• 자원환경지질
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• 제50권3호
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• pp.251-256
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• 2017

본 연구는 폐광산에서 배출되는 산성광산배수가 하천수 및 지하수에 유출되면서 발생되는 환경 오염들을 막기 위해 생물학적 자연정화 처리 방법인 연속적 알칼리도 생성 시스템의 효율을 증대 시키는 방안에 관한 연구이다. 연속적 알칼리도 생성 시스템를 이용한 산성광산배수의 처리는 대부분 황산염 환원 박테리아를 이용한 생물학적 처리 기술이며, 실제 현장 적용실험에서 그 효과가 증명되었고, 광산배수 정화 사업에 적용하도록 개발된 사례가 많다. 그러나 계절적인 온도 저하로 기온이 매우 낮은 겨울이나 초봄 동안에는 황산염 환원 박테리아가 생존은 가능하더라도 황산염을 환원시키는 활동이 거의 멈추게 되어 지속적인 산성광산배수 처리 효율에 문제점을 야기한다. 본 연구에서는 연속적 알칼리도 생성 시스템에 발광 다이오드를 접목하여 유기물 층의 황산염 환원 박테리아 활성을 증진시키고, 온도가 낮은 겨울철에도 발광 다이오드의 발열 효과를 이용하여 활성 온도를 유지 할 수 있는 방안을 제안한다. 더불어, 산성광산배수 처리 시설은 전력을 쉽게 공급할 수 없는 곳에 위치한 지리적인 특성을 고려하여, 발광 다이오드에 전원을 공급할 수 있는 전원 공급 장치로 태양 전지 모듈 사용을 제안한다. 본 방법을 통하여 추가적 연구들이 진행된다면, 태양광 에너지와 발광 다이오드를 융합한 친환경적인 방법을 이용하여 겨울철에도 산성광산배수 처리 기술의 효율을 극대화 할 수 있을 것이다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2001년도 정기총회 및 제3회 특별지포지움
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• pp.75-89
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• 2001

국내 폐석탄 광산은 334 개, 폐금속 광산은 약 900 여개로 알려져 있다. 이러한 폐광산에서는 환경오염과 지반침하 등 안전문제가 발생하고 있다. 폐광산에서 환경오염은 주로 폐갱도, 채굴적 그리고 광산폐기물 적치장에서 유출되는 산성광산배수 문제와 중금속이 함유된 광산폐기물의 침식 및 유실로 인한 주변 토양오염 등을 들 수 있다. 폐석탄 광산 및 폐금속 광산의 갱내수를 조사 분석한 결과, 일부 폐광산 갱내수들은 산성수이며 금속성분이 고농도로 함유된 폐수로 나타나고 폐탄광 배수의 수질은 지역적으로 차이가 있다. 폐광산배수의 정화는 물리화학적 처리시 막대한 운영비가 소요되므로 폐갱도 석회석 충전과 소택지 등 자연정화처리법으로 처리되고 있다. 현재 폐금속 광산 폐기물은 환경오염 방지를 위해 주로 매립법으로 복구되고 있다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.352-355
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• 2012

산성광산배수(Acid Mine Drainage)는 낮은 pH, 높은 Sulfate, 상대적으로 높은 Fe, Al, Mn 등의 중금속 농도가 특징으로 다양한 오염인자를 가지고 있으며, 각각의 오염인자가 오염에 미치는 영향이 매우 다양하게 나타난다. 특히 산성광산배수는 유역 내 시각적, 생태학적 문제를 일으켜 많은 환경오염을 야기하고 있으며, 많은 중금속을 용출시켜 주변 하천의 생태계를 파괴하게 된다. 이러한 산성광산 배수에 의한 환경피해의 심각성은 이미 국 내외에서 널리 인식되고 있으며, 이를 효과적으로 관리하기 위해서 산성광산배수의 거동 매커니즘 조사에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 금강수계 거풍광산 유역 장연천을 대상으로 하여 광산주변 표토, 계절별 거리별 하천수 및 저질토에서의 오염특성을 조사하고 그 영향을 평가하고자 하였다. 연구결과 하천수의 경우 대부분의 중금속 농도가 오염물질의 축적이 가장 많을 것으로 예상되는 5월에 높은 농도를 보였으며, 강우가 시작되는 6월, 7월까지 건기에 비해 높은 농도를 유지하다가, 강우가 지속됨에 따라 희석되어 농도가 감소되는 현상을 나타냈다. 저질토의 경우도 비슷한 양상을 타나냈다. 거리별 영향의 경우 하천수는 산성광산배수가 유입되는 상류에서 지속적으로 높은 농도를 나타냈으나, 저질토의 경우 건기에는 비슷한 양상을 나타내다가 우기에 강우의 영향으로 하천 하류에서 전체적으로 농도가 높아지는 경향을 나타냈다.

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2002년도 춘계 공동학술발표회
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• pp.92-94
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• 2002

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 1999년도 춘계 공동학술발표회
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• pp.36-38
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• 1999

• 한국광물학회지
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• 제31권3호
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• pp.173-182
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• 2018

산성광산배수에서 철광물의 침전 및 상전이 과정은 배수 내의 미량원소의 거동에 많은 영향을 미친다. 그러나 자연에서 일어나는 이러한 과정을 정확하게 추적하기는 쉽지 않아 많은 연구들이 산성광산배수에서 일어나는 광물의 침전 및 상전이에 대하여 실내 실험에 의존하는 경우가 많았다. 본 연구에서는 달성광산에서 채취한 배수를 대상으로 실제 산성광산배수에서 서로 다른 pH 값을 갖는 조건에서 시간이 지남에 따라 일어나는 광물의 침전과 이에 따른 배수 내의 미량 원소 변화를 살펴보았다. 침전된 광물의 양이 많지 않아 동정이 어려운 경우도 있었지만 침전된 광물들의 정보를 종합해 보면 대체적으로 비정질의 광물 먼저 형성된 후 아마도 슈베르트마나이트를 거쳐서 추후에 침철석이 침전된 것으로 사료된다. 그러나 시료 중 pH가 높은 경우(10)에는 계속적으로 비정질 상태로 남아있었다. 시간이 지남에 따라 광물의 침전 및 전이에 의하여 배수의 pH는 계속적으로 낮아지는 경향을 보였다. 모든 원소들이 높은 pH (8, 10)에서 낮은 농도를 보였는데 이는 높은 pH에서의 광물의 침전과 표면전하의 영향으로 판단되며 각 원소의 농도는 시간이 지남에 따라 조금씩 증가하였다. 황의 농도는 슈베르트마나이트에서 침철석으로의 전이의 영향으로 배수 내에서 역시 증가하였다.

• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.687-694
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• 2020

이 연구에서는 KMnO4, H2O2, NaOH와 같은 산화제와 중화제를 사용하여 광산배수 내 Mn 제거효율을 확인하고 광산배수에 다량으로 존재하는 Fe2+의 영향을 파악하고자 하였다. 용액 내 Fe2+의 유무에 따라 Mn의 제거여부를 확인하기 위하여 초기농도 0.1 mM의 Mn2+ 용액을 준비하였다. 이때, 광산배수모사 용액의 Fe2+ 농도는 1 mM이 되도록 조성하였다. 산화제와 중화제의 주입량은 용액 내 Mn2+를 기준으로 각각의 몰비가 0.1, 0.67, 1.0, 2.0이 되도록 주입하였으며, Mn2+의 제거효율은 산화제인 KMnO4를 주입한 경우 최대 90%로 가장 높은 결과를 보였다. 산화제 주입 후 검은색의 MnO2 침전물이 형성되어 Mn2+의 산화제거를 확인하였고, 반응용액의 pH-Eh 조건에서 Mn 산화물인 Pyrolusite (MnO2)가 안정함을 확인하였다. 그러나 용액 내 Fe2+가 존재하는 광산배수 모사용액에서는 용액 내 Mn2+의 제거율이 6%로 매우 낮은 결과를 보였다. 이러한 결과는 Mn2+의 산화보다 Fe2+의 산화가 더욱 빠르게 진행되면서 Mn 산화물 형성을 저해하기 때문으로 판단된다. 산화제 및 중화제 주입 후 용액 내 Fe의 농도가 급격히 감소하는 결과는 Fe2+의 산화에 기인한 것으로 판단된다. 또한, Fe2+의 산화 과정에서 KMnO4의 Mn7+가 Mn2+로 환원되어 광산배수 모사 용액의 용존 Mn의 농도가 오히려 증가하는 결과를 보이기도 하였다. 이상의 결과로 보아, 용액에 존재하는 Mn을 제거하기 위해서는 산화법이 중화법보다 더 효과적이며, 광산배수에 존재하는 다량의 Fe2+를 먼저 제거한 후 용존 Mn의 제거를 진행하는 것이 효과적인 것으로 판단된다.

• 한국자원공학회지
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• 제55권6호
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• pp.527-537
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• 2018

황산염 함량이 높은 광산배수를 대상으로 황산염환원균(Sulfate reducing bacteria, SRB)을 이용한 생물반응기의 설계인자를 도출하고자 컬럼실험을 수행하였다. 생물반응기의 기질물질로 우분을 기본으로 하여 버섯퇴비를 혼합하고, 보조제로써 볏짚, 석회석을 각각 혼합하여 적용하였다. 우분(70%), 버섯퇴비(10%), 볏짚(20%)을 기질물질로 사용하였을 때 최대 82%의 용존된 총 황 제거효율을 보였고, 체류시간은 2일 일 때 높은 효율을 보였다. 생물반응기 내 광산배수의 흐름이 상향류 일 때 배출수 내 환원형태의 황이 산소와 직접 접촉하면서 재산화되어 제거효율이 감소하는 것으로 나타났다. 황산염환원에 따른 금속 황화물 형성을 유도하기 위한 무기성 슬러지의 주입은 비소의 환원성 용해 및 SRB에 독성을 발현하여 생물반응기의 장기적 운영을 저해할 수 있다. 연구결과, 우분을 포함한 혼합기질물질을 활용한 하향류의 생물반응기가 황산염 및 용존된 총 황을 효과적으로 제거하였고, 이는 황산염 함유량이 높은 염수의 광산배수에서 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권12호
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• pp.25-36
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• 2017

본 연구에서는 천연 제올라이트와 제강전로슬래그를 혼합 소성한 ZS 세라믹을 이용한 산성광산배수 내 중금속 및 황산이온의 제거 특성을 파악함으로써 산성광산배수 처리를 위한 ZS 세라믹의 적용 가능성을 평가하고자 하였다. 펠렛형 ZS(Zelolite-Slag) 세라믹을 이용한 회분식 실험에서 ZS 세라믹 내 천연 제올라이트에 대한 제강전로슬래그의 배합비가 증가할수록 중금속 제거효율 및 황산이온의 제거효율은 증가하였다. ZS 세라믹의 결합력 및 알칼리 공급능력, 중금속 및 황산이온 제거능력, 에너지 비용 측면에서 평가할 때 산성광산배수의 처리를 위한 ZS 세라믹의 최적의 제작 조건은 Z:S 배합비 1:2~1:3, 소성온도 $600{\sim}800^{\circ}C$, 소성시간 2시간인 것으로 파악되었다. 최적의 조건에서 제작된 ZS 세라믹에 의한 산성광산배수 처리 실험결과 중금속(Al, As, Cd, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn)은 거의 100%에 가까운 매우 높은 제거효율을 얻을 수 있었으며, 황산이온에 대해서는 77.1%의 제거효율을 나타내고 있었다. 본 연구의 실험결과를 통해 판단해 볼 때 천연 제올라이트와 제강전로슬래그를 혼합 소성한 ZS 세라믹은 산성광산배수의 효과적인 처리제로서 적용될 가능성이 높을 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제20권1호
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• pp.79-87
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• 2010

본 연구지역에서 2009년 3월부터 9월 사이에 5개 지점(배경수(BW), 산성광산배수(AMD0, AMD1, AMD2, AMD3))에서 수온, pH, Eh, EC, DO 성분 등이 현장에서 6회 관측되었으며, 폐광산 갱내 출구부(AMD0) 지점에서는 유량이 측정되었다. 일광 폐광산에서 유출되는 산성광산배수는 pH 3 이하의 강산성수이며, Eh 성분은 400~600 mV의 범위이었다. 산성광산배수의 EC 값은 주변 배경수에 비해 10배 이상 높았으며, DO 성분은 유출지점 하류부로 갈수록 대기와의 접촉을 통해 그 값이 증가되었다. 산성광산배수 내 중금속 이온의 농도는 Fe > Cu > Zn > Mn > As > Cd 순이었으며, Fe 성분의 농도가 81.870~474.30 mg/L 로서 가장 높았다. 중금속 성분별 최대농도 관측시기는 5월(As, Cd), 6월(Fe), 7월(Cu, Zn, Mn) 이었으며, 최소농도는 4월(Cd, Mn)과 9월(Fe, Cu, Zn, As)에 관측되었다. 산성광산배수에 용존된 중금속의 유출질량은 Fe 성분 53.44 kg, Cu 성분 6.25 kg, Zn 성분 5.26 kg, Mn 성분 2.13 kg, As 성분 0.14 kg, Cd 성분 0.04 kg 정도이었다. 폐광산에서 갱내에서 1일 동안 유출되는 6개 중금속의 전체 질량은 67.26 kg 이었으며, Fe 성분이 전체 유출질량의 79% 정도를 차지하고 있었다.