• 대한환경공학회지
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• 제38권11호
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• pp.603-610
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• 2016

본 연구에서는 폐 알칼리망간전지 분말(spent alkaline manganese battery powder, SABP <8 mesh)의 산 침출액으로부터 분리한 망간이온을 이용하여 산화-중합반응 촉매인 버네사이트를 제조하였고, 1-naphthol (1-NP)을 대상으로 페놀계 화합물의 제거 반응성을 조사하였다. 망간산화물의 결정상과 반응성은 순수 망간시약($MnSO_4$, $MnCl_2$)을 사용하여 합성한 망간산화물(manganese oxide, MOs) 및 기존의 McKenzie 합성방법에 의한 Acid birnessite (A-Bir)의 결과와도 비교 평가하였다. SABP에 존재하는 망간과 아연이온은 과산화수소 존재 하에서의 황산 침출($1.0M\;H_2SO_4+10.5%\;H_2O_2$, solid/liquid (S/L)비=1/10 g/mL, $60^{\circ}C$)을 통해 각각 약 96%와 98% 회수하였다. 산 침출액으로부터 망간이온은 수산화물(NaOH) 침전을 통해 pH 8과 pH>13 조건에서 각각 69.0%와 94.3% 분리하였다. 1-NP 제거능을 토대로 SABP 산 침출액으로부터 알칼리(NaOH) 수열합성법에 의한 망간산화물의 제조를 위한 적정 OH/Mn 혼합비(M/M)는 6.0이었고, XRD 분석을 통해 버네사이트(${\delta}-MnO_2$) 결정상을 가짐을 확인하였다. pH 8 (${Mn^{2+}}_{(aq)}$)과 pH>13 ($Mn(OH)_{2(s)}$)에서 회수한 망간을 사용하여 얻은 망간산화물의 1-NP 제거 반응속도(k, at pH 6)는 각각 0.112, $0106min^{-1}$으로서 $MnSO_4$ 시약을 사용하여 얻은 망간산화물의 결과($0.117min^{-1}$)와 유사하였다. 이상의 연구를 통해 폐 알칼리망간전지 분말로부터 얻은 버네사이트는 미량 유해물질 제거를 위한 산화-중합 반응 촉매로 활용 가능함을 알 수 있었으며, 버네사이트 제조를 위한 폐 알칼리망간전지의 재활용 흐름도를 제시하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제32권2호
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• pp.330-338
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• 2015

N-propyl-N,N-dimethylethanolamine의 산란혼탁매질에서 형광, 산란과 응집의 영향은 파장 과 산란된 형광세기로 나타내는데, laser induced fluorescence(LIF) 분광학에 의한 분자특성으로 나타난다. 산란매질에서 광학적 효과는 광학적 파라미터들(${\mu}_s$, ${\mu}_a$, ${\mu}_t$)에 의해 표현되고 응집은 고-액상 분리 공정에서 중요하게 활용되고 있다. 따라서 입자가 서로 접근될 때 콜로이드 입자들의 상호작용을 LIF와 응집효과로 분석하였다. Monte Carlo simuation과 실험으로 레이저 광원에서 검출기까지 거리의 함수에 의해 농도가 묽어짐에 따라 산란세기가 기하급수적으로 감소함을 알 수 있었다. 이는 유지화학, 생의학, 레이저 의학, 의공학 분야적용에 LIF와 입자이동 현상은 아주 적합한 모델 연구에 큰 도움이 될 것이다.

• 한국환경농학회지
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• 제30권1호
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• pp.31-36
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• 2011

축산농가에서 발생되는 돈분 슬러리의 처리 능력을 평가하기 위하여 Full-scale의 단상 혐기성 소화조에서 중온소화와 고형물 체류시간을 20일로 하여 연속식으로 운전하면서 성능평가 및 특성연구를 실시하였다. 운전기간 중 알칼리도는 약 4,000 mg/L(3,500~9,000 mg/L as $CaCO_3$)이였고, 소화조내의 pH는 7.5~8.0 범위로 약간 높은 경향이었으나 pH는 안정적이었다. 바이오가스의 발생량은 OLR 1.2 $g{\cdot}COD/L{\cdot}day$에서 0.69 L/L/day의 바이오가스를 생산하였고, 제거된 COD를 바탕으로 계산된 메탄가스 발생량은 63% 수준이였다. 생산된 바이오가스 중 메탄가스 함량은 65~70%이었고, CO2는 약 30% 전후였으며, 열병합 발전을 실시하였을 때 총전력요구량의 50~75% 수준을 공급하였다. 또한 발전기 부하가 5~9 kW시 평균 1 kWh의 전력을 생산하기 위한 바이오가스 소모량은 약 1.8 $m^3$이였다. 따라서 실제 규모의 plant에서 약 500일간 운전한 결과 유입되는 돈분 슬러리의 TS 농도에 상관없이 소화조 내에 일정 농도의 유기물을 확보할 수 있었고, 바이오가스의 발생량은 일반적인 축산분뇨 가스 발생량 보다 높게 나타나 단상 혐기성 소화공정으로 고효율 처리가 가능한 것으로 나타났다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권1호
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• pp.19-27
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• 2007

추출크로마토그래피법과 액체섬광계수법을 이용하여 고체 시료중의 $^{55}Fe$와 $^{63}Ni$ 방사능을 측정할 수 있는 분석법을 확립하고 연구로 2호기의 해체시 발생되는 방사화된 콘크리트 폐기물을 분석하였다. 침전법과 추출크로마토그래피법으로 화학분리를 하면, 경우 Fe의 화학적 회수율은 대부분의 시료에서 90%이상이었으나 Ni의 회수율은 43.6과 46.5%를 나타낸 시료가 있으며 나머지는 62% 이상을 나타내었다. Spiked 시료를 이용하여 분리과정과 액체섬광계수법의 과정을 확인한 결과 $^{55}Fe$의 경우는 3.7% 오차내의, $^{63}Ni$의 경우는 0.7% 오차내의 결과가 얻어졌다. 연구로 2호기의 해체 콘크리트 시료중 $^{55}Fe$ 방사능은 MDA이하의 값도 있으나 TC3시료의 경우는 362Bq/g의 값이 얻어졌다. 그리고 $^{63}Ni$의 경우는 모든 시료에서 MDA이하 값이 얻어져 $^{63}Ni$이 존재하지 않음을 알 수 있었다. 그리고 콘크리트 벽의 해체시 표면의 시료는 $^{55}Fe$의 방사능이 높다가 표면으로부터 깊은 시료일수록 $^{55}Fe$의 방사능이 급격히 줄어들었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.745-754
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• 2013

본 연구에서는 유해원소로 오염된 현장토양을 대상으로 물리적 및 화학적 토양세척공법을 적용하였을 경우, 유해원소의 처리효율과 더불어 토양세척공법에서 발생하는 폐수를 중화, 응집, 흡착 반응을 이용하여 처리할 경우를 고려하여 최적 토양세척공법의 선정방법을 평가하고자 하였다. 본 연구에서 사용한 토양에서 주된 유해원소인 비소제거에 수산화나트륨 수용액이 황산 수용액보다 효과적이었다. 반면, 폐수 처리의 경우 수산화나트륨 수용액으로 토양 세척 시 함께 추출되는 토양유기물로 인하여 폐수처리가 복잡하고 유해원소의 제거가 잘되지 않아 세척공정의 세척제로는 산을 이용하여 토양을 세척하는 것이 좋으며, 발생하는 세척액의 pH를 6.5 이상으로 중화시켜 대부분의 유해원소를 제거할 수 있었다. 흡착제로 GFO(Granular ferric oxide)를 이용하였을 경우 비소와 납의 제거율이 뛰어났으며, 중화공정과 결합하였을 경우 대부분의 유해원소를 제거할 수 있었다. 결과적으로, 토양세척 공법 적용 시 토양의 특성에 따라 유해원소의 제거율 및 세척액의 처리 및 재이용 방법이 차이가 있으므로, 세척효율 및 세척수 처리 공정을 고려한 체계적인 최적화를 진행하여야 할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제49권2호
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• pp.89-95
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• 2016

산화 환원 환경에 민감하게 분별되는 몰리브덴(Mo) 안정동위원소는 지구화학적 과정을 유추할 수 있는 지시자로 사용될 수 있다. 최근 분석기기의 발달로 Mo 동위원소를 활용한 지질물질 연구가 많이 보고되고 있지만, 국내에서는 Mo 동위원소에 관한 연구가 없었다. 이번 연구에서는 컬럼관(BioRad PolyPrep(R) column, 10 ml)과 음이온 교환수지(BioRad Resin AG(R) 1-X8, 200-400 mesh)를 이용한 두 번에 걸친 컬럼 작업을 통해 Mo을 분리 및 회수하였다. 이 분리법을 이용하여 고체(BHVO-2, SDO-1, PACS-2) 및 액체(IAPSO) 표준시료의 Mo 동위원소 분석을 다검출기 유도결합 플라즈마 질량분석기(Multi-collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer; MC-ICP-MS)로 측정한 결과, 측정된 표준물질의 Mo 동위원소 분석값은 참값과 오차 범위 내에서 잘 일치하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.35-43
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• 2008

본 연구는 소규모 하수고도처리시설에 대해 변형 연속회분식공정을 적용하여 그 효용성을 평가하였다. 변형 연속회분식공정은 단일 반응조 내에서 유기물질 및 질소, 인 등이 제거되며 유입수의 유량 및 수질특성에 의해 적합한 운전방식을 선택할 수 있다. 각 공정의 기능 향상을 위해 원수 유입조건의 제어, 간헐 폭기방식에 의한 무산소 및 호기조건의 적절한 분배 그리고 처리수와 잉여슬러지의 고액분리를 위한 처리수 배출장치의 적용으로 설계된 유량 및 수질에 비해 낮은 부하 조건임에도 1일 3Cycle 운전모드로써 안정적인 처리효율을 나타냈다. 평가결과 유기물질 제거효율은 BOD의 경우 평균 120.4mg/L에서 6.8mg/L로 94.4%, CODMn은 95.7mg/L에서 11.0mg/L로 88.5%의 처리효율을 나타냈다. T-N의 제거효율은 평균 32.2mg/L의 유입수 농도에 대해서 약 69.6%, T-P의 경우는 유입수 농도 4.65mg/L에 대해 73.6%의 처리효율을 나타냈다. 동절기 평균 T-N과 T- P의 처리효율은 58.8%, 68.5%로 약간 감소하였지만 안정적인 처리효율을 나타냈다. 1차 무산소 호기조건에서 BOD는 90%, T-N은 67% T-P는 46%정도로 제거되었으며 T-P는 2차 무산소 호기조건에서 약 70%정도 제거되었다. 따라서 유입수의 간헐유입과 무산소 호기조건의 적정한 분배에 의해 질산화, 탈질 및 인의 과잉섭취에 유기물이 적절히 이용된 것으로 평가되어 소규모 고도하수처리시설에 적합한 공정으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권2호
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• pp.317-327
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• 2012

케이크 여과와 고액분리에서 가장 중요한 지표인 케이크 평균 비저항을 결정하는 방법으로 여과실험을 사용하고 있으나 침전 등의 영향으로 정확한 값을 측정하기 어렵다. 이 연구에서는 조금 더 안정된 방법으로 여과 후 형성된 케이크에 입자제거수를 투과시켜 평균 비저항을 측정하는 여과-투과 실험을 제안한다. 탄산칼슘 1 wt% 현탁액을 사용하여 여과-투과 실험을 8종의 여과매체에 대하여 여과매체 1장과 3장, 압력 0.5 기압과 0.2 기압의 조건에서 각 조건 당 3~5회씩 동일한 실험을 수행하였다. 그 결과 여과 후 투과에서도 안정된 투과 속도가 측정됨을 확인하였고, 이를 바탕으로 Ruth의 공식을 분석하여 투과기간의 특징을 구명(究明) 하고 여과기간에 발생하는 침전의 영향을 분석하였다. 그 다음, 여과매체 3종을 선택하여 여과와 투과에서의 케이크 평균 비저항값으로 일원배치법에 의한 분석을 하였다. 분석결과 여과에 의해서는 0.5 기압과 0.2 기압의 케이크 평균 비저항값이 구분되지 않으나, 투과에 의해서는 충분히 구분되었다. 또한 투과기간의 케이크 평균 비저항값들이 여과기간의 그것에 비해 매우 좁은 분포를 가지는 것을 확인했다. 여러 여과매체의 여과 실험결과를 분석하여, 여과매체 저항을 현재의 방법으로 측정하는 것은 큰 의미가 없음을 밝혔고, 유리섬유 여과-투과 실험 결과로 낮은 압력에서 입자의 여과매체 이동 가능성에 대한 분석을 수행했다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.141-155
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• 2017

이논문에서는 $CO_2$ 활용기술관점에서광물탄산화기술의하나인제철슬래그를이용한침강성탄산칼슘(Precipitated Calcium Carbonate, PCC) 제조 기술의 개발 현황을 고찰하였다. 광물 탄산화 기술의 원리, 특징, 전세계적 개발 현향을 살펴보았고, PCC 제조기술 및 시장동향도 파악하였다. 광물 탄산화는 안정적이고 친환경적인 기술로, 산업 부산물의 경제적 처리를 가능하게 한다. 일반적으로 슬래그중 Ca 용출 및 고액 분리 과정후 상등액과 $CO_2$의 반응을 통해 탄산칼슘을 제조한다. 이 기술은 파일럿 단계까지 기술개발이 진행되었으며(알토대학교의 Slag2PCC), 상용화를 위해서는 경제성 증대가 필요할 것으로 판단된다. 개발을 위한 핵심 기술로는 슬래그로부터 Ca의 효과적 용출 및 불순물 제거, 탄산칼슘의 입도 및 입형 제어를 통한 고부가가치화, 잔사 슬래그의 활용방안 발굴, 연속공정 구현을 위한 반응 조건최적화 등을 들 수 있다.

• 자원리싸이클링
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• 제25권3호
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• pp.29-36
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• 2016

폐콘크리트의 순환자원화 과정에서 발생되는 슬러지의 활용 방안을 찾기 위하여, 기본특성 분석과 고알칼리 상등수의 pH 중화실험을 수행하였다. 슬러지의 평균입도(d50)는 $42.4{\mu}m$이며, -$45{\mu}m$ (-325 mesh) 크기의 미립자가 전체 슬러지 질량의 60% 이상을 차지한다. 미립자의 주요광물은 백운모와 탄산염광물이었으며, 미립으로 갈수록 탄산염 광물의 비율이 늘어났다. 또한 미립으로 갈수록 중금속의 함량이 증가했는데, 토양오염 우려기준의 2지역 기준값 보다는 낮았다. 고액분리를 위한 응집제의 사용은 기존 공정에서 과량의 응집제를 사용하고 있어서 별다른 효과를 관찰할 수 없었다. 슬러지 pH (약 12)가 높기 때문에 산 첨가에 의한 중화효과가 미미하였지만, 슬러지가 포함하고 있는 높은 농도의 Ca이온으로 인해 $CO_2$ 가스를 주입하는 방법으로 8.5 미만으로 중화가 가능하였다. 또한 침전물에 대한 XRD 분석 결과는 고순도의 $CaCO_3$로 회수될 수 있음을 보여주었다.