 시작하여 경상북도 봉화군 명호면에 걸쳐 흐르는 황지천과 낙동강 약 55 km 구간을 대상으로 연구 범위를 설정하였다(Fig. 1). 이 구역의 상류에는 태백시 도심지가 위치하고 있으며, 하류는 안동댐으로 이어지고 있다. 특히, 태백시에는 과거 석탄광산 개발이 활발했던 지역으로 현재까지도 대량의 석탄 폐석 및 산성광산배수 등이 인근 수계에 영향을 미치는 것으로 확인되었다(Jung and Min, 2001; Oh et al., 2005; Choo et al., 2019; MOE, 2022). 또한, 연구범위 시작지점인 구문소 하류 약 8.5 km에 영풍 석포제련소가 위치하고 있으며, 기타 산업시설 및 수계에 영향을 미칠 수 있는 시설 등은 없는 것으로 확인되었다. 연구지역 내 지질분포를 보면, 낙동강 상류 지역에는 홍제사 화강암 및 분천 화강편마암이 분포하고 하류로 내려가면서 율리층군, 춘양 화강암 및 소백산 편마암복합체 원남층군 등이 분포하고 있다(Fig. 1).

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Fig. 1.

Geology and locations of main stream (Nakdong river), tributaries, and mines in the study area.

연구지역 하천 현황

연구지역의 하천은 태백시에서 시작되는 황지천이 철암천 및 송정리천과 합류하여 낙동강 본류를 형성하여 안동댐에 이르게 된다. 즉, 황지천과 낙동강을 본류로 구분할 수 있으며, 철암천, 송정리천, 석포리천(석계천과 합류), 골포천, 회룡천, 분천리천, 현동천, 덕신천, 가천, 재산천, 법전천 및 운곡천 등 약 13개의 크고 작은 지방하천 및 지류들이 본류에 합류된다(Fig. 1).

연구지역 광산 현황

연구지역 내 광산현황을 파악하기 위하여, 광해통계연보(KOMIR, 2018) 및 관련 보고서(MOE, 2005b; MOE, 2006; KOMIR, 2010) 등을 활용하여 낙동강 본류 및 지류에 분포하는 광산에 대해 조사를 수행하였다. 그 결과, 연구범위 내 분포하는 광산은 총 97개소로 이 중 2개소는 가행 중이고 95개소는 휴 ․ 폐광산으로 확인되었으며, 금속광산은 총 97개 광산 중 53개소(54.6%), 비금속광산 38개소(39.2%) 및 석탄광산 6개소(6.2%)가 분포하는 것으로 나타났다(Fig. 1). 또한, 97개 광산 중 주요 오염원인 광물찌꺼기가 존재하거나 적치장이 조성된 광산은 13개소(연화, 쌍전, 장군(현 금호), 양곡, 다덕, 풍정, (가)붓든, 삼용, 산막, 구마1, 구마2, (가)눌산리 및 분천(1) 등)로 확인되었고, 53개소는 폐석이 확인되었고 13개소는 갱내수가 유출되는 것으로 조사되었다(Fig. 2).

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Fig. 2.

Types of mines and contamination sources from mining activities in the study area.

연구방법

퇴적 광물찌꺼기 현황 조사

연구지역 내 퇴적 광물찌꺼기 분포 현황을 평가하기 위하여 한국광해광업공단(KOMIR, 2010)의 자료를 참고하여 현장 조사를 수행하였다. 즉, 구문소 인근에 위치하는 과거 연화광산 광물찌꺼기 적치장(현 태백레이싱 스노우테마파크)에서 시작하여 황지천 및 낙동강을 따라 광물찌꺼기 퇴적층의 위치, 현황 분석 및 시료채취를 수행하였다. 현황조사는 줄자, 스타프(staff) 및 핸드오거(hand auger) 등을 이용하여 적치량 및 노출규모를 파악하였고, 광물찌꺼기 퇴적층의 퇴적형태를 ① 지표에 노출된 형태(지표노출), ② 광물찌꺼기 퇴적 후 시간경과에 따른 새로운 퇴적층에 의해 매립된 형태(퇴적층 협재) 및 ③ 새로운 퇴적물과 혼재되어 분포하는 퇴적물 혼재로 구분하여 조사를 수행하였다.

퇴적 광물찌꺼기 시료채취

시료채취는 광물찌꺼기 퇴적층이 발견된 모든 지점을 대상을 수행하였으며, 접근이 어려운 지역은 채취지점에서 제외하였고, 퇴적 깊이에 따라 0~30 cm, 30~60 cm 및 60~100 cm 간격으로 심도별 시료를 채취하였다. 또한, 광물찌꺼기 퇴적층이 지표수 및 강우 등 자연현상에 의해 교란되어있는 경우, 광물찌꺼기 퇴적층 유실(최초 퇴적 후 재유실)에 따른 영향을 평가하기 위하여 광물찌꺼기 퇴적층을 기점으로 오염 확산 방향에 대해 추가적인 토양(하천 유역 내) 시료채취를 수행하였다(Table 1).

Table 1.

Number of samples and analysis methods for deposited tailings

Deposited tailings samples Soil for evaluation of separated tailings (point) Target
elements
Top
(0~30cm)
Medium
(30~60cm)
Deep
(60~100cm)
Number of Samples 80 14 2 37(16) As, Cd, Cu, Pb, Zn
Analytic methods Aqua regia, KSLP(17 samples), SE(8 samples) Aqua regia

KSLP: Korean standard leaching procedure, SE: Sequential extraction.

퇴적 광물찌꺼기 분석

퇴적 광물찌꺼기 및 재유실 평가용 토양시료의 분석은 토양오염공정시험기준에 준하여 As, Cd, Cu, Pb 및 Zn을 대상으로 수행하였으며, 퇴적 광물찌꺼기 일부 지점에 대해서 폐기물 용출시험(KSLP)을 적용하여 분석을 수행하였다(Table 1). 또한, 광물찌꺼기 내 As 및 중금속의 존재형태를 규명하기 위하여 연속추출(Sequential extraction)법을 적용하여 평가하였다(Table 1). 연속추출법은 As 및 중금속이 광물찌꺼기 입자에 어떠한 화학적 결합 형태로 존재하는지 평가하는 방법으로 주변 환경에 변화에 쉽게 용출될 수 있는 용출형(exchangeable) 단계에서부터 이동성이 매우 낮은 잔류형(residual) 단계까지 총 5단계로 구분하여 표현할 수 있다. 이러한 연속추출법은 As의 경우, Wenzel et al.(2001) 방법을 적용하였고(Table 2), 중금속(Cd, Cu, Pb 및 Zn)은 Tessier et al.(1979) 방법을 활용하여 평가하였다(Table 3).

Table 2.

Sequential extraction procedure for As

Fraction Extractable phase Chemical extractions Reference
Non-specifically bound 0.05M (NH4)2SO4Wenzel et al., 2001
Specifically bound 0.05M (NH4)H2PO4
Amorphous Fe-Al oxide bound 0.2M NH4-oxalate buffer (pH 3.25)
Crystalline Fe-Al oxide bound 0.1M ascorbic acid +
0.2M NH4-oxalate buffer (pH 3.25)
Residuals aqua regia (3 : 1 = HCl : HNO3) MOE, 2018
Table 3.

Sequential extraction procedure for heavy metals (Cd, Cu, Pb, and Zn)

Fraction Extractable phase Chemical extractions Reference
Exchangeable 0.5M MgCl2 (pH 7.0) Tessier et al., 1979
Bound to carbonates 1M NaOAc (pH 5.0) with acetic acid (HOAc)
Fe-Mn oxides 0.04M NH2OH-HCl in 25% (v/v) HOAc
Organic matter 0.02M HNO3 and 30% H2O2 adjusted to pH 2 with HNO3
+ 30% H2O2 (pH 2 with HNO3)
+ 3.2M NH4OAc in 20% (v/v) HNO3
Residuals aqua regia (3 : 1 = HCl : HNO3) MOE, 2018

연구결과

퇴적 광물찌꺼기 현황조사 결과

강원도 태백시 구문소 하류에서 시작하여 경상북도 봉화군 명호면에 걸쳐 흐르는 황지천과 낙동강 약 55km 구간을 대상으로 퇴적 광물찌꺼기 현황조사 결과, 일부 접근이 제한적인 지점을 제외하고 총 80지점에서 퇴적 광물찌꺼기를 확인하였다(Fig. 3). 퇴적 광물찌꺼기는 주로 승부역 하류 지역에 분포하는 것으로 확인되었으며, 회룡천이 유입되는 비동역 인근에서 시작해서 재산천이 유입되는 지점에 주로 퇴적되어 있는 특징을 보이고 있다. 이 지역들은 상류 석포제련소 인근과 하류 명호면 일대와 비교하여 굴곡이 많아 좋은 퇴적환경을 형성하고 있어 광물찌꺼기뿐만 아니라 모래도 많이 퇴적되어 있는 지형적 특징을 보이고 있다.

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Fig. 3.

Map showing the location of sampling points for the deposited and re-lost tailings.

현장조사 결과를 KOMIR(2010)에서 확인된 광물찌꺼기 퇴적 175개 지점과 비교하면 약 95지점의 차이를 보이고 있다. 이는 연구범위 차이와 10년 이상의 시간이 경과됨에 따라 집중호우 및 도로개설 등으로 인한 광물찌꺼기 퇴적층의 유실 등이 발생하였고, 광물찌꺼기 퇴적층이 길게 연장되어 있는 경우 본 연구에서는 1개 지점으로 설정하였기 때문에 차이가 발생되었다. 광물찌꺼기 퇴적 형태별로 살펴보면 지표노출이 78%(62지점)로 가장 많았으며, 퇴적층 협재와 퇴적물 혼재가 각각 16%(13지점)와 6%(2지점)인 것으로 확인되었다. 또한, 광물찌꺼기 퇴적층 80지점에 대한 적치량 및 노출면적 산정 결과, 적치량은 약 3,668 m3으로 평가되었고, 노출면적은 1,429 m2으로 확인되었으며, 일부 지점에서는 퇴적 광물찌꺼기가 분리되어 하천 방향으로 재유실되는 특징을 보이고 있다(Fig. 4).

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Fig. 4.

Photographs of the deposited tailings. (A) Surface exposure of the deposited tailings. (B) Re-lost tailings.

이러한 광물찌꺼기 퇴적 지점과 과거 조사자료 및 주변 광산현황 등을 종합해보면 연구지역 퇴적 광물찌꺼기는 연화광산에 주로 유실된 것으로 판단된다. 즉, 이 지역에서 광물찌꺼기가 유실되어 퇴적될 만큼 대규모로 개발된 광산은 연화광산, 쌍전광산 및 장군광산이 대표적이며, 퇴적 광물찌꺼기 발생 지점이 쌍전광산과 장군광산이 위치하는 골포천과 가천 상부에서도 다량 발견되었다. 또한, 과거 항공사진 검토 결과 광산개발 당시 대규모 광물찌꺼기 적치장이 광산부지 계곡부에 위치하여 강우 및 태풍 등의 기상현상에 의해 유실이 쉬운 형태로 장기간 노출되어 왔다(Fig. 5). 특히, 납 동위원소를 이용한 Park et al.(2012)의 연구에서도 퇴적 광물찌꺼기가 연화광산에서 유래한 것으로 평가하였다.

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Fig. 5.

Past aerial photographs of tailings dam of the Yeonhwa mine (Tailings storage sites of (A) Gosugol and (B) Daehyeon-ri).

퇴적 광물찌꺼기 분석결과

퇴적 광물찌꺼기에 대한 전함량 분석 결과, As는 197.6~9,106 m/kg(평균 3,518 mg/kg)으로 나타났고, Zn은 142.8 ~11,654 mg/kg(평균 2,307 mg/kg), Pb은 144.5~5,672 m/kg(평균 2,616 mg/kg), Cu는 23.6~592.1 m/kg(평균 152.4 mg/kg) 및 Cd은 불검출~120.9 m/kg(평균 15.4 mg/kg)로 평가되었다(Fig. 6). As의 경우, 승부역 하부(골포천 유입 전) 지점에서 가장 높게 나타났으며, Zn과 Cd은 소천댐 상류 부근, Pb은 석포제련소 하부 및 Cu는 분천역 하부 지점에서 가장 높게 나타나는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 본 연구지역을 포함하여 2009년에서 2010년에 걸쳐 광물찌꺼기 시료채취 및 분석을 수행한 Kim et. al.(2016)의 결과에서 As 39.5~9,108 mg/kg(평균 2,141 mg/kg), Zn 166.0~11,479 mg/kg(평균 1,529 mg/kg), Pb 31.2~6,171 mg/kg(평균 1,548 mg/kg), Cu 18.18~685.65 mg/kg(평균 100.2 mg/kg) 및 Cd 0.7~111.5 mg/kg(평균 11.7 mg/kg)으로 검출되어 본 연구결과와 평균에서는 다소 차이가 있으나 유사한 농도분포 범위를 확인하였다. 심도별 농도 분포 양상에 대한 특이점을 확인할 수 없었지만, 전반적으로 Cu를 제외하고 높은 농도의 As 및 중금속 함량을 보이고 있다.

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Fig. 6.

Concentrations of As and heavy metals in the deposited tailings extracted using aqua regia.

현재 광물찌꺼기는 산업폐기물(광재)로 분류되고 있어 퇴적 광물찌꺼기 분포 지점 중 일정 거리별로 총 17개 지점을 선정하여 폐기물 용출시험(KSLP)을 수행하였다. 그 결과, Cd과 Pb이 지정폐기물함유량 기준을 초과하는 것으로 확인되었고, Cu의 일부 시료에서도 초과하는 것으로 평가되었다(Fig. 7). 다만, Zn의 경우, 환경기준이 설정되어 있지 않지만 일부 시료에서 높은 농도(75.3 mg/L)로 용출되는 것으로 확인되었고, 이 지점에의 Cd 농도(0.61 mg/L) 역시 높게 검출되었다.

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Fig. 7.

Concentrations of As and heavy metals in the deposited tailings extracted using the KSLP.

퇴적 광물찌꺼기 재유실 평가결과

현장조사 결과에서 퇴적 광물찌꺼기는 주로 지표노출 형태로 낙동강 양안에 퇴적되어 있어 강우 및 자연현상 등에 의한 풍화에 노출되어 있으며 원래의 퇴적 형태에서 분리되어 재유실 될 가능성이 높다. 이러한 재유실 가능성을 평가하기 위하여 퇴적 광물찌꺼기로부터 오염 확산 방향으로 약 1.0~8.0 m 이격된 지점에서 토양을 채취하여 분석하였고, 퇴적 광물찌꺼기의 As 및 중금속 함량과 비교 ․ 평가하였다. 그 결과, 재유실 평가 토양은 퇴적 광물찌꺼기(0 m)와 비교하여 전반적으로 낮게 검출되고 있으나 높은 농도의 As 및 중금속 함량을 보이고 있어 퇴적 광물찌꺼기의 재유실이 진행되고 있음을 확인할 수 있었다(Table 4). 특히, 재유실 평가 토양의 As 및 중금속 함량은 퇴적 광물찌꺼기와 비교하여 As는 평균 9.6%, Cd 35.8%, Cu 21.4%, Pb 6.2% 및 Zn 30.4% 수준의 농도를 보이고 있다. 이러한 결과를 국내 토양환경기준(2지역)과 비교하면 Cu의 일부 시료를 제외하고 대부분 토양오염 우려기준을 초과하는 것으로 나타났다. 이러한 높은 함량의 결과는 퇴적 광물찌꺼기 내 중금속 용출 및 입자상 물질의 확산 등으로 해석할 수 있으며, 주로 시료채취 시 퇴적 광물찌꺼기로부터 분리된 적갈색 및 암흑색의 입자상 물질이 포함되어 분석이 진행된 결과로 해석된다.

Table 4.

Concentrations of As and heavy metals in soils for evaluation of the re-lost tailings

ID Distance
(m)
As Cd Cu Pb Zn
mg/kg % mg/kg % mg/kg % mg/kg % mg/kg %
ST-4 0.0 6,507 20.8 132 5,097 1,449
2.5 72 1.1 9.0 43.1 41 30.7 74 1.4 741 51.1
6.1 87 1.3 12.6 60.5 49 36.9 76 1.5 961 66.4
ST-6 0.0 6,880 17.2 199 5,180 2,510
1.0 442 6.4 7.3 42.5 47 23.4 433 8.4 735 29.3
ST-7 0.0 6,353 20.3 161 5,577 1,808
1.5 355 5.6 5.2 25.4 36 22.2 274 4.9 607 33.6
ST-14 0.0 4,049 39.9 204 2,960 4,508
3.7 102 2.5 8.5 21.3 25 12.3 55 1.9 549 12.2
8.4 117 2.9 8.0 20.0 28 13.5 47 1.6 544 12.1
ST-24 0.0 1,557 12.3 163 3,286 2,595
1.0 417 26.8 6.7 54.0 41 25.0 140 4.2 624 24.0
ST-29 0.0 5,368 21.0 199 4,967 2,258
1.0 222 4.1 8.5 40.6 39 19.8 154 3.1 726 32.2
ST-30 0.0 3,120 23.3 592 3,632 2,294
1.0 330 10.6 3.9 16.5 32 5.5 200 5.5 398 17.4
2.0 191 6.1 3.6 15.6 26 4.4 67 1.9 349 15.2
ST-39 0.0 884 6.1 107 1,815 630
1.0 332 37.5 3.0 48.6 31 29.5 172 9.5 407 64.5
ST-45 0.0 3,949 14.6 119 2,607 822
3.0 157 4.0 4.1 28.2 22 18.8 68 2.6 380 46.3
ST-47 0.0 3,689 36.7 202 2,664 5,393
1.0 96 2.6 14.3 39.0 29 14.3 49 1.8 867 16.1
3.0 86 2.3 16.4 44.7 32 15.7 53 2.0 1,059 19.6
ST-53 0.0 3,190 19.3 138 2,483 2,114
1.0 179 5.6 9.6 49.8 31 22.3 72 2.9 641 30.3
ST-54 0.0 3,815 17.1 104 2,138 1,125
3.0 119 3.1 5.3 30.9 22 21.0 43 2.0 411 36.5
ST-60 0.0 3,297 2.3 129 2,103 2,187
3.0 266 8.1 1.7 72.4 21 16.0 134 6.4 216 9.9
ST-66 0.0 4,526 15.8 138 3,131 1,474
1.0 428 9.5 5.3 33.3 37 27.2 185 5.9 412 28.0
ST-75 0.0 4,299 31.3 139 2,500 3,933
1.0 369 8.6 6.3 20.2 30 21.5 197 7.9 669 17.0
3.0 1,200 27.9 6.3 20.1 52 37.4 803 32.1 835 21.2
ST-77 0.0 3,117 15.1 108 2,422 1,217
1.5 793 25.4 3.8 25.3 35 32.0 529 21.8 669 54.9
Average 9.6 35.8 21.4 6.2 30.4

Korean soil environment standard (area 2, warning level): As, Cd, Cu, Pb, and Zn of 50, 10, 50, 40, and 600 mg/kg, respectively.

퇴적 광물찌꺼기 As 및 중금속 연속추출

퇴적 광물찌꺼기 내 As 및 중금속의 존재형태를 평가하기 위하여 8개 지점 시료에 대해 연속추출을 수행하였다. As의 경우, 주로 자연현상에서 쉽게 용출될 수 있는 Fraction 1은 1% 이내의 매우 낮은 비율을 보이고 있으며, Fraction 2는 10% 이내로 나타났고, 주로 비결정질 Fe-Al 산화물 결합 형태로 존재하는 Fraction 3의 비율이 가장 높게 평가되었다(Fig. 8). 또한, pH, 유기물함량 및 산화환원전위 등 특정조건을 만족해야 용출되는 Fraction 4와 화학적으로 강하게 결합되어 있는 형태의 Fraction 5의 비율도 각각 10% 및 5% 이내로 확인되었다. 이런한 경향은 As가 주로 광물의 형태(황비철석, FeAsS)로 존재하여 Fraction3의 비율이 상대적으로 높은 것으로 판단된다.

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Fig. 8.

Results of sequential extraction for As and heavy metals in the deposited tailings.

Cd의 경우, 외부 환경변화에 따라 용출될 수 있는 Fraction 1 + Fraction 2의 비율이 10%~30%로 높게 평가되었다. 이러한 경향은 Cd이 다른 원소와 같이 황화광물의 형태로 존재하기 보다는 섬아연석(ZnS)의 풍화산물로 잔류되어 있고 지구화학적 이동도 역시 상대적으로 높아 주로 Fraction 1 및 Fraction 2로 존재할 가능성이 높은 것으로 판단된다.

Cu, Pb 및 Zn의 경우, 황동석(CuFeS2), 방연석(PbS) 및 섬아연석(ZnS) 등과 같이 황화광물의 형태로 존재할 가능성이 높아 상대적으로 이동도가 낮은 Fraction 3~Fraction 5의 존재형태로 분포하는 것으로 평가된다.

결 론

안동댐 상류 낙동강 양안에 퇴적되어 있는 광물찌꺼기에 대한 조사는 강원도 태백시 구문소 하류를 시작으로 약 55 km 구간에 걸쳐 현황 조사를 수행하였다. 그 결과, 80지점에서 퇴적 광물찌꺼기를 확인할 수 있었고, 적치량은 약 3,668 m3으로 평가되었으며, 노출면적은 1,429 m2으로 확인되었다. 또한, 퇴적 광물찌꺼기가 강우 및 계절변화 등 기상현상에 의해 물리적으로 분리되어 하천 방향으로 재유실이 진행되고 있는 상황을 현장조사에서 확인할 수 있었다.

퇴적 광물찌꺼기에 대한 전함량 분석결과, Cu(평균 152.4 mg/kg)를 제외하고 대부분 고농도의 As(평균 3,518 mg/kg), Cd(평균 15.4 mg/kg) Pb(평균 2,616 mg/kg) 및 Zn(평균 2,307 mg/kg)이 검출되었고, 폐기물용출시험 결과에서는 Cd과 Pb이 지정폐기물함유량 기준을 초과하는 것으로 평가되었고, 환경기준은 없지만 Zn 역시 높게 용출되었다.

원래의 퇴적형태에서 광물찌꺼기가 분리되어 재유실될 가능성을 평가하기 위한 토양시료 분석결과, 퇴적 광물찌꺼기와 비교하여 상대적으로 낮게 검출되었으나 국내 토양환경기준(2지역)과 비교하면 Cu의 일부 시료를 제외하고 대부분 토양오염우려기준을 초과하는 것으로 평가되었다. 이러한 결과는 퇴적 광물찌꺼기가 환경변화에 따른 풍화작용으로 인하여 물리적 분리 및 파쇄 등으로 인한 입자상 물질 확산에 따른 영향으로 판단되며, 퇴적 광물찌꺼기에서 분리된 적갈색 및 암흑색의 입자상 물질이 시료채취 시 포함되어 분석이 진행된 결과로 해석된다.

퇴적 광물찌꺼기에 대한 As 및 중금속 연속추출결과, As는 주로 비결정질 Fe-Al 산화물 결합 형태(Fraction 3)의 비율이 가장 높게 평가되었고, Cd과 Zn이 외부 환경변화에 따라 쉽게 용출될 수 있는 비율이 다른 원소에 비해 높게 평가되었다.

이러한 결과를 종합해보면, 퇴적 광물찌꺼기는 안동댐 상류 지역에 주로 노출된 형태로 퇴적되어 환경변화에 따른 풍화작용으로 인하여 물리적 분리 및 파쇄 등으로 원래의 퇴적형태에서 분리되어 재유실 될 가능성이 높으며, Cd과 Zn이 외부환경 변화에 쉽게 용출될 수 있는 존재 형태를 보이고 있다. 특히, 이러한 광물찌꺼기가 낙동강 상류 지역 양안에 광범위하게 분포하고 있어 낙동강 상류지역뿐만 아니라 안동댐까지 영향을 미칠 가능성이 높을 것으로 평가된다. 최근 Seo et al.(2019)Kim et al.(2020) 등에 의하면 안동댐 퇴적물 및 부유물질에서 높은 중금속 함량을 보고하였으며, 높은 As 및 Cd 함량은 안동댐 상류 폐광산 및 제련소 등에 의한 영향으로 해석하였다. 따라서, 안동댐 및 낙동강 상류 지역의 적절한 환경관리를 위해 제련소 및 지류에 분포하는 폐금속광산 광물찌꺼기 등에 대한 환경관리와 더물어 낙동강 양안에 퇴적되어 있는 광물찌꺼기에 대한 유실 및 중금속 용출에 대한 적절한 환경관리가 필요한 것으로 판단된다.

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