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비소는 광산, 제련소와 같은 산업 활동과 농작물에 사용된 살충제 등 인간 활동으로 발생하는 오염물이다. 비소는 토양 세척, 토양 세정과 흡착-탈착, 용해-침전, 고형화/안정화 등으로 처리하고 있다. 그중 고형화/안정화공법은 금속산화물, 점토, 석회 등을 사용한 연구가 진행 중이나, 시멘트 계열 바인더가 주로 이용되고 있다. 이에 본 연구에서는 시멘트보다 이산화탄소 배출량이 적고, 빠른 조기강도 발현, 화학적인 안정성, 내구성, 내화성과 같은 역학적 특징을 갖는 지오폴리머를 사용하여 비소의 고형화 특성을 평가하였다. 즉, 비소의 산화 상태, 첨가량, 무기성 바인더의 조성, Fe 및 Ca 첨가 등이 비소의 지오폴리머 고형화에 미치는 영향을 조사하였다. 모든 실험에서 Fly ash와 Metakaolin을 사용하여 무기성 바인더 총량을 1500g으로 하였으며, 무기성 바인더의 조성별 실험을 제외 한 나머지 실험에서는 Fly ash와 Metakaoline은 1:1 비율로 혼합하여 사용하였다. 시편의 크기는 5×5×5 cm³이며, 실험 조건별당 시편은 9개씩 제조하였다. 압축강도는 지오폴리머 혼합 14일 후 측정하였으며, 용출 농도는 폐기물공정시험법의 용출시험방법으로 용출한 뒤, ICP-OES(Varian사)로 측정하였다. 압축강도 측정 결과, As(III)의 경우, 0.1%, 0.5% 1.0%에서 각각 68.5, 64.7, 61.8 MPa, As(V)의 경우 68.9, 75.2, 76.8 MPa로 측정되었다. 비소를 첨가하지 않은 실험의 강도, 68.14MPa 비해서 적거나 최대 약 12%가량 증가한 강도가 측정되었다. 무기성 재료 조성 실험에서는 3가지 조건에서 각각 64.8, 49.1, 37.4 MPa이 측정되었다. Fe과 Ca을 첨가한 실험에서는 평균 42.9 MPa으로 조건별로 강도의 차이가 크지 않았으나, 첨가제를 사용하지 않은 실험의 강도, 68.5MPa에 비하여 약 37% 감소된 압축강도가 측정되었다. ICP-OES 분석 결과 As(III) 실험에서 0.1%, 0.5%, 1.0%에서 용출비소 농도가 각각 81.9, 373.3, 764.9 mg/L, As(V)의 경우 82.0, 380.0, 769.9 mg/L로. As 첨가량의 증가에 따라 일정하게 증가하였다. 무기성 바인더의 조성별(무기성 재료에 대한 fly ash 중량비% : 50%, 34%, 0%)로 81.6, 69.5, 69.2 mg/L로 Fly ash 첨가율이 가장 높은 조건에서 용출비소농도가 높게 측정되었다. Fe과 Ca를 이용한 실험에서는 61.7~69.8 mg/L의 비소가 용출되었고, 첨가제를 넣지 않은 지오폴리머(82.0 mg/L)에 비하여 약 15~25%가 감소한 비소 농도를 보였다. 몰비 Fe/As 3일 때, 용출된 5가 비소의 농도가 69.75mg/L로 가장 높게 측정되었고, 몰비 Ca/As 12일 때 61.74mg/L로 가장 낮게 측정되었다. 첨가하는 Fe, Ca의 양이 많을수록 제거율은 증가되나 그 효과가 미미하므로, 첨가제의 양을 증가시킬수록 효율은 떨어진다.
