• 제목/요약/키워드: Groundwater remediation

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폐광산 지역의 비소오염에 대한 복원목표 설정 - 미래 토지용도를 고려한 접근방법 - (Identification of soil Remedial Goal due to Arsenic in Soil near Abandoned Mine- Approach to Regarding Future Land Use -)

  • 이효민;윤은경;최시내;박송자;황경엽;조성용;김선태
    • 한국토양환경학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.13-29
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    • 1998
  • 최근, 오염된 토양에 의한 유해영향들이 보고되면서 보건관리차원에서 토양복원에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 연구에서는 영남지역에 위치하고 있는 5곳의 폐광산지역(다락광산, 다덕광산, 진곡광산, 달성광산, 일광광산)을 대상으로 광산입구와 주변지역의 토양중 비소오염도를 조사하였고, 위해성평가 방법론을 활용하여 오염된 토양에 의한 인체노출경로를 확인하고, 장기적인 노출시 만성일일노출량과 초과발암위해도를 계산하므로, 지역의 미래토지이용도를 고려한 복원목표를 설정하였다. 비소는 인체발암물질(Human Carcinogen, IRIS 1997)로 구분되는 유독물질로서 경구노출에 의해 피부암 유병율이 통계학적으로 유의하게 높은 것으로 알려지고 있다. 토양중 비소는 구강을 통한 직접섭취, 피부흡수, 토양비소가 식물로 전달된 식품의 섭취를 통해 인체에 노출될 수 있다. 광산별 비소오염도 수준은 다덕광산이 가장 높아, 평균값이 1950mg/kg 이었으며, 진곡광산도 1690mg/kg수준으로 높았고, 오염도 순위는 다덕광산, 진곡광산, 일광광산, 달성광산, 다락광산순이었다. 비소오염도에 근거한 토지용도별 위해도치 계산을 위하여 미래의 토지용도를 주거지역, 농경지역 상업지역, 공장지역으로 구분하고 각각의 노출시나리오(토양섭취, 피부흡수, 식품을 통한 노출)를 설정하여 지역별 만성일일노출량을 구하고, 발암력 $1.5(mg/kg/day)^{-1}$ (IRIS, 1997)을 환산함으로써 비소에 대한 피부암 초과발암위해도치를 구한 결과, 계산된 95th값 수준은 주거지역, 농경지역의 경우 모든 광산이 $10^{-4}$이상 수준이었고 상업지역의 경우는 다락광산이 6$\times$$10^{-8}$수준으로 가장 낮았으며, 공장지역의 경우는 3$\times$$10^{-8}$ 수준으로 다락광산이 가장 낮았다. 비소의 복원목표 설정을 위해 초과발암위해도 수준 $10^{-6}$을 허용수준으로 하였을 경우 현 상태에서 복원작업 없이도 토지활용이 가능한 광산으로 $10^{-8}$ 수준의 위해도치를 나타낸 다락광산의 경우 상업지역과 공장지역으로의 활용이 가능할 것으로 판단되었다 또한 허용위해도 수준을 $10^{-6}$ 수준으로 하고 토양의 비소오염도 수준을 역추적하므로 구한 복원목표치는 주거지역, 농경지역, 상업지역, 공장지역의 경우 각각 0.02mg/kg, 0.003mg/kg, 97.31mg/kg, 194.62mg/kg수준으로 추계되었다. 즉, 일광광산의 경우 공장지역으로 활용코자 한다면 지역의 비소오염도 수준을 194.62mg/kg이하 수준(복원목표수준)으로 낮춰야 한다.

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이중용매에서 제조된 나노영가철을 이용한 질산성질소의 환원반응성 평가 (Evaluation of Denitrification Reactivity by the Supported Nanoscale Zero-Valent Iron Prepared in Ethanol-Water Solution)

  • 박희수;박용민;오수경;이성재;최용수;이상협
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제46권5호
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    • pp.1008-1012
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    • 2008
  • 오염 지하수 처리를 위한 획기적인 방법으로 높은 반응성을 가진 나노영가철이 최근 주목을 받고 있다. 그러나 미세한 분말형태로 인하여 현장공법에 적용이 제한되어 나노영가철을 입자형태의 지지체에 부착시켜서 투수성을 유지하여 실용성을 높인 방법이 제시되었다. 본 연구에서는 지지체의 존재 하에 생성된 나노영가철이 제조방법에 따라 어떤 특성의 변화를 보이는지 분석하고 이에 따른 반응성의 차이를 평가하였다. 지지체로는 이온교환수지를 선택하였으며 분산제를 포함한 에탄올/물의 이중용매를 사용하여 나노영가철을 제조한 후 그것의 물리적, 화학적 특성 및 반응성을 기존의 물만을 사용하여 제조한 경우와 비교하였다. 이중용매 상에서 제조된 반응물질은 비표면적이 $38.10m^2/g$, 철함량이 22.4 mg Fe/g 으로 수용액상에서 제조된 반응물질 보다 비표면적과 철 함량이 각각 20%와 23% 증가하였으며 질산성질소를 이용한 반응성 평가에서도 $0.462h^{-1}$의 반응상수값을 보이며 61% 증가한 반응성을 나타냈다. 단위표면의 반응상수 또한 증가하여 단위 면적에서의 반응성도 향상된 나노영가철을 얻을 수 있었다. 제조된 반응물질은 높은 반응성과 지지체의 사용으로 실제 오염 지하수 등의 처리에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대되어진다.

친환경 착제가 적용된 modified Fenton 공정을 이용한 BTEX로 오염된 지하수의 복원 (BTEX-contaminated Groundwater Remediation with Modified Fenton Reaction using Environmental Friendly Chelating Agent)

  • 권용재;조영훈;정재구;공성호
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제52권5호
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    • pp.638-646
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    • 2014
  • 본 연구에서는 modified Fenton 공정에서 Fe(II)과 Fe(III)에 대한 유 무기 착제의 효율성 평가를 위해 BTEX(benzene, toluene, ethylbenzene, xylene) 분해효율을 관찰하였다. 적용된 유 무기착제의 종류는 구연산과 피로인산을 선정하였다. Fe(III)과 구연산이 적용되어진 modified Fenton 공정에서, 구연산의 농도가 증가할수록 BTEX의 분해율이 감소하였지만, 피로인산의 경우에는 농도가 증가할수록 BTEX의 분해율이 증가하였다. 또한 Fe(III)이 적용되어진 modified Fenton 공정에서 무기착제인 피로인산이 적용되어진 경우, 유기착제인 구연산이 적용되어진 경우보다 상대적으로 높은 BTEX의 분해율을 나타내었다. Fe(II)에 유 무기 착제가 적용되어진 modified Fenton 공정을 비교한 결과, Fe(II)과 구연산의 몰비가 1:1일 때 pH 변화를 최소화시킴과 동시에 BTEX의 높은 분해율을 보였다. 결과적으로 과산화수소의 효율성, 철 침전물 생성여부, 오염물질 분해율 등이 고려되어질 때, 100 ppm의 벤젠분해를 위한 최적 Fe(II), 구연산 그리고 과산화수소의 농도 조건은 7 mM/7 mM/500 mM였다.

혐기성 미생물에 의한 토양내 다핵성방향족화합물의 생물학적 분해 (Biodegradation of Polynuclear Aromatic Hydrocarbons in soil using microorganisms under anaerobic conditions)

  • 안익성
    • 한국생물공학회:학술대회논문집
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    • 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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    • pp.89-91
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    • 2000
  • Polynuclear aromatic hydrocarbon (PAH) compounds are highly carcinogenic chemicals and common groundwater contaminants that are observed to persist in soils. The adherence and slow release of PAHs in soil is an obstacle to remediation and complicates the assessment of cleanup standards and risks. Biological degradation of PAHs in soil has been an area of active research because biological treatment may be less costly than conventional pumping technologies or excavation and thermal treatment. Biological degradation also offers the advantage to transform PAHs into non-toxic products such as biomass and carbon dioxide. Ample evidence exists for aerobic biodegradation of PAHs and many bacteria capable of degrading PAHs have been isolated and characterized. However, the microbial degradation of PAHs in sediments is impaired due to the anaerobic conditions that result from the typically high oxygen demand of the organic material present in the soil, the low solubility of oxygen in water, and the slow mass transfer of oxygen from overlying water to the soil environment. For these reasons, anaerobic microbial degradation technologies could help alleviate sediment PAH contamination and offer significant advantages for cost-efficient in-situ treatment. But very little is known about the potential for anaerobic degradation of PAHs in field soils. The objectives of this research were to assess: (1) the potential for biodegradation of PAH in field aged soils under denitrification conditions, (2) to assess the potential for biodegradation of naphthalene in soil microcosms under denitrifying conditions, and (3) to assess for the existence of microorganisms in field sediments capable of degrading naphthalene via denitrification. Two kinds of soils were used in this research: Harbor Point sediment (HPS-2) and Milwaukee Harbor sediment (MHS). Results presented in this seminar indicate possible degradation of PAHs in soil under denitrifying conditions. During the two months of anaerobic degradation, total PAH removal was modest probably due to both the low availability of the PAHs and competition with other more easily degradable sources of carbon in the sediments. For both Harbor Point sediment (HPS-2) and Milwaukee Harbor sediment (MHS), PAH reduction was confined to 3- and 4-ring PAHs. Comparing PAH reductions during two months of aerobic and anaerobic biotreatment of MHS, it was found that extent of PAHreduction for anaerobic treatment was compatible with that for aerobic treatment. Interestingly, removal of PAHs from sediment particle classes (by size and density) followed similar trends for aerobic and anaerobic treatment of MHS. The majority of the PAHs removed during biotreatment came from the clay/silt fraction. In an earlier study it was shown that PAHs associated with the clay/silt fraction in MHS were more available than PAHs associated with coal-derived fraction. Therefore, although total PAH reductions were small, the removal of PAHs from the more easily available sediment fraction (clay/silt) may result in a significant environmental benefit owing to a reduction in total PAH bioavailability. By using naphthalene as a model PAH compound, biodegradation of naphthalene under denitrifying condition was assessed in microcosms containing MHS. Naphthalene spiked into MHS was degraded below detection limit within 20 days with the accompanying reduction of nitrate. With repeated addition of naphthalene and nitrate, naphthalene degradation under nitrate reducing conditions was stable over one month. Nitrite, one of the intermediates of denitrification was detected during the incubation. Also the denitrification activity of the enrichment culture from MHS slurries was verified by monitoring the production of nitrogen gas in solid fluorescence denitrification medium. Microorganisms capable of degrading naphthalene via denitrification were isolated from this enrichment culture.

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단계양수시험을 이용한 최적 양수량, 우물효율 및 영향반경 산정 (Estimation of optimal pumping rate, well efficiency and radius of influence using step-drawdown tests)

  • 최현미;이진용;천정용;전성천;권형표
    • 지질공학
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    • 제20권2호
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    • pp.127-136
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    • 2010
  • 본 연구에서는 현장에서 수행한 단계양수시험을 이용하여 최적 양수량, 우물효율 및 양수 영향반경을 산정하였다. 시험결과 최적 양수량은 KDPW 1, KDPW 2에서 수위강하가 0.5, 1.0 m 일어났을 때 각각 9.37, 16.20 $m^3/day$과 8.11, 14.10 $m^3/day$으로 계산되었다. 또 우물효율은 KDPW 1에 대하여 72.02~90.73%의 효율을 그리고 KDPW 2에 대하여 70.62~88.52%의 효율을 보였다. 한편 정류상태 해석으로 영향반경은 KDPW 1에서 양수하였을 경우 관측정에서 3.50~31.92 m로 계산되었다. 또 KDPW 2에서 양수하였을 경우 관측정에서 영향반경이 0.14~37.43 m로 산정되었다. 부정류 해석결과에 따르면 KDPW 1에서 양수하였을 경우 관측정에서 영향반경이 0.02~8.34 m로 계산되었다. 그리고 KDPW 2에서 양수하였을 경우 관측정에서 영향반경이 0.24~9.68 m로 계산되었다. 본 연구에서 적용한 방법론은 오염지하수 양수처리법의 설계에 실용적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

순간수위 변화시험, 단공양수시험 및 단계양수시험을 통한 수리상수 추정연구 (Estimation of Hydraulic Parameters from Slug, Single Well Pumping and Step-drawdown Tests)

  • 조윤주;이진용;전성천;천정용;권형표
    • 지질공학
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    • 제20권2호
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    • pp.203-212
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    • 2010
  • 본 연구는 연구지역의 수리상수를 추정하여 오염된 지하수의 정화공법 설계에 효과적으로 사용하는데 목적이 있다. 이를 위하여 수행된 수리시험은 순간수위변화시험, 단공양수시험 및 단계양수시험이다. 순간수위변화시험은 대표적인 Bouwer and Rice 직선법과 C-B-P 특성곡선법(type curve)으로 해석하였다. Bouwer and Rice법으로 해석한 평균 수리전도도 값은 $4.48{\times}10^{-3}cm/sec$ 이며 중앙값은 $1.16{\times}10^{-3}cm/sec$이다. C-B-P법으로 구한 평균 수리전도도 값은 $2.37{\times}10^{-3}cm/sec$이며 중앙값은 $7.09{\times}10^{-4}cm/sec$이다. 두 해석 결과 연구지역의 하부가 화강암으로 이루어져 있어 대체로 투수성이 낮아 Bouwer and Rice법으로 해석한 수리전도도가 높게 나타난다. 단공양수시험은 GW7, GW12 및 MW9 관정에서 수행하였으며 여러 종류의 특성곡선법을 적용하여 해석하였다. GW7 관정은 GW12 및 MW9 관정보다 수리전도도 및 투수량 계수가 낮으며 이는 기반암의 파쇄대 및 절리의 여부와 관련된 것으로 판단된다. 단계양수시험은 KDPW1 및 KDPW2 관정에서 수행하였으며 해석방법에 따라 수리상수 값의 차이가 나타나지만 매우 미미하며 본 연구에서 해석한 수리상수 값은 오염지하수 정화설계에 있어 적절히 활용될 것으로 판단된다.

Assessment of health risk associated with arsenic exposure from soil, groundwater, polished rice for setting target cleanup level nearby abandoned mines

  • Lee, Ji-Ho;Kim, Won-Il;Jeong, Eun-Jung;Yoo, Ji-Hyock;Kim, Ji-Young;Lee, Je-Bong;Im, Geon-Jae;Hong, Moo-Ki
    • 한국토양비료학회지
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    • 제44권1호
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    • pp.38-47
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    • 2011
  • This study focused on health risk assessment via multi-routes of As exposure to establish a target cleanup level (TCL) in abandoned mines. Soil, ground water, and rice samples were collected near ten abandoned mines in November 2009. The As contaminations measured in all samples were used for determining the probabilistic health risk by Monte-Carlo simulation techniques. The human exposure to As compound was attributed to ground water ingestion. Cancer risk probability (R) via ground water and rice intake exceeded the acceptable risk range of $10^{-6}{\sim}10^{-4}$ in all selected mines. In particular, the MB mine showed the higher R value than other mines. The non-carcinogenic effects, estimated by comparing the average As exposure with corresponding reference dose were determined by hazard quotient (HQ) values, which were less than 1.0 via ground water and rice intake in SD, NS, and MB mines. This implied that the non-carcinogenic toxic effects, due to this exposure pathway had a greater possibility to occur than those in other mines. Besides, hazard index (HI) values, representing overall toxic effects by summed the HQ values were also greater than 1.0 in SD, NS, JA, and IA mines. This revealed that non-carcinogenic toxic effects were generally occurred. The As contaminants in all selected mines exceeded the TCL values for target cancer risk ($10^{-6}$) through ground water ingestion and rice intake. However, the As level in soil was greater than TCL value for target cancer risk via inadvertent soil ingestion pathway, except for KK mine. In TCL values for target hazard quotient (THQ), the As contaminants in soil did not exceed such TCL value. On the contrary, the As levels in ground water and polished rice in SD, NS, IA, and MB mines were also beyond the TCL values via ground water and rice intake. This study concluded that the health risks through ground water and rice intake were greater than those though soil inadvertent ingestion and dermal contact. In addition, it suggests that the abandoned mines to exceed the risk-based TCL values are carefully necessary to monitor for soil remediation.

유류오염토양 정화를 위한 토양세정기술의 적용성 기초연구 (Fundamental Study for Feasibility on Soil Flushing for TPHs-Contaminated Soil Treatment)

  • 강희천;김정대;한병기;서승원;신철호;박준석
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.740-747
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    • 2015
  • 본 연구는 실제 유류오염토양을 in situ 토양세정법으로 정화시 기술 적용성을 평가하기 위한 회분식 기초연구로 적정 계면활성제의 종류와 농도를 결정하고자 하였다. 증류수만의 진탕효과로 인한 TPH 제거는 약 30%이었으며, 계면활성제 희석시 사용되는 용액으로는 증류수를 사용한 경우에 비하여 지하수(해수 혼합)의 유입으로 인하여 약 2~6%의 효율저하가 나타났다. 토양과 계면활성제 용액비는 회분식 실험에서 TPH 제거효율에 미치는 영향이 미미하였다. 단독 또는 혼합 계면활성제 농도를 0.1~4.0 wt%까지 변화시켜 세정한 결과 종류별로는 Tween-80, SWA-1503, SWA-1503+SDS에서 평균 제거율이 80% 이상으로 대체적으로 높은 효율을 보였으며, 농도에 따른 차이는 크지 않아 0.1 wt% 농도를 최적 농도로 판단하였다.

토양에 흡착된 계면활성제가 유기오염물 제거에 미치는 영향 (Effects of Sorbed Surfactant on the Surfactant-Enhanced Removal of Hydrophobic Organic Contaminants)

  • 고석오;유희찬
    • 한국토양환경학회지
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    • 제4권2호
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    • pp.77-86
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    • 1999
  • 난분해성 유기물로 오염된 토양/지하수의 복원을 위하여 계면활성제를 이용 시 토양에 흡착된 계면활성제가 미치는 영향을 평가하기 위하여 소수성 유기물의 흡수현상을 시험하였다. 흡착된 계면활성제에 대한 유기오염물의 흡수계수($K_ss$)는 평형상태에서의 계면활성제 흡착곡선과 밀접한 관계를 이루었다. 즉, 낮은 농도의 흡착에 대한 $K_ss$는 가장 큰 값을 보였고 흡착량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. SDS에 대한 $K_ss$값은 미셀분배계수($K_mic$) 보다 컸으며 Tween 80에 대해서는 가장 낮은 흡착농도에서의 $K_ss$값을 제외하고 모든 농도 범위에서 $K_{mic}$ 보다 큰 값을 보였다. 유기오염물의 분배계수 또한 계면활성제의 주입량에 따라 변하며 주입되는 계면활성제 농도가 증가할수록 증가하며 일정 농도 이상의 계면활성제 농도에서 감소하기 시작하였다. 이러한 결과는 미셀과 흡착된 상태의 계면활성제 사이에서 오염물 흡수를 위한 상호경쟁에 기인되는 것으로 판단된다. 결론적으로 토양에의 계면활성제 흡착은 유기오염물의 지체현상을 증가시키는 역할을 하여 계면활성제를 이용한 유기오염물 제거 시 저해영향을 미치므로 각 오염부지의 특성별로 유기오염물의 분포를 계면활성제 주입량의 함수로써 평가하는 단계가 선행되어야 한다.다.

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Diesel-oil에 오염된 토양의 유동상 열탈착 모델링 (Modeling of thermal fluidized desorption for diesel-oil contaminated soils)

  • 이상화;김병욱;이상득;박달근;이중기
    • 한국토양환경학회지
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    • 제4권2호
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    • pp.137-147
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    • 1999
  • Cahn-balance에 의한 TGA(thermal gravimetric analysis)와 heat pipe가 내삽된 유동상 탈착 시스템을 이용한 실험 및 이론적 고찰을 통해 유동상 열탈착조에서 디젤오염토양의 열탈착 모델링을 확립하였다. 유류에 오염된 토양의 탈착 특성을 살펴본 결과, 비다공성(nonporous)토양("soil A")의 경우 유류 탈착 빠르게 진행되는데 반해서 다공성(porous)토양("soil B")의 경우 탈착이 지연되는 현상을 관측하였는데 이는 내부 기공에서 탈착된 유류성분이 외부로 빠져 나오는데 걸리는 시간이 비다공성 토양에 비해 상대적으로 길기 때문으로 사료된다. 또한, 확산지배 탈착 영역에서는 탈착속도는 탈착가스의 유속과는 거의 상관없는 경향을 보였다. 연속식 유동상에서의 탈착효율에 영향을 미치는 변수는 탈착조 온도, 유속, 토양 공급량 이였다. 모든 온도 범위 내에서, 유동화속도가 클수록 잔류오일의 양이 감소하는, 즉 탈착효율이 증가하는 경향을 보였다. 특히 낮은 탈착온도 일수록 유동화 유속의 증가에 따라 뚜렷한 탈착효율의 증가효과를 관측할 수 있었다. 반면에 일정한 유속 하에서 토양공급 속도의 증가에 따라 탈착 효율은 감소하였다. 공급속도가 높을 때에는 온도와는 상관없이 잔류오염물의 농도가 대체적으로 높았는데, 이는 screw feeder를 통해 유입되는 오염토양이 충분한 체류시간을 거치지 않고 빠져나감으로써 충분한 열적 교환 및 물질이동이 이루어지지 않았음을 나타내주고 있다. 본 연구에서는 Fickian 확산계수를 결합시킨 Kunii-Levenspiel 모델을 통하여 유동화 속도에 따른 오염토양의 탈착 경향을 살퍼본 결과 탈착 효율 $A_X$는 전체 물질전달계수 (${K_d}_f$)와 유체유속과 기포상 승속도의 비($u_o$$u_b$)의 변화에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 모델링의 예측 결과로부터 유동층내의 확산 지배에 의한 오염토양의 탈착효율은 여러 조업변수의 조합에 의해 최적화 할 수 있음을 알 수 있었고, 아주 낮은 최소 유동화속도에서도 높은 탈착효율을 얻을 수 있다는 사실을 확인하였다. 얻을 수 있다는 사실을 확인하였다.

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