HDPE 합성수지 차수막은 무기 오염 물질 및 용존 오염물질의 이동성을 차단시키는데 효과적이지만, 휘발성 유기화합물의 경우에는 분배-확산 기작에 의해 차수막 반대편으로 이동할 수 있다. 특히, 염소계 휘발성 유기화합물은 일반적으로 휘발성 유기화합물보다 독성이 강하며, 특히 트리클로로에틸렌(TCE)의 경우네는 광범위한 지반오염을 보이고 있다. 이런 오염물질의 이동성을 차단시키기 위한 반응성차수막이 개발되었다. Shin et al. (2005)의 연구결과에 따르면, 팔라듐-철을 HDPE 차수막 표면에 코팅시킨 반응성차수막이 TCE의 물질이동을 효과적으로 저감시켰다. 그러나 아직 차수막을 통한 TCE의 물질이동과 환경요인에 대해 연구된 결과는 없다. 그러므로 본 연구는 지반환경에서의 반응성차수막을 통한 TCE의 물질전달을 예측하고, 현장 적용을 위해 고려해야 할 사항들을 알아보기 위한 목적으로 수행되었다. 본 연구를 통해 팔라듐-철 이중금속(Pd/Fe)을 코팅한 반응성차수막을 통한 TCE의 거동을 측정하여 반응성차수막의 성능을 검증하였다. 또한 이러한 반응성차수막을 통한 염소계 유기 화합물의 침투현상을 해석하고 거동 예측을 위해 수학적 모형 개발을 통한 검증을 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 반응성차수막과 일반차수막의 분배계수 및 확산계수는 95% 신뢰도 구간에서 각 값의 차이가 유의하지 않음을 밝혔다. 즉, 차수막 표면에 코팅된 Pd/Fe이 물질전달 매개변수인 분배계수와 확산계수에 주는 영향은 미비했다. 이로 인해, 반응성차수막을 통한 염소계 휘발성 유기화합물의 물질이동을 예측하기 위해 필요한 분배계수 및 확산계수는 일반차수막의 값으로 대체했던 가정을 검증하였다. Pd/Fe의 제조 시, 더운 공기에서 건조시킨 Pd/Fe는 혐기성 상태에서 건조시키는 것과는 달리 탈할로겐화 반응에서 두 단계를 나타내는 것이 관찰되었다. 반응성차수막에 부착시키는 Pd/Fe의 양에 따라 반응성차수막의 TCE 이동 저감능력은 정비례하여 증가했다. 그러나 회분식 실험에서 구한 Pd/Fe의 반응상수와 비교했을 때에는 약 2-order 정도의 반응성 감소가 생겼으며, 반응성 감소는 비교적 균일하게 일어나는 것으로 관찰되었다. 이러한 반응성 감소는 아마도 부착에 의한 Pd/Fe의 고정과, 차수막에 의해 가리워진 Pd/Fe의 반응 표면 때문으로 사료된다. 팔라듐 표면이 더 드러날 수 있는 부착방식을 선택하면, TCE의 이동 저감 능력을 증가시킬 수 있는 가능성이 있다. 반응성차수막이 지반환경에 설치되었을 때, 반응성차수막의 성능을 평가하기 위해, 몇 가지 환경요인에 따른 실험을 진행했다. 지반환경의 혐기성 조건에서 활동하는 황환원미생물에 의해 생성되는 황화이온은 팔라듐-철 반응성차수막의 TCE 이동저감능력에 큰 손상을 입혔다. 실험조건 상에서는 10mM 이상의 황화이온 농도에서 반응성차수막의 TCE 이동저감능력이 완전히 상실되었다. 그러므로 현장에서 황산이온과 황화이온의 농도 모니터링 및 조절은 반응성차수막의 성능을 유지하고 보장하는데 필수적이다. 휴믹산은 더운 공기에서 산화된 Pd/Fe의 반응성을 다소 낮추지만, 산화철이 제거되는 시간을 단축시키는 결과로 인해, 지반 환경 내에 풍부하게 존재하는 휴믹산은 Pd/Fe이 산화되더라도 반응성을 회복시키는데 기여할 것으로 판단된다. 공기 중 노출에 의한 팔라듐-철 반응성차수막 비활성화는 공기와 철의 반응으로 생성된 산화철이 팔라듐 표면을 덮으므로 일어났다. 2N 염산으로 표면을 5초간 처리시켰을 때, TCE 이동저감능력을 회복시킬 수 있었으나, 약 12% 회복되었다. 그러므로 반응성차수막의 보관 시, 공기와의 접촉을 최소화하는 방안이 필요하다.

주요어 : 반응성차수막, 팔라듐-철 이중금속, 트리클로로에틸렌, 물질전달