• 대한환경공학회지
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• 제33권1호
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• pp.47-53
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• 2011

$SF_6$는 IPCC가 평가한 온난화 지수가 가장 큰 물질이다. 이런 $SF_6$ 가스의 처리를 위하여 현재는 고에너지의 분해 기술이 사용되고 있지만 최근 분리막을 이용한 분리 및 회수 기술이 주목을 받고 있다. $SF_6$가 중간권으로 방출될 경우 광분해 또는 이온 반응을 일으켜 높은 독성과 부식성을 지닌 부산물을 발생시키는 문제점을 가지고 있다. 현재 분리막을 이용한 $SF_6$ 가스의 회수 분리에 관한 연구 동향을 살펴보면 다양한 분리막 재질에 대한 투과특성연구가 부족하다. 또한, 실제 폐 $SF_6$ 가스 농도에 대한 연구와 에너지 효율이 높은 운전조건의 분리 회수 연구는 초기단계이다. 그러므로, 본 연구에서는 상용화된 PSF (polysulfone), PC (tetra-bromo polycarbonate)와 PI (polyimide) 중공사 분리막을 사용한 $SF_6$, $N_2$ 단일기체의 투과도 연구 및 폐 $SF_6$ 가스 농도의 $SF_6/N_2$ 혼합기체를 사용하여 상용화된 PSF, PC와 PI 중공사 분리막과 운전조건 변화에 따른 $SF_6$ 가스의 분리 회수 연구를 수행하였다. 고분자 중공사 분리막에 대한 $SF_6$와 $N_2$의 투과 특성 실험 결과, $N_2/SF_6$ 투과선택도는 PI 중공사분리막이 가장 높고, PC 중공사 분리막이 가장 낮은 결과를 보였다. $SF_6/N_2$ 혼합기체의 분리 특성연구에서 회수된 $SF_6$의 농도를 비교할 경우, PC 중공사 분리막이 0.5 MPa일 때 95.6 vol %로 가장 높았다. $SF_6$의 회수율에서는 PSF 중공사 분리막이 운전압력 0.3 MPa, 배출유량 150 cc/min일 때 최대 97.8%로 가장 높았다. 이상의 결과로부터 분리막을 이용한 폐 $SF_6$ 가수의 분리 및 회수 기술은 향후 $SF_6$ 가스의 대표적 친환경 기술로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 자원환경지질
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• 제31권3호
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• pp.201-213
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• 1998

탄산염형 지하수가 특징적으로 산출되고 있는 중원 및 문경 지역에서 유형별 자연수 (심부 지하수, 천부지하수, 지표수)를 채취하고 (기간: 1996-1997년) 수문지구화학 및 환경동위원소(황산염의 황, 물의 산소 및 수소, 삼중수소) 연구를 수행하였다. 연구지역에는 지구화학적으로 뚜렷g히 구분되는 두 유형의 자연수, 즉 탄산염형 및 알칼리형이 함께 산출된다. 탄산염형의 지하수는 수문화학적으로 $Ca(-Na)-HCO_{3}(-S0_{4})$ 유형의 특성을 보이지만, 알칼리형 지하수는 $Na-HCO_3$ 유형의 특성을 나타낸다. 탄산염형 지하수는 특징적으로 보다 낮은 pH와 높은 Eh 및 높은 용존이온 (특히, Ca, Na, Mg, $HCO_3$, $SO_4$) 함량을 갖는다. 두 유형의 지하수는 모두 방해석에 대하여 포화 또는 과포화 상태에 있다. 두 유형의 심부 지하수는 모두 핵실험 이전 (적어도 40년전)에 충진된 강우로부터 기원하여 오랜 수-암 반응에 의하여 진화하였다. 심부 지하수는 보다 젊은 시기에 충진된 물 (즉 천부 지하수 및 지표수)에 비하여 낮은 산소 및 수소 동위원소비를 갖는다. 그러나 지질 특성, 물의 화학성 및 환경동위원소 자료를 종합하여 보면, 두 유형의 심부 지하수는 각기 독특한 수문학적 및 수문지화학적 진화를 하였음을 알 수 있다. 탄산영형 지하수는 지역적으로 부화된 황화광물 (주로 황철석)의 용해에 의해 생성된 산성수의 혼합 결과로 형성되었는데, 황철석은 열수 광맥내 (중원 지역의 경우) 또는 무연탄종내 (문경 지역의 경우)에 존재하였다. 심부 순환하는 강우가 순환과정중 황철석을 만나지 않았다면 알칼리형 지하수 만이 생성되었을 것이다. 이와 같은 수문학적 및 수문지화학적 모델은 한반도에 부존하는 기타 탄산염형 지하수에도 성공적으로 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제31권3호
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• pp.185-199
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• 1998

1995~1996년중 부곡 지열수 지역에서 채수한 유형별 자연수를 대상으로 수문지구화학 및 환경동위원소 연구를 수행하였다. 연구 지역에는 물리화학적으로 뚜렷히 구분되는 세 유형의 자연수, 즉 (1) 군접 I (지열수 지역의 중심부에서 산출되고 최대 $77^{\circ}C$의 용출 온도를 갖는 $Na-SO_4$ 유형), (2) 군집 II(외곽부에서 산출되며 다소 낮은 온도를 갖는 $Na-HCO_{3}-SO_{4}$ 유형) 및 (3) 군집 III(지표수나 천층 냉각 지하수로서 $Ca-HCO_3$ 유형)이 함께 산출된다. 군집 I은 Ia 및 Ib로 세분된다. 수문지구화학적 진화는 수 암 반응의 증가에 따라 군집 III$\rightarrow$II$\rightarrow$I의 순으로 진행되었다. 군집 II 및 III의 자연수는 비교적 낮은 수-암 반응, 특히 방해석 및 Na-사장석의 용해 반응에 의해 형성되었지만, 군집 I은 사장석, K 장석, 백운모, 녹려석, 황철석 등과의 높은 수-암 반응에 의해 형성되었다. 용존 황산염의 농도 및 황동위원소 조성은 지열수의 기원 및 전화를 해석하는데 중요한 정보가 된다. 용존 황산염은 퇴적 기원 황철석의 산화에 의해 생성되거나 (군집 Ib의 경우), 또는 열수의 상승 통로인 단열대에 존재하는 마그마 열수기원 황철석의 용해에 의해 생성되었다 (군집 Ia의 경우). 지열 저장지의 온도 규명을 위한 알칼리 이온 지옹계의 적용성은 화학조성을 변화시키는 요인들, 특히 마그네슘이 풍부한 지표수와의 혼합에 의해 제한된다. 그러나 다성분 광물/물 평형계에 대한 열역학적 계산 및 유체포유물 설험 결과, 심부 지열 저장지 (냉각중인 화성암체?)의 온도는 $125^{\circ}C$에 이르는 것으로 판단된다. 환경동위원소 (산소-수소, 삼중수소) 연구에 의하면, 자연수는 모두 상이한 충진 특성을 갖는 강우로부터 기원하였다. 특히 군집 Ia의 물은 심부 지열 저장지까지 심부 순환한 오래된 (40년 이상) 강우로부터 기원하였으며 지표부 물과의 혼합 정도도 낮다. 본 논문에서는 황산염이 풍부한 국내 지열수의 성인 및 진화에 관한 모델을 제시한다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제14권3호
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• pp.223-234
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• 2016

본 연구는 AgX (Ag-함침 X zeolite)에 의해 고방사성해수폐액 (HSW)의 발생초기에 함유되어 있는 고방사성 요오드($^{131}I$)의 흡착, 제거를 목표로 수행하였다. AgX에 의한 I의 흡착 (AgX-I 흡착)은 AgX 내 Ag-함침농도가 증가할수록 증가하며, 함침농도 30wt% 정도가 적당하였다. AgX (Ag-함침 약 30~35wt%)로부터 Ag의 침출농도는 해수폐액에 함유되어 있는 chloride 이온에 의한 AgCl 침전 등으로 증류수보다 덜 침출 (<1 mg/L) 되었다. AgX-I 흡착은 초기 I 농도 0.01~10 mg/L의 경우 m/V(흡착제량/용액부피의 비)=2.5 g/L에서 99% 이상 흡착제거 되어 I의 효율적 제거가 가능함을 알 수 있다. AgX-I 흡착제거는 해수폐액 보다는 증류수에서 수행하는 것이 효과적이고, 온도의 영향은 미미한 것 같으며, 흡착평형등온선은 Languir 보다는 Freundlich 등온선으로 표현하는 것이 양호하였다. 한편 AgX-I 흡착속도는 유사 2차 속도식을 만족하고 있으며, 속도상수 ($k_2$)는 $C_i$ 증가에 따라 감소하고 있지만, m/V 비 및 온도 증가에 따라서는 증가하고 있다. 이때 흡착 활성화에너지는 약 6.3 kJ/mol 로 AgX-I 흡착은 약한 결합형태의 물리적흡착이 지배적일 것으로 보인다. 그리고 열역학적 매개변수를 평가(음수 값의 Gibbs 자유에너지 및 양수 값의 엔탈피)에 의해 AgX-I 흡착이 자발반응(정반응)의 흡열반응이며, 고온에서 반응이 양호함을 나타내었다.

• 한국자원식물학회지
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• 제13권3호
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• pp.227-242
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• 2000

음나무 자생지의 보존과 복원을 위한 연구의 일환으로 개체목 단위로 산재하여 서식하는 것으로 알려진 음나무의 군집을 탐색하고, 인위적 간섭이 적고 보전상태가 양호한 강원도 흥정산, 발왕산, 가리왕산 지역을 대상으로 지형, 토양특성 등의 물리적 환경과 식생구조를 조사하였다. 1. 음나무 자생지의 입지환경 조사 결과 분포범위는 해발고 780~1,300m의 북서, 북동 및 북향을 중심으로 경사가 심한 산복-사면에 위치하였으며, 토양 산도는 5.81($\pm$0.05)로 비교적 중성에 가까운 토양이며, 양이온치환용량(C.E.C.)은 평균 22.30($\pm$8.1)(me/100g), 유기물함량 8.63($\pm$0.48)%로 비옥한 토양이였다. 2. 음나무의 평균 연륜 생장량은 1.60~2.41mm/year으로 발왕산이 2.41mm/year로 가장 높고, 가리왕산 1.98mm/year, 흥정산 1.60mm/year 순으로 생장량을 나타냈다. 초기 20년간의 생장량은 평균 생장량 보다 컸으나, 그 후는 계속적으로 감소하는 경향을 나타냈다. 3. TWINSPAN에 의한 군집의 분리는 지역간의 군집분리에 중요하게 작용하였으며, 음나무림의 평균 상대우점치 (MIV)는 흥정산지역 24.55%, 가리왕산지역 29.25% 그리고 발왕산지역 38.28%로 나타났으며, 종다양도는 전체적으로 1.3124~1.3992 범위를 보여 대체적으로 3개 지역간에 큰 차이는 보이지 않았다. 4. 음나무 층위별 분포형(Morista's index)은 교목층, 아교목층 및 관목층이 각각 0.9629, 2.9570, 20.5419로 나타나 교목층은 임의 분포하는 경향을 보였으나 아교목층과 관목층은 집중분포하는 것으로 나타났다. 5. 종다양성 분석 결과 상대우점도의 범위가 0.1476~0.2065으로 몇몇 종에 의한 단순림을 이루지 않고 다수의 종에 의해 혼효되어 자생하고 있으며, 유사도지수는 64.31~64.54% 범위로 3개 조사지역간에 식생의 연속성이 있는 것으로 판단되었다. 6. 조사지의 상대우점치를 이용한 종간 상관관계를 조사한 결과 음나무는 사스레나무, 물참대, 까치박달나무 그리고 들메나무와는 동일한 생태적 지위를 갖는 것으로 나타났으며, 노린재나무 1%, 쪽동백, 고로쇠 나무, 나래회나무, 느릅나무는 5%수준의 부의 상관관계를 보여 생태적 지위가 다른 것으로 나타났다. 7. 직경급 분포에 의한 개체군의 생육 동태를 예측한 결과 흥정산 지역은 정규분포를 보여 앞으로 지속적인 유지가 가능하며, 발왕산의 경우에도 소경목에서 대경목에 이르기까지 골고루 출현하여 음나무림의 지속적인 유지가 가능할 것으로 생각되나 가리왕산의 경우는 치수나 어린 개체가 출현이 되지 않고 중경급과 높은 직경급의 개체의 밀도도 높지 않아 앞으로 이 집단에서는 음나무 집단의 지속적인 유지가 어려울 것으로 생각된다.

• 유기물자원화
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• 제19권1호
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• pp.123-130
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• 2011

바이오가스를 위주로 에너지자립을 추구하는 저탄소녹색마을 내에서 발생하는 혐기소화액을 순환 이용함에 있어서 벼 재배시 통합혐기소화액과 돈분혐기소화액 시용의 영향을 비교하였다. 토양검정분석을 통해 혐기소화액을 시용하고 토양 특성과 벼의 생육을 조사하였다. 벼의 생육은 화학비료구와 혐기소화액 처리구가 유사한 경향을 보였으며 수확량에서는 화학비료구에 비해 혐기소화액 처리구에서 모두 수량이 높게 나타났으며, 통합혐기소화액은 200%, 돈분혐기소화액은 100% 처리구에서 높은 수량을 보였다. 알곡과 볏짚의 질소흡수량은 화학비료구에 비해 혐기소화액 처리구에서 많았으며 흡수된 질소 효율은 화학비료 처리구에서 가장 높았으며 시용된 질소량의 이용 효율면에서는 돈분혐기소화액 100% 처리구가 가장 높았다. 수확후 토양에서는 혐기소화액을 처리한 구에서 pH와 치환성 양이온이 증가하였으며 염류 집적은 나타나지 않았다. 혐기소화액을 활용할 수 있는 적정 농경지 확보와 토양검정을 통한 적정 양분 시용으로 저탄소녹색마을에서의 자원 순환을 추구할 수 있을 것으로 판단되며, 장기적인 관점에서 농경지 환경과 논 생태계에 미치는 영향에 대한 연구가 지속되어야 할 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권6호
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• pp.868-873
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• 2019

본 연구에서는 유기물인 메틸 바이올로겐(methyl viologen, MV)과 템폴(4-hydroxy-TEMPO, TEMPOL)을 활물질로 사용하고 NaCl의 중성 전해질 기반 수계 유기 레독스 흐름전지 성능이 멤브레인에 따라 어떻게 영향을 받는지 분석하였다. 메틸 바이올로겐(MV)과 템폴(TEMPOL)은 중성 전해질인 염화나트륨(NaCl) 전해질에 대해 높은 셀전압(1.37 V)을 얻을 수 있다. 성능 비교를 위해 사용한 멤브레인은 두 가지이다. 첫째로, 상용 양이온 교환막 중 하나인 Nafion 117를 사용하였을 때 성능은 첫번째 사이클에서 충전만 일어났을 뿐 그 후 높은 저항 때문에 완전지가 작동하지 않았다. 하지만 두번째로 사용한 Fumasep 음이온 교환막(FAA-3-50)은 Nafion 117 멤브레인을 사용했을 때와는 다르게 비교적 안정적인 충방전 사이클링을 보였다. 전류 밀도 $40mA{\cdot}cm^{-2}$, 컷-오프 전압 0.55~1.7 V에서 전류 효율(charge efficiency)은 97%, 전압 효율(voltage efficiency)은 78%로 높게 나타났다. 방전 용량(discharge capacity)은 10사이클에서 $1.44Ah{\cdot}L^{-1}$로 이론 용량($2.68Ah{\cdot}L^{-1}$)의 54%를 나타내었다. 방전 용량의 용량 손실율(capacity loss rate)은 $0.0015Ah{\cdot}L^{-1}/cycle$ 로 나타났다. 순환주사전류 실험을 통해 Nafion 117 멤브레인과 Fumasep 음이온 교환막 사이의 이러한 성능차이는 활물질의 크로스 오버(cross over) 현상으로 인한 방전 용량 손실이 아닌 멤브레인과 활물질의 화학적 반응으로 인한 저항 증가가 원인임을 파악할 수 있었다.

• 한국유기농업학회지
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• 제22권4호
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• pp.731-742
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• 2014

본 연구는 다비 재배를 하고 있는 비모란선인장 재배토양에 친환경 부산물비료인 지렁이분변토를 혼합 재배할 때 구경, 구고, 자구수 및 토양 화학적 특성에 미치는 영향을 조사하여, 재배기간 동안 충분한 영양을 공급할 수 있고 생산량을 확보할 수 있는 적정 혼합비율을 규명하였다. 수출용 접목선인장인 비모란 선인장(대목: 9 cm 접수: $1.5{\times}1.3cm$ 접목묘) '이홍' 품종을 2013년 6월부터 12월까지 서울시 서초구 내곡동 서울특별시 농업기술센터 플라스틱하우스 내에서 수행하였다. 농가에서 재배하고 있는 모래와 비료를 50:50으로 혼합한 것을 대조구로 하고, 모래와 음식물쓰레기를 먹이로 하여 생산한 지렁이분변토의 혼합비율을 80:20, 60:40, 40:60, 20:80, 0:100으로 한 5조합의 pH는 7.1-7.4로 거의 비슷하게 조사되었는데 비모란선인장 재배의 적정 pH가 6.5-7.5로 적합한 범위였다. 유기물함량은 지렁이분변토 혼합비율이 높아짐에 따라 증가하였지만 관행처리구 55 mg/kg보다는 32-43 mg/kg으로 낮게 조사되었다. 치환성양이온함량은 혼합비율이 증가함에 따라 높아졌지만 관행처리구보다 $K^+$, $Na^+$, $Mg^{2+}$ 양이 적었으나 $Ca^{2+}$의 함량은 관행처리구는 $9.1cmol^+/kg$이나 지렁이분변토 혼합시 $11.5-33.7cmol^+/kg$으로 높게 조사되었다. 지렁이분변토 혼합비율에 따른 비모란선인장 이식 3개월 후 구경을 조사한 결과 대조구 31.39 mm 보다 지렁이분변토 혼합처리구가 32.46-37.59 mm로 유의성 있는 차이를 보였다. 이식 5개월 후 비모란선인장 생육특성을 조사한 결과 구경은 32.63 mm 보다 지렁이분변토처리구가 32.49-37.59 mm로 혼합비율이 증가함에 따라 유의성 있게 신장하였다. 구고는 대조구의 경우 2.63 mm이고 지렁이분변토 혼합비율에 따라 2.79-3.16 mm로 유의성 있게 조사되었다. 자구수가 많이 생기는 것은 농가에는 매우 유리한 상황인데 대조구는 2.7개이고 지렁이분변토 혼합비율이 높아짐에 따라 3.2-8.3개로 조사되어 고도로 유의하였다. 특히 지렁이분변토 80%와 100% 처리구에서 6.2개와 8.3개로 조사되어 대조구보다 2.5배 이상 증가하였는데 비모란선인장 재배농가에서 단기간 자구생산에 활용할 수 있을 것으로 사료되었다. 지렁이분변토 40%와 60% 혼합처리의 경우 자구수가 4.5와 4.8개로 대조구보다 많이 조사되었으며, 토양배수에도 문제가 없었고 이끼가 발생하는 현상도 없었다. 비모란선인장 생육특성을 조사해본 결과 지렁이분변토 40% 및 60% 혼합비율이 생육에 효율적이라고 판단되었다.