• 한국토양비료학회지
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• 제47권1호
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• pp.41-47
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• 2014

Agricultural soils surrounding mine areas in South Korea are often contaminated with multiple metals such as Cd, Pb and Zn. It poses potential risks to plants, soil organisms, groundwater, and eventually human health. The aim of this study was to examine the changes in phytoavailability of Cd, Cu, Pb and Zn after application with calcined eggshell (CES; 0, 1, 3, and 5% W/W) in an agricultural soil contaminated by mine tailings. The contents of Cd, Cu, Pb and Zn in soils were 8.79, 65.4, 1602, and $692mgkg^{-1}$ (aqua regia dissolution), respectively. The experiments were conducted with lettuce (Lactuca sativa L. var. longifolia) grown under greenhouse conditions during a 30-d period. $NH_4NO_3$ solution was used to examine the mobile fraction of these metals in soil. The application of CES dramatically increased soil pH and inorganic carbon content in soil due to CaO and $CaCO_3$ of CES. The increased soil pH decreased the mobile fraction of Cd, Pb, Zn: from 3.49 to < $0.01mgkg^{-1}$ for Cd, from 79.4 to $1.75mgkg^{-1}$ for Pb, and from 29.6 to $1.13mgkg^{-1}$ for Zn with increasing treatment of CES from 0 to 5%. In contrast, the mobile fraction of Cu was increased from 0.05 to $3.08mgkg^{-1}$, probably due to the formation of soluble $CuCO_3{^0}$ and Cu-organic complex. This changes in the mobile fraction resulted in a diminished uptake of Cd, Pb and Zn by lettuce and an increased uptake of Cu: from 4.19 to < $0.001mgkg^{-1}$ dry weight (DW) for Cd, from 0.78 to < $0.001mgkg^{-1}$ DW for Pb, and from 133 to $50.0mgkg^{-1}$ DW for Zn and conversely, from 3.79 up to $8.21kg^{-1}$ DW for Cu. The increased contents of Cu in lettuce shoots did not exceed the toxic level of $>25mgkg^{-1}$ DW. The mobile contents of these metals in soils showed a strong relationship with their contents in plant roots and shoots. These results showed that CES effectively reduced the phytoavailability of Cd, Pb, and Zn to lettuce but elevated that of Cu in consequence of the changed binding forms of Cd, Cu, Pb, and Zn in soils. Based on these conclusions, CES can be used as an effective immobilization agent for Cd, Pb and Zn in contaminated soils. However, the CES should be applied in restricted doses due to too high increased pH in soils.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.3597-3601
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• 2013

본 연구에서는 고품질의 합성다이아몬드를 얻고자 합성다이아몬드 표면에 잔류하는 그래핀, DLC 등의 흑연계 준안정상을 효과적으로 제거하는 세정공정을 위해 왕수와 황산 외에 $K_2S_2O_8$, $P_2O_5$, $KMnO_4$의 산화제가 들어간 습식세정공정, P II 제안하였다. 이 공정은 기존의 산처리를 이용한 세정공정(P I) 뿐만 아니라 신세정공정(P I+P II)을 함께 사용하여 7GPa-$1500^{\circ}C$-5minutes의 조건 하에서 합성된 200um의 다이아몬드 표면에 잔류하는 흑연과 불순물 등을 제거하기 위해 진행되었다. 이를 육안분석, 광학현미경, 마이크로라만, TGA-DTA를 통하여 확인하였다. 육안분석과 광학현미경 분석 결과 새로운 습식세정공정(P I+P II) 진행 후 합성다이아몬드의 채색이 밝은 노란색으로 개선되었다. 또한 마이크로라만 분석을 통해 $1330cm^{-1}$의 다이아몬드 고유 피크 외에 $1440cm^{-1}$의 흑연계 준안정상인 DLC피크가 사라지는 것을 확인하여 정량적으로 잔류불순물의 양이 줄어든 것을 확인하였다. TGA-DTA 결과, 처리 전(P I only) 흑연계 준안정상이 먼저 분해되어 $770.91^{\circ}C$부터 열분해가 시작되었으나 신세정공정(P I+P II)으로 처리 후 순수한 합성다이아몬드는 $892.18^{\circ}C$부터 시작되어 흑연계 준안정상이 효과적으로 제거된 것을 확인하였다. 이러한 신세정공정은 합성다이아몬드의 잔류불순물제거를 통해 품질향상을 기대할 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제17권3호
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• pp.1-9
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• 2012

According to the agreement on WTO/TBT, we are under the situation to adopt international standard (ISO standard) as a national standard if it exists. However, in case of environmental area, it is a domestic legal obligation to use Korean environmental standard method(KESM) for analyzing various contaminants. Therefore it is necessary to assess the comparability between KEM and ISO standard prior to apply ISO standard to soil conservation law in Korea. The main purpose of this study is to assess the comparability of both methods for analyzing heavy metals in soil. We looked over various aspects like pre-treatment, calibration curve range, detection wavelength, soil organic matter content and so on. Apparently, the procedure of both methods is almost same. However in details, both methods are different in stationary time before aqua-regia extraction using reflux system, calibration curve range for Cu, Pb, Ni and measuring wavelength for Pb. According to the results of comparison test, the results were significantly different when the different calibration range was used. In case that all the extracts independent of methods were reanalyzed with the same calibration range of each method, both methods showed statistically same results. Other conditions like different stationary time, measuring wavelength of AAS and soil organic matter content did not have any influence on the analytical result. Therefore, we suggest to extend the calibration curve range to 0~8 mg/L which is used in KS I ISO standard(Korean standard related with environment which is translation version of ISO standard without any technical change). In case of $Cr^{6+}$, the results showed no significant differences between two methods even though the pretreatment, instrumentation and other analysis conditions were different. In addition to UV/Visble spectrometry of KESM for soil contamination, we suggest to adopt ion chromatography of ISO 15192(US EPA method 7199) for analyzing $Cr^{6+}$ with the consideration of laboratory work efficiency.

• 자원환경지질
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• 제51권4호
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• pp.371-379
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• 2018

많은 나라에서는 화력발전소 석탄연소 잔재물로 생산되는 석탄재를 소량의 시멘트와 혼합, 저강도 콘크리트를 만들어 지반함몰지, 폐갱도, 도로관거 뒷채움재 등으로 재활용하는 방안이 석탄재의 대규모 처리방안으로 자주 검토된다. 본 연구에서는 석탄재로 저강도콘크리트를 만들어 콘크리트 내 중금속함량 변화를 고찰하였다. 이를 위하여 시멘트만을 사용하는 경우와 시멘트의 반을 비산재로 대체하는 경우, 모래를 골재로 사용하는 경우, 그리고 회처리장의 매립재로 모래골재를 대체하는 경우에 대한 콘크리트 공시체를 제작하여 중금속농도 변화를 고찰하였다. 중금속 함량은 토양오염공정시험기준에 따라 이루어졌으며, 중금속함량에 가장 큰 영향을 주는 재료들도 평가하였다. 연구결과, 시멘트는 다른 어떤 재료들 보다 Cu, Pb, Zn에서 현격히 높은 중금속농도를 보였다. 이로 인하여 시멘트를 비산재로 대체할 경우 중금속 농도는 뚜렷이 낮아지는 경향을 보였다. 매립재는 전체적으로 비산재에 비하여 낮은 중금속농도를 보였지만, 모래보다는 높은 Cu 및 Ni농도와 낮은 Pb농도를 보였다. 전체적으로는 콘크리트 내 중금속농도는 각 재료의 혼합에 의하여 결정되는 양상을 보였다. 본 연구에서 제작된 공시체는 모든 조사된 항목에 있어 토양환경보전법이 정한 토양오염우려기준(1지역)보다 현격히 낮은 농도를 보였다.

• 분석과학
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• 제30권5호
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• pp.252-261
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• 2017

천연방사성핵종을 함유한 물질들은 인간 활동에 의해 인위적인 조작과정을 거치면서 농축되는 경우 방사선 노출에 따른 위해를 증가시킬 수 있다. 본 연구는 다양한 전처리 방법 및 분석 방법 간 비교를 통해 분석정확도를 평가하고 실내 건축자재 중 $^{232}Th$, $^{235}U$, $^{238}U$의 천연방사성핵종을 분석하기 위한 최적의 분석 방법을 확립하고자 하였다. ICP-MS를 이용한 실내 건축자재 중 천연방사성핵종 분석방법을 확립하기 위하여, 인증표준물질 5종을 왕수, 불산, 과염소산의 습식산화법과 용융법의 전처리법에 따른 U, Th의 분석 정확도 및 정밀도를 평가하였고, 최적의 전처리법으로써 용융법과 $Fe(OH)_3$ 공침법을 선정하였다. 확립된 분석방법을 석고보드, 벽돌, 시멘트, 페인트, 타일과 벽지 총 51 종의 실내 건축자재 시료에 적용하여 천연방사성핵종의 농도를 정량 분석하였다. 또한 동일한 시료에 대해 감마분광분석법 중 간접측정법을 사용하여 $^{238}U$, $^{232}Th$의 농도를 정량하고 ICP-MS 분석 결과와 비교하였다.

• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.445-455
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• 2009

미생물학적 황산염 환원은 황산염을 전자수용체로 이용하는 황산염 환원 박테리아에 의해 황산염이 황화이온으로 변환되는 과정이다. 형성된 황화이온은 주변의 용존 금속 이온과 결합하여 용해도가 낮은 금속 황화물로 침전된다. 이 연구에서는 비소와 중금속으로 오염된 송천 금은광산 일대 토양을 대상으로 하여 토착 박테리아에 의한 황산염 환원을 유도함으로써 독성 원소의 원위치 고정화 기술의 효율성을 평가하였다. 왕수 분해 결과, 대상 토양 내 비소, 구리, 납의 함량은 각각 1,311 mg/kg, 146 mg/kg, 294 mg/kg 등으로 나타나 특히 비소의 오염이 심각한 상태였다. 회분식 실험 결과, 미생물학적 황산염 환원에 의하여 pH 증가, 산화환원전위 감소, 황산염 함량 감소, 비소와 구리 함량 감소 등이 관찰되었다. 이 때 가장 높은 중금속 침전 효율을 유도하는 탄소원과 황산염의 농도 범위는 각각 0.2~0.5%, 100~200 mg/L로 나타났다. 미생물학적 또는 화학적으로 황화물 침전을 유도하게 고안된 컬럼 실험 수행 결과, 비소와 구리는 두 컬럼에서 모두 98% 이상 제거되었다. 그러나 산소를 다량 포함한 용액을 주입한 후, 화학적으로 황화물 침전을 유도한 컬럼에서는 즉각적인 비소와 구리의 재용출 현상이 나타났으나, 미생물학적 황산염 환원을 유도한 컬럼에서는 침전물이 30일 이상 장기간 안정성을 보였다. 미생물학적 컬럼 내에 형성된 검은색 침전물을 분석한 결과 FeS와 CuS로 나타났으며 비소는 대부분 철 황화물에 흡착되어 있는 것으로 확인되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제29권2호
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• pp.113-123
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• 1996

국내산(國內産)과 수입(輸入) 중국산(中國産) 입상(粒狀) 용성인비(熔成燐肥)의 물리화학적 특성을 비교하기 위해 pH의 경시적 변화, 입도분포(粒度分布), 수중 및 토양중 붕괴도(崩壞度), 토양중 경도(硬度), 제품의 화학성분(化學成分) 함량(含量) 분석(分析), 수중 및 토양중 구용성(枸溶性) 인산(燐酸) 용출율(溶出率) 등(等)을 검토한 결과를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. pH의 경시적(傾時的) 변화(變化)는 중문통(中文統)(농암갈색(濃暗褐色) 토양(土壤))이 평대통(坪垈統)(흑색(黑色) 토양(土壤))보다, 수입(輸入) 중국산(中國産) 제품(製品)이 풍농비료 제품 보다, 중문통(中文統)에 용성인비(熔成燐肥)를 다량(多量) 시용(施用)한 것이 소량 시용한 것 보다 pH의 변화(變化)가 컸었다. 2. 국내산(國內産) 용성인비(熔成燐肥)는 수입 중국산 용성인비에 비하여 pH, 석회(石灰), 알카리분 및 가용성(可溶性) 규산함량(珪酸含量)이 낮았으나 인산(燐酸) 전량(全量), 구용성(枸溶性) 인산(燐酸), 고토(苦土)(가용성(可溶性) 구용성(枸溶性)) 및 구용성(枸溶性) 망간은 약간 높거나 서로 비슷하였다. 3. 입도(粒度)의 크기는 수입(輸入) 중국산(中國産) 제품(製品)이 가장 크고 그 다음이 경기화학(京畿化學) 제품(製品)이며 풍농비료(豊農肥料)의 제품(製品)은 비교적 입자가 작았다. 4. 수중(水中) 및 토양중(土壤中) 붕괴도(崩壞度)는 초기(初期)에는 풍농비료 제품과 경기화학 제품이 낮았으나 후기(後期)에는 경기화학 제품>수입 중국산 제품>풍농비료 제품의 순으로 붕괴도가 낮았다. 5. 토양중(土壤中) 경도(硬度)는 경기화학(京畿化學) 제품(製品)이 가장 단단하였고 그 다음이 풍농비료(豊農肥料) 제품(製品)이며 수입(輸入) 중국산(中國産) 제품(製品)은 경도계로 측정할 수 없을 정도로 약하였다. 6. 구용성(枸溶性) 인산(燐酸) 용출율(溶出率)은 초기에는 경기화학(京畿化學) 제품(製品)이 가장 높았고 풍농비료(豊農肥料) 제품(製品)은 가장 낮았으며, 용출 50일에는 3제품(製品) 모두 90% 이상 용출되었고 용출 70일 이후는 제품간(製品間) 차이가 거의 없었다. 7. 토양중(土壤中) 구용성(枸溶性) 인산(燐酸) 용출율(溶出率)은 풍농비료(豊農肥料) 제품(製品)이 가장 높았고 수입(輸入) 중국산(中國産) 제품(製品)이 가장 낮았으며 용출일 100일에도 60%를 넘지 못하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권1호
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• pp.25-35
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• 2005

산업도시인 울산지역의 토양을 대상으로 단계별추출법을 통해 토양 내 축적된 중금속의 총 농도와 존재형태에 대해서 분석하였다. 울산지역을 오염배출원의 특성별로 6개(녹지, 주거지, 교통밀집, 기계 및 조선공단, 석유화학공단, 비철금속공단) 지역으로 구분하여 토양시료를 채취하였다. 연속추출법에 의하여 분석한 토양 중 중금속의 총 농도는 대체적으로 비철금속공단지역 >> 기계 및 조선공단지역 > 교통밀집지역 > 녹지 > 주거지의 순으로 나타났다. 거의 대부분의 지역에서 Cd, Cr 및 Ni은 50% 이상이 residual의 형태로 존재하였고 다음으로 Fe & Mn oxide 형태였다. 그러나 다른 지역보다 다소 높은 중금속 농도를 보였던 비철금속 공단지역에서는 residual의 존재비율이 낮았으며, 다른 지점에 비해 organic & sulfides의 비율이 높았다. Cu는 지역에 따라 다소 다른 존재형태를 보였다. Pb와 Zn은 Fe & Mn oxide가 가장 중요한 존재형태였고 Pb의 경우 그 다음으로 residual이 높은 존재형태를 보였다. 토양이나 빗물의 pH와 같은 환경 조건의 변화에 따라 쉽게 자연계로 유입될 수 있는 이동성을 가진 exchangeable 및 carbonates형태의 중금속이 차지하는 비율은 분석대상 전 지점에 걸쳐 대체적으로 낮은 것으로 나타났다. 그러나 비철금속 공단지역의 토양에서는 중금속의 총 농도가 심각하게 높게 나타났다. 그래서 토양 중 이동성 중금속의 상대적인 존재비율은 낮을지라도, 그 지역의 매우 높은 총 농도 때문에 많은 양의 중금속이 자연계에 유입될 가능성이 크다고 볼 수 있다. 따라서 배출원에서의 사전 오염방지 대책이나 중금속에 오염된 토양의 복원 등 긴급한 대책이 절실한 것으로 판단된다. 또한, 왕수추출법과 연속추출법에서 얻어진 중금속의 총 농도는 Cd를 제외하고 전 항목에 대해 높은 결정계수(0.7 < R2 < 0.9)를 보였다.

• 자원환경지질
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• 제43권2호
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• pp.137-148
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• 2010

백악기 불국사화강암 내 열극을 충진한 함금은석영맥으로 구성된 명보광산은 전남 보성군에 위치한 광산이다. 본 연구에서는 명봉광산의 광미를 채취하여 광미 내 황화광물 풍화와 이차 삼차 광물 생성 또는 변질 등의 다양한 과정들이 비소의 고정화에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다. 광물학적 화학적 방법으로 나누어 연구를 수행하였으며, 광물학적 방법으로는 비중/자력 선별, 초음파 서}척, 기기분석(X-선 회절 분석기, 에너지 분산분광기, 전자탐침미세현미경) 등이 이용되었다. 그리고 왕수분해법을 적용하여 광미 내 원소함량을 알아보았다. 연구결과, 광미의 풍화로 형성된 철 (산)수산화물은 충진, 침전, 변질 등의 3가지 형태로 존재하는 것으로 확인되었다. 즉, 황철석의 가장자리와 균열부를 충진하는 형태, 맥석광물을 피복하여 침전된 형태 그리고 유코나이트로 변질된 형태 등이었다. 초기 다량의 산-발생 광물인 황철석과 유비철석의 풍화로 인해 산화반응이 빠르게 일어나면서 많은 철 (산)수산화물과 스코로다이트 등이 이차적으로 생성되는 것이 인지되었다. 이와 더불어 산화 환경에 대한 노출기간이 길어지고 산-발생 광물이 소모되면서 광미 내 pH 감소속도는 점차적으로 줄어들게 될 뿐만 아니라 주변 모암 내 함유된 방해석과의 중화반응이 더 크게 기여함으로써 광미의 pH는 증가한 것으로 생각된다. 이러한 광미 내 pH의 상승으로 인하여 이차적으로 생성된 스코로다이트의 안정도가 감소하면서 비소가 재용출 되어진다. 또한 방해석과 스코로다이트로부터 용출된 칼슘이온과 비소이온이 국부적으로 농집되면서 삼차적으로 유코나이트로 성장하게 되고, 이러한 비산염광물의 일종인 유코나이트는 비소의 함량이 높은 광물로서 비소를 고정화시키는데 크게 기여한 것으로 판단된다. 뿐만 아니라 광미의 주요한 일차광물인 황철석이 풍화되면서 생성된 다량의 철 (산)수산화물은 비소의 거동에 대하여 제어능력이 큰 것으로 인지되었다. 결론적으로 본 연구는 이러한 일련의 과정에 통하여 일차적으로 용출되거나 이차적으로 재용출된 비소는 흡착, 공침, 흡수 등과 같은 다양한 수착 반응들로 인해 고정화됨을 확인하였다.

• 분석과학
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• 제23권5호
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• pp.485-491
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• 2010

토양 중 유해원소 분석용 인증표준물질 KRISS CRM 109-03-SSD를 개발하였다. 인증 대상 원소는 현행 토양환경보전법에서 규제하고 있는 비소, 카드뮴, 크로뮴, 구리, 수은, 니켈, 납, 아연이다. 인증표준물질 제조를 위한 출발물질은 강원도 상동의 텅그스텐 폐광 광미 더미에서 채취하였다. 출발물질은 선별, 건조, 분쇄, 체거름, 혼합, 병입, 살균의 일련의 과정을 거쳐 제조한 다음 ISO Guide 35의 절차를 준용하여 인증하였다. 측정에는 동위원소희석 질량분석법(ID-ICP/MS) 및 기기중성자방사화분석법(INAA)을 이용하였다. 균질도 평가는 ISO 13528의 부속서 B를 준용하여 실시하였다. 인증값은 서로 다른 두 가지 측정방법에 의한 분석 결과 또는 동일한 방법이지만 독립적으로 2회 반복 시행된 분석의 결과로부터 결정하였다. 최종으로 비소, 카드뮴, 크로뮴, 구리, 납, 니켈, 아연 7개 원소에 대한 인증값을 결정하였다. 수은은 낮은 농도로 인해 균질도 요건을 만족시키지 못해 철, 텅그스텐과 함께 참고값으로 제공된다. 환경감시목적으로 많이 이용되는 ISO 11466에 따른 왕수에 의한 용출시험 또한 실시하였다. 용출시험은 공립시험소 및 대학 시험소 등 6개 기관의 공동분석으로 수행되었다. 용출시험의 실험실간 편차는 인증값의 불확도에 비해 크게 나타났다. 용출시험에 대한 공동분석 결과는 참고값으로 제공된다.