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[해양환경공학]해양유류오염 평가A좋아요

해양유류오염1. 서론1-1 유류오염 정의인간의 활동이나 행위에 의해서 생성되는 온갖 물질들이 직,간접적으로 해양에 유입되어 해양 생태계의 파괴는 물론 인류의 건강을 해치며 해양 수질의 저하와 자연 경관을 훼손시키게 되는 것을 말한다. 바다에 흘러든 기름은 바닷물 표면에 기름막을 이루어 공기 중의 산소가 바닷물에 녹아드는 것을 막고 태양광선의 투과를 감소시켜 바다의 가장 기본적인 생물인 식물성 플랑크톤의 광합성에 지장. 기름은 바다표면으로 부터의 수분 증발을 막아서 수온을 상승시키는 등 해양 생태계에 심각한 영향. 기름의 농도가 높을 때는 어패류의 아가미를 덮어서 호흡 곤란으로 죽게 하고 바다새의 떼죽음을 일으키기도 한다. 분해되지 않은 채 30년까지 잔존하는 기름 성분 중 페놀, 벤젠, 톨루엔 등 유독성 물질은 미생물의 체내 조직에 파고들어 먹이 사슬의 경로를 통해 최종 소비자가 되는 인간에게까지도 치명적인 영향을 준다.2. 본론2-1 발생 원인ㄱ. 유조선 사고해상에서의 대표적인 오염물질 점원확산 (point source diffusion)으로써 보통 유조선의 좌초로 인한 해상에서의 유류 유출을 말한다. 유조선 사고 유형으로는 기상조건이 나쁘고, 연안 근처의 저수심 지역에서 주로 발생한다. 따라서 일단 사고가 나면 대량의 유류가 일시에 해양환경 중에 유입되어 연안 생태계에 막대한 영향을 줄 수 있다. 또한 나쁜 기상조건은 초기 유출유의 회수를 어렵게 하여 피해 방제를 더욱 어렵게 한다.ㄴ. 대기로부터 해양으로의 유입자동차 및 화력 발전소에서의 화석연료(fossil fuel)의 불완전 연소는 다량의 석유계 탄화 수소 화합물을 대기중으로 배출시킨다. 대기중의 탄화수소 화합물들은 직접적으로 해수에 유입되거나 육수를 통해 해수중에 유입된다. 우리 나라 배출량은(1991년) 연간 20만톤이 다.ㄷ. 빌지Bilge는 선박의 엔진실에서 발생하는 폐유, 폐윤활유를 말한다. 일반적으로bilge의 처리는 국제 규정에 따라 유수 분리기(separator)를 이용하여 유분 만을 분nthesis(생물합성), Marine seeps(해저용 출), 침전물의 침식 (Sediments erosion)이 있다.① Biosynthesis(생물합성)소나무의 향기는 자연적으로 식물에 의해 생성되어지는 방향족 탄화수소화합물의 일종이 다. 식물 및 동물 플랑크톤에 의해서도 탄화수소는 생성된다. 따라서 탄화수소는 자연적 인 해수의 구성요소 중의 하나라고 말할 수 있다. 해수 중에 녹아 있는 비휘발성 탄화수 소의 자연적인 용존 농도의 범위는 1∼10 ppb 정도이다. (Brown and Huffman, 1976)② Marine seeps(해저용출)전세계적으로 중요한 자연적인 원유 유출지대는 약 200개소에 이른다. 그 지역들의 대 부분은 Continental Coastline근처에 존재한다. 대표적으로 캘리포니아와 알라스카 외해, 남아메리카 북동쪽 외해, 아라비아만 지역, 홍해, 남부 차이나 외해 지역 등이 있다. 일 반적으로 수심 1Km 이상의 원유 매장가능성이 높은 해저 퇴적암 지각 중에서도 지각활 동이 활발한 지역에서 이러한 자연적인 원유 유출이 일어나는 것으로 알려져 있다.(T. R. Parsons, M. Takahshi, B. Hargrave ,1984)③ 침전물의 침식 (Sediments erosion)분석기술의 발달에 따라 P.V. Smith는 1954년 해저 침전물 속에서 탄화수소의 존재를 발견하였고, Orr and Emery는 1956년 캘리포니아 외해 침전물의 표층에서 파라핀 (alkane)계 탄화수소의 존재를 발견하였는데 이것이 근세기 기름의 사용과는 무관하다는 사실을 밝혀냈다. 결국 이것은 해양 생물에 의해 자연적으로 탄화수소가 자연적으로 생 산된 것을 말하며 이런 탄화수소가 포함된 해저침전물의 침식 및 재부유(Resuspension) 에 의해 해저바닥에 침강해 있던 탄화수소가 해수중으로 재용출될 수 있음을 보여준다.ㅇ. 원유 채굴과정에서의 유출생산수(Production water), 유성 진흙(Oil based mud or Drilli 인한 연근해의 만성적인 오염양상이 문제시되어 왔다.2-2.유류 오염의 영향1) 생물에 미치는 영향유출된 석유는 많은 양이 얇은 막으로서 해수 표면에 부유하는데 이 매끈매끈한 면에 내려 않는 조류에 대해 엄청난 영향을 줄 수 있다. 기름은 결과적으로 많은 양이 해저에 침전하며 이곳에서 저서생물 군집의 황폐를 초래할 수도 있다. 해변에 밀려오는 기름은 매우 불결한 환경을 만들지만 더 중요한 것은 이 석유가 천해대 생물들을 중독 시키고 해변 식물상과 소택지 식물을 파손시키는 일이다. 어류나 패류는 그 조직 속에 탄화수소를 축적할 수 있기 때문에 사람이 먹었을 경우 위생문제가 제기된다.ㄱ. 해양생물 - 정유 산물은 모두 해양 생물에게 유독하다. 불용성 석유부분은 생물을 덮 음으로써 질식을 유발하거나 식용생물을 먹을 수 없게 함으로써 손상하며 분자량이 낮은 지방족은 해수에 쉽사리 용해되며 낮은 농도에서 생물을 마취, 마비시킨다. 농 도가 높을 때에는 특히 해양생물의 유생 시기에 세포 손상과 치사를 야기시키기도 한 다. 일반적으로 석유에 대한 감수성은 하등 무척추 동물로부터 고등 무척추 동물 혹 은 고등 무척추 동물로부터 어류에 이르면서 증가하는 경향을 보인다. 그러나 어류는 유영 능력을 갖고 오염 수역을 피할 수 있기 때문에 저항성이 큰 다른 하등 동물보다 피해가 적을 수 있다.ㄴ. 해양 미생물 - 유류 성분은 일반적으로 해양 박테리아의 성장을 저해시킨다. 석유 탄 화수소에 노출된 해양 환경에서는 미생물의 수와 다양성에 있어서 감소를 야기시키며 경우에 따라서는 탄화수소의 첨가가 탄화수소를 이용하는 미생물에 대하여 풍족한 환 경을 형성하여 결과적으로 이들 미생물을 증가시키는 환경을 제시하기도 한다. 이 경 우에 필시 종의 다양성은 감소할지라도 박테리아 개체군은 전반적으로 증가할 것이 다.ㄷ. 해양 플랑크톤 - 국지적인 해역에서 석유 유출은 수면에 뜬 기름 속에 들어 있는 유 독성분과의 접촉 때문에 식물 플랑크톤이나 원생동물 개체군의 감소를 일으킬 수 있 으나 플랑크톤 또한 새들은 흔히 깃 에 묻은 기름을 닦아 내기 위하여 주둥이를 사용하게 되고 기름을 섭취하게 되어 체 내 손상을 야기시킨다. 새들은 비교적 수명이 길고 생식률이 낮기 때문에 개체군 손 실에 대한 회복은 아주 완만하게 이루어진다. 이로 인해서 석유 오염은 해양 생물 가 운데 어떠한 종류보다도 바다새에 대해서 더욱 손상을 일으키는 것을 생각된다.ㅂ. 해양 포유류 - 해양 포유 동물은 비교적 수가 적고 고도로 운동성이 있으며 따라서 석유 유출에 접하는 경우가 적다. 그러나 접하게 될 경우에 눈이 멀거나 털의 기능이 약화된다는 일부의 결과가 알려져 있다.ㅅ. 해양 생태계 및 인간에 미치는 영향 - 연안 위락지역에 대량의 기름유출사고로 발생 한 오염은 많은 사람들의 관심을 불러일으키며 해수욕, 뱃놀이, 낚시 등의 여가 활 동에 피해를 주며 호텔, 음식점 주인과 여행객들을 대상으로 생계를 이어가는 사람 들에게도 피해를 준다. 연안, 여가활동에 대한 피해는 비교적 짧으며 관광업에 주는 피해가 더 큰 문제 중에 하나다. 기계의 정상적인 작동을 위해 깨끗한 해수 공급이 필요한 공장 주변에서 발생한 유류유출 사고 또한 문제가 되고 있다. 또 유류 유출 은 해양생물을 잡거나 양식하는데 사용되는 배나 도구에 직접 피해를 줄 수 있다. 물위에 떠 있거나 고정되어 있는 장비는 더 큰 피해를 입고 물 속에 있는 그물, 통 발, 밧줄은 기름의 영향은 적지만 기름 때문에 건져 올려지지 않아서 이차적인 문제 를 불러일으킬 수 있다. 또한 유류 유출은 양식에 더욱 큰 피해를 준다. 양식기구가 유류에 오염되면 유류성분을 지속적으로 공급하는 역할을 하게 되며 양식생물을 오 염시킨다. 유류 유출은 소비자의 시장신뢰도를 감소시키는데, 이는 소비자들이 유류 유출이 발생한 지역에서 생산된 해산물을 소비하는 것을 꺼리기 때문이다. 시장신뢰 도를 유지하기 위해서나 어획도구를 보호하고, 오염된 해산물을 잡는 것을 방지하기 위해서 유류가 확산되면 해산물의 포획과 양식활동의 일정 기간동안 금지해야 한다.2) 유고 장기적으로 미치는 생태독성이 보다 포착하기 어려우므로 논 란의 대상이 된다.ㄹ. 냄새 - 기름냄새는 생물학적 영향보다는 수산물의 상품가치를 저하시키는 문제로써 우리나라는 수산물 소비가 많은 국가이므로 심각한 문제에 해당된다. 보통사람이 물 에서 기름냄새를 맡으려면 원유나 중유의 경우 0.2∼25mg/L 정도 들어있으면 가능 하다고 하며, 유분이 포함된 물에서 어류를 사육할 때 어류에서 기름냄새가 나게되는 농도의 하한은 0.01mg/L라고 한다(표 4.24.5). 유분농도가 그 이하인 때는 분석방법 의 감도때문에 논란의 여지가 있다. 저서어류의 경우 퇴적물의 유분농도가 높으면 어 류에서 기름냄새가 나는데 문절망둑(漁)의 경우는 퇴적물중 유분농도가 0.1% 정도라 도 냄새가 난다고 알려져 있다.2-3. 유류 오염 사례ㄱ. 토리캐넌호1967년 3월 18일 영국 남서해안 세븐스톤암초에서 원유 93,000kℓ가 유출됐다. 방제조치는 선박예인이 곤란하여 폭격연소 하였다. 해안청소에 사용된 유처리제의 생물에 대한 악영향이 문제되고 유처리제 사용방법의 적정성에 의문제기됐다. 암벽해안에는 유처리제가 효과가 있었으나 모래해안에는 효과가 없다고 판명됐다. 피해상황으로는 영국남서해안과 플랑스 해안 300km가 오염됐다. 사고 후 영국은 해양오염방지법 제정됐고, 플랑스는 파르마계획(긴급구조계획) 도입됐다.ㄴ. 제 5금동호1993년 9월 27일 전남 여천시 묘도동 동쪽 0.8마일 해상에서 광양항 항해중 항로준수 불이행 및 야간 항해중에 부주의로 화물선과 충돌 중유 1,228톤 유출됐다. 방제조치는 사고 신고접수후 현장에 도착하기까지 시간 지체됐고, 방제장비, 방제선박, 방제전문 인력의 부족으로 기동성 있는 초기진화 미흡했다. 피해상황으로는 여수, 여천, 동광양, 남해, 하동, 사천 해안까지 총 158.2km 기름띠 확산됐고 4000ha의 어장, 공동 양식장에 피해(피해 보상 요구액 93,100 백만원)를 입었다. 사고 후 해상 교통 관제 체제 강화 및 해상교통안전 법규 준수 강화 .

자연과학| 2006.01.08| 8페이지| 1,000원| 조회(1,449)

유류오염, 해양유류오염, 유류처리, 유류오염방제, OPRC

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[해양환경]고형폐기물에 의한 해양오염 평가B괜찮아요

1. 폐기물의 개념(1) 일반적인 정의?인간과 동물의 활동에 의해 야기되는 것으로 대개 고체이며 소용이 없거나 원치 않아내버리는 물질.?폐기물(Solid Waste)을 뜻하는 단어.- Refuse : Solid Waste와 같은 뜻이며 Garbage, Rubbish 및 재를 모두 포함- Garbage : 음식물 채소 등의 부엌쓰레기- Rubbish : 깡통, 종이, 빈 병 등 부엌쓰레기를 제외한 쓰레기(=Trash)(2) 폐기물 관리법(1991년 제정)에서의 정의?쓰레기, 연소재, 오니, 폐유, 폐산, 폐알카리, 동물의 사체 등으로서 사람의 생활이나 사업활동에 필요하지 아니하게 된 물질(3) 폐기물관리법에 규정된 폐기물의 분류① 생활폐기물 : 사업장 폐기물 외의 폐기물② 사업장폐기물 : 대기환경보전법, 수질환경보전법 또는 소음진동규제법의 규정에 의하여 배출시설을 설치 운영하는 사업장 기타 대통령령이 정하는 사업장에서 발생되는 폐기물③ 지정폐기물 : 사업장 폐기물 중 폐유, 폐산, 폐석면, 용제류, 중금속 등 주변환경을 오염시킬 수 있는 위해한 물질로서 대통령령이 정하는 폐기물2. 고형폐기물의 개념(1)미국의 경우?고형폐기물이란 공업, 상업, 광산, 농업활동, 지역사회의 활동으로서 생성된 고체상, 반고체상, 액체상 및 가스를 포함한 물질로서① 버려져서 퇴적, 저장되거나 버리기전에 물리학적, 생물학적, 화학적으로 처리된 것② 원래 의도한 용도에 사용된 후 버려진 것③ 제조 또는 광산작업의 부산물로 버려진 것을 말한다.(2)우리나라의 경우? 미국의 정의와 비슷하며 고형폐기물은 고상의 폐기물은 물론 액상과 기체상을 폐기물을 모두 포함한다.3. 해양 폐기물(1) 해양투기(Ocean dumping)1) 개념일반적으로 해양투기(Ocean Dumping)의 정의는 육상에서 처분이 곤란한 일반 체폐기물, 특정 산업폐기물 그리고 방사성 폐기물 등을 선박 또는 항공기에 적재하여 해양에 인위적으로 투기하는 행위를 말한다. 해양투기는 폐기물의 특성상 비교적 무해하고 그 발생량이 과다다.① 해양배출이 허용되는 폐기물의 종류(해양오염방지법시행규칙 제 35조 1항)?분뇨 및 정화조 오니), 하수 및 정수오니?수산물가공 잔재물?폐수배출시설 중 음?식료품제조시설 및 해산물판매장에서 발생되는 폐수?수질오염방지시설 중 생물학적 처리시설에서 발생되는 유기성 오니?폐산?폐알카리(pH 2.0이하, 12.5이상)?준설토사 및 패각류폐기물 배출해역 및 투기허용량을 결정하는데는 물리적 분산이 원활하여 생화학적 분해?제거가 신속히 일어나는 해역에 해양환경의 자정능력 범위 이내에서 조절되어야 한다.현재 우리 나라의 폐기물 배출해역은 과 같으며, 서해 병해역은 군산서방 약 200㎞해상, 수심 80 m 내외이고, 동해 병해역은 포항동방 약 125 ㎞해상, 수심 1,000 m 내외이며, 동해 정해역은 부산동방 약 90 ㎞해상, 수심 150 m 내외이다. 세 군데 모두 공해상 및 배타적 경제수역에 위치해 있다. 그리고 동해 병해역은 해양오염방지법상에 명시된 모든 품목을 투기할 수 있으며, 서해 병해역과 동해 정해역은 특정 항목이 아닌 여러 가지 폐기물을 동시에 투기할 수 있도록 되어있다.< Fig. 1 폐기물 배출 가능해역 >우리나라에서는 1988년 이후 폐기물 해양배출이 실시되면서 육지폐기물의 연간 해양 투기량은 매년 지속적으로 증가하고 있으며 98년 현재 약597만톤을 해양투기하고있다. 배출 해역별로는 동해 정해역에는 분뇨, 동해 병해역에는 폐산?폐알카리와 폐수오니, 서해 병해역에는 폐수를 대부분 배출하고 있다.폐기물 종류별로 살펴보면 와 같이 1997년의 경우 분뇨, 유기성 폐수 및 폐수 처리 오니가 85%로서 대부분을 차지하고 있다.(2) 해양 폐기물의 기인육상기인일반육상기인?육상에서 발생하는 모든 종류의 폐기물(일반 및 지정폐기물)이 집중호우, 폭우, 홍수 시 하천?강을 통해 바다로 유입하여 발생?육상에서 종량제 봉투에 담거나 재활용하기 위해 분리하는 모든 폐기물과 기타 대형 폐기물(가전제품, 드럼통, 자전거 등)해변관광기인?해변에 출입하는 관광객 또는 연안거양투기는 전면 금지하였으며 해상소각도 금지하고 있다.투기가 가능한 폐기물은 각국의 관할당국으로부터 허가를 받아 지정된 장소에 버릴 수있다. 현재 96 개정의정서는 아직 발효조건을 충족시키지 못하여 발효하지 않고 있으나향후 2～3년내에는 발효될 것으로 예상되며 발효시에는 폐기물 해양투기 규제체제의 근본적인 변화를 수반할 것으로 예상된다.(7) 해양투기의 문제점해양투기가 해양환경에 미치는 영향 이상으로 중요한 것은 해양의 특성상 한 해역의 오염이 해류의 이동과 확산에 따라 인접해역에 직?간접적인 영향을 미치게 되므로 이러한폐기물의 해역 배출은 국제적인 환경분쟁을 야기할 소지가 크다는 것이다. 즉 여러 국가간에 공유한 해양의 환경용량을 고려하지 않은 오염물질의 해양배출량은 각 국가의 폐기물정책의 차이에 의해서 조정되기가 쉽지 않아 한 나라의 배출저감 노력만으로는 해양내 배출오염물질의 총량을 관리하기가 어렵기 때문이다.특히 우리 나라의 경우 인접국의 폐기물해역으로 이용되고 있는 황해 및 동해는 반폐쇄성 해역으로 폐기물의 해역배출에 신중을 요하는 곳이다. 1994년 기준으로 중국이 황해와동중국해에 5,000만톤 이상, 일본이 동해와 태평양에 2,100만톤 이상을 배출한 것으로 보고된바 있으며, 산업화가 급속히 진행되고 폐기물의 발생량이 급증 추세에 있는 중국, 러시아, 일본 등과 해양을 공유하고 있는 지정학적 특성상 외교적 분쟁 가능성이 많아 폐기물해역배출에 대한 신중한 정책결정과 주변국들에서 발생할 수 있는 폐기물의 잠재적인 과다배출에 의한 해양오염을 감시하는 것이 필요하다.따라서 폐기물 해양배출이 이루어지는 해역에 대한 환경용량이나 해역내 해류의 흐름?이동 확산과 같은 물리적 특성과 현재의 오염현황 등의 화학적 특성 및 폐기물이 해양생물자원에 미치는 영향 등에 대한 과학적 자료축적과 분석 등 정밀한 검토가 필요하다.(8) 해양폐기물 관리 정부 정책 시행현황?1996～2000 : 해양오염방지5개년 계획 수립 시행- 침적폐기물 처리 등 해양정화사업?1998. 9 : 해,생물?화 학전을 위하여 생산한 물질열거 물질만 해양투기 허용- 준설물질/ 하수오니/ 생선폐기물 또는가공 공정 발생물질/ 선박 등 해상인공구조물/불활성 무기질 지질물질/ 천연성 유기물질/고립된 작은 섬 발생폐기물 등? 가입국 : 16개국 (2003. 7 현재)☞ 발효요건 : 26개국 가입일로부터 30일이 경과되는 날(2) ‘96의정서 발효에 대비한 추진사항1) 해양오염방지법시행규칙 개정(2004 년부터 시행계획)? 배출허용품목 조정 : 유해물질 함유가능성 있는 폐기물의 사전차단? 처리기준강화 : 규제항목 확대 및 기준강화? 폐기물평가체제 도입(발생 → 최종처분의 총체적 관리)2) 배출해역 관리 강화? 배출해역의 수질 및 저질의 환경기준 설정 및 관리? 배출해역의 수용능력 산정 및 범위내 양적/질적 관리 등5. 우리나라의 해양폐기물(오염물질) 관련 법제(1) 해양폐기물 관련 법제 및 정책 현황해양환경보전 또는 해양환경에 악영향을 미치는 해양폐기물과 관련되어 있는 우리의 현행법률은 매우 다양하다. 각각 개별법의 제정목적을 달성하기 위한 수단으로 폐기물 또는 폐기물의 투기금지?수거의무?운반처리 등에 관한 규정을 두고 있다.해양환경 또는 해양폐기물과 관련된 현행 법률은 크게ⅰ) 투기금지(해양폐기물 발생 억제)를 규정한 법률(공유수면관리법, 해양오염방지법, 항만법, 어항법, 개항질서법, 폐기물관리법) 등ⅱ) 수거 또는 해역환경개선의무를 규정한 법률(공유수면관리법, 해양오염방지법, 항만법, 어항법, 어장관리법) 등ⅲ) 처리?활용을 규정한 법률(폐기물관리법) 등 세 가지로 구분할 수 있다.또한 그 동안 우리의 해양폐기물 관리정책은 발생한 폐기물에 대한 수거에 역점을 두고 있다. 즉 해양폐기물의 발생원에 따른 사전저감 대책을 수립?추진하기보다는 사후에 결과대책을 시행하여 왔다. 이는 해양폐기물의 발생원에 대한 명확한 조사가 되어 있지 않고 해양폐기물의 특성상 발생원인행위자에 대한 확인 및 추적이 거의 불가능하다는 사실에 기인한다. 아울러 폐기물로 인한 해양오염이 유류 오염사폐기물의 연간 해양 유입량이 26,310 (191,273M/T)톤으로 조사) 환경부는 지난 '88-94년까지 마산만의 오염해역 준설사업을 실시하였으나 환경기초시설이 미비하고, 육상유입오염물질이 계속 유입되나 이를 적절히 통제하지 못해 마산만 수질에 대한 별다른 개선효과를 보지 못한 실패사례가 있다.4) 도서지역 폐기물 대책 미비도서지역에서 발생하는 쓰레기는 ?규모의 경제?에 미달하여 환경부의 폐기물관리법(제13조제1항 단서)은 거주인구 50호 미만의 도서지역을 폐기물 수거?처리제외지역으로 정할 수 있게 함으로써 섬 내에 폐기물이 방치되거나 해양으로 배출되고 있으나 이에 대한 대책이 없는 실정이다. 환경부는 도서 쓰레기 문제에 대하여 “발생자의 비용으로 발생지에서 처리” 원칙을 적용하여 도서지역에 쓰레기 소각로를 보급하였으나 ?규모의 경제 및 기술상 제약?을 극복하지 못하여 일부 지역은 시험 가동 후 전혀 가동하지 않고 있는 지역도 나타나고 있다.(3) 제도 개선방안 및 법률간 충돌가능성1) 육상기인 오염물질 관리를 위한 법제 마련해양폐기물의 80%이상이 강이나 하천 또는 하수시설 등을 통해 바다로 유입되고 있으므로 현행 법률에서 미비 되어 있는 육상기인 오염물질의 발생을 사전에 억제하고 해양으로의 유입을 적절히 관리할 수 있는 제도를 마련하고 육?해상지역을 관할하는 정부기관간의 연계성을 갖추어야 할 것이다. 해양에 관한 관리권한을 갖고 있는 해양수산부와 오염물질의 발생원을 관리할 수 있는 지방자치단체간, 또 여러 지자체를 경유하는 하천 등에 대한 지방자치단체간에 관계를 설정하고 이들간에 명확한 책임과 의무를 부여함으로써 오염 발생원을 사전에 관리할 수 있도록 하여야 한다.이와 같은 법제에 포함되어야 한다고 여겨지는 사항을 약술하면 다음과 같다. 첫째, 육상기인 해양폐기물에 대한 관리청을 명확하게 규정하여야 한다. 현재 해양오염방지법에는 해양폐기물의 관리청에 대한 규정이 모호하고, 해양폐기물의 부유?이동성의 특성 때문에 관리청(지자체)간 책임회피 및 수거처리에 있다.

자연과학| 2006.01.06| 15페이지| 1,000원| 조회(735)

해양오염, 고형폐기물, 폐기물오염, 해양폐기물

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[해양환경]온배수와 해양 생태계 평가A+최고예요

온배수와 해양 생태계1. 온배수란 무엇인가?화력발전소 또는 원자력 발전소에서는 발전에 사용된 증기를 물로 응축시켜 재사용하기 위하여 다량의 냉각수를 필요로 하고, 이 과정에서 온도가 상승된 물이 주변으로 방출된다. 이렇게 자연수온보다 높은 온도를 지니면서 주변의 하천이나 호소 또는 바다로 배출되는 냉각수를 온배수(溫排水, thermal effluents 또는 thermal discharges)라 부른다. 그러나 지구의 역사와 인류의 역사를 돌아보면 온배수와 같이 자연적인 물에 열에너지가 유입되는 현상은 결코 새로운 것이 아니다. 긴 세월에 걸쳐 세계 각지의 온천이나 간헐천에서는 끓는점에 가까운 온도의 물이 인근의 하천이나 호소로 흘러 들어갔다. 자연적으로 또는 온천으로부터 열에너지가 유입되는 수역에서는 넓은 범위에 걸쳐 온도 체제가 바뀌고 따라서 특징적인 식물상(flora)과 동물상(fauna)이 형성되고 있음을 본다. 최근 우리나라에서도 소형 하천으로 유입되는 온천 배수가 부착조류군집, 수생식물 군집, 그리고 수질 및 농업환경에 미치는 영향에 관하여 다양한 연구가 수행되고 있다. 본격적인 온배수의 해양, 하천 유입이 시작 된 것은 18세기 중엽에 영국을 중심으로 산업혁명이 시작되면서 냉각과정에 사용되는 물의 양이 급격하게 늘어나면서부터다. 철강과 종이 그리고 화학제품과 석유제품을 생산하는 데에는 많은 양의 물이 필요하고, 이들 제품을 제조하는 공업단지가 차츰 커짐에 따라 더욱 많은 양의 유독 온배수가 주변 수역으로 흘러 들어갔다. 그러나 산업 혁명의 초창기에는 온도의 상승이 물에 사는 각종 생물의 분포와 생장에 미치는 영향, 그리고 나아가서 인류의 복지에 미치는 효과에 대하여는 무관심 하였다. 18세기와 19세기에 광산용 펌프와 공장의 기계를 냉각시키는 사데 사용한 물을 돌려보낸 연못에 별난 달팽이가 자라고 있음을 박물학자들이 처음으로 찾아내었는데 이 발견은 아마도 온배수의 생물학적 영향에 관한 첫 번째 기록일 것이다. 그러다가 증기로 터빈을 돌려서 전기를 계속 증가할 것이기 때문에 관련 연구와 예측이 많이 필요한 상황이다.특히 이러한 원자력 발전소중 1960년대 이전에 건설된 것들은 냉각 계통은 전적으로 발전소의 효율적 가동을 위한 최선의 공학적 또는 경제적 이득을 얻기 위한 기준들이 고려되었다. 그러다가 1960년대부터 특히 미국을 중심으로 여러 가지 냉각 계통이 고안되었는데, 이는 환경 법규가 점차 강화되고 생태학적 관심이 고조됨에 따라 주변으로 방출하는 열의 양을 줄이기 위함이었다. 발전소 냉각 계통의 종류와 각각의 특성은 다음과 같다.1> 관류 냉각 방식관류 냉각 방식 또는 일회 냉각 방식(once-through cooling system)은 직접 냉각방식(direct cooling system)이라고도 부르며, 취수원으로부터 펌프로 올린 냉각수를 복수기(Condenser) 또는 열 교환기(heat exchanger)로 보내어 여기서 열이 전달된다. 복수기 내에서 증발열을 흡수하는 냉각수는 주변으로 직접 방출되고, 열은 복사(radiation), 전도(conduction), 대류(convection)의 방법으로 확산된다. 냉각수가 충분히 공급되고 냉각수를 내 보낼 곳의 체적 또는 면적이 충분한 곳에서는 발전소를 설계하고 가동하는데 있어서 이 방식이 가장 간단할 뿐만 아니라 경비 또한 가장 적게 든다. 그렇지만 이 방식은 모든 냉각 방식 가운데 수권 환경으로 방출되는 열량이 가장 많고, 특히 굴뚝을 통하여 열이 소실되지 않는 원자력발전소의 경우 그 심각성은 더해진다. 더욱이 다양한 수문학적 또는 기상 조건에 따라 배출된 온배수가 취수구로 재순환될 문제가 일어날 수도 있다.2> 재순환 냉각 방식관류냉각 방식과는 달리 폐열을 주변 환경으로 직접 내보내지 않는 재순환냉각 방식(recirculating cooling-water system)은 ‘폐쇄’(closed), ‘간접(indirect)냉각 방식이라 부르기도 한다. 전 세계적으로 3가지 방식, 즉 냉각수로(cooling channel)가 사용되고 있다. 냉각 즉시 주변의 물과 혼합되고, 자연적인 수문학적 특징뿐만 아니라 배출구의 설계, 위치 그리고 구조적 특징에 따라 혼합이 증대될 수 있다.1> 온도온도는 정확하게 측정할 수 있는 간단한 변수의 하나일 뿐만 아니라, 생채학자들이 온도를 가장 중요한 환경 요인으로 간주하기 때문에 전세계적으로 많은 수역에서 다양하게 온도가 측정되고 있다.초기의 수온 조사에서는 수은 온도계로 수온을 측정하였다. 수은온도계 또는 수은을 넣은 금속상자를 기록계와 연결하여 연속으로 측정하기도 하였던 것이 현재 발전을 거듭하여 현재는 비행기나 인공위성을 이용한 원격 탐사(remote sensing)방법도 이용하고 있다. 원격 탐사 방법은 장비와 조건에 따라 0.1℃에서 0.7℃의 정밀도로 온도를 감지할 수 있는 상당히 정확한 방법이다. 이 방법은 자료를 신속하게 수집할 수 있고 온배수 확산역 전체를 표시할 수 있다는 장점이 있지만 (실측 방법으로는 선상에서 측정하는 온도계 또는 현자에 고정 설치한 수온 기록계가 엄청나게 필요할 것이다.) 불과 수 마이크로미터 깊이의 표층온도 만을 측정하므로 온배수 확산역의 수직 단면도를 얻을 수 없기 때문에 성층이 형성되는 곳에서는 이용에 제약이 따른다는 단점이 있다.온배수 확산역의 크기와 방향 그리고 온도 감소를 예상하는 데에는 대개 수학적 모델링과 수리적 또는 물리적 모델링도 이용된다. 이러한 모델링의 결과는 발전소와 같은 대규모 시설의 부지 선정, 설계 및 가동에 있어서 중요할 뿐만 아니라, 어떤 생태적 효과를 예측하는데 절대적으로 필요하다. 두 가지 방법 모두 발전단계여서 아직까진 믿음직한 모델링을 개발할 가능성은 없지만 어떤 방법으로 확산 범위를 측정하거나 모형화 하든지 상세한 온도 양식과 확산역의 동태, 그리고 특히 이들의 시공간적 안정성의 정도를 이해하는 것은 현장의 생태 연구뿐만 아니라 생태적 예측에도 필수적이다.발전소에서 나오는 온배수는 냉각수로 사용된 것이다. 냉각수는 복수기를 거치는 동안 수온이 급격하게 변화한다. 대부분의 발전소에서 2~ 고운 퇴적물이 제거되고 그 밑의 진흙과 암반이 노출되었다.주변 수역에서의 물의 흐름과 관련하여 볼때 냉각수 방출 방식의 설계와 배수의 규모 및 방향에 따라 난류의 정가 좌우된다. 배출구 부근에서는 수체들이 부딪치고 혼합되면서 국부적으로 와류와 환류가 형성될 수 있다. 난류의 정도는 생태적으로 중요하다. 그것은 난류가 수중 용존가스에 영향을 미칠 뿐만 아니라 수중동물이 자신의 체위를 특정 방향으로 능동적으로 정하는 정위 또는 방향 탐지에 영향을 미치기 때문이다.다른 한편으로 온배수가 분사되거나 표층으로 배수될 때 야기될 수 있는 강한 수류는 회유 어류와 같은 이동성 동물의 방향 감각을 혼란시킬 가능성이 있다.4. 온배수의 화학적 특징온배수의 화학적 조성은 취수하는 물의 조성, 냉각 계통의 우형과 설계 그리고 물 처리에 사용하는 화학물질에 따라 좌우된다. 한편 온배수가 주변 수역의 화학적 성질에 미치는 효과는 구성 성분의 초기 농도와 이들이 확산되고 분산되거나 붕괴되는 비율 그리고 난류 또는 열과 같은 물리적 요인에 기인하는 화학적 변화에 따라 좌우된다.온배수의 화학적 성질과 관련하여 식물상과 동물상에 중대한 영향을 미칠 수 있는 성분을 선정하기란 쉽지 않다. 그렇지만 염소, 중금속, 기름과 그 분산제, 그리고 방사능과 같은 오염물이 수생생물에 미치는 영향에 대하여는 비교적 많은 연구가 수행되었다. 따라서 여기에서는 이들 오염물의 효과와 산소 및 다른 용존가스와 같은 화학적 요인의 변화에 미치는 효과에 높은 온도와 온배수의 다른 물리적 특성이 첨가되는 특이적 영향에 관하여 살펴보기로 한다. 화력발전소 또는 원자력 발전소에서 사용하는 냉각수의 대부분은 지표수가 풍부한 곳에서 추출한다. 자연의 지표수는 지형, 지질 및 기후에 따라 그들의 화학적 조성이 엄청나게 변화한다. 모든 지표수 가운데 탁 트인 바다는 화학적으로 가장 안정된 지표수라고 간주된다. 그렇지만 여기서 주로 다루고 있는 근해 수역은 강물이나 하천수가 유입되고 한편으로는 오염되면서 물의 화학적 조성이 변감소하여 결국 생물은 죽게 된다. 본질적으로 대부분의 동물과 식물은 유전적으로 고정된 온도 범위에 걸쳐 생존할 수 있고, 이 온도 범위는 종마다 특징적으로 나타난다. 이 범위는 여러 요인에 의하여 다소 변경될 수 있으나 각 종이 치사하는 상한과 하한온도는 유전적으로 고정된 온도에서 거의 변화하지 않는다. 그런데 생물은 태어나서 유생기를 거쳐 성체에 이르고 자손을 낳는 일련의 생활단계마다 생존할 수 있는 온도의 범위가 달라지며, 특히 산란과 부화와 같이 생식현상을 영위할 때 그 범위는 매우 좁아진다. 따라서 해양동물이 알을 낳고 부화하는 시기나 해양식물의 포자가 만들어지고 발아하는 시기에 주변 환경의 온도가 비정상적으로 높게 올라가면 해양생물 종의 영속성에 차질을 빚을 수 있다. 한편 생물은 온도 변화에 대하여 가장 적합한 최적 조건이나 또는 견딜 수 있는 내성 범위가 서로 달라서, 이를테면 송어류는 10℃내외에서 가장 잘 자라고 20℃가 넘게 되면서 압박을 받다가 25℃부근에서 죽게 된다. 반면에 잉어류와 같은 다른 물고기는 송어류가 치사하게 되는 25℃ 부근에서 오히려 최적 생장을 보이게 된다. 그러므로 서식지의 온도가 변화하게 되면 예전에 출현하던 생물 가운데 온도의 내성 한계가 좁은 생물은 사라지는 반면, 변모된 온도 조건을 선호하는 새로운 생물이 출현할 수 있다. 즉 환경의 온도가 자연 상태보다 상승하면 비교적 넓은 온도 범위에 내성을 갖는 광온성 종들은 그들의 고유한 상한 온도까지는 생존할 수 있지만, 좁은 온도 범위에서만 출현하는 협온성 종들은 사라지면서 변화된 높은 온도 조건에 적응하는 새로운 생물로 대치될 수 있다. 또한 염소 농도가 모두 서서히 상승하면 동물의 대사 활동을 촉진 시키지만 최대 활성도를 넘는 수준이 되면 동물이 마비되고 결국 죽게 된다. 이러한 각 단계를 일으키는 값들은 생물에 따라 독특하므로, 변화된 서식처의 종들을 보호하려면 이에 관한 지식이 절대 필요하다. 바다에는 실로 다양한 생물들이 출현하고 있으며, 이들 각각의 생물종은.

자연과학| 2006.01.06| 15페이지| 1,000원| 조회(1,163)

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