• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.620-629
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• 2022

가열 속도, 몰 공간속도, 질화반응온도 등 다양한 실험 조건을 변화하며 바나디움 산화물과 암모니아와의 승온 질화반응을 통하여 바나디움 산화질화물을 제조하여 특성분석을 수행하였으며 제조된 바나디움 산화질화물 상에서 암모니아 분해반응의 촉매 활성을 검토하였다. 제조된 촉매의 물리·화학적 특성을 알아보기 위하여 N₂ 흡착분석, X-선 회절분석(XRD), 수소 승온환원(H₂-TPR), 산소 존재 하 승온산화 (TPO), 암모니아 탈착 (NH₃-TPD), 투과전자현미경(TEM) 분석을 수행하였다. 340 ℃에서 5 m² g^-1의 낮은 비표면적을 갖는 V₂O₅의 환원에 의하여 V₂O₃ 으로의 변환은 미세 기공 형성에 의해 115 m² g^-1 높은 비표면적 값을 보여주었으며 그 이상의 질화반응 온도가 증가함에 따라 소결현상에 의해 지속적인 비표면적의 감소를 초래하였다. 비표면적에 가장 큰 영향을 미치는 질화반응 변수는 반응온도였으며, 단일 상의 VN_xO_y의 x + y 값은 질화반응온도가 증가함에 따라 1.5에서 1.0으로 근접하였으며 680 ℃의 높은 반응온도에서 입방 격자상수 a는 VN 값에 근접하였다. 본 실험 조건 중에 질화반응온도가 가장 높았던 680 ℃에서 암모니아 전환율은 93%로 나타났으며 비활성화는 관찰되지 않았다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권1호
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• pp.1-7
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• 2006

우리나라 농촌경관의 공간지표를 설정하기 위해 383 개 "리"와 "동"의 토지이용현황과 지형조건을 GIS기법으로 분석하여, 토지이용 형태에 따라 농촌, 자연, 도시형으로 구분하였고, 이를 다시 공간유형을 기본으로 하여 산악지역(MA), 산촌마을지역(MV), 개발산촌마을지역(DM), 평야지 농업지역(PA), 개발평야지마을지역(DP), 집촌지역(UA)의 6가지 유형으로 분류하였다. 조건불리지역에서는 농업적 토지이용 중에서 논으로 사용하는 비율이 과수원이나 밭으로 사용하는 비율보다 낮았는데, 다른 유형에서는 오히려 1.5배 높았다. 산촌형 지역(MA, MV, DM)에서는 자연적 토지이용 중 산림이 75%이상이었으나, 평야지형 지역(PA, DP)에서는 수계의 비율이 산림보다 2배 이상 높았다. 특히 평야지형 지역에서 경지정리된 논의 비율이 경지정리되지 않은 논의 비율에 비해 월등히 높았다는 것도 특기할 만하다. 도시적 토지이용 중에서 공업시설과 가축사육시설의 비율은 MV, DM, DP에서 약 20%였는데 이러한 시설들이 개발 농촌지역에 주로 분포하고 있음을 말해준다. 6가지 유형에 따른 경사도의 상대적 비율에서는 MA에서 E와 F등급의 급경사가 상당히 많았고, PA, DP, UA에서는 반대로 A와 B등급의 완만한 경사가 75% 이상이었으며, MV와 DM에서는 다른 유형들에 비해 6가지 경사등급이 비교적 균등하게 분포하였다. 지형분포를 살펴보면, MA에서 월등히 많은 고지대가 분포하였다. 이상과 같이 농업, 자연, 도시의 3가지 경관에 대해 토지이용현황을 6가지 유형으로 분류하였고 이 방법이 농촌 지역을 관리하는데 유용함을 보였다. 지속적 농업과 어메니티를 개발하는 방법들을 농촌경관유형에 따라 적절히 적용하여야 할 것이다. 본 실험은 포화수분상태에서 두개의 서로 다른 토양의 흡착가능장소에 대한 흡착능과 경쟁에 따른 Cd, Pb, 그리고 Cr 이온의 이동성을 조사하였다. 이 조사를 위하여 수용성상태로 단일, 이중, 삼중의 중금속 조합을 이용하였다. 두개의 토양시료는 밭토양의 지표면으로부터 20 cm 이내에서 채취한 토양을 사용하였다. 그리고 공극수량에 따른 출현과 용출곡선을 중금속용액과 치환용 K 이온용액을 가하여 각각의 곡선이 최대와 최소치에 이은 시점까지 조사하였다. 조사 결과 출현과 용출곡선은 대칭을 이루지 않았으며 용액상태로 존재하는 중금속이온의 종류가 증가됨에 따라 용출곡선의 미행이 증가되었을 뿐만 아니라 공극수량도 증가하는 경향을 보였다. 그리고 출현과 용출곡선을 기준하여 곡선의 위와 아래의 면적을 비교하여 본 결과 출현 후 K에 의한 용출면적은 상대적으로 작아 K에 의한 중금속 탈착은 작은 것으로 조사되었는데 이는 중금속이온이 가지는 전기음성도 차이에 기인한 것으로 추정되었다. 결론적으로 토양내에서 중금속이온의 이동은 토양내에서 존재하는 중금속이온의 종류가 2개 이상 존재하는 한 토양의 물리적 비평형과 용액상태의 화학적평형이 중금속이온 이동에 영향을 미치는 것으로 추정하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제37권2호
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• pp.59-65
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• 2004

토양 중 인산과 아연의 상관관계는 이들 원소들이 농업환경에 밀접하게 관계를 가지고 있기 때문에 이들 원소에 대한 유용성 측정은 중요하다. 본 연구의 목적은 토양 인산과 아연의 상관관계를 유효량(Q) 가용량(I)의 등온 탈착식을 이용하여 측정 평가하는데 있다. 본 연구에서 사용된 토양은 물리 화학적 특성이 다른 토양으로, 산성토양인 Egan, 산성 사질 토양인 Egeland, 염기성 토양인 Glenham, 중성 토양인 Maddock 이다. 토양 중에 여러농도의 인산과 아연을 $KH_2PO_4$ and $ZnSO_4$ 용액을 사용하여 처리하고 포장용수량 조건에서 안정화 시킨 후 사용하였다. 아연의 처리는 다른 토양과 비교할 때 점토, 유기물 및 치환성 철을 많이 함유하고 있는 Egan 토양에서 인산의 유용성 변화에 영향을 주었다. 또한 토양 중 아연 처리 후 토양 토양수계의 pH가 토양 특성에 따라 다르게 나타났다. 즉, 산성 사질 토양인 Egeland 토양에서는 급격하게 낮아졌고, 염기성 Glenham 토양에서는 변화하지 않았으며, 점토와 미사의 함유량이 높은 산성 Egan 토양 또는 중성 Maddock 토양에서는 미세하게 감소하였다. 인산의 최고 유효량($Q_{max}$)과 최고 가용량($I_0$)은 아연의 처리 농도가 높아짐에 따라 모든 토양에서 증가하였으나, 이러한 증가는 대부분의 토양에서 인산의 완충력(|BPo|) 계수에 영향을 주지않았다. 다른 한편으로, 토양 중 인산 처리에 있어 아연의 유용성에 대한 영향은 다양하게 나타났다. 아연의 완충력($BC_{Zn}$)계수는 Egeland 토양, 즉 토양 pH, 점토량, 유기물 함량, 양이온치환용량, 및 치환성 철이 가장 낮게 함유된 토양에서 가장 낮게 나타났고, 염기성 Glenham 토양에서 가장 높게 나타났으며, $BC_{Zn}$ 계수는 202부터 4480까지 분포되었다. 인산 처리는 $BC_{Zn}$에 영향을 주었으며, $BC_{Zn}$계수는 주요 인자인 $H_2O$추출성 아연 함량(I)과 DTPA 추출성 아연 함량(Q) 중 I의 영향을 주로 받았고, Q와 I의 변화는 토양특성, 특히 토양 pH에 의존하였다.

• 청정기술
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• 제17권1호
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• pp.41-47
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• 2011

순수한 $MnO_2$ 산화물을 과망간산칼륨과 망간아세테이트를 사용하여 침전법으로 제조하였고 소성온도를 달리하여 CO 산화반응을 수행하였다. 촉매의 물리화학적 특성을 알아보기 위하여 XRD, $N_2$ 흡착, $H_2-TPR$, CO-TPD 등의 특성분석을 수행하였다. $MnO_2$-300 촉매는 9nm 크기 근처의 좁은 기공크기 분포로 존재하며 $181m^2/g$의 높은 비표면적을 보였다. XRD와 $H_2-TPR$ 분석으로 $MnO_2$ 촉매는 $Mn^{4+}$와 $Mn^{3+}$의 산화상태임을 확인하였다. CO-TPD 분석으로 소성온도가 높아질수록 탈착되는 $CO_2$의 양이 감소하는 것을 확인하였다. $MnO_2$ 촉매의 소성온도에 따른 최적 활성에서는 $300^{\circ}C$에서 소성한 촉매가 가장 좋은 활성을 나타냈으며, $200^{\circ}C$ 이하에서 100%의 CO 전환율을 보였다. 수분 존재하의 CO 산화반응은 활성점에 $H_2O$와 CO의 경쟁 흡착으로 촉매의 활성을 감소시켰으며 수분제거 시 활성이 건조조건과 동일하게 회복되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권1호
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• pp.35-46
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• 2009

새만금 방조제 공사 과정 중의 새만금 해역 표층수 주요 수질의 시 공간적 분포 특성을 파악하기 위하여 2002년에 총 4회(4월, 5월, 8월, 11월)에 시료를 채취하여 염분, 화학적산소요구량(COD), 용존 영양염류(DIN, Silicate)와 중금속 분석을 수행하였다. 전체 조사기간 동안 염분, COD, DIN 및 Silicate는 각각 $13.08{\sim}31.96\;psu$, $0.12{\sim}3.43\;mg/L$, $0.001{\sim}2.638\;mg/L$ 그리고 $0.010{\sim}3.181\;mg/L$의 범위를 나타내었다. 각 조사 때마다 COD와 DIN은 담수가 유입하는 만경강 하구 정점에서 가장 높았다. 영양염류들의 농도 분포는 물리적 혼합에 의하여 조절되고 있음을 강하게 지시하여 낮은 염분을 보인 새만금 내측 해역에서 높고, 상대적으로 염분이 높은 외해역에서 낮았다. 용존 중금속의 농도 범위는 Co $0.006{\sim}0.115{\mu}g/L$, Ni $0.26{\sim}0.114{\mu}g/L$, Cu $0.14{\sim}0.93{\mu}g/L$, Zn $0.04{\sim}0.53{\mu}g/L$, Cd $0.010{\sim}0.043{\mu}g/L$, Pb $0.010{\sim}0.795{\mu}g/L$, 산가용성 Hg은 $0.25{\sim}4.16{\mu}g/L$였다. Cd을 제외한 중금속들은 만경강 하구(정점 1 또는 3)에서 가장 높게 나타났다. 일반적으로 중금속은 외해방향(저염분$\rightarrow$고염분)으로 갈수록 감소하는 경향을 보였으며, 육상 기원에 의한 영향으로 DIN 및 Silicate에 대하여 양의 상관성을 보였다. 한편, Cd 농도는 염분에 의한 부유물질로부터의 탈착에 의하여 고염분에서 높고 저염분에서 낮았다. 11월에 Co, Zn, Cu와 Pb는 금강 유출수의 제한적인 영향으로 새만금 외해 북부 해역에서 높은 농도를 보였다. 대부분의 용존 중금속 농도는 과거 이 해역의 자료보다 약간 낮았지만 자연적인 환경을 가진 Lena강 하구보다 높았다.

• 청정기술
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• 제24권3호
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• pp.198-205
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• 2018

본 연구는 $Co-CeO_2$ 촉매의 $N_2O$ 분해 반응에서 촉매의 제조 방법이 활성에 미치는 영향을 고찰하였다. $Co-CeO_2$ 촉매는 공침법(Co-precipitation)과 함침법(Incipient wetness impregnation)으로 제조하였다. 제조된 촉매의 성능을 평가하기 위하여 $N_2O$ 직접 촉매 분해(Direct catalytic $N_2O$ decomposition) 반응을 $250{\sim}375^{\circ}C$에서 실시하였다. 그 결과 공침법으로 제조된 촉매(CoCe-CP)는 $O_2$ 및/또는 $H_2O$의 존재 하에서도 $N_2O$ 분해 반응에서 향상된 성능을 보인 반면에 함침법으로 제조된 촉매(CoCe-IM)는 그렇지 못하였다. 이러한 촉매 활성의 차이를 조사하기 위하여 XRD, BET, TEM, $H_2-TPR$, $O_2-TPD$ 그리고 XPS와 같은 촉매 특성 분석들을 진행하였다. 촉매의 제조 방법에 따라서 입자의 크기 및 표면적이 변화하는 것을 확인하였고 합성 과정이 촉매의 물리적 특성에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 공침법으로 제조된 촉매의 활성 증가는 $Co^{3+}{\rightarrow}Co^{2+}$의 향상된 환원 특성 및 산소 탈착 속도 향상에 기인한 것으로 여겨진다. 하지만, $N_2O$ 분해와 관련이 있는 촉매의 표면 전하 상태 및 결합에너지는 제조 방법에 따라서 변하지 않는 것을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제11권3호
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• pp.123-128
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• 2005

$TiO_2$는 금속 산화물의 일종으로서 자체가 가지고 있는 물리화학적 안정성, 무독성, 탁월한 유기물의 산화분해력 등으로 인해 저농도의 환경 유해물질 정화 분야로 응용이 활발히 연구되고 있는 반도체 물질이다. 그러나 $TiO_2$는 자외선 영역대(${\lambda}$ < 387 nm, 태양광의 2.7%가 UV)의 빛을 통해서 활성을 나타내고, 여기된 전자의 빠른 전자-정공 재결합속도로 인해 광 효율이 저하되는 단점을 갖는다. 따라서 광 감응 파장대를 넓히고 재결합속도를 길게 함으로써 광효율을 높이고, 광촉매 활성을 증대하는 방향으로 연구의 초점이 모아지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 $TiO_2$ 광촉매의 광 감응 파장대를 가시광선 영역으로 확대함과 동시에 여기된 전자와 정공의 재결합시간을 연장하기 위하여 백금(Pt)이 광침적(photodeposition)된 탄소(C) 도핑 $TiO_2$를 제조하였다. 제조한 $Pt-C-TiO_2$의 특성은 전자투과현미경(Transmission Electron Microscopic; TEM), 질소흡탈착법(Brunauer-Emmett-Teller method; BET), X-ray 회절 분석법(X-ray Diffractometer; XRD), 분광 산란 광도계(UV-visible diffuse reflectance spectroscopy; UV-Vis DRS), X-ray 광전자 광도계(X-ray Photoelectron Spectroscopy; XPS)를 통하여 살펴보았다. $Pt-C-TiO_2$의 광촉매 활성을 검증하기 위하여 아조 계열의 붉은색 염료인 Acid Red 44 ($C_{10}H_7N=NC_{10}H_3(SO_3Na)_2OH$)의 광분해 실험을 수행하였다. 광원은 Xe arc 램프(300 W, Oriel)를 사용하였으며 420 nm 이하 제거 필터를 사용하여 가시광 영역대의 빛만을 조사되도록 하였다. 그 결과, 제조한 $Pt-C-TiO_2$는 가시광선 하에서 사용제품과 비교하여 월등히 뛰어난 분해력을 보이며 $C-TiO_2$의 활성을 한 층 더 향상시킴을 확인하였다. 이는 무한 에너지 자원인 태양광을 이용한 염료 폐수 정화 시스템 응용으로의 유용한 결과라 할 수 있겠다.

• 분석과학
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• 제31권6호
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• pp.247-258
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• 2018

본 연구는 대기오염 영향에 따라 주변의 오염도를 식물로 평가할 수 있는 여부를 고찰하기 위한 연구이다. 국내 자생하는 소나무의 1년생 솔잎가지를 대상 평가지표로 선택하였으며, 채취지점은 공단지역 주변의 공원 2곳, 상대적으로 오염원이 적다고 예상되는 도시지역 공원 2곳을 선정하였다. 대상 채취지점에서 소나무 10 그루 이상에서 지상 2 m 이상의 솔잎가지를 채취하였다. 채취한 솔잎가지 표면에 침착된 입자상 물질에 대한 분석항목은 입도분포, 전자현미경의 표면촬영, 먼지제거율, 납 등 중금속, 다환방향족탄화수소류(PAHs) 유기물질이었다. 초음파를 이용하여 탈착시킨 침착된 입자상 물질의 입도는 $0.4{\mu}m{\sim}200{\mu}m$ 범위로 나타났고, $10{\mu}m$ 이하의 입도는 20 % 수준이었다. 솔잎가지에 침착된 입자상 물질의 양은 평균 0.636 mg (0.450 mg~0.825 mg) 이었고, 강수장치에의한제거율은 평균 18.8 % (10.0 %~27.6 %)로 나타났다. 고주파전처리장치로 산전처리한 후 ICP/MS로 측정한 입자상 물질의 중금속 농도는 As 18.8~26.3 mg/kg, Be 0.08~0.13 mg/kg, Cd 0.06~0.08 mg/kg, Cr 4.91~17.8 mg/kg, Cu 5.26~405 mg/kg, Fe 1,930~2,670 mg/kg, Pb 3.03~28.1 mg/kg, Mn 26.9~42.8 mg/kg, Ni 2.66~10.4 mg/kg, Al 4,560~8,730 mg/kg, Ba 2,500~6,120 mg/kg, Rb 5.27~17.8 mg/kg, Sr 40.9~95.3 mg/kg, Zn 4,030~8,260 mg/kg 범위이었다. 침착된 입자상 물질의 세척액을 액-액 추출 정제한 후 GC/MS/MS로 분석한 PAHs의 농도는 ${\Sigma}PAH_{16}$은 1.179~12.396 mg/kg, ${\Sigma}PAH_7$은 0.147~0.741 mg/kg 범위이었다.