• 대한환경공학회지
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• 제27권1호
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• pp.75-84
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• 2005

본 연구는 해양구조물로 재활용되는 제강 슬래그의 납, 구리, 카드뮴과 수은의 용출특성을 평가하는데 있다. 이를 위하여 고형폐기물의 용출규제 시험, 액고비 변화시험, pH 고정시험과 같은 다양한 용출시험을 하였다. 용출용매로 증류수를 이용한 경우와 해수를 이용한 경우의 pH 고정시험 결과, 제강슬래그에서 용출된 납, 구리, 카드뮴은 뚜렷한 차이를 확인할 수 있었다. 용출용매로 증류수 사용시, pH 7-8 구간과 pH 11-12 구간에서 낮은 용출을 보였지만, 해수를 용출용매로 사용한 경우는, 증류수를 용매로 사용한 것 보다 높게 용출되었다. 수은 용출의 경우는 증류수를 용출용매로 이용한 것보다 해수를 이용한 경우에서 더 낮게 용출되었다. 한편, 제강 슬래그에서 용출되는 납, 구리, 카드뮴의 용존 및 침전 상태의 파악과 중금속 화합물들의 파악을 위하여 지화학 평형 프로그램인 Visual minteq를 사용하였다. 해수와 반응한 제강 슬래그에서 용출된 납, 구리는 pH 11-12 구간에서 대부분 용존되지만 pH가 감소되는 pH 7-10에서는 90% 이상만이 침전하였고, 카드뮴의 경우는 100% 용존상태로 존재하였다. 증류수와 반응한 제강 슬래그에서 용출된 납은 해수의 경우도 유사하였고, 구리와 카드뮴은 100% 용존상태로 존재하였다. 해수 내의 $Cl^-,\;CO_3^{-2},\;SO_4^{-2}$와 결합한 납화합물은 $PbCl^+,\;PbSO_4$로 이루어졌으며, 구리화합물은 $CuSO_4,\;CuCO_3$, 카드뮴화합물은 $CdCl^+,\;CdSO_4$ 등이 형성되었다. 수은의 경우는 해수 및 증류수를 용출용매로 이용한 모든 경우에서 납, 구리, 카드뮴과는 달리 대부분 침전하였다. 더욱이 해수에 존재하는 고농도 염소($Cl^-$)와의 수착으로 인해 finite solid인 calomel($Hg_2Cl_2$)이 형성되어 대부분 침전(SI=0)되기 때문에 납, 구리, 카드뮴 보다 더 낮은 환경이동성을 갖을 것으로 사료된다. 상기 실험결과 용출용매로 증류수와 해수를 이용했을 때, 제강 슬래그에서 용출되는 납, 구리, 카드뮴, 수은의 용출 경향의 차이를 확인할 수 있었고 이에 따라서, 납, 구리, 카드뮴의 용출 유해성은 낮기 때문에 해양구조물로의 제강슬래그 유효이용은 적합할 것으로 판단되었다.

• 자원환경지질
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• 제43권2호
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• pp.137-148
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• 2010

백악기 불국사화강암 내 열극을 충진한 함금은석영맥으로 구성된 명보광산은 전남 보성군에 위치한 광산이다. 본 연구에서는 명봉광산의 광미를 채취하여 광미 내 황화광물 풍화와 이차 삼차 광물 생성 또는 변질 등의 다양한 과정들이 비소의 고정화에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다. 광물학적 화학적 방법으로 나누어 연구를 수행하였으며, 광물학적 방법으로는 비중/자력 선별, 초음파 서}척, 기기분석(X-선 회절 분석기, 에너지 분산분광기, 전자탐침미세현미경) 등이 이용되었다. 그리고 왕수분해법을 적용하여 광미 내 원소함량을 알아보았다. 연구결과, 광미의 풍화로 형성된 철 (산)수산화물은 충진, 침전, 변질 등의 3가지 형태로 존재하는 것으로 확인되었다. 즉, 황철석의 가장자리와 균열부를 충진하는 형태, 맥석광물을 피복하여 침전된 형태 그리고 유코나이트로 변질된 형태 등이었다. 초기 다량의 산-발생 광물인 황철석과 유비철석의 풍화로 인해 산화반응이 빠르게 일어나면서 많은 철 (산)수산화물과 스코로다이트 등이 이차적으로 생성되는 것이 인지되었다. 이와 더불어 산화 환경에 대한 노출기간이 길어지고 산-발생 광물이 소모되면서 광미 내 pH 감소속도는 점차적으로 줄어들게 될 뿐만 아니라 주변 모암 내 함유된 방해석과의 중화반응이 더 크게 기여함으로써 광미의 pH는 증가한 것으로 생각된다. 이러한 광미 내 pH의 상승으로 인하여 이차적으로 생성된 스코로다이트의 안정도가 감소하면서 비소가 재용출 되어진다. 또한 방해석과 스코로다이트로부터 용출된 칼슘이온과 비소이온이 국부적으로 농집되면서 삼차적으로 유코나이트로 성장하게 되고, 이러한 비산염광물의 일종인 유코나이트는 비소의 함량이 높은 광물로서 비소를 고정화시키는데 크게 기여한 것으로 판단된다. 뿐만 아니라 광미의 주요한 일차광물인 황철석이 풍화되면서 생성된 다량의 철 (산)수산화물은 비소의 거동에 대하여 제어능력이 큰 것으로 인지되었다. 결론적으로 본 연구는 이러한 일련의 과정에 통하여 일차적으로 용출되거나 이차적으로 재용출된 비소는 흡착, 공침, 흡수 등과 같은 다양한 수착 반응들로 인해 고정화됨을 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제22권3호
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• pp.177-189
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• 2009

철 (산수)산화물은 높은 반응성과 큰 비표면적 등의 특성을 갖는 이차광물로서 환경관련 산업이나 연구에서 무기 및 유기 오염물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 수착제로 널리 활용되어 오고 있다. 이러한 철 (산수)산화물들 중에서 침철석(${\alpha}$-FeOOH)은 지중에서 가장 많이 분포하고 안정된 광물로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 침철석을 이용하여 비소를 제거하는데 있어서 주요한 기작인 흡착반응에 대하여 알아보았다. 순수한 침철석을 얻기 위하여 실험실에서 합성하였으며, 침철석의 다양한 광물학적, 물리화학적 특성들을 분석하여 비소와의 흡착반응을 해석하는데 이용하였다. 그리고 비소의 화학종별 침철석에 대한 흡착특성을 비교하기 위하여 흡착 등온식을 얻기 위한 평형흡착실험, pH에 따른 흡착실험, 흡착반응속도 실험 등을 수행하였다. 합성된 침철석의 영전하점(point of zero charge, PZC)은 7.6으로 다른 철 (산수)산화물들에 비해서 상대적으로 약간 높은 값으로 측정되었다. 침철석의 비표면적은 $29.2\;m^2/g$으로 다른 철 (산수)산화물들에 비해 비교적 낮게 나타나서 흡착력이 다소 떨어질 것으로 예상되었다. 침철석에 대한 친화도는 3가 비소(아비산 이온)가 5가 비소(비산 이온)보다 훨씬 더 커서 동일한 pH 조건에서 3가 비소가 5가 비소보다 침철석에 많이 흡착되는 것으로 조사되었다. pH에 따른 비소 화학종별 흡착특성을 살펴보면 3가 비소는 중성의 pH 범위(7.0~9.0)에서 가장 높은 흡착을 보였으며, 산성 또는 염기성 pH 조건에서는 흡착량이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 5가 비소의 경우에는 낮은 pH 조건에서 가장 흡착이 잘 일어났으며 pH가 증가함에 따라서 흡착은 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 거시적인 현상은 pH에 따라서 각 비소종의 화학적 존재형태와 침철석의 표면 전하가 변하기 때문에 발생하는 정전기적인 작용에 의한 것으로 생각된다. 침철석과 비소와의 흡착반응속도를 가장 잘 모사하는 반응속도 모델은 parabolic diffusion 모델인 것으로 평가되었으며, 회귀 분석 결과 5가 비소가 3가 비소보다 반응속도상수가 크게 나타났다.

• 한국조경학회지
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• 제40권1호
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• pp.100-109
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• 2012

하천수를 정화하는 자유수면인공습지의 정수식물 성장기(4~9월)와 비성장기(1~3월과 10~12월)의 $PO_4-P$와 TP제거율을 비교 연구하였다. 실험 습지 시스템은 광주광역시를 흐르는 광주천 중류 고수부지에 2008년 조성되었으며, 길이 46m, 폭 5m 규모이다. 2008년 포트에서 2년 자란 부들(Typha angustifloria L.)과 줄(Zizania latifolia Turcz)을 시스템의 1/2씩 각각 식재하였다. 광주천의 물이 자연유하로 시스템에 유입되며, 처리수는 광주천으로 방류된다. 유입수의 양과 수심은 밸브와 위어(weir)로 조절할 수 있다. 유입수 및 유출수의 인 농도를 2010년 1월부터 12월까지 7~10일 간격으로 조사 분석하였다. 하루에 약 $710m^3$의 하천수가 시스템으로 유입되어, 체류시간은 약 1.5hr이었다. 조사기간 유입수와 유출수의 $PO_4-P$ 평균농도는 각각 0.144, 0.105mg/L이었으며, $PO_4-P$ 평균제거율은 28.1%였다. 유입수와 유출수의 TP평균농도는 각각 0.144, 0.105mg/L이었으며, TP 평균제거율은 20.7%를 보였다. t 검정결과, 정수식물 성장기의 $PO_4-P$ 제거율(31.448)이 비성장기 $PO_4-P$ 제거율(25.829)보다 높았으며(p<0.001), 정수식물 성장기의 TP 제거율(27.230)도 비성장기의 TP 제거율(14.856)보다 높게(p<0.001) 나타났다. 인공습지에서 인 제거는 잔재물-토양 층의 흡착, 입자성 인과 Ca, Fe, Al과 결합된 인산염의 침전, 그리고 정수식물의 흡수가 중요하다. 정수식물 성장기가 비성장기보다 $PO_4-P$와 TP의 제거율이 상대적으로 높은 원인은 흡착과 침전에 의한 인 제거는 계절에 관계없이 일어나나, 정수식물의 흡수는 성수식물 성장기에만 일어나기 때문이다.

• 아시안잔디학회지
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• 제23권2호
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• pp.219-228
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• 2009

골프장은 인공적으로 건설되어 지고 관리되므로 당연히 환경의 변화가 생성된 곳이므로 건설방식이나 관리 방법에 따라 코스 내 토양 미생물 군집 구조의 특이성이 있을 것이다. 현재 제주도에서는 농약 용탈 저감방안으로 골프코스 그린지반구조에 농약 흡착층을 설치하고 그 재료로 흡착성능이 우수한 입상 활성탄 1등급을 사용할 것을 환경 영향평가서에 명시하고 있다. 본 실험은 활성탄이 처리된 제주도 A, B 골프장을 대상으로 토양에서의 화학적 특성변화와 미생물 군락변화를 분석하였다. 2007년 4월, 6월, 8월 10월에 걸쳐서 총 박테리아 수, 총 곰팡이 수, 수분함량 및 토양 이화학성(pH, EC, NO3-,NH4+ 및 P2O5)의 변화를 그린과 페어웨이에서 깊이별(표토:0-15cm, 심토: 15-30cm)로 조사되었다. 그 결과, 활성탄의 시용이 수분 보유 능력, 토양산도, 전기전도도에 긍정적인 영향을 보였으나, GAC의 물질의 수착 능력에 의하여 유효 양분들을 많이 보유하는 데 도움이 될 것이라 예상하였으나, 본 실험에서는 가용성 질산과 암모늄, 및 인산의 농도를 높이는 효과는 없었다. 토양 미생물 실험에 있어서는 총 박테리아 및 총 곰팡이의 시기적 변화가 다양성을 보였다. 이러한 현상은 농약의 시용에 따라 직접적인 관련이 있을 것으로 예상되었으나, 총 곰팡이/총 박테리아 비(F/B ration) 는 활성탄을 혼합한 토양 심토(15-30cm)에서 일정한 수치를 유지하였다. 따라서, GAC 토양층의 설치 방법이나 시비와 시약 등이 미생물군집의 변화에 영향을 주며 이는 농약의 시용이 잔디관리에 큰 변수로 작용한다는 것을 시사한다.