• 제목/요약/키워드: 산화-환원대

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한국 심부 지하수 환경에서의 방사성 핵종(우라늄, 플루토늄, 팔라듐)의 지화학적 거동 모델링 (Geochemical Modeling on Behaviors of Radionuclides (U, Pu, Pd) in Deep Groundwater Environments of South Korea)

  • 최재훈;박선주;서현수;안현태;이정환;박정훈;윤성택
    • 자원환경지질
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    • 제56권6호
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    • pp.847-870
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    • 2023
  • 고준위 방사성폐기물을 심지층에 안전하게 처분하기 위해서는 방사성 핵종의 장기적 지구화학 거동에 대한 정확한 예측이 요구된다. 이와 관련하여 본 연구에서는 국내 심부 지하수를 대표하는 다섯가지 지화학 환경 조건에서 지화학 모델링을 수행하여 일부 방사성 핵종의 지화학 거동을 예측하였다. 다섯가지 국내 심부 지하수의 지화학 환경은 다음과 같다: 고 TDS 염지하수(G1), 산성 pH의 CO2가 풍부한 지하수(G2), 고 pH 알칼리성 지하수(G3), 황산염이 풍부한 지하수(G4), 묽은(담수) 지하수(G5). 3~12의 pH 범위와 ±0.2V의 산화-환원전위(Eh) 조건에서 일부 방사성 핵종(우라늄, 플루토늄, 팔라듐)의 국내 심부 지하수 내에서의 용해도와 화학종(존재형태)을 예측하였다. 모델링 결과, 용존 상태의 우라늄은 주로 U(IV)로서 중성~알칼리성의 넓은 pH 환경에서 높은 용해도를 보였으며, Eh가 -0.2V인 환원 환경에서도 알칼리 pH 조건에서 높은 용해도를 보였다. 이러한 높은 용해도는 주로 Ca-U-CO3 착물의 형성에 의한 것으로 예측되는데, 이 착물의 활동도(activity)는 국내 심부 지하수 중 주요 단층대를 따라 산출되는 G2와 화강암반에 위치하는 G3에서 높다. 한편, 플루토늄(Pu)의 용해도는 pH에 따라 달라지며, 특히 중성~알칼리성 조건에서 가장 낮은 용해도가 나타난다. 주요 화학종은 Pu(IV)와 Pu(III)이며, 이들은 주로 흡착을 통해 제거될 것으로 추정된다. 그러나 콜로이드에 의한 이동을 고려하면, 이온강도가 낮은 심부 지하수인 G3와 G5 유형에서 콜로이드 형성 및 이동 촉진에 따라 이동성이 증가할 것으로 예상된다. 팔라듐(Pd)은 환원 환경에서는 황화물 침전 반응으로 인해 낮은 용해도를 나타내며, 산화 환경에서는 주로 금속(수)산화물에의 흡착을 통해 Pd(OH)3-, PdCl3(OH)2-, PdCl42- 및 Pd(CO3)22-와 같은 음이온 착물이 제거될 것으로 판단된다. 본 연구는 한국의 심부 지하수 환경에서 방사성 핵종의 운명과 이동에 대한 이해를 높이고, 고준위 방사성 폐기물의 안전한 처분을 위한 전략 개발에 기여할 것으로 기대된다.

비소로 오염된 달천광산 토양의 자연저감 능력에 대한 pH-Eh영향 (Effects of pH-Eh on Natural Attenuation of Soil Contaminated by Arsenic in the Dalchen Mine Area, Ulsan, Korea)

  • 박맹언;성규열;이민희;이평구;김민철
    • 자원환경지질
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    • 제38권5호
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    • pp.513-523
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    • 2005
  • 울산 달천광산의 지하수 및 토양 중에 함유되어 있는 비소의 오염현황을 파악하고, pH와 산화-환원 전위 값의 변화에 따른 자연저감 능력을 평가하였다. 달천광산 지역 비소 오염의 주 근원광물인 유비철석의 광미 내 함량은 최대 $2\%$이며, 비독사석, 니콜라이트, 램멜스버가이트, 거스도르파이트, 코발트석과 황철석 등의 비소함유광물 역시 비소오염의 근원이 되고 있으며, 비소함량은 광물에 따라 다양한 차이를 보인다 광미장 내 유비철석과 황철석의 표면이 부분적으로 철산화물과 철비산염으로 산화된 것을 관찰할 수 있어, 풍화반응이 상당히 진행되었음을 알 수 있다. 지하수 내 비소의 함량과 pH는 뚜렷한 상관관계를 보이지 않지만, 포화대 및 비포화대의 지하수의 비소 농도는 Eh가 감소함에 따라 농도가 감소하는 정(+)의 상관관계를 보인다. RMB(Red Mud Bauxite)는 비소제거 효율이 우수하여 달천광산 지역의 비소로 오염된 지하수 및 토양을 복원 시 자연저감 촉진제로 이용될 수 있을 것이다.

동해 울릉분지의 황산염과 메탄의 농도 분포 및 심도에 따른 변화 양상 (The distribution of sulfate and methane concentration and their vertical trend in the Ulleung Basin)

  • 김지훈;박명호;류병재;이영주;한현철;정태진;오재호;장호완
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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    • pp.622-625
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    • 2005
  • 본 연구의 목적은 동해 울릉분지 천부퇴적층의 공극수와 메탄의 특징 및 상호작용을 규명하는데 있다. 울릉분지에서 채취한 코어에서 공극수를 추출하여 분석한 결과, 공극수의 황산염 농도가 퇴적물의 심도가 증가할수록 감소하며, 감소하는 경향은 크게 세 가지 (직선성, concave down, upward kink)로 나뉨을 알 수 있었다. 이는 모든 코어에서 황산염 환원작용이 일어나고 있음을 지시한다 황산염 농도의 수직적 구배를 이용하여 SMI (sulfate-methane interface) 심도를 계산하면, 남부울릉분지가 북부울릉분지보다 낮은 값을 갖는다. 반면에 메탄 농도는 퇴적물의 심도가 증가할수록 전반적으로 증가하며, 공간적으로는 남부 울릉분지가 북부울릉보지보다 높다. 또한 남부울릉분지에서 메탄가스 농도는 SMI 심도 아래에서 급격히 증가한다 메탄가스의 탄소 안정동위원소$(\delta^{13}C)$ 분석 값들은 대부분 $-60\%_{\circ}$이하로서 이는 메탄가스가 열기원 보다는 박테리아기원임을 지시해준다 또한 남부 울릉분지에서 메탄의 탄소 안정동위원소 분석 값들은 메탄농도가 증가할수록 낮은 값을 보여 주는 데 이러한 결과들은 남부 울릉분지에서 무산소 메탄 산화작용이 일어나고 있음을 지시하고, 메탄의 상향 분산 (diffusion)량이 북부 울릉분지보다 많이 일어난다는 것을 의미한다. 공극수내 황산염 이온 농도 구배와 메탄가스 농도를 종합적으로 고려할 때, 울릉분지에서 가스하이드레이트의 부존가능성은 북부 울룽분지보다 남부 울릉분지가 높은 것으로 추정된다.

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Cyclitol 유도체(誘導體) 합성(合成)에 관(關)한 연구(硏究) -제(第)5보(報) O-(p-hydroxybenzoyl)-inositol류(類)의 합성(合成)과 식품공업상(食品工業上) 응용(應用)을 위한 시험(試驗)- (Studies on the Synthesis of Cyclitol derivatives -Part 5. Synthesis of O-(p-hydroxybenzoyl)-inositols and their test for food industry-)

  • 손주환
    • 한국식품과학회지
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    • 제5권4호
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    • pp.240-248
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    • 1973
  • 1. myo-inositol의 산화(酸化) 생성물(生成物)인 inosose를 환원(還元)하여 ax.- 및 eq.-alcohol에 도달(到達)시켰다. 2. 2-O-(p-hydroxybenzoyl)-myo-inositol [IX], 4-O-(p-hydroxybenzoyl)-myo-inositol [X], O-(p-hydroxybenzoyl)-scyllo-inositol [XX], 그리고 2-O-(p-hydroxybenzoyl)-epi-inositol [XXVI] 등(等) 신화합물(新化合物) 4종(種)을 합성(合成)하였고 이것을 얻기 위하여 합성(合成)한 [V], [VI], [VII], [VIII], [XVIII], [XIX], [XXIV], [XXV] 등(等) 8종(種) 화합물(化合物)도 아직까지의 문헌(文獻)에 기재(記載)가 없는 화합물(化合物)들이다. 3. 여기서 합성(合成)한 ester [IX] [X], [XX], [XXVI] 4종(種)은 모두 항균력(抗菌力)이 나타나며 epi-inositol ester [XXVI] 의 Aspergillus oryzae에 대(對)한 항균력(抗菌力)이 가장 강력(强力)하게 나타난다. 이와 같이 항균력(抗菌力)은 화합물(化合物)의 입체구조(立體構造)와 관련(關聯)되는 것 같다.

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오촌처리가 가축 음용수 수질에 미치는 영향 (Effect of Ozone Treatment on Livestock Drinking Water Quality)

  • 최희철;이덕수;강희설;최종윤;유용희;한정대;노환국;권두중;김형호
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제7권3호
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    • pp.191-195
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    • 2001
  • 양돈.양계농장에서 가축음용수 수질향상을 위하여 이용이 확대되고 있는 오존발생기의 이용효과를 구명하고자 가축음용수에 3종의 표준균주를 접종 후 $O_3$A, $O_3$, UVL 등 3종류의 오존발생기를 공시하여 처리하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1.가축음용수 오존처리시 pH는 $O_3$A구 6.84에서 8.01로, $O_3$구 6.81에서 7.59로 증가 했으나 UVL, Control구는 변화가 없었다. 2. 용존산소량은 $O_3$A구 6.43ppm에서 8.43 ppm으로, $O_3$구 6.40ppm에서 8.40ppm 으로 증가 했으나 UVL, Control구는 변화가 없었다. 3. 산화환원전위차는 $O_3$A구는 처리전 168.7 mV에서 502.3mV로 증가하였으며 $O_3$구는 164.3mV에서 409.7mV로 급격히 증가하였으나 UVL구나 Control구는 완만찬 증가를 보였다. 4. 가축음용수에 E. coli 08:$H^-$, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus를 접종 후 오존처리시 처리 30분 후 세균수는 급격하게 감소하였다.

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청각채가 동치미의 발효 중 이화학적 특성에 미치는 영향 (Effect of Glue Plant(Codium Fragile) on Physicochemical Characteristics of Dongchimi During Fermentation)

  • 박복희;조희숙
    • 한국식생활문화학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.508-515
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    • 2005
  • 동치미의 저장성을 향상시키기 위하여 청각채를 첨가하여 발효숙성 시켰을 때 이화학적 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 발효숙성이 진행됨에 따라 pH는 모든 군에서 점차로 낮아졌고, 총산함량은 증가하는 경향을 나타내었는데, 대조군 보다 청각채 첨가군의 경우 전반적으로 높았으며 청각채 첨가량이 증가할수록 pH는 낮게, 총산함량은 많은 것으로 나타났다. 산화 환원 전위는 전체적으로 대조군에서 전위값의 변화가 적었으며, 김치 숙성의 최적기인 $25{\sim}40$일 사이에 Eh7값이 $-136.35{\sim}-185.12mV$로서 가장 혐기적인 상태를 나타내었다. 환원당은 발효가 진행될수록 청각채 첨가군에서 가장 많이 증가하였고, 총 비타민 C함량은 청각채 첨가군이 대 조군에 비하여 높았으며, 청각채 첨가량이 많을수록 높게 나타났다. 명도는 발효가 진행됨에 따라 점차 감소하여 청각채 첨가군이 가장 완만히 감소하였으며, 적색도는 발효가 진행됨에 따라 점차로 증가하였다가 30일 이후부터 다시 감소하였고, 황색도는 적색도와 비슷한 경향으로 발효가 진행됨에 따라 증가하였다. 경도는 발효숙성 20일까지 모든 시료에서 증가되었으며, 그 이후에는 감소하는 경향이었고, 탁도의 경우는 발효기간 동안 전반적으로 증가하였으며, 특히 대조군이 가장 높았고, 청각채 첨가량이 증가함에 따라 낮아지는 경향을 보였다. 가용성 펙틴의 함량은 동치미 담금 직후에는 산가용성, 열수가용성, 염가용성 펙틴의 순으로 그 함량이 많게 나타났는데, 발효 20일 이후부터는 이들 가용성 펙틴의 구성비가 산가용성, 염가용성, 열수가용성 펙틴의 순으로 바뀌어 나타났다. 또한 발효숙성 기간이 경과함에 따라 열수 가용성 펙틴 함량은 감소하였고, 저 methoxyl기를 가진 염가용성 펙틴과 protopectin인 산가용성 펙틴 함량은 증가하였다.

네자리 Schiff Base 리간드의 Cobalt(II), Nickel(II) 및 Copper(II) 착물의 합성과 DMSO용액에서 전기화학적 성질 (Synthesis of Cobalt(II), Nickel(II) and Copper(II) Complexes with Tetradentate Schiff Base Ligand of o-BSDT $H_2$ and Electrochemical properties in DMSO)

  • 조기형;김종순
    • 대한화학회지
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    • 제31권6호
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    • pp.509-519
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    • 1987
  • 네자리 Schiff base 리간드인 3,4-bis(salicylidene diimine) toluene [o-BSDT $H_2$]를 salicylaldehyde에 3,4-diaminotoluene를 Duff 반응시킴으로써 합성하였으며 이들 리간드와 Ni(II), Co(II) 및 Cu(II)이온들과의 새로운 착물 [Ni(o-BSDT)${\cdot}(H_2O)_2$], [Co(o-BSDT)${\cdot}(H_2O)_2$] 및 [Cu(o-BSDT)]를 합성하였다. 이들 착물에 대한 원소분석, 전자흡수스펙트럼, 적외선 스펙트럼 및 T.G.A. 측정결과에 의하여 Ni(II)와 Co(II) 착물은 리간드대 금속이 1 : 1 몰비의 4배위 착물임을 알았다. 0.1M TEAP-DMSO 용액에서의 폴라로그래피와 순환전압-전류법을 조사한 결과 [Ni(o-BSDT)${\cdot}(H_2O)_2$]는 비가역적인 electron transfer 다음에 빠른 화학적 반응을 하는 EC반응기구를 보이며 [Co(o-BSDT)${\cdot}(H_2O)_2$]는 Co(II) - Co(I)로의 환원과 Co(II) - Co(III)로의 산화가 일어나며, [Cu(o-BSDT)]착물은 Cu(II) - Cu(I)로의 환원이 일어남이 밝혀졌다.

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몇 가지 아미노산으로 변성한 $[Ru(v-bpy)_3]^{2+}$ 고분자 피막 전극을 이용한 수은의 정량 (Determination of Mercury at Electrodes Modified with Poly-$[Ru(v-bpy)_3]^{2+}$ Incorporating Amino Acids)

  • 차성극
    • 대한화학회지
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    • 제40권8호
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    • pp.542-548
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    • 1996
  • 전기 화학적으로 중합한 $[Ru(v-bpy)_3]^{2+}$의 다양이온성 고분자 피막에 이온교화법으로 회합시킨 리간드, 즉 methionine, serine 및 threonine으로 변성한 전극을 이용하여 용액 중에 수은을 정량하였다. 이때 분석적 신호는 전극 표면에 고정된 수은/리간드 착물의 산화-환원 응답이다. 이 고분자 피막을 전기적으로 중합할 때 사용한 지지 전해질은 $KPF_6$와 TBAP였으며, 각 경우 고분자 형태와 이에 따른 산화벗김전극의 응답을 비교하였다. $KPF_6$을 쓴 경우 수은 정량에 높은 감도를 나타냈는데, 이는 피막의 다공성이 아주 커서 피막의 내부까지 리간드들의 회합이 용이한데서 온 결과이다. 특히, 이고분자 변성 전극은 10회 이상의 정량이 가능하였으며, logi/r 대 log[Hg]로 도시한 검정 곡선이 1.0{\times}10^{-8}{\sim}1.0{\times}10^{-2}M$농도 범위에서 0.99의 좋은 상관관계를 보였고, 각각의 상대 표준편차가 5-8%였다. 사용한 리간드들 중 전기화학적 응답이 가장 큰 serine이 수은과 안정도 상수가 8.54로 가장 컸으며, methionine 과 threonine의 값은 각각 7.80과 7.04였다.

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산소 미세전극을 이용한 남해연안 퇴적물/해수 계면에서 산소소모율 및 유기탄소 산화율 추정 (Estimation of Oxygen Consumption Rate and Organic Carbon Oxidation Rate at the Sediment/Water Interface of Coastal Sediments in the South Sea of Korea using an Oxygen Microsensor)

  • 이재성;김기현;유준;정래홍;고태승
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제8권4호
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    • pp.392-400
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    • 2003
  • 남해 중부해역 반폐쇄성 만과 유기오염 유입원이 다수 존재하는 7개 연안에서 2003년 5월 13일부터 17일에 걸쳐 산소 미세전극을 이용 공극수내 산소의 수직분포를 측정하였다. 관측된 산소투과깊이 범위는 1.30∼3.80 mm로 매우 작았다. 극히 얕은 산화층 존재는 초기속성 작용 연구 중 산화$.$환원 반응연구를 최소한 mm 단위로 연구할 필요성을 제시한다. 공극수 수직분포에 1차 확산-반응 모델을 적용하여 추정된 퇴적물/해수 계면에서 산소소모율 범위 는 10.8∼27.6 mmol $O_2$ m$^{-2}$ day$^{-1}$(평균 19.1 mmol $O_2$ m$^{-2}$ day$^{-1}$)였고 퇴적물 유기탄소 농도와 양의 상관관계를 보였다. 또한 플럭스에 산소 대 탄소 비 (170/110)를 적용하여 추정한 유기탄소 산화율은 89.5∼228.1 mg C m$^{-2}$ day$^{-1}$(평균: 158.0 mg C m$^{-2}$ day$^{-1}$)였다. 이들 결과는 남해중부 해역중 유기물 유입이 많은 지역을 대상으로 한 결과로 남해 평균 값 중 최대값으로 생각되며 연안환경의 부영양화 및 빈산소 수괴 형성 기작을 밝히기 위해서는 이러한 연구가 보다 많은 지역에서 계절적으로 수행되어져야 할 것으로 생각한다.

자연적 지하수 비소오염의 국내외 산출특성 (Characteristics of Natural Arsenic Contamination in Groundwater and Its Occurrences)

  • 안주성;고경석;이진수;김주용
    • 자원환경지질
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    • 제38권5호
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    • pp.547-561
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    • 2005
  • 이 논문에서는 지하수 비소오염의 일반적 지구화학적 특성을 이해하고 기존 연구사례와 논산/금산지역의 지하수 관정 수질분석 자료 등을 바탕으로 국내 지하수의 비소 산출양상을 평가하고자 한다. 가장 심각한 비소오염이 발생한 방글라데시에서는 약 $28\%$의 관정에서 $50{\mu}g/L$ 이상의 비소함량이 확인되며 2천8백만의 인구가 이에 노출된 것으로 추정한다. 주요한 오염지하수의 특성으로 중성 pH와 중간 또는 강한 환원환경, 낮은 $SO_4^{2-}$, 및$\;NO_3^-$함량, 높은 용존 유기탄소, $NH_4^+$ 함량 등을 들 수 있으며 비소는 주로 3가 형태로 존재하고 홀로세 천부 대수층에서 함량이 높게 나타난다. 일반적으로 대수층내 철수산화물의 환원성 용해 현상으로 비소가 유출되는 것으로 받아들여지며 유기물질의 존재, 미생물의 활동 등이 주요한 요소로 평가된다. 플라이스토세 빙하활동에 의해 원거리 비소기원물질의 풍화 및 이동, 화학적 집적, 미생물 활동 등의 요인으로 광역적인 세계 주요 오염발생지역의 특성을 해석하기도 한다. 국내에서는 심각한 비소오염 발생사례는 보고되지 않고 있으며 지하수 수질측정망 운영결과 $10{\mu}sg/L$ 이상의 비소함량은 전체 $1\%$ 내외에서 나타나지만, 먹는샘물 수질평가에서 이를 초과하는 업체수가 $19.3\%$에 달하고 논산 및 금산 지역의 간이급수용 관정 수질조사에서 약 $7\%$가 초과하는 결과를 보였다. 전남 일부와 울산 지역의 지하수 수질조사 결과에서도 $10{\mu}g/:L.$ 이상의 함량이 각각 $36\%,\;22\%$에 달하여 변성퇴적암 등의 지질영향과 광화작용에 따른 비소오염이 발생할 수 있음을 보여준다. 향후 국내 지하수 비소오염 평가연구를 위하여 비소거동에 영향을 주는 다양한 지구화학적 및 미생물학적 반응과 지하수 유동특성에 대한 이해가 선행되어야 하며 광화대 지역, 옥천대 변성퇴적암 지역, 부산 경남 일대의 미고결 퇴적층 및 산성황산염 토양 분포지역 등에 대한 보다 체계적인 조사와 연구가 요구된다.