알루미늄 호일 부식 실험을 이용하여 초음파 토양 세척 공정의 설계를 위한 기초 연구가 수행되었다. 36 kHz 초음파 발생 모듈이 하부에 장착된 대형 초음파 반응기에 파이렉스 재질의 소형 반응기를 위치시키고 글라스 비드 크기(1, 2, 4 mm), 파이렉스 반응기 내 글라스 비드 높이(5, 10, 15, 20 mm), 글라스 비드 위 물 높이(5, 10, 15, 20 mm) 등의 다양한 조건에서 실험을 진행하였다. 실험 결과, 글라스 비드의 입자 크기가 클수록, 글라스 비드 위 수위가 증가할수록 알루미늄 호일의 부식 정도가 크게 증가하였는데 이는 입자가 클수록 빈 공간이 많이 생겨 초음파 감쇠 현상이 덜 일어나게 되기 때문이며, 또한 수위가 증가할수록 동일한 에너지 유입 조건에서 초음파 캐비테이션 현상이 보다 활성화되기 때문으로 판단되었다. 그러나 글라스 비드를 지나면서 초음파 감쇠 현상이 심하게 일어나 알루미늄 호일의 부식 정도가 상대적으로 매우 약하게 확인되어 부식이 활발하게 일어나는 반응기 하부, 즉 심각한 초음파 감쇠 현상이 일어나지 않는 바닥 부분으로 입자들을 지속적으로 보낼 수 있는 기계적 교반 등의 방안이 제안되었다.
공용화기사격장 내 중금속 오염물은 대부분 탄두원형으로 존재하거나 입자로 존재하는 금속조각편이며 이들 미세한 금속입자들은 오랜 기간 풍화되어 표면이 산화물 또는 탄산화물로 존재할 가능성이 매우 높다. 특히 사격장 토양에서 대표적 오염물질인 납은 연성이 높아 무르고 잘 늘어나므로 더 미세입자로 존재한다. 따라서 물리적 세척 실험으로 입도분석, 입경별 중금속농도, 금속물질 성분분석, 비중, 자력, 부상선별의 적용성 평가를 실시하였다. 금속파편의 경우 FESEM분석과 무게측정결과 납은 무른 특성에 따라 얇게 조각나고 편모양의 구조로 비슷한 면적의 구형 토양보다 무게가 더 적게 나가는 것을 확인하였으며 비중선별 적용성이 높은 것을 확인할 수 있었다. 이 결과를 적용하여 하이드로사이클론을 이용한 정화효율평가 결과 1회 71%, 2회 80%, 3회 91%의 누적 정화효율을 보였다. 이에 비해 자력선별은 17%의 낮은 효율을 보였고 부상선별은 입경 0.5 mm 미만으로 선별한 대상토는(-35 mesh) 39%로 비교적 높은 효율을 보였으나 입경 2 mm 미만으로 선별한 대상토의(-10 mesh) 효율은 16%에 불과하였다. 토양세척의 대상 처리입경은 2 mm ~ 0.075 mm로 입도구분을 추가로 하여 실규모 장치에 적용하여야 하며 이는 설치비용과 공정이 추가로 구성됨에 따른 관리가 필요할 것으로 분석되었다. 결과적으로 공용화기사 격장 오염의 토양정화는 탄두 원형을 유지한 탄두는 5.56 mm 이상으로 자갈입경보다 크므로 고비중을 이용한 비중선별을 실시하고, 금속파편으로 존재하는 오염물질은 얇게 조각나고 편모양의 구조로 같은 입경의 토양보다 무게가 더 적음에 따라 토양세척의 하이드로사이클론을 이용하여 분리하여 처리할 수 있음을 확인할 수 있었다.
온실의 피복자재는 소재에 따라 분진의 오염정도가 다르다. 또한 세척을 하는 방법도 소재의 특성에 따라 다르게 하여야 한다. 즉 폴리에틸렌이나 염화비닐과 같은 플라스틱 필름 종류는 강산이나 강염기의 특성을 가진 세척제나 염소와 황이 포함된 유기인제를 포함한 세척제를 사용할 경우 내구성이 급격히 떨어져 파손의 우려가 있을 뿐만 아니라 토양오염의 원인이 되기도 한다. 반면에 인력이 많이 소모되는 손세척방법은 농가에서 쉽게 이용하기가 곤란하다. (중략)
In a previous study, we assessed the feasibility of ferric chloride ($FeCl_3$) as a washing agent in bench-scale in-situ soil washing to remove Pb from agricultural paddy soil. Herein is a subsequent study to evaluate variations in soil properties after $FeCl_3$ soil washing in terms of fractionation and bioavailability of Pb and chemical properties of the soil. After soil washing, the soil pH decreased from 4.8 to 2.6 and the exchangeable fractions of Pb in the soil increased from 12 mg/kg to 15 mg/kg. Variations in the Pb fractionation of the soil increased Pb bioavailability by almost three-fold; however,the base saturation decreased by 75%. The concentrations of total nitrogen and available phosphate were similar before and after soil washing. The available silicate concentration significantly increased after soil washing but was two times lower than that of soil washed with HCl, which is widely used as a washing agent. This indicates that $FeCl_3$ can be an acceptable washing agent that protects the soil clay structure. The results suggest that soil amendment, such as liming, is needed to recover soil pH, reduce mobility of Pb, and provide exchangeable bases of Ca, Mg, and K as essential elements for the healthy growth of rice plants in reused soil that has been washed.
본 연구에서는 폐광산지역에서 발생되는 폐기물인 광미를 대상으로 토양세척공정을 이용하여 다양한 세척용매와 농도, 그리고 추출시간에 따른 중금속의 추출특성을 파악하였다. 세척용매로는 물, HCl(0.1, 0.3, 1.0 N), EDTA(0.01, 0.05, 0.1 M), SDS(0.1, 0.5, 1.0%)를 이용하였다. 그 결과, 물과 SDS 용매에서 Zn과 Cd이 Pb과 Cu보다 높은 추출효율을 보였지만, 전체적으로는 1%이하로 중금속의 추출에 효과적이지 못하였다. 그러나, SDS에서 Pb과 Cu의 추출효율은 추출시간이 길어질수록 증가하였다. HCl과 EDTA를 이용한 중금속의 추출은 물과 SDS보다 빠른 추출경향을 보였고, 대부분의 중금속이 6시간 이내에 추출되었으며 용매의 농도와 무관하였다. 6시간 이후에는 느린 추출경향을 보였지만 세척용매의 농도에 따라 좌우되었다. 또한, 용매의 농도가 증가할수록 추출경향은 빨라졌고, 추출 효율도 증가하였다. 추출효율은 1.0 N HCl에서 Cd>Pb>Zn>Cu로, 0.1M EDTA에서 Pb>Cd>Zn>Cu 순으로 높았다. 농도증가에 따른 추출효과는 HCl에서 Pb이, EDTA에서 Pb과 Cd이 가장 컸으며, 중금속제거를 위한 6시간이상의 추출은 비효과적이었다.
월정사팔각구층석탑 부재인 화강암의 구성광물은 석영, 사장석, 미사장석, 흑운모이다. 이 석탑은 금속 장식물과 보조물에서 생성된 녹흔에 의한 황갈색 변색과 기단부와 옥개석 상부에 서식하는 침해생물로 인하여 표면이 훼손되어 있다. 세척 예비실험 결과 옥살산을 사용한 습포법은 제거횟수에 따라 철이온의 용출량이 증가하고 암석의 구성성분인 Mg, Al, Ca 이온의 용출량은 미약하므로 이 세척법은 제거횟수가 증가함에 따라 제거효과가 높고 암석에 끼치는 영향은 미미하다고 판단된다. 침해생물 제거에 이용한 건식세척은 생물제거는 가능하나 미소토양 제거가 어렵고, 증류수를 사용한 습식세척은 미소토양 제거가 가능하였다. 이를 근거로 보존 처리에서 침해생물은 건식세척과 습식세척으로 제거하였고 녹흔은 옥살산을 사용한 습포법으로 제거하였다. 그리고 녹흔의 원인이 되는 금속물의 녹을 물리적으로 제거한 후 철제 금속물은 renaissance wax를 사용하고, 동제 금속물은 B.T.A법을 사용하여 방청처리 하였다.
중금속으로 오염된 폐 광산에서 중금속(카드뮴, 구리)에 내성을 가지는 총 9개의 균주를 순수 분리한 후, 스크린 테스트를 거쳐 고효율의 중금속 제거 균주 JH1을 선별하였다. JH1 균주는 형태학적, 생리 생화학적 특징, 지방산 분석 그리고 16S rDNA 분석결과 Ralstonia eutropha JH1으로 동정되었다. 카드뮴으로 오염된 토양을 구연산(10 mM, pH 6.0)으로 세척 한 후, 그 세척수(카드뮴 110 mg/L)에서 균 농도(0.5, 1.0, 2.0, 4.0 g/L)에 따른 카드뮴 제거율을 확인한 결과, 5일 동안 각각 49.9, 84.4, 89.7, 89.9% 제거되었다. 또한 카드뮴(110 mg/L)과 구리(100 mg/L)를 함유하고 있는 구연산-세척수에서 Ralstonia eutropha JH1을 1.0 g/L로 접종했을 때, 6일 동안 카드뮴과 구리가 100% 제거 되었다. 저농도(10, 30, 60 mg/L)의 카드뮴과 구리를 각각 함유한 세척수 내에 Ralstonia eutropha JH1을 1.0 g/L로 접종하고 시간에 따른 제거율을 확인한 결과, 카드뮴과 구리 모두 10, 30, 60 mg/L에서 각각 12, 18, 48시간에서 100%제거되었다.
발전소 해체 및 핵종누출 시 원자력 관련 시설 주변의 방사성오염 토양은 주민의 거주 및 공업용지로의 재사용을 위해 토양제염이 불가피하다. 본 논문에서는 기존 토양복원 기술을 생물학적, 물리/화학적, 열적 처리로 분류하고 각 기술의 원리 및 처리 물질을 분석 및 조사를 통해 방사성물질로 오염된 토양에 적용 가능한 기술을 선정하였다. 선정된 기술을 평가하기 위해 경제성, 적용성, 기술성을 고려하였다. 또한 High, Medium, Low로 가중치를 적용하여 평가하였다. 이에 따른 결과값을 바탕으로 방사성물질로 오염된 토양에 가장 적합한 토양제염 방법을 제시하고자 한다.
본 연구는 국내 휴·폐금속광산 주변의 수은이 함유된 광물찌꺼기 처리 또는 수은으로 오염된 고형물질(토양, 퇴적물 등)의 정화를 위한 세척공법 적용성 평가를 위해 수행되었다. 이를 위해 수은을 함유한 광물찌꺼기에 대하여 입도분석과 단계별 추출시험을 실시하여 물리·화학적 특성을 고찰하고, 세척공법 적용성 평가를 위해 염산(HCl), 질산(HNO3), 요오드화칼륨(KI) 및 티오황산나트륨(Na2S2O3) 세척액을 활용한 실험실 규모의 세척시험을 실시하였다. 광물찌꺼기 시료의 입도분포는 #40 이하로 집중되며, #200 이하의 입도가 가장 높은 비율을 차지하였다. 단계별 추출시험 결과, 광물찌꺼기에는 원소 수은이 69.12%로 가장 높은 비율을 차지하고 있으며, 강한 결합 형태가 15.25%, 유기결합 및 잔류 형태 형태가 11.97%의 비율을 각각 차지하고 있었다. 광물찌꺼기에 함유된 수은의 세척 적용성을 검토한 결과, 질산(HNO3)과 티오황산나트륨(Na2S2O3)의 경우, 세척공법 적용성이 낮은 것으로 분석되었다. 염산(HCl)의 경우 #200 이상의 입도에서 수은 제거가 가능한 것으로 분석되어 물리적 선별 공정이 필요한 것으로 판단되었다. 요오드화칼륨(KI)은 모든 농도와 입도에서 우수한 화학적 세척효율 보였다. 특히, 미세입자에서도 우수한 수은 제거 효율이 확인되어 세척공법 적용성이 가장 높은 것으로 평가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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