• 멤브레인
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• 제21권1호
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• pp.84-90
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• 2011

실리카 콜로이드 용액의 한외여과에서 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각) 변화에 따라 발생되는 자연대류 불안정 흐름이 막오염 형성 감소에 미치는 효과를 규명하였다. 막표면에 케이크 층을 형성함으로써 막투과 플럭스의 감소를 발생시키는 실리카 입자(평균 크기 = 7, 12, 22, 50 및 78 nm)가 함유된 5가지 종류의 콜로이드 용액을 사용하여 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각 = $0{\sim}180^{\circ}$)에 따른 막투과 플럭스 변화를 교반이 없는 회분식(dead-end) 한외여과 실험을 통해 측정하였다. 자연대류 불안정 흐름 발생이 막성능에 미치는 효과는 플럭스 향상도($E_i$)로서 평가하였다. 상대적으로 크기가 작은 실리카 입자(7, 12 및 22 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 한외여과에서는 막모듈의 경사각이 커짐에 따라 자연 대류 불안정 흐름 발생의 강도가 증가하였으며, 동일한 경사각에서 실리카 입자의 크기가 작을수록 자연대류 불안정 흐름의 발생 정도가 더 크게 나타났다. 자연대류 불안정 흐름의 발생은 막표면에 형성된 실리카 케이크층의 벌크 용액으로의 역이동(back transport)을 유발시킴으로써 플럭스 향상의 막성능 개선 효과를 나타내었다. 그러나 상대적으로 크기가 큰 실리카 입자(50 및 78 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 한외여과에서는 자연대류 불안정 흐름 발생이 나타나지 않았다. 이 결과로부터 실리카 입자의 크기가 자연대류 불안정 흐름의 발생 강도에 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제33권4호
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• pp.228-243
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• 2023

벤토나이트는 팽윤 능력과 낮은 투수율 등의 유리한 특성으로 인해 고준위방폐물처분장에서 완충재로 널리 인정받고 활용되고 있으며, 낮은 투수율로 인해 방사성 핵종이 주변 암반으로 이동하는 것을 효과적으로 방지하여 방사성 폐기물의 안전한 처분을 보장하는 데 중요한 역할을 한다. 그러나 벤토나이트 완충재의 장기적인 성능은 여전히 지속적인 연구의 대상으로 남아 있으며, 주요 우려 사항 중 하나는 벤토나이트의 팽윤과 지하수 흐름에 의한 완충재의 침식이다. 벤토나이트 완충재의 침식은 완충재의 무결성을 손상시키고 지하수를 통한 방사성 핵종의 이동을 촉진할 수 있는 콜로이드 형성을 초래하여, 결과적으로 방사성 핵종 이동 위험을 높임으로써 처분장 안전에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 벤토나이트 완충재의 침식 메커니즘과 침식 정도를 수치 해석적으로 정량화하여 장기적인 벤토나이트 완충재의 성능 및 콜로이드 형성 정도를 평가하는 것이 고준위방폐물처분장의 안전성 평가에 매우 중요하다. 본 기술 보고에서는 동적 벤토나이트 확산 모델을 기반으로 거동이 유사한 영역을 두 개로 분류하여 벤토나이트의 균열 침투 및 콜로이드 형성을 모사할 수 있도록 제안된 모델인 Two-region 모델을 소개하였으며, 이 모델을 이용해 벤토나이트 완충재 침식 정도를 정량적으로 평가하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제8권1호
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• pp.16-22
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• 2003

Zeta potential measurements of colloid particles suspended in a liquid are performed by a Zeta Meter developed. There are many applications of colloid stability in spray technology, paints, wastewater treatment, and pharmaceuticalse. Zeta potentials of charged particles are obtained by measuring the electrophoretic velocities of the particles using video enhanced microscopy and image analysis program. The values of zeta potential of polystyrene latex(PSL), $silica(SiO_2)$M, polyvinylidence difluoride(PVDF), silicon nitride, and alumina particles in deionized (DI) water were measured to be -40.5, -31.9, -25.2, -15.1 and -10.1mV, respectively. The particles having high zeta potential less than -20 mV are stable in DI water, because the double layers of them have strong repulsive forces mutually, and the particles having low zeta potential over -20mV are unstable due to Van Der Waals forces. Silica(>20nm), PSL, aluminum and PVDF particles were found to be stable that would remain separate and well disperse, while silicon nitride and alumina particles were found to be unstable that would gradually agglomerate in DI water.

• 멤브레인
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• 제22권5호
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• pp.332-341
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• 2012

실리카 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각) 변화에 따라 발생되는 자연대류 불안정 흐름의 막오염 저감효과를 차압의 변화 정도를 측정하여 규명하였다. 막표면에 케이크 층을 형성함으로서 막오염을 발생시키는 나노 사이즈의 실리카 입자(평균 크기 = 7, 12, 22, 50 nm 및 78 nm)가 함유된 5가지 종류의 콜로이드 용액을 사용하여 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각 = $0^{\circ}{\sim}180^{\circ}$)에 따른 차압의 변화를 교반이 없는 dead-end 정유량 한외여과 실험을 통해 측정하였다. 상대적으로 크기가 작은 실리카 입자(7, 12 nm 및 22 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서 막모듈 경사각을 $30^{\circ}$ 이상으로 유지하면 막모듈에 자연대류 불안정 흐름이 발생되어 막오염 형성을 크게 억제시켜 차압의 증가가 거의 나타나지 않았다. 이 자연대류 불안정 흐름의 발생은 막표면에 형성된 실리카 케이크층의 벌크용액으로의 역이동(back transport)을 유발시킴으로서 차압의 증가를 억제시키는 막성능 개선 효과를 나타내었다. 그러나 상대적으로 크기가 큰 실리카 입자(50 및 78 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서는 자연대류 불안정 흐름 발생의 효과가 거의 없었다. 임계 플럭스 측정 결과 실리카 입자의 크기가 작을수록 그리고 막모듈 경사각이 클수록 막모듈에의 자연대류 불안정 흐름의 발생 강도가 커져 막오염 형성이 억제되었으며, 이로 인해 임계 플럭스가 증가하였다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제2권1호
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• pp.14-21
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• 1995

지하수에 콜로이드가 있을 경우 지체계수 감소로인한 오염물의 가속이송이 일어난다. 세균은 콜로이드 크기이며, 비중이 물과 비슷하고. 또 특유의 표면조건으로 인하여 오염물을 가속이송시킬 수 있다. 유동 세균이 지하수에 있으면 그 system 은 액상, 고상, 그리고 입상의 3 상 (phase) 으로 해석되어야 한다. 본 연구에서는 물질수지에 기초한 수학적 모델을 개발하여 다공매질에서의 오염물의 이동을 예측했다. 세균과 오염물의 각 상사이의 분배는 평형분배 모델을 이용했다. 모델결과를 일반화하기 위하여 무차원화 기법이 사용되었다. 모델의 해는 수치해법이 사용되었고, 문헌상의 실험결과와 비교되었다. 유동 세균이 존재하므로써 오염물이 가속이송되었고, 오염물을 섭취하므로써 그 농도를 낮출 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권9호
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• pp.902-908
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• 2003

Au/TiO$_2$ core-shell 구조 나노 미립자가 졸-겔법에 의해서 제조되었고, TiO$_2$ shell의 형상과 결정성이 TEM과 UV-Vis. absorption spectrometer에 의해서 조사되었다. Au/TiO$_2$ core-shell 나노 미립자는 Au 콜로이드 에탄올 수용액 중에서 TOAA(Titanium Oxide Acethylacetonate)의 가수분해에 의해 합성될 수 있었다. Au 나노 미립자의 표면에 형성된 TiO$_2$ shell의 두께는 약 1 nm이었다. TiO$_2$ shell의 결정성을 조사하기 위하여. TiO$_2$가 피복된 Au 콜로이드 에탄올 용액에 254 nm의 자외선과 $^{60}$Co의 방사선을 조사하였다. Au 나노 미립자의 surface plasmon 현상은 방사선이 조사되었을 때만 나타났고, 이 결과로부터 TiO$_2$ shell은 비정질 상태임을 알 수 있었으며, Au의 분산성 향상을 위해 표면에 처리된 MUA(Mercaptoundecanoic Acid)층은 전자의 이동을 방해하는 장애물로 작용하지 않음을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권8호
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• pp.588-595
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• 2014

탄소나노물질은 대표적인 나노물질로써, 풀러렌, 탄소나노튜브, 그래핀 등을 포함한다. 탄소나노물질은 다양한 분야에서 널리 이용되고 있는데, 생산, 사용, 처리 등의 단계에서 환경에 노출될 수 있고, 일단 노출이 되면 다양한 계로 확산되어 여러 생태학적 수용체에 큰 위협이 될 수 있다. 탄소나노물질이 토양환경에 노출되었을 때, 물의 흐름을 따라 토양을 통과하여 지하수에 노출될 가능성 여부를 판단하기 위하여 연구들이 진행되고 있다. 토양이 탄소나노물질의 이동을 제한하는 역할을 잘하는 것으로 판단될 경우에는, 탄소나노물질의 지하수 노출 가능성이 상당히 낮아질 것이다. 본 논문에서는 최근까지 토양 매질체에서 탄소나노물질의 이동과 관련하여 수행된 연구들을 정리하였다. 또한, 이러한 연구들을 통해 알려진 탄소나노물질의 이동에 영향을 미치는 인자들을 제시하였다. 그리고, 탄소나노물질의 이동을 모사하는데 이용되는 DLVO이론, 콜로이드 여과이론 그리고 이동모델을 제시하였다. 최근, 국내에서도 탄소나노물질의 생산과 상업적, 환경적 이용이 급속히 증가하고 있다. 따라서, 국내에서 생산되고 유통되는 탄소나노물질의 토양환경에서 이동에 관한 연구들이 향후에도 다양한 토양 환경조건에서 수행되어야 할 것으로 보인다.

• 한국재료학회지
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• 제17권3호
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• pp.167-172
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• 2007

The separation of the small colloidal particles from the mixture of two different sized particles using AC dielectrophoresis phenomenon was studied. The spherical mono-dispersed polystyrene particles dispersed in pure water were put into a perfusion chamber on a substrate, and AC electric fold was applied to the glass substrate with Au electrodes in 4 mm distance. The AC frequency was fixed at 1 kHz and the intensity of the field was varied from 25 V/cm to 160 V/cm. After applying the AC field, the degree of the chain formation that resulted from the particle movements by dielectrophoresis was observed by optical microscope. The mixture of the $1\;{\mu}m\;and\;5\;{\mu}m$ sized polystyrene particles at 0.5 vol% concentrations for each size was set in the dielectrophoresis conditions of 1 kHz and 100 V/cm. At this condition large $5\;{\mu}m$ sized polystyrene particles formed chains, on the contrary the $1\;{\mu}m$ sized polystyrene particles formed no chains. After water flowing for 20 min, it was found that small particles that were floating in the chamber had been removed by the water flowing.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.847-870
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• 2023

고준위 방사성폐기물을 심지층에 안전하게 처분하기 위해서는 방사성 핵종의 장기적 지구화학 거동에 대한 정확한 예측이 요구된다. 이와 관련하여 본 연구에서는 국내 심부 지하수를 대표하는 다섯가지 지화학 환경 조건에서 지화학 모델링을 수행하여 일부 방사성 핵종의 지화학 거동을 예측하였다. 다섯가지 국내 심부 지하수의 지화학 환경은 다음과 같다: 고 TDS 염지하수(G1), 산성 pH의 CO₂가 풍부한 지하수(G2), 고 pH 알칼리성 지하수(G3), 황산염이 풍부한 지하수(G4), 묽은(담수) 지하수(G5). 3~12의 pH 범위와 ±0.2V의 산화-환원전위(Eh) 조건에서 일부 방사성 핵종(우라늄, 플루토늄, 팔라듐)의 국내 심부 지하수 내에서의 용해도와 화학종(존재형태)을 예측하였다. 모델링 결과, 용존 상태의 우라늄은 주로 U(IV)로서 중성~알칼리성의 넓은 pH 환경에서 높은 용해도를 보였으며, Eh가 -0.2V인 환원 환경에서도 알칼리 pH 조건에서 높은 용해도를 보였다. 이러한 높은 용해도는 주로 Ca-U-CO₃ 착물의 형성에 의한 것으로 예측되는데, 이 착물의 활동도(activity)는 국내 심부 지하수 중 주요 단층대를 따라 산출되는 G2와 화강암반에 위치하는 G3에서 높다. 한편, 플루토늄(Pu)의 용해도는 pH에 따라 달라지며, 특히 중성~알칼리성 조건에서 가장 낮은 용해도가 나타난다. 주요 화학종은 Pu(IV)와 Pu(III)이며, 이들은 주로 흡착을 통해 제거될 것으로 추정된다. 그러나 콜로이드에 의한 이동을 고려하면, 이온강도가 낮은 심부 지하수인 G3와 G5 유형에서 콜로이드 형성 및 이동 촉진에 따라 이동성이 증가할 것으로 예상된다. 팔라듐(Pd)은 환원 환경에서는 황화물 침전 반응으로 인해 낮은 용해도를 나타내며, 산화 환경에서는 주로 금속(수)산화물에의 흡착을 통해 Pd(OH)₃^-, PdCl₃(OH)₂^-, PdCl₄^2- 및 Pd(CO₃)₂^2-와 같은 음이온 착물이 제거될 것으로 판단된다. 본 연구는 한국의 심부 지하수 환경에서 방사성 핵종의 운명과 이동에 대한 이해를 높이고, 고준위 방사성 폐기물의 안전한 처분을 위한 전략 개발에 기여할 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제34권3호
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• pp.271-281
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• 2001

팔봉광산 주변 지역의 오염 특성을 밝히기 위해 선광광미와 주변 토양의 중금속 오염 특성을 조사하였다. 연구 지역의 토양은 일부 토양을 제외한 대부분의 토양이 롬 토양이었으며, 하천 주변 토양 일부도 상류 지역에서 하류쪽으로 가면서 로미 샌드_샌디 롬 토양에서 롬토양으로 점이한다. 토양 내의 유기물 함량은 평균 2% 정도로 낮았으며, 토양의 pH는 모든 시료에 걸쳐 약간 산성을 띄는 6.0$\pm$0.1이다. 연구 지역에서 분석된 암석, 일반토양, 광미 및 퇴적시료에서는 암석으로부터 기인된 일반토양에서는 중금속의 함량이 암석 자체에 포함된 농도보다 약간씩 낮아져 이들이 지표수나 지하수에 의해 침출되어 나감을 보여준다. 광석으로부터 분리된 광미 더미 시료에서는 납, 구리, 비소의 농도가 높다. 하천 퇴적시료에서도 정상적인 확산 특성을 보이나, 상류 시료에서 납, 구리의 농도는 광미 더미에서 보다 훨씬 높은 농도를 보이는 한편, 비소는 그 농도가 급격하게 떨어지는 특성을 보인다. 카드뮴과 구리, 비소의 농도 변화는 운반 매체로서의 지표수 혹은 지하수의 매질 특성에 기인한 것으로 해석된다. 중금속 농도 분포와 퇴적입자 크기는 카드뮴, 구리 및 납 등은 모래 및 실트와 비교적 높은 상관관계를 보이는 반면, 비소와 수은은 점토입자와는 상관관계가 높았다. 연구 지역에서 측정된 중금속의 거리별 확산 특성은 하천 주변 토양 중 표토 및 심토층에서는 광미 더미로부터 100m~200m에 구간에서 측정된 중금속 농도가 광미 더미에서 먼 다른 지역과는 현격하게 높은 농도를 보이는 점이다. 카드뮴과 구리, 납 및 수은의 농도가 차이가 많으며, 비소는 차이가 크지 않다. 육가 크롬은 전 구간에 걸쳐 검출되지 않는다. 중금속의 농축은 광산 개발지나 광미 더미로부터 기인되어, 물에 의해 이동, 침전되었을 것이다. 하천 주변 표토 및 심토층에서는 모든 중금속 농도가 광미 더미에서 하류쪽으로 이동한 600m~2000m 구간에서 상승하였다. 광미 확산 토양 시료에서는 중금속의 농도가 광미 더미로부터 멀어질수록 비교적 일정하게 감소한다. 600~2000m 거리구간에서의 각 중금속의 농도 상승은 지하수에 의해 이동되었을 것으로 추정된다. 중금속의 유동에는 유동 지하수의 pH, Eh 및 콜로이드 입자의 양, 산화망간 및 산화철의 존재에 따른 지하수의 상태 변화가 밀접하게 연관되었을 것이다. 지하수 조건은 3 정도의 비교적 낮은 pH와 +3~+5에 해당되는 산화 조건과 콜로이드는 적고 산화망간 및 산화철이 같이 유동하지 않은 상태였다. 중금속의 유동은 과거의 광산활동과 연관되었을 것이다. 연구지역에서는 오염 토양이 식생의 중금속 오염에는 영향을 미치지 않는다.