• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권4호
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• pp.279-284
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• 2016

선광 및 제련과 같은 광산활동 과정에 발생하는 광미는 고농도의 중금속을 함유하고 있고, 그 중 황철석을 함유한 광미는 광산주변 수계 및 토양 오염의 주요 원인이다. 이러한 황철석을 함유한 광미의 무해화를 위해 화학전지 (연료전지)의 개념을 활용할 수 있다. 화학전지에서 황철석의 자발적인 산화, 즉, 갈바닉 산화를 통해 황철석이 용해되면서 $Fe^{3+}$와 황산이 생성되어 pH가 감소하게 된다. 이는 황철석 함유 광미 내 중금속의 용출 촉진 효과를 가져올 수 있다. 본 연구에서는 $23^{\circ}C$ 조건에서 4주 간 산성용액과 갈바닉 반응기를 이용해 황철석을 처리하며 총 용존 철 농도와 용액의 pH를 확인하였다. 또한 주사전자현미경을 이용해 처리 후 황철석 표면을 관찰하였다. 갈바닉 반응기를 이용한 황철석의 용해가 산성용액을 이용한 황철석의 용해에 비해 약 2.9배 높은 총 철을 용출시킨 것을 확인하였고, pH 저감 효과도 더 큰 것을 확인하였다. 또한 표면 분석 결과 갈바닉 반응기 내에서 반응한 황철석의 표면에서 더 많은 홈을 발견되었다. 본 연구를 통해 갈바닉 산화에 의해 황철석의 용해가 촉진된 것을 확인하였으며, 갈바닉 산화가 황철석 함유 광미의 무해화 기술로 사용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제23권1호
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• pp.51-61
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• 2010

에트린자이트(ettringite, $Ca_6[Al(OH)_6]_2(SO_4)_3{\cdot}26H_2O)$는 콘크리트 내에서 특이한 성질을 나타내는 황산염광물이다. 팽윤성 결정구조로 인해 경화된 콘크리트에 이차적으로 생성되면 팽창과 균열을 발생하여 콘크리트 내구성을 저하함으로써, 흔히 콘크리트의 암으로 불려진다. 본 연구에서는 국내에서 상업적으로 스케일링 방지제 혹은 청관제로 활용되고 있는 일부 결정성장억제제를 선택 적용하여, 콘크리트에 유해한 황산염이차 광물인 에트린자이트의 결정성장억제 가능성을 시험하였다. 시험을 위한 에트린자이트 용액합성법을 개발하고, 세 가지 유형의 결정성장억제제들의 에트린자이트 결정성장에 대한 억제 효과를 검토하였다. 에트린자이트의 용액합성시험 결과, 수산화칼슘 포화용액에 대한 황산알루미늄 용액의 양적 균형이 이루어진 상태에서 순수한 에트린자이트가 생성되며, 용액 중 ${SO_4}^{2-}$ 이온에 대해 $Ca^{2+}$ 이온의 비율이 증가함에 따라 모노설페이트(monosulfate) 혹은 세미설페이트(semisulfate)가 생성된다. 용액합성법에 의한 에트린자이트의 결정 생성은 용액들의 반응 시작과 거의 동시에 일어나며 (induction time < 2min.), 반응 시작 1시간 정도 지나면 반응이 거의 완료되는 것으로 나타났다. 결정성장억제제들의 에트린자이트 결정성장억제 효과에 대한 실험결과, 폴리카르복시산염 (Polycarboxylate) 계의 PBCT (2-Phosphonobutane-1,2,4-Tricarboxylic Acid)와 무기인산염 (inorganic phosphate)계의 SHMP (Sodium Hexametaphosphate)는 실험조건에서 상대적으로 에트린자이트 결정성장억제의 효과는 적은 것으로 나타났다. 반면에 유기인산염 (organic phosphate)계의 HEDP (1-Hydoxyethylidene-1, 1-Diphosphonic Acid)는 0.1 vol.% 이상의 농도에서 효과적으로 에트린자이트 및 기타 황산염광물들의 결정성장을 억제하여 비정질의 겔(gel) 상의 물질을 생성하였다.

• 유기물자원화
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• 제8권3호
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• pp.81-88
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• 2000

음식쓰레기, 슬러지 등과 같이 C/N비가 낮은 폐기물을 호기성으로 퇴비화하는 경우 질소 성분이 많이 손실될 수 있으며, 이는 비료성분의 손실, 악취를 비롯한 환경오염 발생 등을 유발할 수 있다. 본 연구에서는 퇴비화 공정에서 질소성 물질의 보존방법을 도출하기 위한 기초 연구로 음식쓰레기를 실험실 규모로 퇴비화하면서 일반적인 호기성 퇴비화 공정에서 일어나는 질소의 거동을 분석하였다. 음식쓰레기는 종이나 나무조각과 혼합하여 퇴비화하였으며, 질소성 물질의 거동을 평가하기 위해 퇴비시료에 포함된 암모니아, 산화성 질소, 유기성 질소를 측정하였다. 배가스로 손실되는 질소도 황산으로 흡수시켜 정량하였다. 퇴비화 반응의 활성화 여부가 유기성 질소의 무기화에 큰 영향을 미치는 것으로 조사되었다. 활성이 좋은 퇴비를 식종한 경우 반응 초기부터 유기성 질소의 무기화가 활발히 진행되어 많은 양의 질소가 손실된 반면 초기의 낮은 pH 기간이 길어지면 유기성 질소의 분해가 지연되는 것으로 나타났다. 암모니아 손실량은 주입된 공기량의 영향이 큰 것으로 판단되며, 암모니아 손실이 증가하면 퇴비의 암모니아 함량이 크게 감소하였다. 질소에 대한 물질수지 분석을 통하여 초기 질소의 28~38%가 암모니아로 전환되었으며, 전환된 암모니아의 77~94%가 가스로 손실된 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제24권3호
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• pp.247-252
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• 2013

반응시간을 변화시키면서 poly(ether ether ketone) (PEEK)을 황산과 반응시켜 술폰화도가 다른 sulfonated PEEK (SPEEK)를 합성하였다. 제조한 SPEEK를 탄소전극 표면에 코팅하여 이온선택성 복합탄소전극(ion-selective composite carbon electrode, ISCCE)을 제조하였다. 임피던스 분석을 통해 제조한 ISCCE의 비정전용량과 전기저항을 측정하였다. 술폰화 반응 시간에 따라 SPEEK의 이온교환용량은 1.60~2.57 meq/g으로 측정되었다. 그러나 이온교환용량이 2.5 meq/g 이상에서는 SPEEK가 일부 물에 용해되어 ISCCE 제조에 부적합하였다. ISCCE에 대한 정전용량을 측정한 결과 코팅된 SPEEK의 이온교환용량이 증가함에 따라 정전용량도 증가하였으며 코팅하지 않은 탄소전극에 비해 최대 20%까지 향상되었다. 또한 코팅층의 전기저항은 SPEEK의 이온교환용량이 증가함에 따라 크게 감소하였다. 따라서 SPEEK가 코팅된 ISCCE를 이용하여 기존 축전식 탈염(capacitive deionization, CDI) 공정의 탈염효율을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.704-709
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• 2011

접촉글로우방전 전기분해(CGDE)에 의한 후코이단의 저분자화에 대해 연구하였다. CGDE 공정 후에 후코이단을 기능성 식품재료로 사용하기 위해 유기산을 전해질로 사용하였다. 실험결과 유기산을 이용한 전기분해에 의해 후코이단의 분자량을 효과적으로 감소시킴을 보였다. 전해질의 농도가 증가하면 글로우방전 시작 전압이 감소하고 글로우방전시작 전류는 증가하였다. 반응시간에 따른 후코이단의 분자량 변화로부터 저분자화반응은 1차 반응속도 식을 따름을 보였다. 유기산을 이용한 CGDE에 의해 후코이단의 분자량이 처음의 약 1/77로 감소하였으며, CGDE 저분자화 과정에서 유리된 황산기 함량이 작았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.886-891
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• 2008

접촉 글로우방전 전기분해(CGDE)는 일반적인 전기분해와 다르게 높은 전압에서 전극과 전극을 둘러싼 전해질 사이에 글로우 방전에 의한 플라즈마가 형성돼 일어나는 전기분해다. 본 연구에서는 먼저 NaCl 용액에서 CGDE 거동을 파악하고 그리고 CGDE에 의한 후코이단의 저분자화에 대해 연구하였다. NaCl 전해질에서 CGDE 과정이 시작되면 전압 증가에 따라 글로우 방전이 활발하게 되고 그에 따라 전류밀도가 감소하고 온도가 내려갔다. 반응시간에 따른 후 코이단의 분자량 변화로부터 저분자화반응은 1차 반응속도 식을 따름을 보였다. CGDE에 의해 후코이단의 분자량이 처음의 약 1/40로 감소하였으며, CGDE 저분자화 과정에서 황산기 함량과 fucos 함량의 감소가 없었다.

• 공업화학
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• 제19권3호
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• pp.259-263
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• 2008

소각로에서 발생한 다이옥신 및 질소산화물 제거용 폐탈질 촉매($V_2O_5/TiO_2$)의 비활성화 원인을 규명하고자 반응 활성 실험 및 물리 화학적 특성 분석을 수행하였으며, 다양한 재생방법을 통한 폐탈질 촉매의 재생효율을 연구하였다. 고정층 실험 결과 $260^{\circ}C$를 기준으로 약 60% 정도 질소산화물 제거 활성 차이를 보였으며, 허니컴 실험의 경우 1, 2-Dichlorobenzen (1, 2-DCB) 분해효율이 $200^{\circ}C$에서 약 14% 정도 차이가 나타났다. 또한 촉매의 비활성화 원인을 연구하기 위해서 신촉매와 폐촉매에 대하여 XRD, TGA, 그리고 ICP의 특성 분석을 실시한 결과 황산 암모늄염, 중금속(Pb, As 등), 전이금속(Fe 등), 알칼리 금속(Ca), 그리고 상전이가 촉매의 비활성화 원인으로 조사되었다. 또한, 폐촉매의 재생을 위해 다양한 방법으로 처리한 결과 수세과정을 배제한 공기분위기에서 열처리한 경우 우수한 재생효과를 나타내었다.

• 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.

• 공업화학
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• 제9권7호
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• pp.1030-1035
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• 1998

본 연구에서는 시판용 99.8% 금속알루미늄을 황산전해액에서 정전류 방식에 막을 제조하는 실험을 하였다. 반응온도 $20^{\circ}C$에서 $150C/cm^2$의 전기량으로 양극산화를 함에 있어 전해질에 의한 막의 용해작용을 저하시킬 목적으로 전해질 속에 알루미늄 이온의 형태로 존재할 수 있는 $Al_2(SO_4)_3$, $AlPO_4$, $Al(NO_3)_3$를 첨가제로 사용하였다. 황산 전해질의 농도를 5, 10, 15, 20 wt%로 전류밀도를 10, 20, 30, 40, $50mA/cm^2$로 조절하여 양극산화를 할 때 각 전해조에 첨가제를 각각 5, 10, 15, 20 g/L를 용해시켜 막제조에 따른 첨가제의 종류 및 양의 영향을 고찰하고자 하였다. 전해질과 공통이온으로 존재하는 $Al_2(SO_4)_3$를 첨가제로 사용하여 양극산화를 하여 막 표면에 손상이 없는 다공성 알루미나 막을 얻을 수 있었으며, 그 외 첨가제에서는 각 실험조건에서 막의 표면이 심하게 손상되어 첨가제로서 효과를 얻을 수 없었다. 한편, 동일한 전해질의 농도, 전류밀도 조건에서 $Al_2(SO_4)_3$의 첨가량에 따른 세공직경의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다.

• 한국산림과학회지
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• 제84권2호
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• pp.178-185
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• 1995

여천공단의 대기오염이 산림생태계에 미치는 영향을 파악하기 위하여 공단의 남단에 위치한 남해화학주변과 그 지역에서 2km, 4km, 6km, 8km 및 10km 떨어진 지점을 선정하여 산림토양의 화학적 특성, 탈질균 및 황산환원균 동태와 지의류 출현도를 비교하였다. 여천공단 주변지역의 토양은 적황색 산림토양군(R Y)에 속하는 토양이었으나 같은 산림토양군에 속하는 토양에 비해 pH가 매우 낮았다. 산림토양의 pH가 낮음으로 인해 C/N비가 15~25의 범주에 있음에도 불구하고 유기물의 분해 등 무기화에 관여하는 미생물의 활력이 낮아서 유기물함량이나 전질소함량은 상대적으로 높았다. 공단 인접지역에서 4km 지점에 이르는 곳까지의 토양 화학특성이 6km 이후 지역에 비해 대기오염 피해도가 심하게 나타났으나 탈질균 및 황산환원균의 분포량 차이에 따른 피해도 구분은 어려웠다. 한편, 지의류는 산림토양에 반영된 대기오염도의 차이에 비해 확연한 결과를 나타냈으며, 특히 엽상지의류는 바위에 붙어 사는 지의류에 비해서 더 민감한 반응을 나타냄을 확인할 수 있었다.