• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.289-302
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• 2023

본 연구지역은 강원도 횡성군 강림리로 치악산 편마암 지질에 해당된다. 본 연구지역의 지하수에서 우라늄 및 라돈 등과 같은 자연 방사성 원소의 농도가 규제기준을 초과한 것으로 조사되었다. 이에 해당 지하수 대수층에서 획득한 시추 코어를 대상으로 자연 방사성 원소의 용출 기작을 광물학적으로 규명하기 위해 인공풍화 실험을 수행하였다. 이를 위해 먼저 시추 코어시료의 실험 전 광물학적 특성을 분석한 결과, 저온 및 중온 열수 변성 작용을 받아 생성될 수 있는 녹니석계 클리노클로어의 함량이 높게 나타났다. 또한, 우라늄보다 토륨의 함량이 10배 정도 높은 것으로 확인되었다. 인공풍화 실험 결과, 함방사성원소 광물의 용해에 따라 1일 이내에 토륨의 농도가 증가하는 양상을 보이다가 그 이후에는 농도가 감소하는 경향을 보였다. 이는 이차광물 형태로 존재하는 토라이트의 용해에 의하여 토륨이 용출된 후, 황산염 등과 같은 형태로 재침전되기 때문인 것으로 판단된다. 시추 코어 내 우라늄의 함량이 토륨보다 낮지만, 풍화 실험 결과에서는 토륨보다 100배 이상의 농도로 용출된 것으로 확인되었다. 이는 우라늄이 풍화가 많이 된 토라이트에 함유되어 있거나 UO₂²⁺ 등의 이온 형태로 광물 표면에 흡착된 상태로 존재하면서 지속적으로 용해 또는 탈착되기 때문이다. 또한 토륨과 우라늄의 용출 양상은 탄산염의 농도와 양의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. 하지만, 지하수 내 토륨과 우라늄의 농도 사이의 상관성은 낮은 것으로 조사되었는데, 이는 앞서 설명한 바와 같이 두 원소가 다른 기원으로부터 지하수에 용출되기 때문인 것으로 판단된다. 두 방사성 원소의 용출속도는 다양한 반응속도 모델 중 Parabolic diffusion와 Pseudo-second order kinetic 모델에 의해 가장 잘 모사되는 것으로 확인되었다. 이러한 반응속도 모델의 회귀 상수들을 이용하여 우라늄의 농도가 먹는 물 수질기준까지 다다르는 기간을 유추해 본 결과, HCO₃의 농도가 높은 중성환경의 지하수 조건에서 약 29.4년으로, 대체적으로 빠르게 용출되는 것으로 예측되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제20권4호
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• pp.269-276
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• 2001

Sulfamoylurea계 제초재의 일종인 cyclosulfamuron의 수도재배환경중 잔류특성을 평가하고자 2개 지역의 포장 및 실험실조건에서 토양 중 잔류성, 토양/토양수 및 수직적 잔류량 분포, 그리고 수확물인 현미 및 볏짚 중 잔류수준을 조사하였다. 경산 및 영천토양 중 잔류특성은 1차 분해반응의 양상을 보였으며 그 반감기는 포장과 실험실조건에서 각각 $17{\sim}30$일 및 $14{\sim}16$일로 나타났다. 입제살포 후 유효성분의 토양/토양수간 분포비율은 시간이 경과할수록 토양으로의 분포비율이 높아졌으며 토양 및 토양수에서의 반감기는 각각 19일과 10일이었다. 감수심 5 cm/일 조건으로 10일간 수행한 용탈 실험에서 cyclosulfamuron은 토심 $0{\sim}4\;cm$에 주로 분포하였으며 토양중 수직이동성은 상당히 제한적이었다. 포장조건에서 입제 및 액상수화제를 수확전 $120{\sim}150$일 전에 $1{\sim}2$회 처리하고 수확한 현미 중 잔류량은 제형, 살포시기 및 회수에 관계없이 모두 0.01 mg/kg 미만이었으며 볏짚중 잔류량은 $<0.02{\sim}0.05$ mg/kg 범위였다. Cyclosulfamuron의 토양 및 토양수 중 비교적 빠른 소실속도와 낮은 이동성을 고려할 때 약제살포에 따른 잔류분이 다른 환경계로의 전이되거나 후작물에 대한 2차 약해를 유발할 가능성은 매우 낮은 것으로 평가된다. 또한 수확물 중 낮은 잔류수준과 독성학적 특성을 감안할 때 수확물 중 잔류분으로 인한 만성독성학적 부작용은 무시하여도 좋다고 판단된다.

• 분석과학
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• 제10권2호
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• pp.105-113
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• 1997

본 실험은 경남 일광 지역의 한 폐광의 토양에 함유된 중금속의 함량을 연구한 것이다. 세 지점을 선택하여, 각 지점마다 30cm씩 210 또는 240cm까지 굴착하였다. 각 시료는 풍건한 후 왕수분 해법으로 추출한 다음, 유도결합쌍 플라즈마 원자방출분광법(ICP-AES)으로 정량분석하였다. Zn, Pb, Cr, Cd, Cu, Mn 및 Fe를 대상으로 분석하였고, Pb, Cd 및 Zn의 함유량의 최대값은 $(4.6{\pm}0.1){\times}10^3$, 9.4(${\pm}3.6$) 및 $(2.7{\pm}0.1){\times}10^2{\mu}g/g$으로 각각 나타났다. 1번 지역의 평균 pH값은 3.2, 2번 지역은 2.6, 그리고 3번 지역은 2.8로 나타났다. 그 값들은 4.9로 나타난 표준 시료 토양의 pH값에 비해 현저히 낮다. 각 시료 채취 지점에서, 중금속의 최대값은 30cm부터 60cm 깊이 사이에서 관찰되었다. Zn, Cd, Pb 및 Cu의 깊이에 따른 중금속 함량들은 분포된 경향이 비슷하게 나타나지만, Fe, Cu 및 Mn은 앞의 중금속들과는 분포된 경향이 다르게 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권7호
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• pp.418-425
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• 2017

산화아연 나노입자(ZnO nanoparticles, ZnO NPs)는 반도체, 태양전지, 바이오센서 및 화장품 (자외선 차단제) 등에 주로 쓰이며 해마다 사용량이 증가하여 환경에 노출될 가능성이 높아졌다. 이에 본 연구에서는 수환경과 토양환경 내 산화아연 나노입자의 거동 및 수경재배 방식으로 식물에 미치는 영향을 평가하였다. 수환경 조건 pH 7 이상 (pH =7-10)에서는 산화아연 나노입자의 입자크기가 증가하였고, 용해된 아연이 감소하는 것을 확인하였다. 또한 산화아연 나노입자는 토양 내에서 2.5cm 까지 이동하여, 하부로의 이동이 매우 미비함을 확인하였다. 한편, 산화아연 나노입자를 식물에 노출시킬 경우 총무게가 감소하였고, 뿌리 및 줄기의 길이에는 영향을 주지 않았다. 또한 뿌리 표면에 흡착하거나 세포내로 이동한 산화아연 나노입자를 관찰할 수 있었으며, 줄기로의 이동은 미비함을 확인하였다. 이러한 결과는 식물의 뿌리 및 줄기로 이동하여 세포벽을 파괴하는 아연 이온과는 달리, 산화아연 나노입자는 식물 뿌리에 흡착하여 체내로 영양분이 공급되는 것을 방해함으로써 식물 성장에 영향을 주는 것을 의미한다. 따라서 산화아연 나노입자가 환경 중에 노출될 경우 수환경에서는 입자크기가 증가하여 침전 현상이 일어나고, 식물 뿌리에 흡착하여 식물 성장에 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권6호
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• pp.329-337
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• 2019

스플린터(splinter) 및 판상(plate shape) 형상을 가지는 티탄산칼륨염(K₂O·nTiO₂, PT)을 합성하고 브레이크 마찰재의 보강재로 이용하여 마찰 특성을 평가하였다. 스플린터형 티탄산칼륨염을 합성하기 위하여 먼저 판상 형상을 가지는 사티탄산칼륨염(K₂O·4TiO₂, PT4)을 합성하고 칼륨 이온(K⁺)을 일부 산침출(acid leaching)하여 육티탄산칼륨염(K₂O·6TiO₂, PT6)으로 변환시킨 후, 800℃에서 열처리하여 스플린터 형상의 입자를 얻었다. 판상형 티탄산칼륨염을 합성하기 위해서 염화칼륨을 융제로 사용하고 마그네슘(Mg)을 일부 첨가하여 판상의 형상을 가지는 마그네슘티탄산칼륨염(K_0.8Mg_0.4Ti_1.6O₄, PMT)을 합성하였다. 얻어진 육티탄산칼륨염 및 마그네슘티탄산칼륨염 입자를 보강재로 이용하여 브레이크 패드 마찰재를 제작하고 1/ 5-스케일 다이나모미터(scale dynamometer)를 이용하여 마찰 마모 특성을 평가하였다. 평가 결과, 두 종류의 보강재가 유사한 마찰계수 및 Fade & recovery 특성을 보였으며 판상형 마그네슘티탄산칼륨염의 경우, 스플린터형 육티탄산칼륨염보다 우수한 내마모성을 보이는 것을 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제13권5호
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• pp.37-44
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• 2004

본 연구에서는 NdFeB 영구자적 스크랩을 산침출처리하여 제조한 염화네오디뮴 수용액에 옥살산 수용액을 투입하여 반응성 결정화에 의한 네오디뮴 옥살레이트를 합성 시, 반응조건이 네오디뮴 옥살레이트에 미치는 영향을 고찰하였다. 네오디뮴 옥살레이트는 핵 생성을 통하여 형성된 1차 입자들의 응집체 형태를 가지고 있으며, 응집된 평균입자 크기는 반응조건에 영향을 받았다. 일정한 용액 부피에서 반응물의 농도 증가는 핵생성을 통하여 형성되는 1차 입자의 크기는 감소시키나 입자들의 수를 증가시키며, 따라서 1차 입자들의 충돌에 의하여 형성되는 응집체의 크기를 증가시켰다. 일정한 반응물 농도에서 교반속도가 증가함에 따라 응집체 표면에 붙어있던 결정입자들이 떨어지기 때문에 최종 응집체의 크기는 감소하였다. 반응온도 증가에 따라 핵생성속도가 감소하고, 1차 입자 수의 감소는 입자들의 충돌 확률을 감소시키며 따라서 응집체의 평균 크기가 감소하였다. 네오디뮴 옥살레이트의 열분해 거동 고찰 결과, $400^{\circ}C$ 이사에서 옥살레이트의 분해가 일어나며 $620^{\circ}C$에서 네오디뮴 옥살레이트가 산화네오디뮴으로 결정화되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제26권5호
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• pp.39-47
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• 2017

본 연구에서는 희토류 황산수용액으로부터 희토류 원소를 철로부터 분리/회수하고자, 황산나트륨을 이용한 희토류 황산복염 침전반응에 관하여 고찰하였다. 네오디뮴(Nd)은 황산나트륨과 결합하여 복염으로 침전이 용이하게 일어나는 반면에 디스프로슘(Dy)은 황산복염으로 침전되기 위해서 과량의 황산나트륨이 필요하였다. 또한 황산수용액에서 네오디뮴의 존재는 디스프로슘 황산복염 침전을 촉진시켜서 디스프로슘 황산복염 침전률을 증가시켰다. 본 연구에서 사용된 네오디뮴 함량 23.39 mg/ml, 디스프로슘 함량 8.67 mg/ml인 황산수용액으로부터 반응온도 $60^{\circ}C$, 반응 3시간에서 황산나트륨을 7 당량 첨가하였을 때, 네오디뮴 복염 침전률은 99.7%, 디스프로슘 복염 침전률은 94.3%이었다. 또한 네오디뮴과 디스프로슘의 황산복염 침전특성을 이용한 두 원소의 분리 가능성을 고찰한 결과, 염화나트륨 첨가에 의한 염석효과가 디스프로슘 품위 증가에 중요한 역할을 하며 본 연구조건에서 최대 98.7% 품위의 디스프로슘을 얻을 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제29권5호
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• pp.38-47
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• 2020

본 연구에서는 SCR 탈질 폐촉매의 소다배소-수침출 공정을 통해 얻은 침출액으로부터 강염기성 음이온교환수지인 Lewatit monoplus MP 600을 사용하여, V과 W의 분리/회수를 위한 흡착반응에 영향을 미치는 인자들에 대하여 알아보고, 이를 통하여 흡착 메커니즘을 조사하였다. V과 W 혼합용액의 경우 pH 2-6에서는 두 이온 모두 높은 흡착률을 보였지만, pH 8에서 W의 흡착은 크게 저하되었다. 흡착등온실험에서 V과 W 모두 Langmuir 흡착등온식에 적합하였고, 반응속도론적 고찰 결과 pseudo-second-order에 적합하였다. 침출액에서 V과 W의 흡착을 저해하는 Si를 제거하기 위하여 H₂SO₄로 pH를 조절하여 흡착실험을 수행한 결과, pH 8.5에서 가장 낮은 W 흡착률을 보였다. W의 탈착은 강산성 용액에서 거의 이루어지지 않았으며 V은 강산성 용액과 강염기성 용액 모두에서 탈착이 잘 이루어졌다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제10권1호
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• pp.45-53
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• 2012

사용후 핵연료내 우라늄 및 초우란원소를 회수하는 파이로프로세싱 공정에서 배출되는 금속염화물계 방사성 폐기물은 높은 휘발특성과 붕규산계 유리와의 낮은 상용성으로 인해 고화처리가 쉽지 않은 폐기물이다. 이를 위해, 본 연구에서는 고화처리의 한 방법으로 탈염화 반응을 통한 고화체제조 개념을 채택하였다. 솔젤법을 이용하여 탈염화물질, $SiO_2-Al_2O_3-P_2O_5$ (SAP)을 합성하였으며 이를 이용하여 탈염화 반응거동 반응생성물의 고형화 특성을 조사하였다. LiCl계 폐기물과 달리, LiCl-KCl폐기물의 반응은 두 개의 온도범위에서 반응이 진행되며, $400^{\circ}C$의 경우에는 LiCl이, 약 $700^{\circ}C$에서는 KCl이 주로 반응하는 것으로 확인되었다. 여러 가지 반응실험을 통하여 LiCl-KCl의 탈염화 반응에 가장 적합한 물질은 SAP 1071 (Si/Al/P=1/0.75/1 in molar)인 것으로 확인되었다. 4가지 종류의 고형화 실험을 통하여 고화체의 bulk shape과 densification은 SAP/Salt의 비에 영향 받는 것을 확인하였다. 제조된 고형화 시료는 Product Consistency Test-A법을 이용하여 기본적인 내구성을 평가하였다. 본 연구는 $SiO_2$, $Al_2O_3$, $P_2O_5$로 이루어진 탈염화 물질을 이용하여 반응특성과 고형화 특성에 대한 기본적인 정보를 제공하였으며, 이와 같은 실험을 통하여, 본 연구에서 제안된 탈염화 고화처리방법이 휘발특성이 높고 기존 유리매질과 상용성이 낮은 금속염화물계 폐기물에 적용이 가능함을 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제23권2호
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• pp.125-139
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• 2010

광물학적 지구화학적 방법을 이용하여 송천 금은광산 광미 내 중금속 및 비소의 거동특성에 대해 연구하였다. 광미 내 광물조성은 X-선 회절분석, 에너지 분산분광분석, 전자탐침미세현미분석(EPMA)을 이용하여 조사하였고, 중금속과 비소의 농도와 화학적 존재형태는 각각 왕수분해법과 연속추출법으로 분석하였다. 광물학적 연구결과, 방연석, 섬아연석, 황철석, 석영, 그리고 스코로다이트로 구성된 수지상 광물집합체가 관찰되었으며, 특히 스코로다이트는 기질의 형태로 나타났다. 이러한 광물집합체 내 다양한 황화광물의 풍화반응 정도를 평가하고자 EPMA 분석을 실시하였으며 그 결과, 유비철석, 방연석, 섬아연석, 황철석 순으로 풍화반응성이 높은 것으로 평가되었다. 방연석의 풍화는 이차광물로 이루어진 누대구조가 특징적으로 관찰되었으며, 이러한 누대구조에서 다량의 앵글레사이트와 소량의 보이단타이트를 관찰하였다. 그리고 유비철석은 거의 모두 스코로다이트로 변질되어 스코로다이트가 기질의 형태로 존재하였으며 이러한 기질 내에서 유비철석보다 풍화반응성이 떨어지는 방연석, 섬아연석, 황철석 등이 관찰되었다. 유비철석으로부터 스코로다이트로 변질되는 과정 중 일부 비소는 용출되어 주변 환경에 악영향을 끼쳤을 것으로 판단된다. EPMA 정량분석결과로 볼 때, 이러한 스코로다이트는 안정도가 비교적 높음을 알 수 있었으며, 또한 안정한 스코로다이트는 광미를 피복하여 광미 내 다른 일차광물들의 풍화를 억제하는 것으로 생각된다. 이러한 원인으로 송천광미가 지표환경에 장기간 노출되었음에도 불구하고 초기 풍화진행단계의 특성을 보이는 것으로 판단된다. 본 연구의 광물학적, 지구화학적 연구결과를 종합해보면 현재 납과 비소가 이동성이 높은 형태로 존재하기 때문에 광미가 지표에 계속 노출되어 풍화반응이 지속된다면 그러한 유해원소들의 용출 가능성이 클 뿐만 아니라 스코로다이트의 안정도가 감소하여 비소의 재용출 가능성도 높아 송천광산의 환경위해성이 큰 것으로 판단된다.