• 자원환경지질
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• 제45권2호
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• pp.121-135
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• 2012

본 연구에서는 자력선별 토양정화기술 공정에 적합한 토양의 최적 분산 조건을 도출하기 위하여 토성이 다른 중금속 오염토양 2종의 시료(US, JIK)를 대상으로 분산특성 및 중금속 용출 특성을 파악하였다. 분산제로는 인산염(pyrophosphate, hexametaphosphate, orthophosphate), 계면활성제(sodium dodecyl sulfate, SDS)가 사용되었으며, pH = 9~12와 농도변화(1~200 mM)에 따른 토양입단의 분산특성 및 중금속 함량을 파악하고, 효율적인 분산조건을 도출하였다. 분산용액의 pH변화에 따른 토양분산 특성은 입도변화 결과를 통하여 파악할 수 있는데, 분산용액의 pH가 12에 가까워질수록 현탁액의 점토함량이 증가하였다. 이는 pH가 상승함에 따라 PZC(point of zero charge)이상의 pH가 유지되면서 점토입자들이 분산된 상태로 유지된 것으로 여겨진다. 농도변화에 따른 토양분산 실험 결과, 농도가 증가함에 따라서 높은 점토함량을 나타내었는데, 이는 산화철, 산화망간의 PZC보다 높은 분산용액의 pH조건과 분산제의 흡착에 기인한 것으로 판단된다. 토양입자의 분산에 따른 중금속 용출은 pyrophosphate, hexametaphosphate, orthophosphate는 50 mM 이상의 농도에서, SDS의 경우 100 mM이상의 농도에서 비소 용출량이 일정하게 나타났다. 또한, 분산용액의 pH가 증가함에 따라 비소 용출량도 증가하였다. 인산염은 비소와 유사한 화학구조를 지니고 있어 토양입자표면에서 흡착경쟁을 하여 비소의 탈착을 유발하고, 계면활성제는 토양입자표면에 흡착하여 비소가 탈착되는 것으로 파악된다. 분산용액에 따른 분산효과는 pyrophosphate > hexametaphosphate > SDS > orthophosphate의 순으로 나타났다. 결과적으로 분산효율 및 비소용출량을 고려한 최적의 토양분산용액 조건은 pH 11, 10 mM pyrophosphate로 판단된다. 이러한 결과들은 고구배 자력선별 기술을 이용한 토양정화 공정을 최적화하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제24권2호
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• pp.95-101
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• 1991

강우량이 각기 다른 지역에서 발달하여 토양 중 무정형광물및 토양수분 보존 능력의 특성이 다른 두 종류의 Typic Hydrandepts (Akaka, Hilo 토양)과 한종류의 Ustollic Camborthid (Kawaihae 토양)를 사용하여 pH에 따른 토양분산도의 변화를 조사한 결과는 다음과 같다. 각 토양의 Z.P.C. 에서 어느쪽으로든지 토양 pH가 떨어짐에 따라 분산도가 증가 되었으나, Kawaihae 및 Akaka 토양에 있어서는 Z.P.C. 보다 낮은 pH 값에서는 침전현상을 보였다. 또한 $P_2O_5$를 시용한 건조는 토양의 분산도를 감소시켰으며, 그 감소 정도는 토양의 무정형광물 함량과 비례하여 Akaka>Hilo>Kawaihae토양의 순이었으며, 이는 무정형광물에 기인한 불가역적 건조 특성에 의한 것이었다. 토양 분산도는 입자간의 인력및 반발력에 의하여 결정되는 것으로 DLVO설에 의하여 설명되어 진다. 즉 토양 입자간에 이미 결정된(토양 용액의 전해질에 대하여 독립적임) 인력에 대하여 토양 용액의 전해질의 종류및 농도에 따라 결정되는 정전기적 반발력의 대소에 의하여 결정되어지는 것으로서 전해질의 농도가 높으며 입자의 전하가 발달하여 입자간 정전기적 반발력이 증가하여 토양분산도가 증가한다. 따라서 토양의 음 양전하의 양이 동일하거나 또는 전하 발달이 없는 점인 Z.P.C. 에서 토양은 항시 침전하여 이에서 멀어질수록 분산도가 증가하였다. 그러나 Akaka, Kawaihae 토양에 있어서는 Z.P.C. 보다 낮은 pH에서는 전하 발달은 있으나 그 정도가 극히 낮고 또한 전해질(HCl)의 농도증가에 따른 이온확산이중층의 두께 감소에 따라 입자간의 인력을 증가시켜 분산도를 감소시켜 침전현상을 나타내었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제13권2호
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• pp.65-70
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• 1980

우리나라 토양(土壤)의 입도분석(粒度分析)에 적합(適合)한 분산제(分散劑)를 선정(選定)하기 위하여 대표토양(代表土壤) 18점(点)에 대(對)한 표토(表土) 및 심토(深土)의 입도분석(粒度分析) 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 토양입자(土壤粒子)가 작을수록 분산제별(分散劑別) 분산능력(分散能力)의 차이(差異)가 커지는 경향(傾向)으로 점토입자(粘土粒子)(<0.002mm)의 분석치(分析値)에 있어서 분산제(分散劑)에 따라 차이(差異)가 컸었다. 2. 분산율(分散率)은 Sodium Pyrophosphate가 가장 높고 다음으로 Sodium Hexametaphophate, Ammonium Hydroxide, Sodium Hydroxide, Sodium Oxalate 순(順)이었다. 3. Sodium Hexametaphosphate는 Volcanic Ash Soil만을 제외(除外)하고 우리나라 모두 토양(土壤)의 입도분석(粒度分析)에 있어서 분산제(分散劑)로써 사용(使用)할 수 있을 것으로 본다. 4. Volcanic Ash Soil의 분산율(分散率)은 분산제(分散劑)를 사용(使用)하지 않은 경우보다 오히려 감소(減少)되는 경향(傾向)이 있으므로 이의 분산방법(分散方法)의 선정(選定)에는 특별(特別)한 주의(注意)가 요망(要望)된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권6호
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• pp.28-34
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• 2006

자갈, 모래, 실트 및 점토의 입도분포가 다른 3종류의 토양시료(자갈모래/실트점토의 비율 : S-1 토양 24.5, S-2 토양 4.48 및 S-3 토양 0.4)에서 염소이온($C^{-1}$)을 이용한 실내주상실험이 수행되었다. 실내주상실험의 결과를 이용하여 3종류 토양의 입도와 수리분산기작의 상관성이 연구되었다. 실내주상실험에 의한 시간에 따른 염소이온의 농도이력은 가우시안 함수가 적합하였으며, 염소이온의 상대농도가 1.0으로 수렴하는데 경과된 시간은 S-1 토양에서 0.7시간, S-2 토양에서 6.3시간 및 S-3 토양에서는 389시간 이었다. 토양종류에 따른 농도이력곡선 함수에 의해 평균선형유속, 종분산계수 및 종분산지수가 산정되었다. 종분산계수는 S-1 토양에서 $1.20{\times}10^{-4}\;m^2/sec$, S-2 토양에서 $8.87{\times}10^{-7}m^2/sec$, S-3 토양에서는 $1.94{\times}10^{-9}\;m^2/sec$로 산정되었다. 염소이온의 분자확산계수와 토양평균입경에 의해 산정된 페클릿수는 S-1 토양에서 $2.59{\times}10^2$, S-2 토양에서 $6.27{\times}10^0$, S-3 토양에서는 $1.35{\times}10^{-4}$이었다. S-1 토양에서는 역학적인 분산이 지배적이며, S-3 토양에서는 분자확산이 지배적인 것으로 나타났다. S-2 토양에서는 역학적인 분산과 분자확산이 동시에 발생하지만, 역학적인 분산이 우세하였다. Bijeljic et al.(2004)에 의해 보고된 페클릿수 대 $D_L/D_m$의 그래프에 본 연구에서 산정된 값들을 도시하여 비교 분석한 결과, S-1 및 S-2 토양시료는 페클릿수에 대한 $D_L/D_m$의 값이 2.0 order 이상 높게 나타났으며, S-3 토양시료는 페클릿수가 $1.35{\times}10^{-4}$으로 매우 낮아 그래프에 표시되지 않았다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.795-806
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• 1998

토양수분은 기후, 토양 및 지표면의 조건 등에 의해 영향을 받는다. 특히, 급격한 도시화 및 산업화의 영향으로 다른 영향인 자들 보다 지표면 조건의 변화가 크게 바뀌고 있다고 할 수 있으며 본 연구에서는 이러한 지표면 조건의 변화가 토양수분에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 간단한 토양수분 동역학 모형을 이용하여 평가해 보았다. 먼저, 본 논문에서는 토양수분의 시간적 공간적 통계특성을 정량화 해보기 위해 논문의 전반부를 Washita ’92 자료 및 Monsoon ’90 자료의 1차원 및 2차원의 통계적 특성을 정리하는데 할해하였으며, 논문의 후반부에서 지표면 조건의 변화를 모형 매개변수의 통계적인 특성을 변화시킴으로서 고려하고 각각의 경우 토양수분이 어떻게 반응하는가를 살펴보았다. 사용된 모형은 선형저수지의 개념에 토양상층에서의 공간적 거동을 고려하기 위하여 확산의 개념을 도입하여 구성된 모형이다. 모형의 주요 매개변수는 손실률과 확산계수로 나타나고, 이들은 관측자료의 통계특성을 이용하여 추정될 수 있다. 지표면 조건의 변화는 모형의 매개변수에 다양한 통계특성을 적용하고 고려하게 된다. 특히, 본 연구에서는 지표면 조건의 평균적인 변화보다 이의 공간적인 분산도의 변화에 초점을 맞추어 분석하였다. 이는 평균적인 지표면 조건의 변화는 선형저수지의 이론에 근거하여 그 영향을 쉽게 판단할 수 있기 때문이다. 본 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 지표면 상태의 분산도가 커질 경우 토양수분은 더 쉽게 손실된다, (2) 토양수분의 분산도는 모의 초기에 강우의 영향으로 크게 나타나나 시간이 경과함에 따라 감소하고 점차 지표면 상태의 분산특성를 나타내게 된다, (3) 지표면 유출이나 토양상층에서의 토양수분 이동에 따른 확산의 영향은 지표면 유출이 존재하는 강우기간으로 제한되며 전체적으로 토양수분의 변화에 미미한 영향을 미친다.

• 지질공학
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• 제16권1호
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• pp.15-21
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• 2006

야외에서 관찰되는 화강암 기원의 사질 토양시료들에 대한 광물학적 관찰과 입도 분석이 실시되었으며 변수두법에 의해 그들 토양시료들의 투수계수를 측정하였다. 측정된 수리 전도도 값과 토양시료들이 가지는 입도분포 특성과의 관계에 대한 상호 연관성을 정의하였다. 화강암으로부터 풍화된 토양의 입도분포에 의하면 토양은 sand와 loamy sand에 해당되며 변수두 실내 투수시험에 의해 측정된 투수계수는 $1.15X10^{-5}\sim7.31X10^{-4}cm/sec$의 범위로 이는 sand와 silt의 영역에 해당된다. 시험에 사용된 사질토양의 투수계수는 토양의 평균입도 보다는 입도분산과 더 강한 상관관계를 가지고 있음이 뚜렷하게 관찰되며 입도분산도가 증가할수록 투수계수가 감소하는 경향이 뚜렷하다. 연구결과 평균입도가 $0.38\sim1.97mm$인 화강암 기원의 사질토양은 투수계수와 입도분산의 상호관계에 있어서 $y=6.0E-5x^{-1.4}$의 추세선과 잘 일치하고 있음이 밝혀졌다. 이는 실제로 야외에서 관찰되는 토양시료의 입도분산에 대한고려 없이 평균입도만을 이용한 투수계수 예측은 큰 오류를 범 할 수 있음을 지시해 주는 것이다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2001년도 추계학술발표회
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• pp.239-243
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• 2001

대수층에서 오염물질의 이동은 대류, 확산, 흡착 등의 물리화학적 현상에 영향을 받는다. 지하수 유동과 오염 물질 운송에 관련된 분석은 지하수 자원의 관리와 평가, 복원사업에 필요한 요소이다. 본 연구의 목적은 사질대수층에서의 2차원 plume 모니터링을 통하여 오염운의 관측치와 모사치를 비교하므로써 종분산지수와 종/횡분산지수비를 결정하는 것이다. 실내 자유면 대수층 실험에서 MT3D를 이용한 case study로부터 추정된 종분산지수는 0.4 cm였으며 횡/종분산지수비는 1/5로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권1호
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• pp.57-63
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• 2007

토양의 입단은 토양의 물리적 구조를 형성함에 있어서 매우 중요한 특성이며 토양의 양분 및 수분의 이동 및 토양관리방법 등과 매우 밀접한 연관이 있다. 그러나 토양의 입단과 토양특성에 대한 상호관계에 관한 연구가 매우 미흡하다. 본 연구에서는 토양의 내수성 입단과 토양 물리화학적 특성관계를 구명하고자 토양의 토양물리 화학성과 함께 내수성 입단을 측정하여 상관관계를 분석한 결과, 토양의 내수성 토양입단형성에 미치는 토양물리성 입자 중 미사($r=0.82^{***}$)와 점토($r=0.75^{***}$) 함량은 유의성이 있는 정의 상관을 보였으며, 모래($r=-0.82^{***}$)는 유의성 있는 부의 상관을 나타내었다. 토양화학적 특성은 Ca > Mg > CEC > OM > K > Al 순으로 내수성 토양입단 함량과 통계적으로 유의한 상관성을 나타내었다. Middleton의 분산율 (0.05mm 이하)과 내수성 토양입단함량과는 통계적으로 유의한 상관 ($r=-0.76^{***}$)을 나타내었다. 내수성 입단 함량 추정을 위한 Middleton의 분산율의 유의한 회귀모형이 산출되었다 (Y=-0.79X+96.49; $r^2=0.58^{**}$). 결론적으로, Middleton의 분산율을 이용하여 토양의 내수성 토양 입단함량을 간편하고 빠르게 측정할 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 1999년도 추계학술발표회
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• pp.61-64
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• 1999

산성침출수에 의한 광산폐기물 매립지 근처의 지하 환경의 오염 및 대처 방안의 효과를 수치적으로 예측하였다. 이를 위하여 지하토양에서 Darcy 법칙을 사용한 침출수의 흐름과 이산-분산에 의한 오염물질의 이동현상을 예측하기 위하여 Galerkin 유한요소법을 활용하였다. 토양오염의 지연을 위하여 석회석 차수막을 연직형과 수평형을 도입하여 그 효과를 조사하였다. 수평차수막에서의 수착이 오염물질의 이동을 지연시키는데 상당한 효과가 있는 것으로 나타났다. 반면에 연직차수막은 지하수의 우회유동으로 인한 오염물질의 확산이 가중되고 있는 것으로 예측되었다. 전반적으로 침출수의 흐름은 광산매립지 제방 근처에서 강하게 일어나는 것으로 나타났다. 이를 근거로 차수막의 효과적인 설치방안이 고안되어야 할 것으로 보인다.

• 한국환경농학회지
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• 제37권4호
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• pp.317-323
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• 2018

우리나라 관개논의 여름철 강우기 Middleton's 분산성 점토는 불검출 ~ 4.8%의 범위로 나타났으며 최대값은 점토 함량 18% 이상 토양에서 나타났으나 점토 분산성은 점토 함량 18% 미만 토양에서 높게 나타났다. 대상지역의 60%에서 40마력이상 농기계를 사용한 경작연수가 길수록 분산성 점토 함량이 높은 값을 나타내었다. 단, 치환성 나트륨 함량 퍼센트의 차이가 큰 간척논은 예외로 나트륨함량이 높을수록 분산성 점토가 높았다.