• 대한화학회지
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• 제65권4호
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• pp.249-253
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• 2021

안동에 있는 한 가축 농가의 우사에서 깔짚과 퇴비를 채취하였다. 이들 시료로부터 질소(N)와 인(P)의 성상의 변화를 조사하고 이들을 유용하고 현실적으로 제거할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 시료의 조성 및 그 함량은 X-선 형광 분석기(XRF)로 확인하였다. 시료에서 용출되어 나오는 아질산성질소(NO₂^-), 질산성 질소(NO₃^-), 인산이온(PO₄^3-)들은 이온 크로마토그래프로, 암모니아성 질소(NH₄⁺), 총인(T-P), 총질소(T-N)는 자외선/가시광선 분광기를 이용하여 분석하였다. 연구의 결과로서, 소의 배설물 초기 상태에 있는 암모니아성 질소는 pH를 상승시켜 바로 휘발시킬 수 있는 암모니아 가스 상태로 만들 필요성이 있다. 녹조류 증식의 주요 영양원인 질소와 인은 퇴비의 발효를 촉진시킨 후 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)을 첨가하여 인은 인산칼슘(CaHPO₄·3H₂O), 질소는 스투루바이트(NH₄MgPO₄·6H₂O) 형태의 난용성염을 생성 시킴으로서 제거 할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.175-175
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• 2021

농업용 저수지는 양질의 농업용수를 저장하여 알맞은 시기에 적절하게 급수하기 위한 필수적인 시설로 사용되고 있다. 근래에 농업용수의 용도가 점차 확장되면서 농산물의 품질에 필요한 관개용수의 수질뿐만 아니라 인근 하천과 생태계의 환경유지용량 대한 연구의 필요성이 제시되고 있다. 그러나 규모가 작거나 환경적 보전가치가 없어 조사 대상에서 제외되는 소규모 농업용 저수지는 측정 및 조사자료가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 여름철 소규모 농업용 저수지의 모니터링을 통해 시공간적인 수질특성을 파악하고자 한다. 조사유역은 강원도 횡성군 횡성읍에 위치한 반곡저수지로 선정하였고, 2020년 7월에서 10월까지 8회에 걸쳐 상부와 하부지점에서 총 7개의 수질항목 간의 특성을 분석하였다. 공간적인 특성분포 파악을 위해 총 13지점에서 수질 관측 지점별로 7개의 수질항목에 대해 Spearman 상관분석을 실시하였다. 측정결과, 반곡저수지는 호소 생활환경기준과 OECD 부영양화 기준으로 과영양상태에 도달하였다. 집중적 강우로 인해 희석효과가 발생하여 수질항목 간의 경향성이 저하되어 정확한 분석은 어려웠지만 Chl-a와 T-P, DO와 pH 간의 유의함이 나타났으며, Chl-a와 T-P의 TSIKO 상호편차가 양의 값을 나타내며 다량의 인과 함께 조류가 성장할 수 있는 조건이 형성되고 있었다. 공간적 특성분포는 저수지의 상부지점에서 농도가 높은 경향이 나타났으며 강우 시 인근 농경지와 축산시설에 적치된 축산분뇨의 호 내 유입과 얕은 수심으로 바람에 의한 수직혼합이 영양물질을 용출시켜 부영양화를 악화시키는 것으로 판단된다. 반곡저수지 상부에 녹조제거제 투입 및 저감시설이 필요하며, 향후 지속적인 모니터링을 통해 소규모 농업용 저수지 수질 연구를 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제15권2호
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• pp.215-222
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• 2013

농업지역의 소하천에 흐르는 하천수는 유역의 농업활동으로 유출된 각종 영양염류의 함량이 높아 호소 유입시 부영양화의 원인이 된다. 본 연구에서는 농업지역의 하천수를 처리하기 위해 조성된 자유수면형 인공습지의 수문학적 유로에 따른 영양염류의 농도를 평가하고자 수행되었다. 습지내 유로에 따른 영양염류의 농도를 평가하기 위한 모니터링은 2009년 4월부터 2011년 11월까지 습지내 유로의 5개 지점에서 수행되었다. 채취된 시료는 유로에 따른 수질변화를 분석하기 위하여 질소와 인에 대한 집중적 분석이 수행되었다. 습지내 TP 저류의 원인을 평가한 결과 수온, DO 및 pH가 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 또한 습지내 유입수가 침강지를 통과한 직후 영양염류의 농도가 가장 크게 저감된 것으로 나타났는데, 이는 많은 양의 영양소가 입자와 부착된 형태로 이동하기 때문인 것으로 판단되기에 향후 습지 설계시 침강지의 기능 증대 방안 도입이 중요한 인자인 것으로 평가된다. 그러나 습지내에서 가장 큰 영양염류 저감이 발생한 지점은 유로의 85% 지점인 것으로 나타났다. 이는 습지내 미생물 및 식생흡입에 의한 영향으로 평가되기에 이를 활성화 하기 위한 얕은 습지 및 깊은 습지의 적절한 배치도 인공습지 설계에서 중요한 인자임을 보여주고 있다. 마지막 침전지 부분에서는 영양염류의 농도가 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 길어진 체류시간에 의한 퇴적층으로부터 용출이 원인인 것으로 평가되기에 습지설계시 침전지의 적정한 체류시간 확보가 중요한 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권1호
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• pp.29-43
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• 2007

한국 남해의 연안역(진해만에서 부산연안)에 있어서 효율적인 수질관리를 위해서, 3차원 생태-유체역학 모델을 적용하여 하계 수질을 예측하고, 목표 수질회복을 위한 오염부하 삭감량을 산정하였다. 현재의 오염부하량 조건하에서 연안해역의 수질(화학적 산소요구량과 영양염류 농도 등)은 설정된 해양환경수질기준을 초과하였고, 또한 부영양화 상태에 있기 때문에 유입하는 오염부하량의 저감이 필요하였다. 이러한 배경하에서, 모델이 적용되어 보정과 검증과정을 통해 연구해역의 유동장과 수질 분포를 유사하게 모의하였다. 시나리오 분석결과, 진해만 해역은 $Chl-{\alpha}\;10{\mu}g\;1^{-1}$와 $COD\;3\;mg\;1^{-1}$ 이하를 동시에 만족하기 위해서는 육상 점오염원으로부터 90% 정도의 오염물질 저감뿐만 아니라, 장기간 오염물질의 유입으로 인한 베이스 농도 자체가 높아서 이를 저감하기 위한 퇴적물로부터 용출되는 질소와 인도 약 70% 정도 삭감해야 하는 것으로 나타났다. 낙동강 하구해역은 $Chl-{\alpha}\;10{\mu}g\;1^{-1}$와 $COD\;2\;mg\;1^{-1}$ 이하를 만족하기 위해서는 낙동강 자체의 유입부하량을 약 80% 정도 저감해야 하며, 낙동강 하구해역을 제외한 부산 연안역은 $Chl-{\alpha}\;10{\mu}g\;1^{-1}$와 $COD\;1\;mg\;1^{-1}$ 이하를 만족하기 위해서는 유입부하의 70% 정도의 삭감이 이루어져야 하는 것으로 예측되었다. 연구해역의 수질이 공간적으로 차이가 있으나 대체적으로 상당히 오염된 상황이라 이러한 삭감량은 매우 커서 현실적으로 단기간에 달성하기는 어려울 것이다. 그러므로 장기적인 관점에서 지속적인 노력 즉, 해역으로 유입하는 미처리된 오염물질 차단, 수처리시설의 확충과 제거 능력 향상 및 오염된 퇴적물 정화 등이 필요하다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권5호
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• pp.734-744
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• 2011

본 연구에서는 안정화공법을 이용하여 폐금속 광산 주변 비소 및 중금속 성분이 복합적으로 오염된 농경지를 효과적으로 복원하기 위해 안정화제로써 석회석과 제강슬래그의 처리효과와 적용성을 실내컬럼실험을 통해서 검토하였다. 대상토양 내 중금속의 존재형태 중 이동성이 높은 형태인 교환성 및 탄산염 형태의 분포비율은 여러 문헌들의 결과들과 유사하게 카드뮴 > 아연 > 납 순으로 높게 분포하는 것으로 나타나 광해로 인한 농경지의 오염성분들 중 카드뮴은 주변 환경에 미치는 영향이 가장 크며 상당한 주위가 필요한 성분인 것으로 판단되었다. 본 대상토양과 같이 pH가 매우 높은 토양도 갑작스럽게 변화하는 산성환경에 의해 일시적으로 토양의 pH 완충력이 감소하여 다량의 중금속 성분들이 용출될 가능성이 높은 것으로 나타났다. 반면 석회석과 제강슬래그로 처리한 처리구는 수질기준을 초과한 침출수 가 관찰되었던 대조구에 비해 모두 수질기준 이하로 중금속의 농도가 매우 낮게 나타났다. 비소의 경우는 비소 저감의 목적으로 적용한 제강슬래그의 혼합비가 증가할수록 오히려 농도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 제강슬래그가 함유하고 있는 인 성분과 관계가 있는 것으로 판단되었으며, 비소와인의 경쟁적인 흡착 관계에서 그 우세함이 토양의 특성에 따라 상이할 수 있을 것으로 예상되었다. 석회석은 카드뮴, 납 그리고 아연 등의 중금속 성분에 대해서 모두 좋은 처리효과를 나타내어 토양의 중금속 처리에 있어서 효과적인 안정화제로 판단되었다. 제강슬래그의 경우는 비소를 효과적으로 저감하는 물질인 철 산화물을 많이 함유하고 있기 때문에 비소 처리에 있어서 활용 가능성이 높은 재료로 판단되나 복원 대상토양 내에서 철 산화물과 서로 강하게 흡착하려고 하는 비소와 인의 흡착선호도를 먼저 평가한 후에 적용여부를 검토해야 하며, 이와 관련된 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• 자원환경지질
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• 제55권4호
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• pp.377-388
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• 2022

제강슬래그를 이용한 광물탄산화 공정 이후 발생하는 잔사슬래그의 비소(As) 제거 기작 규명을 위해, 전로제강슬래그(blast oxygen furnace slag: BOF)에 직접 및 간접탄산화 공정이 각각 적용된 두 종류의 잔사슬래그를 대상으로 실험실 규모의 실험을 실시하였다. 광물탄산화 공정은 잔사슬래그의 화학적-광물학적 조성변화, 용출수의 pH 저감, 표면 미세공극 형성 등 기존 제강슬래그의 특성을 변화시키는 것으로 밝혀졌다. 다양한 pH 범위의 As 인공오염수(초기농도: 203.6 mg/L)에 잔사슬래그를 반응시킨 배치실험에서, RDBOF (직접탄산화 후 BOF)는 초기 pH가 감소할수록 As 제거효율이 증가하는 경향을 보이며 초기 pH가 1인 환경에서 99.3%의 As 제거효율을 나타냈다. 이는 RDBOF 표면을 피복하던 CaCO₃가 낮은 초기 pH 환경에서 용해되어 RDBOF 표면에서 철산화물의 노출 면적을 증가시킴으로 인해, 철산화물의 As 음이온 표면 흡착을 촉진한 것에서 기인한 것으로 판단되었다. 반면 RIBOF (간접탄산화 후 BOF)는 초기 pH가 높은 환경일수록 As 제거효율이 증가하며 초기 pH 10의 As 오염수에서 70.0%의 가장 높은 As 제거효율을 보였다. RIBOF의 영전하점(pH 4.5)을 고려할 때, 초기 pH 4-10 조건에서 음전하를 띠는 RIBOF의 표면에 As 음이온의 전기적 인력에 의한 표면 흡착은 발생하기 어려울 것으로 예상되었다. 다만 수용액 내 용존하는 Ca²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺와 같은 2가 양이온들에 의해 As 음이온이 RIBOF 내 철산화물에 간접적으로 고정되는 양이온 가교효과(cation bridge effect)가 발생하였고, 초기 pH가 높은 환경일수록 슬래그 표면이 더 강한 음전하를 띠며 양이온 가교효과가 가속화되어, 결과적으로 많은 As가 흡착된 것으로 판단되었다. 하지만 강알칼리 (pH 10-11 이상) 조건에서는 RIBOF 표면에 생성된 칼슘침전물이 철산화물을 피복함으로써 철산화물에 의한 As 음이온 표면 흡착을 저해하는 현상이 발생하였다. 또한 배치실험 이후 회수된 잔사슬래그에 TCLP 시험을 수행한 결과, RDBOF와 RIBOF 모두 2% 미만의 As 탈착률을 보여 안정적인 형태로 As가 고정되어 있음이 확인되었다. 본 연구 결과를 통해, 잔사슬래그가 기존에 As 제거제로 활용되던 제강슬래그의 단점인 수계의 급격한 pH 상승을 억제하는 동시에, 높은 As 제거효율 및 안정성을 나타내는 저비용-친환경의 As 제거제로서의 활용 가능성을 입증하였다.