• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1180-1185
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• 2005

본 연구에서는 철이 주성분 이면서 다양한 금속산화물의 조성을 갖는 채광물질인 철광사(Iron Sand)를 구리 혹은 납을 함유한 합성폐수 처리에 대한 적용성을 조사하였다. 먼저 철광사의 내산성을 조사하기 위해 pH $2{\sim}4.5$ 범위에서 철 및 알루미늄의 용출특성을 조사였을 때, 가장 많은 조성을 갖는 철의 용출량은 강산성인 pH 2에서도 수질오염 배출기준 이하로 나타났다. 알루미늄의 경우 pH 2에서는 상당량의 용출현상이 나타났지만 pH 3 이상에서는 용출농도가 급격히 감소하였다. 이러한 내산성 실험결과는 철광사를 pH 3 이상에서의 폐수처리에 적용하는 데는 큰 문제가 없는 것을 제시한다. 철광사의 중금속 흡착능력을 조사하기 위해 구리 및 납을 흡착질로 사용하고 실험실 규모의 회분식 흡착실험과 칼럼 여과실험을 실시하였다. pH 5에서 철광사에 의한 구리이온의 제거는 반응초기 시간대에 빠르게 이루어졌으며 2시간이 경과되었을 때 구리 주입량의 50%가 제거되었으며 24시간 경과 후에 거의 완전한 흡착평형에 도달하였다. 철광사에 대한 Cu(II) 및 Pb(II)의 흡착은 pH 2 이상에서 증가되기 시작하였으며 pH 6 이상에서는 거의 모든 흡착질들이 제거되는 전형적인 양이온형 흡착경향을 보였다. 철광사에 대한 구리 및 납 흡착질의 농도비 변화에 따른 흡착등은 실험결과, 구리 및 납의 최대 흡착량은 각각 2,170 mg/kg 및 3,450 mg/kg으로 나타났다.

• 한국토양환경학회지
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• 제2권3호
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• pp.49-57
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• 1997

천연 토양 속에 많이 존재하는 철광식인 goethite, magnetite와 과산화수소수를 이용해 펜톤 유사 반응(Fenton-like oxidation)을 유도하여 디젤과 등유로 각각 오염된 모래(silica sand)를 회분식 시스템으로 처리하여 보았다. 과산화수소수의 농도(0%, 1%, 15%), 초기 오염물의 농도(0.2, 0.5, 1.0g디젤, 등유/kg 모래), 그리고 철광석(iron minerals)의 양(0, 1, 5wt% magnetite or goethite)을 달리하여 반응조건들을 조사하였다. 모래-철광석-$H_2O$$_2$system에서의 오염물의 분해는 잔존 Total Petroleum Hydrocarbon(TPH)의 농도를 분석하여 확인하였다. 디젤이 silica sand에 오염된 경우(1.0g오염물/kg soil, 5wt% magnetite)에 과산화수소수의 농도를 0%, 1%, 그리고 15%로 달리하여 본 결과 8일후 각각 0%, 25%, 60%의 TPH 감소를 보였다. 철광석의 양이 lwt%에서 5wt%로 증가되었을 경우, 오염물의제거량이 magnetite의 경우 16%, goethite의 경우 13.1%만큼 증가하였다. 등유가 사용된 경우에 있어서의 오염물 분해는 디젤이 사용된 경우와 비슷하게 나타났다. 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 사료된다. 그리하여 goethite system에서 과산화수소수가 적게 소모되어 magnetite system보다 나은 처리효율을 가지는 것으로 나타났다. 이 연구의 결과를 통하여 볼 때 천연토양속에는 magnetite와 goethite같은 철광석이 함유되어 있으므로 별도의 철성분 첨가없이 과산화수소수의 처리만으로도 석유로 오염된 토양의 처리가 가능할 것으로 보인다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권7호
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• pp.833-838
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• 2007

본 연구에서는 양전하를 띤 여재 입자에서 박테리아의 부착 및 이동에 관한 연구를 위하여 회분 및 칼럼실험을 수행하였다. 본 실험에 사용된 박테리아는 E. coli ATCC 11105(길이: 2.2 ${\mu}m$ 직경: 0.6 ${\mu}m$)이었고, 여재는 석영모래(입경분포: 0.5-2.0 mm, 평균 입경: 1.0 mm)와 철코팅 모래이었다. 회분실험결과에 의하면 철코팅 함량이 증가함에 따라, 박테리아의 부착량이 증가하는 것으로 나타났다. 철코팅 모래의 함량 0%(석영모래 100%)에서는 약 46% 정도의 박테리아가 부착되었고, 철코팅 모래의 함량 100%(석영모래 0%)에서는 약 97% 정도의 박테리아가 부착되었다. 칼럼실험결과 또한 철코팅 함량이 증가함에 따라, 박테리아의 부착량이 증가하는 것을 보여주고 있다. 철코팅 모래의 함량이 0에서 100%로 증가함에 따라 박테리아의 부착량이 8에서 94%로 증가하였다. 본 연구의 실험결과를 통해 양전하를 띤 여재 입자가 박테리아의 이동에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.314-317
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• 2003

The overall objective of the adsorption study of arsenic was to elucidate the ability of iron coated sand(ICS), synthesized in the laboratory, to remove arsenic from polluted waters. Batch tests were conducted to provide a relation between arsenic removal and iron content of ICSs. The ICS, developed in the laboratory by coating iron onto the surface of ordinary sand by a simple and easy process has proved as an effective medium for use in removal of arsenic from waters over a wide range of particle sizes of ICS. The composite media is inexpensive to prepare and could serve as the basis of a useful arsenic removal process in variety settings.

• Advances in concrete construction
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• 제6권5호
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• pp.545-560
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• 2018

The ever-increasing cost of natural sand and the environmental impacts of extracting manufactured sand (quarry sand) calls for exploring the potential to use alternative materials as fine aggregates in concrete. Copper slag and ferrous slag are industrial by products obtained from the smelting process of copper and iron respectively. A large quantity of copper slag and ferrous slag end up being disposed as waste in landfills and this poses a serious threat to the environment. Copper slag and ferrous slag have similar physical and chemical properties as natural sand and also exhibit pozzolanic activity. This paper studies the technical feasibility of industrial by-products such as copper slag and ferrous slag to replace the fine aggregate in concrete by evaluating the workability, strength and durability characteristics of concrete. The test results indicate that the strength properties are not affected by 40% or 100% replacement of quarry sand with iron slag or copper slag. However, 40% replacement of quarry sand with iron slag or copper slag in concrete is recommended considering the durability aspects of concrete.

• 보존과학회지
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• 제27권3호
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• pp.333-344
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• 2011

철제유물의 보존처리 과정 중 표면 이물질 제거는 유물의 원형을 찾아주는 중요한 단계이다. 현재 표면 이물질 제거 시 가장 많이 사용하는 sand blaster (air brasive)의 경우, 분사되는 유리가루는 인체에 유해하고 환경오염을 유발하는 주요한 물질이다. 그러므로 이런 문제점을 보완하기 위해 타 산업분야에서 친환경세정장비로 많이 쓰이고 있는 $CO_2$ snow cleaning을 철제유물 표면 이물질 제거에 적용하여 비교·연구 하였다. 실험은 부식시험편과 철제유물에 sand blaster와 $CO_2$ snow cleaning을 적용하여 비교 분석하였다. 부식시험편의 경우, sand blaster와 $CO_2$ snow cleaning 방법 모두 이물질 제거 정도, 표면 거칠기, 색도 측정 결과가 유사하게 나타났으며, 특히 SEM을 통해 $CO_2$ snow cleaning을 적용한 부식시험편은 sand blaster에 비해 표면을 마모시키지 않는 것을 확인하였다. 또한 철제유물에 적용한 경우, $CO_2$ snow cleaning의 power nozzle은 sand blaster에 비해 표면을 마모시키지 않고 고른 표면을 유지하는 등 세정효과가 우수하게 나타났다. 그리고 X-ray촬영을 통해 이물질 제거 전과 후 금속 내부의 구조적 변화는 없음을 관찰하였다. 결론적으로 sand blaster와 $CO_2$ snow cleaning의 power nozzle은 이물질 제거 효과가 유사함을 확인할 수 있었다. 그러나 $CO_2$ snow cleaning의 power nozzle을 철제유물에 적용하여도 sand blaster와 유사한 효과는 얻을 수 있으나, 분사압력이 높을 경우 철제 유물이 손상될 우려가 있으므로 유물 내부 상태에 따라 적용여부를 판단해야 함을 본 실험을 통하여 알 수 있었다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제53권2호
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• pp.4-23
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• 2020

이 연구는 우리나라 철 주조기술의 다양성과 기술 체계를 규명하기 위한 목적으로 진행되었으며, 이를 위해 고문헌 조사 및 유물 분석, 제작 도구와 제작 기술에 대한 현지 조사 그리고 주조와 거푸집에 사용된 재료의 과학 분석 등을 실시하였다. 불미기술은 송풍구인 풀무를 이용하여 주철을 녹인 뒤 그 쇳물을 토제 거푸집에 부어 주물을 완성하는 철 주조기술로 현재 유일하게 제주도에서만 전승되고 있는데, 모래 거푸집을 사용하는 육지와 비교해 토제 거푸집을 사용하고 있다는 것이 큰 차이점이라 할 수 있다. 무쇠솥 주조기술에는 석비레, 모래, 점토 등을 섞어 만든 모래 거푸집을 이용한 주물사주조법(鑄物砂鑄造法)과 점토에 볏짚과 갈대 등을 섞어 만든 토제 거푸집을 이용한 도토주조법(陶土鑄造法)이 사용되고 있다. 주물사주조법에 의한 무쇠솥 주조는 거푸집 만들기, 속심 제작, 쇳물 작업, 거푸집에 쇳물 붓기, 완성품 다듬기 등 5단계의 작업공정을 거치며, 도토주조법에 의한 무쇠솥 주조는 거푸집 만들기, 거푸집 굽기, 질먹 입히기, 쇳물 작업, 쇳물 붓기, 완성품 다듬기 등 크게 6단계의 작업 공정으로 이루어진다. 두 주조법은 거푸집의 재료, 거푸집을 불에 굽고 질먹을 입히는 제작 공정에서 차이를 보인다. 이번에 연구한 불미기술은 토제 거푸집 무쇠솥 주조로 진흙 채취 및 반죽, 거푸집 제작, 초벌 굽기, 화적모살 및 질먹 바르기, 건조 및 비얄질, 거푸집 합장, 둑(용광로)제작, 재벌 굽기, 제련, 쇳물 붓기, 주물 다듬기 등 단계별 주조 공정에 사용된 재료 및 도구 분석과 제작 기술에 담겨진 과학 기술 원리를 규명하여 우리 고유 철 주조기술의 기술 체계를 밝혀 보았다. 그리고 무쇠솥 도토주조를 위해 이용한 재료와 완성품을 과학 분석한 결과, 거푸집은 주성분이 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃으로 이루어진 진흙과 모래이고, 이형재는 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, K₂O가 함유된 흑연이며, 완성된 무쇠솥의 미세 조직은 시멘타이트(Fe₃C)와 펄라이트(페라이트와 시멘타이트의 층상 구조)로 이루어진 백주철 조직임을 확인하였다.

• Environmental Engineering Research
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• 제15권3호
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• pp.149-156
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• 2010

The objective of this study was to investigate microbial removal using layered double hydroxides (LDHs) and iron (hydr)oxides (IHs) immobilized onto granular media. Column experiments were performed using calcium alginate beads (CA beads), LDHs entrapped in CA beads (LDH beads), quartz sand (QS), iron hydroxide-coated sand (IHCS) and hematite-coated sand (HCS). Microbial breakthrough curves were obtained by monitoring the effluent, with the percentage of microbial removal and collector efficiency then quantified from these curves. The results showed that the LDH beads were ineffective for the removal of the negatively-charged microbes (27.7% at 1 mM solution), even though the positively-charged LDHs were contained on the beads. The above could be related to the immobilization method, where LDH powders were immobilized inside CA beads with nano-sized pores (about 10 nm); therefore, micro-sized microbes (E. coli = 1.21 ${\mu}m$) could not diffuse through the pores to come into contact with the LDHs in the beads, but adhere only to the exterior surface of the beads via polymeric interaction. IHCS was the most effective in the microbial removal (86.0% at 1 mM solution), which could be attributed to the iron hydroxide coated onto the exterior surface of QS had a positive surface charge and, therefore, effectively attracted the negatively-charged microbes via electrostatic interactions. Meanwhile, HCS was far less effective (35.6% at 1 mM solution) than IHCS because the hematite coated onto the external surface of QS is a crystallized iron oxide with a negative surface charge. This study has helped to improve our knowledge on the potential application of functional granular media for microbial removal.

• 대한환경공학회지
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• 제31권4호
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• pp.287-293
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• 2009

본 연구에서는 칼럼실험을 이용하여 석영모래와 철피복 모래에서 박테리아(Escherichia coli, Bacillus subtilis, 그리고 Staphylococcus aureus)의 부착 및 탈착에 미치는 이온강도의 영향을 조사하였다. 실험결과, 철피복 모래에서는 이온강도가 1 mM에서 100 mM로 증가함에 따라 질량회수율이 일정(E. coli = 13.7${\pm}$0.5%, B. subtilis = 9.8${\pm}$1.3%, S. aureus = 13.0${\pm}$2.1%)한 반면, 석영모래에서는 80.7%에서 45.3%로 감소하였다(S. aureus). 용출용액의 이온강도가 100 mM에서 0.1 mM로 감소함에 따라, 석영모래에서는 평균 39.1%의 박테리아 탈착이 일어났지만, 철피복 모래에서는 탈착이 관찰되지 않았다. 철피복 모래에서 관찰된 이러한 현상은 박테리아와 철피복 모래사이의 inner-sphere complexes(이온강도의 영향을 받지 않는)에 의한 결합 때문이다. 본 연구는 박테리아와 표면변형 다공성 여재의 상호작용에 대한 지식을 증진시킨다.

• 한국산업보건학회지
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• 제16권1호
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• pp.27-35
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• 2006

The aim of this study was to identify the sources of benzene detected in airborne of casting workplace where benzene was not used as raw material. We have identified benzene by GC/FID and GC/MSD. In this pilot test, small size iron chamber(diameter 30 cm, height 20 cm) was used. As the raw materials, new sand, recovered sand, and mixed casting sand(new sand + solidifying agent + organic resin + coating material) was tested, respectively. In the new sand benzene was not detected, but in the recovered sand and the mixed casting sand was detected. Xylenesulfonic acid(solidifying agent), one of the mixed casting sand ingredients was thought to product benzene by thermal decomposition above $400^{\circ}$..., but the other raw materials(organic resin and coating material) were thought not to product benzene. In this experiment, the most of benzene by thermal decomposition was produced within 1 hour after pouring the iron solution($1560^{\circ}$...) in small size iron chamber. When the mixed casting sand with coating material was used, the concentration of the produced benzene was average 2.91 ppm(range 1.98~3.72 ppm), and without coating material, benzene concentration was average 0.11 ppm(range 0.08~0.14 ppm).