• 멤브레인
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• 제32권2호
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• pp.100-108
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• 2022

다양한 산업 중에서 섬유 산업은 섬유 염색을 위해 가장 많은 양의 물을 사용하는데, 이는 여러 종류의 염료를 포함한 폐수의 방대한 배출로 이어진다. 염료의 제거를 위한 방법에는 오존 처리, 흡착 등의 다양한 처리 방법이 존재한다. 하지만 이러한 처리 방법은 폐수 재사용의 문제로 인해 처리 가격이 상승하기 때문에 성공적이지 못하다. 이에 대한 대안으로 막분리 공정이 폐수의 염료 처리를 위한 가장 적절한 기술로 보고되고 있다. 이때 사용되는 분리막은 고분자 분리막과 세라믹 분리막으로 나눌 수 있다. 세라믹 분리막의 장점에는 세척의 용이함, 긴 수명, 내열성, 내화학성, 그리고 기계적 안정성이 있다. 세라믹 분리막은 다양한 원료로 만들 수 있으며, 점토, 제올라이트, 플라이 애시와 같은 천연 재료는 저렴하고 구하기 용이하다. 본 리뷰에서 폐수처리는 크게 한외여과(ultrafiltration), 정밀여과(microfiltration), 그리고 나노여과(nanofiltration) 세가지 공정으로 나누어져 있다.

• 자원환경지질
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• 제54권2호
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• pp.285-297
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• 2021

전세계적으로 해체 대상 원자력 시설이 증가하고 있으며, 이러한 원자력 시설을 해체하게 되면 수십만 톤의 콘크리트, 토양, 금속 등의 폐기물이 발생한다. 따라서 고상 방사성 폐기물 감용 및 재활용 기술에 대한 기존 연구를 면밀히 검토할 필요가 있다. 폐콘크리트 미분말은 소성 및 분쇄와 같은 추가적인 공정을 통하여 재수화 반응이 일어나며, 시멘트 수화 반응 및 고화체 압축강도에 영향을 미치는 주요 화합물인 aluminate (C3A), C4AF, C3S, ��-C2S가 생성된다. 기존 연구를 통하여 폐콘크리트 미분말을 재생 시멘트로 재활용할 수 있음을 확인하였으나, 골재의 혼입으로 인한 고화체의 강도 저하와 같은 문제점에 대한 해결방안은 현재까지 연구되지 않았다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 산업부산물인 고로슬래그, 비산회를 성분 조정재로 혼합하여 재생 시멘트의 성능을 증진시키는 연구가 수행되었으며, 고화체의 압축강도가 증진되는 것을 확인하였다. 그러나, 폐토양을 재활용한 비소성 시멘트의 제조에 대한 연구는 많이 수행되지 않았다. 폐토양 내 함유된 일라이트와 제올라이트는 방사성 핵종에 대한 흡착능이 우수하며, 이를 고화재로 재활용하면 원전 해체 폐기물의 부피를 저감함과 동시에 방사성 폐기물을 안전하게 담지할 수 있는 효과를 도출할 수 있다. 이러한 이유에서 폐토양 내 점토 광물을 이용한 비소성 시멘트의 제조에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 기존에 수행된 국내외 연구를 통하여 원전 해체 폐기물인 콘크리트의 재생 시멘트로서 재활용 가능성 및 개선 방안과 더불어 폐토양 내 점토 광물을 이용한 비소성 시멘트 제조에 대한 연구 필요성에 대하여 고찰하였다.

• 생태와환경
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• 제44권1호
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• pp.31-41
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• 2011

유해 조류 제거를 위해 기 개발된 천연물질혼합제의 최적화 조건을 찾기 위해 다양한 환경조건에서 조류제거율 및 유기물 응집부상량을 조사하였다. 천연무질혼합제는 천연 식물체(상수리나무, 밤나무, 녹차 잎)와 광물질(황토, 맥반석, 제오라이트)을 단순 추출법을 이용하여 추출한 후 혼합한 물질로 비중이 낮은 유기물질을 응집시켜 부상시키는 특징을 갖는다. 실험은 농도 $0{\sim}1.0\;mL\;L^{-1}$, 광도는 $8{\sim}1,400\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$, 수온은 $10{\sim}30^{\circ}C$, pH는 7~10, 수심은 10~50 cm 그리고 조류종은 cyanobacteria, diatom, green algae의 조건 범위에서 각각 진행하였다. 실험결과 $0{\sim}1.0\;mL\;L^{-1}$ 농도에서 모두 80% 이상의 조류제거율을 나타냈으나 경제성과 안전성을 고려했을 때 가장 낮은 농도인 $0.05\;mL\;L^{-1}$가 적정 농도로 판단되었다. 광도는 $1,400\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$에서 약 93%, 수온은 $20{\sim}30^{\circ}C$에서 약 60~74%, pH는 7~9 사이에서 약 93%, 수심은 50 cm 이하 모든 수심에서 90% 이상, 조류종에서는 cyano bacteria가 우점하는 수체에서 약 86%로 각각 가장 좋은 조류제거율을 나타냈으며, 응접부상효과 역시 높게 나타났다. 이상의 실험에서 천연물질혼합제는 수중 부유물보다 조류의 제거에 더 효과적이었으며, 수중 조류나 부유물질의 크기가 효율에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 결국 천연물질혼합제는 수온이 상승하는 봄~여름(수온: $20{\sim}30^{\circ}C$), cyanobacteria와 green algae가 우점하는 수체에 적용 시 높은 효과를 나타낼 것으로 사료되며, 향후 현장 적용을 통한 효과 검증이 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.155-162
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• 2012

해수에 노출된 콘크리트 구조물은 시간의 경과에 따라 철근부식이 야기될 수 있으며, 이는 구조적인 성능저하로 진전된다. 1단계 연구에서 도출된 해수전착시스템의 개발을 통하여 2단계 연구에서는 해수전착 코팅된 철근 및 코팅철근을 사용한 RC 콘크리트 부재의 구조적, 내구적 성능이 평가되었다. 내구적 성능평가에서는 반전위 측정이 수행되었는데, 코팅된 철근은 일반철근의 35%수준의 부식속도를 가지고 있었으므로 높은 내부식성을 확보하고 있었다. 구조실험에서는 직접인장시험, 부착력시험, RC 부재를 이용한 휨 및 전단시험이 수행되었다. 인장강도 시험에서는 3.2%, 부착성능에서는 8.8%의 강도 증가가 코팅된 철근에서 평가되었다. RC보에 대한 실험에서는 최대하중 및 파괴형태는 두가지 경우에서 거의 동일하게 평가되었다. 해수전착된 시편은 철근주위에 콘크리트와 비슷한 화합물(수산화마그네슘, 탄산칼슘)이 형성되므로 부착력 및 강도를 일부 증가시키는 것으로 평가되었다. 해수전착철근은 피로, 내충격성, 장기침지실험 등을 통하여 성능이 입증되면 더욱 활발하게 사용될 것으로 사료된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제58권7호
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• pp.24.1-24.7
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• 2016

Background: Clinoptilolite is a natural zeolite with high adsorption capacity for polar mycotoxins such as aflatoxins. The efficacy of clinoptilolite in ameliorating the toxic effects of aflatoxicosis has been proven in monogastric animals, but there is no such evidence for ruminants. The aim of this study was to evaluate, under field conditions, whether the dietary administration of clinoptilolite in dairy cows could reduce the concentration of aflatoxin M1 ($AFM_1$) in bulk-tank milk, in farms with higher than or close to $0.05{\mu}g/kg$ of milk (European maximum allowed residual level). An objective of the present study was also to investigate the effect of particle size of clinoptilolite on aflatoxin binding. Methods: Fifteen commercial Greek dairy herds with AFM1 concentrations in bulk tank milk ${\geq}0.05{\mu}g/kg$ were selected. Bulk tank milk AFM1 was determined prior to the onset and on day 7 of the experiment. Clinoptilolite was added in the total mixed rations of all farms at the rate of 200 g per animal per day, throughout this period. Two different particle sizes of clinoptilolite were used; less than 0.15 mm in 9 farms (LC group) and less than 0.8 mm in 6 farms (HC group). Results: Clinoptilolite administration significantly reduced $AFM_1$ concentrations in milk in all farms tested at an average rate of 56.2 % (SD: 15.11). The mean milk $AFM_1$ concentration recorded on Day 7 was significantly (P < 0.001) lower compared to that of Day 0 ($0.036{\pm}0.0061$ vs. $0.078{\pm}0.0074{\mu}g/kg$). In LC group farms the reduction of milk $AFM_1$ concentration was significantly higher than HC group farms ($0.046{\pm}0.0074$ vs. $0.036{\pm}0.0061{\mu}g/kg$, P = 0.002). As indicated by the Pearson correlation, there was a significant and strong linear correlation among the milk $AFM_1$ concentrations on Days 0 and 7 (R = 0.95, P < 0.001). Conclusions: Dietary administration of clinoptilolite, especially of smallest particle size, at the rate of 200 g per cow per day can effectively reduce milk $AFM_1$ concentration in dairy cattle and can be used as a preventive measure for the amelioration of the risks associated with the presence of aflatoxins in the milk of dairy cows.

• 자원환경지질
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• 제36권6호
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• pp.557-561
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• 2003

적조구제효율이 높고 환경 친화적으로 적조를 방제시킬 수 있는 물질을 개발하기 위해 점토광물, 철 광물 및 제올라이트 등 단일광물에 대해 구제효율을 측정하였고, 그 결과를 황토와 비교하였다. 실험 조건은 해수와 각 광물의 분말을 10g/${\ell}$의 비율로 혼합 살포하였으며, 코클로디니움의 개체수가 $m{\ell}$ 당 3,000∼5,000 셀을 유지하는 조건하에서 10분, 30분, 60분이 경과한 후, 활동성 있는 적조생물의 개체수를 계수하였다. 측정결과, 일라이트, 캐올리나이트, 몬모릴로나이트 등의 점토광물과 적니, 합성제올라이트는 코클로디니움에 대한 구제효율이 84-92%범위로써 ‘황토’와 유사하였다. 비정질체와 적철석은 투입 30분 경과 후 구제효율은 99%에 달함으로써 가장 높은 구제효율을 나타내었다. 또한 적조구제효율은 대상물질의 화학조성과 pH에 무관하였으며 입도가 3∼50${\mu}m$ 범위일 때는 ‘황토’와 유사하지만 나노크기일 때는 탁월하였다. 위의 실험결과로부터 적조구제제로서 광물질을 사용할 때, 적조구제의 주요 매카니즘은 접촉 및 응집작용으로 판단되며 따라서 구제효율은 적용되는 물질의 비표면적에 정비례한다는 것을 지시한다.

• 한국균학회지
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• 제27권2호통권89호
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• pp.164-169
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• 1999

팽이버섯 재배에 있어 가장 문제되는 병해 중의 하나인 팽이버섯 세균성갈색무늬병(세균성갈반병)의 방제약제를 선발하기 위해 제오라이트입제, 키토산, 목초액, $Ca(OCl)_2$, NaOCl 등 5종의 약제를 공시하여 기내와 버섯재배사에서 시험을 수행한 결과, 목초액과 $Ca(OCl)_2$는 0.5% 농도에서 F. velutipes의 균사생장 억제력은 낮았으나, 병원세균인 P. tolaasii에 대해서는 현저한 생장억제력을 보여 팽이버섯 세균성갈색무늬병의 방제약제로 이용가능성이 있는 것으로 나타났다. 발병율은 무처리구에서 43.8%로 매우 높게 나타났으나, $Ca(OCl)_2$ 0.5% 처리구의 경우 14.6%로 가장 낮은 발병율을 보였고, 목초액 0.5% 처리구 및 $Ca(OCl)_2$ 1.0% 처리구에서 20% 내외, 그리고 목초액 1.0% 처리구에서 26.1%의 매우 낮은 발병율을 보였다. 또한 약제 처리농도의 경우 1.0% 보다는 오히려 0.5%의 저농도에서 억제효과가 높은 것으로 나타났다. 무처리구에 비해 처리구에서 품질이 현저히 향상되었으며, 수량도 30% 정도 증수되었고, 특히 $Ca(OCl)_2$ 1.0% 처리구의 경우 35.6%로 가장 높은 증수효과를 나타냈다. 그러나 발병억제율, 품질, 수량 등 전체적인 처리효과를 볼 때, 목초액보다는 $Ca(OCl)_2$가 상대적으로 더 유효하고, 약제별 사용농도는 $Ca(OCl)_2$ $0.5{\sim}1.0%$, 목초액은 0.5%의 농도가 본 병의 억제에 가장 유효한 것으로 나타났다.

• 한국광물학회지
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• 제15권4호
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• pp.259-272
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• 2002

이 연구는 제 3기층 퇴적분지 내에 분포하고, 유사한 지질환경에서 형성된 일본의 2개 광상 (Tsukinuno 및 Tomioka)과 국내 5개 광상(두산, 나아, 옥산, 동양 및 연일16호)에서 산출하는 7개 벤토나이트를 대상으로 광물학적 특성 및 물리화학적 특성을 비교하여 벤토나이트의 물성을 주 지배하는 요인에 대한 분석을 시도하였다. 연구 대상 시료들 중 츄키누노(Tsukinuno) 광석은 천연산 Na-형 벤토나이트이며 나머지는 모두 Ca-형 벤토나이트이다. 벤토나이트의 물성을 지배하는 가장 중요한 요인은 몬모릴로나이트 함량비이지만 모든 물성이 몬모릴로나이트 함량비만으로는 설명되지 않는다. 이는 여러 가지 요인들이 복합적으로 벤토나이트의 물성을 지배하기 때문이다. 점토광물류의 경우는 입도 분포가 물성을 지배하는 주요한 요인으로 알려져 있다. 입도 분포와 같은 물리적 요인을 동일시한다면 광물학적 요인이 우세하게 영향을 미친다. 벤토나이트의 주성분광물인 몬모릴로나이트의 함량비와 층 전하에 따라 몇 가지 물성은 지배된다. 특히 층 전하값은 몬모릴로나이트의 양이온 교환능과 메틸렌블루 흡착량을 크게 지배한다. 부성분광물로 산출하는 불석과 황철석의 함량비가 물성을 크게 지배하며, 불석이 우세하게 산출하는 광석은 강한 알카리성을 띠며 양이온 교환능을 상승시키나 팽윤도, 점도, 강도 등의 다른 물성을 저하시킨다. 황철석이 함유된 시료 는 생형 압축 강도와 습태 인장 강도 값을 극히 저하시킨다. 층간 교환성 양이온 종에 따라 물성이 크게 달라지며, Na-형 벤토나이트는 Ca-형 벤토나이트보다 극히 향상된 팽윤도 및 점도를 보이며 보다 강한 알카리성을 띤다. 또한 몬모릴로나이트 결정크기와 형태가 물성을 지배하는 요인이 되며, 결정도가 우수하여 결정크기가 크고 얇은 엽편으로 구성된 광석에서 비 표면적, 양이온 교환능, 점도, 팽윤도, 메틸렌블루 흡착량, 생형 압축 강도 및 습태 인장 강도를 향상시킨다. 국내산 두산 벤토나이트가 가장 우수한 물성을 보이는 주 요인은 높은 몬모릴로나이트 함량비와 우수한 결정도에 기인된 것으로 해석된다.

• 한국광물학회지
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• 제29권2호
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• pp.59-71
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• 2016

방사성 폐기물의 주요 성분 중 하나인 Cs의 자연에서 정출되는 제올라이트인 차바자이트(chabazite)에 대한 흡착 특성을 알아보기 위해 XRD, EPMA, EC, pH, ICP 분석방법을 이용하여 동정 및 화학성분 분석을 하였다. 그리고 추가적으로 양이온 교환능력을 확인하였고 시간과 농도에 따른 Cs 흡착 및 타 양이온($Li^+$, $Na^+$, $K^+$, $Rb^+$, $Sr^{2+}$)에 대한 경쟁흡착 실험을 실시하였다. 본 연구에 사용된 차바자이트의 화학식은 $Ca_{1.15}Na_{0.99}K_{1.20}Mg_{0.01}Ba_{0.16}Al_{4.79}Si_{7.21}O_{24}$였고 Si/Al 비율과 양이온 교환능력은 각각 1.50와 238.1 meq/100 g으로 측정되었다. 시간과 농도에 따른 Cs 흡착 등온 실험결과를 흡착 반응 속도 모델과 등온 흡착 모델에 적용해본 결과 각각 유사 2차 반응과 Freundlich 모델에 부합하였으므로 고체 표면에 흡착 물질이 2개 이상의 다중 흡착 층을 이루는 것을 알 수 있으며 모델로부터 유도되는 상수 값을 통해 차바자이트의 Cs 흡착 능력정도를 평가하였다. 경쟁 흡착 실험 결과 이온의 종류에 따라 이온 교환되어 차바자이트 내에 존재하는 Cs의 몰 분율에서 차이를 보였다. 각 양이온과 세슘과의 액체에서 고체 내로 흡착되는 경쟁 경향이 $Na^+$, $Li^+$, $Sr^{2+}$, $K^+$ 그리고 $Rb^+$ 순으로 선택성이 있었으며 이는 수화 직경의 순서와 유사한 양상을 보였다. Kielland 도시법을 이용하여 Cs과 타 양이온의 교환 평형관계를 도시해 보았을 때에는 $Sr^{2+}$가 가장 선택성이 높았으며 그 다음으로 $Na^+$, $Li^+$, $K^+$, $Rb^+$ 순으로 선택성이 나타났고 모든 타 양이온에 대하여 양의 값을 나타내었다. Kielland 도시법에서 나타나는 평형상수 값의 순서는 열역학 및 반응 속도론적인 의미를 내포하고 있으므로 수용액에서 공극 내로 들어가는 Cs은 $Sr^{2+}$과의 공존 시 선호도가 높다는 것을 알 수 있다. 이는 경쟁하고 있는 수화된 양이온 간의 직경 차이가 원인일 것으로 추측된다. 본 연구 결과는 차바자이트가 높은 Cs 친화력을 가지는 것을 보여줌으로써 방사성 물질로 오염된 물에서 Cs을 선택적으로 교환할 수 있음을 보여주고 있다.

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.367-376
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• 2022

본 연구는 섭입대 환경에서 다양한 액체들과 제올라이트와의 반응을 이해하기 위한 선행단계로, 섭입대 내 대표 제올라이트 중 하나인 스틸바이트(NaCa₄(Al₉Si₂₇)O₇₂·28(H₂O))의 압축거동을 관찰하였다. 물과 NaHCO₃ 용액을 매개체로 사용하였으며, 상압에서 최대 2.5 GPa까지 가압하였다. 1.0 GPa 이하에서는 두 실험 모두 0.001~0.004 GPa^-1 범위의 낮은 선형압축률과 220(1) GPa의 높은 체적탄성률을 보였다. 이는 물분자 또는 양이온이 스틸바이트의 채널 내부로 유입되면서 구조가 매우 치밀해졌기 때문으로 추측된다. 반면, 1.0 GPa 이상에서는 두 실험의 경향이 다르게 관찰되었다. 물의 실험에서는 c축, NaHCO₃의 실험에서는 b, c축의 선형압축률이 모두 0.006(1) GPa^-1으로 급격하게 증가하였다. 체적탄성률은 물과 NaHCO₃의 실험에서 각각 40(1), 52(7) GPa의 값을 보여, 1.0 GPa 이전과 비교했을 때 압축률이 4배 이상 높아졌다. 이는 1.0 GPa 이상의 압력에서 압력매개체 내 물이 얼기 시작하면서 스틸바이트 내부로 유입이 멈추었고, 단지 채널 내에서 양이온 및 물분자가 이동함에 따라서 생기는 현상으로 판단된다. 특히 NaHCO₃의 실험에서는 소듐 양이온이 치환됨에 따라 구조 내부의 분포가 달라졌을 것으로 추측되며, 이는 (001)과 (020)피크의 상대강도 비율이 물의 실험과 다른 경향으로 나타난 것을 근거로 예상해볼 수 있다.