• 한국토양비료학회지
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• 제30권3호
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• pp.242-247
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• 1997

패각, 석탄회, 석고인 패각, 석탄회 및 석고를 산성 토양 개량제로서 논토양에 시용한 결과 벼 수량은 패각 처리구가 6,787 kg/ha로 무처리구에 비해 11% 증수되었고, 석탄회 처리구 6,696, 석탄회+석고 6,422 kg/ha로 각각 9.5% 증수되었다. 패각과 석탄회 처리구의 pH는 5.9~6.0으로 산성토양 개량효과가 있었으며, 석고 처리구는 토양 염류농도 상승을 유발하여 농업용으로 논토양에 시용하기에는 문제점이 있는 것으로 생각되었다. 수분율은 패각+석탄회+석고, 석탄회+석고 처리구에서 각각 55.9. 55.3%로 무처리구에 비해 8.2, 7.6% 증가하였다. 표토와 심토의 Fe, Zn, 수용성 Al 함량은 무처리구가 패각, 석탄회, 석고 처리구에 비해 높았으며, 표토와 심토의 수용성 B 함량은 석탄회 처리구에서 높았고, 수용성 As 함량은 석탄회+석고, 패각+석탄회+석고 처리구에서 높았다. 논토양에서 산성토양 개량제로 패각, 석탄회 처리는 무처리에 비해 토양중 Fe, Zn, Mn, 수용성 Al 함량이 낮아 80 ton/ha 이하로 사용할 경우 문제가 없을 것이며, 석고를 24 ton/ha 이상 시용할 경우 수용성 As가 문제가 될 것으로 판단되었다. 미질은 석탄회 처리구가 T-N 함량이 낮고, Mg, Mg/K 비율이 높아 밥맛이 좋은 것으로 나타났으며, 패각, 석탄회, 패각+석탄회+석고 처리에 의한 산성 토양 개량효과로 무처리에 비해 백미중 As, Al 함량이 낮아 미질의 안전도를 높이는 것으로 나타났다. 벼의 초장은 석탄회 처리구가 112.2cm로 무처리구에 비해 7.9cm 길었으며, 수당 립수는 석탄회 처리구가 135.9개로 무처리에 비해 58.8개 많았다. 임실율은 패각-석탄회+석고 처리구가 93.5%로 높게 나타났고, 천립중은 패각 처리구가 23.9g으로 무처리에 비해 2.5g 많았다.

• 한국토양비료학회지
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• 제28권4호
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• pp.334-339
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• 1995

석탄회의 농업적 활용 방안을 모색하기 위하여 포트에 수수를 재배하였다. 토양은 무연탄회와 유연탄회로 각각 0, 6, 12, 18, 24% 처리되었다. 생육시기중 초장과 줄기의 마디수는 무처리 보다 석탄회처리에서 그리고, 무연탄회보다 유연탄회처리에서 효과가 더 좋았다. 석탄회처리는 24%까지 수수의 생육에 좋은 영향을 미쳤다. 성숙기의 고엽화(枯葉化)율은 석탄회처리에서 현저히 심하였고 석탄회의 농도가 증가할수록 그 율이 증대되었다. 줄기와 잎을 포함한 전수확량은 무처리보다 석탄회처리에서 그리고, 무연탄회보다 유연탄회처리에서 더 높았다. 알곡수량은 무처리보다 석탄회처리에서 그리고, 무연탄회보다 유연탄회처리에서 효과가 더 좋았다. 일반적으로 석탄회처리는 12%까지 수량이 증가되었다. 수수 생육은 pH가 높은 토양에서 왕성하므로 유연탄회 처리는 권장될 수 있다.

• 한국결정성장학회지
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• 제5권4호
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• pp.414-422
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• 1995

석탄회를 요업원료로 재활용하기 위하여 하소 및 수비에 의하여 선별화 하였으며, 선별화의 영향을 고찰하기 위하여 비처리 석탄회와 하소 및 수비 처리한 석탄회의 결정상, morphology, 화학성분, 입도분포, 강열감량을 측정하였다. 또한, 기존의 점토 수비 실험식이 석탄회의 수비에도 적용될 수 있는지 여부를 조사하였다. 점토에 대한 수비 실험식을 석탄회의 수비에 적용한 결과 Rittinger의 실험식과 비교적 잘 일치하였다. 처리조건에 관계없이, 석탄회는 mullite와 quartz가 주결정을 이루고, 비처리 및 수비 처리한 석탄회에서는 calcite 결정이 관찰되었으나 하소한 경우 calcite의 결정 peak가 나타나지 않았다. 입자의 형태는 비처리 석탄회의 경우 cenosphere, coke type, silicate type, whisker type, aggregate type 입자로 이루어져 있고 하소한 경우에는 coke type 입자가 제거되고 상대적으로 aggregated type 입자가 많이 관찰되었다. 특히 수비 4단계의 경우에는 비교적 구형의 cenosphere가 많이 얻어졌다. 하소에 의해 입도분포가 좁아졌으며, 특히 수비에 의해서 매우 좁은 입도분포를 얻었다.

• 아시안잔디학회지
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• 제24권2호
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• pp.199-204
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• 2010

화력발전 후 발생되는 석탄회의 발생량은 점차 증가하고 있으나, 석탄바닥재의 재활용에 대한 연구가 충분하지 않아 재활용이 잘 되지 않고 있는 실정이다. 본 연구는 석 탄바닥재와 모래의 혼합비율을 달리한 상토로 lysimeter를 제작한 후에 잔디를 재배하고 용탈실험을 수행해 석탄바닥재가 골프장 사질토양의 토양개량재로 적합한지 여부를 검정하기 위해 수행하였다. 석탄바닥재와 모래를 일정비율(석탄바닥재 0, 10, 20, 30, 50%)로 혼합하여 조성한 lysimeter에 일정량의 관수를 실시하고 용탈수를 채취한 결과 석탄바닥재 처리수준이 증가할수록 용탈수량은 유의성있게 감소해 석탄바닥재 처리가 모래토양의 보수력을 높이는데 효과가 있음을 알 수 있다. 그리고 시비 후 3일 간격으로 용탈수를 채취해 분석한 결과 석탄바닥재의 처리 수준이 증가할수록 용탈수의 pH는 증가하였으나, 관수량에 대한 용탈수량, $NO_3$-N, $NH_4$-N 및 K의 용탈량은 유의성 있게 감소하였다. 또한 용탈수의 EC는 석탄바닥재의 처리수준이 증가할수록 용탈초기부터 끝까지 지속적으로 유지되는 것으로 조사되었다. 이들 결과는 석탄바닥재가 사질토양의 보수 보비력 및 산성토양을 개량하는데 효과적임을 의미 한다. 그러나 석탄바닥재 pH가 9.03의 알칼리성이고, 처리수준이 증가할수록 투수성이 불량해지고 토양에서 $PO_4$-P의 흡착량이 증가하는 문제점도 조사되었다. 본 연구 결과 석탄바닥재를모래에 20% 이하의 적정 비율로 혼합하면 보수 보비력이 낮은 골프코스의 사질토양을 개량할 수 있는 토양개량재로 재활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국잔디학회:학술대회논문집
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• 한국잔디학회 2011년도 제24차 정기총회 및 학술발표회
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• pp.25-32
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• 2011

본 연구는 화력발전의 부산물로 발생하는 석탄바닥재가 골프장 사질 토양의 개량재로 사용 적합한지를 평가하기 위해 수행되었으며, 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 석탄바닥재의 화학성을 분석한 결과 총질소 0.34%, 가용성 인산 $52mgL^{-1}$, 치환성 칼륨 $51mgL^{-1}$ 뿐만 아니라 소량의 치환성 칼슘과 마그네슘을 함유하고 있어 식물생육에 이롭고, 유해중금속함량은 Cd, $Cr^{6+}$, Pb, Ni, As는 $1mgL^{-1}$ 이하, Cu 농도는 $1.25mgL^{-1}$ 검출되어 토양환경보전법의 토양오염우려기준 이하이므로 석탄바닥재 재활용으로 인한 토양오염 가능성은 매우 낮은 것으로 판단된다. 2. 모래 토양에 석탄바닥재를 부피비로 0~50% 비율로 혼합한 시료의 투수계수와 유효수분함량을 측정한 결과 석탄바닥재 혼합비율이 증가할수록 투수계수는 유의성 있게 감소하고 유효수분함량은 유의성 있게 증가해 석탄바닥재가 모래 토양의 낮은 수분보유력을 개선하는 효과가 있음을 확인하였다. 3. 모래 토양에 석탄바닥재를 부피비로 0~50% 비율로 혼합한 시료를 잔디식재층으로 조성한 라이시미터에 잔디종자 파종 후 약 4개월 뒤 잔디밀도가 완전히 형성된 후에 시비 후 3일 간격으로 채취한 용탈수를 분석한 결과 1일과 4일 후에 채취한 초기 용탈수에서는 석탄바닥재 혼합비율이 높을수록 $NO_3-N$, $NH_4-N$ 및 K함량이 유의성 있게 감소했으며, 대조구에 비해 석탄바닥재 혼합비율이 높은 처리구일수록 $NO_3-N$, $NH_4-N$ 및 K함량이 용탈수 채취기간 동안 지속적으로 용탈되었다. 이 결과로 석탄바닥재가 모래 토양의 낮은 양분 보유력을 개선하는데 효과적이고 석탄바닥재처리가 대조구에 비해 오랫동안 식물 생육에 필요한 양분을 공급하는 효과가 있음을 확인하였다. 4. 골프장 그린상구조와 동일한 시험포장을 만들고 모래 토양에 석탄바닥재 10%와 20% 그리고 피트, 액시스, 이소라이트를 부피비로 10% 비율로 혼합한 시료를 잔디식재층으로 조성하고 크리핑 벤트그래스(Agrostis paulstris Huds), Penn A-4 $10gm^{-2}$을 파종한 후에 처리구별로 잔디 품질을 평가하기 위해 잔디 밀도, 뿌리길이, 색상 및 시각적 품질을 조사한 결과 석탄바닥재 처리구는 기존에 사용하는 개량제인 피트, 액시스, 이소라이트 처리구와 동등한 잔디생육 촉진 효과가 있는 것으로 조사되었다. 5. 결론적으로 석탄바닥재는 골프장 토양의 물리적 특성과 화학적 특성을 개선하고 잔디생육에 필요한 양분을 공급하는데 효과적인 토양개량재라고 할 수 있다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권2호
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• pp.260-265
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• 2012

담수 토양에서의 토양호흡량은 호기 상태에 비해 매우 낮은 수준이나, 혐기 상태에서의 유기물의 분해는 담수 생태계의 탄소순환에 매우 중요한 역할을 한다. 한편, 비산회(fly ash), 석탄바닥재 (bottom ash)와 같은 석탄 연료 부산물들은 이산화탄소 발생을 저감하고 토양 탄소를 격리하는 효과가 있음이 보고된 바 있다. 이에 본 연구는 혐기조건 토양에서 석탄바닥재 단일 처리 및 석탄바닥재와 유기물 혼합 처리가 토양 미생물 호흡량 및 미생물 생체량 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 이산화탄소 발생속도는 석탄바닥재 처리에 의해 유의하게 감소하였고, 처리수준에 따라서도 감소하는 것을 보였다. 유기물과 석탄바닥재를 혼합 처리하였을 때에도 발생속도가 감소되는 것을 확인하였다. 석탄바닥재 처리에 따라 토양미생물 생체량은 유의하게 증가하였고, 토양 중 암모니아태 질소, 질산태 질소, 유효인의 함량은 감소하는 경향이 있었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권6호
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• pp.1071-1079
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• 2011

본 연구는 다량의 중금속을 함유하는 폐석탄 광산에 적치된 폐석으로부터 발생하는 침출수의 안정화를 위해 석탄회를 안정화제로서의 적용성을 평가하는데 목적이 있다. 석탄폐석에 석탄회를 적용하여 컬럼시험을 수행한 결과는 다음과 같다. 1) 석탄회의 pH는 비산재와 바닥재가 각각 11.1, 9.7의 강알칼리성을 갖는 것으로 나타나 강산성 조건의 폐석 (pH 3.5)를 교정하였으며 유기물을 비롯하여 식물 생장에 필요한 영양소인 인산, 칼슘 등을 함유하는 것으로 나타나 폐석과 혼합할 경우 비옥도가 개선될 수 있을 것으로 판단된다. 2) 폐석만을 충진한 컬럼에서 발생하는 침출수의 pH는 3.5~4.0의 수준을 시험기간 동안 지속적으로 유지하는 것으로 나타나지만, 석탄회의 처리량에 따라 40% (pH 5.0~6.0) > 20% (pH 4.5)로 나타나고, 동일 처리량 (40%)의 처리방법에 따른 효율성은 완전혼합 (pH 5.0~6.0) 방법이 층위처리 (pH 4.0~4.5)에 비해 pH 상승효과가 높은 것으로 조사되었다. 3) 침출수의 Ca과 Mg의 함량은 4 pore volume까지 빠르게 용탈되다 그 이후부터 안정화 되었으며 석탄회에서 용탈된 Ca과 Mg의 영향으로 폐석에 함유되었던 Cu, Pb, As, 및 Al 등이 탄산이온 ($CO_3^{2-}$) 또는 수산화이온 ($OH^-$)과 불용성 화합물을 형성하여 안정화 되는 것으로 사료된다. 4) 철의 용존함유량에 대한 분석결과 석탄회 처리구의 용존량이 석탄회를 40% 층위처리한 처리구를 제외하고 대조구에 비해 약 8-74% 정도 감소하는 것으로 조사되었다. 5) 석탄회를 이용한 폐석의 중화 및 철의 용존량 감소 효율성을 평가한 결과 폐석의 중화 효율성은 석탄회를 40% 완전혼합한 경우 가장 높았으며 철의 용존량 감소 효율성은 석탄회를 20% 완전혼합한 경우가 가장 좋은 것으로 조사되었다. 따라서 석탄회를 이용하여 현장에서 폐석을 처리할 경우 약 20-40%의 석탄회를 처리해야 높은 효율성을 얻을 수 있을것으로 사료된다.

• 한국토양환경학회지
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• 제2권2호
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• pp.61-72
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• 1997

본 연구에서는 산과 계곡에 폐기물로 방치되어 있는 석탄폐석의 재활용 및 자원화의 측면에서 수처리에 이용될 수 있는 흡착제의 개발을 위한 기초실험이 수행되었다. 석탄폐석으로는 굴진폐석과 선탄폐석이 이용되었으며, 석탄폐석 자체가 지니고 있는 흡착능 실험과 열처리로 인한 흡착능 개선 여부를 검토하였다. 처리 대상물질은 중금속, 색도, 그리고 COD등을 선정하였다. 실험조건은 회분식과 컬럼식으로 구분하여 각각 이루어졌으며, 실험결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 천연상태의 석탄폐석은 약 20~30%의 중금속 흡착능을 지니고 있는 것으로 나타났으며, 탄화 공정인 간단한 열처리만으로도 약 2~5배의 흡착능 향상이 이루어졌다. 2)석탄폐석의 열처리 조건 변화에 따른 중금속 흡착능을 비교한 결과, 50$0^{\circ}C$에서 6시간 반응시킨 것이 가장 우수하였다. 3)칼럼실험에 있어 기존의 입상활성탄 보다 처리효율이 저조하나 석탄폐석은 무가공 상태로도 약 20~60%의 COD 및 색도를 제거할 수 있었다. 4) $500^{\circ}C$, 에서 6시간 열처리된 폐석의 컬럼실험에서 생물학적 유출수의 색도 제거에 우수함을 알 수 있었으며, 중금속 및 COD제거에 있어서는 여과 속도에 따라 많은 차이를 보였다. 따라서 석탄폐석을 흡착제로의 활용이 가능할 것으로 판단되며, 본 연구 이외에 활성화 공정을 적용할 경우 흡착정도는 더 향상 될 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.361-363
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• 2008

탄소 개질반응은 $1200^{\circ}C$(도1) 이상에서 모든 탄화물질과 수분 또는 $CO_2$ 사이에서 흡열/환원반응이 일어나서 합성가스를 생성한다. 개질반응로는 산화반응로와 연결되어, 수소가스와 CO 가스의 혼합인,합성가스가 산화반응로 내에서 산소가스와 연소하여 열과 $H_2O+CO_2$를 생성하여 환원 반응로 내로 유입되어, 환원 반응로를 $1200^{\circ}C$ 이상으로 유지하고, $H_2O$와 $CO_2$는 석탄 속의 모든 탄소를 CO로 개질한다(도2). 동시에 수소가스가 생성되어 합성가스를 생성하게 된다. 석탄 속의 비탄소 물질인 슬래그(Slag)는 개질로 내에 남게 되는데, 개질로를 슬래그 융점(non-fluid point) 이하에서 고체상태로 포집함으로서 Fly-ash로 처리된다. 개질로 내의 온도를 $1200{\sim}1300^{\circ}C$(석탄 슬래그 융점)로 유지함으로서 개질반응이 지속되어 합성가스가 생성된다. IGCC 시스템에서는 합성가스를 가스터빈 속에서 $O_2E가스와 연소하여 고온의 가스를 생성하여 터빈을 가동해 발전을 하고 배출가스를 $1500{\sim}1700^{\circ}C$에서 배출한다. 재래식 IGCC(도4)에서는 ${\sim}1500^{\circ}C$의 배출가스를 열교환 시스템에 의해 증기를 생성하여 Steam turbine(증기터빈)을 가동하여 추가 전력을 생산했다. 그러나 본 시스템에서는 배출가스(증기와 $CO_2E 가스)를 위의 개질로에 유입하여 개질로 온도를 $1200{\sim}1300^{\circ}C$로 유지함으로서 더 많은 합성가스를 생성 하게 된다(도3). 이렇게 하여 Oxidation-reduction cycle을 형성하게 된다. 새로운 IGCC 시스템에서 가스 터빈의 배출가스가 석탄 개질로에 연결되고 석탄개질로의 합성가스 출구가 가스터빈의 가스 입구에 연결됨으로서,외부에너지 주입 없이 지속 가능한 가스화 반응과 터빈 사이클(Cycle)을 완성하여 IGCC 시스템의 석탄 열효율을 1단계 상승시켰다. 이렇게 설계된 석탄가스화기는 Lurgi형 석탄가스화 기와 달리 석탄개질반응의 효율을 높일 수 있고, 슬래그 처리가 간단하기 때문에 석탄가스화기가 소형화 될 수 있으며 슬래그(Slag)용융에 따른 석탄가스화기의 외벽손상을 피할 수 있다.

• 한국결정성장학회지
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• 제6권4호
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• pp.627-639
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• 1996

분기별 안산 및 보령 석탄회에 대한 특성변화를 조사하였고 안산 석탄회에 대한 수비 선별시 산처리의 영향을 고찰하고자 하였다. 분기별 안산 및 보령 석탄회의 주결정상은 mullite와 quartz였고, 주성분은 $Al_{2}O_{3}$와 $SiO_{2}$로서 발전소 및 채취시기에 따른 큰 변화가 없었다. 반면, 입도분포는 수 $\mu\textrm{m}$에서 백 $\mu\textrm{m}$ 이상의 넓은 입도분포를 갖으며 morphology는 안산 석탄회의 경우에 큰 변화가 있었다. 따라서 석탄회는 점토의 대체원료로 사용가능하나 원ㄹ의 안정적 수급을 위해서는 반드시 선별화가 선탱되어야 한다. 안산 석탄회의 수비처리시 pH를 조절함으로서 분산성이 향상되었기 때문에 4단계에서 대부분 cenosphere를 얻을 수 있었고 입도분포도 감소하였다. 또한 4단계에서 포집된 시료의 비표면적은 비처리 석탁회보다 크게 감소한 $1.24\;m^{2}/g$이었다.