• 한국환경농학회지
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• 제42권1호
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• pp.35-43
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• 2023

본 연구는 저비용 고효율 중금속 흡착제를 개발하기 위해 바이오매스 전소발전소에서 배출된 바이오차를 이용하여 바이오차 비드를 다양한 혼합조건으로 제조하고, 등온흡착과 동적흡착 모델을 활용하여 Pb 처리 효율을 조사하였다. 바이오차 비드의 Pb 흡착 효과를 확인하기 위해 다양한 조건에서 흡착실험을 수행하였다. Freundlich 등온흡착 모델로 흡착특성을 분석해 본 결과 Pb에 대한 바이오차 비드의 흡착패턴은 L형이었다. Langmuir 등온흡착 모델을 통한 바이오차 비드의 최대 흡착량(a)은 2.5% 바이오차 비드(2.5-BB) 처리구에서 28.736 mg/g로 가장 많았다. Pb에 대한 바이오차 비드의 동적흡착 특성을 조사한 결과 반응 8시간에 포화에 도달하였고, 화학적 흡착이 우세하였다. Pb 흡착량은 Pb 용액의 pH가 3일 때 가장 낮았으며, pH 4-5.5에서는 유사한 Pb 흡착량을 보였다. 2.5% 바이오차 비드(2.5-BB) 처리구의 투입량이 26.6 g/L일 때 Pb 제거 효율이 97.9%로 가장 높았다. 이상의 결과를 미루어 볼때, 바이오차 비드는 바이오차의 장점을 살린 저비용 고효율 흡착제로서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제14권6호
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• pp.1211-1216
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• 2004

A MNNG (N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine) induced chromium resistant strain ($Cr^{r}18$) of unicellular cyanobacterium Anacystis nidulans has been isolated and characterized. The resistant strain could grow (although restricted to $50\%$ of control) in chromium concentration (180${\mu}M$) lethal to the wild-type. Sublethal ($160{\mu}M$) concentration of $Cr^{6+}$ significantly reduced (13-$37.5$) all the photosynthetic pigments of A. nidulans with maximum reduction in phycoerythrin followed by ChI $\alpha$. Pigments of A. nidulans were drastically decreased in lethal concentration of Cr^{6+} with maximum reduction in phycoerythrin ($75\%$) and allophycocyanin ($67.5\%$). Resistant strain $Cr^{r}18$ resisted toxic effects of sublethal and lethal concentrations of $Cr^{6+}$ on photosynthetic pigments as revealed by less decrease in pigments as compared to A. nidulans. Effect of $Cr^{6+}$ stress was also studied on nitrogen assimilation and phosphate uptake. Sublethal concentration of $Cr^{6+}$ drastically reduced ($71.5\%$) nitrate uptake by A. nidulans while a decrease of $29\%$ was observed in strain $Cr^{r}18$. Short (2 day) exposure of A. nidulans and its resistant strain $Cr^{r}18\;to\;Cr^{6+}$ did not affect nitrate reductase and glutamine synthetase (transferase), whereas longer (10 day) exposure to $Cr^{6+}$ lowered activities of both enzymes in A. nidulans but not significantly in the strain $Cr^{r}18$. Ammonium uptake by both strains was not affected by $Cr^{6+}$. Thus, $Cr^{6+}$ affected photosynthetic pigments, nitrogen assimilation, and phosphate uptake of A. nidulans, while strain $Cr^{r}18$ was able to resist toxic effects of the metal. Advantages of using strain $Cr^{r}18$ for bioremediation purposes have been evaluated by studying $Cr^{6+}$ removal from the solution. Resistant strain $Cr^{r}18$ was able to remove $33\%$ more $Cr^{6+}$ than A. nidulans and thus it can prove to be a good candidate for bioremediation of $Cr^{6+}$ from polluted waters.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권11호
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• pp.3940-3955
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• 2023

A new method of numerical simulating prediction and decontamination effect evaluation for abrasive jet decontamination to radioactively contaminated metal is proposed. Based on the Computational Fluid Dynamics and Discrete Element Model (CFD-DEM) coupled simulation model, the motion patterns and distribution of abrasives can be predicted, and the decontamination effect can be evaluated by image processing and recognition technology. The impact of three key parameters (impact distance, inlet pressure, abrasive mass flow rate) on the decontamination effect is revealed. Moreover, here are experiments of reliability verification to decontamination effect and numerical simulation methods that has been conducted. The results show that: ⁶⁰Co and other homogeneous solid solution radioactive pollutants can be removed by abrasive jet, and the average removal rate of Co exceeds 80%. It is reliable for the proposed numerical simulation and evaluation method because of the well goodness of fit between predicted value and actual values: The predicted values and actual values of the abrasive distribution diameter are Ф57 and Ф55; the total coverage rate is 26.42% and 23.50%; the average impact velocity is 81.73 m/s and 78.00 m/s. Further analysis shows that the impact distance has a significant impact on the distribution of abrasive particles on the target surface, the coverage rate of the core area increases at first, and then decreases with the increase of the impact distance of the nozzle, which reach a maximum of 14.44% at 300 mm. It is recommended to set the impact distance around 300 mm, because at this time the core area coverage of the abrasive is the largest and the impact velocity is stable at the highest speed of 81.94 m/s. The impact of the nozzle inlet pressure on the decontamination effect mainly affects the impact kinetic energy of the abrasive and has little impact on the distribution. The greater the inlet pressure, the greater the impact kinetic energy, and the stronger the decontamination ability of the abrasive. But in return, the energy consumption is higher, too. For the decontamination of radioactively contaminated metals, it is recommended to set the inlet pressure of the nozzle at around 0.6 MPa. Because most of the Co elements can be removed under this pressure. Increasing the mass and flow of abrasives appropriately can enhance the decontamination effectiveness. The total mass of abrasives per unit decontamination area is suggested to be 50 g because the core area coverage rate of the abrasive is relatively large under this condition; and the nozzle wear extent is acceptable.

• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.329-336
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• 2006

제철부산물은 슬래그, 슬러지 및 분진 등의 다양한 부산물을 함유하며 이중 제강분진은 중금속 함량이 높아 지정폐기물로 버려지고 있다. 그러나 제강분진의 경우 Fe(0), Fe(II) 함량이 60% 이상으로 이의 활용에 대한 많은 연구가 있어왔다. 이중 최근에 제안되는 것이 제강분진을 이용한 독성 물질 함유 침출수의 처리이다. 이는 투수성 반응벽을 매립장 바닥차수재에 적용한 개념으로 침출수와 제강분진을 반응시켜 침출수의 TCE, PCE, 다이옥신 및 $Cr^{6+}$ 등의 독성물질을 환원, 무독화 시키고자 하는 것이다. 이를 위해 제강분진의 원소용출 특성규명이 선결되어야 하며 특히 제강분진의 장기적이고 다양한 환경에서의 용출특성을 알아보고자 다양한 용출방법을 택하였다. 즉, 가용용출시험, pH 고정 시험 및 연속주상시험 등을 이용하여 제강분진의 중금속 용출특성을 밝히고자 하였다. 중금속 항목 중 Cr과 Zn가 특정 pH 환경에서 우려수준 이상으로 용출되었으나 다른 원소들의 경우 위해성을 나타내는 농도 이하로 용출된다. 이중 Zn의 경우 제강분진 침출수의 pH가 12내외인 점을 고려할 경우 용출 가능성은 매우 낮을 것으로 판단된다. 그러나 Cr의 경우 반대로 알칼리 환경에서 더 용출된다. 따라서 제강분진 재활용에 앞서 Cr 용출을 제어할 수 있는 방법이 선행되어야 할 것이다. 주상시험에서 Cr 농도는 시간이 경과하면서 빠르게 감소하는 것이 관찰되었으며 이는 입자표면에 주로 분포한 Cr이 용출되거나 환원철과 반응하여 $Cr(OH)_3$ 등으로 공침, 제거되는 두 가지 가능성을 시사한다. Cr과 다른 중금속들의 용출제어 방법의 선행이 가능하다는 전제에서 중금속 농도가 매우 높은 폐수나 침출수에 제강분진을 제한적으로 적용이 가능하다고 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제7권2호
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• pp.63-71
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• 2002

본 연구에서는 점토차수재의 대체물질로서 매립지 현장토에 첨가재(시멘트, 벤토나이트 고화제)를 혼합하는 방법인 개량혼합토 공법을 대상으로 하여, 토목 환경적인 연구로서 차수/강도 효과 및 회분식/컬럼식 테스트를 통한 중금속의 고정능력에 관한 평가를 수행하였다. 지반공학적 연구(투수계수/압축실험)를 실시한 결과, CL 계열의 현장토(CL)에 첨가재(시멘트, 벤토나이트: 팽윤도로 구분하여 고품위 벤토나이트 B\circled1. 저품위 벤토나이트 B\circled2. 고화제)를 혼합함으로써 폐기물 매립지의 법적 기준(1x10-7cm/sec 이하)을 만족하였다. 또한 개량혼합토 제조시 시멘트 : 벤토나이트 : 고화제 = 90 : 60 : 1의 비율이 가장 적합하였으며, 팽윤도로 구별된 저품위 벤토나이트(B\circled2)의 사용가능성을 보여주었다. 첨가재의 종류에 따른 개량혼합토(column2, 3, 4)의 양이온교환능력(Cation Exchange Capacity, CEC) 측정 결과, 현장토와 비교하여 약 1.5배 정도 CEC가 증가한 것을 확인할 수 있었으나, 첨가재에 따른 큰 차이점은 보이지 않았다. 화학구성과 결정구조의 변화를 살펴보기 위한 XRF와 SEM측정 결과, 첨가재에 따른 고화토의 결정구조의 큰 변화 양상을 확인할 수 없었다. 컬럼을 사용하여 중금속($Pb^{2+}$ $Cu^{2+}$ , $Cd^{2+}$ , $Zn^{2+}$ l00mg/L)을 혼합한 인공침출수를 현장토(columnl)와 첨가재의 종류에 따른 개량혼합토(column2, 3, 4)에 적용시킨 결과, 현장토의 경우, 유출수의 pH가 감소됨과 동시에 $Cd^{2+}$ 와 $Zn^{2+}$가 유출되어 거의 파과점까지 도달하였으며, 현장토의 중금속 고정능력은 $Pb^{2+}$ ≒$Cu^{2+}$ > $Zn^{2+}$ > $Cd^{2+}$ 순으로 나타났다. 개량혼합토의 경우, 동일한 시점에서 column l에서 보여졌던 파과 현상은 나타나지 않았고, 팽윤도가 높은 B\circled1(column 2)보다 저급의 B\circled2(column 3)를 첨가한 개량혼합토가 화학적으로 훨씬 안정함을 보여주었으며, 시멘트, 벤토나이트와 함께 보조적으로 고화제(column 4)를 첨가했을 경우, 이러한 결과가 한층 더 두드러진다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권4호
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• pp.1-7
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• 2004

납으로 오염된 토양을 정화하는 방법인 토양수세기법에 가장 효율적인 용출제를 선정하기 위해서 여러 가지 유기산의 납 제거효율을 측정한 결과 0.01M의 EDTA 주입 시 납 제거효율은 $69.4\%$로 같은 농도의 다른 유기산과 비교해서 가장 높은 효율을 보였다. 또한 0.01M의 EDTA에 0.1M의 여러 가지 무기산을 혼합한 후 납 제거효율을 비교한 결과 EDTA와 붕산 혼합용출제가 pH5에서 $68.8\%$로 가장 높았다. EDTA와 붕산 혼합용출제의 경우 0.01M의 EDTA에 붕산의 주입농도를 0.1M에서 0.4M로 증가시킬 경우 납의 탈착/제거율은 $68\%$에서 $45\%$로 감소하였다. 그러나 0.1M의 붕산에 EDTA의 주입농도를 0.01M에서 0.04M로 증가시킬 경우 투수율은 $6.98{\times}10^{-4}cm/sec$에서 $5.99{\times}10^{-4}cm/sec$로 감소하였다. 이처럼 EDTA는 납의 탈착/제거율을 증가시키는 반면 투수율를 감소시키는 단점이 있다. 그러나 0.03M EDTA에 0.1M 붕산을 첨가한 경우 EDTA만을 주입한 경우와 비교해서 투수율이 $4.41{\times}10^{-4}cm/sec$에서 $6.26{\times}10^{-4}cm/sec$로 약 $30\%$ 증가되었다. 실제 중금속 오염토양에서 납의 제거효율은 납의 탈착/제거율과 오염토양 내 용출제의 투수율의 함수로 정의할 수 있으며, 최적의 [EDTA]/[붕산] 몰비는 [0.01M]/[0.1M]로 조사되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권11호
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• pp.35-43
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• 2016

이 연구는 복합발효미생물을 이용하여 유수지 악취 제거와 유수지 토양에 흡착된 오염물질의 정화효과를 확인하고, 현장 적용성 시험을 바탕으로 토양오염 정화시스템을 개발하기 위한 것이다. 토양 내에 침전된 유기오염물질을 분석하여 악취유발 원인과 토양오염 물질을 확인하였다. 개발된 복합발효미생물과의 혼합발효를 이용하여 악취와 오염물질을 분해하는 것이 가능함을 확인하였으며, 유수지 오염토의 물리 화학적 구성과 토양에 흡착된 오염물질을 확인하여 악취의 원인을 규명하였다. 또한, 복합발효미생물과 유수지토의 혼합실험을 통해 혼합방법에 따른 오염물질 제거효율을 분석하였다. 아울러, 복합미생물을 이용한 악취 제거 방법은 한 종류의 미생물을 이용하는 것보다 오염 제거에 효과적임을 확인하였다. 복합발효미생물을 이용한 방법은 자연정화처리 방법에 비해 악취농도가 2.5배 저감하는 것으로 측정되었으며, 토양으로부터 배출된 간극수의 수질이 개선된 것으로 나타났다. 또한, 복합발효미생물과 유수지 혼합토의 교반실험에서 토양입자 표면에 흡착된 구리와 납이 각각 65%와 66%로 저감되는 것을 확인하였으며, 유기물인 TPH 성분은 85%의 저감 효과가 있는 것을 확인하였다. 복합미생물을 이용한 유수지 오염토의 복원은 교반과 혼합비에 대한 기초자료 축적을 통해 악취와 토양오염을 효율적으로 저감시킬 수 있는 장기적인 정화시스템을 개발하고 적용할 필요가 있다.

• 원예과학기술지
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• 제29권5호
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• pp.413-419
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• 2011

국내 자생 수생식물인 노랑꽃창포와 창포를 수질 내 카드뮴(Cd) 제거용 식물재료로 이용하고자 Cd 축적과 내성을 조사하였다. Cd 농도에 따른 치사율을 근거로 Cd에 대한 반수치사량($LD_{50}$)을 계산한 결과, 노랑꽃창포는 $78.5{\mu}M$, 창포는 $47.6{\mu}M$로 나타났다. Cd 스트레스에 대해 노랑꽃창포에서는 POD와 SOD, 창포에서는 CAT와 SOD, 폴리페놀이 활성화되었다. 노랑꽃창포에서는 폴리페놀이 측정되지 않았다. 노랑꽃창포와 창포 모두 Cd 처리 농도가 증가하고 기간이 길어질수록 식물체 내 Cd 축적량이 증가하였고, 두 종 모두 지상부보다는 지하부 축적량이 현저하게 많았다. 지상부에 축적된 Cd 함량은 노랑꽃창포 $548.1mg{\cdot}kg^{-1}$(지하부 축적 대비 82.1%) 창포 $121.4mg{\cdot}kg^{-1}$(지하부 축적 대비 13.7%)로 두 종 모두 Cd 고축적식물로 확인되었으며, 특히 노랑꽃 창포가 Cd 축적능력과 내성이 우수하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제44권3호
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• pp.185-190
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• 2001

알긴산은 일반적으로 미생물의 고정화에 널리 사용되는 biopolymer이다. 본 연구는 구연산 생산균인 Aspergillus niger를 calcium alginate로 고정화한 beads로 납의 흡착 특성을 조사하였다. A. niger beads는 $CaCl_2$를 사용하여 주사기로 제조하였으며 이 beads를 납제거에 이용하였다. 그 결과는 다음과 같다. 즉, A. niger를 구연산 생성배지에서 1일에서 7일까지 배양한 후 제조한 beads로 납흡착량을 측정한 결과는 3일간 배양된 곰팡이 beads에서 가장 높았다. 발아되지 않은 beads와 3일간 배양된 beads로 시간에 따른 납흡착량을 정량한 결과 30분까지는 그 흡착량이 동일하게 급격히 증가하였으며 그 후 발아되지 않은 beads는 더 이상 흡착이 일어나지 않았으나 3일간 배양된 곰팡이 beads는 시간이 지남에 따라 천천히 계속 흡착하여 1시간 후에는 480 ppm까지 흡착하였다. 납흡착시 최적 pH와 온도는 각각 6과 $35^{\circ}C$로 나타났다. 납용액 50 ml (500 ppm)이 든 250 ml 삼각플라스크에 beads $50{\sim}100$개가 최적이었으며 그 이상에서는 납흡착율이 감소하였다. 중금속에 대한 흡착율은 납> 구리> 카드뮴 순이었으며 0.1 M $CaCl_2$, 0.1 M NaOH 및 0.1 M KOH의 전처리의 효과는 없었으며 0.1 HCI로 곰팡이 bead의 납탈착하여 beads를 재사용이 가능하였다.

• 생명과학회지
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• 제19권10호
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• pp.1410-1416
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• 2009

본 연구는 탁수가 어류에 미치는 영향을 분석하기 위하여 임하호 유입지천인 탁수수계(영양군 화매천)와 비탁수수계(청송군 신흥천)의 수질, 토양성분 및 어류의 조직 생리적 변화를 조사하였다. 임하호 유입지천의 수질은 탁수수계에서 pH, DO, SS 및 탁도가 높았으며, 토양성분은 vermiculite (V), illite (I)와 같은 점토광물이 높은 것으로 보아 점토광물이 강우시 쉽게 유출되어 탁수에 영향을 줄 것으로 생각된다. 탁수수계에 서식하는 어류는 이차새변의 간격이 일정하지 않고, 상피세포의 분리와 부종 및 곤봉 형태가 관찰되었다. 또한 아가미 표면이 매끄럽지 못하며 다량의 이물질이 존재하였고, 신장 조직에서는 보우먼주머니 안의 사구체 크기가 수축되어 보우만 공간이 넓은 형태를 나타냈다. 이러한 조직학적 변화가 장기간 지속될 경우 어류의 2차 병변의 원인이 될 수 있으며, 더 나아가 어류의 건강상에 영향을 줄 것으로 사료된다. 항산화효소의 활성은 탁수수계에서 높은 활성을 보이며, GR은 항산화효소의 활성중 가장 낮은 활성을 나타냈다. 또한 탁수수계의 근육과 신장조직에서는 SOD, CAT, GPX, GST가 비탁수수계 보다 높은 활성을 보였다. 이는 활성산소가 많이 발생하는 탁수수계의 어류 체내에서는 유해한 라디칼을 제거하기 위해 항산화효소의 활성이 증가한 것으로 생각된다.