• 한국지반공학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.39-47
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• 2021

최근 효소 기반 탄산칼슘 침전(EICP) 기법은 시멘트 기반 지반보강공법의 대안 중 하나로 간주되어 왔다. 하지만 EICP 기법에서 발생하는 환경 유해 부산물인 암모늄 이온의 배출에 대한 문제는 해결되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 칼슘 치환 제올라이트를 사용하여 환경 유해 부산물이 없는 EICP(Ze-EICP)의 실험적 연구를 수행하고자 한다. 실험결과는 칼슘 치환 제올라이트를 사용하는 Ze-EICP가 염화칼슘을 사용하는 EICP와 비교하여 암모늄 이온은 96.96%가 제거되었으며, 거의 동일한 양의 탄산칼슘이 침전되었음을 보여주었다. 또한 Ze-EICP는 제올라이트의 조밀화와 탄산칼슘의 고결화로 인해 EICP 대비 높은 강도증진 효과를 보여주었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.51-57
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• 2012

본 연구에서는 친환경적인 그라우트재의 개발을 위하여 연약지반에 대한 바이오그라우트 가능성을 확인하고, Bacillus Pasteurii 균을 이용하여 탄산칼슘 침전 효과를 분석하였다. 연약지반에 미생물의 탄산칼슘 침전을 이용하여 바이오그라우트에 미치는 영향을 알아보기 위해 4가지 시료의 조건(멸균 시료, 비멸균 시료, 반응용액과 미생물용액의 선처리 혼합시료, 반응용액과 미생물용액의 후처리 혼합시료)으로 실험되었다. 전자현미경(SEM), EDX와 X선 분석 회절기(XRD)를 이용하여 연약지반 시료의 분석을 수행하였고, 이러한 연구결과를 바탕으로 탄산칼슘 침전을 이용한 미생물 처리 공법은 바이오그라우트의 특성을 개선하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권9호
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• pp.61-69
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• 2017

본 연구에서는 사질토에서의 EICP에 의한 탄산칼슘 침전량을 정량적으로 평가하였다. 생성된 탄산칼슘은 염산과의 반응에 수반되는 이산화탄소 기체 압력 증분을 통해 간접적으로 측정하였으며, 이는 반응이 진행됨에 따라 특정 값으로 수렴하는 경향을 보였다. EICP 용액으로 포화된 주문진표준사의 전단파 속도 및 전기전도도값은 측정된 탄산칼슘량의 수렴시간보다 선행하여 일정한 값에 도달함을 확인하였다. 결정화 모델은 탄산칼슘이 흙 입자간 접촉점과 입자표면에서 생성됨을 나타내며, 이를 통해 최종 전단파 속도 및 최종 전기전도도에 도달하는 시간과 탄산칼슘 생성량의 수렴시간 간의 불일치가 설명 가능함을 보였다. 또한, 용액 농도 0.5g/L를 이용한 최종 전단파 속도는 0.1g/L의 것보다 224% 높은 효율을 나타내었다. 더불어 효소의 농도와 무관하게 전기전도도와 전단파 속도의 상관관계가 있음을 확인하였으며 주사전자현미경과 X-ray CT 이미지 분석을 통해 생성된 탄산칼슘의 공간적 분포를 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제10권2호
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• pp.166-170
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• 2000

굴 패각으로부터 탄산가스 화합법에 의해 제조된 결정질의 침강성 탄산칼슘을 출발원료로 하여, 습식법으로 비정질 탄산칼슘을 제조하였으며 그리고 형상제어를 행하였다. 그 결과 비정질 탄산칼슘은 결정질의 침강성 탄산칼슘을 묽은 염산용액으로 용해시킨 뒤 여기에 묽은 소다회 용액의 급속한 혼합, 침전 및 비속적인 여과과정에 따라 제조할 수 있었다. 그리고 니상 상태의 비정질 탄산칼슘을 이용하여 반응온도; 2~$85^{\circ}C$, 반응시간;5~60분의 범위에서 각각 결정화시켜 입방형, 침상형, 방추형, 구형, 판상형의 결정질 탄산칼슘을 선택적으로 제조하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.17-28
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• 2020

본 연구는 효소에 의한 요소 분해를 통해 생성되는 탄산칼슘 침전(EICP)을 지반 내에 유도했을 때의 지반개량 효과를 실내실험으로 분석하였다. 먼저, EICP 용액의 최적 혼합비를 결정하기 위하여 용액 주 재료인 요소, 염화칼슘, 우레아제 농도를 달리했을 때 생성된 탄산칼슘 양을 비교하였다. 다음으로, 산정된 최적 혼합비의 EICP 용액으로 처리된 사질토의 전단 강성도 및 강도를 전단파 속도 측정과 삼축압축시험을 통해 평가하였다. 전단파 속도 측정은 EICP 반응 시간 동안 수행되었으며, 이를 통해 탄산칼슘 침전에 따른 전단 강성도의 발달을 확인할 수 있었다. 삼축압축시험은 압밀배수조건에서 EICP 처리된 시료 그리고 처리되지 않은 시료에 대하여 수행되어, 최종적으로 마찰각 및 점착력을 비교하였다. 마지막으로 X-ray CT 및 SEM 촬영을 통하여 EICP 처리된 시료 내의 탄산칼슘을 시각적으로 조사하였다. 실험 결과, EICP 반응 시작 후 6시간이 지나면 처리된 시료의 전단 강성도는 처리되지 않은 시료에 비하여 19~31배 증가하였다. 또한 EICP 반응에 의해 생성되는 탄산칼슘의 양이 증가할수록 점착력은 증가하는 반면 마찰각은 감소하는 경향을 관찰하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권11호
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• pp.59-64
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• 2011

배수공의 막힘 현상은 노후화된 터널의 가장 큰 문제점으로 보수 대책 공법이 시급한 실정이다. 현재는 Water Jet Cleaning과 배수공내 초고압수를 분사하는 방식 등으로 배수공내 생성된 스케일을 제거하고 있다. 하지만 이러한 공법은 비용이 비싸고 주기적으로 관리가 필요하다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고 영구적으로 배수공내 침전물 생성을 방지하기 위하여 자화장치와 퀀텀스틱 신기술을 적용하여 배수공내 스케일의 주성분인 탄산칼슘($CaCO_{3}$) 침전물을 SEM분석과 XRD분석을 통하여 관찰하였다. SEM분석과 XRD분석 결과, 자화장치를 적용하였을 경우 탄산칼슘($CaCO_{3}$)의 생성입자가 Calcite에서 Aragonite로 변화하는 것을 볼 수 있었으며, 퀀텀스틱의 경우에도 육안으로 관찰하였을 경우 스케일의 생성량이 확연히 줄어들었음을 볼 수 있었다. 전반적으로, 자화장치와 퀀텀스틱을 이용하여 배수공 내 침전물 생성을 방지하는데 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권8호
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• pp.7-16
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• 2023

본 연구는 매립지 침출수 내 황산염 농도를 저감하기 위해 친환경 지반개량 공법인 Enzyme Induced Carbonate Precipitation(EICP) 공법을 활용하였다. 황산염의 화학적 침전을 유도하기 위해 충분한 탄산칼슘을 생성함과 동시에 여분의 칼슘 이온을 남길 수 있는 최적의 EICP 혼합비가 계산되었다. 최적 혼합비로 처리된 사질토 시편에서 황산염 침전이 전단 강성도에 미치는 영향을 확인하고자 전단파 속도를 측정하였고 전단파 속도 측정은 EICP 반응 및 황산염 반응 시간동안 수행되었다. 실험 결과, 생성된 침전물에 따른 전단 강성도의 발달을 확인하였고 주사전자현미경(SEM)으로 침전물의 유형 및 패턴을 시각적으로 관찰하였다. 고순도 우레아제의 대체제로서 백태가루를 효소로 사용한 EICP 용액의 경우 고순도 EICP 용액과 동일한 탄산칼슘 생성 효율에서 보다 낮은 황산염 제거 효율을 보였는데 이는 백태가루에 포함된 불순물이 석고의 침전을 방해하기 때문이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.75-84
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• 2011

흙 속에 존재하는 미생물 중에는 탄산칼슘과 같은 광물질을 생성시키는 미생물이 있으며, 이렇게 생성된 탄산칼슘은 지반 내의 공극에 침전되어 수밀성을 높이거나 지반을 고결시킬 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 미생물이 지반 내에서 광물질을 어느 정도 생성하는지와 생성된 광물질이 지반의 강도에 어떤 영향을 미치는지 분석하였다. 현장지반의 약한 고결상태를 모사하기 위하여 모래에 3%의 시멘트를 섞어 3일 동안 양생시킨 원형공시체를 제작하였다. 약하게 고결된 공시체에 Sporosarcina pasteurii 균 용액을 20일 동안 최대 10회 반복 주입한 다음 공시체의 일축압축강도와 공극을 채운 광물질을 분석하였다. 미생물을 1회 주입한 경우 공시체의 일축압축강도는 미생물이 들어가지 않은 경우보다 5% 정도 증가하였으나, 2회 이상 주입할 경우 강도는 오히려 감소하였으며 주입 횟수가 증가할수록 일축압축강도는 계속 감소하여 최대 50%까지 감소하였다. 미생물을 반복 주입할 경우 주입 횟수에 따라 고결모래 내에 탄산칼슘이 지속적으로 생성되면서 공극을 채우는 정도가 증가하였다. 하지만, 약하게 고결된 지반 내에 탄산칼슘이 일정 이상 침전될 경우 강도는 오히려 감소하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권4호
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• pp.174-178
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• 2008

본 연구에서는 균일침전법으로 합성된 $CaCO_3$를 하소한 후 수화시키는 방법을 이용하여 소석회를 제조하였다. 소석회를 제조하기 위하여, 염화칼슘$(CaCl_2)$과 우레아(Urea)가 출발 물질로 사용되었으며 염화칼슘 수용액과 우레아 수용액을 혼합하여 가열하는 동안 반응용기 내에서 탄산칼슘이 합성되었다. 침전물들을 여과하고 증류수와 에탄올로 수 차례 세척하였으며 건조시켰다. 소석회는 하소된 탄산칼슘의 수화과정을 통하여 합성되었다. 최적의 합성조건을 선정하는데 있어 실험의 잡음인자를 최소화하고 결과를 통계적으로 추론할 수 있는 실험계획법(다구치 실험계획법)을 이용하였다. 제조된 탄산칼슘을 $1000^{\circ}C$에서 30분 동안 하소시킨 후 에탄올 및 옥살산이 첨가된 증류수로 수화시킴으로써 결정입자 크기가 약 50 nm인 소석회를 제조할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제38권3호
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• pp.273-284
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• 2005

소석회$(Ca(OH)_2)$사 탄산칼슘$(CaCO_3)$을 응집제로 이용한 화학적 응집/침전법으로 지하수로부터 중금속을 제거하는 실내실험을 실시하였다. 비소(As), 카드뮴(Cd), 망간(Mn), 납(Pb), 아연(Zn)으로 오염시킨 인공오염수로부터 중금속을 제거하는 배치 실험 결과, 소석회를 이용한 경우, As과 Mn의 제거 효율은 $0.3\;wt.\%$소석회 첨가만으로 $90\%$ 이상을 나타내었으며, Cd와 Zn의 경우 $0.5\;wt.\%$ 첨가 시 약 $75-85\%$온의 제거 효율을 나타내었다. 탄산칼슘을 첨가한 경우 소석회 첨가에서 제거율이 비교적 낮았던 Pb의 제거율이 매우 높게 나타나 $0.1\;wt.\%$의 첨가만으로 거의 $100\%$를 제거할 수 있었으며, Cd의 제거율도 소석회보다 높게 나타나 $1.0\;wt.\%$ 첨가시 $93\%$이상의 제거율을 나타내었다. 그러나 As, U, Zn의 제거율은 약 30- $50\%$정도로 낮게 나타났다. 대형 칼럼 반응조를 이용한 중금속 제거 실험에서는, 응집제를 오염지하수에 첨가한 후 응집제의 확산 유도와 응집제와 응집할 입자간의 접촉을 위해 급속 교반하였으며, 교반으로 인해 성장된 플럭(floc)의 침전을 유도하여 상등액과 침전입자를 분리함으로써 오염지하수로부터 중금속을 제거하였다. 소석회를 첨가한 칼럼실험의 경우, 앞서의 배치실험 결과와 같이 As는 $1wt.\%$의 소석회 첨가에 의해서 침전 30분 이후에 $99\%$이상의 제거 효율을 나타내었다. Cd, Mn, Zn도 $80-85\%$의 제거효과를 나타내어 높은 제거 효율을 나타내었으나, Pb의 제거 효율은 배치 실험의 결과와 같이 낮아 약 $40\%$내외를 유지하였다. 소석회 침전 슬러지를 재활용하여 중금속 제거 실험을 반복 실시한 결과도 As, Mn, Cd에 대해서는 침전 슬러지 재활용 2회까지 평균 $90\%$이상의 높은 제거율을 나타내었으며, Zn에 대해서는 $70\%$내외의 제거율을 나타내었다. 탄산칼슘을 이용한 칼럼실험에서는 Cd와 Pb의 경우 제거 효율이 높아, 침전 후 30분 이내 에 $95\%$이상이 제거되었다. Zn은 $57\%$의 제거율을 나타내었으며, As와 Mn은 제거율이 낮아 약 $40\%$정도가 제거되었다. Fe와 Mn의 농도가 매우 높은 울산지역의 실제 매립장의 오염지하수를 대상으로 $1wt.\%$의 소석회를 이용한 칼럼실험 결과, 두 원소 모두 $96\%$이상의 제거율을 나타내어 소석회를 이용한 응집/침전법의 중금속 오염지하수 정화 효율이 매우 뛰어난 것으로 나타났다