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열처리에 따른 백석면의 광물학적 특성 변화와 열분해 과정 연구 (Characterization of Mineralogical Changes of Chrysotile and its Thermal Decomposition by Heat Treatment)

  • 정현이;문원진;노열
    • 자원환경지질
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    • 제49권2호
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    • pp.77-88
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    • 2016
  • 백석면[Chrysotile, $Mg_3Si_2O_5(OH)_4$]은 사문석군 광물에 속하는 1:1 층상규산염광물로 섬유상의 형태와 구조적 특성으로 인해 다양한 이용과 연구가 진행되었으나, 근래에는 1급 발암물질로 선정되면서 백석면의 분해에 따른 본질적인 무해화를 위한 연구의 관심도가 높아졌다. 따라서 이 연구는 열처리에 따른 백석면의 광물학적 특성 변화를 관찰하여 열분해에 따른 무해화 과정을 알아보고자 하였다. 실험은 캐나다 LAB Chrysotile 광상에서 산출되는 백석면을 이용하여 $600-1,300^{\circ}C$ 범위에서 2시간 동안 열처리를 하였으며, TG-DTA, XRD, FT-IR, SEM-EDS, TEM-EDS 분석을 통해 백석면의 결정구조, 형태 및 화학성분의 변화를 확인하여 광물학적 특성변화를 관찰하였다. 열분해 실험 결과, 섬유상의 hollow tube 구조를 가지는 백석면은 약 $600-650^{\circ}C$에서 흡열반응이 일어남에 따라 팔면체판(MgOH)에서 수산기(OH)가 제거되면서 백석면은 비정질 광물의 형태로 변화하였다(탈수화 1단계). 약 $820^{\circ}C$에서는 발열반응이 관찰되었으며 이는 Mg, Si, O의 재배열 결과 주상의 고토감람석(forsterite, $Mg_2SiO_4$)으로 상전이에 영향을 준 것으로 사료된다(탈수화 2단계). 또한 $800^{\circ}C$ 이상으로 열처리한 일부 시료에서 고토감람석 내 결정구조의 변화가 시작되었고, $1,000^{\circ}C$ 이상에서는 온도 상승에 따라 점진적인 재결정 작용 결과 3차원적으로 성장하여 구형광물로 형태 변화가 나타나며 완화휘석(enstatite, $MgSiO_3$)을 형성하였다. 따라서 이 연구는 다양한 분석법의 적용과 2시간 동안의 열처리를 통하여 백석면의 탈수화 반응에 따른 결정구조의 붕괴와 섬유상 형태의 변형을 확인하였으며, 백석면은 무해 광물인 고토감람석과 완화휘석으로 상전이 됨을 통해 백석면의 무해화 과정을 제시 할 수 있었다.

시야평가법과 포인트계수법에 의한 석면정량평가 연구 (A study on the quantitation of asbestos by the visual estimation and point counting method)

  • 최윤호;김태화;배용수;김태현;김현자;장은아;황범구
    • 분석과학
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    • 제27권3호
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    • pp.153-160
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    • 2014
  • 세계적으로 석면분석방법에 관한 다양한 연구사례가 발표되고 있는 가운데, 분석방법의 차이에 따른 석면함유물질(ACM, Asbestos Containing Material) 결과에 대한 관심이 대두되고 있다. 본 연구에서는 균질성이 확보된 ACM 시료를 시야평가법(visual estimation method)과 포인트계수법(point counting method)의 분석결과에 대한 비교 평가를 통하여 분석기관 및 분석자의 신뢰성 향상과 더불어 편광현미경 분석의 기초자료를 확보고자 하였다. 석면분석은 정성분석과 정량분석으로 구분하였으며, 석면정량을 위한 방법은 EPA 600-R-93-116의 시야평가법과 포인트계수법으로 총 400지점을 계수하는 방법으로 실시하였다. 먼저 준비된 시료의 균질성을 분산분석을 이용하여 확인한 결과 이상이 없음을 확인하였다. 정성분석의 결과는 백석면과 갈석면으로 확인되었고 정량분석결과는 포인트계수법이 시야평가법과 비교하여 전체적인 석면함유량이 저평가되는 경향과 함께 포인트계수법은 분석과정이 조금 복잡하고 분석시간이 많이 소요되었다.

조선수리업종 석면노출 근로자들의 흉부방사선상 석면관련 폐질환 소견의 발생양상 (Survey of Asbestos-Related Disease on Chest Radiograph of Workers Exposed to Asbestos in Ship Repair)

  • 이현재;홍영습;손지언;이영일;김상훈;임형준;김정만;김준연
    • 생명과학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.58-63
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    • 2006
  • 모 조선수리업에 근무하는 1,086명 중 석면에 노출되는 작업공정에 10년 이상 근무한 근로자 118명을 대상으로 단면조사연구를 수행하였다. 연구대상자들에 대해 흥부방사선검사, 폐기능검사와 미국의 산업안전보건청 석면표준, 의학적 감시 프로그램(OSHA asbestos standard, medical surveillance program)에 따라 국내 실정에 맞게 일부 편집한 설문조사를 시행하였고 아울러 이들의 작업장에 대한 작업환경측정 자료도 분석하였다. 흉부방사선검사상 석면관련 폐질환 소견의 유병율은 118명의 근로자중 16명으로 $13.6\%$였다. 흉부방사선검사상 정상군에 비해 석면관련 폐질환 유소견군에서 유의한 요인들은 폐기능검사상 이상소견, 기침, 가래, 호흡기 질환의 과거력, 근무력이었다. 본 연구 결과를 통해 볼 때 폐기능검사 소견상 이상소견, 기침과 가래의 임상증상을 호소하거나 호흡기질환의 과거력, 20년 이상의 근무력이 있는 근로자에 대해서는 석면관련 폐질환의 엄격한 관리가 필요할 것으로 생각된다. 그리고, 본 연구에서 관련성 여부를 완전히 배제할 수 없었던 요인들에 대해서는 향후 광범위한 전향적 연구를 통하여 연관성을 규명하여 석면노출 사업장의 의학적 감시 프로그램에 적극 활용되기를 기대한다.

백석면의 무해 섬유화 처리 방법과 고밀도 압출성형 패널 활용 연구 (A Study on the Detoxification of Chrysotile and the use of High-density Extruded Cement Panel Reinforcement Fibers)

  • 장경필;김태형;송태협
    • 한국건설순환자원학회논문집
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    • 제9권2호
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    • pp.223-228
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    • 2021
  • 석면 건축자재 최종 처리 방법은 폐기물 관리법에 의하여 지정폐기물 매립장에 매립 처리 하여야 한다. 그러나 2044년까지 연간 40만 톤 이상 배출이 예상되는 석면 폐기물을 전량 매립 처리하기에는 국내 지정폐기물 매립장 확보가 어려운 상황이다. 본 연구는 백석면을 3~7% 함유한 밀도 1.0~1.2g/cm3의 천장재를 대상으로 무해화 처리를 실시하고 이를 압출성형 패널의 보강섬유로 활용한 것이다. 옥살산 30%와 이산화탄소를 이용한 반응 공정을 통하여 무해화 처리가 된 것을 확인하였으며, 압출성형 후에도 이러한 무해화 성질은 유지하는 것으로 확인되었다. 다만, 석면 섬유의 완전한 무해화 처리를 위하여 초기 1mm 미만으로 분쇄를 실시함에 따라 섬유에 따른 보강성능 역할이 높지 않은 것으로 나타났다. 따라서 압출성형 공정에서 무해화 석면 섬유를 활용할 경우에는 보강성능 보완이 가능한 5mm 길이 이상의 섬유를 보완하여 사용하여야 할 것으로 사료된다.

서울지역 생활환경주변의 공기 중 석면분포 특성에 관한 연구 (A Study on Characteristics of Airborne Asbestos Concentrations Using PCM and TEM in Life Environment Surroundings of Seoul)

  • 이진효;이수현;김지희;오석률;신진호;엄석원;채영주;이진숙;구자용
    • 대한환경공학회지
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    • 제35권9호
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    • pp.613-623
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    • 2013
  • 본 연구에서는 서울지역 생활환경주변의 공기 중 석면농도 실태를 조사하기 위해서 PCM과 TEM을 이용하여 분기별로 지하철역사 13개소, 서울지역 대기측정소 4개소 및 각각의 인근 도로변 지역 1개소, 하천 6개소의 석재 주변, 주요 서울시내 터널 4개소 등에서 공기 중 석면농도를 측정하였다. 또한 일반대기 중 석면농도와 대표적 기후인자인 온도와의 상관성을 살펴보았으며, 기존 측정지점 중 비교적 많은 시민들이 이용하거나 환승이 되는 지하철역사 2개소와 대표적 대기측정소 2개소를 측정대상으로 시간대별 석면농도 변화추이를 파악하였다. PCM 분석결과, 전체 223개 시료 중 111개 시료에서(50%) 검출한계(7 fiber/$mm^2$) 이하로 나타났으며, 이 중 최대값은 0.0130 f/cc로 나타나는 등 일부시료에서 관리기준을 초과하였지만 TEM법을 이용한 추가분석 결과, 모두 불검출로 나타났다. 또한 TEM 분석결과, 124개 모든 시료에서 석면이 검출되지 않았다. 지하철역사, 서울지역 대기측정소 및 각각의 인근 도로변 지역, 하천 석재 주변, 터널에서의 평균농도는 각각 $0.0041{\pm}0.0027$ f/cc, $0.0015{\pm}0.0011$ f/cc, $0.0024{\pm}0.0012$ f/cc, $0.0016{\pm}0.0020$ f/cc로 모두 실내공기질 관리기준 0.01 f/cc을 만족하는 것으로 나타났다. 일반대기 중 석면농도와 온도와의 관계를 조사한 결과, 석면농도는 상대적으로 온도가 높은 시기에 높게 나타나는 등 온도와의 상관성(r = 0.660)이 어느 정도 유의함을 확인할 수 있었다. 지하철역사와 대기측정소를 대상으로 한 시간대별 공기 중 석면농도를 조사한 결과, 지하철역사의 경우, 상대적으로 온도가 높고, 유동인구가 많은 시간대에 석면농도가 높게 나타났으며, 반면에 대기측정소의 경우, 실외지역에서의 시료채취라는 특성 때문에 일일 중 시간대별 농도변화에서 일정한 패턴을 거의 찾아볼 수 없었다.

플라즈마 고온반응기를 이용한 폐슬레이트 비활성화 연구 (Inactivation of Asbestos-Containing Slate Using High-Temperature Plasma Reactor)

  • 윤성준;정현이;박병노;김용운;김혜수;박재봉;손병구;김태욱;문영범;이선동;이재윤;노열
    • 광물과 암석
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    • 제33권4호
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    • pp.407-417
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    • 2020
  • 국내 폐슬레이트 발생량은 매년 증가 추세로 지정매립장 용량이 한계에 다다르고 있어 슬레이트를 대용량으로 안전하고 저렴하게 처리함과 동시에 재활용할 수 있는 방법이 필요하다. 이에 대한 대안으로 시멘트 소성로를 이용한 폐슬레이트 열처리 방법을 들 수 있다. 이 연구에서는 플라즈마를 이용하여 시멘트 소성로의 고온 환경을 모사할 수 있는 중간 규모(pilot scale)의 장치를 개발하고 이를 이용하여 폐슬레이트 내석면의 비활성화 및 시멘트 원료로의 재활용 가능성을 확인하고자 하였다. 중간규모 실험 장치는 플라즈마 토치를 이용하여 실제 소성로와 동일한 조건을 가지도록 1/50로 축소·제작하였다. 실험조건은 시멘트 소성로의 소성 시간과 동일하게 20분간 200-2,000℃까지 100℃ 간격으로 온도를 상승시키며 폐슬레이트의 비활성화 실험을 실시하였다. 플라즈마 고온반응기를 이용하여 열처리한 폐슬레이트의 XRD, PLM, TEM-EDS 분석결과, 1,500℃ 이상의 온도에서 슬레이트 내 백석면이 고토감람석으로 광물 상전이가 일어나 비활성화되고 시멘트 구성 광물인 라나이트(Ca2SiO4)가 형성됨을 확인하였다. 이 연구 결과는 추후 시멘트 소성로를 이용하여 대용량의 슬레이트를 경제적이고 안전하게 처리함과 동시에 시멘트 원료로 재활용할 수 있는 방안에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

목장탐방 - 강원 홍천 어론목장을 찾아서

  • 한국낙농육우협회
    • 월간낙농육우
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    • 제34권12호
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    • pp.109-113
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    • 2014
  • 강원도 홍천강의 수원지인 서석면의 물 맑고 공기 좋은 마을에 자리 잡은 어른목장(강원도 홍천군 서석면 어론리)은 매일 깨끗하게 목장을 청소하고 주변을 정리하는 장인학 이순이 부부의 일터이자 생활공간이다. 계절마다 이름 모를 야생화가 피어나고 한가로이 젖소가 쉬고 있는 모습을 보기 위해 유치원 아이들도 찾는다는 어론 목장을 찾아가 보았다.

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