• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.602-607
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• 2009

논에서 수질변화특성에 관한 메카니즘은 매우 복잡하다. 영양물질의 농도특성을 정확히 파악하기 위해서는 영농활동에 따른 체계적인 모니터링을 통한 다양한 측정 자료가 필요하다. 그러나 현재 논에서 토양의 산화환원에 관한 연구 자료는 많지 않기 때문에 그의 특성을 파악하기에는 어려운 실정에 있다. 본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장 필지논에서 2008년 영농기간을 중심으로 논에서의 영양물질인 총인(TP), 인산성 인($PO_4-P$) 및 산화환원전위(Eh)의 변화특성을 파악함으로써, 논으로부터의 영양물질 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2008년 6월부터 10월까지 필지논에서 논 표면수의 TP 와 $PO_4-P$의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 분얼비 직후와 분얼비 1주일 후에 TP농도가 높게 나타났는데 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 산화환원전위(Eh)는 높아지면 산화경향을, 낮아지면 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 산화환원전위(Eh) 값은 비 관개기에 $201^{\sim}405$ mV로 높게 나타났고, 관개기에는 $93^{\sim}195$ mV로 낮게 나타났다. 필지논 표면수의 인농도는 분얼비 직후 1주일후까지 TP 와 $PO_4-P$ 농도는 같이 상승하다가 TP농도는 약 2주일까지 더 상승하여 2008년 최대값을 나타냈고 $PO_4-P$농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에 담수가 끝나는 시점까지 농도는 낮아졌다. 강우량이 적은 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만 강우량이 많은 여름에는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인농도가 낮게 나타나 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 인의 유출특성 및 산화환원전위(Eh)의 변화에 따른 논에서의 유출부하 특성이 규명된다면, 환경부하가 적은 효과적인 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1661-1666
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• 2010

본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장에서 2009년 영농기간을 중심으로 담수된 논에서의 산화환원전위(Eh)의 변화와 시비에 따라 영양물질인 인(P)의 농도변화 특성을 파악함으로써, 논으로 부터의 인의 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2009년 5월부터 11월까지 논에서 담수의 총인(T-P)과 인산염 인($PO_4$-P)의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 T-P농도가 0.68 mg/L로 높게 나타났다. 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 높은 Eh는 산화경향을, 낮은 Eh는 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 Eh 값은 연속적으로 담수되었던 7월 중순까지는 74~112 mV 가량 나타냈고, 그 이후에는 담수상태가 아닌 경우가 많아 179~636 mV로 높게 나타났다. 논 담수의 T-P와 $PO_4$-P 농도는 분얼비 직후 1주일후까지 같이 상승하다가 T-P농도는 약 2주일까지 더 상승한 반면 $PO_4$-P 농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에는 담수가 끝나는 시점까지인 농도는 낮아졌다. 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만, 7월 이후로는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인 농도가 낮게 나타났는데 이는 7월 이후의 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 추정된다. 또한 논 담수위의 증감에 따른 $PO_4$-P 농도와 Eh 값을 회귀분석 한 결과 각각 정의 상관관계와 부의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 논 담수 및 시비에 따른 인의 유출부하 특성과 산화환원전위(Eh)의 변화 특성이 규명된다면, 향후 환경부하가 작은 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.182-185
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• 2005

울산광산 내 지표수와 토양 중의 공극수에 함유되어 있는 비소의 오염현황을 파악하고, pH와 산화-환원 전위 값의 변화에 따른 자연저감 능력을 평가하였다. 유비철석을 비롯한 비소함유 광물은 높은 산화-환원 전위 값과 낮은 pH 조건에서 해리되며, 이후 지하수의 진화과정에서 pH가 상승함에 따라 주로 5가의 비소형태로 존재하게 된다. 울산광산지역 지하수의 비소농도는 Eh가 높은 비포화대와 포화대 지하수의 경계부에서 높은 경향을 나타내며, 포화대의 상부에서는 Eh가 비교적 일정하나 비소 농도는 다양한 분포양상을 보인다. 포화대 하부에서 비소의 함량은 매우 낮으며, Eh 감소에 따라 비소 함량이 비례적으로 감소한다. 반응경로 과정에서 비소농도는 Eh<-0.1(V)인 지하수 포화대에서 가장 낮으며, pH가 상대적으로 낮고 산화-환원 전위값이 높은 비포화대에서 증가되는 경향을 보인다. 풍화 반응 정도가 높은 광미와 토양에서 비소농도 높으나, 용출실험에서 비소가 기준치 이하로 용출되는 것은 풍화반응과 토양에 의한 비소의 자연저감이 진행되고 있음을 반영한다. RMB를 이용한 중금속 제거능력 평가 실내실험에서, 산성과 알칼리 조건 모두에서 제거율이 높은 것으로 나타났다. 인회석과 철산화물질로 구성된 RMB는 친환경적이고 2차 오염문제를 극복할 수 있는 물질로서, 비소의 자연저감 능력을 향상시킬 수 있는 정화처리제로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제47권1호
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• pp.61-69
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• 2014

중금속류나 방사성 물질로 오염된 지하수를 원위치에서 처리(정화 혹은 고정화)하고자 할 때, 반드시 고려해야 할 지화학적 요소 중의 하나는 지하수의 산화/환원전위 값이다. 우리는 생지화학적 작용에 의한 현장 지하수의 산화/환원전위 변화 특성을 알아보기 위해 실험실 조건에서 한국원자력연구원의 심부지하수를 대상으로 전자공여체(젖산), 전자수용체(황산염) 및 토착미생물을 주입하여 시간별로 산화/환원전위 변화를 관찰하였다. 질소가스-충전 글로브박스에 있는 순수 지하수는 시간이 경과함에 따라 미약한 Eh 상승(약산화)이 있었다. 하지만, 젖산, 황산염 혹은 미생물이 주입된 지하수 대부분의 Eh는 감소(환원)하는 특성을 보여주었다. 특히, 국내 토착 황산염환원미생물인 '바쿨라텀'이 주입되었을 때, 지하수의 Eh가 -500 mV 근처까지 감소하여 강환원성 지하수로 바뀌었다. 이처럼 일반 금속환원박테리아에 비해 황산염환원박테리아의 지하수 환원화 능력이 매우 우수함에도 불구하고, 용존 황산철을 필요로 하였고 최종적으로 황화광물(예; 맥키나와이트)이 생성되면서 추후 반응에 관한 예측을 어렵게 하였다. 결과적으로, 미생물 외에도 미량의 영양물질 주입 여하에 따라 지하수의 산화/환원전위가 크게 달라졌으며, 이는 산화/환원전위의 영향을 받는 용존 오염 물질의 산화수, 용해도 및 수착 등의 특성들이 생물자극법에 의해 바뀌거나 조절될 수 있음을 의미한다.

• 한국광물학회지
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• 제24권4호
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• pp.279-287
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• 2011

토양 하부 및 지하수에 생존하고 있는 미생물들이 지하수의 산화/환원전위 변화에 관여하는 사실을 알아보기 위해 미생물들을 주입한 수용액의 시간별 Eh 변화량을 측정하였다. 황산염환원 미생물이 주입된 경우 수용액의 Eh값이 5일 만에 -120 mV에서 -500 mV까지 떨어졌으며, 실험 결과 디설프리칸스 세균이 불가리스 세균보다 수용액을 환원하는 능력이 상대적으로 좋았다. 철환원 미생물인 스와넬라 세균의 경우 Eh값이 황산염환원 세균보다 조금 높은 -400 mV를 보여 주었다. 금속환원미생물에 의해 수용액의 Eh값이 떨어지는 동안 용존 황산염 혹은 산화철이 환원되고 맥키나와이트(FeS)라는 황화광물이 형성되기 시작하였다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 일반 지하수의 산화/환원전위는 그 지하수에 생존하고 있는 지하미생물들의 대사 활동에 많은 영향을 받고 있다는 사실과 극환원된 지하수 및 생기원 황화광물들이 풍부한 지하 환경은 산화 핵종들이 환원된 형태로 침전되어 핵종 이동이 억제될 가능성이 높은 곳으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.463-467
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• 2004

폐광산 지역내 사문암, 석회암 및 호온펠스와 지하수의 수질과의 상호관계를 비교 연구하였다. 암상별로 지하수를 채수하여 산화환원전위(Eh)와 수소이온농도(pH)를 측정하였다. Eh-pH 다이어그램을 작성한 결과 pH는 중성에서 약알칼리성으로 나타났으며, Eh는 -316.5～202.1 mV의 범위로 나타났다. 암상별 지하수의 파이퍼 다이어그램 분석 결과, 사문암 지/ 역에서는 $Mg^{2+}$-SO$_{4}$$^{2-}$ 형, 석회암 지역에서는 $Ca^{2+}$-HCO$_{3}$$^{-}$형이 우세하게 나타났다. 또한 호온펠스 지역에서는 $Na^{+}$＋K＋와 CO$_{3}$$^{2-}$ ＋HCO$_{3}$$^{-}$ 성분의 비가 다른 지역보다 높게 나타났다. 국부적인 폐광산 지역에서도 지하수내 주이온성분이 암상별 광물의 특징을 잘 반영하는 것으로 나타났다.

• 한국표면공학회지
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• 제50권1호
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• pp.46-54
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• 2017

Marcel Pourbaix에 의해 만들어진 Eh-pH 도표는 화학적으로 안정한 상을 pH와 전위 (Potential or Eh)의 관점으로 도시한 것으로서 수용액 내에서 일어나는 화학반응을 부식-방식의 관점에서 이해하데 유용하게 사용되어 왔다. pH (potential of hydrogen)는 수소이온의 농도의 함수이며, Eh는 표준수소전극 (SHE, standard hydrogen electrode) 에 대한 전위를 나타낸다. 수용액에서의 도금 반응은 부식반응의 역반응이라 할 수 있으므로 도금반응도 이 도표를 이용하면 반응에 대한 열역학적 예측이 가능하다. 국내외 전기화학 및 표면공학 관련 교재들을 보면 Eh-pH 도표로 대표되는 열역학이나 분극곡선으로 대표되는 속도론에 대한 설명은 주로 부식의 관점에서 설명이 되어있어 도금을 공부하는 학생들에게는 직접적인 이해가 쉽지 않은 것이 사실이다. 저자는 출연연구소에 근무하면서 새로 들어오는 학연생(대학원생)들의 Eh-pH 도표에 대한 이해도를 알아보면 이 도표를 이해하고 이용할 줄 아는 학생이 거의 없다는 점을 안타깝게 여겨왔다. 최근에는 단순한 금속 도금이 아니라 나노 분말 합성, 반도체 물질 합성 등 여러 가지 공정기술과 응용기술이 수용액에서의 산화-환원 반응을 이용하고 있기 때문에 Eh-pH 도표의 중요성은 더해가고 있음을 느끼고 있었다. 그러던 중, 일본의 표면 처리 학술지인 표면기술(表面技術) (2013년, 64권 2호)에 'Eh-pH 도표의 표면기술에의 응용'이라는 제하의 소특집이 발간되었다. 이 소특집은 6편의 논문으로 되어 있었다. 저자는 이 소특집을 읽는 순간 이 논문들을 번역하여 표면공학회지에 소개를 하면 도금이나 전기화학을 공부하는 학생들에게 큰 도움이 될 것이라는 생각을 하였다. 본 기술해설 논문은 저자가 이 소특집에 게재된 논문을 번역하고 일부 내용은 저자의 의견으로 가감하여 표면공학회 학생 회원 및 기업의 연구원들에게 소개하기 위하여 저역을 한 것이다. 이 논문은 매 호 한편씩 소개할 예정이며, 원문을 읽고 싶다면 표면기술(表面技術)을 참조하길 바란다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권3호
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• pp.116-121
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• 1997

정화 효율과 운영상의 문제점을 파악하였다. 반응조 유입수 및 방류수에 대하여 현장에서 pH 및 Eh(산화환원전위)를 측정하였고 Cd, Pb, As, Zn, Cu, Fe, Al 및 Mn 등을 실험실에서 분석 하였다. 반응조 방류수에 대한 수질분석 결과 우분 및 석회석이 섞인 볏짚 반응조의 Cu, Zn, Fe, Cd, Al, Mn및 Pb의 정화효율(최대)은 98%, 100%, 99%, 100%, 97%, 61% 및 100%였고 이때 반응조의 수질환경은 pH 6 그리고 Eh 값이 -300 mV부근의 환원환경이었다. 그러나 시간이 경과함에 따라 Eh 값은 상승하였고 Al을 제외한 금속성분의 정화효율도 낮아져 반응조의 혐기환경유지는 금속성분의 정화에 매우 중요하였다. 반응조 시설을 운영한 결과 배관내의 산화물 Scale 및 기질물질의 부피 변화는 광산배수의 흐름을 방해하는 요소로 나타났다.

• 한국작물학회지
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• 제60권2호
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• pp.167-173
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• 2015

농경지의 볏짚 수거량이 증가하면서 부족한 유기물을 공급하기 위하여 녹비작물을 이용하고 있다. 녹비작물은 유기물공급과 화학비료 대체가 가능한 우수한 유기물원이다. 그러나 농경지에서 분해되는 과정에 메탄을 발생시키기 때문에 메탄발생량을 줄이기 위한 노력이 요구된다. 따라서 논토양에서 녹비작물을 이용할 때 메탄발생량을 줄이기 위하여 경운깊이를 달리하여 시험하였다. 벼 생육기간 중 메탄 발생량은 이앙 후 63일, 74일에 가장 많았고 이앙 후 74일 이후부터 감소되었으며 이앙 후 106일에는 거의 발생되지 않았다. 녹비종류에 따른 메탄발생량은 보리환원구에서 가장 많았고, 그 다음은 헤어리베치, 화학비료 순이었다. 경운 깊이에 따른 메탄발생량은 10cm경운보다 20 cm로 경운함으로써 화학비료는 22.5%, 헤어리베치 환원구는 12.4%, 보리환원구는 11.7% 감소되었다. 벼 재배기간 동안 대기온도는 $30{\sim}40^{\circ}C$였고, 지온은 대기온도보다 약 $2{\sim}10^{\circ}C$정도 낮았다. 산화환원전위(Eh)는 이앙 전 관개를 시작하면서 급격히 토양이 환원되어 (-)값을 나타냈다. 작물 재배기간 동안 산화환원전위차는 -300~-500 mV으로 낮았으며 관개가 중단된 이앙 후 106일 이후에는 다시 급격하게 증가되었다. 쌀 수량은 경운깊이에 따른 차이는 없었으나 녹비작물중에서는 헤어리베치 환원구에서 가장 많았다. 논토양에서 헤어리베치를 이용할 때 20cm로 경운하여 메탄발생을 효과적으로 줄일 수 있었다.

• 한국환경농학회지
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• 제24권3호
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• pp.203-209
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• 2005

실험에 사용된 영가 철의 평균 입도는 $85.55{\sim}196.46{\mu}m$의 범위를 나타내었고 비표면적은 $0.055{\sim}0.091m^2/g$으로 나타났다. 영가 철 중 J(93%) 및 PU(88%)를 제외한 PA, F, S, J1는 철을 98% 이상 함유하는 것으로 평가되었다. 영가 철에 의한 Cr(VI)의 환원은 영가 철의 종류에 따라 달랐으며, J 및 PU의 경우 3시간 이내에 98% 이상의 Cr(VI)을 제거하였다. 그러나 PA, F, S, J1의 경우 반응 48시간 동안 각각 74, 65, 29, 11%의 Cr(VI) 만을 제거하였으며 이때 환원 효율은 J > PU > PA > F > S > J1 순으로 나타났다. 영가철에 의한Cr(VI)의 환원 과정에서 용액의 pH는 반응초기 3시간 동안 급격히 증가하였으며 이후 안정화되는 경향을 나타내었다. 영가 철의 종류에 따른 pH의 변화는 PU > J > PA > F > S > J1 순으로 나타났으며 Cr(VI)의 환원효율이 큰 영가 철에서 pH의 상승 폭도 크게 나타나는 것으로 평가되었다. 영가 철의 종류에 따른 산화환원전위 Eh의 변화는 pH와는 반대의 경향을 나타내었으며 Cr(VI)의 환원율이 클수록 Eh의 감소율은 증가하였다. 유기화합물의 경우 반응효율이 영가 철의 물리적 특성에 의해 주로 지배되는 것으로 알려져 있으나 Cr(VI)의 경우 화학적 특성이 반응효율을 지배하는 것으로 판단되었다. 본 실험에 사용된 6종류의 상용 영가 철 중에는 J와 PU가 Cr(VI)의 환원에 가장 효과적인 것으로 조사되었다.