드넓은 소나무 숲과 아름다운 해변이 어우러져 자연의 경이로움을 만끽할 수 있는 ‘장항송림숲’. 해마다 이 푸른 숲을 산책하기 위해 많은 관광객이 찾고 있는데요. 숲이 위치한 옛 장항제련소(충남 서천) 인근이 한때 환경오염으로 몸살을 앓아 왔다면 믿어지시나요. 과거 폐광석이 가득 쌓여 오염이 심각했던 이곳은 토양 정화 기술로 마법처럼 생명이 살아 숨 쉬는 장소로 탈바꿈했습니다. 어떻게 이런 일이 가능했을까요? 지금부터 지속 가능한 환경을 위한 필수 기술, 토양 정화 공법의 모든 것을 살펴보겠습니다.  

천문학적 가치의 토양 정화 시장

건강한 흙은 많은 양의 탄소를 저장합니다. 흙 속의 미생물은 온실가스인 탄소, 메탄을 머금어 탄소 저감에 효과적인데요. 이 때문에 많은 전문가들이 흙을 살리는 것이야말로 기후변화의 효과적인 대응책이라고 입을 모으고 있습니다. 이미 선진국들은 탄소를 줄이기 위해 토양 정화 산업에 주목하고 있습니다. 글로벌 시장 조사 기관 모르도르 인텔리전스(Mordor Intelligence)에 따르면 세계의 토양 정화(Soil Treatment) 시장 규모는 2023년 418억 9000만 달러(약 59조원)로, 2028년 547억 8000만 달러(약 76조원)까지 성장할 것으로 예상됩니다. 5년간 성장률 5.51%로 세계 환경시장 성장 속도(2.6%)보다 높은 수치입니다.  

실제로 해외의 많은 국가와 기업들이 토양 정화 산업에 뛰어들고 있는데요. 미국은 오염토양 관련 법(슈퍼펀드법)을 1980년 제정, 오염토양 원인자에게 정화 명령과 막대한 기금을 징수하는 등 각종 정책을 시행 중입니다. 프랑스는 ‘4p1000 이니셔티브’를 발표하고, 매년 토양 속 탄소를 0.4% 늘려 대기 중 이산화탄소를 줄여나가고 있습니다. 또한 세계 최대 토양 복원 시장으로 성장하고 있는 중국은 토양 정화 프로젝트에 막대한 투자를 하고 있는데요. 2020년 중국 오염토양 정화 시장 규모는 142억 7000만 위안(2조 7000억원 규모)으로 전년 대비 20.52% 성장했고, 2028년 210억 위안으로 약 5%의 성장률을 보일 것으로 예측됩니다.  

이처럼 토양 정화 산업은 환경을 위한 것이기도 하지만, 변화하는 시대의 흐름 속에서 엄청난 부가가치를 창출하는 사업인 셈입니다. 후발주자인 우리나라는 1995년 토양환경보전법을 제정했는데요. 2001년 부산 문현지구 정비창 부지를 시작으로 군부대, 유류저장시설 등 다양한 사업을 진행하며 지속가능한 사회를 만들기 위한 초석을 다지고 있습니다.  

토양에 붙은 오염물질, 어떻게 떼어낼까

그렇다면 토양을 어떤 방식으로 정화하는 것일까요? 오염토양 정화 기술은 한마디로 토양에 붙어 있는 오염물질들을 다양한 방식으로 ‘떼어내는’ 기술입니다. 오염된 토양에 어떤 처리를 하는가에 따라 다양한 공법이 있지만, 대표적으로는 크게 세 가지로 분류됩니다.

1) 빨래하듯이 떼어내기, 토양세척공법

세탁기를 떠올리면 이 공법을 이해하기 쉽습니다. 거대한 세탁기에 오염된 흙과 세제를 함께 넣고 돌리는 것처럼, 세척제를 사용하면 토양에 붙어 있는 중금속이나 불소, 저농도의 유류 등을 대규모로 떼어낼 수 있죠.

가장 먼저 세탁기에 옷을 넣기 전에 큰 이물질을 대충 털어내듯, 오염된 토양을 공기 난류 파이프를 통해 미세한 입자로 잘게 쪼갭니다. 그 후 분쇄된 토양을 멀티 하이드로사이클론이라는 장치를 활용해 오염되지 않은 입자와 오염된 입자로 분리합니다. 이 단계는 세탁 건조기에서 필터로 큰 먼지와 작은 먼지를 분리하는 것과 비슷합니다. 이후 오염물질을 제거하기 위해 '산용출제'를 주입하면, 세탁기에 세제를 넣은 것과 같이 산용출제가 오염물질과 화학적으로 반응해 오염물질을 분해하거나 용해시킵니다. 마지막으로 숯을 이용해 공기를 정화하듯 세척 과정에서 발생한 폐수를 활성탄으로 흡착·제거해 정화하는데요. 세탁기에서 나오는 더러운 물을 정화해 다시 사용할 수 있게 하는 과정과 비슷한 원리입니다. 

2) 뜨겁게 해서 떼어내기, 열탈착 공법 

열탈착 공법은 토양을 높은 온도로 가열해 토양에 흡착된 오염물질을 휘발시켜 떨어져 나오게 하는 방법입니다. 이 공법은 고농도 유류와 같이 분해가 어려운 유기 오염물질을 대규모로 정화할 때 주로 사용되는데요. 오염물질 제거 효율이 100%에 가까울 뿐 아니라, 폐열을 토양 건조시설에 재활용하고 배출된 정화토 역시 선별해 재활용이 가능하다는 장점이 있습니다.

열탈착 공법은 '오븐'에 비유해 볼 수 있습니다. 먼저 오븐에 해당하는 열탈착 시설에 각종 유기화합물이나 중금속으로 오염돼 있는 토양을 넣습니다. 그리고 음식을 넣고 굽듯이 일정한 고온으로 오염토양을 가열합니다. 그러면 오븐의 음식이 익으면서 수분이 증발하듯이 가열된 토양에서 오염물질이 증발하거나 분해되어 기체 상태로 변환되죠. 이 다음 단계는 '오염물질 포집 및 처리'로 오븐에서 증발한 수분이 오븐 밖으로 배출되듯이, 기체 상태의 오염물질이 포집 장치로 이동해 필터나 응축기 등을 통해 안전하게 처리됩니다. 마지막으로 오븐에서 완성된 요리를 꺼내듯, 열탈착 공법을 거친 정화된 토양을 회수하면 모든 공정이 마무리됩니다.

3) 미생물이 오염물질을 먹어 치우는 생물정화공법

생물정화공법은 오염된 환경을 미생물, 곰팡이, 식물 또는 그 효소를 이용해 원래의 상태로 복구하는 방법입니다. 오염된 토양에 영양분, 수분, 공기 등을 주입하고 미생물이나 식물 등이 잘 성장할 수 있도록 한 뒤, 미생물이 토양 중의 오염물질을 분해할 수 있는 환경을 조성하는 거죠.

먼저 오염된 토양을 정화 작업이 이루어질 장소로 옮깁니다. 이 과정을 잘 마쳤다면 농사를 짓듯밭을 고르고 돌이나 잡초를 제거해 땅을 고르게 만들어야 하는데요. 오염된 토양을 작은 입자로 분쇄하고 고르게 정리해, 미생물이나 식물이 잘 자랄 수 있는 환경으로 조성합니다. 그 다음은 밭을 여러 구획으로 나누어 작물을 심을 자리를 정하듯이, 오염된 토양을 구역으로 나누어 각 구역에 맞는 미생물을 넣을 자리를 정합니다. 그 후에는 농사 지을 때 작물에 필요한 물을 주고 성장에 도움이 되는 비료나 영양제를 공급하듯이, 토양에 필요한 수분을 공급하고 오염물질을 분해할 미생물을 투입합니다. 그리고 마지막으로 농사에서 흙을 갈아엎어 땅이 숨 쉴 수 있게 하는 것처럼, 토양 속에 산소를 공급해 미생물이 잘 자랄 수 있게 합니다.

독보적 기술력으로 인정받는 현대건설의 기술 개발 역사

우리나라의 토양 정화 기술은 미국, 서유럽, 일본 등 해외에 비해 역사가 상대적으로 짧음에도 불구하고 빠른 속도로 성장해 왔습니다. 특히 현대건설은 뛰어난 토양 정화 기술 노하우를 바탕으로 관련 시장을 선도하고 있는데요. 2001년 광주시 비위생 매립지 정비사업을 시작으로 현재 진행 중인 캠프마켓 복합오염토양정화 공사까지 20여 년 넘게 현대건설이 국내외에서 선보인 대표적인 프로젝트를 살펴보겠습니다. 

국내에서 토양 세척 사업이 활발하지 않았던 시절부터 현대건설은 자체 토양 정화 연구개발에 힘을 쏟았습니다. 특히 압축공기를 이용해 오염된 토사에서 오염물질을 분리·제거해 토양을 복원시키는 ‘압축공기식 난류생성관 세척기술’(환경신기술 92호)은 기술 개발에서 더 나아가 현장 상용화에 성공한 대표적인 사례입니다. 현대건설은 이 기술을 ‘광주시 비위생 매립지 정비사업’(2001)에 첫 적용한 이래 2004년 관련 기술을 일본에 수출하며 국제적으로도 기술력을 인정받았습니다. 추후 이 기술은 ‘태안 준설 퇴적토 정화 사업’(2008)과 ‘대전역 유류 오염부지 정화 사업’(2010)에도 성공적으로 적용되며 경쟁력을 입증했습니다. 

2013년 현대건설은 ‘다단형 사이클론을 이용한 선택적 토입입자 분리기법과 무방류형 세척기법으로 구성된 비소 오염토양 정화기술’을 국내 최초로 개발, 다시 한번 환경신기술(415호) 인정이라는 쾌거를 거뒀습니다. 이 기술은 고농도 오염 토양에서 오염을 일으키는 특정 크기의 입자만을 정밀 분리·제거해 정화 작업을 최소화하는 것으로, 세척 공정수에서 추출된 중금속도 흡착·제거해 세척수까지 전부 재활용할 수 있습니다. 현대건설은 이 공법을 대규모 토양 정화 사업인 ‘장항제련소 비매입구역토양정화’ 현장에 성공적으로 적용했습니다.  

이밖에 현대건설은 2016년 ‘비소오염 사질토양의 물리적 정화를 위한 건식 미세토 분리 기술’과 2022년 ‘원전해체 부지복원 분야 상용화 기술’을 확보했는데요. 먼저 환경신기술 498호로 인정받은 건식 미세토 분리 기술은 물과 화학약품을 사용하지 않고 바람을 이용해 중금속 오염도가 높은 토양을 분리하는 공법으로, 공정이 간단해 경제성이 높은 기술로 평가받고 있습니다. 또한 원전 부지 복원 기술은 방사성 물질에 오염된 토양을 입자 크기별로 구분한 후 염화칼륨(KCl) 용액으로 세척해 토양에 붙은 세슘을 제거하는 것으로 국내 최초로 방사성 오염토양 복원 분야에서 녹색인증을 받았습니다. 

한편, 국내뿐 아니라 해외에서도 다양한 포트폴리오를 쌓고 있습니다. 현대건설은 일본 기타큐슈시 제철소의 토양 정화 프로젝트(2008)에 참여한 데 이어 2013년 싱가포르에 오염토양 정화 연구개발(R&D) 사업을 제안, 주롱도시공사(JTC), 난양공과대학교(NTU) 등과 국내 건설사 최초로 파트너가 됐는데요. 이 프로젝트를 통해 현대건설은 해안지역 ‘중금속/유류 복합오염 준설토 정화기술’을 검증하는 데 성공하며 세계 수준의 토양 정화 기술을 확보했습니다. 

지역사회를 더 나은 곳으로 바꾼 현대건설의 대표 프로젝트  

1) 아픈 역사를 생명이 숨 쉬는 공간으로, ‘장항제련소 비매입구역토양정화 사업’

일제 수탈과 산업화의 상징물인 충청남도 서천의 옛 장항제련소. 장항제련소는 일제시대에 건설된 후 국영과 민영을 거쳐 1989년 폐쇄됐는데, 인근 토지가 제련 과정에서 배출된 비소, 카드뮴 등 중금속에 심각하게 오염되며 몸살을 앓았습니다. 

 [ (왼쪽) 장항제련소 비매입구역토양정화 현장의 토양 세척 설비 전경. (오른쪽) 오염토양을 설비로 이동시키는 투입 호퍼의 모습 ] 

현대건설은 지난 2012년 12월 장항제련소 일대의 오염토양 1단계 정화 사업을 수주해, 2015년 10월까지 약 7만 2000㎥의 땅에 스며든 오염물질을 제거했습니다. 굴착한 흙을 세척해 되메우는 토양세척법을 활용했는데, 특히 인근 오염토양의 특성을 반영한 맞춤형 복원기술로 눈길을 끌었죠. 흙 알갱이가 작을수록 오염도가 높다는 점에 착안해 기존 토양세척법과 달리 선택적으로 토양 입자를 분리하고 세척하는 비소오염토양 정화 기술을 국내 최초로 개발해 사업에 적용한 것인데요. 현대건설은 특수 코팅을 한 숯을 세척 공정에 사용해 중금속 흡착을 높였는데, 이를 통해 세척 공정에 사용된 물을 100% 재활용하는 친환경적 효과까지 만들어 냈습니다. 

[ 소나무 숲과 아름다운 해변이 어우러진 장항송림숲에는 해마다 많은 관광객이 찾고 있습니다 ]

정화 사업 이후 자연환경 보존을 위해 심은 식생들이 안정적으로 정착해 있는 인근의 송림숲은, 주변 소나무숲과 함께 멋진 경관을 이루며 연간 100만여 명의 방문객이 즐겨 찾는 관광명소가 됐습니다. 추가로 토양 복원이 이뤄진 제련소 일대는 국내 최초의 생태복원 국립공원으로의 변신을 준비하고 있습니다. 향후 이곳에는 토양 오염과 복원 과정을 담은 역사관을 비롯해 철새들의 휴식처가 될 인공 생태습지가 조성될 계획입니다. 

2) 지역의 새로운 문화 가치를 만드는 ‘캠프마켓 복합오염토양정화 공사’

인천광역시 부평에 위치한 미군 반환기지 캠프마켓은 일제강점기 무기·탄약을 제조·저장·보급하는 장소로 사용된 후 1945년부터 1973년까지 주한 미군부대로 활용된 곳입니다. 인천시는 이 부지의 토양을 정화해 인천의 거점 공원으로 조성할 계획임을 밝혔는데요. 주민들의 오랜 숙원 사업이었던 캠프마켓 복합오염토양정화 공사를 현대건설이 2019년부터 맡아 성공적으로 수행하고 있습니다.   

현대건설은 착공 후 2년 11개월 만인 2022년경, 주요 오염물질 중 하나인 1만 1031㎥에 달하는 다이옥신 오염토양을 완전 정화하는 데 성공했습니다. 대규모 다이옥신을 완벽하게 정화한 것은 국내 최초인데요. 현대건설은 다이옥신을 안전하게 제거하기 위해 ‘열봉 방식의 열탈착 공법’과 ‘열산화 공정’을 활용했습니다. 열탈착 공법으로 휘발성 오염물질을 제거하고, 열산화 공정을 통해 잔여 오염물질을 완전히 제거하는 두 가지 공법을 보완적으로 사용했는데요. 특히 열산화 공정은 토양을 가열해 휘발된 오염물질을 완전히 제거하고, 오염과 대기 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있습니다. 이 덕분에 현장의 다이옥신 농도를 정화 목표로 했던 100피코그램보다 훨씬 낮은 2.18피코그램(1피코그램: 1조분의 1g)까지 낮추는, 기술적으로도 완벽한 다이옥신 오염토양 정화를 이뤄냈습니다. 

[ (왼쪽) ‘캠프마켓 복합오염토양정화 공사’ 현장의 토양 세척 설비 모습, (오른쪽) 산용출제를 넣어 오염물질을 분해하거나 용해시킬 수 있는 산용출조 ]

현재 현장은 주정화 공법 중 두 번째 공정인 유류·중금속 오염토양 정화를 마무리 지었습니다. 이 구역은 16만 9976㎥ 규모로, 현대건설은 유류와 중금속 오염토양에 효과적인 ‘토양세척공법’을 활용했습니다. 현장은 건식자력 선별, 트롬멜스크린, 습식자력선별, 하이드로사이클론(다단입도 선별기), 농축조 등 물리적 세척과 산용출조, 습식탈수, 중화조 등 화학적 세척을 할 수 있는 자체 토양세척시설을 구축해 안전하게 정화 작업을 완료했습니다. 

[ (왼쪽) 정화 작업을 마친 ‘캠프마켓 복합오염토양정화 공사’ 현장 전경, (오른쪽) 공사가 한창 진행 중인 2021년 현장의 모습 ]

현대건설은 토양을 세척하는 과정에서 생기는 소음·미세먼지 등의 발생을 막기 위해 방독마스크, 방진복, 살수시설 등 작업자 안전 및 작업환경 관리에 만전을 기했는데요. 특히 현장 주변이 아파트로 둘러싸인 주거 밀집지역이라는 특수성을 감안해, 토양 정화 과정에서 발생되는 배출가스를 법적 기준치 이내로 관리하고, 추가로 CCTV를 설치하는 등 지역사회 요구에 부응했습니다. 또한 공사 기간 동안 국방부, 환경공단, 지하수토양환경학회 교수, 인천광역시, 부평구청, NGO, 지역주민대표 등으로 구성된 민관협의회와 수차례 설명회를 열고, 아파트 주민들을 명예감독관으로 위촉하는 등 안전하고 투명한 현장 관리에 앞장섰습니다. 현재 현장은 모든 공종을 마무리 짓고, 오는 9월 준공을 앞두고 있는데요. 현대건설은 캠프마켓에서 쌓은 오염토양 정화 노하우와 기술력을 토대로 향후 이어질 미군 캠프 레드클라우드·성남 골프장 등의 추가 사업 수주에도 박차를 가할 예정입니다. 

최근 오염토양 정화 기술은 빠르게 발전을 거듭하고 있습니다. 머신러닝을 비롯한 인공지능(AI) 기법들을 활용한 토양 모니터링 기술 등 그 영역도 점차 확대되고 있는데요. 오염토양 정화 기술은 우리 삶의 질을 향상시킬 뿐만 아니라 새로운 경제적·문화적 가치를 만들어내는 진정한 미래형 산업이라고 할 수 있습니다. 이미 미국 원전해체 시장에 진출 중인 현대건설은 향후 블루오션으로 떠오를 원전해체 부지복원 사업에서 토양 복원 상용화 기술을 선보일 계획입니다. 지속가능한 생태계 조성을 위해 자체 토양 정화 기술 개발에 힘쓰고, 탄탄한 포트폴리오를 쌓고 있는 현대건설의 발걸음을 앞으로도 지켜봐 주시기 바랍니다.