• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.5-11
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• 2015

지하수 내에 영양염류와 중금속 등의 오염물질이 동시에 존재하는 경우 두 가지 이상의 반응성 매질을 적용한 연속식 반응벽체공법이 적용될 수 있다. 본 연구에서는 영양염류 오염물질인 암모늄과 인산염, 그리고 중금속인 카드뮴의 복합오염물질의 제거를 위해 제올라이트와 제강슬래그를 반응성 매질로 구성한 연속식 반응벽체공법의 적용성을 평가하였다. 흐름 조건을 모사한 주상실험을 수행하여 제올라이트와 제강슬래그와의 연속반응에 의한 오염물질의 제거효과를 평가하였다. 주상실험결과는 비평형 이류확산 모델을 적용하여 주상실험에서의 비평형 반응을 해석하였다. 주상실험을 통해 제올라이트는 암모늄 제거에 효과적이며 제강슬래그는 인산염과 카드뮴 제거에 효과적임을 확인하였으며, 연속식 반응벽체 구성 시 제올라이트와 제강슬래그 순서로 반응시키는 조건이 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제8권3호
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• pp.37-44
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• 2003

MTBE(Methyl tertiary Butyl Ether)와 같은 가솔린 연료의 첨가제의 사용은 대기오염물질의 발생을 효과적으로 감소시키지만, 다른 한편으로는 지하저장 시설로부터의 누출로 인해 토양 및 지하수의 오염을 유발할 수 있다. 특히 MTBE는 높은 용해성으로 인해 지하수내에서는 지하수와 함께 광범위하게 오염을 유발할 수 있다. 본 연구에서는 MTBE를 대상 물질로 하여 폐타이어를 현장내 오염지하수 정화 공법 중 하나인 반응벽체 공법의 흡착매질로 사용을 평가하기 위해, 회분식 실험을 통해서 크기가 다른 폐타이어의 MTBE흡착 특성을 파악해 보았다. 또한 칼럼 실험을 통해서 이용 효율(Utilization Efficiency)을 구하였다. 1.18mm 이하의 폐타이어의 g당 최대 흡착량은 약 0.5 mg으로 나타났다. Freundlich 등온흡착식을 이용하여 구한 이론 흡착용량과 실제 평균 농도 측정을 한 후 계산된 MTBE의 흡착량을 비교하여 이용 효율을 계산 해본 결과, 지름이 가장 작은 폐타이어가 약 36%,나머지 두 가지 종류의 폐타이어는 각각 15.6%와 16.4%의 효율을 나타내었다. 폐타이어의 처분비용과 재생비용을 고려한다면, 폐타이어의 이용은 경제적, 환경적 측면에서 유익하리라 생각되며, 또한 Air-Sparging이나 Bioremediation과 같은 다른 현장내 공법과 복합적으로 적용된다면, 제거효율 향상과 같은 동반 상승효과(synergy effect)를 기대할 수 있을 것이라 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권11호
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• pp.13-19
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• 2014

투수성 반응벽체 공법은 지하수 오염을 정화하는 대표적인 방법 중의 하나이다. 영양염류와 중금속 등 여러 가지 오염물질이 동시에 존재하는 경우 두 가지 이상의 반응성 매질을 적용한 반응벽체공법으로 복합오염물질의 제거가 가능하다. 본 연구에서는 반응성 매질로 제올라이트와 제강슬래그를 함께 사용하는 경우 복합오염물질의 제거능을 평가하였다. 영양염류인 암모늄과 인산염, 중금속인 카드뮴이 혼합된 복합오염물질에 대하여 연속회분식실험을 통하여 제올라이트 및 제강슬래그와의 반응순서에 따른 오염물질 제거능을 분석하였다. 연속회분식실험 결과에 의하면 제올라이트-제강슬래그 순서로 반응하는 경우 영양염류와 중금속의 복합오염물질에 대한 제거능이 더 좋은 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.35-43
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• 2011

PRB 공법은 지하수의 흐름을 변화시키지 않고 오염물질이 지나가는 길목에 반응물질이 삽입된 벽체를 형성함으로써 한번 설치할 경우 운용에 필요한 별도의 시설이 불필요한 경제적인 공법이다. PRB공법의 주요 지배요소는 반응벽체내 반응물질이며, 반응물질과 오염물간의 물리 화학적 특성에 따라 정화효율, 사용시간 등이 결정된다. PRB공법은 오염물의 유입 농도, 유입기간, 흡착반응물질의 특성을 종합적으로 고려한 설계가 이루어져야 높은 정화효율을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 PRB시스템에서 구리($Cu^{2+}$)제거를 위한 흡착반응물질로 CFW를 사용할 경우 적용성 평가를 위한 컬럼실험을 실시하였다. 컬럼실험은 CFW를 반응물질로 하며 오염물의 유입속도, 밀도, PRB의 두께를 PRB의 설계에 필요한 영향인자로 선정하였다. 실험결과 PRB의 가동시간이 증가함에 따라 제거효율은 감소하였으며, PRB길이에 따라 제거효율은 선형적으로 증가하였다. 이러한 관계를 이용하여 PRB system의 반응물질 두께를 CFW 밀도, 정화기간을 고려한 제안식을 이용하여 설계할 수 있음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권2호
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• pp.123-129
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• 2005

철을 이용한 반응벽체 (permeable reactive barrier, PRBs) 기술은 유기 화합물로 오염된 지하수를 환원적 반응에 의해 정화시키는 공법이다. 벽체의 매질로 주로 사용되는 영가 철은 반응이 진행됨에 따라 점차 2가 및 3가 철로 산화되어 제거능이 점차 저감된다. 자연계에 존재하거나 동정된 철 환원 박테리아는 산화된 Fe(III)를 Fe(II)로 환원시키는 능력을 가지고 있으며 이와 같이 환원된 Fe(II)는 반응 표면적을 넓히고 다시 할로겐 유기 화합물을 환원적으로 제거할 수 있도록 한다. 본 연구는 철 환원 박테리아로 순수균인 Shewanella algae BrY에 의한 산화철의 환원 경향을 aqueous phase와 solid phase로 나누어 관찰하고 환원된 철이 TCE 제거에 미치는 영향을 iron(II,III) oxide와 iron(III) oxide를 대상으로 하여 파악하는 것을 목표로 하였다. 박테리아는 배지 내에 존재하는 Fe(III)를 우선적으로 사용하여 Fe(II)로 환원시켰으며 선택성은 떨어지지만 입자상의 산화철 표면에 존재하는 Fe(III)도 환원시켰다. 또한 동량의 산화철이 존재할 때 iron(II,III) oxide에 비해 박테리아가 전자수용체로 사용할 수 있는 Fe(III)가 풍부한 iron(III) oxide의 환원이 더 잘 일어남을 알 수 있었고, 환원된 Fe(II)는 박테리아 또는 다른 철 산화물과 침전을 형성하였으며 TCE와의 반응속도 및 제거 능력을 향상시키는 것으로 판단된다.

• 한국토양환경학회지
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• 제5권2호
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• pp.87-97
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• 2000

환원상태의 0가 금속 철($Fe^0$)에 의한 TNT의 환원반응율에 환경조건이 미치는 영향을 정량하기 위하여 회분식 반응조내의 초기 용존산소, HEPES완충액 및 전자전달체 Vitamin $B_{12}$의 농도를 변화하며 비반응상수를 측정하였다. 0가 금속 철에 의한 TNT의 환원은 모든 경우에서 유사 1차반응으로 측정되었으며, TNT의 환원시, 용액내 초기 용존산소의 농도가 높을수록 반응속도는 감소하였다. 그러나, 비반응상수는 초기용존산소의 농도에 선형적으로 비례하지 않았으며 용존산소 농도가 높아질수록 반응속도의 감소율은 감소하였다. HEPES 완충액을 사용하여 TNT환원의 비반응상수를 측정한 결과, HEPES 2.0mM용액을 사용하여 중성 부근의 pH를 유지하였을 경우 비반응속도가 5.8배 이상 증가하여 반응율은 수용액의 pH에 영향을 받는 것으로 확인되었다. 반응 속도의 증진을 위하여 전자 전달체(electron carrier or mediator) vitamin $B_{12}$를 첨가한 실험결과, vitamin $B_{12}$의 농도 8.0 $mu\textrm{g}$/L 에서 14.6배의 비반응상수의 증가가 관측되었다. 따라서, 0가 금속 철로 충진된 반응벽체를 사용하여 유기물을 제거하는 공법에서 Vitamin $B_{12}$의 첨가는 매우 유용한 처리효율 증진방안이 될 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.69-78
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• 2012

본 연구는 콘크리트 지하구조물 외부에 적용하는 방수공법으로 120일 후 가황되도록 가황제, 가황조제 등을 첨가하여 배합제조된 합성고무시트 방수재로써 약 85일의 delay time과 약 35일의 curing time을 가지며, 이때 인장강도는 약 692%가 증가하고, 신장률은 약 10% 감소하여, 일반시트의 시공시 단점을 미가황상태로 시공되어 보완하고, 상온에서 가황하여 내구성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 가황직후 및 가황 1년 후의 각종 열화요인에 대한 내구성능을 평가한 결과 관련 품질기준을 만족하며, 미가황 상태에서의 합성고무 시트에 보호모르타르를 시공하여 접착성능을 평가한 결과 첨가된 실리케이트에 의하여 보호모르타르와 수화반응에 의한 양호한 부착성능이 확보되는 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권1호
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• pp.14-22
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• 2006

Cd과 Cr(VI)으로 동시에 오염된 지하수 정화에 반응벽체 공법을 적용하기 위하여 환원능과 흡착능을 동시에 가지는 새로운 반응 물질인 Fe-loaded zeolite의 반응성을 실내 주상실험을 통해 평가하였다. Cd과 Cr(VI)을 동시에 포함한 오염용액을 반응물질이 충진된 칼럼에 주입하고, 이 칼럼을 통과한 유출수에서의 Cd과 Cr(VI) 농도를 측정하여 파과곡선을 얻는 방법으로 본 주상실험을 수행하였다. 유출수의 농도 분석 결과 Cd의 파과는 Cr(VI)의 파과곡선이 완료되는 시점까지 전혀 관찰되지 않아, 반응물질의 전반적인 효율은 Cr(VI)에 대한 반응성에 의해 결정됨을 알 수 있었다. Cr(VI)의 파과곡선은 파과 시작점이 다소 지체되고 파과의 진행 속도도 느려지며 파괴곡선의 상대농도 값이 1까지 증가하는 양상을 나타내었다. 이러한 Cr(VI) 파과곡선의 양상을 정량적으로 묘사하기 위하여 형상계수라고 하는 새로운 계수 ${\alpha}$와 ${\beta}$를 정의하고, 이를 오염물질의 이동방정식에 적용함으로써 파과곡선의 지체 정도와 기울기 정도를 나타내었다. 초기 주입 용액의 농도가 증가할수록 ${\alpha}$값은 감소하였고, 이로부터 파과곡선의 시작 시점이 빨라 지는 것을 알 수 있었다. 또한 초기 주입 용액의 속도가 증가할수록 ${\beta}$ 값이 감소하였으며, 이로부터 파과곡선의 기울기가 점차 가팔라지는 것을 알 수 있었다. 이를 통해 Fe-loaded zeolite를 반응벽체 내 반응물질로 적용할 경우, Fe-loaded zeolite는 지하수 상에 존재하는 서로 다른 이온 형태의 중금속인 Cd과 Cr(VI)을 효과적으로 동시에 제거할 수 있음을 획인하였으며 이때, Fe-loaded zeolite를 통한 Cr(VI)의 파과는 지하수 흐름이 빠를수록 파과의 진행이 더욱 급격히 나타날 것이며 오염농도가 높은 지하수일수록 파과의 시점이 빠르게 나타나 반응물질은 그 사용 한계 에 다다르게 될 것임을 예측할 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권6호
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• pp.38-45
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• 2007

트리클로로에틸렌(trichloroethyele, TCE)는 지하 환경으로 누출되었을 경우 대표적인 고밀도 불용성 유체(dense non aqueous phase liquids, DNAPLs)를 형성하여 토양과 지하수를 오염시키며, 계면활성제를 이용한 SEAR(Surfactant-enhanced aquifer remediation) 공법으로 처리를 하여도 소량이 계면활성제와 함께 지하수에 존재한다. 본 연구에서는 SEAR공법으로 처리 후 잔존하는 TCE가 계면활성제와 함께 존재할 때, 영가철(zero valent iron, ZVI)로 이루어진 투수성 반응벽체(PRB)에서의 TCE 거동을 조사하였다. 특히 계면활성제의 독성과 반응속도의 영향을 고려하여 양이온과 비이온 혼합 계면활성제의 영향을 중점적으로 다루었다. 혼합 계면활성제를 사용할 경우 ZVI를 이용한 TCE의 분해는 계면활성제의 구조에 따라 상당히 다른 경향을 보였다. TCE의 제거율을 살펴보면 비이온 계면활성제의 친수성기인 polyoxyethylene(POE) 사슬이 짧을 경우 양이온 계면활성제와 상관없이 거의 일정하였고, 상대적으로 긴 POE사슬일 경우 양이온 계면활성제의 종류와 첨가량에 따라 차이가 발생하였다. 친수성기가 트리메틸암모늄 (trimethylammonium)인 양이온 계면활성제가 피리디늄(pyridinium)를 가지는 양이온 계면활성제보다 더 높은 TCE 제거율을 보였다. 이러한 연구결과는 SEAR 후처리를 위해 PRB 적용시 잔존하는 계면활성제의 영향을 살펴보았으며 실제 현장적용의 중요한 자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.