• 한국농공학회논문집
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• 제50권2호
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• pp.45-52
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• 2008

Contaminant transport has been widely studied in rigid porous media, but there are some cases where a large volumetric stain occurs such as dewatering of dredged contaminated sediment, landfill liner, and in-situ capping. This paper presents a numerical investigation of contaminant transport coupled with large strain consolidation. Consolidation test was performed with contaminated sediments collected in Gary, Indiana, U.S. to obtain constitutive relationships, which are required for numerical simulations. Numerical results using CST2 show an excellent agreement with measured settlement and excess pore pressure. CST2 is then used to simulate contaminant transport during and after in-situ capping. Numerical simulations provide that transient advective flows caused by consolidation significantly increase the contaminant transport rate. In addition, the numerical simulations revealed that active capping with Reactive Core Mat (RCM) significantly decelerates consolidation-induced contaminant transport.

• 한국농공학회논문집
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• 제56권3호
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• pp.11-17
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• 2014

We investigated the applicability of steel slag as a capping material in order to minimize phosphorus(P) release into seawater. Steel slag is a byproduct from the iron and steel industries and the use of steel slag has some advantages in respect of both cost and environmental concern. P removal by steel slag were studied in a batch system with respect to changes in contact time and initial concentration. Kinetic adsorption data were described well by pseudo 2nd order model, indicating rate limiting step for P adsorption to steel slag is chemical sorption. Equilibrium adsorption data fitted well to Langmuir isotherm model which describes for single layer adsorption. The maximum P adsorption capacity of steel slag was 7.134 mg-P/L. Increasing the depth of steel slag produced a positive effect on interruption of P release. More than 3 cm of steel slag was effective for blocking P release and 5 cm of steel slag was recommended as the depth for capping of P contaminated marine sediments. Increasing P concentration and flow rate had a negative effect on P removal ratio. It was concluded that the steel slag has a potential capping material for blocking P release from marine sediments.

• 한국물환경학회지
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• 제33권4호
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• pp.409-415
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• 2017

This study aims to evaluate the effect of capping materials on blocking pollutant elution from contaminated sediment to water body. Experiments were carried out under conditions in which the elution rate was intensified artificially using compost with high concentration of organic compound and nutrient salts instead of sediments. Activated carbon (AC), modified activated carbon (MAC), P. putida immobilized activated carbon (PBAC) and effective microorganisms immobilized activated carbon (EBAC) were used as capping materials. Zeolite (ZT) and two kinds of commercially available microorganisms immobilized zeolite products (ZC, ZN) were used for comparison experiment. The elution rate of organic compound, nitrogen and phosphorus were compared with that of control experiment. The experiments were conducted for 56 days. Concentrations of chemical oxygen demand, total nitrogen, and total phosphorus were measured to use the comparison of release rate of organic compound, nitrogen and phosphorus. From the experimental results, AC based materials showed better performance to block the elution of organic compound and nitrogen than ZT based materials. Although ZT based materials were more effective than AC and PBAC to block phosphorus, MAC and EBAC showed the best performance of phosphorus elution blocking among the all candidate materials. In conclusion, EBAC is considered as the most effective capping materials, because organic compound, nitrogen and phosphorus will be degraded continuously by EM in the long term.

• 한국항해항만학회지
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• 제39권4호
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• pp.335-344
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• 2015

본 연구에서는 반응성 피복소재인 제올라이트, 몬모릴로나이트, 제강슬래그의 피복두께에 따른 오염된 해양퇴적물 내 중금속 용출 차단 효율을 평가하였다. 실험결과, As의 용출차단에는 제올라이트, 몬모릴로나이트, 제강슬래그 모두 효과적이지 못하였다. 제올라이트는 Cr 용출 차단에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났지만, 몬모릴로나이트 5 cm 피복은 Cr 용출 차단에 매우 효과적이었다. As 및 Cr과는 대조적으로 Cd, Ni, 그리고 Pb은 미피복 퇴적물에서 조차 용출되지 않았다. Cu와 Zn은 피복 조건에 따른 영향이 가장 뚜렷한 중금속이었다. Cu의 용출은 몬모릴로나이트 피복 두께 1 cm 이상 그리고 제올라이트 피복 두께 3 cm 이상에서 효과적으로 차단되었다. 해양퇴적물에서 Zn의 용출은 모든 피복 물질에서 효과적이었다. 본 연구를 통해서 제올라이트, 몬모릴로나이트, 제강슬래그를 오염된 해양퇴적물에서 Cr, Cu, Zn의 용출 차단을 위한 효과적인 피복소재로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2018년도 공동국제학술발표회
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• pp.124-124
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• 2018

• 대한환경공학회지
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• 제36권8호
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• pp.554-560
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• 2014

해양오염퇴적물 정화를 위한 몬모릴로나이트의 피복소재 적용성 평가를 위하여 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착특성을 알아보고자 동적흡착, 평형흡착, pH, 흡착제 주입량, 이온경쟁, 타 흡착제 복합사용 그리고 해수에서의 흡착특성을 살펴보았다. 동적흡착실험 결과 50 mg/L의 농도에서는 1시간대에 흡착평형을 나타내었고, 300 mg/L의 농도에서는 3시간대 흡착평형을 나타내었다. Freundlich 모델과 Langmuir 모델을 적용한 결과 다층흡착을 가정한 Freundlich 모델이 $PO{_4}{^{3-}}$의 평형 흡착에 더 잘 부합하였고, $PO{_4}{^{3-}}$의 흡착은 pH가 낮을 때 높은 흡착경향을 나타내었다. 이는 높은 pH에서는 OH-가 경쟁관계를 형성함으로 판단된다. 이온 경쟁관계 실험 결과 질산, 황산, 중탄산 모두 몬모릴로나이트의 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착에 영향이 미비한 것으로 나타났다. 몬모릴로나이트는 적니와 제강슬래그를 혼합하여 사용하는 것보다 단일 사용하였을 때 $PO{_4}{^{3-}}$ 제거에 더 효과적이었다. 해수에서의 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착특성을 살펴본 결과 담수에서의 흡착량 보다 높은 결과를 나타내었고 이는 해수 내 존재하는 칼슘이온 등의 결과로 판단된다. $PO{_4}{^{3-}}$ 용출 수조실험결과 몬모릴로나이트 피복 수조는 실험 14일까지 $PO{_4}{^{3-}}$이 측정되지 않았다. 몬모릴로나이트는 수용액중 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착 제거에 효과적인 피복소재로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권8호
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• pp.470-477
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• 2017

본 연구에서는 유기물 및 영양염류로 오염된 해양퇴적물 정화를 위한 석회석, 모래, 제올라이트 피복 공법의 적용성을 평가하였다. 수조 실험을 위한 퇴적물 및 해수 시료는 평택항에서 채취하였으며, 채취된 시료 위에 석회석, 모래, 제올라이트를 1 cm 또는 3 cm 두께로 피복하였다. 63일 동안 수층의 수소이온 농도(pH), 전기전도도(EC), 용존 산소(DO), 화학적 산소 요구량(COD), 총질소(TN), 총인(TP)을 측정하였다. 평택항 퇴적물을 분석한 결과 유기물과 총질소 오염이 높게 나타났다. 미피복 수조에서는 실험 시작 후 10일 이내에 DO가 고갈되었지만, 제올라이트 3 cm 피복을 제외하고 모든 피복 조건에서는 실험 기간 동안 용존 산소는 2 mg/L 이상 유지되었다. COD의 용출 차단 효율은 제올라이트 1 cm > 석회석 1 cm > 석회석 3 cm > 모래 3 cm ${\cong}$ 제올라이트 3 cm ${\cong}$ 모래 1 cm 순으로 나타났다. 질소의 용출 차단에는 제올라이트 피복이 효과적이었다. T-P는 미피복 및 피복 수조 모두에서 나타나지 않았다. 본 연구 결과 제올라이트는 유기물 및 질소 농도가 높은 오염퇴적물 정화를 위한 피복 소재로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권2호
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• pp.51-58
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• 2017

본 연구에서는 오염퇴적물의 원위치 피복을 위한 소재의 적용성 평가를 위해 양이온교환용량이 다른 제올라이트의 중금속 흡착특성을 평가하였다. 실험을 위해 양이온교환용량이 높은 제올라이트(HCzeo, 163.74 cmol/kg), 중간 값의 양이온교환용량의 제올라이트(MCzeo, 127.20 cmol/kg), 양이온교환용량이 낮은 제올라이트(LCzeo, 70.62 cmol/kg)를 사용하였다. 비표면적을 측정한 결과 HCzeo ($59.43m^2/g$) > MCzeo ($52.10m^2/g$) > LCzeo ($10.12m^2/g$)순으로 높은 결과를 나타내었다. 광물학적 조성 분석을 위해 XRD 측정결과 LCzeo는 quartz와 albite로 구성되었고 MCzeo와 HCzeo의 구성광물은 quartz, albite와 더불어 clinoptilolite, heulandite, mordenite도 측정되었다. HCzeo, MCzeo, LCzeo를 이용한 Cd, Cu, Ni, Zn의 동역학적 흡착실험 결과 실험 6시간대에 흡착 평형에 도달하였다. 평형흡착실험 결과 Cd과 Zn의 흡착은 제올라이트의 양이온교환용량에 따라 증가하였지만 Cu와 Ni의 흡착은 양이온교환용량에 따라 증가하는 경향을 보이지 않았다. 이에 따라 오염퇴적물의 원위치 피복적용에 있어 Cd과 Zn으로 오염된 지역은 양이온교환용량이 높은 제올라이트의 피복적용이 효과적이지만 Cu와 Ni로 오염된 지역의 경우 가격이 저렴한 양이온교환용량이 낮은 제올라이트를 적용하여도 무방할 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제32권2호
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• pp.216-221
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• 2016

The adsorption characteristics of mixed heavy metals (Cr(III), As(VI)) in aqueous solution were investigated using a sediment amendment composite. Sediment amendment composite was composed of clean sediment (40%), zeolite (20%), recycled aggregate (10%), steel slag (10%), oyster shell (10%), and cement (10%). The experimental results showed that the adsorption equilibrium was attained after 180 mins. Heavy metal adsorption was characterized using Freundlich and Langmuir equations. The equilibrium adsorption data for the sediment amendment composite better fitted with the Langmuir model than the Freundlich model. The maximum adsorption capacity of Cr(VI) (36.07 mg/g) was higher than As(III) (25.54 mg/g); and the adsorption efficiency of the Cr(VI) and As(III) ions solution decreased with decreasing pH from 2 to 10. The collective results suggested that the sediment amendment composite is a promising material for a reactive cap that controls the release of Cr(VI) and As(III) from contaminated sediments.