• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.35-44
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• 2009

나프탈렌과 TNT는 미국 환경청(U.S. EPA)에서 규정한 발암가능성 물질로(Group C), 환경으로 방출될 경우 수생태계와 인체에 심각한 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 그러나 지하수 내 두 물질의 미량 분석법에 대한 기존연구는 매우 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 HPLC-FLD(Fluorescence etector)와 MSD(Mass detector)를 이용한 지하수 내 나프탈렌 및 TNT의 미량분석법을 개발하여, MDL과 LOQ 및 이온영향을 조사하고, 현재 사용되고 있는 HPLC-UV 분석법과 비교 평가하였다. 나프탈렌의 경우, 3D-Fluorescence를 통하여 확인된 최고의 파장(Ex: 270 nM, Em: 330 nM)이 HPLC-FLD에 적용되었고, $0.3\;{\mu}g/L$의 MDL과 $2.0\;{\mu}g/L$의 LOQ가 획득되었다. 이는 현재 방법(HPLC-UV; MDL: $23.3\;{\mu}g/L$, LOQ: $163.1\;{\mu}g/L$)보다 약 80배 우수한 결과이며, U.S. EPA의 음용수 권고기준($700\;{\mu}g/L$)의 약 350배 이하까지 정량분석이 가능한 수치이다. TNT의 경우, 새롭게 제시된 HPLC-MSD로 측정한 방법(MDL: $0.13\;{\mu}g/L$, LOQ: $0.88\;{\mu}g/L$)이 HPLC-UV(MDL: $16.8\;{\mu}g/L$, LOQ: $117.5\;{\mu}g/L$ at 230 nM)보다 약 130 배 우수한 것으로 조사되었고, U.S. EPA의 음용수 권고기준($20\;{\mu}g/L$)보다 약 23배 낮은 농도까지 정량분석이 가능한 것을 확인하였다. 또한 HPLC-UV(230 nM)의 분석법은 ${NO_3}^-$ 농도가 증가할수록(특히 21 mg/L 이상) 크로마토그램의 기준선이 증가하여 정량에 방해를 주었으나, HPLC-MSD 분석법은 국내 지하수 평균 농도보다 약 3.5배인 63.7 mg/L에서도 분석의 영향 없이 안정한 크로마토그램을 보여주었다. 따라서 새롭게 제시된 HPLC-FLD와 MSD에의한 나프탈렌과 TNT 분석법은 지하수 및 음용수 미량분석에 적합하며, 관련분야 연구에 크게 도움이 될 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권6호
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• pp.28-36
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• 2015

Simultaneous mobility reduction of explosives and heavy metals in an operational range by monopotassium phosphate (MKP) and bentonite spreading technology was investigated. Potassium ion and phosphate ion in MKP act as explosives sorption enhancer and insoluble heavy metal phosphate formation, respectively, while bentonite acts as the explosives adsorbent. Then, the decrease in surface water concentration of the pollutants and resulting risk reduction for local residents of the operational range, by MKP/bentonite application was estimated. Under untreated scenario, the noncancer hazard index (HI) exceeded unity on February, July and August, mainly due to 2,4,6-trinitrotoluene (TNT); however, MKP/bentonite treatment was expected to lower the noncancer hazard index by decreasing the surface water concentration of explosives and heavy metals (especially TNT). For example, on July, estimated surface water concentration and HI of TNT were 0.01 mg/L and 1.1, respectively, meanwhile the sorption coefficient of TNT was 3.9 mg¹⁻ⁿkg⁻¹Lⁿ. However, by MKP/bentonite treatment, the TNT sorption coefficient increased to 113.8 mg¹⁻ⁿkg⁻¹Lⁿ and the surface water concentration and HI decreased to about 0.002 mg/L and 0.2, respectively. Based on the result, it can be concluded that MKP/bentonite spreading is a benign technology that can mitigate the risk posed by the pollutants migration from operational ranges.

• 미생물학회지
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• 제39권4호
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• pp.223-229
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• 2003

2,4,6-Trinitrotoluene (TNT)을 분해할 수 있는 Stenotrophomonas sp. OK-5에서 분리한 NAD(P)H-nitroreductase의 특성을 조사하였다. 먼저 ammonium sulfate precipitation, DEAE-sepharose, 그리고 Q-sepharose 등의 일련의 정제 과정을 통하여 NAD(P)H-nitroreductase을 분리정제하였다. 분취기로부터 얻어진 시료로부터 NAD(P)H-nitroreductase의 효소활성을 가지는 3개의 다른 fractions (I, II 및 III)이 탐침되었다. NAD(P)H-nitroreductase의 fractions I, II, 그리고 III의 비활성(specific activity)은 각각 5.06 unit/mg, 4.95 unit/mg, and 4.86 unit/mg이었으며, crude extract와 비교하여 각각 10.5배, 9.8배, 8.9배 이상 농축되었다. 이 실험에서 이들 3개의 fractions 가운데, fraction I이 가장 높은 비활성을 나타내었다. NAD(P)H-nitroreductase (fractions I, II 및 III)의 효소활성에 영향을 미치는 몇 가지 요인을 조사하였다. 모든 NAD(P)H-nitroreductase (fractions I, II 및 III)의 최적 온도는 30$^{\circ}C$이었으며, 최적 pH는 약 7.5이었다. 4Ag^+, Cu_2^+, Hg_2^+$ 등의 금속이온은 약 80%의 효소활성을 저해하였으나, $Mn_2^+ 이나 Ca_2^+$의 첨가 시에는 약 30~40% 정도의 활성이 감소되었다. 그러나 $Fe_3^+$은 이들 효소의 활성을 증진시켰다. SDS-PAGE에 의해 측정된 NAD(P)H-nitroreductase의 fractions I, II 및 III의 분자량은 모두 약 27 kDa임이 확인되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.21-27
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• 2022

최근 탄소중립을 위하여 친환경 에너지원인 수소 에너지에 대한 연구 개발 및 인프라 구축에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히, 도심지에 설치되는 수소충전소의 경우에는 수소저장탱크 폭발에 따른 인접 구조물의 안정성을 확보하기 위하여 폭발 위험이 있는 수소저장탱크를 지하(지중)에 배치하여 충분한 안전거리를 확보하는 방안이 고려되고 있다. 적절한 지하 수소인프라의 위치 및 심도를 선정하기 위하여 지하 수소인프라 폭발에 따른 인접 구조물의 영향 평가가 필요하다. 본 논문에서는 지하 수소인프라 폭발에 따른 인접 구조물의 영향을 분석하기 위한 수치모델을 구축하였으며, 등가 TNT (Trinitrotoluene) 모델을 활용하여 수소저장탱크의 폭발압을 산정하였다. 또한, 매개변수해석을 수행하여 지하 수소인프라의 시공조건에 따른 인접 구조물의 안정성을 평가하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권6호
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• pp.103-110
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• 2015

Nitro-aromatic Compounds (NACs) of explosives are structurally non-degradable materials that have an adverse effect to humans and ecosystems in case of emissions in natural due to the strong toxicity. In this study, batch test in the laboratory-scale has been conducted to find some process parameters of alkaline hydrolysis by considering the characteristics of NACs which are unstable in a base status and field application evaluation have been performed on the batch test results. Based on the experimental results of both laboratory and pilot-scale test, the optimum conditions of parameters for the alkaline hydrolysis of soils contaminated with explosives were pH 12.5, above the solid-liquid ratio 1 : 3, above the room temperature and 30 minute reaction time. In these four process parameters, the most important influencing factor was pH, and the condition of above pH 12.0 was necessary for high contaminated soils (more than 60 mg/kg). In the case of above pH 12.5, the efficiency of alkaline hydrolysis was very high regardless of the concentrations of contaminated soils. At pH 11.5, the removal efficiency of TNT was increased from 76.5% to 97.5% when the temperature in reactor was elevated from room temperature to 80℃. This result shows that it is possible to operate the alkaline hydrolysis at even pH 11.5 due to increased reaction rate depending on temperature adjustment. The results found in above experiments will be able to be used in alkaline hydrolysis for process improvement considering the economy.

• 한국토양환경학회지
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• 제5권2호
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• pp.87-97
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• 2000

환원상태의 0가 금속 철($Fe^0$)에 의한 TNT의 환원반응율에 환경조건이 미치는 영향을 정량하기 위하여 회분식 반응조내의 초기 용존산소, HEPES완충액 및 전자전달체 Vitamin $B_{12}$의 농도를 변화하며 비반응상수를 측정하였다. 0가 금속 철에 의한 TNT의 환원은 모든 경우에서 유사 1차반응으로 측정되었으며, TNT의 환원시, 용액내 초기 용존산소의 농도가 높을수록 반응속도는 감소하였다. 그러나, 비반응상수는 초기용존산소의 농도에 선형적으로 비례하지 않았으며 용존산소 농도가 높아질수록 반응속도의 감소율은 감소하였다. HEPES 완충액을 사용하여 TNT환원의 비반응상수를 측정한 결과, HEPES 2.0mM용액을 사용하여 중성 부근의 pH를 유지하였을 경우 비반응속도가 5.8배 이상 증가하여 반응율은 수용액의 pH에 영향을 받는 것으로 확인되었다. 반응 속도의 증진을 위하여 전자 전달체(electron carrier or mediator) vitamin $B_{12}$를 첨가한 실험결과, vitamin $B_{12}$의 농도 8.0 $mu\textrm{g}$/L 에서 14.6배의 비반응상수의 증가가 관측되었다. 따라서, 0가 금속 철로 충진된 반응벽체를 사용하여 유기물을 제거하는 공법에서 Vitamin $B_{12}$의 첨가는 매우 유용한 처리효율 증진방안이 될 수 있다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권12호
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• pp.3659-3664
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• 2013

Eight representative explosives (ammonium perchlorate (AP), ammonium nitrate (AN), trinitrotoluene (TNT), 2,4-dinitrotoluene (DNT), cyclonite (RDX), cyclotetramethylenetetranitramine (HMX), pentaerythritol tetranitrate (PETN), and hexanitrostilbene (HNS)) were comprehensively analyzed with an ion trap mass spectrometer in negative ion mode using direct infusion electrospray ionization. MS/MS experiments were performed to generate fragment ions from the major parent ion of each explosive. Explosives in salt forms such as AP or AN provided cluster parent ions with their own anions. Explosives with an aromatic ring were observed as either $[M-H]^-$ for TNT and DNT or $[M]^{{\cdot}-}$ for HNS, while explosives without an aromatic ring such as RDX, HMX, and PETN were detected as an adduct ion with a formate anion, i.e., $[M+HCOO]^-$. These findings provide a guideline for the rapid and accurate detection of explosives once portable MS instruments become more readily available.

• 한국환경보건학회:학술대회논문집
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• 한국환경보건학회 2003년도 Challenges and Achievements in Environmental Health
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• pp.199-203
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• 2003

This study was carried out to investigate the removal of 2,4,6-trinitrotoluene, nutrients such as nitrogen, phosphorous compounds in the wetland microcosms. Microcosm study indicated that TNT nutrients were more lastly reduced in the anaerobic condition. The major reductive transformation products included 2,4diamino-6-nitrotoluene (2,4-DANT) 2,6diamino-4-nitrotoluene (2,6-DANT) 4diamino-2,6-nitrotoluene (4-ADNT) 2diamino-4,6-nitrotoluene (2-ADNT). The experimental results for nitrogen removal showed that denitrification kom NO$\sub$3//$\^$-/ to NH$_3$ was dominant process at the bottom of marsh, but nitrification from NH$_3$ to NO$\sub$3//$\^$-/ was dominant on the top of marsh.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권1호
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• pp.153-160
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• 2005

본 실험은 TNT 오염토양의 효율적 제거를 위한 화학적 처리기술 개발을 목적으로 다양한 Fenton reaction 적용성에 관해 고찰하였다. 기존 Fenton reaction은 낮은 pH 요구성을 가지는 단점이 있고 천연토양은 pH에 대한 buffering capacity를 가지고 있으므로 그 적용성이 미약하였다. 이에 중성 pH에서도 효율적으로 Fenton reaction을 유도할 수 있는 modified Fenton reaction을 본 실험에 적용하였다. 또한, 천연 토양 내 다양한 철광석을 철이온 대신 사용함으로써 철슬러지의 발생의 최소화를 위한 Fenton-like reaction의 적용 가능성에 대하여 검토하여 보았다. 실험결과는 오염토양의 기존 Fenton reaction 제거효율은 약 20시간 후 pH 3에서 93%이며 반면 pH 7에서는 21%임을 보였다. 한편, TNT 오염 수용액 처리에 철이온과 5종의 chelating agent를 투입한 실험에서는 24시간 반응 후 pH 7에서 NTA-Fe의 경우가 87%로 그 효율이 가장 우수하였고 citrate-Fe 46%, EDTA-Fe 71%, oxalate-Fe 64%, acetate-Fe 37%의 각각의 제거효율을 나타내었다. 또한, TNT 오염 수용액 처리에 3종의 철광석으로 Fenton-like reaction을 적용한 경우, pH 3에서 24시간 후 goethite 33%, hematite 40%, magnetite 40%의 처리효율을 보였고, pH 7인 경우 goethite 28%, hematite 34%, magnetite에서는 36%의 처리효율을 보였다. 게다가, 성능이 우수한 chelating agent 3종과 2종의 철광석을 이용한 복합처리 실험에서는 magenetite 경우 pH 7에서 NTA 79%, oxalate 59%, EDTA 14%의 제거효율이 측정되었고, hematite 경우 NTA 73%, oxalate 25% 그리고 EDTA 19%의 처리효율을 얻었다. 결론적으로 철광석과 modified fenton reaction의 복합처리의 경우 처리 기간 등의 운영인자를 확보할 경우 효율적으로 TNT 오염토양에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제1권2호
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• pp.251-278
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• 2008

In this study, we investigate the discontinuous-derivative treatment at the gas-liquid interface in underwater explosion (UNDEX) problems by using the Moving Least Squares-Smoothed Particle Hydrodynamics (MLS-SPH) method, which is known as one of the particle methods suitable for problems where large deformation and inhomogeneity occur in the whole domain. Because the numerical oscillation of pressure arises from derivative discontinuity in the UNDEX analysis using the standard SPH method, the MLS shape function with Discontinuous-derivative Basis Function (DBF) that is able to represent the derivative discontinuity of field function is utilized in the MLS-SPH formulation in order to suppress the nonphysical pressure oscillation. The effectiveness of the MLS-SPH with DBF is demonstrated in comparison with the standard SPH and conventional MLS-SPH though a shock tube problem and benchmark standard problems of UNDEX of a trinitrotoluene (TNT) charge.