• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제6권1호
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• pp.3-12
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• 2001

오존산화공정에서 수산화라디칼(OH.)의 생성속도가 다양한 실험조건(오존의 주입농도, 니트로벤젠의 농도, scavenger, pH, 과산화수소)에서 측정되었다. 니트로벤젠은 오존과의 직접적인 반응보다는 수산화라디칼에 의해 분해되었으며 분해속도는 오존과 니트로벤젠의 농도의 함수로 표현되었다. 또한 수산화라디칼 scavenger의 농도가 증가할수록 반응속도는 감소하였다. 실험상에서 얻은 모든 결과는 일차반응속도식을 따랐다. Probe compound와 scavenger를 이용한 경쟁적 방법을 사용하여 수산화라디칼을 측정하였는데, 그 결과 수산화라디칼의 생성속도는 오존의 농도에 선형적으로 비례하였으며, 오존 1몰당 수산화라디칼은 0.24몰이 생성되었다. 동일 오존농도에서 pH의 변화에 따른 수산화라디칼의 생성속도가 측정되었으며, (pH 10.2 ($0.91Ms^{-1}$) > pH 7.3($0.72Ms^{-1}$) > pH 5.6($0.67Ms^{-1}$) > pH 3.4($0.63Ms^{-1}$)) 중성이하의 pH에서보다 알칼리성 pH에서 수산화라디칼은 많이 발생됨을 알 수 있다. 또한 과산화수소의 첨가도 수산화라디칼의 생성속도를 증진시키는 결과를 낳았다. pH의 조절과 과산화수소의 첨가시 발생속도를 비교해보면 과산화수소를 첨가했을 때 수산화라디칼의 발생속도는 1.6배정도 더 크게 측정되었는데 이는 수산화라디칼을 발생시키는 데 있어서 과산화수소의 첨가가 pH의 조절보다는 더 좋은 증진제로써 작용할 수 있다는 것을 설명해준다. 이러한 결과들은 오염된 토양이나 지하수를 처리하기 위한 오존을 이용한 고급산화공정에 충분히 적용될 수 있을 것이라 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.523-526
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• 2013

본 연구에서는 수질정화 기술개발을 위하여 수산화라디칼 및 오존 발생기를 이용하여 수중에 존재하는 천연 지방산 분해 제거 연구를 수행하였다. 천연 지방산은 수산화라디칼 및 오존에 의하여 1차 분해반응 형태로 제거되었으며, 천연 지방산의 분해반응에서 수산화라디칼 단독으로 사용하는 것 보다 오존과 함께 사용한 경우 분해 효율을 크게 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 천연 지방산이 수산화라디칼과 오존에 의해 분해되는 화학반응 기구를 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권10호
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• pp.69-76
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• 2012

본 연구에서는 전자빔공정(Electron beam process, E-beam)에서 생성되는 수산화라디칼의 생성특성을 조사하였고, 이 공정에 첨가제로 과산화수소와 $Fe^{3+}-EDTA$을 이용한 펜타클로로페놀(Pentachlorophenol, PCP)의 분해 특성을 조사하였다. 이를 위해 수산화라디칼의 측정은 벤조산(Benzoic Acid, BA)에 의한 hydroxylation으로 생성된 hydroxybenzoic acid(OHBA)의 농도를 정량화하여 수행하였다. 실험결과, 실제 측정된 수산화라디칼의 농도는 예측된 수산화라디칼에 비해 낮은 농도로 나타났으며, 이것은 아마도 E-beam 에너지의 조사와 동시에 형성되는 다양한 반응성 화학종이 수산화라디칼을 스케빈져(scavening)할 것으로 생각되었다. 특히, 1mM 이하의 과산화수소 주입은 PCP 분해를 촉진시킬 수 있으나 그 이상의 과산화수소의 주입은 오히려 PCP의 분해를 감소시키거나 PCP의 부산물인 염소이온과 Carbon yield(%)를 증가시키는 요인으로 작용하였다. 반면에, $20{\mu}M$의 $Fe^{3+}-EDTA$ 첨가는 효과적으로 PCP를 제거하였고, 이에 따른 G-value도 증가한 것으로 나타났다. OHBA의 형성과 PCP의 분해를 고려하여 보면, 결과적으로 E-beam공정에 가하는 $Fe^{3+}-EDTA$의 첨가는 상대적으로 낮은 세기에서도 효과적으로 PCP를 처리할 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권8호
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• pp.534-541
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• 2014

본 논문은 먹는물 처리공정에 적합한 고도산화공정 중 하나인 자외선/과산화수소공정의 효율적인 운전을 위한 최적 운전 조건을 도출하는 방법을 연구하였다. 자외선/과산화수소 공정에서 대상물질의 제거효율을 예측하고 그에 따른 운전조건을 도출하기 위한 핵심 인자인 수산화라디칼 소모인자를 보다 쉽고 빠르게 측정하기 위해 새로운 지표물질인 로다민 비(Rhodamin B, RhB)를 선정하여 검증하였다. 그 결과, 기존 지표물질인 para-Chlorobenzoic acid (pCBA)와 비교해 약 1.1% 이하의 오차율로 높은 신뢰성을 가진 것을 확인하였다. 검증된 RhB를 이용하여 측정한 수산화라디칼 소모인자 및 모델링을 통해 대상물질(Ibuprofen)의 제거효율 예측 가능성을 평가한 결과, 실제 실험값과 평균 오차율 약 5% 내외로 거의 일치하였다. 약 8개월간의 자외선/과산화수소공정 파일럿 플랜트 유입수의 수산화라디칼 소모인자 모니터링 결과, 최대 두 배 정도의 차이로 크게 변화하였다. 이 차이는 미량오염물질 중 하나인 Caffeine의 목표 제거율을 만족하기 위한 자외선 에너지를 약 1.7배 증가시켜야 할 정도로 큰 값이다. 이상의 결과를 통해 자외선/과산화수소 공정을 안전하고 효율적으로 운전하기 위해서는 수산화라디칼 소모인자의 측정이 매우 중요하며, 측정된 소모인자, 자외선 흡광도($A_{254}$), 대상물질의 정보만 입력하면 자외선/과산화수소 공정을 쉽게 제어할 수 있음을 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제28권3호
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• pp.245-253
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• 2015

$TiO_2$ 광촉매 산화 공정의 효율은 수산기 라디칼의 생성량에 따라 크게 의존한다. 따라서 생성되는 수산기 라디칼의 정확한 정량이 공정을 평가하는데 필수적이다. 하지만 아직까지 이러한 수산기 라디칼 정량법이 마련되지 못했다. 이에 본 연구는 $TiO_2$ 광촉매 산화 반응에서 생성되는 수산기 라디칼을 정량화하기 위한 기존 분석법들을 비교하고, 기존 분석법들의 단점을 극복할 수 있는 새로운 방법을 제안하고자 수행되었다. $TiO_2$ 광촉매 산화 반응을 모사하기 위하여, 표준 $TiO_2$ 광촉매로서 널리 이용되고 있는 Degussa P25를 사용하였으며, 투여량은 0.05 g/L이었다. 그리고 UVC 수은 저압램프(11 W, $2,975mW/cm^2$)를 광원으로 이용하였다. 연구결과, 기존에 많이 활용되고 있는 요오드화칼륨(KI)/UV-vis 분광분석법과 테레프탈산(TPA)/형광 분광분석법은 각각 요오드이온(I-)과 테레프탈산을 공정 중 생성된 수산기 라디칼과 반응시켜 발생하는 삼중요오드이온($I_3{^-}$)과 2-하이드록시 테레프탈산을 검출하여 수산기 라디칼의 생성여부만을 확인할 수 있는 정성적인 분석법들이었다. 하지만 본 연구에서 테레프탈산 방법을 고성능 액체 크로마토그래프(HPLC) 분석법과 연계하였을 때 수산기 라디칼의 정량화가 가능하였다. 이렇게 새롭게 개발된 TPA/HPLC 분석법을 이용하여 측정한 결과, 본 연구의 실험 조건에서 8시간의 광촉매 산화 공정에 의해서 0.013 M의 수산기 라디칼이 생성되는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제안하는 수산기 라디칼 정량법은 광촉매 산화 공정의 성능을 평가하는데 기여할 것으로 기대된다.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제13권1호
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• pp.153-165
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• 1997

본 논문에서는 케미루민센스와 HPLC를 사용하여 산소 표백시 수산기 라디칼의 생성과 리그닌 및 탄수화물의 분해와의 상호관련성을 밝히기 위하여 간단한 리그닌 모델화합물인 아포사이놀과 탄수화물 모델화합물인 $\alpha$-D-glucopyranose와 methyl-$\beta$-D-glucopyronoside를 사용하여 연구하였다. 또한 수산기 라디칼의 생성과 금속이온과의 연관성을 검토하고 탈리그닌을 촉진함과 동시에 탄수화물의 분해를 억제하는 최적의 금속이온 농도를 조사하였다. 그 결과 금속이온의 존재가 수산기 라디칼의 형성과 탈리그닌화에 효과적인 영향을 주며, $Cu^{2+}$ > $Mn^{2+}$ > $Mg^{2+}$ > $Fe^{2+}$의 순서로 수산기 라디칼이 생성됨을 알 수 있었다. 이러한 금속이온들은 탄수화물도 분해시키는 문제가 있음을 증명하였다. 그러나 $100{\mu}m\;Mg^{2+}$를 첨가하면 수산기 라디칼의 생성이 억제됨을 알 수 있었다. 또한 $Cu^{2+}$은 탄수화물의 안정성에 나쁜 영향을 미쳤으나, $3{\mu}m\;Mn^{2+}$을 첨가하면 놀랍게도 methyl-$\beta$-D-glucopyranoside에 대해 약간의 보호효과를 나타냄을 알 수 있었다. 이산화염소 라디칼 표백 용액 중에서는 이와 반대로 금속과 관계없이 상당한 양의 수산기 라디칼을 생성하지 않으나 이산화염소 자체의 라디칼이 리그닌만을 선택적으로 분해하였다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2016년도 정기학술대회 발표논문집
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• pp.132-132
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• 2016

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제2권4호
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• pp.330-336
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• 2015

본 논문은 수용액에서 $TiO_2$ 나노입자 (Degussa P25) 광촉매 반응에 의한 비스페놀 A (BPA)의 분해 제거를 연구하였다. 3시간의 광촉매 반응 (자외선 파장 = 365 nm, 자외선 강도 = $3mW\;cm^{-2}$, $TiO_2$ 농도 = $2.0g\;L^{-1}$)에 의하여 98%의 BPA ($1.0{\times}10^{-5}M$)와 89%의 총유기탄소가 제거되었다. 그리고 광분해, 가수분해와 흡착반응에 의한 BPA의 분해 제거는 각각 2%, 5%와 13%로 나타났다. 광촉매 반응에 의한 BPA의 분해 제거는 수산화 라디칼의 소광제인 메탄올의 농도가 증가 할수록 감소하였다. 이것은 BPA와 수산화 라디칼의 반응이 BPA 분해 제거의 주요한 기작이라는 것을 나타낸다. 이 반응의 초기 유사 1차 속도 상수는 $7.94{\times}10^{-4}min^{-1}$로 계산되었으며, BPA 90%를 분해 제거하는 시간은 25분으로 나타났다. 그리고 광촉매 반응에 의한 BPA의 독성 저감을 평가하기 위하여 물벼룩 (Daphnia magna, 생후 24시간 미만)을 이용한 급성독성 시험을 실시하였다. 물벼룩에 대한 BPA의 급성독성 (48시간)은 초기 2.93 TU (독성 단위)였으며, 3시간의 광촉매 반응 후에는 무독성으로 나타났다. 이것은 BPA의 광촉매 반응에서 독성 분해산물이 생성되지 않는 다는 것을 제시한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.168-168
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• 2016

BDD(Boron Doped Diamond) 전극은 전위창이 넓고, 다른 불용성 전극에 비해 산소발생과전압이 높아 물을 전기화학적인 방법으로 처리하는 영역에 있어 매우 효과적일 뿐만 아니라, 전통적인 불용성 전극에 비해 전극 표면에서 수산화 라디칼(-OH)과 오존(O3)의 발생량이 월등히 높아 수처리용 전극으로서의 유용성이 매우 높다. 따라서 BDD 전극을 수처리용 전극에 사용하는 경우 수산화 라디칼(-OH)과 오존(O3), 과산화수소(H2O2) 등과 같은 산화제의 생성은 물론이고, 염소(Cl2)가 포함되어 있는 전해액에서는 차아염소산(HOCl)이나 차아염소산이온(OCl-)과 같은 강력한 산화제가 발생되어 전기화학적 폐수처리, 전기화학적 정수처리, 선박평형수 처리 등의 분야에 널리 활용될 수 있다. 본 연구에서는 상온 및 상압에서 운전이 가능하고 난분해성 오염물질 제거 효과가 뛰어난 전기화학적 고도산화공정(Electrochemical Advanced Oxidation Process, EAOP)에 적합한 대면적의 BDD 전극을 개발하고 자 하였다. 이러한 BDD 전극의 성막 방법으로는 필라멘트 가열 CVD, 마이크로파 플라즈마 CVD, DC 플라즈마 CVD 등이 널리 알려져 있는데 최근에는 설비의 투자비가 비교적 저렴하고, 대면적의 기판처리가 용의한 필라멘트 가열 화학기상증착법(Hot Filament Chemical Vapor Deposition, HFCVD)이 상업적으로 각광을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 HFCVD 방법을 이용하여 반응 가스의 투입비율, BDD 박막의 두께, 기판의 재질 등에 따른 여러 가지 성막 조건들을 검토하여 $100{\times}100mm$ 이상의 대면적 BDD 전극을 개발하였다. Fig. 1은 본 연구를 통하여 얻어진 BDD 전극의 표면 및 단면 SEM이다.

• 공업화학
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• 제28권6호
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• pp.619-625
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• 2017

본 연구에서는 하이드로퍼옥시 라디칼 생성단계에서 반응 부산물로 생성되는 과산화수소를 정량하여 수산화라디칼의 생성 및 비스페놀 A (BPA)의 분해특성을 조사하였다. 라디칼 연쇄반응이 일어나지 않는 조건에서는 Criegee mechanism과 동일하게 오존에 의한 직접산화반응만이 BPA를 분해시키는 것으로 나타났다. 라디칼 연쇄반응이 일어나는 pH 6.5 및 9.5의 조건에서는 비선택적 산화반응이 일어나 수산화라디칼의 생성을 간접적으로 확인할 수 있었다. 투입된 촉매에 의한 BPA의 분해효율은 $O_3$/PAC ${\geq}$ $O_3/H_2O_2$ > $O_3$/high pH > $O_3$ alone 공정 순으로 나타났다. 오존/촉매공정들의 산화반응 동안에는 0.03~0.08 mM의 과산화수소가 지속적으로 측정되었다. $O_3$/high pH 공정의 경우, BPA가 반응시작 50 min 만에 완전히 분해되었지만, TOC (총유기탄소) 제거율은 29%로 산화반응 중 생성된 중간물질을 충분히 산화시키지 못하는 것으로 나타났다(선택적 산화반응). $O_3/H_2O_2$ 및 $O_3$/PAC 공정에서는 BPA가 반응시작 40 min 만에 완전히 분해되었으며, TOC 제거율은 각각 57% 및 66% 정도로 반응 중간체들을 산화(비선택적 산화반응)시키는 것으로 나타났다.