• 제목/요약/키워드: Metal consumption

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Enhancement of light extraction efficiency in vertical light-emitting diodes with MgO nano-pyramids structure

  • Son, Jun-Ho;Yu, Hak-Ki;Lee, Jong-Lam
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2010년도 춘계학술회의 초록집
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    • pp.16-16
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    • 2010
  • GaN-based light-emitting diodes (LEDs) are attracting great interest as candidates for next-generation solid-state lighting, because of their long lifetime, small size, high efficacy, and low energy consumption. However, for general illumination applications, the external quantum efficiency of LEDs, determined by the internal quantum efficiency (IQE) and the light extraction efficiency, must be further increased. The IQE is determined by crystal quality and epitaxial layer structure and high value of IQE more than 70% for blue LEDs have been already reported. However, there is much room for improvement of light extraction efficiency because most of the generated photons from active layer remain inside LEDs by total internal reflection at the interface of semiconductor with air due to the high refractive index difference between LEDs epilayer (for GaN, n=2.5) and air (n=1). The light confining in LEDs will be reabsorbed by the metal electrode or active layer, reducing the efficacy of LEDs. Here, we present the first demonstration of enhanced light extraction by forming a MgO nano-pyramids structure on the surface of vertical-LEDs. The MgO nano-pyramids structure was successfully fabricated at room temperature using conventional electron-beam evaporation without any additional process. The nano-sized pyramids of MgO are formed on the surface during growth due to anisotropic characteristics between (111) and (200) plane of MgO. The ZnO layer with quarter-wavelength in thickness is inserted between GaN and MgO layers to increase the critical angle for total internal reflection, because the refractive index of ZnO (n=1.94) could be matched between GaN (n=2.5) and MgO (n=1.73). The MgO nano-pyramids structure and ZnO refractive-index modulation layer enhanced the light extraction efficiency ofV-LEDs with by 49%, comparing with the V-LEDs with a flat n-GaN surface. The angular-dependent emission intensity shows the enhanced light extraction through the side walls of V-LEDs as well as through the top surface of the n-GaN, because of the increase in critical angle for total internal reflection as well as light scattering at the MgO nano-pyramids surface.

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허브클러치 제품의 피어싱 펀치 및 금형 형상 최적화를 위한 수치접근법 (Numerical Approach to Optimize Piercing Punch and Die Shape in Hub Clutch Product)

  • 구본준;홍석무
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권9호
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    • pp.517-524
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    • 2019
  • 오버드라이버 허브클러치는 자동차 6단 자동 변속기 미션에 장착되어 엔진의 여유출력을 이용해 연료사용을 절감시켜주는 부품이다. 본 연구에서는 오버드라이버 허브클러치 제품에 대해 피어싱 공정 중 펀치에 가해지는 하중 및 소재 처짐량을 최소화 하고자 한다. 공정 중 펀치의 하중과 처짐량에 영향을 줄 수 있는 다이 클리어런스(die clearance)와 전단각도(shear angle) 그리고 마찰계수(friction coefficient)를 설계 변수로 설정했다. 또한 펀치의 하중과 소재 처짐량에 대해 각 설계 변수들의 영향도를 확인하기 위해 민감도 분석(sensitivity analysis)을 진행했다. 그 결과 전단 각도, 마찰 계수, 다이 클리어런스 순으로 하중 및 처짐량에 대해 민감한 것으로 조사되었다. 이를 통해 펀치의 하중과 소재 처짐량을 목적함수로 설정하고, 반응표면법(Response Surface Method)을 통해 각 설계 변수들과 목적함수의 방정식을 도출했다. 이를 통해 설정된 설계 변수들의 최적 값을 도출해 유한요소해석에 적용한 결과 펀치의 하중 및 소재의 처짐량이 기존대비 22.14% 개선됐다.

고온 황화반응에 의한 FeTiO3로부터 Fe의 분리성과 분배거동에 미치는 환원/황화 분위기 및 온도의 영향 (Influence of Reduction Atmosphere and Temperature on the Separability and Distribution Behavior of Fe from FeTiO3 via Sulfurization)

  • 신승환;김선중
    • 자원리싸이클링
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    • 제28권3호
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    • pp.45-52
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    • 2019
  • 티타늄 생산 원료로서 $TiO_2$는 천연 일메나이트 광석을 1823 K 이상에서 탄소와 함께 환원 및 산 침출을 통해 티타늄이 풍부한 슬래그로부터 생산할 수 있으나, 공정상 매우 높은 에너지 소비 및 다량의 침출 잔류물을 발생한다. 본 연구에서는 1573 K 이하 온도에서 $Na_2SO_4$에 의해 $FeTiO_3$의 황화 처리를 통해서 철 자원은 FeS 황화물 상으로써 티타늄 자원은 $TiO_2-Na_2O$계 산화물 상으로 분리할 수 있는 반응을 제안한다. 본 연구는 $FeTiO_3$의 황화 처리의 기초 연구로서, FeS 황화물 상과 $TiO_2$계 슬래그 상의 분리성에 미치는 환원 분위기의 영향과 대기 분위기 속에서 반응온도와 Sulfur 비에 따른 Fe, Ti, Na 등의 거동을 조사하였다. 1573 K 및 탄소 포화 조건에서 $FeTiO_3$의 Fe는 Fe-C-S 금속과 일부 FeS로 분리 가능하며, 산화물 내 농도는 4 mass% 정도로 감소하였다. 또한, Sulfur/Fe 비가 높아질수록 자성 분리 후 회수된 산화물의 Fe 농도가 증가하며, 회수된 금속상 내 Fe 농도는 감소하였다.

Concentration of heavy metals in shellfishes and health risk assessment from Korean coastal areas

  • Ka Jeong Lee;Eun Hye Kang;Minchul Yoon;Mi Ra Jo;Hong Sik Yu;Kwang Tae Son
    • Fisheries and Aquatic Sciences
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    • 제25권12호
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    • pp.626-636
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    • 2022
  • Shellfish are exoskeleton-bearing aquatic invertebrates that consume various organic and inorganic substances floating in seawater through filter feeding. Heavy metals are known as absorbed and accumulated in seawater. Some of the toxic heavy metals are highly accumulated in seawater, and exposure to them can cause a variety of risks to the human body. Since Koreans like to eat seafood, they are more likely to be exposed to contaminated seafood with heavy metals. In this study, nine types of heavy metals were analyzed on ten different shellfish species in the coastal area of South Korea. The risk assessment was also done on shellfish in which heavy metals were detected. Zinc (Zn) and copper (Cu) were identified at an average of 56.7 mg/kg (6.70 to 466 mg/kg) and 13.2 mg/kg (0.064 to 143 mg/kg), respectively. Lead (Pb) average of 0.208 mg/kg (0.000750 to 1.02 mg/kg), cadmium (Cd) average of 0.454 mg/kg (0.0388 to 1.56 mg/kg) and mercury (Hg) average of 0.0266 mg/kg (0.00548 to 0.174 mg/kg) were identified. Additionally, arsenic (As), chromium (Cr), nickel (Ni), and silver (Ag) were also identified as average concentrations of 4.02 (0.460 to 15.0 mg/kg), 0.167 (< limit of quantification [LOQ] to 0.820 mg/kg), 0.281 (< LOQ to 1.46 mg/kg), and 0.158 mg/kg (< LOQ to 1.15 mg/kg). The result indicates that the monitoring results of heavy metals in most shellfish satisfied the Korean standard. However, Pb and Cd have exceeded some foreign standards, such as the United States and the EU. The permissible human exposure calculated using the heavy metal intake and detection amount was lower than the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives human safety standard, and the risk of heavy metals from shellfish consumption was at an acceptable level.

식품용 합성수지제 공기차단성 포장재에서의 재질 및 용출시험량 조사 (Investigation on the Material and Migration Tests of Gas Impermeable Plastic Vacuum Packaging Materials for Food-Contact Use)

  • 이정표;이연규;이근택
    • 한국포장학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.35-42
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    • 2008
  • 국내에서 유통 중인 NY/PE 또는 NY/LLDPE, PETP/PE와 PVDC 재질의 총 28가지 식품용 공기차단성 합성수지 필름들을 수집하여 증발잔류물(총이행량), 항산화제, 과망간산칼륨소비량, 중금속, 그리고 가소제에 대한 재질실험과/또는 용출실험을 함으로써 이들 포장재들이 국내 기준규격에 적합한지 여부와 안전성 수준을 파악하였다. 지방성식품모사용매로서 n-heptane을 이용하여 측정한 총이행량의 평균값은 NY/PE 또는 NY/LLDPE, PETP/PE와 PVDC에서 각각 7.6, 6.9, 그리고 14.1 mg/L이었다. 이러한 총이행량값은 국내 식품공전에 명시된 PE과 PVDC 재질에 대한 기준치인 150과 30 mg/L와 비교하여 매우 낮은 수준이었다. 조사된 거의 대부분의 포장재 시료들에서 Irganox 1010, Irganox 1076과 Irgafos 168같은 항산화제들이 검출되었다. 특정이행량 실험 결과 PVDC를 제외한 모든 시료들에서 Irganox 1076과 Irgafos 168이 이행된 것으로 확인되었는데 Ny/PE/LLDPE(15/25/50 ${\mu}m$) 시료로 Irganox 1076이 216.9 ${\mu}g/g$ 이행된 것이 가장 높은 값이었던 것으로 확인되었다. 조사된 시료들에서 가소제들은 모두 검출한계 이상으로 확인이 불가능하였으며, 과망간산칼륨소비량은 국내 기준치인 10 mg/L보다 훨씬 낮은 수준이었음이 확인되었다. 조사된 모든 재질내 카드뮴과 납의 함량은 국내 기준치인 100 mg/kg보다 매우 낮은 수준이었고 이행량은 검출한계 이하의 값을 보였다. 국내외 관련 법규에서의 국내 식품용 용기포장재에 대한 안전성과 관련한 재질과 용출실험의 기준치를 감안할 때 모든 차단성 합성수지식품 포장재 시료들은 조사된 항목에 대한 현행 기준 규격에 적합한 것으로 확인되었다.

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설비공학 분야의 최근 연구 동향: 2014년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air-Conditioning and Refrigeration Research: A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2014)

  • 이대영;김사량;김현정;김동선;박준석;임병찬
    • 설비공학논문집
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    • 제27권7호
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    • pp.380-394
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    • 2015
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2014. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) The research works on the thermal and fluid engineering have been reviewed as groups of heat and mass transfer, cooling and heating, and air-conditioning, the flow inside building rooms, and smoke control on fire. Research issues dealing with duct and pipe were reduced, but flows inside building rooms, and smoke controls were newly added in thermal and fluid engineering research area. (2) Research works on heat transfer area have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, pool boiling and condensing heat transfer and industrial heat exchangers. Researches on heat transfer characteristics included the results for thermal contact resistance measurement of metal interface, a fan coil with an oval-type heat exchanger, fouling characteristics of plate heat exchangers, effect of rib pitch in a two wall divergent channel, semi-empirical analysis in vertical mesoscale tubes, an integrated drying machine, microscale surface wrinkles, brazed plate heat exchangers, numerical analysis in printed circuit heat exchanger. In the area of pool boiling and condensing, non-uniform air flow, PCM applied thermal storage wall system, a new wavy cylindrical shape capsule, and HFC32/HFC152a mixtures on enhanced tubes, were actively studied. In the area of industrial heat exchangers, researches on solar water storage tank, effective design on the inserting part of refrigerator door gasket, impact of different boundary conditions in generating g-function, various construction of SCW type ground heat exchanger and a heat pump for closed cooling water heat recovery were performed. (3) In the field of refrigeration, various studies were carried out in the categories of refrigeration cycle, alternative refrigeration and modelling and controls including energy recoveries from industrial boilers and vehicles, improvement of dehumidification systems, novel defrost systems, fault diagnosis and optimum controls for heat pump systems. It is particularly notable that a substantial number of studies were dedicated for the development of air-conditioning and power recovery systems for electric vehicles in this year. (4) In building mechanical system research fields, seventeen studies were reported for achieving effective design of the mechanical systems, and also for maximizing the energy efficiency of buildings. The topics of the studies included energy performance, HVAC system, ventilation, and renewable energies, piping in the buildings. Proposed designs, performance performance tests using numerical methods and experiments provide useful information and key data which can improve the energy efficiency of the buildings. (5) The field of architectural environment was mostly focused on indoor environment and building energy. The main researches of indoor environment were related to the evaluation of work noise in tunnel construction and the simulation and development of a light-shelf system. The subjects of building energy were worked on the energy saving of office building applied with window blind and phase change material(PCM), a method of existing building energy simulation using energy audit data, the estimation of thermal consumption unit of apartment building and its case studies, dynamic window performance, a writing method of energy consumption report and energy estimation of apartment building using district heating system. The remained studies were related to the improvement of architectural engineering education system for plant engineering industry, estimating cooling and heating degree days for variable base temperature, a prediction method of underground temperature, the comfort control algorithm of car air conditioner, the smoke control performance evaluation of high-rise building, evaluation of thermal energy systems of bio safety laboratory and a development of measuring device of solar heat gain coefficient of fenestration system.

식품으로부터의 오염물질 섭취량 및 위해도 평가를 위한 대표식품 선정 (Developing Food List for Risk Assessment of Contaminants in Korean Foods)

  • 이행신;김복희;장영애;박선오;오창환;김지영;김희연;정소영;소유섭;서정혁;이은주;김초일
    • 한국식품과학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.660-670
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    • 2005
  • 본 연구에서는 식품으로부터의 중금속 및 잔류농약 섭취량 평가를 위하여 가장 근본적으로 요구되는 분석대상 식품을 선정하고자 하였다. 이에 따라 2001년도 11월 1일부터 12월 30일까지 실시한 [2001년 국민건강 영양조사 (영양조사부문)]에서 조사된 식품섭취량 자료와 2002년 3월, 6월, 9월의 세 차례에 걸쳐 조사된 [2002년 계절별 국민영양조사]의 식품섭취량 자료를 기초로 하여 우리 국민이 많이 섭취하는 식품, 자주 섭취하는 식품, 에너지 공급비율, 지역별, 성별, 계절 및 연령층별 섭취패턴, 중금속과 잔류농약 함량이 높을 것으로 추정되는 식품을 고려하여 대표식품을 선정하였다. 대표 식품은 우리 국민의 식품별 섭취량 누적비율 80%까지 포함된 식품 54종에 자주 섭취되는 식품 16종, 계절별/지역별/성별/연령별 식품섭취량이 고려된 11종, 에너지 공급비율이 반영된 3종이 추가된 84종을 기본목록으로 하였고, 여기에 중금속과 잔류농약 함량이 높은 것으로 알려진 식품 각각 17종과 23종이 추가됨으로써 중금속 분석품목은 101종, 잔류농약 분석품목은 107종이 최종 선정되었다. 중금속과 잔류농약 섭취량 분석을 위한 대표식품 목록에서의 식품군별 섭취량은 곡류가 각각 259.7g과 261.1g, 채소류는 중금속과 잔류농약이 각각 245g과 258g, 과일류에서도 중금속은 143.6g, 잔류농약은 148.7g 등으로서 각 식품군의 섭취비율은 전체자료로부터 산출된 식품군별 섭취비율과 비슷하게 선정되었다. 본 연구에서 분석대상으로 선정된 식품의 총량은 기본목록 84종 1,014.6g으로 전체 섭취량 1,215.3g의 83.5% 수준이었으며, 중금속 분석대상 식품은 1,040.9g, 잔류농약 분석대상 식품은 1,035.9g으로 각각 전체 평균섭취량의 85.6%와 85.2% 수준을 나타냈다. 이를 에너지 섭취량으로 환산하여 비교해 보면 선정된 대표식품의 기본목록은 1,541.5kcal로 전체 평균 에너지 섭취량 1,869.9kcal의 82.4%이며, 중금속과 잔류농약의 대표식품은 각각 1,586.9kcal와 1,558.0kcal로 전체 평균 에너지 섭취량의 84.9%와 83.3%수줄이었다.

환경 중 비소의 매체통합 노출평가 및 위해성평가 연구 (Exposure and Risk Assessments of Multimedia of Arsenic in the Environment)

  • 심기태;김동훈;이재우;이채홍;박소연;석광설;김영희
    • 환경영향평가
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    • 제28권2호
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    • pp.152-168
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    • 2019
  • 비소는 암 등의 질병 치료 및 생활용품 등의 원료로 사용되는 등 산업 활동 전반에 걸쳐 다양한 용도로 사용되어 온 원소이다. 그러나 토양 매립 폐기물 처리, 금속 제조 및 화석 연료의 사용 등으로 인해 환경 생태계를 오염시킬 수 있다. 특히 비소는 토양 및 미생물에 의한 자연적 요인과 산업활동과 같은 인위적 요인으로 발생 할 수 있어 환경매체 중에 광범위하게 존재하기 때문에 다른 원소에 비해 인체에 노출될 가능성이 크다. 따라서 본 연구는 기존의 단순농도 평가 및 단일 매체 중심의 오염원 관리의 단점을 극복하기 위해 다경로(흡입, 경구, 접촉 등)/다매체(대기, 수질, 토양 등) 거동 특성을 반영하여 인체 위해성 평가를 수행하였다. 결과적으로 노출경로별 비소가 인체에 가장 많이 노출되는 경로는 경구에 의한 기여도로 57~96 %를 차지했다. 상대적으로 다른 연령군에 비해 영유아에서 높은 노출량을 보였다. 이는 성인에 비해 체중이 적고 체표면적이 커서 유해물질에 더 많이 노출 될 수 있기 때문이다. 기존 연구에서 보고된 바와 같이, 비소는 경구 경로 중 먹는물의 기여도가 대부분의 연령층에서 주요 노출 경로를 보였다. 최종적으로 노출량 평가 결과에 근거하여 발암위해도 및 비발암위해도를 산정하였다. 산정결과 CTE 및 RME에 대한 발암위해도는 2.3E-05~6.7E-05의 범위로 모든 연령 군의 전체 시나리오에서 발암확률 1.0E-04을 초과하지 않았으므로, 발암위해를 무시할만한 수준으로 판단된다. 반면 RME에 대한 발암위해도는 6.4E-05~1.8E-04의 범위로써 영유아 및 미취학아동 군에서 1.3E-04~1.8E-04의 범위로 초과발암확률 1.0E-04을 초과하였다. CTE 및 RME에 대한 비발암위해도 결과는 위해지수가 각각 5.4E-02~1.9E-01, 1.5E-01~6.8E-01의 범위로 모든 연령 군의 전체 시나리오에서 위해지수 1을 초과하지 않았으므로, 비발암 위해성은 낮은 것으로 판단된다.

문명 금은광산 주변 논토양에서 As 및 중금속의 토양과 벼작물의 상관성 평가 (Correlation of Arsenic and Heavy Metals in Paddy Soils and Rice Crops around the Munmyung Au-Ag Mines)

  • 권지철;박현정;정명채
    • 자원환경지질
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    • 제48권4호
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    • pp.337-349
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    • 2015
  • 이 연구는 휴광된 문명광산 주변의 토양과 식물의 유기적 관계규명을 위해 토양시료를 왕수, 1 M $MgCl_2$, 0.01 M $CaCl_2$ 및 0.05 M EDTA 등 다양한 추출제로 전처리하여 As 및 중금속을 분석하였다. 화학분해 방법에 따른 함량은 왕수 > 0.01 M $CaCl_2$ > 1 M $MgCl_2$ > 0.05 M EDTA 순으로 나타났으며 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 보였다(p<0.01). 원소별 생물학적 농축계수(BAC)는 Cd, Cu 및 Zn 함량이 As와 Pb에 비해 상대적으로 높은 결과를 얻었다. 이 연구에서 식물농도에 영향을 주는 물리화학적 특성을 이용하여 단계별 다중선형회귀분석을 수행하였으며, 그 결과는 As 및 중금속의 농도 예측에 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 농가의 1일 평균 쌀소비량인 287 g을 적용하여 세계보건기구의 미량원소 1일 섭취 최대허용량과 비교한 결과 Cd와 As에서 각각 73.7%, 51.8%의 높은 섭취량을 보였다. 그러므로 현재까지 발현되지는 않았지만 광산주변 거주자들이 지역에서 재배된 쌀을 장기간 섭취할 경우 As 및 중금속 농축에 의한 건강의 악영향이 발생될 수 있으므로 적절한 처리가 요구된다.

금속광산지역 독성 중금속원소들의 인체 위해성 평가 (Human Risk Assessment of Toxic Heavy Metals Around Abandoned Metal Mine Sites)

  • 이진수;전효택
    • 자원환경지질
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    • 제37권1호
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    • pp.73-86
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    • 2004
  • 본 연구에서는 폐금속광산인 도곡 Au-Ag-Cu 광산과 화천 Au-Ag-Pb-Zn 광산을 대상으로 광산주변 광미, 토양, 자연수 및 농작물 시료를 채취하여 독성 중금속원소들의 오염수준을 규명하고, 토양에 대한 SBET분석을 통해 인체의 위에서 흡수되는 중금속들의 흡수비를 평가하고자 하였다. 또한 이들 지역 주민에 대한 인체 노출경로를 파악하여 독성 중금속들에 노출된 주민들의 건강에 미치는 악영향(독성 및 발암성)을 정량적으로 산출하는 위해성평가를 수행하고자 하였다. 도곡광산의 광미내 중금속의 평균함량은 218 As mg/kg, 90.2 Cd mg/kg, 3,053 Cu mg/kg, 9,473 Pb mg/kg, 14,500 Zn mg/kg 으로 매우 높은 함량을 나타내었다. 화천광산의 광미의 경우, 그 평균함량은 72 As mg/kg, 12.4 Cd mg/kg, 34 Cu mg/kg, 578 Pb mg/kg, 1,304 Zn mg/kg 으로 나타나, Cu를 제외한 원소들이 높은 함량을 나타내고 있다. 따라서 As 및 중금속을 다량 함유하고 있는 이들 광산의 광미들이 강우나 바람에 의해 하류로 유실됨으로써 주변 토양과 수계를 오염시키고 있다. SBET분석결과에 의하면, 화천광산의 논토양내 As, Cd, Zn의 인체흡수도는 각각 55.4%, 20.8%, 26.4%로 나타났으며, 도곡광산의 밭토양의 경우는 각각 40.8%, 37.6%, 33.0%로 나타나 As의 인체흡수도가 가장 높은 것으로 판단된다. 독성(비발암성)위해도 평가 결과, 화친광산에서는 As의 HI 지수가 5.38로, 도곡광산에서는 Cd처 Hl 지수가 3.257.1 이상으로 나타나 이 지역에 거주하는 주민들이 지속적으로 오염된 농작물(쌀알), 지하수, 토양을 섭취한다면 As 및 Cd에 대한 독성위해도가 발생할 가능성이 큼을 시사하고 있다. 발암위해도 평가 결과, 화천광산 지역의 쌀알 및 지하수(식수) 섭취를 통한 As의 초과 발암위해도가 각각 만명중의 8명 및 1명으로 높게 나타났다. 이는 US-EPA에서 제시한 허용발암위해도보다도 크므로 이 지역 주민들이 As에 의해 오염된 쌀알이나 지하수를 식수로 계속적으로 장기간 섭취하게 된다면 As의 발암성 확률이 크다고 판단된다.