• 한국광물학회지
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• 제31권2호
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• pp.113-121
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• 2018

전라남도 화순군에 위치한 백아산 아천동굴은 전남지역에서 발견된 유일한 석회동굴이다. 이 연구에서는 백아산 아천동굴 내부에서 채취한 동굴생성물(동굴산호, 붕암)과 주변 점토 퇴적물의 광물학적 특성을 확인하고, 생성물 내에 존재하는 호기성 미생물을 농화배양하여 탄산염광물을 형성하는 생광물화작용에 대해 알아보고자 하였다. 연구를 위한 시료는 동굴 내 세 지점에서 점토, 동굴산호, 붕암을 채취하였다. XRD 분석결과, 동굴산호와 붕암은 주로 탄산염광물인 Mg가 풍부한 방해석(Mg-rich calcite)으로 이루어져 있었고, 점토는 석영, 백운모, 질석으로 구성되어 있었다. 탄산염광물 형성 미생물의 농화배양을 위하여 각각 소량의 동굴생성물을 D-1 배지에 넣고 상온의 호기 조건에서 미생물을 배양하였다. 그리고 미생물들의 탄산염광물 형성능을 확인하고자 요소가 포함된 D-1 배지에 칼슘이온(Ca-acetate, Ca-lactate)을 주입한 후 각 시료로부터 농화배양된 미생물 배양액을 1% (v/v)씩 주입하였다. 그 결과 모든 조건에서 흰색의 침전물이 형성되었으며, XRD 분석결과 침전물이 방해석과 바테라이트(vaterite)로 구성된 것을 확인하였다. SEM-EDS 분석 결과 Ca, C, O를 주성분으로 하는 능면체, 구형, 주상형의 탄산칼슘이 관찰되었다. 따라서 백아산 아천동굴 내 영구암대에 분포하는 임의의 동굴생성물로부터 확인된 미생물들은 동굴생성물 형성에 관여하고 탄소와 칼슘의 지화학적 순환에 기여했을 것으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제35권3호
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• pp.241-255
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• 2002

이 연구는 호남탄전지역 폐탄광에서 배출된 산성광산배수와 하상퇴적물에 대한 환경지구화학적 특성을 밝히기 위해 수행되었다. 화학적 분석을 위해 54곳에서 하천수를 채취하였고, 광물학적-화학적 분석을 위해 34개의 하상퇴적물을 채취하였다. 하천수의 물리화학적 특성은 현장에서 바로 측정하였고, ICP-AES, ICP-MS 와 IC를 이용하여 화학조성을 측정하였으며, 하상퇴적물의 광물학적 특성은 XRD, SEM 그리고 EDS를 이용하였다. 하천수의 물리화학적 특성은 pH 2.85~8.12, Eh -62~215 mV, EC 0.205~146 ms/m, ER 0.234~255 {$\Omega}{\cdot}$m, DO 0.03~1068 mg/L 그리고 TDS 10.96~1420 mg/L 이었고, 화학조성에서 K 0.118~3.184 mg/L, Mg 2.1~114.48 mg/L, Ca 2.59~125.02 mg/L, Al 0.01~44.72 mg/L, Fe 0.108~89.49 mg/L, Na 5.45~125.41 mg/L를 함유한 것으로 분석되었다. 하상퇴직물에 대한 XRD분석에서 석영, 일라이트, 괴사이트 등의 피크가 보였으며, 98$0^{\circ}C$로 가열하였더니 헤마타이트의 피크가 관찰되었다. 하상퇴적물의 중금속에 대한 고찰에서 Fe 22575~34713 ppm, Zn 41.66~970.3 ppm, Cd 0.52~52.07 ppm, Cu 1.25~198.50 ppm, Pb 0.43~77.35 ppm이 각각 검출되었다.

• 생명과학회지
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• 제28권11호
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• pp.1354-1360
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• 2018

본 연구에서는 간단하고, 환경친화적인 은 나노입자 합성법을 개발하기 위하여 화학적 환원제 사용없이 Bacillus thuringiensis CH3의 배양상등액만을 사용하여 은 나노입자의 세포외 합성을 조사하였다. 5 mM $AgNO_3$와 배양상등액을 1:1로 혼합하여 반응시켰을 때, 은 나노입자의 표면 플라스몬 공명에 해당하는 418 nm에서 최대 흡광도를 나타내었다. 은 나노입자의 합성은 8시간 내에 일어났고, 40-48시간에 최대가 되었다. 합성된 은 나노입자의 구조적 특성을 다양한 기기분석에 의하여 조사하였다. FESEM 관찰은 잘 분산된 구형의 은 나노입자가 합성되었음을 보여주었고, 은의 존재는 EDS 분석으로 확인되었다. X선 회절 스펙트럼은 은 나노입자가 면심 입방결정격자임을 나타내었다. DLS를 사용하여 계산된 은 나노입자의 평균 입자 크기는 약 51.3 nm이었고, 범위는 19-110 nm이었다. 합성된 은 나노입자는 다양한 병원성 그람양성 세균, 그람음성 세균 및 효모에 대해 항균활성을 나타내었다. 가장 높은 항균활성은 인체병원성 효모인 C. albicans에서 관찰되었다. FESEM 관찰 결과, 은 나노입자의 항균활성은 세포 표층구조의 파괴와 세포질 누출에 따른 세포 용해에 기인하는 것으로 판단되었다. 본 연구는 B. thuringiensis CH3는 은 나노입자의 효율적인 합성을 위한 잠재적인 후보이며, 합성된 은 나노입자는 다양한 제약 분야에서 잠재적 응용가능성이 있음을 시사한다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권6호
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• pp.588-598
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• 2020

해양환경과 기상연구 거점으로서의 중요성에도 불구하고, 수중에 잠긴 화산섬, 이어도의 퇴적물과 해양지질학적 연구는 부족하다. 이 연구의 목적은 이어도 해저에 분포하는 퇴적물의 종류와 분포양상, 그리고 그 퇴적물의 기원지를 밝히는 것이다. 이를 위해 이어도와 그 주변에서 박스코어러를 사용하여 25점의 표층퇴적물을 획득하였으며, 퇴적물 입도분석과 XRD 점토광물 분석을 수행하였다. 이어도의 정봉은 북부에 존재하며, 남부는 파식대지가 나타난다. 따라서 화산체의 남부는 파랑에 의한 침식작용으로 사라지고, 북부에 일부만 살아남은 것으로 해석된다. 입도분석결과, 패각과 산호편을 포함하는 자갈과 모래 퇴적물은 이어도 화산체와 파식대지에 주로 분포하며, 니질 퇴적물은 이어도 주변해역의 깊은 곳에 나타난다. 점토광물은 일라이트가 대부분을 차지하며, 녹니석과 카올리나이트 순으로 풍부하다. 삼각도표에 도시한 결과, 세립질 퇴적물은 모두 양쯔강(장강) 기원 영역에 도시되었다. 결과적으로 조립질의 자갈과 모래 퇴적물은 이어도 화산체의 풍화침식의 산물과 서식 생물의 골격, 껍질로서 운반과 퇴적과정에서 파랑이 주요한 역할을 한 것으로 해석되며, 반면에 세립질 퇴적물은 여름철 장강으로부터 이어도 해역으로 유입된 것으로 보인다. 이와 같이, 이어도의 퇴적작용은 여름철 장강 유입수와 태풍의 영향이 큰 것으로 해석된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권11호
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• pp.97-106
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• 2020

본 연구에서는 산화 마그네슘(MgO) 무게비에 따른 W_MgO/W_Total=0, 30, 50, 70, 100%) MgO-모래 혼합물의 팽창특성과 수화 반응 전·후 전단거동을 비교하였다. 시료는 MgO 함량이 높은 내화벽돌을 파쇄하여 모래와 혼합하여 조성하였다. MgO는 수화반응 후 Mg(OH)₂로 분화되어 비중 및 입자 크기가 감소하였다. 미세구조 관찰과 X선 회절분석을 통해 MgO는 정육면체 구조인 Periclase에서 수화반응 후에 육각형 결정 구조인 Brucite로 변화하는 것을 확인하였다. MgO 함량이 증가함에 따라 팽창압과 팽창량은 증가하는 것으로 나타났다. 생성된 Mg(OH)₂가 모래 입자 사이의 공극을 주로 채우게되는 MgO 함량 30% 시료는 팽창압과 팽창량이 상대적으로 매우 낮게 측정되었고, MgO 50% 이상의 시료에서는 Mg(OH)₂가 모래 입자 사이의 공극을 채우고 난 후 모래 입자 또는 다른 Mg(OH)₂를 밀어내기 때문에 팽창압과 팽창량이 급격히 증가하는 양상을 보였다. 직접전단시험 결과 수화반응 전 혼합물은 높은 MgO 함량에서는 부피 팽창거동을 보였고 낮은 MgO 함량에서는 부피 수축거동을 보였다. 그러나 수화반응 후 혼합물은 모두 부피 수축거동을 보였다. 수화반응 후 정규화된 전단강도의 한계 세립질 함량 (F_th)은 약 60% Mg(OH)₂ 비율로 나타났다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권6호
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• pp.253-257
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• 2008

본 연구에서는 자외선 영역에서 발광하는 우수한 특성의 적색 형광체를 얻기 위하여 고상 반응법으로 air 분위기에서 $1200^{\circ}C$에서 6시간 동안 열처리하여 $(Y,\;Zn)_2O_3$:$Eu^{3+}$를 Zn 이온의 농도 변화에 따라 실험하였다. $(Y,\;Zn)_2O_3$:$Eu^{3+}$를 XRD에 의해 비교 분석한 결과 주요 peak들이 JCPDS card(No. 41-1105)와 거의 일치하는 것을 확인하였다. 그러나 Zn 이온치 농도가 5 mol% 이상일 때 XRD에서 ZnO의 peak이 관찰되는 것을 확인 하였다. 이로 인하여 Zn 이온의 농도가 5 mol% 이하일 때 불순물 상 없이 $Y_2O_3$ 구조에 잘 고용되는 것을 확인하였다. $(Y,\;Zn)_2O_3$:$Eu^{3+}$의 발광 peak은 여기 흡수 영역인 ${\lambda}ex=254\;nm$를 기준으로 612 nm 영역에서 $Eu^{3+}$ 이온의 $^5D_0{\rightarrow}^7F_2$에 전형적인 에너지 천이에 의해 가장 강한 발광 peak을 나타내는 것을 확인하였으나 Zn 이온의 농도가 10 mo1% 이상일 때 갑자기 발광 peak이 현저히 감소하는 것을 확인하였고 최대의 발광 peak을 가질 때 형광체의 조성은 $(Y_{0.95},\;Zn_{0.05})_2O_3$:$Eu^{3+}_{0.075}$이였고 입자 size는 $0.4{\sim}3{\mu}m$로 확인되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.415-424
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• 2017

본 연구의 목적은 플라이애시 및 고로슬래그 미분말로 제조한 알칼리 활성화 결합재 모르타르의 황산염 저항성에 미치는 마그네슘(Magnesium, $Mg^{2+}$) 및 황산(Sulfate, ${SO_4}^{2-}$) 이온의 영향을 확인하는 것이다. 이를 위하여 고로슬래그 미분말 치환율을 30%, 50% 및 100%, $SiO_2$와 $Na_2O$의 몰 비($SiO_2/Na_2O$ molar ratio, Ms)를 1.0, 1.5 및 2.0으로 조정한 시험체를 제작하였다. 그리고 $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$의 영향을 확인하기 위하여 $Mg^{2+}$ 단독(10% $Mg(NO_3)_2$), ${SO_4}^{2-}$ 단독(10% $Na_2SO_4$), $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$ 복합(10% [$MgCl_2+Na_2SO_4$], 10% [$Mg(NO_3)_2+Na_2SO_4$]) 및 $MgSO_4$ 수용액(10%, 5% 및 2.5% $MgSO_4$)의 조건에서 압축강도, 길이변화, 질량변화 및 X선 회절 분석을 실시하였다. 그 결과, $Mg^{2+}$ 및 ${SO_4}^{2-}$가 공존하는 경우에만 황산염 침식에 의한 강도저하 및 팽창 등이 발생하는 것을 확인하였다. 이러한 현상은 $Mg^{2+}$이 규산칼슘 수화물(Calcium Silicate Hydrate, C-S-H)을 분해하여 $Ca^{2+}$이 용출되고, 용출된 $Ca^{2+}$과 ${SO_4}^{2-}$가 결합하여 석고($CaSO_4{\cdot}2H_2O$, Gypsum)를 생성하고, $Mg^{2+}$과 OH가 결합하여 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide, $Mg(OH)_2$, Brucite)을 생성하는 것에 기인하는 것을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제51권5호
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• pp.401-407
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• 2018

폐광산에서 유출되는 광산배수 내 중금속을 처리하기 위해 자연정화법 및 물리화학처리 등 다양한 방법이 사용되고 있다. 특히 광산배수 내 중금속 중 망간은 처리되기 위해 pH 9 이상의 조건이 필요하기 때문에 처리하기 어려운 원소 중 하나이다. 본 연구에서는 광산배수 내 망간의 효율적인 제거방법을 연구하기 위해 다양한 제강슬래그 복합매질체 반응조(제강슬래그(S), 제강슬래그+석회석(S+L), 제강슬래그+망간코팅자갈(S+G))를 사용하여 경쟁원소인 철 유입에 따른 망간의 제거효율을 평가하였다. 철 유입이 없는 358일간의 실험에서는 평균 pH 6.7의 고농도 망간(30~50 mg/L)이 포함된 원수를 사용했으며 제강슬래그 반응조 유출수는 pH 8.9~11.4에서 평균 99.9%의 지속적으로 높은 망간제거효율을 보였다. 철 유입 없이 망간제거실험을 진행한 반응조를 이용하여 망간농도 40~60 mg/L의 원수에 철을 추가로 유입하여 237일간의 실험을 진행하였다. 망간 제거 이후 pH는 6.1~10.0 범위로 증가하였으며 철 유입 전에 비해 낮은 범위를 보였다. S반응조가 pH 7.1~9.9로 가장 높았으며 S+L 반응조, S+G 반응조가 그 뒤를 이었다. 하지만 망간제거효율은 비교적 낮은 pH 범위임에도 불구하고 S+L 반응조가 94~100%로 가장 높았으며 S반응조와 S+G 반응조는 약 68~100%의 범위의 효율을 보였다. S+L반응조가 철 유입에 가장 높은 저항성을 나타냈으며 이는 pH 이외에도 석회석에 의해 공급된 탄산염에 의한 $MnCO_3$의 형성 또는 자가촉매반응이 망간제거에 기여했다고 판단할 수 있다. X선 회절 분석을 통해 S+L 반응조 침전물에서 로도크로사이트(rhodochrosite, $MnCO_3$)를 확인할 수 있었다. 광산배수 내 망간을 처리하는데 가장 효율적인 반응조는 제강슬래그+석회석 반응조로 나타났으며, 본 연구결과는 철의 유입에 따른 비교적 낮은 pH(9 이하) 범위에서도 망간이 효율적으로 제거될 수 있는 공법을 선정하는데 기여 할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권12호
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• pp.1249-1256
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• 2005

본 연구에서는 pilot 정수처리 공정 내에서 pH, 총용존고형물(TDS), 알칼리도 및 칼슘경도 등을 조절하여 송 배 급수관내의 CCPP(Calcium Carbonate Precipitation Potential)를 생성시켰으며 이 생성된 수용액이 모의관로에서 어느 정도 부식방지 효과가 있는지를 조사하였다. CCPP로 조절된 처리수는 실제 송 배 급수시스템에 사용되고 있는 상수도 관망의 재질을 선택하여 모의관로(Simulated Distribution System, SDS) pilot plant를 만들어 운전하였다. 운전결과 $Ca(OH)_2$, $CO_2$ gas, $Na_2CO_3$ 등으로 수질을 조절한 모의관로와 조절하지 않은 매설관로에서의 CCPP 농도는 평균 0.61 mg/L 및 -7.77 mg/L로 많은 차이를 보였다. 또한 수질을 조절한 모의관로와 조절하지 않은 매설관로 유출수의 Fe, Zn, Cu 이온들의 분석결과 모의관로의 경우가 매설관로에 비해 중금속 농도변화가 크게 저감되었다. 모의관로에서 CCPP 조절에 의해 형성된 피막은 6개월이 경과한 이후에는 scale이 형성되었으며 시간이 경과할수록 보다 조밀하고 고르게 형성되는 것을 관찰할 수 있었다. 수질조절 후 형성된 방식 피막의 결정화합물 성분 및 구조를 파악하기 위해 아연도 강관 내벽에 형성된 scale의 XRD 분석을 실시하였다. 분석결과 10개월이 경과한 경우에는 $Zn_4CO_3(OH)_6{\cdot}H_2O$(Zinc Carbonate Hydroxide Hydrate)로 나타났으며 19개월이 경과한 후의 XRD 분석결과는 $CaCO_3$(Calcium Carbonate) 및 $ZnCO_3$(Smithsonite) 형태로 변화하는 것을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권4호
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• pp.278-286
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• 2009

본 연구에서는 망간원석을 포함한 4종의 천연망간산화물($NMO_1\;NMO_4$)을 대상으로 물질특성(결정상, 표면형태)과 1-naphthol (1-NP)에 대한 제거반응 특성을 회분식 실험을 통하여 수행하였고, 그 결과를 버네사이트에서의 결과와 비교 분석하였다. 천연망간산화물은 출처에 따라 버네사이트(${\delta}-MnO_2$)외에도 크립토멜란(${\alpha}-MnO_2$), 연망간석(${\beta}-MnO_2$) 등의 다양한 표면 특성을 동시에 가지고 있었으며, 이러한 표면 특성으로 인해 제거효율(제거율, 반응속도) 및 제거반응(흡착 또는 산화-변환제거)에서 차이를 보였다. 특히, $NMO_1$(전해망간산화물)은 버네사이트에 비교해서도 우수한 1-NP의 산화-변환 제거효율을 보임을 알 수 있었다. 망간산화물에 의한 1-NP의 제거는 모두 유사-일차속도 식을 따랐으며, 각 망간산화물의 비표면적으로 표준화하여 얻은 속도상수($k_{surf},\;L/m^2$ min) 값은 $NMO_1(3.31{\times}10^{-3})$>${\delta}-MnO_2(1.48{\times}10^{-3}){\fallingdotseq}NMO_3(1.46{\times}10^{-3})$>$NMO_2(0.83{\times}10^{-3})$>$NMO_4(0.67{\times}10^{-3})$의 순이었다. 또한, 반응후 침전층에 대한 용매추출실험을 통해 평가한 1-NP의 산화-변환 반응효율은 $NMO_1{\fallingdotseq}{\delta}-MnO_2$>$NMO_3$>$NMO_4{\gg}NMO_2$의 순이었으며, 반응산물은 반응여액(상등액)에 대한 HPLC 크로마토그램, UV-vis. 흡광도비($A_{2/4}$, $A_{2/6}$) 분석을 통해 버네사이트에서와 같이 1-napthol의 산화-결합 반응에 의한 것임을 확인하였다. 이상의 결과로부터 본 실험에 사용한 천연망간산화물($NMO_2$ 제외)은 1-NP의 제거에 효과적으로 적용될 수 있으며, 반응효율은 망간산화물의 출처에 따른 표면특성에 따라 차이가 있음을 확인하였다.