위해성에 근거한 복원 전략(risk-based remediation strategy, RBRS)은 위해성평가를 통하여 오염지역의 위해성 또는 오염원을 효율적으로 관리하기 위한 의사결정과정 중의 일부로서, 토양에 존재하는 독성물질이 인간이나 생태계와 같은 수용체로 전이되어 발현되는 독성을 감소시키는 것을 목적으로 한다. 토양오염에 대한 위해성평가는 토양에서 대기로 확산되어나가는 오염물질의 흡입, 토양에서 지하수로 용출된 오염물질의 섭취, 토양 자체의 섭취와 접촉 등에 의한 위해성평가를 포함하며, 오염물질의 특성뿐만 아니라 수리지질학적 자료, 토지이용용도, 수용체의 특성 등 현장의 특이적인 요소들을 충분히 고려해야 한다. 위해성에 근거한 복원전략은 위해성산정을 위한 현장조사로부터 시작하여, 구체화된 노출경로모델(conceptual site model, CSM)의 작성, 목표위해성 수준의 결정, 오염물질의 물리화학적 특성 및 독성학적 자료의 수집을 거쳐, 일반적이고 보수적인 조건 하에 가장 안전한 목표정화수준을 산정하는 Tier 1 평가와 보다 정확한 오염현장의 조사를 통하여 현장특수성을 반영하는 Tier 2 평가를 단계적으로 적용한다. 현장의 오염농도가 Tier 1으로 결정된 허용오염수준(risk-based screening level, RBSL)보다 높은 경우 Tier 2를 실시하여 현장의 특수성을 반영하는 목표정화수준(site-specific target level)을 산정하며, 이를 통하여 오염지역에 대한 과도한 정화처리나 비경제적인 복구사업 등을 피할 수 있다. 위해성에 근거한 복원전략은 이 밖에도 오염지역의 복원우선순위 결정, 토지이용용도에 따른 위해성 관리기준 수립 등 다양한 활용성을 가지지만, 여러 가지 전제조건들과 현장조사 시에 발생하는 현실적 한계 등으로 인하여 불확실성을 가진다. 이를 극복하기 위하여 정확한 CSM의 작성, 복합오염에 대한 고려, 오염물질의 이동과 거동에 영향을 미치는 환경매질의 특성과 모델 입력변수 등을 신중하게 검토해야 하며, 신뢰할 만한 현장조사기법과 독성검사기법의 확립, 국내실정에 맞는 토양 및 지하수 특성자료와 인체 노출인자 등에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.
남극 해양세균 Pseudoalteromonas arctica PAMC 21717로부터 저온활성 alkaline protease (Pro21717)를 부분정제하였다. Pro21717 효소 추출액은 skim milk를 포함하는 zymogram gel 상에서 약 37 kDa (낮은 활성)과 74 kDa (높은 활성) 위치에서 두 개의 뚜렷한 투명밴드(clear zone)를 형성하였다. 단백질 분해활성을 나타내는 두 개의 효소단백질은 동일한 N-말단 아미노산 서열을 가지고 있었으며, 하나의 유전자에서 발현된 미성숙 단백질(precursor)이 37 kDa 크기의 단백질분해효소로 성숙화과정을 거친 후 74 kDa 크기로 이량체화됨으로써 좀 더 높은 활성을 가지는 것으로 판단된다. Pro21717은 $0-40^{\circ}C$ (최고활성 온도 $40^{\circ}C$) 온도 범위에서 단백질분해활성을 나타내었고 pH 5.0-10.0 (최적 pH 9.0) 범위에서 효소활성을 유지하였다. 주목할만한 특성으로써, Pro21717은 $40^{\circ}C$에서의 최고 효소활성(100%) 대비, $0^{\circ}C$와 $10^{\circ}C$에서 각각 30%와 45%의 높은 저온활성을 나타내었다. 또한 다양한 합성 펩타이드류에 대해 분해활성을 나타내는 Pro21717은 $Cu^{2+}$에 의해 활성이 증가하였으며, 시판용 세탁세제(commercial detergent formulation)에 포함되어 있는 다양한 종류의 계면활성제, 화학성분, 금속이온에 의해 활성이 감소되지 않았다. 전반적으로 저온활성 Pro21717은 글로벌 상업용효소 생산회사 Novozymes이 시판하고 있는 중온성 효소 Subtilisin Carlsberg (trademark Alcalase)에 버금가는 유용한 효소학적 특성이 있는 동시에 상대적으로 더 높은 저온활성을 보여주고 있다. 위의 실험결과들은, Pro21717은 $15^{\circ}C$ 이하의 차가운 수돗물에서도 세척력을 유지하는 새로운 세탁세제 효소첨가제로서의 개발 가능성을 보여주고 있다.
식물에서 얻어지는 정유의 한 성분으로 화학구조가 유사한 anethole, eugenol, isoeugenol, safrole 및 isosafrole이 위액분비 및 위운동에 미치는 영향을 알아보기 위하여 위액분비는 rat를, 위운동은 비둘기를 이용하여 실험을 행하였던 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 1% anethole을 rat의 체중 100g당 각각 $1.0m{\ell}$, $0.5m{\ell}$ 및 $0.25m{\ell}$의 비율로 복강내로 투여하였던 바, 6마리씩의 평균 위액분비량이 각각 $2.4{\pm}0.6m{\ell}$, $4.9{\pm}0.4m{\ell}$ 및 $7.3{\pm}0.5m{\ell}$로서 대조군에 비하여 각각 70.8%, 41.0% 및 12.2%의 위액분비 억제율을 나타내었다. 2. 1% eugenol을 rat의 체중 100g당 각각 $1.0m{\ell}$, $0.5m{\ell}$ 및 $0.25m{\ell}$의 비율로 복강내로 투여하였던 바, 6마리씩의 평균 위액분비량이 각각 $1.8{\pm}0.5m{\ell}$, $5.1{\pm}0.3m{\ell}$, $5.2{\pm}0.5m{\ell}$로서 대조군에 비하여 각각 77.9%, 39.1% 및 37.6%의 위액분비 억제율을 나타내었다. 3.1% isoeugenol을 rat의 체중 100g당 각각 $1.0m{\ell}$, $0.5m{\ell}$ 및 $0.25m{\ell}$의 비율로 복강내로 투여하였던 바, 6마리씩의 평균 위액분바량이 각각 $3.9{\pm}0.2m{\ell}$, $4.5{\pm}0.2m{\ell}$, 및 $5.5{\pm}0.3m{\ell}$로서 대조군에 비하여 각각 53.6%, 46,0% 및 33.4%의 위액분비 억제율을 나타내었다. 4.1% safrole을 rat의 체중 100g당 각각 $1.0m{\ell}$, $0.5m{\ell}$ 및 $0.25m{\ell}$의 비율로 복강내로 투여하였던 바, 6마리씩의 평균 위액분바량이 각각 $3.1{\pm}0.6m{\ell}$, $5.3{\pm}0.4m{\ell}$, 및 $7.2{\pm}0.8m{\ell}$로서 대조군에 비하여 각각 62.1%, 36.2% 및 13.0%의 위액분비 억제율을 나타내었다. 5.1%의 isosafrole을 rat의 체중 100g당 각각 $1.0m{\ell}$, $0.5m{\ell}$ 및 $0.25m{\ell}$의 비율로 복강내로 투여하였던 바, 6마리씩의 평균 위액분비량이 각각 $1.1{\pm}0.2m{\ell}$, $2.7{\pm}0.6m{\ell}$ 및 $5.1{\pm}0.6m{\ell}$로서 대조군에 비하여 각각 86.3%, 67.2% 및 38.6%의 위액분비 억제율을 나타내었다. 한편, 이들 다섯가지 정유들의 1% 유제용액을 각각 비둘기의 체중 100g당 $0.25m{\ell}$를 복강내로 투여하였던 바, 정도의 차이는 있으나 모두 비둘기의 위운동을 억제하였다. 이상의 결과로서 이들 다섯가지 정유 모두는 rat의 위액분비를 억제하며, 비둘기의 위운동을 억제하는 작용이 있음을 알았다.
새로운 식품원료 첨가물에 대한 산업 활성화를 위한 대표적 사례는 미국의 GRAS 제도이다. GRAS 제도의 가장 큰 특징은 FDA의 승인을 반드시 거치지 않더라도 전문 심의위원회(사설)의 검토를 거쳐 안전한 식품으로의 사용이 가능하다고 판단되는 경우 이를 제조 판매가 가능한 구조이다. 그러나, 이러한 GRAS 제도는 식품으로의 사용에 따라 발생할 수 있는 모든 책임을 제조사가 가져가는 구조임을 감안할 때, 현실적으로 국내의 식약처 중심의 안전성 심사 및 관리 체계에서는 도입하는데 현실적인 어려움이 있다. 유럽 Novel Food의 경우는 상대적으로 이러한 국내 환경과 유사하므로 유럽 법규 현황에 대한 세부적인 선행 사례 분석이 유의미할 것으로 기대할 수 있다. 전술한 바와 같이 중국의 신식품원료 심사제도는 유럽의 Novel Food 제도와 기본적 철학면에서는 운영에 있어 유사한 부분이 보이나, 자국 내 지정된 시험평가 기관에서 직접 평가한 결과만을 심사 검토의 기준 자료만으로 채택하고 있어 한국 국내 관련 산업의 활성화와 해외로의 진출을 지향하며 작성하게 된 본 지의 취지와 격차가 크다고 분석하였다. 마찬가지로 일본의 사례는 위해성 심사의 주관을 경제산업성이 맡고 있으면서, 경제산업성 산하의 독립행정법인인 제품평가반 기술기구(NITE)의 사전심사 기능 부여라는 분권화를 주된 특징으로 채택하고 있어 정부 주도의 한국 내 심사제도의 개선을 위해 제도적인 측면에서 참고할 부분의 발굴이 용이치 않다고 사료되었다. 이러한 사유로 유럽과 미국의 현행 법규에 한정하여 비교하면 아래와 같다(표 3). 미국 유럽 한국의 신규 식품소재의 인허가 심사 체계는 1) 기존 등록된 식품원료 첨가물과의 동등 규격 여부에 대한 유권해석, 2) 새로운 식품첨가물인 경우 제품의 안전성 심사, 3) 식품 제조 관리 기준에 따른 생산 인허가의 3단계 과정을 거쳐서 진행이 되며, 각국별 기준은 다소 차이가 있어도 기본적인 심사의 절차 및 소요기간은 큰 차이가 없다. 그러나 제조의 과정에 유전자변형미생물 자체 혹은 이를 이용하여 제조된 효소제 등을 사용할 경우, 미국의 GRAS 제도의 경우는 별도의 심사가 아닌 제품의 GRAS 심사의 과정 중에 모두 포함되어 안전성을 심사하는 것과 달리, 유럽 한국의 경우는 제품에 대한 안전성 심사 이외에 미생물과 효소제에 대한 별도의 안전성 심사가 선행되어야 한다. 그러나 유럽 Novel Food의 경우는 제조 과정 중 사용되는 유전자변형미생물의 경우 밀폐환경이용(contained use) 여부에 따른 완화된 법규 및 별도의 효소 균주의 positive list 제도를 운영하고 있어, 국내와는 실질적으로 새로운 식품첨가물의 산업화를 위한 소요 일정, 비용이 매우 간소화 되어 있음을 확인할 수 있다(Kim, 2014) (그림 8).
본 연구에서는 $TiCl_4$ 출발물질 및 알코올과 물의 혼합용액을 이용한 solvothermal 법을 통하여 나노 크기의 $TiO_2$를 제조하였다. 이 때 혼합용액 중의 알코올의 종류 및 그 조성이 생성되는 $TiO_2$ 입자들의 결정상 혹은 응집상태에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 생성물들의 물성은 X-선 회절법과 투과 및 주사전자 현미경을 이용하여 분석하였다. 1-부탄올/물의 부피 비가 각각 다른 혼합용매(1-부탄올/물; 100/0, 75/25, 50/50, 25/75, 0/100)를 이용한 solvothermal 법에 있어서 얻어진 루틸상의 $TiO_2$ 입자들의 응집상태는 1-부탄올/물의 비에 따라 변하였으며, 1-부탄올/물의 75/25 부피 비에서 잘 분산된 $TiO_2$ 나노 입자가 얻어졌다. 알코올과 물의 비를 75/25로 고정시킨 혼합 용매를 이용한 solvothermal 법에 있어서 알코올의 종류에 따라 생성되는 $TiO_2$ 입자들의 결정상이 변함을 확인하였다. 즉 메탄올, 에탄올 및 이소프로필 알코올의 혼합용액을 사용한 경우에는 아나타제상의 입자가 얻어지며 1-부탄올 혼합용액을 사용하면 루틸상의 $TiO_2$ 입자가 생성되었다. 이상의 결과들로부터 출발물질로는 $TiCl_4$를 그리고 반응용매로 알코올과 물의 혼합용액을 이용하며 더 이상의 첨가제를 사용하지 않는 solvothermal 법에 있어서는, 단순히 혼합용액의 조성 또는 알코올의 종류를 변화시킴으로써 생성되는 $TiO_2$ 입자들의 분산성 향상 및 결정상 조절이 가능한 것을 확인할 수 있었다.
벤토나이트는 팽윤성이 좋고 투수계수가 낮아 수직 밀폐형 지중 열교환기 시공 시 보어홀(borehole)의 뒤채움재로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 국내에서 사용되는 3가지 벤토나이트를 선정하여 배합비에 따른 점도와 열전도도를 평가하였다. 시공 조건에 따라 다양한 벤토나이트 뒤채움재의 함수비를 고려하여 점도와 열전도도 특성을 규명하기 위해 벤토나이트를 배합비(벤토나이트 무게/(벤토나이트+물) 무게) 5%, 10%, 15%, 20%, 25%로 배합하고 시간에 따른 점도와 열전도도를 측정하였다. 그리고 벤토나이트 뒤채움재가 해안지역에서 시공될 경우 지하수의 염도에 의한 영향을 검토하기 위해 배합수의 NaCl 농도가 0.1M, 0.25M, 0.5M일 때 벤토나이트 뒤채움재의 침강 특성을 관찰하였다. 벤토나이트 뒤채움재의 낮은 점도로 인해 천연규사와 같은 첨가재가 지중 열교환기 바닥에 침전될 경우 발생할 수 있는 재료분리 현상을 저점도 벤토나이트 뒤채움재를 사용하여 실험을 통해 규명하였으며 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. (1) 벤토나이트 뒤채움재의 점도는 시간이 지남에 따라 또는 배합비가 증가함에 따라 상승하는 경향을 나타내며 벤토나이트 뒤채움재의 열전도도는 배합비가 증가하면 상승하지만 통일한 배합비에서는 시간에 따른 변화가 미미하다. (2) 벤토나이트 뒤채움재의 팽창지수가 높을수록 배합수의 NaCl 농도에 따른 침강율은 상대적으로 낮게 나타난다. (3) 저점도 벤토나이트 뒤채움재는 첨가재의 재료분리로 인해 보어홀 내의 깊이별 첨가재 분포를 비균질하게 하므로 보어홀 상부의 열전도도가 하부에 비해 작게 나타날 수 있는 가능성이 있다.
양돈 폐수로부터 NH3를 제거하기 위해서 양돈 폐수의 무게 대비 MgO(wt. %)의 양을 변화시키면서 양돈 폐수에 주입하였다. 24시간 동안 폭기시키면서 MgO (0.8 wt. %)로 처리한 양돈 폐수는 미처리 양돈 폐수에 비하여 NH3 가스 발생량이 75.5% 감소하였으며, 1개월 동안 밀폐된 상태에서도 NH3 가스가 거의 발생하지 않았다. 본 연구에서 사용한 MgO는 양돈 폐수의 pH를 상승시켜 NH3가 가스 형태로 탈기될 수 있는 조건을 제공해 주었으며, 과량 주입할 경우에도 호기성 미생물 활동에 악영향을 줄 수 있는 pH 10.5를 초과하지 않았다. 양돈 폐수에서 제거되지 않고 남아 있는 NH4+는 인산과 MgO를 첨가하여 스트루바이트의 형태로 침전시켜 제거하였다. 스트루바이트를 합성하기 위해서 NH4+의 몰비와 동일하게 인산과 MgO를 주입하고 황산을 첨가하여 양돈 폐수의 초기 pH를 5로 조정한 후 점진적으로 폐수의 pH를 상승시켰다. pH 6에서 흰 침전물 소위 스트루바이트가 생성되기 시작하여 pH 10까지 지속적으로 합성이 이루어졌다. 총 86.1%의 NH4+ 제거 중에서 62.4%가 약산성인 pH 6에서 제거되었다. 침전물 중에 스트루바이트의 존재를 XRD로 조사하였고 그 결과 pH 6에서 침전물이 스트루바이트의 결정성을 갖는다고 확인되었다. pH 7~10인 조건에서는 스트루바이트가 비결정질 형태로 존재하며, pH가 11인 이상에서는 생성된 스트루바이트가 완전히 붕괴되었다. 침전물 내에서 스트루바이트의 수득률은 에너지 분산형 X-ray, 열중량분석기, 원소분석기의 결과치를 바탕으로 하여 68%~84%임을 확인할 수 있었다. 만약 NH3가 제거된 양돈 폐수를 건조 퇴비에 뿌려 부숙하게 된다면 퇴비의 부숙 기간 동안 NH3로 인한 악취를 상당히 감소시킬 수 있을 것이다. 이와 더불어, MgO로 처리한 양돈 폐수는 가축 퇴비에 인과 질소를 보충하는 역할을 담당할 수 있을 것이다. 앞으로도 본 연구를 계속적으로 진행하여 국내에서 친환경퇴비를 생산할 수 있는 기틀을 마련하고자 한다.
본 연구는 국내 산업원료 광물인 납석의 지속적이고 체계적인 개발과 안정적인 수급 관리를 위할 목적으로 국내 납석 광산 현황을 살펴보고 산업용 원료로써 그 활용 방안을 모색하기 위함이다. 국내 납석 광산은 대부분 중생대 화산암류가 열수변질을 받아 형성된 광상으로써, 납석의 주 구성 광물인 엽납석의 물리적 특성은 비중 2.65~2.90, 굳기 1~2, 밀도 1.60~1.80, 내화도 29 이상이며, 색은 보통 백색, 회색, 회백색, 회녹색, 황색, 황녹색을 띠는 것으로 나타났다. 국내 납석의 화학성분 중 SiO2와 Al2O3는 엽납석의 경우 58.2~67.2%와 23.1~28.8%, 엽납석 + 딕카이트의 경우 49.2~72.6%와 16.5~31.0%, 엽납석 + 일라이트의 경우 45.1%와 23.3%, 일라이트의 경우 43.1~82.3%와 11.4~35.8%, 딕카이트의 경우 37.6~69.0%와 19.6~35.3%인 것으로 분석되었다. 국내 납석 광산의 분포는 한반도 남서부와 남동부 지역에 집중해서 분포하며, 그 외에 한반도 동북부 지역에도 일부 분포하는 것으로 조사되었다. 국내 납석 생산 광산은 21개이며, 매장량은 전남(45.6%) > 충북(30.8%) > 경남(13.0%) > 강원(4.8%), 경북(4.8%) 순으로 전남이 가장 많은 것으로 나타났다. 국내 납석 생산량 상의 10개 광산은 중앙자원광산(37.9%) > 완도광산(25.6%) > 나주세라믹광산(13.4%) > 청석-사지원광산(5.4%) > 경주광산(5.0%) > 백암광산(5.0%) > 민경-노화도광산(3.3%) > 부곡광산(2.3%) > 진해납석광산(2.2%) > 보해광산 순인 것으로 분석되었다. 납석은 열전전도, 열팽창성, 열변형, 팽창계수, 부피밀도가 낮고, 내열성과 부식 저항성이 높으며, 살균 및 살충 효능이 우수한 성질이 있으므로 내화 재료, 도자기 재료, 시멘트 첨가제, 살균및 살충 제조재, 충전재 등 다양한 분야에 활용되는 것으로 나타났다. 또한 납석은 수처리 세라믹 분리막 소재, 디젤엔지 배기가스 저감장치 세라믹 필터 소재, 그리고 유리섬유 및 LCD 패널 소재 등 활용범위가 첨단산업분야로까지 확대되는 것으로 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.