• 자원환경지질
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• 제55권6호
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• pp.583-596
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• 2022

반구대 암각화의 암면은 접촉변성작용을 받아 혼펠스화된 암갈색 셰일이 주류를 이룬다. 이 암면은 일정 깊이의 풍화층을 형성하고 있으며 풍화층과 비풍화층은 광물 및 화학조성에 차이가 있다. 또한 암각화의 표면은 생물 및 화학적 풍화에 의해 전면에 걸쳐 담갈색으로 변색되었다. 비풍화층을 기준으로 색도를 측정한 결과, 풍화층에서는 백색 및 황색도가 증가하였으며, 색차(ΔE)는 5.54~36.89(평균 17.26)를 나타냈다. 암각화 표면의 풍화층에서는 비풍화층에 비해 CaO의 함량이 약 90% 감소하였으며 Sr도 같은 경향을 보였다. 특히 비풍화층의 공극률은 평균 0.4%이나, 풍화층에서는 25.0%로 산출되었다. 이는 방해석이 수분과 반응하며 용출되면서 표면으로부터 풍화층을 형성하기 때문으로 해석된다. 이를 근거로 X-선의 투과특성을 활용하여 암각화의 풍화심도를 모델링하면, 암면의 풍화심도는 대부분 1~2mm로 나타났다. 그러나 2mm 이상으로 분류된 영역은 주변의 풍화심도를 감안할 때, 최대 3~4mm 정도로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.138-143
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• 2023

이 연구에서는 탄산칼슘 형성 박테리아의 내생포자를 접종한 알지네이트 겔과 포자현탁액 형태의 균열치유제를 모르타르에 첨가하여 균열치유성능을 비교, 분석함으로써 균열치유제 제조방법별 균열치유성능을 분석하였다. 또한 박스형 암거 형태의 실 구조물에 적용하여 실험실 환경뿐만 아니라 개발된 균열치유제가 실제 현장에 적용될 수 있는 환경을 조성하여 실구조물 스케일에서 균열치유성능을 검증하고자 하였다. 건조 방식을 달리한 두 가지 형태의 알지네이트 겔로 구성된 균열치유제를 분석한 결과, 건열건조 방식의 균열치유제는 균열치유 성능을 나타내었으나, 동결건조 방식의 경우 얼음 결정에 의해 다수의 포자가 사멸되어 균열치유성능을 잃는 것으로 나타났다. 실스케일 구조물의 균열부에서 추출된 균열치유 추정물질의 SEM 사진과 XRD 패턴 분석 결과 균열치유제에 적용된 균열치유 미생물이 생성한 탄산칼슘 결정 중 하나인 calcite인 것으로 나타났으며, 미생물에 의한 균열치유메커니즘이 실구조물에서 구현될 수 있음을 확인하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제34권6호
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• pp.373-379
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• 2001

우리 나라 산지토양의 주요 모암에서 발달된 잔적층 암쇄를 대상으로 토양의 단면 특성, 이화학적 특성 X-선 형광분석 (XRF)을 통하여 모재에 따른 토양의 화학조성 변화와 주요한 구성원소의 풍화량을 토양층위 및 모암별로 비교하였다. 모암에 관계없이 토양의 C층에 비하여 A층에서 점토함량, 양이온 치환용량 (CEC), 유기물 함량은 높았으며, 용적밀도 ($kg\;m^{-3}$)와 pH는 낮은 경향을 보였다. 그러나 사암모재의 의성통에서는 점토함량이 감소하였는데 이는 토양과 함께 유실 되었거나 하부로 이동한 것으로 보였다. 토양 중 $SiO_2$함량은 화강암, 화강편마암, 석회암, 혈암 유래 토양에서, $Fe_2O_3$와 MgO는 현무암, 석회암, 혈암 유래 토양에서, CaO는 석회암 유래 토양에서 각각 높았다. 현무암 모재의 구좌통과 석회암 모재의 장성통 토양에서 작열감량(Igniton loss)이 크게 나타났다. 토양 화학성분별 풍화 정도는 공시 토양의 모암에 관계없이 염기이온(K, Ca, Mg, Na)들의 풍화량이 Si, Al, Fe 보다 크게 나타났다. C층과 비교하여 A층의 $TiO_2$의 함량비가 클수록 화학성분의 풍화정도가 큰 토양으로 나타났으며, 이는 $TiO_2$가 다른 원소보다 풍화에 상대적으로 안정된 광물이기 때문인 것으로 보인다. 각 원소의 절대적 함량비를 고려할 때 화강암, 화강편마암, 사암, 혈암, 현무암 유래 토양에서는 Si, Al의 유실이 심했으나 석회암 유래 토양에서는 탄산염의 빠른 풍화로 Ca, Mg이온의 풍화량이 많았다. 화학 성분의 풍회가 큰 토양은 사암 유래 의 성통과 화강암 유래 도산통 >> 혈암 유래 음성통과 석회암 유래 장성통 > 화강편마암 유래 덕산통 > 현무암 유래의 구좌통 순이었다.

• 암석학회지
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• 제11권3_4호
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• pp.259-270
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• 2002

경상남도 일광지역의 각력파이프형 구리(Cu)광상은 화강암질암 성분의 암주내에 배태되어 있으며, 모암인 화강암질암은 변질되어 있다. 암흑색의 전기석은 각력파이프를 중심으로 교대 후광을 형성하면서, 석영, 황동석, 유비철석, 자류철석, 방연석, 반동석등과 함께 각력파이프내의 모암인 화강암질암 각력들사이의 기질부를 충전하면서 광맥을 형성하거나, 모암인 장석, 흑운모를 치환교대하면서 산출된다. 각력내(광맥)에서 형성된 전기석은 조립에서 세립질의 자형으로, 침상 내지 깃털 모양으로 산출되며, 다색성 체계는 대체로 짙은 청색과 녹색을 나타낸다. 변질된 모암에서 산출되는 전기석은 타형이며, 등립질의 이차 (secondary) 석영과 함께 방사상의 연정을 이루는 것이 특징적으로 관찰된다. 전기석은 Fe성분이 풍부한, 흑색의 스코올(schorl)(80mol% schorl relative)이며, 비교적 단순한 화학조성을 갖는다. 전기석의 누대구조에 따른 조성 변화는 전기석결정 후기단계에 Fe와 Ca 성분이 증가했음을 나타낸다. 이러한 화학성분의 변화는 Ca에 의한 Na치환, Fe$^{3+}$ 에 의해 Al이 치환되어진 우바이트(uvite)치환(Ca(Fe,Mg)NaAl$_{-1}$)과 페리스코올(ferrischorl)치환 (Fe$^{3+}$ Al$_{-1}$)에 의한 것으로 해석된다. 페리스코올치환이 있었다는 것은 전기석을 침전시킨 열수의 산화상태(oxidation state)가 높아진 것을 반영한다. 이러한 높아진 산화환경은 열수의 비등에 의해 H$_2$ 성분이 열수에서 제거되어져 형성되어졌다. 또한 열수의 비등에 의한 산성(acidic) 휘발성성분 제거는 열수의 pH를 높여 경제성 있는 황화광물의 형성을 용이하게 했다 일광전기석의 산출상태와 지구화학적 특성은 이곳의 전기석은 마그마에서 용리되어진 열수가 각력파이프를 통해 대규모로 이동되어 형성된 생산물이며, 마그마에서 산성성분의 유체가 용리되어 산성열수체계를 형성하고 난 후, 전기석의 침전이 시작되었음을 보여준다 광화대와 변질대를 형성한 일광의 열수체계는 마그마(orthomagmatic), 심부(hypogene) 기원의 열수에 의해 형성되어졌음을 나타낸다.

• 암석학회지
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• 제13권4호
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• pp.224-237
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• 2004

연구 지역에 분포하는 회장암체는 분포상태와 임상에 의해 북쪽의 산청회장암체와 남쪽의 하동회장암체로 구분된다. 이들 회장암체 내에 발달했던 열수시스템의 특성에 대해 알아보기 위해 산소와 수소 안정 동위원소 조성을 측정해 보았다 연구 지역에 있는 회장암체의 $\delta$$^{18}$ $O_{plagioclase}$ 값은 공간적인 분포에 따라 서로 다른 값을 가지는 특징을 보여준다. 즉 북쪽에 분포하는 산천회장암체 사장석의 $\delta$$^{18}$ O 값은 맨틀기원의 신선한 회장암의 전형적인 값(6-6.5$\textperthousand$)보다 더 무거운 값인 7.3-8.8$\textperthousand$ 사이의 값으로서, 비교적 좁은 범위의 값을 갖는 특징을 보여준다. 이와는 달리 남쪽에 분포하는 하동회장암체 사장석은 -4.4-8.2$\textperthousand$ 사이의 넓은 범위의 $\delta$$^{18}$ O 값을 가지며, 맨틀기원의 신선한 회장암의 전형적인 값보다 낮은 $\delta$$^{18}$ O 값을 가진다. 연구 지역의 중간 지역에 분포하는 회장암을 구성하는 사장석은 북쪽 지역의 사장석과 남쪽 지역의 사장석이 갖는 $\delta$$^{18}$ O 값의 중간 값을 갖는다. $\delta$$^{18}$ O 값의 이러한 공간적인 분포는 지역에 따i가 서로 다른 열수시스템이 발달되었음을 지시한다. 즉, 연구 지역의 남쪽 지역에서는 천수에 의해 발달된 열수시스템이 우세하게 발달한 반면에, 북쪽 지역에서는 마그마 기원의 유체에 의해 발달된 열수시스템이 우세하였다. 회장암의 수소 안정 동위원소 조성과 이들 전암 내에 들어있는 물의 함량과의 관계는 정의 관계를 보여주며, 이러한 결과는 회장암질암을 형성한 마그마의 분화작용이 일어나는 동안에 용리작용(exolution)에 의해서 마그마로부터 분리된 유체가 자생변질작용을 일으킴으로써 초생 보통휘석을 각섬석으로 변화시켰음을 지시해준다. 이러한 자생변질작용이 일어난 이후에, 천수기원의 유체에 의해 형성된 열수시스템이 연구 지역의 남쪽에 발달함으로써 마그마에서 유래한 유체에 의한 열수시스템의 흔적이 지워져버렸다. 그러나 북쪽에 있는 산청회장암체는 이 열수시스템에 의한 영향을 거의 받지 않고 마그마 기원의 유체에 의해 형성되었던 열수시스템의 흔적을 잘 기록하고 있다. 연구 지역의 북쪽에 분포하는 산청암체 보다 남쪽에 분포하는 하동암체에서 견운모, 방해석, 녹니석과 같은 이차 변질광물들이 더 많이 관찰되는 것은 이 지역에서 중첩되어 발달되었던 열수시스템과 관련이 있는 것으로 생각된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.457-466
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• 2002

현대사회에서 건설전반에 보편화되어 있는 레미콘은 다양한 사용재료의 물리 화학적 성분이 생산지 및 조성광물에 따라 다르므로 구해지는 결과 값 또한 무수한 변수가 있기 마련이다. 또한 콘크리트의 배합설계는 배합요소의 다변화로 인해 정확한 검정은 그리 간단하지가 않다. 신경망의 학습에 소요되는 시간은 컴퓨터의 성능 및 학습횟수(epoch)에 따라 다르고, 학습시 학습횟수를 최고 백만번까지 반복하도록 하였으며 학습 종료조건으로 최소자승법에 의해 목표 오차량이 0.10~0.001 사이가 될 때까지로 하였다. 신경망의 적용에는 현재 경북지방에 위치한 레미콘 회사중 A, B사에서 사용하는 콘크리트 시방배합표를 가지고 신경망 이론에 따라 학습시킨 후에 물시멘트비, 잔골재율, 단위수량, 단위시멘트량, 강모래의 단위량(S1), 부순모래의 단위량(S2), 단위굵은골재량 혼화제량을 추정하였고, 다음으로 압축강도 및 슬럼프 값을 각각 추정하였다. 배합요소 추정의 검정에 사용된 규격으로는 호칭강도 180~300kgf/${cm}^2$, 목표슬럼프값 8cm, 15cm를 사용하였고, 압축강도 및 슬럼프 값 추정에 사용된 규격으로는 회사별 최근 생산량이 가장 많은 호칭강도 210~240kgf/${cm}^2$, 목표 슬럼프 값 12, 15cm를 각각 사용하였다. 본 논문에서는 컴퓨터에 의한 학습 및 시뮬레이션을 통해 콘크리트의 배합요소, 압축강도 및 슬럼프 값을 추정하여 직접 실험 값과 비교함으로써 실험을 통하지 않고도 콘크리트의 배합요소 및 강도를 추정하는데 목적이 있다. 결과적으로 압축강도 및 슬럼프의 추정은 회사에 관계없이 오차량에 만족하여 수렴하는 것으로 나타나 인공신경망이론이 압축강도 및 슬럼프를 예측하는데 효율적인 것으로 판명되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권11호
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• pp.1180-1185
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• 2006

오염된 퇴적물로부터 인 용출 저감을 위한 최적의 capping 소재를 개발하기 위해 lab-scale 실험을 25 L 아크릴 컬럼을 이용하여 실시하였다. 실험에 사용된 퇴적물 내 입도는 8.8 $\Phi$로 매우 세립한 clay로 조성되어 있으며, 유기탄소 함량($C_{org}$)은 2%로 높다. Batch 실험에 사용된 capping 소재는 Brucite($Mg(OH)_2$), Sea sand($SiO_2$), Granular-gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$), Double layer(brucite+sand)와 Control을 30일 동안 비교 평가하였다. 실험기간 동안 용출된 인의 flux는 14.6 $mg{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, 9.5 $mg{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, 5.2 $mg{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, 4.2 $mg{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, 3.1 $mg{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$로 Control>Sea sand>Granular-gypsum>Double layer>Brucite 순으로 각각 나타났다. Brucite를 적용한 컬럼의 경우, 인 용출 제어 효율이 70% 이상 높게 나타났으며, Sea sand를 적용한 경우에는 35%의 효율만을 보였다. 특히, Brucite를 적용한 컬럼의 표층 퇴적물내 pH는 $8.0{\sim}9.5$로 다소 높게 유지되었으며, 이러한 효과는 퇴적물을 약알카리성으로 유지하여 황산염환원균이 증식할 수 없는 환경을 조성하여 생물에 독성이 있는 $H_2S$ 발생을 억제시킬 수 있다. Gypsum을 적용할 경우, 퇴적물내 빠른 초기 속성화작용의 진행과 충분한 $SO_4^{2-}$-의 공급으로 methanogenesis 진행를 저하시킬 수 있다. 따라서 Brucite와 Gypsum을 적용할 경우, 퇴적물 내 인의 존재형태가 광물(mineral)의 형태인 $Mg_5(OH)(PO_4)_3$, pyrite, apatite-mineral의 형태로 진행되어 퇴적물로부터 인의 용출을 줄일 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제31권3호
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• pp.185-199
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• 1998

1995~1996년중 부곡 지열수 지역에서 채수한 유형별 자연수를 대상으로 수문지구화학 및 환경동위원소 연구를 수행하였다. 연구 지역에는 물리화학적으로 뚜렷히 구분되는 세 유형의 자연수, 즉 (1) 군접 I (지열수 지역의 중심부에서 산출되고 최대 $77^{\circ}C$의 용출 온도를 갖는 $Na-SO_4$ 유형), (2) 군집 II(외곽부에서 산출되며 다소 낮은 온도를 갖는 $Na-HCO_{3}-SO_{4}$ 유형) 및 (3) 군집 III(지표수나 천층 냉각 지하수로서 $Ca-HCO_3$ 유형)이 함께 산출된다. 군집 I은 Ia 및 Ib로 세분된다. 수문지구화학적 진화는 수 암 반응의 증가에 따라 군집 III$\rightarrow$II$\rightarrow$I의 순으로 진행되었다. 군집 II 및 III의 자연수는 비교적 낮은 수-암 반응, 특히 방해석 및 Na-사장석의 용해 반응에 의해 형성되었지만, 군집 I은 사장석, K 장석, 백운모, 녹려석, 황철석 등과의 높은 수-암 반응에 의해 형성되었다. 용존 황산염의 농도 및 황동위원소 조성은 지열수의 기원 및 전화를 해석하는데 중요한 정보가 된다. 용존 황산염은 퇴적 기원 황철석의 산화에 의해 생성되거나 (군집 Ib의 경우), 또는 열수의 상승 통로인 단열대에 존재하는 마그마 열수기원 황철석의 용해에 의해 생성되었다 (군집 Ia의 경우). 지열 저장지의 온도 규명을 위한 알칼리 이온 지옹계의 적용성은 화학조성을 변화시키는 요인들, 특히 마그네슘이 풍부한 지표수와의 혼합에 의해 제한된다. 그러나 다성분 광물/물 평형계에 대한 열역학적 계산 및 유체포유물 설험 결과, 심부 지열 저장지 (냉각중인 화성암체?)의 온도는 $125^{\circ}C$에 이르는 것으로 판단된다. 환경동위원소 (산소-수소, 삼중수소) 연구에 의하면, 자연수는 모두 상이한 충진 특성을 갖는 강우로부터 기원하였다. 특히 군집 Ia의 물은 심부 지열 저장지까지 심부 순환한 오래된 (40년 이상) 강우로부터 기원하였으며 지표부 물과의 혼합 정도도 낮다. 본 논문에서는 황산염이 풍부한 국내 지열수의 성인 및 진화에 관한 모델을 제시한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권2호
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• pp.33-44
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• 2009

본 연구의 목적은 국내 폐광산 지역 광미 등과 같은 비소 오염토양을 효과적으로 정화할 수 있는 생물학적 기술과 물리화학적 기술을 연계한 통합 기술을 개발하는 것이다. 이를 위해 폐광산이 송천 광산에서 비소를 다량 함유하고 있는 광미를 채취하여 비소와 중금속 함량을 정량적으로 분석하고 광미의 다양한 물리화학적 특성과 광물조성 등를 파악하였다. 그리고 광미 내 존재하는 비소와 중금속 종들의 존재형태별 상대함량을 분석하여 각 원소들의 용출성과 이동도를 예측하기 위하여 연속 추출법을 이용하였다. 이러한 광미와 광미내 존재하는 비소 및 중금속 오염물질의 기본적인 지구화학적 분석 자료를 바탕으로 비소의 생용출 (bioleaching)에 대한 컬럼실험을 수행하였다. 그리고 생용출과 전기동력학적 공정을 연계한 통합공정으로 비소를 제거한 실험을 실시하여 전기동력학 단일공정만 적용했을때와의 비소의 제거효율을 비교하여 통합공정의 적용 가능성을 평가하였다. 연구결과, 동일한 조건에서44일간 운전하였을 때 전기동력학 공정만을 개별적으로 적용했을 ��와 생용출(28일)과 전기동력학 (16일) 기술을 연계한 통합공정을 적용했을 ��의 비소 제거효율은 각각 57.8%와 64.5%로 나타났다. 그리고 생용출 (28일)에 의한 비소 제거효율은 11.8%정도로 상대적으로 매우 낮게 나타나서, 생용출은 비소를 제거하기 위한 공정이라기보다는 비소의 이동도를 증가시키는 공정으로, 이후 연계하여 적용되는 전기동력학적 공정에 의한 비소의 제거효율을 향상시키는 것으로 판단된다. 특히 전기동력학 공정을 단독으로 적용했을 때보다 생용출 공정을 연계했을 때 비소의 제거 속도가 두 배 이상으로 증가하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 비교적 경제적인 생용출 공정을 충분히 적용한 후 전기동력학적 공정을 적용하게 된다면, 비소의 제거효율 분만 아니라 제거속도 또한 향상된다는 것을 뒷받침해 줌으로써 두 기술을 연계한 통합공적의 적용 가능성과 향상성을 입증한다고 하겠다.

• 한국토양비료학회지
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• 제31권2호
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• pp.95-106
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• 1998

매년 석탄화력발전소에서 다량으로 배출되어 나오는 폐기물 fly ash를 효율적으로 재활용하고 환경오염을 줄이기 위해서 fly ash를 알카리 처리하여 인공 zeolite를 합성하고 광물학적 특성 및 형태학적 구조를 X-ray, IR, SEM 분석으로 밝혀냈다. 또한 $NH_4{^+}$, $K^+$, $H_2PO_4{^-}$ 이온에 대한 fly ash와 인공 zeolite의 흡착능을 비교하기 위해 반응시간, 시료의 양, 이온의 농도에 따른 흡착량을 조사하였고, 4% PVA(Polyvinylalcohol)용액으로 입자화시킨 인공 zeolite를 다양한 비율로 첨가하여 상토를 제조하고 폿트 실험을 실시한 결과를 종합하면 다음과 같다. 인공 zeolite의 양이온치환용량(CEC)은 $257.7cmol^+kg^{-1}$으로 fly ash의 $7.0cmol^+kg^{-1}$보다 36배나 증가된 값을 보였으며 $SiO_2/Al_2O_3$의 비가 감소하였고, $Na^+$의 양은 증가하였다. 인공 zeolite의 이화학성질, X-ray, IR 분석의 결과를 종합해볼 때 천연 zeolite 조성 ($Na_2O-SiO_2-Al_2O_3-H_2O$)과 유사하였다. SEM 촬영 결과 fly ash는 전체적으로 표면에 전혀 공극이 없는 구형의 형태를 지녔으며, 인공 zeolite는 알카리 처리로 인해 다공성이 큰 물질로 변화되어 표면적이 한층 증대된 것을 볼 수 있었다. fly ash와 인공 zeolite 모두 반응시간이 증가할수록, 시료의 양이 증가할수록, 이온의 농도가 높을수록 흡착량이 많았으며 대체적으로 $NH_4{^+}$ 이온이 $K^+$ 이온보다 더 많은 흡착량을 보였으며, fly ash 보다는 인공 zeolite가 이온에 대한 흡착능이 더 우수함을 볼 수 있었다. NPK+토양+입자상태의 zeolite 20%+퇴비 5%구에서 배추의 생육이 가장 좋았으며 시중 상토의 경우 재배기간이 20일이 넘었을 때 엽이 황색으로 변했지만 제조한 상토에서 자란 배추는 이러한 증상을 나타내지 않았다. 폐기물인 fly ash를 알카리 처리하여 양이온치환용량이 증가된 인공 zeolite를 합성하고 여기에 비료 성분 N, P, K를 첨가하여 입자화 시킨 후 이를 상토제조에 이용하는 것이 석탄회의 부가가치를 높이는 가장 효과적인 방법이라고 판단된다.