Bioremediation in situ is heavily dependent on the oxygenic environment which would privide the dwelling microorganism with sufficient oxygen. The situation could be easily resolved with supply of an Oxygen Releasing Compound (ORC). In this paper we prepared that sort of material out of oyster shell powder (mostly calcium carbonate) that prevails every shore areas of the country. We used two different oxidizing methods in the first step of the whole manufacturing process–conventional heating in a furnace and an ultrasound generator to obtain calcium oxide. Then that calcium oxide was further oxidized into calcium peroxide which may release oxygen under a moisturized condition. The oxygen releasing experiments were run to test the performance of our products, and to determine the gas kinetics during the experiments. Interestingly, calcium peroxide derived from ultrasound treatment was much more energy-effective as ORC than that from furnace heating although the heat derived process was better than that of ultrasound in terms of oxygen content and its releasing rate. We also found that most of the data collected from the gas releasing experiments fairly supported an ordinary 1st order kinetics to oxygen concentration, which shaped a sharp discharge of oxygen at the very early moment of each test.

SO2 가스 반응제로 사용되는 석회석의 대체 가능 물질로서 굴 패각의 광물학적 화학적 특성을 알아보았다. 생장환경에 따른 굴 패각의 특성을 파악하기 위하여 태안지역 및 통영지역의 굴 패각을 석회석과 비교하였고 추가로 보령 및 여수 지역의 굴 패각을 연구하였다. XRD 분석 결과 굴 패각은 아라고나이트로 구성되어 있는 폐각근 접합 부분 및 인대(ligament) 접합부분을 제외하고 방해석으로 구성되어 있으며 불순물로서 나타나는 해양 퇴적물이 패각 내 표면에 존재하거나 일부 패각 내 포유 물 형태로 나타나기도 했다. 불순물 중 하나인 패각 표면의 따개비의 경우도 방해석으로 이루어져 있 어 소성에 영향을 주지는 않을 것으로 판단된다. 현미경 관찰을 통하여 굴 패각의 미세구조를 파악할 수 있었다. 패각은 크게 각주층, 진주층, 초크층으로 구성되어 있는데 패각이 가장 큰 통영 굴 패각은 콘키올린(conchiolin)이라 불리는 단백질을 일부 함유하는 각주층과 진주층의 두께가 가장 작았으며 작은 크기의 태안 굴 패각의 경우 각주층과 진주층 두께가 가장 두꺼운 것으로 나타났다. 중간 크기의 패각 크기를 갖는 보령과 여수 굴 패각은 그 층들이 두 패각의 중간정도의 두께를 보여주었다. 이는 계속 바닷물 속에서 양식하는 통영과 조간대에서 공기와 바닷물 속에서 양식하는 태안의 생장 환경 차이로 판단된다. 굴 패각들은 석회석과 달리 상대적으로 높은 인과 황 함량을 보여주는데 이는 패각 내의 단백질에 의한 것이며 패각을 구성하고 있는 세 개의 층은 Mg 함량을 포함하여 일부 상이한 화 학성분을 갖고 있기도 했다. 미량성분의 경우 패각의 경우 석회석 보다 Li의 함량이 상대적으로 많았 으며 이는 바닷물 성분의 영향을 받았을 것으로 생각된다. 각 산지별 패각에서는 Zn의 함량 변화가 가장 커서 Zn의 함량은 생성환경에 가장 영향을 많이 받는 미량원소로 판단된다.

A series of laboratory tests were carried out to verify the strength characteristics of soil-cement improved by the biomineralization of microorganisms and to evaluate the utilizations of soil-cement mixed with oyster shell as an alternative aggregate. The higher the mixed oyster shell ratio, the lower the specific gravity and dry density. The mixing processes were more likely to change the liquid limit and plasticity index of the soil-cement into those for sand. The uniaxial compressive strength of soil-cement mixed with 20% oyster shell and 1 × 103 cells/mL of microorganisms satisfied the requirements of 3,000 kPa for seven days of curing in the Standard Specification for Public Works.

Soil-cement는 토양과 혼합수 및 cement를 배합하여 토양의 강도를 높이는 공법으로, 지반의 안정처리, 도로포장 등의 일정 강도가 필요한 공사에 적용되는 공법이다. 특히 흙속에 모래가 많은 비중을 차지하게 되며, 모래의 경우 국내 건설현장에서 수요는 증대하는 반면 공급은 부족한 현실이다. 최근 건설사업 분야에서 건설재료의 확보가 어려워짐으로 인해 하천 및 해상에서의 골재 채취가 필연적으로 발생한다. 이러한 골재의 채취는 무한한 것이 아니며 자연환경 및 생태계의 파괴와 같은 문제점이 나타나고 있다. 또한, Soil-cement에 사용되는 cement는 유연탄을 원료로 사용하고 있으나 유연탄은 수입에 의존하고 있으며, 광물산업은 우리나라 산업공정 분야에서 CO2 발생량의 약 99.5%를 차지하여 환경문제를 야기하고 있다. 위와 같은 문제들을 해결하기 위해서 굴패각을 대체 재료로 활용하며, cement의 사용량 감소로 인한 강도저하 방지를 위해 생물학적 광물화를 이용하였다. 굴패각은 우리나라 남해에서 꾸준히 생산되고 있으며 연간 25만 톤이 발생된다. 그러나 대부분의 굴패각이 재활용 되고 있지 않아 불법매립 및 인근 해양의 오염 피해를 입히고 있는 실정이다. 위와 같은 점을 고려하여 모래를 대체할 수 있는 재료로 굴패각을 사용 하였다. 또한, 환경문제를 야기하는 cement의 사용량을 줄이면 강도가 감소하게 되는데, 저하되는 강도를 방지하기 위해 생물학적 광물화를 이용하였으며, 메커니즘은 미생물이 Urea를 분해하면서 탄산이온과 암모늄이온을 생성하고 탄산이온과 수용액에 용해된 염화칼슘의 칼슘이온이 결합하여 탄산칼슘을 형성하여 침전물의 형태로서 토립자의 공극사이를 채우는 역할을 한다. 굴패각은 사업장 일반폐기물로서 기본적인 중금속 실험을 실시하였고 대체 재료로서의 특성과 미생물의 강도증진을 확인하기 위해 토성분석 및 일축압축강도 등의 실험을 실시하였다.

This study examined oyster shells on a laboratory scale to determine whether they could be used as a replacement for limestone (PCC: precipitated calcium carbonate) as a filler in the paper production process. The optimum PCC production conditions and phase conversion rate at laboratory scale and 10 kg pilot plant scale were compared. For the phase conversion rate of CaO, 86.4% of the oyster shell and 55.6% of the limestone were converted. 80.4% of 86.4% CaO from the oyster shell and 52.0% of 55.6% CaO from the limestone were converted to Ca(OH)2. 99.6% of the oyster shell Ca(OH)2 and 100% of the limestone Ca(OH)2 were converted to PCC at laboratory scale. Meanwhile, the PCC phase conversion rate of oyster shells using the pilot plant was found to be 96.2%. To examine the potential for commercialization, PCC made of oyster shells was used in paper factories H and M for the applicable tests. As a result, the tensile strength, elongation, and internal bond strength of the product using the PCC from the oyster shells were similar to those of the product of paper factory H. However, approximately 2% reduction in bulk, 2% reduction in whiteness, and 0.3% reduction in opacity were reduced in paper factory H. For the product of paper factory M, the pH of 12.5 exceeds the KS standard, and the viscosity and residue are significantly higher than those of the product paper factory M. This study showed that the PCC phase conversion rate for oyster shells is higher than that for limestone under the conditions of PCC manufacturing at laboratory and pilot plant scales. The PCC whiteness test results of 99% for the pilot plant PCC, 97% for the lab scale PCC, and 93% for the limestone PCC illustrate that oyster shells are a useful material for manufacturing PCC. Because each process requires different physical properties and particle conditions, although the same PCC obtained from the oyster shells was used in both factories, it was applicable in paper factory H but not in paper factory M. Therefore, in order to examine applicability of the oyster shell-derived PCC for paper manufacturing processes, additional research is required on the adjustment of the physical properties standard and uniformity particle.

연근해 양식산업이 발전하면서 굴이나 조개류 등을 대량으로 양식하여 가공 및 판매하고 있다. 그 과정에서 발생한 대량의 패각류는 사업장폐기물로 분류되며 적정한 방법으로 처리하거나 재활용 할 수 있다. 패각(굴)의 성분은 자연계에서 생성된 탄산칼슘이 주성분인 얇은 막으로 여러 겹 둘러싸인 다공체질의 물질로 국내에서는 1962년부터 본격적으로 굴 양식이 이뤄지고 있다. 2009년 굴패각 발생량은 304,796톤으로 그 중 138.375톤(45.4%)을 비료 등으로 자원화하고 나머지 166,421톤(54.6%)은 미처리 상태로 방치되고 있다. 굴패각의 재활용방법으로 소성과정을 거친 패각분말을 이용하여 황토블럭, 황토포장 등 친환경건축자재로 활용가능성을 평가하고 관리방안을 모색하였다. 소성패각 분말의 유해성을 파악하기 위하여 카드뮴, 비소 등 중금속의 용출특성과 함량특성, pH 등 9가지 항목을 분석하여 평가하였다. 수은, 납, 구리 등 중금속 6종의 용출분석결과 모두 불검출되어 지정폐기물에 함유된 유해물질의 용출 규제기준 이내로 나타났다. 중금속의 함량분석결과 토양오염우려기준(1･2지역)이하로 나타났다. 수분함량은 1.7%로 공유수면 매립지의 성토재로 재활용하는 경우 폐패각 수분함량 70%이하 기준보다 휠씬 낮은 수준이었다. 소성패각 분말의 pH는 12.4 수준으로 폐기물의 재활용기준 중 고화처리물, 폐주물사, 바닥재 등의 기준과 비교할 때 다소 높게 나타났다. 폐패각을 가공하여 생산한 소성 패각 분말을 황토포장, 황토미장, 황토블럭 등 시멘트 대체용 경화제 원료로 재활용하는 경우 사용분야에 따라 영향이 발생할 수 있어 황토의 혼합비율, 소성온도, 물 혼합 등 pH를 낮추는 과정이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 수산양식업 활동에 의해 발생한 굴 패각 폐기물이 미처리야적 및 무단 투기되면서 악취, 환경위해성 및 연안환경악화 등의 문제를 해결하고, 낭비되는 자원인 굴 패각 폐기물의 재활용 방안 수립을 위한 기초자료를 제공하고자 한다. 실험에 사용된 시료는 부산광역시 강서구 용원동 일원에 미처리 야적된 굴 패각 폐기물을 직접 채취하여 사용하였다. 굴 패각 폐기물의 유기물 및 염분 등의 제거를 위하여 솔을 이용하여 수세척한 뒤, 105℃에서 24시간 건조하였다. 소성공정은 온도(600~1,200℃) 및 시간변화(1~6시간)를 주면서 실험하였으며, 소성한 굴 패각을 분쇄하여 입도분리 공정을 통해 100 mesh 이하로 체 거름 하였다. 그 결과 최적 소성조건은 CaO 함량 및 기타불순물 함량에 의해 900℃ 2시간으로 나타났으며, 개발된 재생석회를 이용하여 광산폐수의 중금속 제거를 위한 Jar-test를 이용한 회분식 흡착실험을 진행하였다. 광산폐수 주입량은 300 mL로 하였고 재생석회 주입량(3~9 g) 및 교반시간(10~120분) 변화에 따른 pH 및 중금속(As, Zn, Pb, Fe 및 Cu) 분석을 하였다. 광산폐수 원수의 pH는 3.08로 나타났으며, 중금속 중 As 불검출, Zn 10.89 mg/L, Cd 0.16 mg/L, Pb 0.10 mg/L, Fe 70.52 mg/L 및 Cu 13.00 mg/L로 나타났다. Jar-test를 통한 흡착실험 결과, 최적 흡착실험조건은 재생석회 주입량 7 g, 교반시간 10분으로 나타났으며, 이때 광산폐수 pH는 12.80, As 불검출, Zn 0.31 mg/L, Cd 불검출, Pb 불검출 mg/L, Fe 0.02 mg/L 및 Cu 불검출 되었다. 이와 같이, 본 연구에서는 굴 패각 폐기물의 재활용 방안 중 석회로서 수처리제로의 광산폐수 처리에 주안점을 두고 연구를 진행하였으며, 향후 보다 많은 재활용 방안에 대한 연구가 진행된다면 굴 패각 폐기물에 의한 연안환경 악화 개선 및 낭비되는 자원의 재사용이 가능할 것으로 판단된다.

The several functions of manufactured the gypsum incorporating oyster shell powder coated by submicro-silver solutionand carrried out the tests for the adsorption of formaldehyde and antibiotic actions. Several environmentally- friendlyarchitectural materials, clay and flyash were tested for the comparison of the adsorption efficiency. The mortar by solidifiedand dried was exposed in the small chamber for the 180min with 4000µg/m3 of the initial concentration of formaldehydeand observed high removal efficiency which result was not any difference in adsorption performance of other tested materials.The microbial flora analysis of oyster mortar coated by submicro-silver solution and the similarity test were performed andobserved that the densities of Aeromonas sp. Enterococcus sp., and Micrococcus sp. were decreased and the densities ofStaphylococcus sp., Escherichia sp., Bacillus sp., were taphylococcus sp, Escherichia sp., and Bacillus sp. were increased.

Antimicrobial powder was made by exchanging silver ion on calcined oyster shell. On the purpose of application to water clarifier, ball-type media mixed with antimicrobial powder and 0∼30% white kaoline were made. The sterilization effect, pore size distribution and zeta potential was tested to indicate the condition for the media of water clarifier. From these tests, it was confirmed that this media have an excellent sterilization power on G- and G+ germs. As the concentration of the exchanged silver ion increased, the surface charge density of the anions on the surface of the media also increased. The surface pore size decreased with the concentration of silver ion and 20% more white kaoline ratio.Consequently, mixing ratio of white kaoline would appear to indicate the optimun condition as media have sterilization power.

본 연구는 남해안 연안에 방치되고 있는 굴패각을 세골재 크기의 5.0mm이하로 분쇄하여 실제 현장에서 사용가능한 세골재 대체재로 활용하여 굴패각을 사용한 콘크리트의 성질 및 제반 강도들에 대해 연구한 것이다. 이를 위해 기본 실험과 주요 변화 요인들에 대해 1,028개의 공시체 및 시험체를 제작․실험한 결과 굴패각을 사용한 콘크리트 제반 강도는 일반콘크리트 강도와 최대 10%정도 차이를 보였으며 세골재 대체재로서 우수한 굴패각 입도크기는 5.0mm이하를 균등하게 취한 경우로 약 30%까지는 대체 가능한 것으로 나타났다. 그리고 본 논문에서는 굴패각을 사용한 제반 콘크리트 강도상호 관계식들을 제시하였고 이의 탄성계수는 굴패각 대체율이 증가할수록 감소하였는데 대체율 10%까지는 거의 유사한 값을 보였다.