• 자원환경지질
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• 제55권4호
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• pp.377-388
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• 2022

제강슬래그를 이용한 광물탄산화 공정 이후 발생하는 잔사슬래그의 비소(As) 제거 기작 규명을 위해, 전로제강슬래그(blast oxygen furnace slag: BOF)에 직접 및 간접탄산화 공정이 각각 적용된 두 종류의 잔사슬래그를 대상으로 실험실 규모의 실험을 실시하였다. 광물탄산화 공정은 잔사슬래그의 화학적-광물학적 조성변화, 용출수의 pH 저감, 표면 미세공극 형성 등 기존 제강슬래그의 특성을 변화시키는 것으로 밝혀졌다. 다양한 pH 범위의 As 인공오염수(초기농도: 203.6 mg/L)에 잔사슬래그를 반응시킨 배치실험에서, RDBOF (직접탄산화 후 BOF)는 초기 pH가 감소할수록 As 제거효율이 증가하는 경향을 보이며 초기 pH가 1인 환경에서 99.3%의 As 제거효율을 나타냈다. 이는 RDBOF 표면을 피복하던 CaCO₃가 낮은 초기 pH 환경에서 용해되어 RDBOF 표면에서 철산화물의 노출 면적을 증가시킴으로 인해, 철산화물의 As 음이온 표면 흡착을 촉진한 것에서 기인한 것으로 판단되었다. 반면 RIBOF (간접탄산화 후 BOF)는 초기 pH가 높은 환경일수록 As 제거효율이 증가하며 초기 pH 10의 As 오염수에서 70.0%의 가장 높은 As 제거효율을 보였다. RIBOF의 영전하점(pH 4.5)을 고려할 때, 초기 pH 4-10 조건에서 음전하를 띠는 RIBOF의 표면에 As 음이온의 전기적 인력에 의한 표면 흡착은 발생하기 어려울 것으로 예상되었다. 다만 수용액 내 용존하는 Ca²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺와 같은 2가 양이온들에 의해 As 음이온이 RIBOF 내 철산화물에 간접적으로 고정되는 양이온 가교효과(cation bridge effect)가 발생하였고, 초기 pH가 높은 환경일수록 슬래그 표면이 더 강한 음전하를 띠며 양이온 가교효과가 가속화되어, 결과적으로 많은 As가 흡착된 것으로 판단되었다. 하지만 강알칼리 (pH 10-11 이상) 조건에서는 RIBOF 표면에 생성된 칼슘침전물이 철산화물을 피복함으로써 철산화물에 의한 As 음이온 표면 흡착을 저해하는 현상이 발생하였다. 또한 배치실험 이후 회수된 잔사슬래그에 TCLP 시험을 수행한 결과, RDBOF와 RIBOF 모두 2% 미만의 As 탈착률을 보여 안정적인 형태로 As가 고정되어 있음이 확인되었다. 본 연구 결과를 통해, 잔사슬래그가 기존에 As 제거제로 활용되던 제강슬래그의 단점인 수계의 급격한 pH 상승을 억제하는 동시에, 높은 As 제거효율 및 안정성을 나타내는 저비용-친환경의 As 제거제로서의 활용 가능성을 입증하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제15권9호
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• pp.576-587
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• 2015

본 연구에서는 하중조건과 혼화재료의 영향을 고려하여 콜드조인트를 가진 콘크리트의 투수성을 정량적으로 실험적으로 평가하였다. 물-결합재비 0.6과 40%의 고로슬래그 미분말 치환률을 가지는 콘크리트 시편에 콜드조인트 콘크리트를 유도하였으며, 압축영역에서는 최대응력의 0%, 30%, 60%, 인장영역에서는 최대응력의 60%로 하중수준을 고려하여 투수성을 평가하였다. OPC 콘크리트 투수계수는 Control에서 $2.41{\times}10^{-11}m/s$로 평가되었는데, 압축하중 30% 조건에서 $2.07{\times}10^{-11}m/s$로 감소하였으나 60% 조건에서는 $2.36{\times}10^{-11}m/s$로 증가하였다. 또한 GGBFS 콘크리트의 투수계수는 각각 $2.17{\times}10^{-11}m/s$, $1.65{\times}10^{-11}m/s$, $1.96{\times}10^{-11}m/s$로 같은 경향을 나타내었다. 인장영역에서는 OPC 배합의 투수계수는 Control에서 $2.37{\times}10^{-11}m/s$ 였으나 60% 조건에서 $2.67{\times}10^{-11}m/s$ 로 증가하였다. 또한 GGBFS 콘크리트에서는 각각 $2.17{\times}10^{-11}m/s$, $2.24{\times}10^{-11}m/s$로 평가되었다. 압축응력 조건에서 투수성은 하중의 증가에 따라 초기에 감소하다가 증가하였으며, 인장응력 재하시에서는 빠른 증가를 나타내었다. 이는 콘크리트내의 공극구조가 하중의 증가에 따라 압밀되고 이후 미세균열발생으로 인해 투수성이 증가하게 된다. 일반 콘크리트에 비해 고로슬래그 미분말, 하중조건, 콜드조인트는 투수성을 크게 변동시키므로 이를 고려한 투수성 평가가 필요한 것으로 확인되었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제6권1호
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• pp.13-26
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• 2001

망간각의 조직 및 지화학적 특성과 코발트 연대측정법(Co-chronometry)을 이용하여, 망간각 형성 이후의 서태평양 지역 고해양환경 변화를 파악하기 위하여 마샬제도 배타적 경제수역 내 Lomilik과 Litakpooki 해저산에서 채취된 6개의 망간각을 분석하였다. 망간각은 조직과 지화학적 성분 차이에 의해, 치밀한 조직(층 1), 퇴적물이나 철산화물이 충진되어 있는 다공성 조직(층 2),그리고 탄산염불화 인회석(Carbonate Fluoapatite)이 충진 또는 치환하고 있는 흑색의 균질한 조직(층 3)의 3개 층으로 구분된다. 층 1은 층 2에 비해 Mn, Co, Ni, Mg의 함량이 높고, 층 2는 Fe, Al, Ti, Ba, Cu, Zn의 함량이 높다. 층 3은 Ca, p의 함량이 층 1과 층 2에 비해 현저히 높으며, Mn, Fe, Co, Ni등의 함량은 층 1과 층 2에 비해 낮다. 코발트 연대측정법 결과에 근거할 때, 연구지역의 망간각은 최소 56~31 Ma(초기 에오세${\sim}$올리고세)전에 형성되기 시작한 것으로 추정된다. 층 1과 층 2, 층 2와 층 3의 경계면은 7${\sim}$3 Ma, 26${\sim}$14 Ma정도이다. 층 3은 층 2가 형성되기 이전의 인산화 작용으로 Ca와 P의 함량이 높으며, 미세조직들이 잘 보존되어 있는 것으로 보아 층 3의 철${\cdot}$망간산화물들이 아산화(suboxic)환경에서 재결정되었다고 보기는 힘들다. 또한 층 3에서 Mn에 비해 상대적으로 더 낮은 Co 함량 등을 고려할 때 과거 지질시대동안 Co 공급량이 일정치 않았을 가능성도 있다. 다공성 조직의 층 2는 약 26${\sim}$9 Ma 동안 형성되었다. 공극사이에 유공충을 포함한 생물기원퇴적물이 포함되어 있으며, Ba, Cu, Zn 등 수층 생물과 관련된 원소의 함량이 높은 것으로 보아 층 2는 고에너지환경에서 형성되었음을 시사한다. 또한 층 2에서 Al의 증가는 쇄설기원 물질의 유입에 의한 것으로 추정된다. 플라이오세 이후에 형성된 층 1은 치밀한 조직을 보이며, 형성 이후 속성작용을 받지 않았다.