• 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.

• 자원환경지질
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• 제37권1호
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• pp.61-72
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• 2004

덕음광산 광미야적장과 인접한 논토양의 토양수를 채취하여 토양분석결과와 함께 오염영향을 조사하였다. 시료는 광미야적장을 기준으로 거리별로 채취하였으며 동일지점에서는 깊이별(0, 30, 50cm)로도 채취하였다. 광미야적장과 거리에 따른 원소농도변화는 토양보다 토양수에서 더 뚜렷이 나타나 토양보다 토양수에서의 반응이 더 빠름을 시사한다. 대부분의 토양시료에서 Cd, Pb, Zn, Cu등은 자연배경농도에 비하여 부화되었으나 As과 Ni은 자연농도한계를 넘지 않았다. 국내 토양환경보전법의 기준에 의하면 Pb만이 농경지 오염정화 기준을 초과하였으나 전체용출방법을 채택한 네덜란드 기준과 비교할 때 일부시료에 대해 Cd, Pb 및 Zn의 경우 intervention value를 Cu의 경우 target value를 초과하여 실제 오염영향이 더 클 수 있을 것으로 평가되었다. 토양과 토양수 모두 광미야적장 가까운 곳의 시료들에서 중금속의 농도가 높으며, 연속추출결과 중금속 농도가 높은 토양의 경우 교환 가능한 형태의 비율이 더 높아 광미에서 토양으로 인입된 오염물질들이 주로 교환가능 또는 산화가능과 같이 쉽게 재 용출될 수 있는 형태로 많이 존재함을 알 수 있었다. Cd, Cu, Pb 및 Ni 등의 중금속 원소들이 토양에서 자연농도에 비해 부화되어 있음에도 불구하고 토앙수내 농도는 일반적으로 매우 낮은 농도를 보인다. 이는 산화/환원 상태의 변화에 따라 중금속의 좋은 흡착제인 환원철 황화물 또는 산화철 등이 형성되어 토양수에 존재하는 미량원소들을 제거하기 때문인 것으로 생각된다. 토양수 중금속은 토양표면에 흡착되거나 교환 가능한 형태 등으로 제거되며 pH, Eh와 같은 지구화학조정인자들의 변화에 따라 다시 토양수로 방출되어 식물체에 흡수될 것으로 예상된다. 지구화학모델링 결과, Pb와 Cu에 대해 농도를 조정하는 고형물질이 존재하는 것으로 예측되며, 반면 Zn와 Cd은 흡/탈착에 의해 농도가 조정될 것으로 예상된다. 따라서 토양수를 통한 오염물의 이동은 표면 흡착과 침전등과 같은 반응으로 제한되어 확산범위는 상대적으로 적을 것으로 생각된다. 그러나 중금속들이 토양과 토양수 사이를 반복적으로 거치면서 주변 생태에 미치는 영향이 지속적인 면은 고려되어야 한다.

• 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.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권7호
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• pp.80-89
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• 2015

Nitrate is on the most seriou pollutant encountered in shallow groundwater aquifer in agricultural area. There are various remediation technologies such as ion exchange, reverse osmosis, and biological denitrification to recover from nitrate contamination. Biological denitrification by indigenous microorganism of the technologies has been reviewed and applied on nitrate contaminated groundwater. In this work, we selected the site where the annual nitrate (NO₃⁻) concentration is over 105 mg/L and evaluated denitrification process with sampled soil and groundwater from 3 monitoring wells (MW4, 5, 6). In the results, the nitrate degradation rate in each well (MW 4, 5, and 6) was 25 NO₃⁻ mg/L/day, 6 NO₃⁻ mg/L/day, and 3.4 NO₃⁻ mg/L/day, respectively. Nitrate degradation rate was higher in batch system treated with 2 times higher fumarate as carbon source than control batch system (0.42M fumrate/1M NO₃⁻), comparing with batch system with soil sample. This result indicates that increase of carbon source is more efficient to enhance denitrification rate than addition of soil sample to increase microbial dynamics. In this work, we also confirmed that monitoring method of functional genes (nirK and nosZ) involved in denitrification process can be applied to evaluated denitrifcation process possibility before application of field process such as in-situ denitrification by push-pull test.

• 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.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제42권1호
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• pp.42-47
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• 2017

Background: One of the most urgent issues following the accident at the Fukushima Daiichi nuclear power plant (FDNPP) was the remediation of the land, in particular, for residential area contaminated by the radioactive materials discharged. In this study, the effect of decontamination on reduction of ambient dose equivalent outdoors and indoors was evaluated. The latter is essential for residents as most individuals spend a large portion of their time indoors. Materials and Methods: From December 2012 to November 2014, thirty-seven Japanese single-family detached wooden houses were investigated before and after decontamination in evacuation zones. Outdoor and indoor dose measurements (n = 84 and 114, respectively) were collected based on in situ measurements using the NaI (Tl) scintillation surveymeter. Results and Discussion: The outdoor ambient dose equivalents [$H^*(10)_{out}$] ranged from 0.61 to $3.71{\mu}Sv\;h^{-1}$ and from 0.23 to $1.32{\mu}Sv\;h^{-1}$ before and after decontamination, respectively. The indoor ambient dose equivalents [$H^*(10)_{in}$] ranged from 0.29 to $2.53{\mu}Sv\;h^{-1}$ and from 0.16 to $1.22{\mu}Sv\;h^{-1}$ before and after decontamination, respectively. The values of reduction efficiency (RE), defined as the ratio by which the radiation dose has been reduced via decontamination, were evaluated as $0.47{\pm}0.13$, $0.51{\pm}0.13$, and $0.58{\pm}0.08$ ($average{\pm}{\sigma}$) when $H^*(10)_{out}$ < $1.0{\mu}Sv\;h^{-1}$, $1.0{\mu}Sv\;h^{-1}$ < $H^*(10)_{out}$ < $2.0{\mu}Sv\;h^{-1}$, and $2.0{\mu}Sv\;h^{-1}$ < $H^*(10)_{out}$, respectively, indicating the values of RE increased as $H^*(10)_{out}$ increased. It was found that the values of RE were $0.53{\pm}0.12$ outdoors and $0.41{\pm}0.09$ indoors, respectively, indicating RE was larger outdoors than indoors. Conclusion: Indoor dose is essential as most individuals spend a large portion of their time indoors. The difference between outdoors and indoors should be considered carefully in order to estimate residents' exposure dose before their returning home.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.5-13
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• 2012

지난 10년 동안 폐기물의 발생량이 크게 증가하여 매립지의 숫자가 급증하고 있으며 건설되는 폐기물 매립지는 차수층, 침출수 집배수층 및 최종복토층 등을 갖춘 위생매립지이며 폐기물관리법의 기준을 만족하는 처리시설로 건설된다. 그러나 과거 매립지는 차수막이 설치되어 있지 않는 단순 비위생 매립지의 형태로써 침출수 발생에 의한 지하수 및 지표수 수질오염과 토양오염을 지속적으로 유발하고 있는 실정이다. 비위생 형태의 사용종료매립장은 주변 지하수 및 토양오염을 유발시킬 수 있으므로 환경부에서는 침출수 처리 및 사후관리가 미흡한 사용종료 매립지에 대하여 '사용종료매립지 정비지침'을 제정하여 관리하도록 하였다. 본 연구에서는 평택시에 위치한 D 사용종료 비위생 매립장에 대하여 정비지침의 안정화도 조사기법에 따라 정밀조사를 실시하여 환경적 평가를 수행하였다. D 매립지의 경우, 침출수의 외부누출 등으로 주변 지표수 및 지하수를 오염시킬 수 있어 우수배제시설 및 심층혼합공법시설을 설치하여 현지안정화 사업을 수행하였다.

• 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.

• 멤브레인
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• 제27권4호
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• pp.328-335
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• 2017

메조포러스 공극구조를 갖는 광촉매 멤브레인은 다양한 환경기술에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 $TiO_2$ 층을 형성시킨 광촉매 반응기용 세라믹 멤브레인을 개발하고 이를 염색용액 처리에 적용하였다. 높은 공극률과 균질성을 지닌 $TiO_2$ 광촉매층을 그라프트 공중합체를 사용하여 제조하였다. 멤브레인은 광촉매 반응기와 멤브레인 여과를 결합시킨 하이브리드 광촉매 반응기에 성공적으로 적용하였다. 실험결과 정렬된 구조의 $TiO_2$ 층이 $Al_2O_3$ 지지체에 형성되었다. $TiO_2$ 층 형성 후 제조된 세라믹 분리막의 순수 투과도는 형성된 광촉매 층 저항으로 감소하였다. 정렬된 구조의 $TiO_2$ 층은 UV 결합 시 5시간 안에 완벽한 염색용액 분해를 달성시킬 수 있었다. 광촉매 멤브레인의 염색용액 분해는 Langmuir-Hinshelwood 흡착 모델로 잘 설명할 수 있었다. 또한 $TiO_2$ 층이 고정화된 세라믹 멤브레인의 model Congo Red에 대한 1차 속도상수는 $Al_2O_3$ 지지체 단독인 경우에 비해 약 6배 정도 큰 값을 나타내었다(0.0081 vs. $0.0013min^{-1}$).

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권2호
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• pp.17-25
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• 2009

토양 세척/세정(soil washing/flushing)기법을 적용하여 카드뮴과 구리로 오염된 토양을 처리하기 위해 최적의 유기산 및 무기산 용출제 선정 실험을 batch 및 column test를 통하여 수행하였다. 널리 알려진 EDTA와 비교한 Citric acid는 저분자 유기산 용출제로 구리와 카드뮴의 제거효율이 EDTA를 제외한 다른 유기산 용출제에 비해 처리효율이 높았으며, 탄산은 독성이 가장 낮으면서 토양공극효과를 동시에 수반할 수 있는 무기산 용출제로 확인되었다. 최적의 유/무기산 혼합용출제는 citric acid와 탄산의 혼합 용출제였으며, 최적 농도비는 citric aicd:탄산 = 10:1이었다. 이때의 카드뮴과 구리의 제거효율은 각각 46%와 39%이였다. 탄산은 공극 막힘 현상을 완화시키는 역할으 하는 것으로 확인되었으며, 이는 EDTA + 탄산과 citric acid+탄산에서 용출제의 유량이 점차 증가하는 것을 확인하였따. 따라서, 유/무기산 혼합 용출제는 카드뮴 및 구리로 오염된 토양 처리를 위한 세정 복원기법의 실제현상 적용 시 발생하는 토양공극 막힘 연상을 개선시켜 줄 수 있다.