• 대한토목학회논문집
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• 제26권1B호
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• pp.125-130
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• 2006

본 연구에서는 호소 바닥의 저니에서 용출된 인이 수질에 악영향을 미치는 것을 제어하기 위하여 모래를 재료로 하는 캡핑을 저니 위에 포설할 때 기대할 수 있는 효과에 대하여 연구하였다. 실험실에서 제작된 칼럼을 외부 공기의 유출입이 없도록 폐쇄하고, 인의 농도가 높은 저니층에서 인의 용출로 인한 상등수의 인농도 변화와 모래로 이루어진 캡핑으로 격리 처리된 저니층에서 인의 용출로 인한 상등수의 인 농도 변화를 비교 분석하였다. 캡핑을 하지 않은 칼럼과 40 mm, 80 mm 캡핑 두께의 3가지 칼럼으로 시험을 수행하였고, DO, ORP, TP, $PO_4$-P를 측정하였다. 캡핑을 하지 않은 칼럼이 80 mm의 모래 캡핑을 한 칼럼보다 4배 이상의 TP농도 증가가 있은 반면 $PO_4$-P의 경우는 큰 차이가 나지 않았다. 본 실험조건에서 모래로 캡핑한 저니의 경우 캡핑이 되지 않은 저니 보다 인의 용출로 인한 상등수의 인의 농도를 저감할 수 있음이 확인되었다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제2권1호
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• pp.15-19
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• 2008

The most typical capping method for concrete structures is a sulfur-mortar compound capping, provided it satisfied the standard criterion set forth by ASTM C 617, but this conventional bonded-type method has many problems. It exhibits relatively the smaller unreliable value of the strength of high-strength concrete due to the differences of elasticity and strength between the cylinder and the cap, and manifests poor serviceability such as dangerous working tasks or a waste of the working time. To prevent these problems, unbonded-type capping methods have taken the place of the conventional methods in recent years. One of the popular methods is the use of synthetic rubber like a neoprene pad. Serious problems still remain in this method, which include the consideration of its chemical characteristics in consideration of the selection, the safekeeping and the economy of the pads. Moreover, the synthetic rubber pads cannot be used in concrete cylinder with strength greater than 80 MPa according to ASTM C 1231-00. New 'sand-capping method' presented in this study, can be applicable to the compressive strength evaluation of the high strength concrete in the range of $70{\sim}100\;MPa$. This new method has better simplicity and reliability than those of existing 'sand-box', because usual materials such as standard sand and simply-devised apparatus are used for the capping system. The statistical analysis of the test results revealed that the new sand-capping method exhibited the smallest deviation and dispersion, attesting for its much better reliability than other methods specified in ASTM C 1231/1231M.

• 대한환경공학회지
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• 제28권4호
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• pp.438-446
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• 2006

팔당호 경안천 하류 정체수역에서 퇴적물 인 용출 저감을 위한 capping 소재를 개발하고자 실험실 규모의 batch test를 수행하였다. 조사지역 퇴적물 평균 입도는 7.7 ${\phi}$로 매우 세립하고, 유기탄소 함량은 2.4%로 매우 높게 나타났다. 최적의 capping 소재 선정을 위한 인 용출 실험을 위해 150 L 반응기 5개에 모래층, powder-gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$), granule-gypsum, 복합층(gypsum+sand)로 capping을 한 경우와 control을 45일간 비교 평가하였다. 모래로 capping할 경우, 퇴적물로부터 용출되는 인을 약 50% 차단 가능한 것으로 나타났다. 그러나 모래층 1 cm로는 $CH_4$ gas 발생으로 인한 퇴적물의 재부유와 유기물 분해에 의한 수층 용존산소 감소(3 mg/L 이하)를 초래하는 것으로 나타났다. 따라서 모래로 capping을 할 경우에는 모래층이 더 높아져야 할 것으로 판단된다. powder-Gypsum과 granule-Gypsum은 80% 이상의 인 용출 저감 효과를 보였으나 수층 ${SO_4}^{2-}$ 농도가 증가되어 상수원보호구역에 적용하기 어려운 것으로 나타났다. 따라서 ${SO_4}^{2-}$의 용해도를 감소시키기 위해 Fe-Gypsum, $SiO_2$-gypsum 소재를 개발하였다. powder-Gypsum은 물과 결합시 경화되어 퇴적물 층위에 공극이 전혀 없는 차단막을 만들기 때문에 gypsum 층에 crack이 생길 경우, $CH_4$ gas 발생으로 인한 인 용출이 한꺼번에 일어날 수 있다. 복합층(granule-Gypsum+sand(1 cm))으로 capping을 할 경우, 인 용출 차단 효과가 높을 뿐만 아니라, ${SO_4}^{2-}$ 농도 역시 powder-Gypsum, granule-Gypsum 보다 수층으로 용출이 적어 상수원보호구역에 적합한 것으로 나타났다. Gypsum으로 capping을 할 경우, 빠른 초기속성작용(early diagenesis)과 ${SO_4}^{2-}$ 농도가 퇴적물에 충분히 공급되어 SRB(sulfate reducing bacteria)의 활성이 높아져 methanogensis의 진행을 저하시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제39권3호통권117호
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• pp.331-339
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• 2006

본 연구는 퇴적물의 인 용출을 제어하기 위한 방법으로 모래를 이용한 캡핑을 포설할 경우 두께에 따른 인 용출율 저감 효과를 파악하기 위하여 수행되었다. 캡핑은 퇴적물의 인이 수체로 용출되는 속도를 저감시키며, 미생물의 기질소모 이하로 그 속도를 낮추면 수체내의 인의 농도를 일정하게 유지할 수 있음을 알 수 있었다. 모래캡핑의 두께와 용출저감은 선형의 상관관계를 보이며 캡핑 두께가 40 mm에서 80 mm로 두꺼울수록 탈산소계수가 0.311 $day^{-1}$에서 0.262 $day^{-1}$으로 작아지고 있으며, 두께가 증가함에 따라 재폭기 계수는 0.013 $day^{-1}$에서 0.0240 $day^{-1}$으로 커지는 것으로 나타났다. 회귀분석한 결과에 의하면 최소한 20${\sim}$40 mm의 모래캡핑을 실시하더라도 인 용출량을 효율적으로 저감 시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제11권2호
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• pp.167-172
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• 2020

The effectiveness of in situ sediment capping as a technique for heavy metal risk mitigation in Hyeongsan River estuary, South Korea was studied. Sites in the estuary were found previously to show moderate to high levels of contamination of mercury, methylmercury and other heavy metals. A 400 m x 50 m section of the river was selected for a thin layer capping demonstration, where the total area was divided into 4 sections capped with different combinations of capping materials (zeolite, AC/zeolite, AC/sand, zeolite/sand). Pore water concentrations in the different sites were studied using diffusive gradient in thin film (DGT) probes. All capping amendments showed reduction in the pore water concentration of the different heavy metals with top 5 cm showing %reduction greater than 90% for some heavy metals. The relative maxima for the different metals were found to be translated to lower depths with addition of the caps. For two-layered cap with AC, order of placement should be considered since AC can easily be displaced due to its relatively low density. Investigation of methylmercury (MeHg) in the site showed that MeHg and %MeHg in pore water corresponds well with maxima for sulfide, Fe and Mn suggesting mercury methylation as probably coupled with sulfate, Fe and Mn reduction in sediments. Our results showed that thin-layer capping of active sorbents AC and zeolite, in combination with passive sand caps, are potential remediation strategy for sediments contaminated with heavy metals.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제27권1호
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• pp.60-70
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• 2022

We evaluated the performance of in-situ capping to prevent the release of phenol, one of hazardous chemicals of concern for their impact on sediment. Sediment near the estuary of Hyeongsan River, Korea, and commercially-available sand were collected to evaluate their physical properties and phenol sorption characteristics. Biodegradation kinetics of phenol spiked into the sediment was evaluated under freshwater and estuarine salinity conditions. These experimental measurements were parameterized and used as input parameters for executing CapSim, a software predicting the performance of in-situ capping. The CapSim simulation demonstrated that capping with 50-cm sand reduced the phenol release by several orders of magnitude over 0.25- and 1-year duration for almost all simulation scenarios. The variables tested, i.e., cap thickness, pore-water movement, and biodegradation rate, showed high correlation to each other to influence the extent of phenol release from sediment to the water column. The findings and the framework employed to evaluate the performance of in-situ capping in this study can be adopted to determine whether in-situ capping is appropriate remedial approach at sediment sites impacted by hazardous chemicals due to accidental spills.

• 대한환경공학회지
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• 제36권11호
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• pp.781-790
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• 2014

유속이 약한 하천이나 호소에 침강된 유기물, 영양염류, 유해화학물질 등의 오염물질은 일단 수중으로부터 제거되어 퇴적물 속에 축적되었다가 확산, 재 부유, 생물교란 등의 물리 화학 생물학적 과정에 의해 다시 수층으로 용출되어 수질 및 수생생태에 직 간접적인 악영향을 미칠 수 있게 된다. 특히 인은 수중생태계의 일차 생산량을 결정하는 중요한 물질중의 하나로 수체 내 물질순환 과정에서 주로 퇴적물에 저장되는 원소로 물리적인 교란 및 생 화학적 작용에 의해 수층으로용출되어 부영양화현상을 가속시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 수층 미생물의 영향을 고려한 경우(호소수)와 미생물의 영향을 배제한(증류수)경우로 구분하여 각각 다른 capping 소재를 적용하여 퇴적물에서의 인 용출 저감 효과를 분석하였다. 실험 결과 화학적소재인 Fe-Gypsum, $SiO_2$-Gypsum로 capping을 할 경우, control보다 인 용출을 약 40% 이상 저감시키는 것을 확인할 수 있었다. 또한 복합소재인 granule gypsum+Sand는 약 50% 이상 용출을 저감 효과가 나타났다. 따라서 화학적 소재인 granule-gypsum과 그 위에 모래와 같은 친환경소재로 capping을 한다면 인 용출 저감에 효과적일 것으로 판단된다. Capping 처리 전후의 퇴적층내의 인 성상변화를 살펴본 결과, gypsum 투입에 의하여 호소 퇴적층에 존재하는 인이 용출되기 어려운 안정한 형태인 apatite-P 변화된 것으로 확인되었다. 이상의 결과를 토대로 capping 기술의 적용을 통하여 하천 및 호소 퇴적물에서 발생되는 인 용출에 대한 저감 효율을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제11권1호
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• pp.11-23
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• 2020

The effectiveness of in situ sediment capping as a technique for heavy metal risk mitigation in Hyeongsan River estuary, South Korea was studied. Sites in the estuary were found previously to show moderate to high levels of contamination of mercury, methylmercury and other heavy metals. A 400 m × 50 m section of the river was selected for a thin layer capping demonstration, where the total area was divided into 4 sections capped with different combinations of capping materials (zeolite, AC/zeolite, AC/sand, zeolite/sand). Pore water concentrations in the different sites were studied using diffusive gradient in thin film (DGT) probes. All capping amendments showed reduction in the pore water concentration of the different heavy metals with top 5 cm showing %reduction greater than 90% for some heavy metals. The relative maxima for the different metals were found to be translated to lower depths with addition of the caps. For two-layered cap with AC, order of placement should be considered since AC can easily be displaced due to its relatively low density. Investigation of methylmercury (MeHg) in the site showed that MeHg and %MeHg in pore water corresponds well with maxima for sulfide, Fe and Mn suggesting mercury methylation as probably coupled with sulfate, Fe and Mn reduction in sediments. Our results showed that thin-layer capping of active sorbents AC and zeolite, in combination with passive sand caps, are potential remediation strategy for sediments contaminated with heavy metals.

• 대한환경공학회지
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• 제38권3호
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• pp.135-143
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• 2016

본 연구에서는 오염된 해양 퇴적물로부터 중금속(Cd, Cr, Cu, Zn) 용출 차단과 퇴적물 내에서 안정화를 위한 천연 제올라이트(natural zeolite, NZ)와 모래(sand, SD)의 피복 재료로서 적용성을 평가하였다. NZ와 SD의 중금속 차단 효율성 평가를 위해서 파랑을 발생시키는 임펠러가 부착된 수조에서 실험을 수행하였다. NZ 및 SD의 피복 두께를 0, 10, 30, 그리고 50mm로 달리하면서 실험을 수행하였으며, NZ 및 SD의 성능 평가를 위하여 해수 내 중금속 농도를 모니터링 하였다. 실험 종료 후에는 피복재료 바로 아래에 있는 퇴적물을 대상으로 중금속의 연속 추출 실험을 수행하였다. 실험 결과, 미피복 수조와 피복 수조의 pH, EC, 그리고 용존 산소 농도는 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. Cd, Cu 및 Zn과 같은 양이온의 용출은 NZ 및 SD 피복에 의해서 효과적으로 차단되었지만, Cr의 용출 차단은 50 mm 두께의 SD 피복에서만 나타났다. 그러나, 미피복 조건과 비교하여 50 mm의 SD 피복 시 Cr의 안정화는 이루어지지 않았다. NZ와 SD 피복은 Cd, Cu 및 Zn의 안정화에 효과적이었다. 본 연구를 통해 SD와 함께 NZ를 피복 재료로 사용은 Cd, Cr, Cu 및 Zn의 용출 차단 및 안정화에 효과적일 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권8호
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• pp.470-477
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• 2017

본 연구에서는 유기물 및 영양염류로 오염된 해양퇴적물 정화를 위한 석회석, 모래, 제올라이트 피복 공법의 적용성을 평가하였다. 수조 실험을 위한 퇴적물 및 해수 시료는 평택항에서 채취하였으며, 채취된 시료 위에 석회석, 모래, 제올라이트를 1 cm 또는 3 cm 두께로 피복하였다. 63일 동안 수층의 수소이온 농도(pH), 전기전도도(EC), 용존 산소(DO), 화학적 산소 요구량(COD), 총질소(TN), 총인(TP)을 측정하였다. 평택항 퇴적물을 분석한 결과 유기물과 총질소 오염이 높게 나타났다. 미피복 수조에서는 실험 시작 후 10일 이내에 DO가 고갈되었지만, 제올라이트 3 cm 피복을 제외하고 모든 피복 조건에서는 실험 기간 동안 용존 산소는 2 mg/L 이상 유지되었다. COD의 용출 차단 효율은 제올라이트 1 cm > 석회석 1 cm > 석회석 3 cm > 모래 3 cm ${\cong}$ 제올라이트 3 cm ${\cong}$ 모래 1 cm 순으로 나타났다. 질소의 용출 차단에는 제올라이트 피복이 효과적이었다. T-P는 미피복 및 피복 수조 모두에서 나타나지 않았다. 본 연구 결과 제올라이트는 유기물 및 질소 농도가 높은 오염퇴적물 정화를 위한 피복 소재로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.