• 자원환경지질
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• 제54권4호
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• pp.483-494
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• 2021

본 연구에서는 폐금속광산과는 달리 우려기준 전후의 낮은 비소 오염농도 분포특성을 가지는 폐석탄광산 농경지 토양을 대상으로 광해방지사업(토양개량·복원사업) 시 복토층의 두께 감소 가능여부를 벼를 식재한 담수형 컬럼실험을 통해 검토하였다. 담수 후 4개월 동안 토양용액의 pH, EC, ORP 및 무기원소(Fe, Mn, Ca, As) 농도를 모니터링한 결과 컬럼하층에서 상층으로 미치는 영향은 높지 않은 것으로 나타났다. 복토 두께에 따른 비교에서도 하층의 영향보다는 복토층 두께 변화에 따른 ORP 변화가 복토재 무기원소의 거동에 영향을 미치는 결과를 보였다. 이러한 결과는 토양용액의 거동이 상하층간 반응의 영향보다는 각 층별 나타나는 토양의 이질성에 우선하여 나타난 것으로 판단되었다. 모니터링 종료시점에서 채취한 벼 뿌리의 비소 농도는 현행 사업 조건과 같은 40 cm 두께의 복토층을 조성한 경우 컬럼하층의 안정화 처리여부에 상관없이 대조구 대비 98%가 감소되었다. 20 cm 두께의 복토층에서는 오염토의 안정화가 없을 경우 58%, 안정화처리 시 80%의 전이감소 효율을 나타내었다. 따라서 오염 농경지 토양에 대한 적정 안정화 처리를 수행할 경우 복토재의 사용량을 감소시킬 수 있으며, 경제적인 사업수행효과도 이룰 수 있을 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제24권5호
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• pp.543-548
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• 2014

대수층 함양 및 회수(Aquifer recharge and recovery)기술은 안정적으로 안전한 상수원수를 확보하기 위해 이용되는 기술의 하나이다. 이 기술을 통해 대수층에 하천수를 인위적으로 주입하여 저장하고 필요할 때 퍼 올려 상수 원수로 사용할 수 있다. 이 기술에서 주입된 물이 저장되는 동안 대수층의 토착미생물에 의해 수질이 개선되는 것을 이해하는 것은 중요하다. 그래서 본 연구에서는 실험실규모의 컬럼 반응기를 이용하여 대수층을 모사한 포화층 토양에 존재하는 미생물에 의한 $NO_3{^-}$ 제거를 조사하였다. $NO_3{^-}$는 낙동강의 대표적인 무기 오염물 중의 하나이다. 낙동강 하류에서 최근 2년간 측정된 $NO_3{^-}$ 농도 범위를 고려해서 $NO_3{^-}$ 농도를 달리한 하천수를 반응기에 주입하였다: 5.07, 6.81, 8.27, 그리고 11.07 mg $NO_3{^-}/l$. 본 연구에서 사용한 다양한 $NO_3{^-}$농도에 상관없이 유입수가 반응기에 체류하는 동안 $NO_3{^-}$는 농도가 감소되어 유출수는 1.49 mg $NO_3{^-}/l$이하로 측정되었으며 본 실험기간 동안 평균 pH 7.98을 유지하였다. 한편 abiotic control 반응기에서는 유입수에 포함된 $NO_3{^-}$ 농도와 유출수의 $NO_3{^-}$ 농도는 거의 차이가 없었다. 그래서 본 실험조건하에서 반응기로 도입된 하천수의 $NO_3{^-}$이 포화층의 미생물에 의해 제거됨을 알 수 있었다. 본 연구에서 도출된 결과는 대수층 함양 및 회수기술에서 대수층의 미생물에 의해 수질이 개선되는 것을 이해하는 데 도움을 줄 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제20권3호
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• pp.263-271
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• 2018

생활 하수 및 농축산 폐수를 통한 하천으로의 다량의 질소와 인의 유입은 부영양화를 초래하여 하천 자정작용에 악영향을 끼친다. 본 연구에서는 컬럼 실험을 통한 흡착제(활성탄, 제올라이트, 여과사)의 여재층 높이에 따른 암모니아성 질소, 인산염 제거특성을 분석하고, 밀도범함수이론(density functional theory, DFT)를 바탕으로 한 양자역학적 전산 모사를 통해 흡착제와 암모니아성질소($NH_4{^{+}}$)와 인산염($PO_4{^{3-}}$)에 대한 화학적 흡착 거동을 분석하였다. 컬럼 실험 결과, 암모니아성 질소에 대한 제거효율은 제올라이트(95.1%)>활성탄(65.8%)>여과사(10.7%), 인산염의 제거효율은 활성탄(99.6%)>제올라이트(18.8%)>여과사(10.9%) 순으로 나타났다. 제올라이트의 경우, 여재층의 높이에 관계없이 90%이상의 암모니아성 질소에 대한 높은 흡착력을 가졌고, 활성탄의 경우 여재층의 높이가 증가할수록 인과 질소에 대한 높은 흡착효율을 가졌다. DFT를 이용한 흡착제(산화 알루미늄, 활성탄, 여과사)와 영양염류($PO_4{^{3-}}$, $NH_4{^{+}}$)에 대한 흡착거동 분석결과, 제올라이트는 암모니아성 질소($NH_4{^{+}}$)에 대한 높은 흡착에너지(-6.43 eV)를 가졌다. 활성탄의 경우 여과사보다 좁은 HOMO-LUMO 밴드갭을 가져, 전자 이동에 유리한 환경을 조성하여 높은 흡착에너지(-7.10eV)로 영양염류가 제거되는 것을 확인할 수 있었다.

• 광물과 암석
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• 제34권4호
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• pp.265-275
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• 2021

토양과 지하수에서 미세플라스틱과 나노플라스틱이 검출되면서 자연환경에서의 플라스틱 입자에 대한 거동 연구 필요성이 강조되고 있다. 자연환경에서 풍화과정을 통해 생성되는 2차 나노플라스틱은 그 양이 많을 것으로 예상되지만, 토양과 지하수 내 나노플라스틱에 대한 연구는 분석 기술의 제약으로 인해 플라스틱 거동 연구가 부족한 상태이다. 이번 연구에서는 수 ng/cm² 수준의 흡착량을 측정할 수 있는 수정진동자미세저울(quartz crystal microbalance, QCM)의 광물표면-나노플라스틱 상호작용 규명연구 활용 가능성을 확인하였다. 일반 컬럼실험에서는 SiO₂ 표면과 폴리스티렌(polystyrene) 나노플라스틱의 흡착을 관찰하기 위해 담수나 지하수의 이온세기 수준을 넘거나 높은 농도의 나노플라스틱을 주입하는데, 이번 QCM 실험에서는 컬럼실험에서 측정이 불가능한 낮은 이온세기와 플라스틱 농도에서 나노플라스틱의 흡착량을 측정할 수 있었다. 광물표면과 나노플라스틱의 상호작용 나아가 토양과 지하수 자연환경에서 나노플라스틱 거동을 이해하는 데 QCM 연구가 크게 기여할 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권11호
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• pp.1180-1185
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• 2006

오염된 퇴적물로부터 인 용출 저감을 위한 최적의 capping 소재를 개발하기 위해 lab-scale 실험을 25 L 아크릴 컬럼을 이용하여 실시하였다. 실험에 사용된 퇴적물 내 입도는 8.8 $\Phi$로 매우 세립한 clay로 조성되어 있으며, 유기탄소 함량($C_{org}$)은 2%로 높다. Batch 실험에 사용된 capping 소재는 Brucite($Mg(OH)_2$), Sea sand($SiO_2$), Granular-gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$), Double layer(brucite+sand)와 Control을 30일 동안 비교 평가하였다. 실험기간 동안 용출된 인의 flux는 14.6 $mg{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, 9.5 $mg{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, 5.2 $mg{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, 4.2 $mg{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, 3.1 $mg{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$로 Control>Sea sand>Granular-gypsum>Double layer>Brucite 순으로 각각 나타났다. Brucite를 적용한 컬럼의 경우, 인 용출 제어 효율이 70% 이상 높게 나타났으며, Sea sand를 적용한 경우에는 35%의 효율만을 보였다. 특히, Brucite를 적용한 컬럼의 표층 퇴적물내 pH는 $8.0{\sim}9.5$로 다소 높게 유지되었으며, 이러한 효과는 퇴적물을 약알카리성으로 유지하여 황산염환원균이 증식할 수 없는 환경을 조성하여 생물에 독성이 있는 $H_2S$ 발생을 억제시킬 수 있다. Gypsum을 적용할 경우, 퇴적물내 빠른 초기 속성화작용의 진행과 충분한 $SO_4^{2-}$-의 공급으로 methanogenesis 진행를 저하시킬 수 있다. 따라서 Brucite와 Gypsum을 적용할 경우, 퇴적물 내 인의 존재형태가 광물(mineral)의 형태인 $Mg_5(OH)(PO_4)_3$, pyrite, apatite-mineral의 형태로 진행되어 퇴적물로부터 인의 용출을 줄일 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권4호통권37호
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• pp.629-639
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• 1998

본 연구에서는 반복재하 실물대 실험에 의해 철골 모멘트접합부(column-tree 형식)의 내진거동을 평가하였다. 시험체는 $H-600{\times}200$ (보) 및 $H-400{\times}400$ (기둥) 계열의 SS41 (SS400) 압연형강으로 제작되었으며 보에 대한 패널존의 상대강도를 실험의 주요변수로 고려하였다. 본 실험결과에 의할 때 패널존의 강도가 클수록 열등한 내진성능을 보였다. 시험체의 모멘트 접합부에서 접합부의 파괴 이전까지 발휘된 총소성회전각은 1.8 (% rad)에서 3 (% rad) 범위에 있었다. 시험체의 접합부는 보플랜지 열영향부의 파단 또는 기둥플랜지 두께방향의 뽑힘으로 인하여 파괴되었다. 비록 제한된 실험자료이긴 하나 본 연구의 결과는 보에만 항복을 유발하는 것 보다는 패널존의 항복도 허용하는 것이 접합부의 전체적 소성변형능력을 높이는데 유리할 것임을 시사한다. 이러한 실험결과를 역학적으로 설명할 수 있는 모델도 제시하고자 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.221-228
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• 2003

해성점토를 이용한 준설매립공사에 있어서 준설매립 지반의 자중압밀현상을 예측하기 위해 준설점토의 간극비-유효응력-투수계수의 관계인 구성관계 산정은 가장 중요한 사항이다. 그러나 준설매립 지반은 고함수비의 재료특성으로 인해 실험을 통한 구성관계의 산정에 많은 어려움이 발생하게 된다. 이를 위해 저응력 압밀시험기 등을 이용한 실험을 통해 산정하고자 하는 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 저응력 압밀시험기를 이용하여 구성관계를 산정하였고, 저응력 압밀시험기를 이용한 실험시 많은 시간이 소요되는 단점을 극복하고자 준설점토를 이용한 컬럼실험에서 얻어진 변수들을 바탕으로 초연약 준설매립점토의 구성관계를 산정할 수 있는 산정식에 대한 연구를 실시하였다 저응력 압밀 및 투수실험을 통해 준설점토의 구성관계를 파악할 수 있었고, 또한 침강 및 자중압밀 실험결과를 이용하는 구성관계 산정식을 통해 저응력 단계에 대한 구성관계를 얻을 수 있었으며, 저응력 압밀시험에서 얻어진 결과와의 연속성을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구의 산정식을 이용하여 간편하게 구성관계를 파악할 수 있었다. 본 연구의 구성관계 산정식을 이용하여 준설매립지반의 자중압밀현상을 예측에 이용할 수 있으리라고 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권6호
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• pp.77-83
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• 2010

본 연구에서는 화력발전소에서 발생한 바텀애쉬를 성토재로 사용하기 전 환경에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 바텀애쉬에 대한 기본 물성치는 공업분석, 원소분석, XRD, XRF를 통해 구하였고, 폐기물 용출실험, 토양오염 공정실험을 통해 바텀애쉬에 대한 폐기물 분류 및 토양오염 가능성을 평가하였다. 위 용출실험 결과는 국내 수질환경기준 및 지하수 수질기준과 비교하였고 수질오염의 가능성은 없는 것으로 평가되었다. 측정된 대부분의 중금속은 검출한도 이하였으며 $Cr^{6+}$의 경우 미량이 검출되었으나 기준치 이하였다. 컬럼실험에서는 Pb, Zn 및 황산염이 기준치를 초과하였으나, Pb과 Zn은 1 PVE 전에 모두 기준치 이하로 감소하였고 황산염은 기준치 이하로 감소하는데 최대 8 PVE의 시간이 소요되었다. 중금속의 경우 대부분이 기준치 이하이므로 문제가 없으나 황산염은 기준치를 10배 정도 초과하므로 사용에 주의를 요한다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2004년도 봄 학술발표회 발표논문집
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• pp.324-328
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• 2004

본 연구에서는 활성탄을 염화철로 표면 처리한 염화철처리 활성탄을 사용하여 지하수중의 ${NO_3}^{-}$－/-N 제거 가능성과 그 제거에 미치는 영향을 검토하고자 한 것으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 조제된 염화철 코팅 활성탄의 표면을 SEM으로 분석한 결과를 보면 활성탄의 표면에 염화철이 코팅되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 2) 통수유속이 0.5~4 BV $hr^{-1}$/로 낮을 경우는 질산성 질소 파과시점이 비슷하였으며, 통수유속이 커질수록 활성탄의 비표면적에 접하는 시간이 짧아져서 파과시점이 짧아진 것으로 사료된다. 3) 연속컬럼 실험(3.1 L)에서 통수량 약 82 L까지는 ${NO_3}^{-}$/-N의 파과시점이 나타나지 않았으며 재생액의 농도가 0.5 M-KCl에서는 약 9 L, 1 M-KCl에서는 약 7 L의 재생액이 사용되었고, 재생 후 각각의 파과시점은 약 53 L, 59 L로 유지되었다. 1 M-KCl의 재생액을 사용하여 재생하였을 경우 두번째 재사용과 재생부터 총 질산성 질소 제거량은 약 1,531~l,357 mg/kg, 탈착량은 약 1,526~1,306 mg/kg으로 일정하였다.

• 상하수도학회지
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• 제24권3호
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• pp.307-317
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• 2010

This study was conducted in order to investigate bulk organic matter characteristics and behavior of geosmin and 2-methylisoborneol (2-MIB) during riverbank filtration, which are general surrogates of taste and odor in drinking water. Column studies were used to simulate bank filtration systems. Most of the aliphatic organic matter was removed effectively after soil passage, and it is believed to be polysaccharides according to LC-OCD and F-EEM analysises. Removal efficiencies of geosmin and 2-MIB within the filtration column reached above 95%. It was found that the removal of total dissolved organic matter has a correlation with that of geosmin and 2-MIB in the near of filtration surface (about 50cm).