• 대한토목학회논문집
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• 제32권1B호
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• pp.85-91
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• 2012

영가철을 이용한 투수성 반응벽체는 지하수를 처리하는 원위치정화기술로 국내외적으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 기존 영가철을 이용한 투수성 반응벽에 직류전원을 공급하여 효율이 향상된 TCE 처리기술 개발을 목적으로 하였다. 주문진규사로만 충진한 컨트롤컬럼, 영가철과 주문진규사로 충진한 영가철컬럼(영가철:주문진규사 = 1:2(v/v)) 그리고 영가철 컬럼에 직류전원을 공급한 복극전기분해컬럼, 이 세 컬럼의 운전을 통해 TCE 분해효율을 비교하였다. 실험 결과, 영가철를 충진하고 직류전원을 공급한 복극전기분해컬럼이 영가철만을 사용한 컬럼에 비해 높은 TCE의 환원효율을 나타내었다. 이는 영가철 입자가 미세전극으로 작용하여 전자의 이동을 촉진시킨 것에 기인한 것으로 보인다. 따라서 영가철이 반응매질로서의 역할만 할 때보다 반응매질의 역할과 동시에 전극으로서 작용했을 때, TCE 분해효율이 더 높게 나타났음을 알 수 있었다.

• 한국환경농학회지
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• 제24권3호
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• pp.203-209
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• 2005

실험에 사용된 영가 철의 평균 입도는 $85.55{\sim}196.46{\mu}m$의 범위를 나타내었고 비표면적은 $0.055{\sim}0.091m^2/g$으로 나타났다. 영가 철 중 J(93%) 및 PU(88%)를 제외한 PA, F, S, J1는 철을 98% 이상 함유하는 것으로 평가되었다. 영가 철에 의한 Cr(VI)의 환원은 영가 철의 종류에 따라 달랐으며, J 및 PU의 경우 3시간 이내에 98% 이상의 Cr(VI)을 제거하였다. 그러나 PA, F, S, J1의 경우 반응 48시간 동안 각각 74, 65, 29, 11%의 Cr(VI) 만을 제거하였으며 이때 환원 효율은 J > PU > PA > F > S > J1 순으로 나타났다. 영가철에 의한Cr(VI)의 환원 과정에서 용액의 pH는 반응초기 3시간 동안 급격히 증가하였으며 이후 안정화되는 경향을 나타내었다. 영가 철의 종류에 따른 pH의 변화는 PU > J > PA > F > S > J1 순으로 나타났으며 Cr(VI)의 환원효율이 큰 영가 철에서 pH의 상승 폭도 크게 나타나는 것으로 평가되었다. 영가 철의 종류에 따른 산화환원전위 Eh의 변화는 pH와는 반대의 경향을 나타내었으며 Cr(VI)의 환원율이 클수록 Eh의 감소율은 증가하였다. 유기화합물의 경우 반응효율이 영가 철의 물리적 특성에 의해 주로 지배되는 것으로 알려져 있으나 Cr(VI)의 경우 화학적 특성이 반응효율을 지배하는 것으로 판단되었다. 본 실험에 사용된 6종류의 상용 영가 철 중에는 J와 PU가 Cr(VI)의 환원에 가장 효과적인 것으로 조사되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.101-107
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• 2009

카르복시메틸 셀룰로즈(carboxymethyl cellulose, CMC)와 같은 안정화제는 오염된 지하대수층에서 영가철 나노입자의 이동을 촉진할 수 있다. 본 연구에서는 CMC로 개질된 영가철 나노입자의 이동성을 컬럼실험을 통해 조사하였다. CMC로 개질된 100 mg/L 영가철 나노입자는 모래로 이루어진 공극매체에서 이동이 가능하였다. 하지만 비개질된 영가철 나노입자는 제조된 용액에서 쉽게 엉김현상이 나타났고, 모래로 이루어진 공극매체에서 통과하지 못했다. pH가 7일 때 영가철 나노입자 약 80%가 컬럼을 통과하여 흘러나왔다. pH가 5이하로 감소할 때는, 100%의 CMC로 개질 된 영가철 나노입자는 100%가 흘러나왔다. 이온강도세기 실험에서 $Na^+$과 $Ca^{2+}$ 이온의 농도가 증가함에 따라 CMC로 개질된 영가철의 이동성이 다소 감소하는 것으로 나타났다. 점토과 자연유기물(natural organic matter, NOM) 영향 실험에서는, 1과 5%의 점토와 100과 1000 mg/L의 자연유기물질은 CMC로 개질된 영가철 나노입자의 이동성에는 크게 영향을 주지 못하는 것으로 나타났다. 본 실험의 결과로부터 CMC로 개질된 영가철 나노입자는 다양한 이온세기, 자연유기물농도 및 점토함량을 가진 토양내에서도 효과적으로 이동될 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제24권3호
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• pp.53-61
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• 2016

영가철과 산소가 반응 시 유기화합물들을 산화시킬 수 있는 활성산화제가 생성되게 된다. 이에 본 연구에서는 이러한 반응기작을 고려하여 슬러지의 가용화를 위한 전처리 방법으로서 영가철과 공기주입의 혼합에 의한 전처리 효과를 평가하였다. 실험결과 슬러지의 가용화를 위해 공기주입만 단독으로 적용하였을 때보다 영가철과 공기주입을 동시에 적용하였을 때 슬러지의 가용화가 더욱 효과적인 것으로 분석되어 영가철의 투입이 슬러지의 가용화 범위를 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 영가철과 공기주입 시 암모니아성 질소 농도의 제거율이 34%로 나타난 반면에 단독으로 공기만 주입 시에는 24%로 나타났다. 따라서 영가철과 공기주입에 의한 전처리 방법은 슬러지의 가용화 효율을 향상시킬 수 있으면서 암모니아성 질소로 인한 혐기성 소화의 저해 가능성을 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권6호
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• pp.599-608
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• 2010

다양한 반응조에서 흄드 실리카(silica(fumed))가 질산성질소 처리를 위한 영가철 공정에 미치는 영향을 알아보기 위한 회분실험(batch experiment)을 수행하였다. 반응조는 질산성질소만 주입한 경우, 질산성질소와 지하수 환경에 존재하는 이온들을 주입한 경우, 실제 질산성질소로 오염된 지하수로 구성하였다. 지하수 환경을 가진 반응조에서 질산성질소 환원 속도가 빠르게 진행되었으며, 영가철/흄드 실리카 공정이 영가철 단독 공정에 비해 약 2.5 배의 반응 상수값($k_{obs}$)을 나타냈다. 전반적으로 주요 부산물인 암모늄은 영가철 단독 공정에서 약 70% 환원율로 발생하였으며, 영가철/흄드 실리카 공정의 경우에는 암모늄 발생율이 저감되었다. 수중 pH 는 영가철이 산화되면서 pH 가 상승하였으며, 지하수 환경에서는 상대적으로 낮게 유지되었다. 모든 반응조에서 영가철/흄드 실리카 공정의 pH 가 낮게 유지되었으며, 지하수 환경에서 질산성질소가 고농도로 존재할 경우에는 저농도에 비해 pH 상승폭이 큰 것으로 나타났다. 또한 등온흡착실험을 수행한 결과, 흄드 실리카가 암모늄에 대한 흡착능을 보였다. 전반적인 결과들을 통해 흄드 실리카가 질산성질소를 처리하는 영가철 공정에 유용한 매질임을 확인하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권3호
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• pp.157-162
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• 2006

본 연구는 비소로 오염된 물을 영가 철을 이용하여 복원하는 과정에서 영가 철의 비소 제거에 영향을 미치는 환경인자 간의 특성을 파악하고 기기분석을 통해 영가 철에 의한 비소의 흡착 반응기작을 구명하고자 수행되었다. 영가 철에 의한 As(V)의 흡착은 Langmuir 등온흡착 모델에 부합하였으며 As(V)의 흡착량은 반응 수용액의 pH가 낮을수록(pH 3: 2.05, pH 5: 1.82, pH 7: 1.24, pH 9: 1.03 mg As/g $Fe^0$), 그리고 온도가 증가할수록($15^{\circ}C$ : 1.59, $25^{\circ}C$ : 1.81, $35^{\circ}C$ : 1.93 mg As/g $Fe^0$) 증가하였다. 반응기작을 규명하기 위하여 SEM-EDS 분석을 수행한 결과, 반응 전의 영가철 표면은 부드럽고 큰 결정 형태를 나타내었으나 반응 후에는 매우 거칠고 작은 입자 형태를 나타내었다. 반응 후 영가 철의 조성물 분석결과, 영가 철 표면에 비소가 흡착됨을 알 수 있었다. 반응 전 후 영가 철의 결정구조 XRD를 이용하여 조사한 결과, $Fe^0$는 반응 후 $Fe_2O_3$ 및 FeOOH로 변화되었으며 As는 $FeAsO_4{\cdot}2H_2O$의 형태로 불용화 됨을 알 수 있었다. 이상의 결과에서 비소오염에 불용화 적용방법으로 영가 철을 사용 시 pH 및 온도 조건 등을 고려하여 현장에 적용해야 될 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제12권1호
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• pp.23-31
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• 2010

본 연구는 고농도의 PCE 및 1,1,1-TCA가 단독 또는 혼합물로 오염된 지하수 복원을 위해 영가 금속을 이용한 탈염소환원공정을 적용할 때 기술적으로, 경제적으로 가장 적절한 영가금속 선정을 목표로 수행되었다. 고순도 영가철, 고순도 영가아연, 철광석, 고로 슬래그, 차수재용슬래그, 망간 광석 및 아연 광석 등을 대상으로 회분식 반응조 실험을 수행하였으며, PCE, 1,1,1-TCA 및 혼합물의 분해능 및 탈염소화율을 도출하고, 금속 단가 당 변환량을 포함한 경제성 등을 검토하여 최적의 금속광물을 선정하고자 하였다. 연구결과 단일물질 처리시 고순도 영가철과 고순도 영가아연에 의한 제거율 및 분해능이 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 아연광석에 의한 분해능이 양호하였다. 두 물질 제거를 위한 경제성 비교에서는 고순도 영가철과 고순도 영가아연에 비해 아연광석이 매우 양호한 것으로 나타났다. 두 물질의 혼합처리 시에는 단일 처리에 비해 분해능이 감소하는 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터 단일 또는 혼합 1,1,1-TCA, PCE 처리를 위한 분해능, 처리특성 및 경제성 등을 고려하였을 때 아연광석이 가장 적절한 금속광물로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.41-48
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• 2007

영가철은 trichloroethylene(TCE)과 같은 염소계 유기오염물질 제거에 탁월한 효과를 가지고 있어서, 반응벽체를 이용한 오염된 토양 및 지하수의 현장처리에 반응매질로 자주 사용되고 있다. 하지만 영가철의 빠른 반응성으로 인하여 반응벽체의 수명이 다하고, 탈염소화 과정 중 생성된 산화철이 영가철 표면에 침적 되어 반응표면적을 줄임으로써 반응성이 떨어지게 된다. 이러한 영가철 반응벽체의 단점을 보완하기 위한 방법이 연구되어 왔고, 그 중 철환원균을 이용한 연구가 본 연구에서 시도되었다. 실험에 사용한 Shewanella algae BrY는 철환원균의 일종으로서 Dissimilatory Iron Reducing Bacteria(DIRB)로 분류된다. 본 연구에서는 이전의 배치실험 연구결과를 바탕으로 칼럼실험을 통해 TCE의 농도를 30mg/L과 67.5mg/L의 두 가지로 비교하고, 유량을 8mL/hr, 16mL/hr의 두 가지로 비교하여 세 개의 칼럼 실험을 실시하여 영가철 반응벽체의 TCE의 제거 및 산화된 철의 철환원균을 이용한 환원과정을 칼럼실험을 통해 측정했다. 그 결과 철환원균에 의한 산화철의 환원은 오염물질의 농도가 높을 경우 처리량의 증가로 인하여 반응벽체의 수명을 단축시키는 원인이 되었고, 유량의 증가 역시 유입되는 오염물질의 증가로 인하여 수명의 단축을 가져왔다. 그러나 유량증가의 경우 유속의 증가를 가져와서 Shewanella algae BrY가 매질표면에 작용하여 산화철을 환원시킬 수 있는 시간을 감소시키고 착상되는 것을 방해하기 때문에 오염물질의 농도보다 큰 영향을 미치는 결과를 보여준다. 칼럼실험결과 Shewanella algae BrY에 의한 산화철의 환원은 TCE의 탈염소화 후 생성된 산화철의 침적에 의하여 발생되는 반응벽체의 수명감소를 줄일 수 있다는 결과를 얻었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1B호
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• pp.79-84
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• 2012

질산성질소는 일반적인 지하수 오염물질로서, 본 연구에서는 영가철을 충진한 복극전해조를 이용하여 서로 다른 조건에서 질산성질소 제거실험을 수행하였다. 실험에 사용된 전해조에는 양쪽 끝에 위치한 주 전극 사이에 전도체로서 영가철이, 비전도체로서 규사가 혼합하여 충진되었다. 모의폐수(오염된 지하수를 모사하였으며 초기 질산성질소 농도 약 30 mg/L, 전기전도도 약 300 ${\mu}S/cm$)를 이용한 연속식 실험에서 인가전압 600 V, 유입유량 20 mL/min으로 최대 99% 이상의 질산성질소를 제거하였다. 최적 혼합비 및 최적 유입유량은 각각 1:1~2:1(규사:영가철), 30 mL/min으로 결정하였다. 질산성질소의 주입농도에 따라 유출수의 pH가 비례적으로 거동하였으며, 질산성질소 환원의 최종산물로서 약 60% 정도가 암모니아로 유출되었다. 실험이 끝난 후 영가철 표면에서의 산화철은 대부분 magnetite형태로 존재하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2009년도 정기 학술발표대회
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• pp.155.2-155.2
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• 2009