긴급 살처분 가축 매몰 공법 {METHOD FOR PROTECTING AN URGENT STAMPING OUT LIVESTOCK LANDFILL}

본 발명은 긴급 살처분 가축 매몰공법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 강 알칼리 성분의 흡수성 고화재 조성물을 가축매몰시 사용하여 유기물인 사체가 분해되면서 발생하는 슬러지 및 침출수를 흡수하고 알칼리에 의한 병원균의 살균을 유도하는 친환경적인 살처분 가축 매몰공법에 관한 것이다.

최근 급속하게 그 발병이 늘고 있는 추세인 고병원성 가금 인플루엔자(AI)는 닭과 오리 등 가금류에 발생하는 바이러스성 급성 전염병으로 사람에게의 전염도 보고되고 있는 제 1종 가축전염병이며, 구제역은 소, 돼지, 염소 등과 같이 발굽이 둘로 갈라진 우제류 동물에서 발생하는 바이러스 성 급성 전염병으로 고병원성 가금 인플루엔자(AI)와 같이 제1종 가축전염병으로 지정되어 있다. 이와 같은 주요한 가축전염병이 발생할 경우 정부당국에서는 전염병의 급속한 전파를 방지하기 위하여 전염병 발생지역 및 그 인근의 동종 가축을 살처분하여 매몰하는 방법을 채택하고 있으며, 이와 관련된 대표적인 법률은 가축전염병 예방법이고 동법 시행규칙 별표5에 소각 또는 매몰기준이 규정되어 있다.

매몰규정에 의한 매몰방법을 단계별로 살펴보면, 매몰 구덩이를 파는 단계; 구덩이의 바닥과 벽면을 이중비닐 등 불 침투성 재료로 덮는 단계; 바닥 비닐로부터 1m 높이 이상의 흙과 5㎝이상의 생석회를 투입하고 생석회 위에 40㎝이상으로 흙을 덮은 후 2m 높이 이하로 사체를 투입하는 단계; 및 사체를 흙으로 40㎝이상 덮은 다음 5㎝ 두께 이상으로 생석회를 뿌린 후 지표면 까지 흙으로 복토를 하고 지표면에서 1.5m 이상 성토를 한 후 생석회를 마지막으로 도포하는 단계로 구성되어 있다.

또한 사후관리차원으로 사체의 부패에 의한 가스발생에 따른 가스배출관의 설치, 호우 등으로 매몰지가 유실되지 않도록 비닐 등을 덮고 빗물 배수로와 집수로를 설치, 또한 필요한 경우 침출수 배출관 및 저류조의 설치 및 소독 등을 규정하고 있다.

그러나 이러한 규정에 의한 매몰시공에도 불구하고 가축의 사체와 함께 매몰하는 매립재가 흙이 대부분이고 약간의 생석회를 사용하도록 규정되어 있어 사체 슬러지 및 침출수가 발생할 수 밖에 없으며, 우기에 지하수위 변동의 영향이나 지반의 응력에 변화가 있을 경우 방수포가 훼손되는 경우 침출수나 슬러지가 지반으로 유실되어 지하수의 오염, 지표수의 오염 및 인근토양의 오염 등 많은 환경유해요소 가 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허(10-1085171)와 대한민국 공개특허(10-2012-0138009)에서는 저유동성 콘크리트를 압밀 주입하거나 특수 콘크리트를 숏크리트화 하여 매몰지 지반을 보강하는 방법을 제시하였다. 그러나 이러한 방법도 콘크리트 박스 구조체를 전면적으로 설치하는 것과 같이 매몰지반의 토질역학적 외력을 충분히 감당할 수 있을지 의문이며, 압밀에 의한 주입으로 인근지반이 강화된다 하여도 지하수 및 침출수의 영향으로 액상화 될 수 있다.

따라서 보다 근본적인 대책으로 발생되는 동물사체의 슬러지나 침출수를 매몰지 내에서 자체 소화하고, 전염가능성이 있는 병원균을 매몰지 내에서 차폐, 사멸시킬 수 있는 공법의 개발이 시급히 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존의 법령에 따른 매몰지침은 준수하되, 대부분의 흙과 아주 일부의 생석회를 가축과 함께 매립하는 매립재로 사용하는 방법을 개선하여 흡수성 고화재 조성물을 가축과 함께 매몰하여 발생되는 동물사체의 슬러지나 침출수를 매몰지 내에서 자체 소화하고, 전염가능성이 있는 병원균을 매몰지 내에서 차폐, 사멸시킬 수 있는 흡수성 고화재를 이용한 살처분 가축 매몰공법을 제공하는 것이다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 1) 소각 잔재 100 중량부에 대하여 코우크스 탈황 석고 5~200 중량부 및 고로슬래그 미분말 5~50 중량부를 포함하는 흡수성 고화재 조성물을 준비하는 단계; 2) 매몰 구덩이를 파는 단계; 3) 상기 매몰 구덩이의 바닥과 벽면을 두께 0.2㎜ 이상인 불침투성 재료로 덮는 단계; 4) 상기 매몰 구덩이의 바닥에 덮인 불침투성 재료 위에 상기 흡수성 고화재 조성물을 매몰대상 동물 사체 무게의 3배 이상의 양으로 포설한 후, 매몰대상 동물 사체를 투입하는 단계; 5) 상기 투입된 매몰대상 동물 사체 위에, 상기 흡수성 고화재 조성물을 매몰대상 동물 사체 무게의 1배 이상의 양으로 포설하는 단계; 및 6) 상기 5) 단계에서 포설된 흡수성 고화재 조성물 위에, 상기 흡수성 고화 조성물과 흙을 혼합하여 준비한 혼합토를 지표면에서 1.5m 이상의 높이가 되도록 복토 및 성토를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수성 고화재 조성물을 사용한 긴급 살처분 가축 매몰 공법을 제공한다.

본 발명의 상기 흡수성 고화재 조성물에 있어서, 흡수성 분체로는 상기 언급한 재료들 이외에 제지슬러지 소각재, 시멘트 바이패스 더스트 등의 부산물로 발생하는 흡수성 분체들이 있으나, 이들 제지슬러지 소각재, 시멘트 바이패스 더스트는 그 재료에 함유된 염소이온의 농도가 1~3%에 달할 정도로 높아 대부분이 농경지 인근인 매몰지에 사용하기에는 적합하지 않다.

또한 본발명에 따른 흡수성 고화재 조성물의 상기 재료들은 pH가 11.5 이상에 달할 만큼 강알칼리 물질이다. 일반적으로 강알칼리 환경에서는 거의 모든 세균이 사멸한다고 알려져 있다. 구제역 방역이나 가금류 인플루엔자(AI)방역제로 사용되고 있는 생석회 및 생석회 적정 소독액 역시 강알칼리라는 생석회의 성분을 활용하는 것이다.

또한 본 발명의 상기 흡수성 고화재 조성물에서 각 구성 성분들은 산화칼슘 함량이 높은 것이 바람직하다. 산화칼슘은 생석회의 주성분인 CaO와 동일한 작용을 한다. 즉 수분과 접촉하면 약 100 에 달하는 발열과 흡수작용을 한다. 따라서 동물의 사체에서 발생하는 슬러지 및 침출수와 이들 재료가 반응하면서 발열에 의한 멸균 및 흡수작용을 해 슬러지와 침출수가 외부로 유출되지 않고 매몰지 내에서 구속되도록 한다.

또한 본 발명의 상기 흡수성 고화재 조성물에서 각 구성 성분들은 분체의 형태인 것이 바람직하고, 비표면적이 3,500㎠/g 이상일 정도로 미립자인 것이 바람직하다. 미립자는 상당히 많은 공극을 가지고 있고, 다른 부분과 혼합되면서 그 공극이 줄어드는 작용으로 부피가 감소하는 이점이 있다. 이러한 특성은 동물의 사체가 부패하면서 발생하는 가스에 의해 매몰지가 융기하는 현상을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 가축의 유행성 질병 특히 구제역이나 조류 인플루엔자의 유행시 질병의 급속한 확산을 방지하기 위하여 부득이하게 가축을 긴급 살처분하여 땅에 매몰할 경우 살처분 매몰지에서 필연적으로 발생하는 사체 슬러지, 침출수 및 기타 유해 병원균의 유출을 막고 매몰지를 환경적이나 토질역학적으로도 안전하게 보호할 수 있는 긴급살처분 가축 매몰공법을 제공하는 효과가 있다.

또한, 석회석을 고온에서 하소하여 생산하는 생석회의 사용을 전면 대체하여 백두대간의 무분별한 석회석 채광을 방지할 수 있으며, 생석회 성분 및 석고 성분이 다량 들어있으며, 산업부산물로 발생하는 고로슬래그, 코우크스 탈황석고, 소각잔재 등을 재활용하여 환경을 보존하는 효과도 있다.

이하, 본 발명에 의한 흡수성 고화재 조성물을 사용한 긴급 살처분 가축 매몰공법에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명에 의한 흡수성 고화재 조성물의 구성성분 및 작용을 설명한다.

본 발명에 의한 흡수성 고화재 조성물은 소각 잔재 100 중량부에 대하여 코우크스 탈황 석고 5~200 중량부(바람직하게는 50~200 중량부) 및 고로슬래그 미분말 5~50 중량부(바람직하게는 20~50 중량부)를 포함한다.

상기 소각잔재는 노내 탈황 방식 석탄연소 보일러에서 발생하는 플라이애시인 것이 바람직하고, 산화칼슘 함량이 20% 이상인 고칼슘 플라이애시인 것이 특히 바람직하다.

상기 고칼슘 플라이애시는 석탄에 포함된 황성분의 대기배출을 방지하기 위하여 석탄과 석회석을 혼합 연소하는 과정에서 발생된다. 이 플라이애시에 다량 함유된 산화칼슘은 물과 반응하여 흡수, 발열 하여 수산화칼슘이 되는데 이에 대한 반응식은 아래와 같다.

CaO+ H ₂ O->Ca(OH) ₂ +15.6kcal mol ^-1

상기 코우크스 탈황석고는 석탄계 코우크스 및 석유계 코우크스를 원료로 하는 보일러에서 노내 탈황을 위해 석회석을 혼소하는 과정에서 연료인 코우크스에 포함되어있는 황 성분과 석회석이 고온에서 탈탄산된 CaO 성분이 반응하여 생성된 분진과 같은 입자상 석고 물질로서 pH가 11.5이상의 강알칼리 물질이다.

상기 코우크스 탈황석고 역시 수분과 반응하게 되면 이 석고에 포함된 CaO 성분이 발열과 흡수작용을 하게 되어 동물사체 슬러지 및 침출수를 외부로 유출되지 않도록 구속한다.

또한 코우크스 탈황석고의 주성분인 황산염과 높은 pH가 황산염자극 및 pH에 따른 알칼리 자극을 고로슬래그 미분말에 가하게 되면 고로슬래그 미분말이 조기에 활성화되어 잠재 수경성 반응을 개시하여 고결강도를 발현한다. 이 탈황석고가 소각잔재 100중량부에 대하여 5~200 중량부 혼입된다. 5중량부 미만 혼입될 경우 함께 포함되는 고로슬래그 미분말을 충분히 자극하지 못하여 소정의 강도를 발현할 수 없으며, 200중량부 초과 혼입될 경우 석고의 수분접촉에 의한 자경성 때문에 너무 높은 고결강도가 발생하여 향후 매몰지를 폐쇄하고 그 토지를 재활용 하는데 장애가 될 수 있다.

또한 상기 고로슬래그 미분말은 제철공정에서 발생하는 고로 수쇄 슬래그를 건조하고 분쇄하여 생산된다. 고로슬래그 미분말은 수분과 접촉하면 그 표면에 산화피막이 형성되어 스스로 경화되지는 않는 물질이다. 그러나 알칼리 및 황산염 자극에 의해 산성피막이 깨지게 되면서 경화하는 반응이 발생하는데 이를 잠재수경성의 발현이라 한다. 본 발명의 매몰지 특성상 동물의 사체에서 나오는 슬러지와 침출수를 외부로 유출되지 않도록 구속하고 외부의 토질역학적 응력변화에 대응하기 위하여는 큰 고결강도를 요구하지 않는다. 고로슬래그 미분말은 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 5~50중량부 혼입되는데 5중량부 미만이면 잠재수경성 발현 물질이 너무 적어 소요의 강도를 발현할 수 없으며, 50중량부 초과이면 너무 높은 고결강도를 발현하여 향후 매몰지를 폐쇄하고 그 토지를 재활용 하는데 장애가 될 수 있다. 상기 고로슬래그 미분말의 분말도(비표면적)는 3,500~8,000㎠/g인 것이 바람직하고, 4,000~8,000㎠/g인 것이 더 바람직하다

이하 본 발명에 따른 매몰공법에 대하여 자세히 설명한다.

본 발명에 따른 매몰공법은 가축전염병 예방법 시행규칙 별표 5에 따른 매몰기준을 근거로 하였으며, 매몰공정에서 사용되는 매립재인 흙과 생석회를 흡수성 고화재로 대체하여 시공하는 공법을 제시하는 것이다. 본 발명에 따른 매몰공법은 1) 소각 잔재 100 중량부에 대하여 코우크스 탈황 석고 5~200 중량부 및 고로슬래그 미분말 5~50 중량부를 포함하는 흡수성 고화재 조성물을 준비하는 단계; 2) 매몰 구덩이를 파는 단계; 3) 상기 매몰 구덩이의 바닥과 벽면을 두께 0.2㎜ 이상인 불침투성 재료로 덮는 단계; 4) 상기 매몰 구덩이의 바닥에 덮인 불침투성 재료 위에 상기 흡수성 고화재 조성물을 매몰대상 동물 사체 무게의 3배 이상의 양으로 포설한 후, 매몰대상 동물 사체를 투입하는 단계; 5) 상기 투입된 매몰대상 동물 사체 위에, 상기 흡수성 고화재 조성물을 매몰대상 동물 사체 무게의 1배 이상의 양으로 포설하는 단계; 및 6) 상기 5) 단계에서 포설된 흡수성 고화재 조성물 위에, 상기 흡수성 고화 조성물과 흙을 혼합하여 준비한 혼합토를 지표면에서 1.5m 이상의 높이가 되도록 복토 및 성토를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 4) 단계는, 예를 들어, 비닐을 사용하여 일정 두께 이상의 불투수층을 구성한 후(상기 '3) 단계'), 바닥으로부터 매몰대상 동물 사체 무게의 3배 이상의 흡수성 고화재 조성물을 매몰구덩이에 포설하고 그 위에 동물의 사체를 매몰하는 단계이다. 이때 동물사체 무게 3배 이상의 고화재 조성물이 포설되지 않으면 동물의 체액과 각종 유기물이 슬러지나 침출수화 되어서 사체 밖으로 이탈될 때 이를 흡수하는 충분한 고화재 량이 되지 않아 소정의 목적을 달성할 수 없다.

일반적으로 동물의 몸체는 약 70% 이상의 수분으로 구성되어 있다고 알려져 있다. 따라서 적정한 흡수성 고화재의 중량은 사체무게의 약 1.5배 이면 적당하나, 외부로 부터의 응력변화요인 등을 고려하여 안전율을 200%로 설정하였다.

또한, 상기 5) 단계는 상기 투입된 매몰대상 동물 사체 위에, 매몰대상 동물사체 무게 1배의 이상의 상기 흡수성 고화재 조성물을 매몰대상 동물 사체위에 포설하는 단계이다. 모든 물질은 위치에너지가 낮은 곳으로 이동하기 때문에 사체에서 발생한 슬러지나 침출수는 대부분 하층으로 이동하여 사체 아래쪽에 포설된 흡수성 고화재와 반응하게 되리라 예상하지만 혹시 발생할 수 있는 지표수나 지하수의 유입에 대처하기 위해 사체 무게와 동일중량의 고화재를 매몰 사체 위에 포설해야한다.

만일 동물 사체 동일 중량 이상의 고화재가 동물의 사체위에 포설되지 않으면 지표수나 지하수의 유입을 완전히 방지하지 못할 위험이 있다.

또한, 상기 6) 단계는 상기 5) 단계에서 포설된 흡수성 고화재 조성물 위에, 상기 흡수성 고화 조성물과 흙을 혼합하여 준비한 혼합토를 지표면에서 1.5m 이상의 높이가 되도록 복토 및 성토를 하는 단계이다. 상기 흡수성 고화재 조성물과 흙은 1:1의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다.

기존 공법에서는 흙을 주원료로 하여 성토하고 생석회를 뿌려 마무리하는 것으로 되어있으나, 우천이나 지표수의 유동이 있을 경우, 상부로부터의 물 유입을 예방하기 위하여 고화재와 흙을 혼합하여 투수가 어려운 특성을 가진 지반으로 개량할 필요가 있다.

본 발명의 상기 긴급 살처분 가축 매몰 방법은 필요한 경우, 하기 A) 내지 C) 단계 중 하나 이상을 추가로 더 포함할 수 있다: A) 사체의 부패에 의한 가스발생에 따른 가스배출관의 설치하는 단계; B) 비닐 덮개, 및/또는 빗물 배수로와 집수로를 설치하는 단계, 및 C) 침출수 배출관 및 저류조를 설치하고 상기 저류조를 소독하는 단계.

본 발명에 따른 방법에 있어서 상기 흡수성 고화재 조성물의 특성을 보다 구체적으로 살펴보기 위해 다음과 같은 시험을 실시하였다.

먼저, 다음의 표1과 같이 생후 약 7일가량 경과한 병아리(개체당 평균 무게 60g) 시험체를 플라스틱 밀폐용기에 넣고 병아리 그 자체, 흙과 생석회를 이용한 매립 및 본 발명에 따른 고화재를 이용한 매립 시험체를 구성하고 섭씨 25도의 수조에 항온조건으로 촉진시험을 수행하였다. 이때 사용한 흡수성 고화재의 조성은 산화칼슘 함량이 43%인 고칼슘 플라이애시 100 중량부에 대하여 코우크스 탈황 석고 100 중량부 및 분말도(비표면적)가 4,000~6,000㎠/g인 고로슬래그 미분말 25 중량부를 혼합물이다.

아래의 표 1 에서와 같이 병아리 사체만 용기에 넣어 보관한 경우 15일 부터 침출수가 발생하여 45일 경과후에는 고체와 액체가 거의 완전히 분리되었다. 반면 기존의 매몰공법에 따른 흙과 생석회를 이용하여 매립한 시료에서는 15일 경과시 까지 침출수가 어느정도 흙과 생석회에 흡수되어 침출수 발생이 없었으나, 30일 과 45일 시간이 경과할수록 침출수가 많이 발생하였으며, 매립상태에서의 침하가 상당히 발생하였다. 그러나 본 발명의 흡수성 고화재를 이용한 매립공법에 따른 시험체는 동일한 시험기간이 경과하였음에도 침출수나 지반의 침하가 발생하지 않았다. 이는 고화재속에 다량 함유되어 있는 생석회성분에 의한 흡수작용과 높은 분말도의 분체로 구성된 고화재의 공극에 수분이 포함되는 동시에 수분과 생석회성분이 반응하여 생성되는 수산화칼슘이 고로슬래그 분말을 자극하여 잠재수경성이 발현되면서 강도를 발현하는 안정적인 고결체로 전이된 결과로 판단된다.