• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권11호
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• pp.1519-1525
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• 2021

Hexavalent chromium (Cr(VI)) is recognized to be carcinogenic and toxic and registered as a contaminant in many drinking water regulations. It occurs naturally and is also produced by industrial processes. The reduction of Cr(VI) to Cr(III) has been a central topic for chromium remediation since Cr(III) is less toxic and less mobile. In this study, fermentative Fe(III)-reducing bacterial strains (Cellu-2a, Cellu-5a, and Cellu-5b) were isolated from a groundwater sample and were phylogenetically related to species of Cellulomonas by 16S rRNA gene analysis. One selected strain, Cellu-2a showed its capacity of reduction of both soluble iron (ferric citrate) and solid iron (hydrous ferric oxide, HFO), as well as aqueous Cr(VI). The strain Cellu-2a was able to reduce 15 μM Cr(VI) directly with glucose or sucrose as a sole carbon source under the anaerobic condition and indirectly with one of the substrates and HFO in the same incubations. The heterogeneous reduction of Cr(VI) by the surface-associated reduced iron from HFO by Cellu-2a likely assisted the Cr(VI) reduction. Fermentative features such as large-scale cell growth may impose advantages on the application of bacterial Cr(VI) reduction over anaerobic respiratory reduction.

• Membrane and Water Treatment
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• 제13권2호
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• pp.97-104
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• 2022

With a small particle size, specific surface area and chemical nature, Pd/Cu-Fe nanocomposites can efficiently remove the organic compounds. In order to understand the applicability for in situ remediation of contaminated groundwater, the degradation of p-nitrophenol by Pd/Cu-Fe nanoparticles was investigated. The degradation results demonstrated that these nanoparticles could effectively degrade p-nitrophenol and near 90% of degradation efficiency was achieved by Pd/Cu-Fe nanocomposites for 120 min treatment. The efficiency of degradation increased significantly when the Pd content increased from 0.05 wt.% and 0.10 wt.% to 0.20 wt.%. Meanwhile, the removal percentage of p-nitrophenol increased from 75.4% and 81.7% to 89.2% within 120 min. Studies on the kinetics of p-nitrophenol that reacts with Pd/Cu-Fe nanocomposites implied that their behaviors followed the pseudo-first-order kinetics. Furthermore, the batch experiment data suggested that some factors, including Pd/Cu-Fe availability, temperature, pH, different ions (SO42-, PO43-, NO3-) and humic acid content in water, also have significant impacts on p-nitrophenol degradation efficiency. The recyclability of the material was evaluated. The results showed that the Pd/Cu-Fe nanoparticles have good recycle performance, and after three cycles, the removal rate of p-nitrophenol is still more than 83%.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권4호
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• pp.45-53
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• 2005

본 연구의 목적은 실제 디젤유로 오염된 불포화 토양을 복원하기 위해 수행되었던 고온공기 주입 파일롯 테스트에서 토양온도 변화가 생분해 속도에 미치는 영향을 알아보고자 히는 것이었고, 이것을 토대로 현장 생분해 속도, 최적의 생분해 온도 및 1차 분해 속도 상수를 도출하고 총복원기간을 예측해 보았다. 실험은 과거 디젤유 누출 사고가 있었던 고농도 오염지역에 대해 토양의 온도별 현장 호흡률(in-situ respiration)을 약 10일 간격으로 측정하는 식으로 진행되었다. 적용된 복원공법은 고온공기를 주입/추출하여 1차적으로 오염된 디젤 성분을 휘발, 추출하고 이어서 토양의 잔열과 미생물 생분해를 이용하여 토양내 잔류 디젤을 제거하는 후속공정으로 이루어졌다. 토양온도 $26\sim60^{\circ}C$ 범위에서 산소소비속도는 $2.2\sim46.3%/day$ 값을 보였고 $32^{\circ}C$에서 가장 빠른 46.3%/day를 나타냈다. 산소소비속도를 기준으로 하여 계산한 0차반응 생분해 속도(biodegradation rate)는 $6.5\sim21.3mg/kg-day$ 이었고 역시 토양온도 $ 32^{\circ}C$ 에서 최대값을 보였고 그 이전과 이후는 각각 감소된 값을 나타냈다. 주기적으로 측정된 현장호흡률을 바탕으로 계산한 1차 분해속도 k는 몇가지 온도 범위에서 즉, $0.0027\;d^{-1}(@32.8^{\circ}C),\;0.0013\;d^{-1}(@41.1^{\circ}C)$ 그리고 $0.0006\;d^{-1}(@52.7^{\circ}C)$ 이었다. 토양의 초기 TPH 농도 대비목표 농도를 870 mg/kg으로 가정했을 경우 소요 복원기간은 $2\mu9$년 정도 소요되는 것으로 예측되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권6호
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• pp.413-419
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• 2011

본 연구에서는 TCE 등의 유기오염물질로 오염된 현장의 지하수를 처리하기 위한 반응매질로써 나노영가철(nanoscale zero valent iron, NZVI)의 적용성을 평가하기 위해 수행되었다. 오염현장에서는 TCE 외에 음이온($NO_3^-$, $Cl^-$, $SO_4^{2-}$, $HCO_3^-$)과 자연유기물질(natural organic matter, NOM)이 검출되었으며 상업용 나노영가철(NANOFER 25, Nanorion)을 이용하여 모의, 현장 지하수를 처리하고 그 결과를 분석하였다. TCE만을 고려한 처리실험에서 25 g/L의 NANOFER 25는 1.8 mM TCE를 약 20시간에 95% 이상 처리하였으며($k=0.15hr^{-1}$), TCE 반복주입을 통해 평가한 NANOFER 25의 반응용량은 0.19 mmole TCE/g NZVI인 것으로 나타났다. 음이온은 개별 음이온의 농도는 반응성에 큰 영향을 주지 않았으나 4가지 음이온을 모두 포함하는 오염현장의 평균농도로 제조한 모의지하수처리 시 유사 1차속도상수(k)가 $0.069hr^{-1}$로 60% 감소하였으며 총 반응용량은 10% 감소하였다. 용존성 유기물(DOC)를 기준으로 한 유기물의 현장 평균농도에서는 반응속도상수가 $0.025hr^{-1}$로 84%까지 감소하는 것도 확인할 수 있었다. 오염현장에서 최고의 TCE 농도($1.8{\mu}M$)를 가지는 현장지하수를 이용하여 처리하였을 때는 TCE 농도가 낮아 25 g/L의 NANOFER 25를 사용하여 10시간 내 90% 이상의 TCE를 분해할 수 있었다. 본 연구결과와 현장 오염지하수에 대한 수리, 지질학적 조사결과를 접목할 경우, 향후 효율적인 현장 지하수처리 결과를 도출할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권1호
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• pp.6-12
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• 2005

급격한 경제성장의 결과로서 최근까지 각종 유류관련 시설의 누출로 인한 토양 오염에 대한 관심이 고조되고 있다. 토양복원을 위하여 재래식 토양가스추출법(SVE)과 같은 공법이 사용되고 있으나 휘발성 유류성분의 제거에 적합하며 디젤, 방향족화합물 등과 같은 저휘발성 오염물의 제거에는 부적합한 결과를 보이고 있다. 본 연구에서는 디젤과 같이 저휘발성 유류성분을 제거하기 위한 효율적인 공기주입 및 SVE 공정 개발을 위해 디젤유의 개별성분들의 온도와 유량에 따른 제거효율, 수분함량에 따른 영향 평가를 실시하였다. 디젤범위의 오염성분(DROs)들은 온도의 증가에 따라 휘발성의 순서대로 제거되는 경향을 보이고 있다. 실험결과, $90\%$ 이상의 DROs 범위 내 오염물은 온도를 $100^{\circ}C$ 이상으로 유지할 경우 효과적으로 SVE 방법에 의하여 제거할 수 있다고 판단된다. 유량이 증가함에 따라 오염물이 토양 내 잔류하는 비율이 빠르게 감소하지만 유량이 40cc/min를 초과하면 감소 폭이 크지 않았으며 이는 큰 유량에 대하여 오염물이 휘발되는 속도에 있어서 물질전달상의 제한에 기인한다고 판단된다. 수분함량에 영향은 DROs성분 중 n-decane은 적은 것으로 나타났으나 다른 오염성분들은 수분이 존재함에 따라 제거효율이 좋아지는 결과를 나타내었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권1호
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• pp.53-63
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• 2007

우리나라는 최근에 토양위해성평가 지침을 마련하였으며, 앞으로 토양위해성모델 개발에 대한 필요성이 대두되고 있다. 선진국에서는 자국 내 부지특성과 노출경로를 고려한 토양위해성평가 모델을 토양정책 전반에 활용하고 있다. 본 연구에서는 선진국에서 위해성평가에 이용되는 대표적인 오염토양 위해성평가 모델을 비교분석하였다. 연구대상이 된 모델은 미국, 영국, 네덜란드에서 사용하고 있는 CalTOX, CLEA, CSOIL로서, 노출경로, 토지이용도 그리고 노출량 산정식을 중심으로 비교분석하였다. 모델 검토시 우선적으로 비교 분석된 항목은 노출시나리오, 노출경로, 입력변수의 공통사항이며, 이러한 분석결과를 토대로 선진국의 토양위해성 모델들이 공통적으로 포함하고 있는 노출경로를 추출하여, 국내에 적용 가능한 토양 위해성평가 모델개발의 기초자료로 제안하였다. 인체노출량 산정식에서는 일반적으로 미국식 방법이 국내 상황에서 사용이 용이한 것으로 판단되며, 비산먼지나 휘발물질 흡입의 경우는 네덜란드식이 기본값이 제공되어 있으므로 사용하기가 편리할 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권3호
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• pp.59-65
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• 2006

본 연구에서는 지하수내의 클로로페놀 오염물을 제거하기 위하여 니켈로 코팅된 영가철을 이용한 기술의 적용 타당성을 검토하였다. 영가철을 니켈로 개질하여 4-클로로페놀을 분해하였으며 중간 생성불의 생성에 대하여 조사하였다. 또한, 초기 오염물의 농도, 이중금속의 주입량, 휴믹산의 영향 및 용액의 pH 변화에 따른 오염물의 제거 효과에 대한 영향을 분석하였다. 니켈로 개질된 영가철은 240분 이내에 4-클로로페놀의 95% 이상을 효과적으로 제거하였다. 유사 1차 반응계수에 의하여 평가된 오염물의 제거효과는 개질된 영가철의 주입량에 직접적으로 비례하는 결과를 보였다. 휴믹산의 경우 개질된 영가철의 표면에 대하여 4-클로로페놀과 경쟁관계를 보임에 따라 오염물의 제거효과를 감소하는 역할을 하였다. 영가철만을 단독으로 사용하는 경우와 다르게 개질된 영가철을 사용 시 용액의 pH 는 크게 변화하지 않아 개질된 금속의 내구연한이 증가될 수 있음을 보여주었다. 4-클로로페놀의 탈염소화 분해과정을 해석한 결과 페놀화합물이 생성되었다.

• 환경영향평가
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• 제28권3호
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• pp.332-345
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• 2019

이 연구의 목적은 TPH 또는 $Cr^{6+}$이 함유된 오염 지하수의 처리 가능성을 평가하는 데 있다. 오일과 물의 분리, 용존 공기 부유 (DAF), 응고 및 침전, 모래와 활성탄으로 각각 여과를 위한 실험실 규모 테스트가 수행되었다. 총 40 분간의 분리 시간 동안 오일과 물의 분리 시험을 2 회 실시한 결과 TPH 제거율은 90.2 %였다. 높은 농도의 TPH 샘플에 대한 DAF 테스트의 경우, TPH 제거율은 미세 기포 크기의 변화에 따라 크게 변하지 않았다. 그러나 낮은 TPH 샘플에 대한 테스트는 미세 기포가 작을수록 TPH 제거율이 증가함을 보여준다. DAF 테스트를 위해 응집제를 샘플에 첨가했을 때 TPH 제거율은 12.3 % 증가했다. DAF에 의한 SS 제거율은 $16{\sim}40{\mu}m$에서 97.9 %였으며 미세 기포의 크기가 감소함에 따라 증가했다. 지하수에서 $Cr^{6+}$의 제거를 평가하기 위해 응집 및 침전 시험을 수행했다. $FeSO_4$ 투여량을 증가하였을때 응집 및 침전 공정에서 $Cr^{6+}$ 제거율이 증가하였다. 필터 매체에서 활성탄의 비율이 높을수록 여과공정에서 TPH 제거율이 증가한다. 여과에 의한 SS 제거율은 DAF 공정 시험 결과와 비슷한 96.7 %였다. 여과 과정은 TPH와 SS 농도가 감소하였다. 모래의 크기가 $425{\sim}850{\mu}m$이고 활성탄과 모래의 비율이 50:50일때 최적의 처리효율을 나타냈다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제28권spc호
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• pp.40-54
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• 2023

산업혁명 이후 화석연료의 광범위한 사용, 삼림 벌채, 토지사용의 변화 등과 같은 인위적 활동은 대기 중 온실가스(GHGs, greenhouse gases) 농도를 지속적으로 증가시켜 지구의 기후위기를 유발하였다. 우리나라의 경우 최근 30년 사이 평균 온도가 1.4℃ 상승하였으며, 국제사회의 일원으로 책임을 다하기 위해 2016년 11월 3일 파리협정을 비준하였다. 이에 파리협정의 목표인 산업화 이전 대비 지구 평균온도 상승을 2℃ 아래, 가능한 1.5℃ 아래로 억제하기 위해 2050년까지 CO₂ 순배출량을 0으로 만들어야 하며, 이를 위해 다양한 정책 마련과 함께 경제 및 사회 전반에 걸쳐 많은 노력이 경주되고 있는 실정이다. 탄소중립을 달성하기 위해서는 첫 번째로 GHGs 배출을 줄이고, 두번째로 대기에서 CO₂ 포집을 촉진하기 위해 현재 가동되는 다양한 산업분야의 생산 시스템을 개혁하는 것이 가장 중요한 과제로 고려되고 있다. 그동안 지하수토양 관련 연구분야에서는 지속가능성(sustainability), 복원성(resilience), 녹색성장(green growth) 등과 같은 사회적 요구에 부응하여, 녹색정화(green remediation), 자연 저감(natural attenuation), 탄소포집저장(carbon capture and sequestration), 지열발전등의 기술이 초기단계로 개발이 되고 연구가 되어 왔다. 이러한 기존 연구들은 탄소중립2050의 달성을 위해 고도화되어야하며, 추가적으로 자연 및 인위기원 탄소배출 연구, 토양의 역할을 고려한 저탄소 토지이용 기술, 광물탄산화 등의 연구 및 기술개발이 필요하다고 판단된다. 본 논문에서는 탄소중립2050의 간단한 내용과 함께, 이를 달성하기 위한 지하수토양 분야의 혁신기술 및 선도연구를 소개하였다.

• 자원환경지질
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• 제38권3호
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• pp.273-284
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• 2005

소석회$(Ca(OH)_2)$사 탄산칼슘$(CaCO_3)$을 응집제로 이용한 화학적 응집/침전법으로 지하수로부터 중금속을 제거하는 실내실험을 실시하였다. 비소(As), 카드뮴(Cd), 망간(Mn), 납(Pb), 아연(Zn)으로 오염시킨 인공오염수로부터 중금속을 제거하는 배치 실험 결과, 소석회를 이용한 경우, As과 Mn의 제거 효율은 $0.3\;wt.\%$소석회 첨가만으로 $90\%$ 이상을 나타내었으며, Cd와 Zn의 경우 $0.5\;wt.\%$ 첨가 시 약 $75-85\%$온의 제거 효율을 나타내었다. 탄산칼슘을 첨가한 경우 소석회 첨가에서 제거율이 비교적 낮았던 Pb의 제거율이 매우 높게 나타나 $0.1\;wt.\%$의 첨가만으로 거의 $100\%$를 제거할 수 있었으며, Cd의 제거율도 소석회보다 높게 나타나 $1.0\;wt.\%$ 첨가시 $93\%$이상의 제거율을 나타내었다. 그러나 As, U, Zn의 제거율은 약 30- $50\%$정도로 낮게 나타났다. 대형 칼럼 반응조를 이용한 중금속 제거 실험에서는, 응집제를 오염지하수에 첨가한 후 응집제의 확산 유도와 응집제와 응집할 입자간의 접촉을 위해 급속 교반하였으며, 교반으로 인해 성장된 플럭(floc)의 침전을 유도하여 상등액과 침전입자를 분리함으로써 오염지하수로부터 중금속을 제거하였다. 소석회를 첨가한 칼럼실험의 경우, 앞서의 배치실험 결과와 같이 As는 $1wt.\%$의 소석회 첨가에 의해서 침전 30분 이후에 $99\%$이상의 제거 효율을 나타내었다. Cd, Mn, Zn도 $80-85\%$의 제거효과를 나타내어 높은 제거 효율을 나타내었으나, Pb의 제거 효율은 배치 실험의 결과와 같이 낮아 약 $40\%$내외를 유지하였다. 소석회 침전 슬러지를 재활용하여 중금속 제거 실험을 반복 실시한 결과도 As, Mn, Cd에 대해서는 침전 슬러지 재활용 2회까지 평균 $90\%$이상의 높은 제거율을 나타내었으며, Zn에 대해서는 $70\%$내외의 제거율을 나타내었다. 탄산칼슘을 이용한 칼럼실험에서는 Cd와 Pb의 경우 제거 효율이 높아, 침전 후 30분 이내 에 $95\%$이상이 제거되었다. Zn은 $57\%$의 제거율을 나타내었으며, As와 Mn은 제거율이 낮아 약 $40\%$정도가 제거되었다. Fe와 Mn의 농도가 매우 높은 울산지역의 실제 매립장의 오염지하수를 대상으로 $1wt.\%$의 소석회를 이용한 칼럼실험 결과, 두 원소 모두 $96\%$이상의 제거율을 나타내어 소석회를 이용한 응집/침전법의 중금속 오염지하수 정화 효율이 매우 뛰어난 것으로 나타났다