• 한국환경농학회지
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• 제19권5호
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• pp.401-418
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• 2000

1. Production of the artificial zeolite from coal ash Coal fly ash is mainly composed of several oxides including $SiO_2$ and $Al_2O_3$ derived from inorganic compounds remained after burning. As minor components, $Fe_2O_3$ and oxides of Mg, Ca, P, Ti (trace) are also contained in the ash. These components are presented as glass form resulting from fusion in the process of the combustion of coal. In other word, coal ash may refer to a kind of aluminosilicate glass that is known to easily change to zeolite-like materials by hydrothermal reaction. Lots of hot seawater is disposing near thermal power plants after cooling turbine generator periodically. Using seawater in the hydrothermal reaction caused to produce low price artificial zeolite by reduction of sodium hydroxide consumption, heating energy and water cost. As coal ash were reacted hydrothermally, peaks of quartz and mullite in the ash were weakened and disappeared, and new Na-Pl peaks were appeared strengthily. Si-O-Si bonding of the bituminous coal ash was changed to Si-O-Al (and $Fe^{3+}$) bonding by the reaction. Therefore the produced Na-Pl type zeolite had high CEC of 276.7 $cmol^+{\cdot}kg^{-1}$ and well developed molecular sieve structure with low concentration of heavy metals. 2. Utilization of the artificial zeolite in agro-environment The artificial zeolite(1g) could remove 123.5 mg of zinc, 164.7 mg copper, 184.4 mg cadmium and 350.6 mg lead in the synthetic wastewater. The removability is higher 2.8 times in zinc, 3.3 times in copper, 4.7 times in cadmium and 4.8 times in lead than natural zeolite and charcoal powder. When the heavy metals were treated at the ratio of 150 $kg{\cdot}ha^{-1}$ to the rice plant, various growth inhibition were observed; brownish discoloration and death of leaf sheath, growth inhibition in culm length, number of panicles and grains, grain ripening and rice yield. But these growth inhibition was greatly alleviated by the application of artificial zeolite, therefore, rice yield increased $1.1{\sim}3.2$ times according to the metal kind. In addition, the concentration of heavy metals in the brown rice also lowered by $27{\sim}75%$. Artificial Granular Zeolites (AGZ) was developed for the purification of wastewater. Canon exchange capacity was 126.8 $cmol^+{\cdot}kg^{-1}$. AGZ had Na-Pl peaks mainly with some minor $C_3S$ peaks in X-ray diffractogram. In addition, AGZs had various pore structure that may be adhere the suspended solid and offer microbiological niche to decompose organic pollutants. AGZ could remove ammonium, orthophosphate and heavy metals simultaneously. Mixing ratio of artificial zeolite in AGZs was related positively with removal efficiency of $NH_4\;^+$ and negatively with that of $PO_4\;^{3-}$. Root growth of rice seedling was inhibited severely in the mine wastewater because of strong acidity and high concentration of heavy metals. As AGZ(1 kg) stayed in the wastewater(100L) for 4days, water quality turned into safely for agricultural usage and rice seedlings grew normally.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제16권3호
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• pp.217-221
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• 1999

This study was carried out to synthesis the zeolite using the bituminous coal fly ash emitted from power plant that occurs several environmental problems. In spite of fly ash has contained high content of $SiO_2$ and $Al_2O_3$, it disposed mainly landfill. If the effective methods to recover the $SiO_2$ and $Al_2O_3$ were developed, the fly ash could be utilized valuable raw materials. In this study, fly ash was used as raw material to synthesize the zeolite by pressurized hydrothermal reaction. Also, experimental parameters included temperature($70{\sim}110^{\circ}C$, and pressure($140{\sim}200$ psi) of crystallization were investigated. The more crystallization pressure was increased, the more Zeolite 4A was synthesized at 70 and $90^{\circ}C$. Zeolite 4A of metastable phase tend to be transformed into sodalite of stable phase at $110^{\circ}C$.

• 한국토양비료학회지
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• 제31권4호
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• pp.334-341
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• 1998

Sodium hydroxide concentrations were adjusted to 2.0, 2.5, 3.0 and 3.5M by dissolution in seawater. The fly ash was hydrothermally reacted with sodium hydroxide solutions (1:8, W:V) at $100^{\circ}C$ under the closed system. X-ray diffractogram proved that Na-P1 type zeolite was produced from bituminous coal fly ash. It is different from the X-ray of artificial zeolite produced by using sodium hydroxide solution dissolving in distilled water. Solid sieve structure was developed well by hydrothermal reaction with the ash and 3.0M sodium hydroxide. However chinks were observed in the structure of the product by 3.5M sodium hydroxide. CEC of the artificial zeolite was $244.5cmol^+\;kg^{-1}$ at 2.0M, 259.8 at 3.0M, 263.4 at 3.0M and 179.8 at 3.5M after 24 hours hydrothermal reaction; Artificial zeolite having high CEC, above $244.5cmol^+\;kg^{-1}$ could produce by using lower concentration of NaOH prepared in seawater than other production methods.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.108-117
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• 2013

석탄화력 발전의 부산물 중에서 플라이애쉬는 콘크리트 혼화재료로서 많은 공학적 장점을 가지고 있으므로 다양하게 활용되고 있다. 그러나 바텀 애쉬를 포함한 나머지 부산물 등은 주로 매립되어 공학적 활용성이 떨어진다. 본 연구에서는 매립된 부산물인 매립회 (PA: Pond Ash)를 이용하여 시멘트 모르타르를 제조하였으며, 매립회 시멘트 모르타르의 공학적 특성을 평가하였다. 이를 위해 두 매립지로부터 유연탄 및 무연탄 매립회를 채취하였으며, 2가지 물-시멘트 비 (0.385, 0.485)와 3가지 잔골재 치환률 (0%, 30%, 60%)을 고려하여 시공성, 역학성능, 내구성능을 평가하였다. 흡수율이 높은 무연탄 매립회의 경우, 적절한 시공성, 우수한 강도발현과 내구성능을 확보하였는데, 매끈한 표면과 내부의 풍부한 자유수로 인해 조직구조가 치밀한 시멘트 모르타르가 제조되었기 때문이다. 매립회 중에서도 우수한 성능을 가진 무연탄 매립회의 경우 일반 잔골재의 성능을 확보하고 있으므로, 자원의 재활용이 가능하리라 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제31권4호
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• pp.373-379
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• 1998

토양 유기물과 인산 함량이 보통수준이고 규산함량이 낮은 산성의 식양질 논에서 유연탄회와 무연탄회를 각각 0, 50, 100, $150Mg\;ha^{-1}$ 시용하여 벼를 맥주보리 후작으로 재배한 결과, 석탄회의 토양개량효과가 지속되면서 벼 생육이 향상되었다. 벼 수량성은 무연탄회시용구 보다 유연탄회시용구에서 우수하였으며, 시용량 별로는 유연탄회 100 > 150 > 50 > 무연탄회 50 > 100 > 석탄회 무시용 > 무연탄회 $150Mg\;ha^{-1}$ 시용구 순으로 높았다. 그리고, 쌀 증수효과는 유연탄회시용구의 경우 6.2($50Mg\;ha^{-1}$ 시용구)~14.4%($100Mg\;ha^{-1}$ 시용구), 무연탄회시용구에서는 -0.6($150Mg\;ha^{-1}$ 시용구)~6.6%($50Mg\;ha^{-1}$ 시용구) 이었으며, 최고수량은 각각 $5.084Mg\;ha^{-1}$과 $4.738Mg\;ha^{-1}$이었다. 벼의 수확기 도복율은 유연탄회시용구에서는 20($50Mg\;ha^{-1}$ 시용구)~40%($150Mg\;ha^{-1}$ 시용구) 범위로 시용량이 많을수록 현저히 증가되었으나 무연탄회시용구에서는 1.3($150Mg\;ha^{-1}$ 시용구)~15%($50Mg\;ha^{-1}$ 시용구)로 유연탄회시용구와 반대경향을 보였다. 또한, 벼 증수효과가 우수하였던 유연탄회시용구에서는 수확기 토양의 pH와 유효인산, 치환성 양이온, 유효규산 등이 대조구 보다 양호한 수준을 보이므로써 석탄회시용 3년차에서도 작물의 생육에 대한 잔효가 기대되어졌다.

• 한국토양비료학회지
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• 제30권3호
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• pp.248-256
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• 1997

콩에 대한 석탄회의 적정시용량 기준을 설정하기 위하여 91년부터 93년까지 3년동안 연용 및 잔효처리로 구분하여 시용수준을 0, 30, 60, 90 MT/ha 로 하여 검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 석탄회의 시용은 무처리보다 콩의 생장을 양호하게 하였으나 90 MT/ha의 과량시용은 생육초기에 엽변이 갈변되고 괴사되는 붕소독증을 나타냈으며 특히 유연탄회에서 현저 하였다. 2. 1년차 시험에서 콩의 수량은 석탄회 30 MT/ha 수준에서 가장 높았으나 유의성이 인정되지 않았다. 2년차 시험에서 무연탄회 연용처리는 60 MT/ha, 잔효처리는 시용수준에 따라 증가되어 90 MT/ha 수준에서 최대 수량을 보였다. 유연탄회 연용 및 잔효처리는 60 MT/ha 수준에서 최대 수량을 보였으나 유의성이 인정되지 않았다. 3년차 시험에서 무연탄회 및 유연탄회 연용처리는 시용수준에 따라 감소되어 30 MT/ha 수준에서 최대 수량을 나타냈다. 무연탄회의 1년시용후 2년잔효처리는 90 MT/ha, 2년연용후 1년 잔효처리는 60 MT/ha 수준에서 최대 수량을 보였다. 유연탄회의 잔효처리에 의한 수량은 모두 시용수준에 따라 감소되어 30 MT/ha 수준에서 최대 수량을 나타냈다. 3. 3년차 시험의 수량과 석탄회 시용수준과의 회귀분석에서 무연탄회 연용처리는 54.2 MT/ha에서, 2년연용후 1년잔효처리는 59.2 MT/ha에서 최대수량을 보였으나, 1년 시용후 2년잔효처리는 시용수준에 따라 거의 직선적으로 증가되는 관계를 보였다. 유연탄회 연용 및 2년연용후 1년잔효처리는 50.5 MT/ha에서, 1년시용후 2년잔효처리는 52.9 MT/ha에서 최대수량을 보였다. 4. 60 MT/ha 이상의 석탄회 특히 유연탄회 시용은 붕소과잉에 의해 생육이 저해되므로 석탄회의 적정 시용량 평가는 수량과 함께 붕소과잉을 고려 하여야 할것으로 생각된다. 5. 석탄회 시용에 따른 토양 pH, 유효인산, 유효규산, 및 유효붕소 함량은 석탄회의 시용수준 및 연용회수가 증가할수록 직선적으로 증가 되었으며 증가폭은 무연탄회보다 유연탄회 시용에서 더 컸다. 6. 석탄회 시용에 따른 콩의 생장량 및 수량의 증가는 석탄회에 의한 양분들의 직접적 공급량 증대, 토양의 산도교정, 및 산도교정에 의한 양분 유효도 증가 효과로 해석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.59-66
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• 1988

본(本) 연구(硏究)는 국내(國內) 화력발전소(火力發電所)에서 연간(年間) 약(約) 200만톤 이상 집중대량(集中大量)으로 부산(副産)되어 막대(莫大)한 경비(經費)로 바다 회사장(灰捨場)에 폐기(廢棄)되고 있는 무용(無用)한 석탄회(石炭灰)를 건설재료(建設材料)로 활용(活用)하고자 무연탄회(無煙炭灰)와 유연탄회(有煙炭灰)에 대한 공학적(工學的) 특성(特性)을 구명(究明)한 것이다. 석탄회(石炭灰)는 비삭성(非朔性)으로서 그 입도(粒度)는 대략(大略) 실트 범위에 속하나 그 투수성(透水性), 전단강도(剪斷强度), CBR 및 압밀특성(壓密特性) 등이 동일(同一) 입경(粒徑)의 일반흙에 비해 매우 유리(有利)한 토질공학적(土質工學的) 특성(特性)을 갖고 있음을 알 수 있었으며 더욱 CaO 등의 화학적(化學的) 성분(成分)을 갖고 있어서 시간(時間)이 경과(經過)에 따라 수화작용(水和作用)에 의한 강도증가(强度增加)가 예상된다. 따라서 건설공사(建設工事)에서 성토(盛土) 매립재(埋立材)로서의 활용(活用)이 기대(期待)된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제27권2호
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• pp.72-77
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• 1994

무연탄회(無煙炭灰)와 유연탄회(有煙炭灰)를 논토양(土壤)의 식양토(植壤土)와 사양토(砂壤土)에 각 12톤/10a씩 3('91~'93)연간(年間) 연용(連用)하고, 밭 토양(土壤)도 식양토(植壤土)와 사양토(砂壤土)에 각 9톤/10a씩 3년('91~'93)간 연용하면서 벼와 콩을 각각 재배(栽培)한 후에 토양(土壤)을 I, II, III층으로 구분 채취(採取)하여 중금속(重金屬)인 Cd, Cu, Pb, Zn, Ni, Cr, Fe, Mn함량(含量)을 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다 1. 토양(土壤) 깊이별(別) 중금속(重金屬) 함량(含量)은 표층(表層)이 가장 높고 토심이 깊어질수록 낮았으며 석탄회(石炭灰) 시용량(施用量) 증가(增加)에 따라서 논 밭 모두 표층(表層)에서만 일부 성분이 증가(增加) 경향이 있고 심층(深層)은 일정한 경향이 없었으며, 토성(土性)에 따라서도 일정한 경향이 없었다. 2. 무연탄회(無煙炭灰)는 논토양(土壤)에서는 Cd, Cu, Zn, Cr함량(含量)이, 밭토양(土壤)에서는 Cd, Cr함량(含量)이 증가(增加)되었고 그 함량(含量)은 우리나라 평균치(平均値) 또는 평균치(平均値)+표준편차(標準偏差) 범위(範圍)이었다. 3. 유연탄회(有煙炭灰)는 논토양(土壤)에서는 Cd, Zn, Cr함량(含量)이 밭토양(土壤)에서는 Cd, Zn, Cr, Ni함량(含量)이 증가(增加)되는 경향이었고. 그 함량(含量)은 우리나라 평균치(平均値) 또는 평균치(平均値)+표준편차(漂準偏差) 범위(範圍)이었다.

• 에너지공학
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• 제18권4호
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• pp.239-246
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• 2009

본 논문에서는 주위 가스 온도와 체류시간에 따른 아 역청탄 촤 입자의 연소 특성에 관한 기본적인 연구를 진행하였다. 실험용 장비로써 노 내 온도 범위가 $900^{\circ}C$에서 $1400^{\circ}C$까지 조절이 가능한 DTF(drop tube furnace)를 설치하였고, 온도가 보정된 two color pyrometer를 DTF의상부에 장착하여 촤가 산화할 때의 입자 온도를 측정할 수 있게 하였다. 촤 산화 시 반응한 총 질량을 구하기 위해 열중량 분석기를 사용하였으며, 회분 추적법을 통해분석하였다. 이를 통해대기압 조건에서 촤가산화 할때질량 및 면적 반응성, 반응속도 상수들을 결정하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제31권1호
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• pp.61-66
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• 1998

화력발전소에서 대량 발생되고 있는 폐석탄재를 이용하여 환경보전형 신규자재를 개발하여 활용하고자 폐석탄재를 알카리액으로 가열처리하여 인공제올라이트를 제조한 뒤 폐수중 중금속 제거량을 분석한 결과는 다음과 같다. 유연탄재와 3.5 N NaOH 액을 1:8 (w/v) 비율로 넣고 $100{\pm}3^{\circ}C$ 조건에서 24시간 교반 가열 처리하면 양이온치환용량은 $299cmol^+\;kg^{-1}$로 유연탄재보다 59.8배 향상되었으며, 0.1N HCI 가용성 성분중 Zn을 제외한 Cu, Pb, Cd, Ni, Cr 와 같은 유해중금속 함량이 현저히 낮아졌다. 인공제올라이트의 중금속 흡착양상은 폐수와의 진탕온도가 높거나, 또는 진탕 시간이 길어질수록, 중금속의 제거량이 증가하는 것으로 보아 화학적 흡착양상을 나타냈다. 인공제올라이트 g당 폐수중 중금속 제거량을 보면 아연은 123.5mg, 구리는 164.7mg, 카드늄은 184.4mg, 납은 350.6mg을 각각 제거하여 천연제올라이트나 활성탄 보다 3~5배 많은 양을 흡착 제거하였다.