• 제목/요약/키워드: In-Situ Soil

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ZVI/TIO2를 이용한 폴리염화비페닐로 오염된 토양 정화 (Application of ZVI/TiO2 towards Clean-up of the Contaminated Soil with Polychlorinated Biphenyls)

  • 박재욱;조윤진;이동근
    • 청정기술
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    • 제29권2호
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    • pp.118-125
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    • 2023
  • 부지가 폴리염화비페닐(polychlorinated biphenyls, PCBs)로 오염되면, 심각한 환경 및 건강 위해를 피할 수 없게 된다. 따라서 혁신적이지만 경제성을 지니는 제자리 복원 기술이 오염 부지에 즉시 적용되어야 한다. TCE, PCE 및 DDT와 같은 염소계 유기화합물의 탈염소화를 위하여 최근에는 나노 규모의 영가-철(zero-valent iron, ZVI)이 성공적으로 적용되었고, 지구 지각에서도 풍부하게 존재하는 철은 환경적으로 안전한 것으로 통상적으로 간주된다. 입상 ZVI에 비해 나노 규모 ZVI의 반응성은 훨씬 높지만, 높은 표면에너지와 자기적 물성 때문에 나노 규모 ZVI 입자들은 서로 응결된다. 서로 응결되어 큰 입자로 전환되는 것을 방지하기 위해 먼저 생성된 나노 ZVI 입자들을 가능한 고정화하기 위한 방안으로 TiO2 분말에 나노 ZVI를 담지하였다. FeSO4와 TiO2 분말의 수용액상 슬러리에 NaBH4를 천천히 첨가하여10wt% ZVI/TiO2를 제조하였다. 입자 크기의 불균일성에도 불구하고, 나노 ZVI 입자들이 TiO2 외부 표면에 성공적으로 분산되었다. 제조된 ZVI/TiO2는 PCBs의 표준 물질 일종인 Aroclor 1242로 인위적으로 오염시킨 토양의 PCBs 분해 실험에 적용되었고, Aroclor 1242 분해 성능을 관찰하였다. 제조된 ZVI/TiO2는 Aroclor 1242 분해에 꽤 높은 반응성을 보였지만, 분자량이 큰 탄화수소로 판단되는 화합물이 부산물로 생성되어 토양에 잔류하는 것은 피할 수 없었다.

대수층 토양입자크기에 따른 공기분사 흐름 양상 (Effect of Sediment Size On Air Injection and Flowing Aspect of Groundwater Saturated Zone)

  • 이준호;박갑성
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제8권3호
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    • pp.13-22
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    • 2003
  • 현장공기분사공정의 복원효율에 있어서 중요한 인자로 작용 할 수 있는 것은 공기가 지하 포화대수층을 통과하면서 생기는 공기분사에 따른 흐름 양상과 토양입자크기에 따른 공기의 영향반경이다. 토양입자크기별 AMG 0.34, 1.38, 3.89 mm diameter 3가지 입자크기로 실험한 결과 AMG 0.34 mm diameter의 포화 대수층에서는 공기가 처음 결정된 방향으로만 흐르는 채널링 현상(channelized air flow)과 포화 대수층 가장 윗면에서는 확장모양(expansion state)을 가졌으며, 공기영향반경은 단위 면적당 15.2%/$\textrm{m}^2$이었다. AMG 1.38, 3.89 mm diameter의 포화 대수층에서는 공기가 퍼지는 현상(pervasive air flow)과 포화 대수층 가장 윗면에서는 각각 붕괴의 조짐(onset of collapse), 안정한 상태로 퍼짐모양(approach to steady state)을 가졌으며, 단위면적당 각각 37.0%/$\textrm{m}^2$, 30.0%/$\textrm{m}^2$영향반경이 계산되었다. 이 실험을 통해서 현장공기분사공정에 있어서 토양입자 크기에 따른 최대 영향반경효율을 얻을 수 있는 토양입자의 크기는 AMG 1.5-2.5 mm diameter로 사료된다.

달 지상환경 모사를 위한 지반 진공화 및 달먼지 거동에 대한 실험적 연구 (An Experimental Study on Air Evacuation from Lunar Soil Mass and Lunar Dust Behavior for Lunar Surface Environment Simulation)

  • 정태일;안호상;유용호;신휴성
    • 대한토목학회논문집
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    • 제39권2호
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    • pp.327-333
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    • 2019
  • 달 탐사에 필요한 모든 자원을 지구에서 이송하는 것은 천문학적인 비용이 들기 때문에 지속가능한 달 탐사를 위해서는 현지에서 필요한 자원을 조달해야 한다. 이것을 가능하게 하는 기술이 현지자원활용 기술이다. 지구에서는 개발된 현지자원활용 기술을 검증할 수 없기 때문에 기술검증을 위한 달 표면 환경 모사 시설이 요구된다. 달 표면은 대기가 없으며, 표면의 평균온도는 낮에는 $107^{\circ}C$, 밤에는 $-153^{\circ}C$에 달한다. 또한 달 지표는 미세하고 거친 토양으로 덮여 있으며, 태양복사와 태양풍으로 인해 정전기적으로 대전되어 있다. 본 연구는 월면토를 포함한 고진공 환경과 정전기적으로 충전된 토양 모사에 대한 내용을 다루었다. 진공챔버의 감압속도 조절 실험을 통해서 지반 교란없이 토양을 포함한 진공환경을 성공적으로 구축하였고, 달 먼지의 대전 현상 이론 고찰을 통해 달 토양 대전 환경 구현을 위한 실험 방향을 제안하였다.

토양, 지하수 중 미세플라스틱 분석법에 관한 고찰 (The review on standard method of microplastics in soil and groundwater)

  • 권종범;최현희;박선화
    • 분석과학
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    • 제37권3호
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    • pp.174-188
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    • 2024
  • 본 연구에서는 토양 및 지하수 중 미세플라스틱(MP) 분석법 표준화를 위해 관련 국내·외 연구동향을 검토하고 매체 별 시료채취 방법, 전처리 방법 및 분석 장치의 종류 등에 관한 대표적인 방법을 리뷰하였다. 토양 시료채취는 시료채취 지점선정, 채취 깊이 및 시료량을 고려하고 있으며 대부분 15 cm 이내(표토) 깊이에서 약 1 kg의 시료를 혼합채취하는 것으로 파악되었다. 지하수 시료채취는 정치방법과 연속흐름방법 중 연속흐름방식이 대표적이고 채취량 300~1,000 L 구간에서 유량 2~6 L/min로 채취하며 현장 여과하였다. 처리 방법은 두 매체에 공통적으로 유기물 분해와 밀도차 분리로 나뉘며 유기물 분해방법인 H2O2, 산, 알칼리, 효소 활용 중 H2O2가 추천된다. 밀도 분리는 NaCl, ZnCl2, ZnBr2 등의 시약 중 NaCl이 주로 사용되나 분석하고자 하는 MP의 밀도에 따라 시약을 선택적으로 활용할 수 있다. 분석 기기는 비파괴적 분석법인 FTIR, Raman과 파괴 분석법인 Py-GC/MS가 대표적이다. µ-FTIR은 직경 10 ㎛ 이상 Raman은 1 ㎛ 이상의 MP 재질과 개수 분석이 가능하나 전처리를 통해 유기물과 같은 분광분석의 방해요소를 충분히 제거해야 한다. Py-GC/MS는 복잡한 전처리가 필요 없고 특정 재질의 정량분석이 가능하여 지속적으로 연구되어지고 있다.

디젤과 등유로 오염된 토양의 철광석으로 촉매화된 과수를 이용한 처리에 관한 연구 (A Study on Treatment of Soils Contaminated by Diesel and Kerosene Using Hydrogen Peroxide Catalyzed by Naturally Occurring Iron Minerals)

  • 최진호;김상대;문세기;공성호
    • 공업화학
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    • 제10권1호
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    • pp.24-29
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    • 1999
  • 천연 토양 속에 많이 존재하는 철광석인 goethite, magnetite와 과산화수소수를 이용해 펜톤 유사 반응(Fenton-like oxidation)을 유도하여 디젤과 등유가 같은 중량 비율로 오염된 silica sand를 회분식 시스템으로 처리하여 보았다. 과산화수소수의 pH(3, 7) 농도(0%, 1%, 7%, 15%, 35%), 초기 오염물의 농도(0.2, 0.5, 1.0 g-오염물/kg-모래), 그리고 철광석(iron minerals)의 양(0, 1, 5 wt % magnetite 또는 goethite)을 달리하여 반응조건들을 조사하였다. Silica sand-철광석-$H_2O_2$ system에서의 오염물의 분해는 잔존 Total Petroleum Hydrocarbon(TPH)의 농도를 분석하여 확인하였다. 최적 실험 pH는 3이었고, 철광석이 철공급원으로 사용된 경우가 $FeSO_4$ 용액이 철공급원으로 사용된 경우보다 과수의 소모가 적어서 더 효율적이었다. 초기 오염물의 농도 1.0 g-오염물/kg-모래(5 wt % magnetite)에 과산화수소수의 농도를 0%, 1%, 7%, 15%, 그리고 35%로 달리하여 본 결과 8일후 각각 0%, 24.5%, 44%, 50%, 그리고 70%의 TPH 감소를 보였다. 같은 오염물 농도하에서 15%의 과산화수소를 사용하고, 철광석의 양이 0, 1, 5, 10 wt %로 변화되었을 경우, 오염물의 제거량은 magnetite의 사용시 각각 0%, 33.5%, 50%, 60%, goethite의 사용시는 각각 0%, 29%, 41%, 53%이었다. Magnetite system은 iron(II)과 iron(III)이 공존하며, 미량의 철성분이 용해되므로 goethite system보다 오염물의 분해가 더 많이 일어나는 것으로 보인다. 그러나 용해된 철성분은 철광석 표면에 침전물의 형태로 쌓이게 되어 철광석 표면의 전자교환능력을 감소시키고 과산화수소수를 quenching시키는 것으로 사려된다. 그리하여 goethite system에서 과산화수소수가 적게 소모되어 magnetite system보다 나은 처리효율을 가지는 것으로 나타났다. 토양을 shaker를 이용하여 혼합시킨 결과 오염물의 제거량이 magnetite의 경우 41%, goethite의 경우 30%만큼 증가하였다. 이 연구의 결과를 통하여 볼 때 천연토양속에는 magnetite와 goethite같은 철광석이 함유되어 있으므로 별도의 철성분 첨가없이 과산화수소수의 처리만으로도 석유로 오염된 토양의 in-situ 또는 ex-situ한 처리가 가능할 것으로 보인다.

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재활용재료를 이용한 지하매설물용 뒤채움재 - 모형챔버실험 및 유한요소해석 (Backfill Materials for Underground Facility with Recycling Materials - Small-Scaled Laboratory Chamber Test and FEM Analysis)

  • 이관호;이경중
    • 한국방재학회 논문집
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    • 제11권3호
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    • pp.97-103
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    • 2011
  • 본 연구에서는 현장발생토사, 정수장슬러지 및 폐타이어분말 등 재활용 재료를 이용한 유동성 뒤채움재의 현장적용성 평가를 위해 실내모형실험 및 유한요소해석을 수행하였다. 실내모형실험은 교통하중을 모사한 정하중을 이용하였고, 현장에서의 시공과정을 고려하여 터파기, 베딩재시공 및 관부설, 유동성뒤채움재 타설 및 양생, 교통하중재하 순으로 평가하였다. 모형실험에는 관의 내공변위측정계, 토압계, 변형률게이지, LFWD등이 적용되었다. 유동성뒤채움재를 타설하는 시공과정중 관에서 발생한 최대 수직 및 수평변위는 0.83% 및 1.09%로 측정되었다. 양생 후 교통하중 재하시 최대수직 및 수평변위는 2.54 mm 및 3.15 mm이다. 하중제거시 회복되는 수직 및 수평 변형량은 0.603 mm 및 0.676 mm이다. 측정된 수평 및 수직토압으로부터 토압경감효과가 큼을 알 수 있었다. 모형실험에 이용된 재료물성을 이용하여 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 다양한 유동성뒤채움재 시공시 PVC관에서 발생하는 변위, 토압, 변형률 등을 평가하였다.

복운모화강암지역 지하수 중 자연방사성 물질의 경시적 붕괴특성 연구 (Study on Temporal Decay Characteristics of Naturally Occurring Radionuclides in Groudwater in Two Mica Granite Area)

  • 김문수;김태승;김현구;김동수;정도환;주병규;홍정기;김혜진;박선화;정찬호;조병욱;한진석
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제18권4호
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    • pp.19-31
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    • 2013
  • To figure out the decay characteristics of naturally occurring radionuclides, eight sampled groundwaters from a monitoring borehole having high levels of uranium and radon concentrations in a two mica granitic area have analyzed by liquid scintillation counters (LSC) for over 1 year. In December 2011, three groundwater samples (DJ1, DJ2, DJ3) were obtained from each aquifer system located at -20 m, -40 m, -60 m of the monitoring borehole below the ground surface, respectively. Five samples (DJ4, DJ5, DJ6, DJ7, DJ8) were additionally gained from each aquifer positioned -20 m, -40 m, -60 m, -100 m, -105 m of the borehole in February 2012, respectively. Temporal variation characteristics of uranium and radon concentrations have showed over maximum 2.1 times and 1.4 times fluctuations of the values in the same sampling intervals over time, respectively. The intervals of -40 m and -105 m in the borehole have the highest values of uranium and radon concentrations, respectively. This may imply that the concentrations of naturally occurring radionuclides such as uranium and radon in groundwater have been changed over time and indicate that the qualities of groundwaters from the aquifers developed at each interval in the borehole are different each other. This discrepancy, moreover, could be caused by behaviour differences between uranium which is in ionic status having a half life of 4.6 billion years and is transported along with the flowing groundwater, and radon which is in gaseous status having a 3.82 day's half life in the aquifer systems. Physicochemical characteristics of groundwaters from the aquifer systems could be identified by the results of the on-situ measuring items such as pH and Eh, and the major ionic contents. The CPM values of eight groundwater samples analysed by LSC over one year have shown not to follow the theoretical decay curve of the radon. The CPM values of the samples have ranged from 2 to 7.5 after it had passed two months when the theoretical CPM values of the radon started zero since the initial analysis. Alpha and beta particle spectrums have shown the peaks of radium-226, however they have not revealed any peaks of radon and it's daughter products such as polonium-218 and 214, bismuth-214 for the late stage of the analysis. This implies that the groundwater from the borehole may contain radium-226 having a half life of 1,600 years which decays continuously.

토양(土壤)의 포화투수계수(飽和透水係数) 측정법(測定法) 비교(比較) 연구(硏究) (A Comparison of Soil Hydraulic Conductivities Determined by Three Different Methods in a Sandy Loam Soil)

  • 박무언;유순호
    • 한국토양비료학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.14-19
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    • 1983
  • 포화투수계수(飽和透水係数) 측정방법(測定方法)을 상호비교(相互比較)하여 투수계수(透水係数)의 대양조사(大量調査)에 적합(摘合)한 실용적(実用的)인 측정방법(測定方法)을 선발(選拔)코자 본량(本良) 사양토(砂壤土)에서 침투계법(浸透計法), 역(逆)오가혈법(穴法) 및 코아시료법(試料法)을 비교(比較)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 침투계법(浸透計法)과 역(逆)오가혈법간(穴法間)에는 고도(高度)의 유의성(有意性)이 있는 회귀관계(回歸関係)가 성립(成立)되었으나 코아시료법(試料法)은 다른 두 방법(方法)에 대해서 전혀 상관(相関)을 나타내지 않았다. 2. 침투계법(浸透計法)에 의(依)해 측정(測定)된 투수계수(透水係数)는 약(約) 80~100분(分) 경과 후 측정(測定)된 한계침투속도(限界浸透速度)와 동일(同一)하였다. 3. 역(逆)오가혈법(穴法)은 5~6회(回) 반복(反覆) 측정(測定)한 값으로부터 안정(安定)된 투수계수(透水係数)를 얻었다. 4. 코아시료(試料)에 의한 침투계수(透水係数) 측정(測定)은 3시간(時間) 이상(以上) 투수(透水)시킨 뒤 얻은 침투계수(透水係数)가 비교적(比較的) 안정(安定)된 값을 나타내었다. 5. 역(逆)오가혈법(穴法)은 측정방법(測定方法)이 간단하고 실용성(実用性)이 높으며 특(特)히 조립질토양(粗粒質土壤)일수록 신뢰도가 높았다.

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과황산(persulfate) 산화반응을 이용한 염소계 화합물(TCE, PCE) 분해에 관한 연구 (A Study on Persulfate Oxidation to Remove Chlorinated Solvents (TCE/PCE))

  • 송경호;도시현;이홍균;조영훈;공성호
    • 대한환경공학회지
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    • 제31권7호
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    • pp.549-556
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    • 2009
  • Trichloroethylene (TCE)와 tetrachloroethylene (PCE)은 주로 드라이클리닝 및 산업 세척액으로 쓰이는 염소계 화합물이며, 발암성 물질로 알려져 있다. In situ chemical oxidation (ISCO)는 토양 및 지하수를 처리하는 기술로, 지표 아래에 존재하는 오염된 지역까지 산화제를 전달하여 오염물질을 처리하는 기술이다. ISCO에 사용되는 산화제 중 persulfate는 강력한 산화제인 sulfate 라디칼 (${SO_4}^{-{\cdot}}$)을 발생시켜 처리하는 기법으로, 본 연구에서는 TCE와 PCE의 분해에 persulfate 산화공정을 적용하여 초기 pH (3, 6, 9, 12), persulfate의 농도 (0.01, 0.05, 0.1, 0.3, 0.5 M), 초기오염물질농도 (10, 30, 50, 70, 100 mg/L)에 대한 영향을 알아보았다. 초기 pH가 3 일 때, TCE와 PCE는 각각 93.2%와 89.3%로 가장 높은 처리효율을 나타낸 반면, 초기 pH가 12 일 때, TCE 55.0%와 PCE 31.2%로 가장 낮은 효율을 보여 pH가 높아질수록 처리효율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 persulfate의 농도가 증가할수록 TCE/PCE의 처리효율이 증가하였으며, 가장 높은 persulfate의 농도 (0.5 M)에서의 처리효율은 96.5% (TCE), 95.7% (PCE) 였다. 반면 초기오염농도가 높아질수록 처리효율은 낮아지는 경향이 나타났다. 본 연구에서 얻어진 가장 빠른 분해속도를 나타내는 조건은 pH 3, persulfate 농도 0.5 M, 그리고 오염물질 (TCE/PCE) 농도 10 mg/L이었고, 이때 구해진 1차 분해속도 상수 ($k_{obs}$)는 1.04 (TCE)와 1.31 (PCE) $h^{-1}$ 였다.

루브라참나무림과 레시노사소나무림의 토양 질소 무기화에 있어서 개벌의 영향 (Clearcutting Effects on Soil Nitrogen Mineralization in Quercus rubra and Pinus resinosa Stands)

  • 김춘식
    • 한국산림과학회지
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    • 제84권2호
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    • pp.198-206
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    • 1995
  • 이 연구는 루브라참나무림과 레시노사소나무림의 질소 무기화율이 개벌후 어떤 변화를 보이는지에 관하여 조사한 결과이다. 토양상층부 15cm에서의 질소 무기화율이 비닐주머니에 토양을 배양하는 방법을 이용하여 1991년과 1992년 임목 생장 기간 동안(5월-10월) 조사되었다. 두 임목 생장 기간 동안 추정된 참나무림의 질소 무기화율은 개벌 처리구 67kg/ha, 무처리구 30kg/ha였고, 소나무림은 개벌 처리구 27kg/ha, 무처리구 13kg/ha였다. 총 질소 무기화율은 항상 참나무림이 소나무림보다 높았다. 배양전과 한달 배양후 토양으로부터 질산태 질소는 소나무림의 개벌 처리구에서 검출된 반면(두임목 생장 기간동안 평균 질산화율 : 3.3kg/ha), 두 임분의 무처리구와 참나무림의 개벌 처리구에서는 거의 검출되지 않았다. 연구 결과들은 두 임분내 이용 가능한 질소량에 상당한 증가가 개벌후 발생하였으며, 낮은 질산화율은 이 임분들에 질소 보유를 위한 중요한 작용일 가능성을 시사한다.

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