• 한국광물학회지
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• 제25권4호
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• pp.185-195
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• 2012

나노 크기 매킨나와이트(FeS)는 높은 환원력, 흡착성, 그리고 비표면적을 지니고 있어, 염소유기물의 분해와 중금속 및 비금속의 제거에 유용하다. 하지만 매킨나와이트 나노입자는 콜로이드 안정성(colloid stability)의 변화로 지하수 흐름에 따라 쉽게 확산되거나, 입자집적(particle aggregation)에 의해 대수층의 공극을 막을 수 있다. 따라서 투과반응벽(permeable reactive barrier)에 적용하기 위해서 적절한 공학적 변형이 필요하다. 본 연구에서는 코팅법을 적용해 나노크기 매킨나와이트를 변형시킴으로써 본래의 반응성을 유지하고 또한 경제적인 투과반응벽의 설치에 활용하고자 한다. 이를 위해 화학적 처리를 하지 않은 규사(non-treated silica sand, NTS)와 화학적 처리에 의해 불순물이 제거된 규사(chemically treated silica sand, CTS)를 사용해 매킨나와이트를 코팅시켰다. 두 규사 모두 약 pH 5.4에서 매킨나와이트가 최대로 코팅되었으며, 이 pH는 (1) 매킨나와이트의 용해도, (2) 규사 및 매킨나와이트의 표면전하(surface charge)에 의해 영향받았다. 최적 pH에서 NTS와 CTS에 의한 코팅량은 각각 0.101 mmol FeS/g, 0.043 mmol FeS/g으로, NTS 표면에 존재하는 산화철 등의 불순물에 의해 매킨나와이트의 코팅이 현저히 증가했다. 한편 혐기성 조건에서 코팅되지 않은 규사 2종과 최적 pH에서 코팅된 규사 2종을 이용해 아비산염(arsenite)의 흡착실험을 실시했다. pH 7에서 코팅되지 않은 NTS와 코팅된 NTS에 의한 아비산염의 상대적 제거율은 아비산염의 초기 농도에 따라 달라졌다. 낮은 농도에서 코팅되지 않은 NTS가 높은 아비산염의 제거율을 보였으나, 높은 농도에서는 코팅된 NTS가 상대적으로 높은 제거율을 보였다. 이런 차이는 아비산염은 낮은 농도에서 규사 표면에 존재하는 산화물과의 표면배위결합(surface complexation)에 의해 제거되었고, 높은 농도에서 코팅된 매킨나와이트와 반응해 황화비소(arsenic sulfides)로 침전되었기 때문이다. pH 7에서 코팅된 NTS에 비교해 코팅된 CTS는 현저히 낮은 아비산염 제거율을 보였는데, 이는 CTS의 상대적으로 낮은 매킨나와이트 코팅량에 기인했다. 따라서 코팅된 NTS는 코팅된 CTS보다 아비산염의 제거를 위한 투과반응벽의 설치에 더 적합한 물질이며, 특히 아비산염의 오염도가 심한 지하수의 복원에 유용하게 적용될 수 있다.

• 한국광물학회지
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• 제21권1호
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• pp.37-44
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• 2008

본 연구는 마포소각장에서 발생된 용융슬래그로부터 Na-A형 제올라이트를 합성하여 환경 저감재로 재활용키 위한 목적에서 수행되었다. 초기물질로 사용된 용융슬래그는 용제(flux)로 사용된 Fe 성분(19.6% of $Fe_2O_3$, and 18.9% of FeO)이 비교적 높기는 하지만, 상대적으로 제올라이트의 주요 성분인 $SiO_2$, $Al_2O_3$ 및 $Na_2O$가 각각 26.6%, 10.9% 및 2.7% 함유되어 제올라이트의 합성에 유리한 조성을 가지고 있다. 제올라이트의 수열합성은 $80^{\circ}C$에서 수행되었으며, $SiO_2/Al_2O_3\;=\;0.80{\sim}1.96$인 넓은 범위의 화학조성에서 Na-A형 제올라이트가 합성되는 것을 확인하였다. 제올라이트의 양이온 교환 능력은 10 h 이상의 합성시간에서 일정하게 거의 220 cmol/kg인 것으로 측정되었다. 합성된 제올라이트의 중금속 (As, Cr, Cd, Cu, Mn 및 Pb)에 대한 흡착능을 측정한 결과, As 및 Cr을 제외한 모든 중금속에서 높은 흡착율을 보였다. As와 Cr은 Eh-pH분석을 통해 각각 $HAsO_4^{2-}$와 $CrO_4^{2-}$인 이온상으로 존재하고 있음을 확인하였다. As와 Cr에 대한 제올라이트의 흡착률이 낮은 것은 이들 이온상들의 크기가 Na-A형 제올라이트의 pore size ($4\;{\AA}$)보다 상대적으로 큰 유효 이온반경($4\;{\AA}$, 직경 $8\;{\AA}$)을 가지고 있기 때문인 것으로 결론지었다.

• 한국광물학회지
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• 제22권2호
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• pp.139-151
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• 2009

경북 일원에 분포하는 일부 약수탕(7개)의 침전물의 광물학적 특징을 수질과 관련하여 고찰하였다. 약수탕의 수질유형은 $Ca-HCO_3$, $Na(Ca)-HCO_3$, $Ca-SO_4$로 나타난다. 약수의 가장 풍부한 화학성분은 Ca, Fe, $HCO_3\;^-$이다. 대부분의 pH는 5.76${\sim}$6.81 범위를 보이지만, 황수탕의 경우는 예외적으로 pH 2.8의 강산성을 보인다. 수질분석치를 근거로 한 포화지수 계산에 따르면 모든 약수는 철산화물, 철수산화광물에 대하여 과포화상태에 놓여 있어 이들 광물들은 쉽게 침전될 수 있을 것으로 예측된다. 침전물의 입도분석결과에 따르면 침전물은 다양한 입도의 물질로 구성되어 있는데, 이는 수질변화에 민감한 함철광물의 상변화 가능성 또는 여러 광물종의 혼합물의 존재를 지시한다. 대체로 적갈색 침전물의 입자가 연갈색 침전물에 비하여 더 크다. XRD, SEM분석결과 주요 광물들은 페리하이드라이트(2-line type), 슈베르트마나이트, 침철석 및 방해석로 구성되며, 규산염광물과 망간산화물이 소량 수반된다. 대부분의 약수탕에서 가장 풍부한 광물은 페리하이드라이트인데, 이것의 입자크기는 $0.1{\sim}2\;{\mu}m$ 범위이며, 평균 $0.5\;{\mu}m$의 구형의 극미립질이 주를 이룬다. pH가 매우 낮은 황수탕에서는 슈베르트마나이트가 특징적으로 형성된다. 철박테리아의 일종인 Gallionella ferruginea는 신촌약수탕에서 흔하게 관찰되는데, 극미립질 구형의 철산화물 입자들이 Gallionella stalk 표면에 치밀하게 분포한다. 이같은 특징은 Gallionella 박테리아의 활동이 철광물의 형성에 직접적인 영향을 주는 것임을 의미한다. 조사된 약수탕의 수질특징과 침전광물의 형성은 서로 밀접한 관련성을 가지는 것으로 나타났다.

• 한국광물학회지
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• 제29권4호
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• pp.239-254
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• 2016

황토굴은 울릉도 태하리 해안에 위치하고 있는 해식동굴로서, 벽면은 적색 응회암층으로 이루어져 있고 상부는 조면암으로 덮여있다. 적색 응회암에 대한 주화학성분은 $SiO_2$ 49.81-63.63%, $Al_2O_3$ 13.05-24.91%, $Fe_2O_3$ 2.67-5.82%, $Na_2O$ 2.87-6.92%, $K_2O$ 2.37-3.85% $TiO_2$ 0.55-0.81%, MnO 0-0.53%, MgO 0.39-1.75%, CaO 0.60-1.40%이며, 토질의 pH는 4.5-8의 범위를 나타내고, 광물성분은 아노르소클레이스(anorthoclase) 23.7-39.4%, 새니딘(sanidine) 16.9-33.3% 일라이트(illite) 15.8-26.1%, 적철석(hematite) 5.1-9.0%, 침철석(goethite) 0-3.7%, 산화티탄(titanium oxide) 6.9-9.9%, 소금(halite) 0.9-9.5%의 범위를 보인다. 하지만 현무암질 응회암층 기질의 내에 존재하는 대부분의 비정질 물질은 XRD회 절선이 나타나지 않으므로 아노르소클레이스, 새니딘, 일라이트가 적색층의 주성분이라고는 할 수 없다. 조면암 용암의 열은 하부의 응회암에 영향을 주어 기질을 쉽게 변질시키는데 이로 인해 적색의 비정질 집합체 팔라고나이트(palagonite)를 형성하고 철 성분을 산화시켜 주변을 채색한 것으로 보인다. 이렇게 이차적으로 형성된 철 산화물은 팔라고나이트 내부에 부화되거나, 극미립 또는 비정질의 철산화물의 형태로 존재하고 있다. 따라서 적색층은 조면암 분출 직후와 관련된 열적 산화작용과 응회암 기질의 팔라고나이트화, 적색층 내에 존재하는 함철광물의 산화작용에 의하여 복합적으로 형성된 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제5권7호
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• pp.880-887
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• 1995

융체방사법으로 제작한 YB $a_2$C $u_3$A $g_{15}$과 YbB $a_2$C $u_3$A $g_{x}$(x=5, 16 and 53) 예비 합금 리본(precursor alloy ribbon)을 263~322$^{\circ}C$에서 산화시키고, 산소 1기압 온도 872~89$0^{\circ}C$에서 열처리하였다. 또한 약 10개의 리본을 층으로 쌓아 프레스로 압축.접착시켜 다층 시편(multilayered specimen)을 제작하였다. 이 다충 시편도 위의 리본과 같은 조건에서 열처리하였다. YB $a_2$C $u_3$ $O_{7-{\delta}}$ 혹은 YbB $a_2$C $u_3$ $O_{7-{\delta}}$상이 모든 리본과 모든 다층 시편에서 형성되었다. 이 1-2-3상들은 모든 리본에서 집합조직(texture)을 나타내지 않았으나, 다층 시편들에서는 약간의 집합조직을 나타내었다. 모든 리본은 0 자장 77K에서 임계 전류 밀도 $J_{c}$가 0을 나타내었다. 다층 시편 중에서 YB $a_2$C $u_3$A $g_{15}$과 YbB $a_2$C $u_3$A $g_{16}$시편이 각각 260, 180A/$\textrm{cm}^2$의 임계 전류 밀도를 나타내었다. 여러 리본들 중에서 YB $a_2$C $u_3$A $g_{15}$ 과 YbB $a_2$C $u_3$A $g_{16}$ 리본이, 프레스 변형으로 집합조직을 가지게 함으로써 향상된 $J_{c}$를 가진 초전도 산화물을 만들 수 있는 적절한 조성을 가지고 있다. 다층 YB $a_2$C $u_3$A $g_{15}$ 시편의 개시 임계 온도 ( $T_{on}$ )는 92K 이었으며, 다층 YbB $a_2$C $u_3$A $g_{x}$(x=5, 16 and 53)의 $T_{on}$ 은 88~90K이었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권2호
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• pp.85-92
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• 2011

본 연구에서는 산화망간과 산화철이 단독 및 복합 코팅된 반응성매질인 망간코팅사(MCS), 철코팅사(ICS) 그리고 철-망간코팅사(IMCS)를 이용하여 용존 Fe(II)의 산화 및 제거능을 평가하였다. 반응성매질에 $KMnO_4$와 NaOCl를 추가적인 산화제로 이용하였을 때의 Fe(II) 제거능을 반응용액의 pH, 반응시간, Fe(II) 농도변화에 따라 조사하였다. 반응성매질 및 추가적인 산화제 없이 Fe(II) 용액만을 사용한 경우, pH 5 이하에서는 Fe(II)의 느린 산화에 의해 제거율이 낮았으나 이후에는 빠른 산화 및 침전반응에 의해 제거율이 증가하였다. ICS만을 사용하였을 때 ICS 표면에 의한 Fe(II)의 제거는 극히 제한적인 것으로 나타났다. 망간 산화물이 코팅된 IMCS와 MCS를 사용한 경우 낮은 pH에서도 Fe(II)가 산화망간에 의해 산화되었으며 용액으로부터 효과적으로 제거되는 것으로 나타났다. Fe(II)는 IMCS만 단독으로 사용했을 때와 NaOCl을 산화제로 사용했을 때 제거율에서 큰 차이가 나지 않았다. IMCS와 산화제를 이용하여 Fe(II)을 제거할 경우, 용액의 pH가 증가함에 따라 이들의 산화능이 증가하였고 이로써 전체 제거율의 증가를 가져왔다. Fe(II)의 제거에 관한 반응속도 실험결과 유사-1차 반응 보다는 유사-2차 반응식으로 더 잘 표현되었으며 $KMnO_4$를 추가적인 산화제로 이용한 경우 Fe(II)는 14,286 mg/kg hr의 높은 초기 제거율(h)을 보였다. $KMnO_4$ 주입 시 반응시간 10분 안에 제거평형에 도달하였고 NaOCl의 경우는 6시간 후에 거의 제거평형에 도달하는 것으로 나타났다. IMCS에 의한 Fe(II)의 최대 제거량 값을 구하기 위해 pH 4에서 Langmuir 등온식에 적용한 결과 1,088 mg/kg의 제거량을 보였다.

• 자원환경지질
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• 제36권5호
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• pp.321-328
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• 2003

인도네시아 반둥시(Bandung)의 남서부에 위치하는 땅긍(Tanggueng)지역의 금 및 비철금속(base-metal)의 광화작용은 Jampang Formation(올리고신-마이오신)의 결정질 및 암편질 응회암의 열극을 충진한 천열수성 맥상광체로 Celak, Cilangkap, Cigodobras 및 Pasirbedil 등의 주요 4개 석영맥으로 구성된다. 주요 광석광물로는 황철석, 황동석, 섬아연석, 방연석 및 반동석 등이 산출된다. 광화작용과 관련된 열수변질작용은 규화작용이 지배적이며, 견운모화(phyllic), 점토화(argillic) 및 산점상의 황철석을 포함하는 프로필리틱화작용(Propylitic)이 관찰된다. 관찰되는 맥석광물은 스멕타이트-일라이트의 혼합층광물, 녹니석, 견운모 및 카올리나이트 등이다. 광석광물의 침전은 0.0∼8.3 wt.%의 상당염농도를 갖는 광화유체로부터 약 34$0^{\circ}C$에서 약 19$0^{\circ}C$에 걸쳐 진행되었다. 상대적인 고염농도의 유체는 (1)기상 유체포유물의 존재로부터 확인된 비등현상과 (2)황동위원소연구 결과로부터 열수 유체내 마그마 유체의 혼합으로 기인된 것으로 사료된다. 광화작용시의 압력은 약 120∼200 bar로 추정되며, 이는 열수계가 정암압에서 정수압 환경으로 전이되었음을 지시하여 주고 광화심도가 약 750∼1,200 m에 해당됨을 나타낸다. 유체포유물의 균질화온도와 공생관계로부터 추정된 온도를 적용하여 계산된 열수 유체내 $H_2S$의 ${\gamma}^{34}$값은 -0.2∼l.8$\textperthousand$로서, 이는 광화유체내 황의 기원이 마그마임을 지시한다.

• 유기물자원화
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• 제24권3호
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• pp.23-33
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• 2016

본 연구는 하수처리시설의 유기성슬러지가 알칼리 안정화 처리시설을 거쳐 발생되는 암모니아의 특성을 조사하였다. 암모니아 검지관을 통해 알칼리 안정화 처리시설의 혼합 및 양생 공정에서 87.78 ppm($66.62mg/m^3$) ~ 1,933 ppm($1,467.01mg/m^3$) 으로 높은 농도의 암모니아가 검출 되었다. 이는 하수처리오니의 질소산화물이 생석회와 혼합되며 암모니아로 변환되는 것으로 예상된다. 일부 시설에서는 황화수소, 메틸메르캅단이 비교적 높은 농도로 검출되었으나, 대부분의 시설에서는 암모니아를 제외한 악취 물질은 검출되지 않았다. 공정 중 암모니아의 농도는 일반적으로 혼합 > 양생 > 반출 > 저장 > 건조 > 입고 순으로 높게 나타났다. 현재 운영 중인 5개 알칼리 안정화 처리시설에서 발생된 악취 물질들은 황산과 차아염소산 등을 사용하여 습식처리하는 것으로 조사되었다. 각 시설은 1 ppm($0.76mg/m^3$), 50 ppm($37.95mg/m^3$) 또는 100 ppm($75.89mg/m^3$)으로 방출되도록 설계되었으나 설계 기준을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 암모니아의 경우, 일부 알칼리 안정화 처리시설은 노동부가 정한 노출기준을 초과하는 것으로 조사되었다. 이것은 향후 근로자의 안전을 위해 적절한 환기가 필요함을 의미하고 있다. 또한, 암모니아를 포함한 악취물질이 시설의 부지경계선에서 검지관으로 검출되지 않았으나, 현재의 운전상태로 볼 때, 미량의 악취물질이 존재할 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제29권3호
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• pp.157-181
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• 2020

하천, 호소 및 해양항만의 퇴적물은 수계로 배출된 오염물질의 종착점이면서 동시에 지속적으로 오염물질을 수계로 배출하는 오염원(source)으로 작용한다. 지금까지 오염퇴적물은 육상매립 또는 해양투기해왔던 것이 현실이었다. 하지만 육상매립은 고 비용, 해양투기는 런던협약으로 인해 전면 금지되었다. 따라서 본 연구에서는 대상부지인 왕궁축산단지의 오염퇴적토를 대상으로 토양정화방법을 적용하여 연구하였다. 토양정화방법은 해외 적용사례와 국내 처리 가능한 적용기술을 선별하여 전처리, 퇴비화, 토양세척, 동전기, 열탈착을 적용하였다. 오염특성파악을 위한 대상 부지 조사결과 수질은 용존산소(Disolved Oxigen, DO), 부유물질(Suspended Solid, SS), 화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD), 총질소(Total Nitrogen, TN), 총인(Total Phosphorus, TP) 이 방류수 수질기준을 초과하였고 특히 SS, COD, TN, TP는 기준을 수십 배에서 수백 배 초과하였다. 토양은 돼지사료의 성장을 촉진하는 구리, 아연의 농도가 높게 나타났으며, 카드뮴이 토양환경보전법 기준치 1지역을 상회하였다. 전처리기술은 하이드로사이클론을 활용하여 입도분리를 실시하였으며, 미세토양이 80% 이상 분리되어 선별효율이 높게 나타났다. 퇴비화는 유기물 및 석유계 총 탄화수소(Total Petroleum Hydrocarbon, TPH) 오염토양을 대상으로 실시하였으며, TPH는 우려기준 이내로 처리되었고, 유기물의 경우 대장균이 높게 분석되어 70℃에서 퇴비화 최적조건을 적용하여 비료규격을 만족하였으나 비료규격에 비하여는 유기물함량이 낮게 분석되었다. 토양세척은 연속추출시험결과 Cd는 미세토에서 5단계인 잔류성(Residual)물질이 확연하게 존재하였고 Cu 및 Zn은 오염분리가 쉬운 이온교환성(1단계), 탄산염(2단계), 철/망간산화물(3단계)의 함량이 대부분을 차지했다. 산용출과 다단세척을 단계별로 적용결과 염산, 1.0M, 1:3, 200rpm, 60min이 최적 세척인자로 분석되었으며 다단세척실험결과 오염 퇴적토는 대부분 1단에서 토양환경보전법 우려기준을 만족하는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구의 적용성 시험결과 중금속오염이 높은 오염토는 전처리 후 토양세척을 적용하여 처리토를 골재로 활용하고, 유기물 및 유류 오염토는 퇴비화를 적용하여 오염물질과 대장균을 사멸한 후 부숙토로 사용하는 것이 효율적임을 확인할 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 International Symposium
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• pp.111-124
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• 2003

기존의 오염물질을 제거하는 많은 화학적-물리적 정화 방법은 고비용과 오랜 시간을 요구하는 처리 과정 등의 단점을 갖고 있는 경우가 많았다. 따라서 흙과 수(水)환경내로 유입된 오염물질을 빠른 시간 내에 제거 할 수 있는 대안이 요구 되었다. 흙에 유출된 화합 물질 중 상당양은 흙에 의해 격리, 구속되고 이로 인해 일단 구속된 오염물질은 물과 유기 용매에 의해서도 잘 추출되지 않는 것으로 보고 되고 있다. 이러한 흙에 의한 오염물질의 비유동성(immobilization) 과정은 오염물질의 제거 기술의 대안으로 평가 될 수 있다. 기존 연구자들의 연구 결과, 화학적 혹은 물리적 반응 작용을 통해 오염물질을 흙을 구성하는 물질에 구속할 수 있음이 증명되었다. 이러한 과정 중 환경적 측면에서 볼 때, 화학적 반응이 더 우수하다 할 수 있다. 이는 강한 공유결합(covalent bonds)으로 연결될 경우 미생물의 활동이나 화학 처리로도 이를 분리하기 어렵기 때문이다. 리그닌(lignin) 분해에서 발생하는 휴믹(humic) 물질 등이 안정 된 화학적 연결을 통해 흙 매질 내에 오염물질과 결합하는 대표적 물질이다. 인위적으로 제조된 많은 화학물질은 자연적에서 발생하는 휴민산 발생원(humic acid precursors)과 닮았다. 따라서 화학물은 부식 과정(humifications process)동안 부식토(humus) 내로 병합(incorporate)되어 진다. 일단 이렇게 구성된 결합체는 생물체와 오염물질과의 반응을 방지하여 오염물질로 인한 생물체로의 독성을 감소시키는 역할을 하게 된다. 본 논문에서는 이러한 흙의 유기물(organic matter)와 오염물질과의 결합체에 대한 평가로서 다음의 항목에 대한 고찰이 이루어져야 함을 강조하였다. (a)결합체에서 생물체(biota)와의 반응에 의해 오염물질은 감소되는가\ulcorner (b) 모(parent) 화합물과 비교하여 복합체 생성물(complexed products)이 얼마나 덜 유독한가\ulcorner 그리고 (c)지하수 오염이 오염물질의 유동성 구속에 의해 얼마나 감소되는지\ulcorner