• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.141-155
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• 2017

이논문에서는 $CO_2$ 활용기술관점에서광물탄산화기술의하나인제철슬래그를이용한침강성탄산칼슘(Precipitated Calcium Carbonate, PCC) 제조 기술의 개발 현황을 고찰하였다. 광물 탄산화 기술의 원리, 특징, 전세계적 개발 현향을 살펴보았고, PCC 제조기술 및 시장동향도 파악하였다. 광물 탄산화는 안정적이고 친환경적인 기술로, 산업 부산물의 경제적 처리를 가능하게 한다. 일반적으로 슬래그중 Ca 용출 및 고액 분리 과정후 상등액과 $CO_2$의 반응을 통해 탄산칼슘을 제조한다. 이 기술은 파일럿 단계까지 기술개발이 진행되었으며(알토대학교의 Slag2PCC), 상용화를 위해서는 경제성 증대가 필요할 것으로 판단된다. 개발을 위한 핵심 기술로는 슬래그로부터 Ca의 효과적 용출 및 불순물 제거, 탄산칼슘의 입도 및 입형 제어를 통한 고부가가치화, 잔사 슬래그의 활용방안 발굴, 연속공정 구현을 위한 반응 조건최적화 등을 들 수 있다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.383-389
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• 2014

이산화탄소 흡수공정은 대규모의 이산화탄소를 처리하는데 유리하지만, 다량의 흡수액을 재생하는데 필요한 현열과 증발열로 인한 에너지 비용 상승이 단점으로 지적되고 있다. 이를 극복하기 위해 이산화탄소를 흡수한 탄산칼륨 흡수액을 냉각 결정화시켜, 다량의 물로부터 이산화탄소가 많이 포함된 중탄산칼륨 결정을 선택적으로 분리할 수 있다. 본 연구에서는 이산화탄소 분리효율을 높이기 위해 입체 장애 알카놀아민 첨가제를 도입하여, 이들이 중탄산칼륨 연속식 결정화에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 결정의 석출량은 2-아미노-2-메틸-1-프로판올(2-amino-2-methyl-1-propanol, AMP), 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올(2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, AMPD), 2-아미노-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올(2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, AHPD)의 순서로 증가하였으며, 반용매로 작용하는 첨가제들의 히드록실기 개수와 관계가 있는 것으로 나타났다. 탄소 핵자기공명분광 분석 결과, 첨가제들은 입체 장애 효과에 의해 중탄산 이온의 생성을 유도하고 과포화도를 상승시킨 것으로 나타났다. 또한, 첨가제들은 과포화도 상승을 통해 평균 입도와 결정 성장 속도를 증가시키는 것으로 나타났다. 입체 장애 알카놀아민 첨가제는 중탄산칼륨 결정화를 촉진함으로써, 물로부터 이산화탄소의 분리효율을 향상시키고 재생에너지를 저감시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 멤브레인
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• 제21권4호
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• pp.360-366
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• 2011

음식물 폐기물 침출수를 처리하는 분리막 결합 고온 혐기성소화공정(생물학적 반응조) (Anaeorobic Membrane Bioreactor, AnMBR)의 파일럿 운전에서 분리막의 교차여과 속도와 막간압력이 파울링에 미치는 영향을 관찰하였다. 연구 결과 정압여과 하에서 교차여과 속도가 증가할수록 파울링의 속도는 현격히 감소되었다. 그러나 이와 같은 영향은 낮은 막간압력에서 더욱 효과적이었다. 막간압력이 증가할수록 여과대상 물질의 압축성으로 인해 투과성이 상대적으로 낮은 파울링층(혹은 케익층)이 분리막 표면에 형성된 것에 기인된 듯하다. 여과대상 시료의 입도분석을 해 본 결과 입자크기는 약 $10{\sim}100{\mu}m$ 범위에서 분포하였고 이에 따라 브라운확산에 의한 역수송보다 분리막 표면에서 교차여과에 의해 발생하는 전단력이 입자의 역수송에 더욱 기여하고 있음을 예측할 수 있었으며 이는 AnMBR의 연속운전을 통해 재확인할 수 있었다. 운전 후 막 부검을 실시한 결과 유기 및 무기 파울링이 모두 관찰되었으나 어느 것이 지배적인 파울링 기작을 나타내는지는 앞으로 더욱 연구가 필요하다. 무기 파울링의 경우 대부분 분리막 표면에서 스케일링 형성이 지배적이었으며, 따라서 분리막의 공극 막힘에 주로 기여하는 작은 콜로이드성 유기물질의 경우 분리막 표면에서 전단력에 의한 역수송 효과는 그다지 크지 않을 것으로 사료된다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권2호
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• pp.131-146
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• 2014

울릉분지 남서부의 대륙붕-대륙사면 해저지형과 지질 특성을 규명하고, 이들에 영향을 주는 지질학적 요인을 파악하기 위하여 다중빔 음향측심자료와 표층퇴적물 입도를 분석하였다. 연구지역의 대륙붕은 약 ($0.5^{\circ}$의 경사로 수심 100 m 이내에서 나타나는 내대륙붕과 약 $0.2^{\circ}$의 경사로 수심 100-300 m 이내에서 나타나는 외대륙붕으로 구분할 수 있다. 대륙사면에는 다양한 규모(~121 $km^2$)와 경사(최대 $24.3^{\circ}$)를 갖는 8개의 사면붕괴 지형이 관찰된다. 각 사면붕괴 지형은 서로 인접해 있으며, 해저 지진과 전지구적 해수면 변동의 강한 영향 하에서 연속적으로 발생된 해저사태 기원으로 추정된다. 내대륙붕과 대륙사면은 세립질 퇴적물이 우세하지만, 외대륙붕은 조립질 퇴적물이 우세하다. 표층퇴적물 분포양상은 해수면 변동으로 인한 영향을 주로 받은 것으로 해석된다. 외대륙붕은 저해수면 시기 동안 퇴적된 조립질 잔류 퇴적물로, 내대륙붕은 고해수면 시기동안 퇴적된 현생의 세립 퇴적물로 피복되어 있다. 대륙사면의 표층퇴적물은 저해수면 시기에도 깊은 수심에서 반원양성 대류작용으로 공급된 세립퇴적물로 구성된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.809-817
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• 2008

이동하중에 의한 아스팔트 포장의 변형률과 피로수명을 예측할 수 있는 유한요소해석 프로그램을 개발하고 그 성능을 현장 및 가속시험의 계측결과로 검증하였다. 본 논문에서는 아스팔트 혼합물의 점탄성 연속체 손상(ViscoElastic Continuum Damage, VECD)모형을 유한요소해석 프로그램인 VECD-FEP++(Finite Element Program in C++)로 구현하는 과정을 다루고 있다. 아스팔트 혼합물의 피로손상은 열역학 이론에 근거한 Schapery의 일 포텐셜 이론(work potential theory)과 일축 단일 변형률 인장 시험으로 정의하고 이를 VECD 모형의 입력변수로 사용하였다. 실제 포장의 동적 변형률을 예측하기 위하여 한국도로공사 시험도로에서 이동하중 시험을 실시하고 그 결과를 비교하였다. 또한 4가지 서로 다른 아스팔트 혼합물(일반밀입도, SBS, Terpolymer, CR-TB)을 사용한 포장가속시험을 실시하고 각각의 피로 특성을 유한요소해석으로 예측하였다. 아스팔트 기층상부와 기층하부에서의 횡방향 변형률은 계측과 수치해석결과가 잘 일치하였다. 반면에, 표층과 중간층에서의 응답은 차량접지하중의 복잡한 영향으로 인하여 이를 반영할 수 없는 현재의 유한요소해석모델의 예측결과와는 다소 차이가 있었다. 포장가속시험결과 SBS 혼합물의 피로저항능력이 가장 우수한 것으로 평가 되었으나 VECD-FEP++에 의한 수명은 이와는 다르게 Terpolymer가 가장 우수한 것으로 예측되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제22권5호
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• pp.377-387
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• 2001

한반도 서해 중부지역의 대륙붕과 연안의 경계인 근${\cdot}$외해의 퇴적환경과 퇴적작용을 연구하기 위하여 1996년 부터 1999년 사이에 연속적으로 84개의 표층퇴적물을 채취하여 분석하였다. 연구지역 표층퇴적물은 역질 사(gravelly Sand), 사(Sand), 실트질 사(silty Sand) 그리고 사질 실트(sandy Silt)의 퇴적상을 보이고 있다. 조직변수는 표준입도 -0.39${\sim}7.82{\Phi}$, 분급도 0.36${\sim}4.68{\Phi}$, 왜도 -0.38${\sim}$0.86, 첨도 -1.56${\sim}$3.43로서 다양한 분포를 보이며 중앙지역의 조립하고 분급도가 좋은 사질 퇴적물을 중심으로 연안, 북과 남쪽으로 갈수록 세립해지고 분급도가 나빠지는 경향을 나타내며, 조석우세환경을 나타내는 양의 왜도를 나타내고 있다. 퇴적기작은 3가지(밑짐이동, 점이부유, 지속적 부유) 양상에 의하여 3지역으로 구분된다. 파랑, 조류의 영향으로 밑짐이동(mode A)으로 운반, 재분포된 북부지역, 상대적으로 지속적 부유(mode C)에 의한 이동, 운반, 퇴적된 남부지역 그리고 3가지 양상이 복합(mode B)되어 나타나는 중앙지역으로 구분된다. 따라서, 연구지역인 근${\cdot}$외해지역 퇴적환경은 강의 공급, 잔류퇴적물 그리고 수리학적 작용에 의해서 중앙, 남, 북부 지역으로 구별된다. 결론적으로 서해 중부 근${\cdot}$외해지역은 복잡한 수리학적 작용에 의한 다양한 퇴적기작으로 재배치된 연안의 육성기원퇴적물과 대륙붕의 잔류퇴적물이 특징적이며, 이런 퇴적작용으로 인해 연안에서 대륙붕으로 연결시켜주는 전이지역으로서의 퇴적환경을 보여주고 있다.

• 환경영향평가
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• 제29권3호
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• pp.157-181
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• 2020

하천, 호소 및 해양항만의 퇴적물은 수계로 배출된 오염물질의 종착점이면서 동시에 지속적으로 오염물질을 수계로 배출하는 오염원(source)으로 작용한다. 지금까지 오염퇴적물은 육상매립 또는 해양투기해왔던 것이 현실이었다. 하지만 육상매립은 고 비용, 해양투기는 런던협약으로 인해 전면 금지되었다. 따라서 본 연구에서는 대상부지인 왕궁축산단지의 오염퇴적토를 대상으로 토양정화방법을 적용하여 연구하였다. 토양정화방법은 해외 적용사례와 국내 처리 가능한 적용기술을 선별하여 전처리, 퇴비화, 토양세척, 동전기, 열탈착을 적용하였다. 오염특성파악을 위한 대상 부지 조사결과 수질은 용존산소(Disolved Oxigen, DO), 부유물질(Suspended Solid, SS), 화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD), 총질소(Total Nitrogen, TN), 총인(Total Phosphorus, TP) 이 방류수 수질기준을 초과하였고 특히 SS, COD, TN, TP는 기준을 수십 배에서 수백 배 초과하였다. 토양은 돼지사료의 성장을 촉진하는 구리, 아연의 농도가 높게 나타났으며, 카드뮴이 토양환경보전법 기준치 1지역을 상회하였다. 전처리기술은 하이드로사이클론을 활용하여 입도분리를 실시하였으며, 미세토양이 80% 이상 분리되어 선별효율이 높게 나타났다. 퇴비화는 유기물 및 석유계 총 탄화수소(Total Petroleum Hydrocarbon, TPH) 오염토양을 대상으로 실시하였으며, TPH는 우려기준 이내로 처리되었고, 유기물의 경우 대장균이 높게 분석되어 70℃에서 퇴비화 최적조건을 적용하여 비료규격을 만족하였으나 비료규격에 비하여는 유기물함량이 낮게 분석되었다. 토양세척은 연속추출시험결과 Cd는 미세토에서 5단계인 잔류성(Residual)물질이 확연하게 존재하였고 Cu 및 Zn은 오염분리가 쉬운 이온교환성(1단계), 탄산염(2단계), 철/망간산화물(3단계)의 함량이 대부분을 차지했다. 산용출과 다단세척을 단계별로 적용결과 염산, 1.0M, 1:3, 200rpm, 60min이 최적 세척인자로 분석되었으며 다단세척실험결과 오염 퇴적토는 대부분 1단에서 토양환경보전법 우려기준을 만족하는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구의 적용성 시험결과 중금속오염이 높은 오염토는 전처리 후 토양세척을 적용하여 처리토를 골재로 활용하고, 유기물 및 유류 오염토는 퇴비화를 적용하여 오염물질과 대장균을 사멸한 후 부숙토로 사용하는 것이 효율적임을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권8호
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• pp.554-563
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• 2013

본 연구의 목적은 보 인접 퇴적물을 대상으로 영양염류의 용출 가능성을 평가함에 있다. 이를 위해 현장 퇴적물을 채취하여 퇴적물 기본 특성(입도, 함수율, 완전연소가능량, TOC, TP, SRP, TN, 존재형태별 인)을 측정하였고, 반연속식 용출조를 운영하여 호기 혐기 조건 하에서 영양염류 용출량을 산정하였다. 퇴적물의 토성은 전 지점에서 Sand를 보였다. 퇴적물의 SRP 농도는 전체적으로 호기보다 혐기에서 용출 후 SRP 함량이 낮게 나타나 혐기에서 상대적으로 활발한 용출이 일어났음을 알 수 있었다. TP 용출의 경우 강천보 상류 혐기조건에서 1.26 $mg/m^2{\cdot}day$로, $PO_4$-P 역시 강천보 상류 혐기조건에서 0.25 $mg/m^2{\cdot}day$로 최대 용출을 보였다. $PO_4$-P 용출율은 초기 2~3일까지 급격하게, TP는 18일까지 지속적으로 증가하였고 전반적으로 증가 경향을 보이는 7~8일 범위 내에서 산정한 $PO_4$-P 용출율은 퇴적물 내 초기 SRP 농도와 $R^2$=0.8502의 값을 보여 높은 상관성을 보였다. 질소 계열 중 $NO_3$-N의 용출율은 -5.7~-3.08 $mg/m^2{\cdot}day$로 일관된 감소 경향을 보였지만 유기물 분해산물인 $NH_3$-N는 0.57~2.41 $mg/m^2{\cdot}day$의 용출율을 보였다. TN의 상당량은 유기 질소 성분으로 추정되며 이는 비점오염원을 거쳐 유입되는 지류의 영향이라고 여겨진다. 본 연구를 통해 측정된 결과는 퇴적된 지 1년 미만의 퇴적물을 대상으로 했기 때문에 연구 결과를 일반화시키기에 한계점이 있다. 따라서, 보에 의한 퇴적물의 축적이 수질에 미치는 영향을 보다 명확하게 파악하기 위해서는 퇴적물 내 쌓이는 영양염류를 지속적으로 모니터링 할 필요성이 있다.