• 상하수도학회지
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• 제31권4호
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• pp.329-338
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• 2017

The problem of disposal of brine due to increased MD/RO desalination plant has recently become a big social issue. The chlor-alkali process through electrolysis of brine has been studied as a method to overcome this problem. In order to increase the electrolysis efficiency, a pretreatment process for removal of hard substances must be preceded. In this study, we investigated the mechanism of removal of hardness through chemical precipitation. As a result, Ca was greatly influenced by addition of $Na_2CO_3$, and Mg was strongly influenced by pH. Also, the addition of NaOH and $Na_2CO_3$ enabled simultaneous removal of Ca and Mg, and showed a removal efficiency of 99.9% or more. Finally, the residual concentrations of Ca and Mg in the brine after the reaction were 0.14 and 0.13 mg/L, respectively. Saturation index was calculated using Visual MINTEQ 3.1, and solid phase analysis of the precipitate was performed by FE-SEM and PXRD analysis. It was confirmed that precipitate formed by the formation of calcite and brucite.

• International Journal of Railway
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• 제6권3호
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• pp.90-94
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• 2013

Cement or lime is generally used to improve the strength of soil. However, bacteria were utilized to produce cementation of loose soils in this study. The microo rganism called Bacillus, and $CaCl_2$ was introduced into loose sand and soft silt and $CaCO_3$ in the voids of soil particles were produced, leading to cementation of soil particles. In this study, loose sand and soft silt typically encountered in Korea were bio-treated with 3 types of bacteria concentration. The cementation (or calcite precipitation) in the soil particles induced by the high concentration bacteria treatment was investigated at 7 days after curing. Based on the results of Scanning Electron Microscope (SEM) tests and EDX analyses, high concentration bacteria treatment for loose sand was observed to produce noticeable amount of $CaCO_3$, implying a significant cementation of soil particles. It was observed that higher calcium carbonate depositions were observed in poorly graded distribution as compared to well graded distribution. In addition, effectiveness of biogrouting has also been found to be feasible by bio-treatment without any cementing agent.

• Geosystem Engineering
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• 제21권5호
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• pp.291-296
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• 2018

The aim of this work is to study the effect of aggregate type on the physico-mechanical properties and microstructure of bio-mortar (BM). Three different aggregates such as sand, dolomite and basalt were used. BM was prepared by mixing aggregates with bacterial cells (Sporosarcina Pasteurii) and one equimolar (1 M) of $urea/CaCl_2.2H_2O$. The results proved that the chemical composition and physical properties of aggregates play an important role in the microbial precipitation rate as well as size, morphology and crystallinity of the precipitated calcite, which strongly reflects on the properties of the prepared BM. The BM containing dolomite gave the highest compressive strength and lowest water absorption.

• 자원환경지질
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• 제18권4호
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• pp.331-342
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• 1985

The Dongbo tungsten-molybdenum deposits are fissure-filling veins emplaced in granites of late Cretaceous age. Integrated field, mineralogic and fluid inclusion studies were undertaken to illuminate the characters and origin of the ore deposits. Mineral paragenesis is complicated by repeated fracturing, but four distinct depositional stages can be recognized; (I) tungsten-molybdenum minerals-quartz-chlorite stage, (II) iron-oxide and sulfides-quartz stage, (III) iron -oxide-base metal sulfides-sulfosalts-quartz-carbonates stage, (IV) barren rhodochrosite-zeolite stage. Fluid inclusion studies were carried out for stage I quartz and stage III quartz, sphalerite and calcite. Fluid inclusion studies reveals highly systematic trends of homogenization temperature and salinity throughout the mineralization. Ore fluids during stage I were complex, NaCl rich brine and salinity reached values as high as 34.4 weight percent equivalent NaCl, but the later ore fluids were more dilute and reached to 9.7 weight percent equivalent NaCl during stage III. Intermittent boiling of ore fluid during stage I is indicated by the fluid inclusions in stage I quartz. Depositional temperatures and pressures during stage I range from $520^{\circ}C$ to $265^{\circ}C$and from 600 to 400 bars. Homogenization temperatures of the stage III quartz, sphalerite and calcite range from $305^{\circ}C$ to $190^{\circ}C$. Fluid inclusion data from the Dongbo mine are nearly similar to those from other hydrothermal tungsten deposits in the Kyeongsang basin. Depositional temperature and salinity of ore fluids during precipitation of tungsten-molybdenum minerals in Dongbo mine were much higher, but $CO_2$ contents were much lower than those from hydrothermal tungsten-molybdenum deposits of late Cretaceous plutonic association in central parts of Korean peninsula.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권11호
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• pp.59-64
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• 2011

배수공의 막힘 현상은 노후화된 터널의 가장 큰 문제점으로 보수 대책 공법이 시급한 실정이다. 현재는 Water Jet Cleaning과 배수공내 초고압수를 분사하는 방식 등으로 배수공내 생성된 스케일을 제거하고 있다. 하지만 이러한 공법은 비용이 비싸고 주기적으로 관리가 필요하다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고 영구적으로 배수공내 침전물 생성을 방지하기 위하여 자화장치와 퀀텀스틱 신기술을 적용하여 배수공내 스케일의 주성분인 탄산칼슘($CaCO_{3}$) 침전물을 SEM분석과 XRD분석을 통하여 관찰하였다. SEM분석과 XRD분석 결과, 자화장치를 적용하였을 경우 탄산칼슘($CaCO_{3}$)의 생성입자가 Calcite에서 Aragonite로 변화하는 것을 볼 수 있었으며, 퀀텀스틱의 경우에도 육안으로 관찰하였을 경우 스케일의 생성량이 확연히 줄어들었음을 볼 수 있었다. 전반적으로, 자화장치와 퀀텀스틱을 이용하여 배수공 내 침전물 생성을 방지하는데 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권4호
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• pp.177-191
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• 1998

경북 풍기읍 일대의 선캠브리아기 편마암 지역에 부존하는 지하수계의 수리지구화학.수리지질학적 특성을 규명하기 위하여, 지표수, 천층 지하수(심도＜70 m) 및 심층 지하수(심도 500~810 m)를 대상으로 수리화학, 다변량 통계, 열역학, 환경 동위원소(삼중수소, 산소-수소, 탄소, 황) 및 질량 보존 모델링을 포함한 종합적인 연구를 수행하였다. 천층 지하수의 수질은 Ca, Mg, SO$_4$및 NO$_3$의 함량이 높은 'Ca-HCO$_3$' 유형으로 특징되는 반면, 심층 지하수는 Na, Ba, Li, H$_2$S, F 및 Cl의 함량이 높고 방해석에 대해 포화 상태를 보이는 'Na-HCO$_3$' 유형으로 특징된다. 본 지역 자연수의 수질은 크게 두 유형, 즉 1) 지표수 및 천층 지하수와 2) 심층 지하수 및 일부천층 지하수로 대분되며, 앞의 유형은 계절적인 조성 변화를 나타낸다. 다변량 통계 분석 결과, 심층 지하수의 수질을 지배하는 세 개의 요인이 도출되었다. 이들 요인은 총 86%의 설명력을 가지는데, 1) 사장석의 용해와 방해석의 침전, 2) 황산염의 환원, 3) 수산화 광물(특히 운모류)의 산성 가수 분해 반응으로 요약될 수 있다. 열역학적 해석 결과와 결합한 질량 보존 모델링을 통하여, 심층 지하수의 수질 특성을 지배하는 수/암 반응을 적절히 설명해 주는 네 개의 모델을 제시하였다. 각 모델은 사장석, 고령토 및 운모류 용해와 방해석, 일라이트, 로몬타이트, 녹니석 및 스멕타이트의 침전을 보여준다. 산소 및 수소 동위원소 연구 결과, 심층 지하수의 경우는 먼 거리의 고지대(소백산 일대)에서 충진된 강우로부터 기원한 후 광역적인 심층 순환을 하면서 상당한 정도의 수/암 반응을 수반한 반면, 천층 지하수는 근처의 저지대에서 충진되었음을 알 수 있다. 삼중수소 자료에 따르면, 심층 지하수(0.2 TU)의 충진 연령은 핵실험 이전인 반면, 천층 지하수(5.66~7.79 TU)는 핵실험 이후였다. 용존 황산염의 황동위원소 조성 분석을 통하여, 본 지역의 심층 지하수에서 특징적으로 높은 함량을 보이는 황화수소(최대 3.9mg/l) 는 황산염의 환원에 기인함을 밝혔다. 또한, 용존 탄산염의 탄소 동위원소비는 토양 이산화탄소에 의한 탄산염 광물의 용해(천층 지하수의 경우), 또는 방해석의 재침전(심층 지하수의 경우)에 의해 조절되고 있음을 확인하였다. 본 지역에 부존하는 지하수의 기원과 유동 및 화학적 진화를 종합적으로 보여주는 모델을 제시한다.

• 생명과학회지
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• 제25권2호
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• pp.237-242
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• 2015

탄산칼슘 형성세균에 의한 건축물 균열보수 및 그들의 내구성 증진은 기존 화학제에 비해 친환경적이며, 영구적이라는 측면에서 그들의 응용에 대한 연구는 중요한 위치를 차지하고 있다. 그러나 균열복구 기전이 세균의 대사에 의한 calcite crystal 형성과정에서 기인되는 것으로, 대사과정 중 산 형성으로 시멘트 기반 콘크리트 건축물에 대한 위해 가능성 논란이 지속 제기되었다. 따라서 본 연구는 시멘트 모르타르에 대한 생물학적 부식능이 있는 방제대상 미생물을 결정하고 시멘트 콘크리트 건축물에의 안전한 적용을 위한 다기능성 탄산칼슘 형성세균을 평가하기 위해 수행되었다. 이를 위해 첫째, 건축물에서 분리된 균사형 진균, 효모, 세균 균주들을 대상으로 chalky test를 실시하여 $CaCO_3$에 대한 가용화능을 평가하였다. 그 결과 건축물에서 분리된 세균 균주의 경우 가용화 능이 없는 것으로 평가되었으며, C. sphaerospermum KNUC253 및 P. prolifica KNUC263 균주가 $CaCO_3$에 대한 가용화 활성을 보여, 시멘트 기반 건축물 표면에서 방제되어야 균주로 판단된다. 둘째, 독도 토양 및 건축물에서 분리되어 시멘트 표면 진균생장 억제효과, 시멘트 표면균열을 수복 및 수분 침투력 감소효과가 보고된 특허등록 균주 A. nicotianae KNUC2100, B. thuringiensis KNUC2103, S. maltophilia KNUC2100 및 B. aryabhatti KNUC205들이 $CaCO_3$을 가용화하지 않음을 볼 때 산 형성으로 인한 시멘트 모르타르 주성분인 $CaCO_3$에 대한 위해는 없을 것으로 평가된다. 이에 더하여 그들 중 B. aryabhatti KNUC205, A. nicotianae KNUC2100의 경우 건축소재 열화가능성의 판단근거로 널리 활용되고 있는 bio-degradative assay에서 다양한 고분자물질 구성요소에 대해 활성을 나타내지 않아 다양한 건축환경에 대해 활용 가능성을 보여주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권8호
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• pp.27-33
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• 2016

본 연구에서는 미생물 고결토의 압축강도 및 인장강도 개선을 위하여 PVA(Polyvinyl alcohol) 섬유를 혼합하는 연구를 수행하였다. 미생물 고결토의 인장강도 특성을 개선하기 위해 모래에 섬유를 혼합한 다음 미생물 배양액을 7일 동안 1일 2회 총14회 반복주입하여 고결을 유도하였다. 모래는 Ottawa모래를 사용하였으며, 섬유는 PVA섬유를 세 종류의 함유량(0, 0.4, 0.8%)으로 혼합하였다. 미생물은 Bacillus sp. 미생물을 사용하였으며, 공시체의 크기는 직경 5cm, 높이 10cm로 제작하였다. 고결이 완료된 다음 일축압축강도, 인장강도시험을 실시하였으며, 시험 후에는 탄산칼슘 석출량과 SEM 분석을 실시하였다. 섬유의 함유량이 증가함에 따라 평균 일축압축강도는 증가하다가 약간 감소하는 경향을 보이지만, 인장강도는 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. 탄산칼슘 석출량이 유사하다고 볼 경우, 압축강도는 약 30%의 강도 증가를 발생하였지만, 인장강도는 약 160%의 강도 증가를 보였다. 공시체의 취성도를 나타내는 압축강도와 인장강도의 비는 섬유 함유량이 0%인 경우 약 8 정도에서 섬유 함유량이 0.8%로 증가할 경우 4까지 감소하였으며, 동일한 조건에서 섬유의 함유량이 증가할수록 인장강도의 증가 폭은 커짐을 확인하였다. 이러한 섬유를 혼합한 미생물 고결토는 전단파괴 방지 및 인장강도 증진을 요하는 사면 등의 분야에 적용 가능 할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.501-511
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• 2009

이 연구는 콘크리트구조물의 유지관리 및 보전활동의 절력화와 콘크리트구조물의 장기 수명화를 목적으로 번잡한 검사나 보수작업을 필요로 하지 않고, 콘크리트에 발생하는 미세한 균열에도 수시의 점검 등이 필요 없이 미생 물의 생체광물형성작용을 이용하여 콘크리트 그 자체에 자기치유 기능을 부여하는 것에 관한 내용이다. 이 논문은 콘 크리트에 자기치유 기능을 부여하는 것에 관한 연구 중 지금까지와는 완전히 다른 방법으로 미생물의 생체광물형성작 용(biomineralization)을 이용한 자기치유 콘크리트 개발에 관한 기초적 연구로서, Sporosarcina pasteurii가 탄산칼슘을 석 출시키는 biomineralization을 이용하여 미생물이 신진대사 작용을 할 때의 탄산칼슘 석출 반응에 의한 세포 외에 다른 화합물의 생성, 탄산염광물의 석출 및 모래표면을 고화시켜 모래의 입자를 접착하는 바인더로서의 이용을 검토 하였다. 그 결과 새로운 광물 형성 및 모래표면의 고화가 어느 정도 가능한 것이 확인되었으며, 또한 유기(미생물)·무기(CaC$O_3$) 복합 구조를 가진 calcite에 의해 균열의 보수도 어느 정도 가능한 것이 기초실험을 통해 확인할 수 있었다. 따라서 콘 크리트구조물에 이러한 미생물의 신진대사 작용에 따른 생체광물형성작용의 이용은 미생물과 같이 완성된 진정한 의미 의 자기치유 콘크리트가 될 것으로 사료되며, 이러한 미생물의 적용에 따른 효과는 보수 기능뿐만 아니라 환경 문제를 배려한 새로운 재료로서의 개발로 이어져 향후 더욱 더 중요한 연구주제의 하나가 될 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권12호
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• pp.17-27
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• 2015

본 연구에서는 식물추출액을 이용하여 요소를 분해한 다음 이로부터 분해된 탄산이온과 수용액 상태의 칼슘이온이 음전하를 띄는 점토를 매개체로 하여 탄산칼슘을 석출시켜 친환경적으로 흙을 고결시키면서 내구성도 향상시키는 연구를 수행하였다. 식물추출액과 요소가 혼합된 제1용액과 칼슘원(염화칼슘)이 용해된 용액에 소량의 점토가 혼합된 제2용액을 깨끗한 낙동강모래에 섞어서 비빈 다음 다짐방법으로 소형 공시체를 제작하였다. 요소와 염화칼슘의 몰농도를 세 종류(1, 5, 7몰)로 달리하였으며, 각 공시체에 점토를 전체중량의 0%, 1%, 3%의 세가지 비율로 혼합하여 공시체를 제작한 다음 실내에서 7일 동안 양생하였다. 양생이 완료된 공시체에 대해 일축압축시험, 내구성시험, SEM, EDX 및 XRD 분석, 그리고 열중량 분석을 실시하여 사질토의 고결 정도와 구조를 분석하였다. 요소와 염화칼슘의 몰농도가 높을수록 점토 함유량이 증가할수록 일축압축강도와 내구성이 증가하는 경향을 보였다. SEM, EDX 및 XRD 분석을 통하여 점토광물 주변에 탄산칼슘(calcite)이 석출되는 것을 확인하였으며, 열중량 분석으로부터 시료 내에 중량대비 탄산칼슘이 1-2% 정도 석출되었다.