• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.318-321
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• 2003

비소로 오염된 토양, 하천 퇴적물 및 광미의 복원할 때, 토양 세척 공정에서 중요한 인자인 비소의 화학적 결합형태와 세척제에 따른 용출특성과 고효율 세척 및 세척액의 재활용도를 높이기 위한 공정을 바탕으로 토양세척장비를 설계하였다. 화학적 결합형태에 있어서 토양은 잔류 결합형태가 주되고, 퇴적물의 경우는 철산화물과의 결합형태가 강하며, 광미는 황화물과의 결합에 따른 잔류형태와 철산화물과의 결합형태가 상당부분을 차지한다. 세척제에 따른 용출특성으로부터, 철산화물과 황화물과 결합하고 있는 비소의 화학적 결합형태를 파괴하면서 비소를 추출할 수 있는 용제로 HCl, Oxalate, EDTA, M$_2$O$_2$를 사용하였다. 추출 결과, 비소가 철산화물과 결합한 형태가 비중이 높을수록 EDTA 나 Oxalate가 효율이 높으며, 황화물에 대해서는 HCl과 $H_2O$$_2$이 상대적으로 높은 추출 효율을 보였다. 구성된 세척조는 밀폐실린더형과 스크류이송형 세척조로 구성되어 각각 혼합교반에 의한 세척과 토양입자 분급에 따른 세척이 가능하다. 세척 공정중 최적 산도 조절이 중요한 인자가 되며, 세척액의 재활용도를 높일때, 세척수에 용해되어 있는 비소 및 중금속과 미립자의 동시 제거를 위한 응집 침전조에서 응집제에 의해서 미립자와 함께 제거하는 응집, 침전 및 분리공정을 배치하였다.

• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.445-455
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• 2009

미생물학적 황산염 환원은 황산염을 전자수용체로 이용하는 황산염 환원 박테리아에 의해 황산염이 황화이온으로 변환되는 과정이다. 형성된 황화이온은 주변의 용존 금속 이온과 결합하여 용해도가 낮은 금속 황화물로 침전된다. 이 연구에서는 비소와 중금속으로 오염된 송천 금은광산 일대 토양을 대상으로 하여 토착 박테리아에 의한 황산염 환원을 유도함으로써 독성 원소의 원위치 고정화 기술의 효율성을 평가하였다. 왕수 분해 결과, 대상 토양 내 비소, 구리, 납의 함량은 각각 1,311 mg/kg, 146 mg/kg, 294 mg/kg 등으로 나타나 특히 비소의 오염이 심각한 상태였다. 회분식 실험 결과, 미생물학적 황산염 환원에 의하여 pH 증가, 산화환원전위 감소, 황산염 함량 감소, 비소와 구리 함량 감소 등이 관찰되었다. 이 때 가장 높은 중금속 침전 효율을 유도하는 탄소원과 황산염의 농도 범위는 각각 0.2~0.5%, 100~200 mg/L로 나타났다. 미생물학적 또는 화학적으로 황화물 침전을 유도하게 고안된 컬럼 실험 수행 결과, 비소와 구리는 두 컬럼에서 모두 98% 이상 제거되었다. 그러나 산소를 다량 포함한 용액을 주입한 후, 화학적으로 황화물 침전을 유도한 컬럼에서는 즉각적인 비소와 구리의 재용출 현상이 나타났으나, 미생물학적 황산염 환원을 유도한 컬럼에서는 침전물이 30일 이상 장기간 안정성을 보였다. 미생물학적 컬럼 내에 형성된 검은색 침전물을 분석한 결과 FeS와 CuS로 나타났으며 비소는 대부분 철 황화물에 흡착되어 있는 것으로 확인되었다.

• 자원환경지질
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• 제36권1호
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• pp.27-38
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• 2003

금은광산의 광미에는 유비철석이 포함되어 있으며 이의 산화로 주변 지구화학적 환경에서 비소오염 양상이 주로 나타나고 있다. 풍화된 광미의 경우 황화광물의 산화과정으로 철 수산화물 및 수산화황산염이 풍부하게 생성되고 여기에 비소가 결합되어 있을 것으로 예상된다. 이 연구에서는 국내 일부 금은광산 지역의 풍화된 광미를 대상으로 SEW/EDS 분석과 연속추출분석을 실시하여 고상 비소의 광물학적, 화학적 특성을 파악하였다. 또한 pH/Eh 환경변화에 따른 고상 비소의 안정도와 용출 가능성을 평가하였다. 광미시료들은 총 황 몰농도와 비소 및 중금속원소들의 함량을 비교해 볼 때 풍화로 인해 황화광물의 산화가 많이 진행된 것으로 나타났다. XRD 분석에서 덕음, 동일, 다덕 광산 광미에서 철수산화황산염 광물로서 자로사이트가 나타났으며 비소의 총함량이 가장 높게 나타난(4.36%) 다덕광산 광미에서 결정질 비소 함유상으로 스코로다이트가 확인되었다. 이외 SEM/EDS 분석을 통해 보이단타이트와 유사한 조성을 가지는 상자 일부 Pb-비산염 형태도 구분되었으며 상대적으로 광미의 풍화정도가 낮은 삼광 및 구봉 지역에서는 유비철석이 인지되기도 하지만 광미내 비소는 주로 철수산화물 및 수산화황산염에 결합된 것으로 나타났다. 화학적 형태 분석에서도 동일, 다덕, 명봉 광산 광미에서 철수산화물과 공침전된 형태가 72∼99%로 나타났으며 삼광 및 구봉에서는 황화물 형태가 58%, 철수산화물 결합형태가 40% 내외로 나타나 이를 뒷받침한다. 광미에 대한 비소 용출실험에서 덕음 광미가 가장 낮은 pH(2.7)를 의이며 직접적인 철수산화황산염의 용해반응으로 비소가 용출되며 삼광 및 구봉에서는 알칼리성 환경(8.1-8.5)에서 탈착반응으로 상대적으로 많은 양의 비소가 용출될 수 있음을 보여주었다. 또한 산성환경에서 용존 비소의 +3가 비율이 높게 차지하여 환경적 영향이 크게 나타날 수 있다. 이와 같은 풍화 광미에 대해 환경복구 기법의 적용으로 인한 pH/Eh 환경의 변화와 미생물의 작용이 비소를 함유하는 상의 안정도에 영향을 줄 수 있으며 비소의 용출 정도는 증가할 수 있다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권4호
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• pp.11-19
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• 2021

황화 광석으로부터 유래된 고농도 비소 함유 침출 용액에 대하여 공기와 활성탄 병용을 통해 비소를 산화 및 침전 제거하는 연구를 수행하였다. 침출 용액은 국내 황화 광석 시료를 pH 1, 50℃ 조건의 황산 용액에서 95시간동안 침출하여 제조하였으며, 침출 용액 내 금속이온 농도 분석 결과 Fe가 약 7 g/L, As가 약 3 g/L 함유된 것으로 측정되었다. 해당 용액에 대하여 공기와 활성탄 병용 시 비소의 산화 및 침전 효과를 파악하기 위해 5가지 산화 조건(공기 주입, 공기와 1, 5, 10 w/v% 활성탄 투입, H₂O₂ 투입) 하에 초기 pH 1, 90℃에서 72시간 동안 산화 및 침전 실험을 수행하였다. 실험 결과 공기와 활성탄을 함께 투입한 경우 활성탄 표면에 생성된 작용기로 인해 산화 반응의 속도가 빠르고 비소 제거율이 향상되는 것으로 분석되었다. 또한, 활성탄의 투입량이 증가할수록 반응의 효율이 향상되었으며, 5 w/v% 이상의 활성탄 투입 시 약 93-94%의 비소가 제거된 것으로 분석되었다. 침전 생성물에 대한 XRD 분석 결과 산화 반응에 의해 스코로다이트(FeAsO₄·2H₂O)가 잘 생성된 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제36권3호
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• pp.177-189
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• 2003

서보광산의 폐광석에 대한 황화광물의 산화작용과 용해된 금속이온들의 이동을 제한하는 메카니즘을 밝히고자 광물학적 연구를 수행하였다. 광물학적 연구를 위해서 반사현미경 관찰, XRD 분석, SEM/EDS 분석을 실시하였다. 폐광석에 대한 광물학적 연구를 통해 앵글레사이트(anglesite), 코벨라이트(covellite), 침철석(goethite), 자연황(native sulfur), 엔소타이트(nsutite) 등의 2차광물을 확인하였으며, 이들 2차광물은 용해된 비소, 구리, 철, 망간, 납, 아연의 확산을 제어한다. 용해된 비소, 구리, 철, 망간, 납, 아연은 철수산화광물과 망간수산화광물에 흡착되거나 공침되기도 한다. 철수산화광물은 결정도가 낮은 것과 높은 것(침철석)으로 분류된다. 비소는 결정도가 낮은 철수산화광물에서 9∼24 wt.%가 검출되며, 결정도가 더 높은 철수산화광물(침철석 등)에서는 상대적으로 낮은 함량(0.6∼7.7wt.%)이 검출되었다. 이것은 결정도가 낮은 철수산화광물에 흡착되었던 비소가 철수산화광물의 결정도가 높아지면서 비소를 방출하기 때문이거나 비표면적의 차이에 기인한 것으로 해석된다. 폐광석으로부터 용해된 중금속과 미량금속원소들은 침전(Fe, Mn, Cu, Pb), 공침(Fe, Mn) 및 흡착(As, Cu, Pb, Zn) 등의 화학반응을 통하여 다시 고정화됨으로써, 현장에서 자연적으로 정화되고 있다. 이러한 광물학적 연구결과들은 광산 폐기물의 지화학적 환경 영향평가에 이용할 수 있고, 가능한 광산복원 계획을 세우는 데 유용한 자료로 사용될 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권5호
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• pp.64-72
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• 2007

국내 지하수의 비소 산출양상을 평가하기 위하여 환경부 지하수 수질측정망 자료를 활용하였다. 2001년-2006년의 기간동안 전체 측정망의 약 3.0%에서 $5.0{\sim}188{\mu}g/L$ 범위로 비소가 검출되었으며 지리적으로 산출빈도가 높은 3개의 그룹으로 구분되어졌다: 인위적 기원으로 예상되는 서울 및 수도권지역, 지질기원으로 파악되는 충북지역 및 경남지역 자연적 비소산출은 옥천대 변성퇴적암과 백악기 화산암 지질분포 지역과 잘 일치하여 나타나며 이들 지역의 기존 연구자료를 평가한 결과, 광상구 및 열수변질 지역에서 주로 황화물의 산화반응에 의한 비소유출이 발생한다. 또한 옥천대 변성퇴적암 지역의 상대적으로 단순한 수질유형과 다소 높은 pH조건에서는 탈착반응도 기여하는 것으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제40권5호
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• pp.575-585
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• 2007

지하 심부 토양 및 퇴적물 내 토착 미생물의 활성화에 따른 중금속 거동을 이해하기 위하여, 독성 중금속으로 오염된 국내 일부 지역의 시료를 대상으로 혐기적 환경에서 유산염(lactate)을 탄소원으로 투입한 후 약 25일간에 걸친 비소 및 중금속(카드뮴, 구리, 납, 아연) 함량 변화를 관찰하였다. 실험 결과, 미생물이 투입된 시료의 경우 미생물이 투입되지 않은 비교시료에 비하여 용존 카드뮴, 납, 아연이 효과적으로 제거되었으며, 이는 토착 황산염 환원(sulfate-reducing) 박테리아의 활성화로 인해 생성된 환원상태의 황이 이들 중금속과 황화물을 형성하며 침전시켰기 때문으로 여겨진다. 비소의 경우, 미생물을 투입한 시료 중 황산염의 함량이 높은 덕음 토양에서는 제거율이 높은 반면 황산염의 함량이 상대적으로 낮은 화북 토양, 동두천 퇴적물에서는 지속적으로 그 함량이 증가하였다. 적절한 탄소원 및 황산염을 투입해 독성 중금속으로 오염된 지질 매체 내의 토착 미생물을 활성화시킨다면 이들 중금속의 원위치(in situ) 고정화를 통한 이동도 감소의 효과를 볼 수 있을 것으로 여겨지나, 비소로 동시에 오염된 경우 발생할 수 있는 비소 용출 가능성에 대한 고려가 필요하다.

• 자원환경지질
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• 제56권5호
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• pp.619-628
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• 2023

본 연구에서는 토양 내 비소 및 수은의 안정화제로 황산칼슘비료의 적용 가능성을 검토하였다. 아울러 황산칼슘비료의 물리적 특성(입자상, 미분상, 용액상)에 따른 비소 및 수은의 안정화 특성을 상추 재배 포트실험으로 비교?검토하였다. 34일 간의 상추재배를 통해 확인한 비소 및 수은의 전이감소 효과는 대체적으로 70% 이상인 것으로 나타나 안정화제로서의 적용성을 확인하였다. 다만, 용액상 안정화제 처리조건에서 성장한 상추의 생체량은 대조구의 46% 수준으로 가장 낮았는데, 이는 안정화제로부터 유래된 영양물질의 유효도가 극단적으로 높아 오히려 식물체 성장을 저해한 것으로 판단되었다. 토양 내 비소 및 수은의 분획특성 확인결과 수은에서만 존재형태의 변화가 크게 나타났다. 수은은 안정화 처리된 토양에서 원소수은의 감소와 잔류형/황화물 형태의 증가가 확인되었는데, 이러한 경향은 용액상 > 미분상 > 입자상의 순서로 나타났다. 본 연구를 통해 대형 교반장비의 진입이 어려운 농경지에서는 용액상 처리제의 살포만으로 안정화 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 다만, 높은 영양물질 유효도로 인해 염해토양의 특성을 보일 수 있으므로, 투여량 조절을 통해 농작물 위해를 사전 제어할 필요가 있다.

• 한국광물학회지
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• 제20권2호
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• pp.115-124
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• 2007

충북 영동지역 영보가리 광산의 에렉트럼(은함량=$60.3{\sim}87.6atom.%$)-황화광물 광화작용은 선캠브리아기 편마암 내의 단층열극을 충진한 석영맥으로 산출된다. 석영맥은 광물조성이 단순한 괴상이며, 구조적으로 2회에 걸쳐 형성되었다. 산출 광석광물은 비교적 단순하며, 유비철석(비소함량= $31.4{\sim}33.4atom.%$), 황철석, 섬아연석(철함량 = $4.1{\sim}17.6mole%$ FeS), 방연석, 황동석, 휘은석 및 에렉트럼 등으로 구성된다. 유체포유물연구에 의하면, 광화작용은 $CO_2+CH_4$ 함량$(X_{CO2+EH4}=0.0{\sim}0.2)$과 저염도 ($0{\sim}10wt.%$ NaCl 상당염농도)를 갖는 $H_2O-CO_2-CH_4-NaCl$계 유체로부터 $200^{\circ}{\sim}370^{\circ}C$의 온도범위에서 진행되었다. 금-은침전은 천금속계 황화광물 보다는 후기, 약 $250^{\circ}C$ 근처에서 진행되었고, 유체불혼화에 따라 황화광물 침전 및 $H_2S$ 일탈이 야기되면서 주로 냉각 및 유황분압의 감소에 기인하였다.

• 광물과 암석
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• 제36권1호
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• pp.1-17
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• 2023

전통 황색 광물안료 석황이 적용된 채색문화재에서 석황부위의 색상변질이 빈번히 발생된다. 채색문화재에서 변색되는 원인을 밝히고자 석황과 석황에 혼합하여 사용하는 몇가지 안료를 분말과 채색상태로 제작하여 연구하였다. 석황에 연백, 연단, 주사를 비율에 따라 혼합한 후 아교에 넣어 한지와 견에 채색하였다. 명반으로 발생할 수 있는 변색을 고려하기 위해서 채색시편에 대해 명반처리 시험을 실시하였다. 시편들의 내구성을 확인하기 위하여 자외선시험기로 내광성시험을 3단계, 총 96시간 동안 실시하였다. 시험을 거친 시편에 대하여 색도계를 사용하여 색변화를 측정하였으며, XRD와 Raman 스펙트로메터로 광물과 구조변이, SEM/EDS로 화학성분의 변화를 분석하였다. 내광성시험에 따른 순수 석황 분말의 색변화는 적었던 반면, 채색시편에서는 약간 어두워졌다. 견바탕에 채색한 것의 색변화가 컸으며, 명반이 처리된 시편의 색변화가 컸다. 석황분말에서는 자외선시험 후 orpiment가 변질된 백색의 arsenolite가 생성되었다. 석황-연백 혼합분말에서는 석황과 연백의 구성광물만이 검출되었고, 변질물질은 생성되지 않은 반면, 자외선시험 후에는 orpiment와 orpiment의 변질물인 arsenolite, 그리고 연백의 구성광물이 검출되였다. 두 안료의 분말상태의 혼합에서는 자외선시험에 의해서도 암흑화현상이 발생되지 않았다. 그러나 혼합분말로 채색된 시편은 자외선시험에 의해 암흑화되었다. 채색시편에서 혼합된 안료와 바탕재에 따라 석황의 색상 변화가 다르게 나타나며, 명반처리한 경우는 안한 경우보다 큰 색변화를 보여 명반도 석황의 색변화에 영향을 주는 것으로 드러났다.