• 한국광물학회지
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• 제26권2호
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• pp.101-110
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• 2013

나노크기 매킨나와이트(nanocrystalline mackinawite, FeS)는 높은 비표면적을 지닌 반응성 높은 광물로, 오염된 지하수나 토양의 복원을 위해 널리 사용된다. 또한 매킨나와이트는 혐기성 부식반응에 대해 열역학적으로 안정하고, 황산염 환원미생물의 대사에 의해 재생된다는 장점이 있다. 하지만 매킨나와이트 나노입자는 지하수 흐름에 의해 멀리 확산되거나 입자집적이 일어나 대수층 공극을 막는다. 따라서 현장복원을 위한 투과반응벽(permeable reactive barrier)의 설치를 위해서 나노크기 매킨나와이트에 대한 변형이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 코팅법을 활용해 매킨나와이트 나노입자를 알루미나(alumina, $Al_2O_3$) 및 활성알루미나(activated alumina) 표면에 증착시켰다. 매킨나와이트의 코팅량은 pH에 따라 현저히 달랐으며, 두 종의 알루미나 모두 약 pH 6.9에서 최대 코팅이 관찰되었다. 이 pH에서 알루미나와 매킨나와이트는 반대의 표면전하(surface charge)를 띠어 두 광물 간 정전기적 인력이 발생하고, 이로 인해 효율적인 코팅이 일어났다. 이 pH에서 알루미나 및 활성 알루미나에 의한 코팅량은 각각 0.038 $mmol{\cdot}FeS/g$과 0.114 $mmol{\cdot}FeS/g$이었다. 혐기성 조건에서 코팅되지 않은 알루미나 및 활성 알루미나, 그리고 최적 pH에서 코팅된 알루미나 및 활성 알루미나를 사용해 아비산염(arsenite) 흡착실험을 수행했다. 코팅되지 않은 활성 알루미나는 코팅되지 않은 알루미나와 비교해 단위질량당 높은 아비산염의 제거를 보여주었으나, 매킨나와이트의 코팅에 의한 흡착량 증가를 보이지 않았다. 활성 알루미나는 높은 비표면적을 지니고 있어 반응성 높은 수산화작용기(hydroxyl functional group)가 다수 존재했고, 이로 인해 코팅된 매킨나와이트에 의한 아비산염의 제거가 중요하지 않았다. 반면 알루미나는 매킨나와이트 코팅에 의해 향상된 아비산염의 제거율을 보였는데, 이것은 알루미나에 존재한 수산화작용기가 아비산염과의 표면배위결합(surface complexation)에 소모되고, 코팅된 매킨나와이트에 의한 부가적인 흡착이 일어났기 때문이다. 코팅된 알루미나는 이전에 연구된 코팅된 실리카와 비교해보면 단위 비표면적당 매킨나와이트의 코팅량이 약 8배 높았으며, 더 높은 아비산염에 대한 흡착력을 보였다. 따라서 본 연구의 결과는 코팅된 알루미나는 투과반응벽의 설치에 적합한 물질이고, 특히 아비산염으로 오염된 지하수의 정화에 유용하게 적용될 수 있음을 지시하고 있다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권4호
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• pp.1-7
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• 2004

납으로 오염된 토양을 정화하는 방법인 토양수세기법에 가장 효율적인 용출제를 선정하기 위해서 여러 가지 유기산의 납 제거효율을 측정한 결과 0.01M의 EDTA 주입 시 납 제거효율은 $69.4\%$로 같은 농도의 다른 유기산과 비교해서 가장 높은 효율을 보였다. 또한 0.01M의 EDTA에 0.1M의 여러 가지 무기산을 혼합한 후 납 제거효율을 비교한 결과 EDTA와 붕산 혼합용출제가 pH5에서 $68.8\%$로 가장 높았다. EDTA와 붕산 혼합용출제의 경우 0.01M의 EDTA에 붕산의 주입농도를 0.1M에서 0.4M로 증가시킬 경우 납의 탈착/제거율은 $68\%$에서 $45\%$로 감소하였다. 그러나 0.1M의 붕산에 EDTA의 주입농도를 0.01M에서 0.04M로 증가시킬 경우 투수율은 $6.98{\times}10^{-4}cm/sec$에서 $5.99{\times}10^{-4}cm/sec$로 감소하였다. 이처럼 EDTA는 납의 탈착/제거율을 증가시키는 반면 투수율를 감소시키는 단점이 있다. 그러나 0.03M EDTA에 0.1M 붕산을 첨가한 경우 EDTA만을 주입한 경우와 비교해서 투수율이 $4.41{\times}10^{-4}cm/sec$에서 $6.26{\times}10^{-4}cm/sec$로 약 $30\%$ 증가되었다. 실제 중금속 오염토양에서 납의 제거효율은 납의 탈착/제거율과 오염토양 내 용출제의 투수율의 함수로 정의할 수 있으며, 최적의 [EDTA]/[붕산] 몰비는 [0.01M]/[0.1M]로 조사되었다.

• 생태와환경
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• 제36권4호통권105호
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• pp.447-454
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• 2003

부영양호의 수질정화를 위하여 알루미늄 응집제를 호수에 첨가하고 조류와 부유물의 침강제거효과, 및 인의 감소효과를 측정하였다. 서울 석촌호와 강원대학교 구내 연못을 대상으로 8회에 걸쳐 첨가량을 달리하여 실시하였다. 7회의 처리에서는 황산알루미늄을 사용하였고 1회는 PAC를 사용하였다. 부유물질의 침강제거효과는 첨가량에 따라 좌우되었다. 10.0 mgAl/l를 첨가한 경우에는 부유물질, 조류, 인 등이 완전히 제거되었으나, 3.3 mgAl/l와 1.8 mgAl/l를 첨가한 경우에는 부분적인제거 효과가 있었다. 그러나 0.45 mgAl/l로 첨가한 경우에는 거의 개선효과가 보이지 않았다. 알루미늄 첨가가 부유물을 침전제거에 효과를 나타내기 위해서는 최소역치 (약 5 mgAl/l) 이상을 투여하여야 하는 것으로 결론지을 수 있다. 효과 지속시간은 외부로부터의 추가부하량 유입에 의해 좌우되는 것으로 보인다. 석촌호에서는 인근 하천수의 펌핑에 의해 곧 다시 혼탁해 졌으며, 구내연못에서는 강우후 주변의 토사가 유입되거나 지하수 펌핑으로 영양염류가 유입되면 곧 다시 조류가 번성하고 혼탁해 졌다. 응집제 투여의 결과로 pH가 지나치게 낮아지는 피해나 어패류에 대한 유해성 징후는 발견되지 않았다. 외부 오염원을 제거할 수 없는 호수에서는 응집제의 투여가 호수수질 개선의 임시적 대안으로 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 대한공간정보학회지
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• 제24권4호
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• pp.13-19
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• 2016

토양오염은 인간의 활동에 의해 만들어진 물질로 인해 발생하고 있으며, 인간뿐만 아니라 모든 생물에게 피해를 주고, 정화비용이 크다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서 정밀한 토양오염분석 활용을 위한 심도별 3차원 토양오염지도 구축을 제시하였다. 이를 위해 연구대상지인 부산광역시 동래구에서 기존 토양오염조사 지점의 최근린분석을 실시하였고, 0.72로 군집되는 경향을 알 수 있었으며, 이는 군집지역 이외에는 오염 값의 정확도가 보다 낮다. 이에 조사지점을 $1km{\times}1km $ 격자의 중심을 조사할 것을 제시하였고 일정한 조사지점으로 균일한 정확도를 나타낼 수 있도록 하였다. 또한, 지표면 및 지하공간에서 토양오염 기준은 5단계로 나눴으며 지표면의 경우 토양 단위 무게 당 오염물질의 양을 IDW 보간법을 이용하여 지도를 구축을 하였다. 지하공간에서의 토양오염분석은 지표면의 오염, 지형을 통한 오염물질의 흐름과 국토지반정보시스템에서 504개의 시추정보로 투수계수, 지하수위를 영향인자로 선정하였으며, 영향인자의 특성을 종합점수로 나눠 0~20점으로 산정하였다. 토층에 특성을 고려한 지표면-지하공간의 심도별 3차원 토양오염지도 구축이 가능하였고, 이후 토양오염의 지반 침투 시 전체적인 침투 분석이 가능할 것으로 판단되었다. 또한, 심도별 영향분석과 지하수 오염에 대한 보다 정확한 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• Safe Food
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• 제3권1호
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• pp.13-21
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• 2008

우리나라 학교급식의 현재 성적표를 "양적 성공, 질적 실패"로 평가할 수 있다. 2003년 학교급식이 국가적 교육사업이 되어서 초 중 고 특수학교에서 전면급식이 이루어지고 10,343개교에서 704만명의 학생에게 급식을 제공하고 있다. 현재는 양질의 학교급식을 안전하고 저렴하게 공급하고, 국가식량정책과 연계하여 효율적으로 관리하여야 할 시기이다. 그러나 학교급식 소요경비 연 2조3천억원, 영양사 7,196명 등 63,145명이 종사하는 거대한 산업군이라는 규모에도 불구하고 전체 학교의 70%만이 식당시설을 갖추고 있고 급식 만족도가 학생이나 학부모의 기대에 미치지 못하고 있으며, 식중독 발생의 원흉이 되어 국민적 질책의 대상이 되고 있는 것이 현실이다. 이 문제는 1) 영양사 업무과중에 따른 시간부족, 영양사 지식정보 부족 등에 따른 식재료 및 위생관리 소홀, 2) 냉장, 냉동, 오염/비 오염 구획 등에 필요한 시설과 설비 부족, 3) 교육인적자원부의 급식위생관리의 전문성 부족과 담당 인력 및 정책적, 재정적 지원 부족을 원인으로 볼 수 있다. 학교급식 안전대책은 아래 20대 과제를 추진하여 확보하여야 할 것이다. 전략 1은 "우수한 식재료 위생관리"로서 "급식비 인상 및 현실화, 철저한 수입 농수축산물관리, 식재료 공급 및 전처리업 자유업에서 신고제, 허가제로 전환, GAP(우수농산물관리) 제도 도입, 생산이력제도(traceability) 도입, 급식원료 "품질인증 제도" 도입, 식품원료 전처리 시 세척, 소독프로그램 보급, 학교급식 식자재기준, 규격 설정, 과학적이고 쉬운 검수지침 개발 및 보급, 신속검사키트를 활용한 주기적인 미생물 검사 의무화, 위생 전문가에 의한 검수, 식재료별로 분산된 법령과 관리제도 정비(식품안전기본법), 급식식자재 공급 유통 과정의 감시 감독 강화" 등 13개 과제를 제안한다. 전략 2는 "급식위생 확보 인프라구측"으로서 "급식종사자 전문성 확보(조리/영양/위생), 급식전담기구(학교급식진흥원 /학교급식센터 등) 설치, 급식형태 다양화(위탁/직영 균형 발전), 학교급식법 재개정, 학교급식 HACCF제도 확대" 등 4개 과제를 제안한다. 전략 3은 "급식소 시설 설비 현대화 및 환경개선"으로서 "급식시설 설비 현대화 (전처리실, 냉장고, 온장고 구비 등), 급식소 환경 개선 (상수 사용 확대 및 안전강화, 지하수 소독 강화, 정화된 공기 공급 등)" 등 2개 과제를 제안한다. 전략4는 "급식위생제도 및 관리체계 개선"으로서 "전문적 단일기관 안전관리 (식품안전처)" 과제를 제안한다.

• 한국광물학회지
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• 제15권3호
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• pp.231-240
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• 2002

미생물에 의한 금속이온의 환원은 탄소와 금속의 생지화학적 순환에 영향을 줄 뿐만 아니라 또한 금속, 방사성원소, 그리고 유기물로 오염된 지하수와 토양의 정화에 있어서 중요한 역할 가능성을 시사하고 있다. 지구의 극한 환경(예: 심해저 퇴적, 알칼리성 호수 등)에서 서식하는 철환원 박테리아를 분리하여 금속이온의 환원과 광물 형성 등의 실험에 이용하여 본 결과에 의하면, 이들 철환원 박테리아는 Fe(III), Mn(IV), Cr(VI), Co(III), and U(VI)이온 등을 환원시킬 뿐만 아니라, 자철석($Fe_3$$O_4$), 능철석($FeCO_3$), 방해석($CaCO_3$), 능망간석($MnCO_3$), 비비아나이트 [$Fe_3$($PO_4$)$_2$ .$8H_2$O], 우라니나이트(UO) 등의 광물을 형성한다. 철 환원 박테리아에 의한 광물 형성과 금속이온의 환원에 영향을 미치는 주요소는 대기의 조성, 화학 조성, 및 박테리아의 종이다. 호열성 철환원 박테리아는 철수화물과 금속이온(Co, Cr, Ni) 등을 동시에 환원시켜 금속 치환된 자철석을 합성하며, 또한 석탄회 등을 이용하여 탄산염 광물을 형성하여 대기 중의 이산화탄소를 고정하는 역할을 하기도 한다. 따라서 미생물에 의한 금속이온이 환원은 자연계에서 철과 탄소의 지화학적인 순환에 영향 미치며, 또한 미생물에 의한 자철석의 합성은 산업적으로 많은 이용가치가 있을 것으로 본다.

• 자원리싸이클링
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• 제20권3호
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• pp.28-39
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• 2011

본 고는 토양세척-폐수처리-처리수재활용의 친환경공정순환시스템에 대한 이론적인 조사와 국내외 실제적용사례를 조사하였다. 광산폐기물에 함유된 이동성과 용해성이 큰 비소 및 독성 중금속들은 주변 토양 및 지하수를 오염시킬 수 있기 때문에 오염토양은 적절하게 처리되어야 한다. 국내외에서 비소와 중금속 오염토양에 시도되었거나 성공한 기술은 반응벽체(reactive barriers) 및 복토(encapsulation), 고형화(solidification)/안정화(stabilization), 토양세척(soil washing), 식물정화기법(phytoremediation) 등이 있는데, 이 중 본고는 용액을 사용하여 토양으로부터 오염물질들을 제거하는 물리화학적인 기술인 토양세척에 대해 다루었다. 토양세척의 한가지 큰 문제점은 처리 후에 폐수가 대량으로 발생한다는 것이고, 이 폐수에는 세척용액의 리간드와 결합한 오염물질들이 함유되어 있기 때문에 추가적인 처리공정이 필요하다. 그 처리기술에는 오염물질과 세척용액의 특성에 따라 다양한 물리, 화학, 생물학적 처리가 있는데, 그 중에서 화학적 처리기술인 침전/공동침전법, 멤브레인막여과법, 흡착처리법, 이온교환처리법, 동전기처리법에 대해서 본문에 자세히 언급하였다. 마지막으로 각각의 처리법에 따라 실제 토양세척폐수처리 및 재활용에 관한 최근 국내외 연구사례 대해 소개하였고, 이러한 기술들을 바탕으로 토양세척폐수발생문제를 해결하고 수자원절감을 통한 공정의 전반적인 비용효과를 높일 수 있을 것이다.

• 한국토양환경학회지
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• 제5권1호
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• pp.3-12
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• 2000

다영역 모델은 Preferential 흐름에 대한 해석을 위하여 토양을 여러개의 공극군으로 나누고 각 토양의 수리학적 특성을 이용하여 토양내의 흐름을 표현한 방정식이다. 이 모델을 유한차분법을 이용하여 수치적으로 풀이할 때 해의 정확도와 일관성을 분석하기위해 수정등가편미분방정식(MEPDE)을 구하고, 안정성을 분석하기위해 Von Neumann법을 이용한다. 수정등가편미분방정식을 이용하여 얻은 유한차분계에 대한 평가는 모델방정식에 대하여 일관성이 있는 것으로 나타났고 모델방정식에 대한 유한차분법은 2차의 정확도를 얻었다. 모델방정식의 안정성 해석은 Von Neumann방법을 이용하여 진폭도와 위상지연을 구하고 이를 분석하였다. 유한차분계의 진폭비는 Peclet수의 변화에 관계없이 비분산적이었으며 Peclet수가 1.0일때 가장 큰 값을 나타냈고, 위상지연은 참값에 대한 빈도요소보다 더 느리게 파동함을 나타냈다. 모델방정식의 안정성 해석 결과, 모델의 영역분해는 보다 정확한 결과를 얻기 위해서 Peclet수는 1.0보다 작고 Courant수는 3.0보다 작은 범위 안에서 분해하는 것이 좋은 것으로 분석된다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권11호
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• pp.1095-1101
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• 2008

유류 및 유기용매와 같은 비수용상액체(non-aqueous phase liquids; NAPL)는 환경에 유출되어 토양 및 지하수를 지속적으로 오염시키는 오염원이 된다. 최근 새로운 NAPL 오염 정화기술로서 보고된 알코올 세정액 및 공기 동시 주입에 의한 NAPL 제거 기술을 중규모 토양칼럼시스템에서 Light NAPL(벤젠)을 대상으로 효과를 확인하는 것이 첫 번째 연구목적이며 두 번째 연구목적은 NAPL과 접촉할 경우 알코올의 분배 형태가 각기 다른 에탄올과 Tert-butanol (TBA)의 세정 효과 차이점을 평가하는 것이다. 에탄올-세정액과 공기 동시 주입 공정의 경우 중규모 칼럼 실험에서도 기존의 미세공극채널모델 실험 결과와 동일한 결과를 얻었다. 즉 에탄올 세정액과 동시 주입된 공기는 우선흐름경로에 위치하여 에탄올 세정액을 지속적으로 우선흐름경로 밖으로 밀어내었고, 이로 인하여 세정액과 NAPL의 접촉이 증대되면서 NAPL 용해를 향상시켰다. 반면 TBA에 의한 NAPL의 주요 메카니즘은 NAPL 용해보다 자유상 이동에 의해 이루어졌고 공기 동시 주입 시 NAPL 제거효과가 오히려 감소되는 것으로 나타났다. 이는 TBA의 점성력이 토양 공극 모세관 힘보다 상대적으로 커서 NAPL 및 공기를 밀어내는 정도가 큰 것으로 해석되었다. TBA는 자체의 점성력만으로 NAPL을 제거할 수 있으므로 공기에 의한 영향이 적으며 오히려 이동하는 NAPL의 진로를 공기가 방해하여 NAPL 제거효과가 적게 나타났다. 즉 알코올 세정액과 공기 동시 주입 공정의 경우 알코올의 특성에 따라 효과가 매우 다르게 나타났다.

• 한국토양환경학회지
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• 제3권3호
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• pp.55-62
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• 1998

탄화수소계 화합물이나 중금속 잔류물 등으로 오염된 토양은 토양세척방법에 의해 효과적 으로 처리할 수 있다. 본 연구에서 토양세척공정을 개발하는데 있어 토양으로부터 오염물을 분리하기 위한 몇 가지 주요 핵심 공정기술들은 채광기술과 화학공정기술의 접목을 통하여 점차적으로 개선되어 얻어졌다. 본 파일롯 규모의 토양세척장치는 공정 상 크게 네 부분으로 이루어져 있다. 1) 기계적 마찰, 2) 세척수를 이용한 세탁작용, 3) 최종세정, 4) 오염된 세척수의 재생. 장치는 현장에서 오염토양을 시간당 5톤 속도로 처리하기 위한 규모로 설계하였다. 오염된 토양 덩어리는 먼저 1차 세척부인 회전 마찰 분쇄 관을 통과하면서 개개의 토양입자로 부셔지고 다음, 교반날이 설치된 2차 세척부에서 세척수와의 강한 마찰효과에 의해 오염물의 탈착이 이루어지게 된다. 최종 단계인 3차 세척부에선 세척된 토양을 최종적으로 물분사장치를 이용하여 세정하고 오염된 세척수와 정화된 토양을 역방향으로 분리하여 각각 배출시킨다. 세척수를 연속적으로 재사용하기 위하여 오염된 세척수는 미세토의 응집, 침전과 기름성분의 부상분리가 이루어지는 세척수 처리조를 거쳐 세척부로 다시 반송되도록 하였다. 추후 이동과 운전비용을 줄이면서 현장에 적합한 토양세척장치의 적용성을 얻기 위하여 트레일러에 탑재된 이동형 토양세척장치개발에 대한 연구를 진행할 것이다.