• 대한토목학회논문집
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• 제32권1B호
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• pp.85-91
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• 2012

영가철을 이용한 투수성 반응벽체는 지하수를 처리하는 원위치정화기술로 국내외적으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 기존 영가철을 이용한 투수성 반응벽에 직류전원을 공급하여 효율이 향상된 TCE 처리기술 개발을 목적으로 하였다. 주문진규사로만 충진한 컨트롤컬럼, 영가철과 주문진규사로 충진한 영가철컬럼(영가철:주문진규사 = 1:2(v/v)) 그리고 영가철 컬럼에 직류전원을 공급한 복극전기분해컬럼, 이 세 컬럼의 운전을 통해 TCE 분해효율을 비교하였다. 실험 결과, 영가철를 충진하고 직류전원을 공급한 복극전기분해컬럼이 영가철만을 사용한 컬럼에 비해 높은 TCE의 환원효율을 나타내었다. 이는 영가철 입자가 미세전극으로 작용하여 전자의 이동을 촉진시킨 것에 기인한 것으로 보인다. 따라서 영가철이 반응매질로서의 역할만 할 때보다 반응매질의 역할과 동시에 전극으로서 작용했을 때, TCE 분해효율이 더 높게 나타났음을 알 수 있었다.

• 한국광물학회지
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• 제30권4호
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• pp.173-178
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• 2017

본 연구는 알루미나 기반의 기능성 세라믹 필터의 물리적 특성(강도와 기공률)에 대하여 소결온도와 영가철(ZVI) 함량의 영향을 파악하는 것이다. 기능성 세라믹 필터의 제조공정은 다양한 소결온도($1150^{\circ}C$, $1250^{\circ}C$)와 ZVI 함량(10, 20, 30, 50%)조건에서 수행하였다. 소결온도와 ZVI 함량의 증가됨에 따라 기능성 세라믹 필터의 강도는 증가하였지만 기공률은 감소하였다. 기능성 세라믹 필터의 강도와 기공률은 50%의 ZVI 함량과 $1250^{\circ}C$의 조건에서 각각 99.01 MPa과 34.5%로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권3호
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• pp.157-162
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• 2006

본 연구는 비소로 오염된 물을 영가 철을 이용하여 복원하는 과정에서 영가 철의 비소 제거에 영향을 미치는 환경인자 간의 특성을 파악하고 기기분석을 통해 영가 철에 의한 비소의 흡착 반응기작을 구명하고자 수행되었다. 영가 철에 의한 As(V)의 흡착은 Langmuir 등온흡착 모델에 부합하였으며 As(V)의 흡착량은 반응 수용액의 pH가 낮을수록(pH 3: 2.05, pH 5: 1.82, pH 7: 1.24, pH 9: 1.03 mg As/g $Fe^0$), 그리고 온도가 증가할수록($15^{\circ}C$ : 1.59, $25^{\circ}C$ : 1.81, $35^{\circ}C$ : 1.93 mg As/g $Fe^0$) 증가하였다. 반응기작을 규명하기 위하여 SEM-EDS 분석을 수행한 결과, 반응 전의 영가철 표면은 부드럽고 큰 결정 형태를 나타내었으나 반응 후에는 매우 거칠고 작은 입자 형태를 나타내었다. 반응 후 영가 철의 조성물 분석결과, 영가 철 표면에 비소가 흡착됨을 알 수 있었다. 반응 전 후 영가 철의 결정구조 XRD를 이용하여 조사한 결과, $Fe^0$는 반응 후 $Fe_2O_3$ 및 FeOOH로 변화되었으며 As는 $FeAsO_4{\cdot}2H_2O$의 형태로 불용화 됨을 알 수 있었다. 이상의 결과에서 비소오염에 불용화 적용방법으로 영가 철을 사용 시 pH 및 온도 조건 등을 고려하여 현장에 적용해야 될 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.395-398
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• 2003

Geosynthetic Clay Liners(GCLs) have been widely used as hydraulic barrier in landfills and remediation projects of contaminated sites. The aim of this research is to modify GCLs for effective removal of contaminants. We perform the free swell test, hydraulic conductivity test, and contaminants (TCE, hexavalent chromium, and nitrate) removal test on the bentonite-ZVI mixture with various ZVI content. As the ZVI content increased, contaminants removal efficiencies and swell volume increased, and hydraulic conductivity decreased.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권4호
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• pp.33-40
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• 2006

농경지에서 부유물질과 결합하여 비점원형태로 발생하는 잔류농약은 하류에 퇴적물로 침전되어 지표수를 오염시킬 수 있다. 이 연구는 트리아진계 제초제인 아트라진이 퇴적물에 포함되어 있는 경우 0가철(Zero-valent Iron, ZVI)을 이용한 탈염소화 반응 속도를 측정하였다. 실험결과 퇴적물의 완충능이 pH를 중성으로 유지시킴으로서 탈염소 반응이 지속됨을 알 수 있었다. 퇴적물에 아트라진을 10, 30, 50 mg Atrazine/L of total sediment로 오염시키고 0가철을 투여하여 아트라진의 농도변화를 측정함으로서 탈염소화 속도를 추정하였다. 탈염소화 속도는 아트라진 초기농도 10 mg/L인 경우 $1.38x10^{-1}/d$, 30 mg/L인 경우 $1.29x10^{-l}/d$, 50 mg/L인 경우 $7.43x10^{-2}/d$이었으며, 초기농도가 50 mg/L이고 영가철을 투입하지 않은 경우 속도상수는 $3.05x10^{-2}/d이었다. 영가철에 의한 아트라진 농도 반감기는 초기 농도 10 mg/L일때 5.03 d, 30 mg/L일때 5.38 d, 50 mg/L일때 9.33 d이었으며, 초기농도가 50 mg/L이고 영가철을 투입하지 않을 경우 22.73 d로 나타났다.

• 한국광물학회지
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• 제16권1호
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• pp.107-123
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• 2003

본 연구는 0가 철 (ZVI)의 설치위치와 전극의 배열에 따른 다양한 조합의 전기적 투수성 반응벽을 대상으로 트리클로로에틸렌의 탈염소화 반응에 의한 정화시 ZVI의 부식에 기인하는 광물상침전물에 대해 알아보고, 이에 대한 조절 요소를 알아보고자 한다. 광물학적 연구 결과, 지하수 유입부의 ZVI 시료는 상대적으로 많은 레피도크로사이트, 훼리하이드라이트 혹은 철 수산화물과 (phospho)siderite가 산출되는 반면, 용출부의 ZVI 시료는 아카가나이트, 자철석/마그헤마이트, 그리고 중간 산물인 green rust (CR) I 과 CR II가 산출되었다. 이러한 광물 조합의 변화는 용존 산소 및 pH의 상승에 주로 기인한 것으로 나타났다. 또한 전기적 투수성 반응벽 내에 산출되는 광물상 침전물들의 조절 요소들은 (1) pH, (2) 용존산소, (3) 철의 부식시 중간 산물, (4) 음이온 종류 등으로 밝혀졌다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 추계학술발표회
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• pp.67-70
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• 2002

Remediation of groundwater contaminated with chlorinated organics, nitro aromatics, and heavy metals using zero valent iron (ZVI) filings has paid considerable attention in recent years. When the contaminants of high concentration leaked abundantly in subsurface environment, permeable reactive barrier technology using iron filing is taken a long time for the remediation of contaminated groundwater, The problem of contaminant shock is able to be solved using surfactant (hexadecyltrimethylammonium, HDTMA) modified bentonite (SMB) as immobilizing material. Therefore, the purpose of this research was to develop the combined remediation technology using conventional permeable reactive and immobilizing barrier for the enhanced decontamination of chlorinated compounds. Four column experiments were conducted to assess the performance of the mixed reactive materials with Ottawa sand, iron filing, and HDTMA-bentonite for trichloroethylene (TCE) removal under controlled groundwater flow conditions. TCE reduction rates with sand/iron filing/HDTMA-bentonite were highest among four column due to dechlorination of TCE by iron filing and sorption of TCE by SMB.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.101-107
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• 2009

카르복시메틸 셀룰로즈(carboxymethyl cellulose, CMC)와 같은 안정화제는 오염된 지하대수층에서 영가철 나노입자의 이동을 촉진할 수 있다. 본 연구에서는 CMC로 개질된 영가철 나노입자의 이동성을 컬럼실험을 통해 조사하였다. CMC로 개질된 100 mg/L 영가철 나노입자는 모래로 이루어진 공극매체에서 이동이 가능하였다. 하지만 비개질된 영가철 나노입자는 제조된 용액에서 쉽게 엉김현상이 나타났고, 모래로 이루어진 공극매체에서 통과하지 못했다. pH가 7일 때 영가철 나노입자 약 80%가 컬럼을 통과하여 흘러나왔다. pH가 5이하로 감소할 때는, 100%의 CMC로 개질 된 영가철 나노입자는 100%가 흘러나왔다. 이온강도세기 실험에서 $Na^+$과 $Ca^{2+}$ 이온의 농도가 증가함에 따라 CMC로 개질된 영가철의 이동성이 다소 감소하는 것으로 나타났다. 점토과 자연유기물(natural organic matter, NOM) 영향 실험에서는, 1과 5%의 점토와 100과 1000 mg/L의 자연유기물질은 CMC로 개질된 영가철 나노입자의 이동성에는 크게 영향을 주지 못하는 것으로 나타났다. 본 실험의 결과로부터 CMC로 개질된 영가철 나노입자는 다양한 이온세기, 자연유기물농도 및 점토함량을 가진 토양내에서도 효과적으로 이동될 것으로 기대된다.

• 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.

• 한국광물학회지
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• 제28권2호
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• pp.95-108
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• 2015

광산배수가 지표에 노출되거나 주변 수계로 유입됨에 따라 나노크기의 철 교질물질이 형성되며, 이러한 철 교질물질은 심미적 오염을 발생시킬 뿐만 아니라 수생태계에도 악영향을 미친다. 이를 제어하기 위해 철 나노물질의 거동특성을 파악하는 것이 매우 중요한데, 아직까지 이에 대한 연구가 미흡하다. 본 연구는 영가철과 자철석을 이용하여 배경용액의 pH와 조성, 그리고 자연유기물에 따른 철 나노물질의 거동특성을 고찰하기 위해 수행되었다. 이를 위해 동적광산란분석기를 이용하여 철 나노물질의 입자크기와 표면 제타전위를 측정하였으며, DLVO (Derjaguin, Landau, Verwey, and Overbeek) 이론에 적용하여 응집 및 분산 등의 거동특성을 비교하였다. 철 나노물질은 영전하점 pH 근처에서는 입자간의 전기적 인력으로 인한 응집이 발생되며, 그보다 pH가 낮거나 높으면 전기적 반발력에 의해 분산이 잘되는 것을 확인하였다. 배경용액 내 양이온이 음이온보다 거동특성에 더 큰 영향을 끼치는 것을 확인하였으며, 특히 1가 양이온보다 2가 양이온이 입자표면간의 전기적인 인력 및 반발력에 더 큰 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 수용상의 자연유기물은 철 나노물질을 코팅함으로써 표면을 음전하로 띠게 하여 분산이 잘 되게 하는 것을 확인하였다. 동일한 환경조건에서 자철석보다 영가철이 응집이 더 잘 되는 것으로 나타났는데, 이는 영가철의 낮은 안정성과 빠른 반응성으로 인해 철 산화물로 변질되기 때문인 것으로 판단된다.