This study investigated both leaching of heavy metals and ecological toxicity when coal bottom ash (CBA) generated by power plants has been used to reduce both erosion and turbidity of surface runoff at construction sites. The Korean leaching test (KLT) method, sequential extraction method, and acute toxicity test using Daphnia magna were performed to evaluate the environmental impacts and the ecological risks of CBA. According to the results of the KLT method of CBA, trace amounts of Cu were leached at limit of quantitation whereas metal leaching was not monitored for other heavy metals. Through the sequential extraction method of CBA, the relatively high leaching potential was found for As and Pb due to greater fraction of exchangeable (F1) and bound to carbonates (F2), and reasonable probability of leaching under the reducing/anaerobic environment was expected for Cu due to high faction of bound to Fe?Mn oxides (F3). However, significantly low probability of leaching was expected for Cd, Cr, Ni, and Zn with grater fractions of bound to organic matter (F4) and residual (F5). Additionally, total amount of heavy metals in CBA was lower than criteria for soil pollution concerns, and were similar or slightly lower levels than the ‘15 National soil average concentration excluding Cr6+. Finally, acute toxicity test using Daphnia magna display no impact for mobilization and lethality in either the prefiltration or post-filtration experiment, indicating that the ecological toxicity was insignificant with zero values of toxic unit. Consequently, no environmental impacts or ecological toxicity are expected when CBA generated by power plants has been used to reduce both erosion and turbidity of surface runoff at construction sites.

Polluting gases emitted from industrial sites take compound forms consisting of gaseous and particulate phases. Localization of PTFE membrane filters has thus been initiated to remove particulate materials and mercury, which is a heavy and hazardous metallic element. More specifically, a PTFE membrane filter was fabricated by thermal laminating technology to vary porosity on the filter surface for removal of particulate materials thereon. Optimized equi-biaxial stretching ratio control enables minimization of large-size pore formation with an average pore size of 0.58 μm and improved air permeability of 8.03 cm3/cm2/sec. Various adsorbents were tested for removal of mercury vapor by surface treatment of the PTFE membrane filter. The filter’s surface was further altered using functional amine group compounds: one composed of silane coupling agent (APTMS) was found suitable as a mercury adsorbent. When ACF with a large surface area was used as support material, mercury removal efficiency increased threefold to 0.162 mg/g-ACF. Furthermore, the developed PTFE membrane filter was tested in its capacity of differential pressure and filtering efficiency using a pilot scale particulate removal unit. Stable and consistent differential pressure was maintained during long-term operation and less frequent periods of filter shutdown due to pores filling with 99.96% of particulate removal efficiency, which was more than satisfactory filtration efficiency.

In this study, a metal-organic framework (MOF) material NH2-MIL-101(Fe) was synthesized using the solvothermal method, and characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), UV-visible spectrophotometry, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), and surface area measurements. The XRD pattern of the synthesized NH2-MIL-101(Fe) was similar to the previously reported patterns of MIL-101 type materials, which indicated the successful synthesis of NH2-MIL-101(Fe). The FT-IR spectrum showed the molecular structure and functional groups of the synthesized NH2-MIL-101(Fe). The UV-visible absorbance spectrum indicated that the synthesized material could be activated as a photocatalyst under visible light irradiation. FE-SEM and TEM images showed the formation of hexagonal microspindle structures in the synthesized NH2-MIL-101(Fe). Furthermore, the EDS spectrum indicated that the synthesized material consisted of Fe, N, O, and C elements. The synthesized NH2-MIL-101(Fe) was then employed as an adsorbent and photocatalyst for the removal of Indigo carmine and Rhodamine B from aqueous solutions. The initial 30 min of adsorption for Indigo carmine and Rhodamine B without light irradiation achieved removal efficiencies of 83.6% and 70.7%, respectively. The removal efficiencies thereafter gradually increased with visible light irradiation for 180 min, and the overall removal efficiencies for Indigo carmine and Rhodamine B were 94.2% and 83.5%, respectively. These results indicate that the synthesized MOF material can be effectively applied as an adsorbent and photocatalyst for the removal of dyes.

In this study, heavy metal levels at the sediment monitoring network site upstream of the Gangjeong-Goryeong weir in the Nakdong River were surveyed from 2012 to 2016. We assessed the sediment pollution level using various pollution indexes based on ICP-MS analysis. The stream sediment pollution assessment standard, established through Regulation No. 687 of the National Institute of Environmental Research (2015), pollution load index (PLI), potential ecological risk index (RI), and mean PEL Quotient (mPELQ) were used to evaluate the sediment pollution level. We verified the representativeness of the monitoring point through the distribution of sedimentation and scour behavior by river bed surveying using anacousticDopplercurrentprofiler.

기존의 정수처리 방법으로는 제거되지 않는 물질이 발생함에 고도정수 처리 시설의 도입이 증가하고 있다. 그러나 오존을 이용한 고도정수처리 시설의 내부 방수·방식재는 오존의 산화력에 의해 열화되며 콘크리트까지 영향을 미쳐 내구성 저하의 원인이 된다. 본 연구에서는 내오존성 및 내화학성이 뛰어난 금속 패널을 기존의 시공법 보다 손쉬운 방법으로 시공하기 위한 방법으로 금속용사 공법을 이용하여 수처 리 시설 콘크리트 구조물의 열화를 원천적으로 방지하기 위한 마감공법 개발 연구의 일원으로 용사금속 종류 및 피막의 표면처리 방법에 따른 내오존성 평가를 실시하였으며, 오존처리 후의 부착강도를 평가하였다. 실험결과 용사금속 Ti이 용사 후에도 내오존성이 뛰어난 것으로 나타 났으며 표면처리 방법으로는 테프론계 봉공처리제를 사용하여 마감하는 것이 내오존성 및 부착성능 확보에 가장 적합한 방법이라 판단된다.

This study investigated the concentration of heavy metals in blast-furnace slag cement by changing the content ratio between blast-furnace slag and ordinary Portland cement for the safe recycling of blast-furnace slag in the cement industry. The analysis of the three main materials of the cement (ordinary Portland cement, blast-furnace slag, and the alternative raw materials), resulted in the ordinary Portland cement having the highest concentration of heavy metals. Also, it is concluded that the heavy metal content of blast-furnace slag cement is mainly attributed to the content of ordinary Portland cement. As the content of furnace slag during the manufacture of cement increases, the overall heavy metal content of the furnace slag cement becomes low. This was highly evaluated as a resource in the cement-production process, in respect of the effective recycling of resources and the safe management of hazardous materials.

The purpose of this study was to verify safe and environmentally-sound recycling of blast-furnace slag in the cement industry. This was accomplished by analyzing the heavy metal contents of three kinds of raw materials: blast-furnace slag, Portland cement, and the substitutes, which were mainly input into the manufacture of cement. The research revealed that, in the five samples tested, the heavy metal level in the blast-furnace slag cements (5.90 ~ 8.38 mg/kg for Cr6+) is lower than the ordinary Portland cement (11.04 ~ 14.92 mg/kg for Cr6+). This suggests that both raw materials have low heavy metal contents compared with the 20 mg/kg limit enforced by the autonomic convention in Korea. As for the substitutes, there was no decisive effect on the overall heavy metal content because of the low input ratio of 2.5%. Therefore, it is of high utility value to recycle the blast-furnace slag in the cement industry, considering slag can dilute the overall heavy metal contents in the cement products.

본 연구는 강원도 도계광업소 수계에 발생한 적갈색침전물을 대상으로 침전환경을 파악하고, 중금속함량, 광물조성 및 그에 따른 분광학적 특성을 분석하였다. 적갈색침전물의 pH 범위는 7.59-7.94로 침전환경은 중성에 해당한다. X선형광분석 결과 철이 평균농도보다 높게 검출되었으며, 니켈, 구리 및 아연의 오염도가 높은 것으로 판명된다. X선회절분석 결과 돌로마이트, 방해석, 침철석, 자철석, 고령토, 엽납석, 석영 및 알루미늄 이소프로폭사이드의 광물이 확인되었다. 중금속 오염에 따른 분광학적 특성을 분석한 결과, 중금속함량이 증가함에 따라 가시광선 영역에서는 반사도가 증가하는 추세를, 적외선 영역에서는 반사도가 감소하는 추세를 보인다. 적갈색침전물의 분광특성은 침철석, 자철석, 고령토, 엽납석 및 알루미늄 이소프로폭사이드에 의해 발현되는 것으로 판단된다.

본 연구는 acid bake-water leaching system (AWS)를 이용하여 Au 정광으로부터 경제적이고 친환경적인 유용금속 용출을 위하여 황산염 용매제의 적용성을 파악하는 것이다. AWS 실험은 전기로를 이용하여 다양한 baking 온도(100℃~500℃)와 황산염 용매제(H2SO4, K2SO4, (NH4)2SO4, MgSO4, CaSO4) 조건에서 수행하였다. Baking 온도가 400℃까지 증가할수록 유용금속의 용출률은 증가하였다. 용출시간에 따른 AWS 실험결과, 최대 용출률 조건은 (NH4)2SO4 용매제이었다. 본 연구를 통하여 (NH4)2SO4 용 매제가 AWS를 이용한 유용금속 용출에 있어 효과적인 용매제로 사용가능함을 입증하였다.

본 연구는 두부 인체모형 팬텀을 컴퓨터 단층촬영 장치를 이용하여 스캔 후 영상에서 발생한 선속경화현상을 고 관전압 적용 방법과 본 연구에서 적용한 금속인공물감소 알고리즘 적용 영상을 비교하여 금속인공물감소 알고리즘 적용의 유용성을 알아보고자 하였다. 그 결과 관전압을 140 kVp로 높여 스캔 시 CT value가 0.02～0.05 % 감소하여 선속경화현상 감소 효과가 상대적으로 낮았으며(P>0.05), 금속인공물감소 알고리즘 적용 시 CT value가 12.4～26.9 % 감소하여 선속경화현상 감소 효과에 상대적으로 의미가 있는 것으로 분석되었다(p<0.05). 또한 임상영상평가표에 의한 정성적 평가에서도 인공물의 경우 MAR알고리즘 적용 후 1.8점으로 평가 되었고, 해상도 및 대조도 평가에서 MAR알고리즘 후 7.2점으로 평가되어 선속경화현상 감소에 있어 금속인공물감소 알고리즘 적용이 의미가 있는 것으로 평가되었다. 따라서 불가항력적으로 발생하는 선속경화 현상에 의한 인공물의 경우 기존연구에서 도출한 다양한 방법과 더불어 본 실험을 통해 제시한 금속인공물 감소 알고리즘을 적용하여 스캔한다면 선속경화현상에 의해 발생한 인공물 감소에 유용할 것으로 사료된다.

본 연구에서는 혼합폐전지로부터 자력선별을 통하여 분류된 자성물질을 약산으로 침출하여 비자성 물질을 용해시키고 니켈과 철을 회수하고자 하였다. 실험은 망간-알칼라인 폐전지와 니켈수소폐전지를 2 : 1의 질량비로 혼합하여 안정적 열처리, 파･분쇄 공정 후 3.2 mm 기준입도로 분리를 한 시료를 800, 1000, 1400 Gauss를 기준으로 자력선별을 수행하였다. 자력선별 실험 결과 1000 Gauss의 자력에서 기존 시료 중 97 wt.% Ni, 98 wt.% Fe, 97 wt.% Co, 11.5 wt.% Mn, 10.5 wt.% Zn가 자성체로 회수되었다. 이 자성체 시료를 pH 0, 0.5, 1, 1.5, 2로 조절한 황산 희석용액으로 침출하여 자성체 내에 Ni과 Fe를 제외한 나머지 금속을 용해시키고자하였다. 침출 실험 결과 pH 0.5 황산 희석용액을 활용한 침출에서 Co, Zn, Mn이 99% 이상 용해되었으며 최종 잔사에는 22.4% Fe와 21.4% Ni만 남아있었다.

In this study, zeolite (Z-C2) was synthesized using a fusion/hydrothermal method on coal fly ash (FA) discharged from a thermal power plant in the Ulsan area and then analyzed via scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The Z-C2 was characterized in terms of mineralogical composition and morphological analysis. The XRD results showed that its peaks had the characteristics of Na-A zeolite in the range of 2θ of 7.18~34.18. The SEM images confirmed that the Na-A zeolite crystals had a chamfered-edge crystal structure almost identical to that of the commercial zeolite. The adsorption kinetics of Cu, Co, Mn and Zn ions by Z-C2 were described better by the pseudo-second-order kinetic model more than by the pseudo-first-order kinetic model. The Langmuir model fitted the adsorption isotherm data better than the Freundlich model did. The maximum adsorption capacities of Cu, Co, Mn and Zn ions obtained from the Langmuir model were in the following order : Cu (94.7 mg/g) > Co (77.7 mg/g) > Mn (57.6 mg/g) > Zn (51.1 mg/g). These adsorption capacities are regarded as excellent compared to those of commercial zeolite.

This study deals with inorganic Carbon dioxide Capture Utilization (CCU) by using seawater-based industrial wastewater. Industrial wastewater, which contains plenty of cations such as Ca2+ and Mg2+, is considered as a cation source for mineral carbonation. Modeled industrial wastewater was used to study the tendency of mineral carbonation on various condition. Cation concentration of industrial wastewater was modified at various levels and then reacted with fully CO2- absorbed 30wt.% monoethanolamine (MEA) solution. A metal carbonate precipitated as a result of the reaction, and the same experiment was performed with 1/3, 2/3 CO2-absorbed MEA solution to study the tendency of carbonation under different CO3 2− conditions. The amount of precipitate was increased proportionally to the cation concentration and the amount of absorbed CO2. Most of the precipitate was calcium carbonate (CaCO3), although other metal carbonates were also formed. Most of the CaCO3 was found in calcite form, but vaterite and aragonite were also formed under specific conditions. Based on the experimental results, we conclude that by controlling the concentration of cations and CO3 2−, we were able to optimize mineral carbonation conditions. We also noticed that low CO3 2− concentration in MEA solutions is advantageous for producing high quality calcium carbonate crystals. Inductively Coupled Plasma (ICP), X-ray Diffraction (XRD), and Scanning Electron Microscopy (SEM) analyses were performed to analyze the precipitate.

A continuous process of persulfate oxidation and citric acid washing was investigated for ex-situ remediation of complex contaminated soil containing total recoverable petroleum hydrocarbons (TRPHs) and heavy metals (Cu, Pb, and Zn). The batch experiment results showed that TRPHs could be degraded by Fe2+ activated persulfate oxidation and that heavy metals could be removed by washing with citric acid. For efficient remediation of the complex contaminated soil, two-stage and three-stage processes were evaluated. Removal efficiency of the two-stage process (persulfate oxidation - citric acid washing) was 83% for TRPHs and 49%, 53%, 24% for Cu, Zn, and Pb, respectively. To improve the removal efficiency, a three-stage process was also tested; case A) water washing - persulfate oxidation - citirc acid washing and case B) persulfate oxidation - citric acid washing (1) - citric acid washing (2). In case A, 63% of TRPHs, 73% of Cu, 60% of Zn, and 55% of Pb were removed, while the removal efficiencies of TRPHs, Cu, Pb, and Zn were 24%, 68%, 62%, and 59% in case B, respectively. The results indicated that case A was better than case B. The three-stage process was more effective than the two-stage process for the remediation of complex-contaminated soil in therms of overall removal efficiency.

본 연구에서는 용사기법에 의해 콘크리트 표면에 금속피막을 형성하는 새로운 마감 의장기법의 가능성을 검토하기 위하여, 콘크리 트의 함수율 변화에 따른 금속피막의 부착성능에 대하여 실험적인 연구를 수행하였다. 그 결과, 선재의 색은 용사 후에도 변하지 않는 것을 알 있었고, 콘크리트 부착강도 기준인 2.5 MPa를 확보하기 위한 하지 콘크리트의 함수율을 10% 이하로 관리하면 금속피막의 부착강도눈 확보되 는 것으로 판단된다. 또한, 콘크리트와 금속피막의 부착강도를 증진시키기 위해서는 표면강화제에 의한 콘크리트 표면강화와 함께 금속피막 을 봉공처리제로 봉공하는 것이 매우 유효한 것을 알 수 있었다.

오스테나이트계 스테인리스강은 우수한 내식성, 내구성 및 내화성을 지닌다. 특히, 오스테나이트계 스테인리스강중의 대표인 STS304에 비해 저탄소를 함유하고 있는 STS304L은 현장용접 후 별도의 열처리 없이 높은 내입계부식성능을 지니고 있어 용접후 내입계 부식이 우려되는 부재접합에 적용할 수 있다. 본 연구에서는 티그(TIG)용접으로 필릿 용접된 STS304L 용접접합부의 용접재(용착금속부) 내력과 파단 메카니즘을 조사하고자 한다. 주요변수인 하중방향에 대한 용접선의 배치에 따라 TFW(하중직각방향 용접), LFW(하중방향용접), FW (하중방향용접과 하중직각방향 용접조합)시리즈의 실험체를 제작하여 인장실험을 실시하였고, 각각 인장파단,전단파단, 블록전단파단(인장 파단과 전단파단의 조합)이 발생하였다. 동일 용접길이에 대해 TFW 시리즈의 접합부가 가장 높은 내력을 나타났으며, 현행기준식( KBC2016/AISC2010)과 기존 연구자의 식에 의한 예측내력과 비교한 결과, TFW와 LFW접합부는 과소평가되었고 FW실험체는 과대평가되었다 .실제 파단 위험단면과 블록전단파단 메카니즘을 고려한 내력식을 제안하였다.

Hazardous metals leaching experiment was carried out in accordance with various usage environments for camping cooking utensils distributed in the market. There was a significant difference in the degree of migration for lead, arsenic, cadmium and nickel defending on the solvent and how to use, although they were all appropriate for criteria. In general, the migrated amount of aluminum was increased in acidic condition, and the migrated amount of arsenic was increased in salty condition. Physical scratches increased the overall release of hazardous metals from the portable pots and pans for camping in all solvents. Especially, in 0.5% citric acid solution, cadmium was migrated by physical scratch in stainless steel and hard aluminum pots and pans. The longer the leaching time, the higher the migration of aluminum in acid condition and arsenic in basic condition. From these results, it is desirable to use the cooking utensil for camping without being exposed to strong acidic or basic solution and scratches in order to reduce the migration of hazardous metals from them.

During the intramedullary nailing procedure, surgeons feel difficulty in manipulation of the X-ray device to align it to axes of nailing holes and suffer from the large radiation exposure from the X-ray device. These problems are caused by the fact the surgeon cannot see the hole’s location directly and should use the X-ray device to find the hole’s location and direction. In this paper, we proposed the robotic guidance of the distal screwing using an optical tracking system. To track the location of the hole for the distal screwing, the reference marker is attached to the proximal end of an intramedullary nail. To guide the drill’s direction robustly, the 6-degree-of-freedom robotic arm is used. The robotic arm is controlled so as to align the drill guiding tool attached the robotic arm with the obtained the hole’s location. For the safety, the robot’s linear and angular velocities are restricted to the predefined values. The experimental results using the artificial bones showed that the position error and the orientation error were 0.91 mm and 1.64°, respectively. The proposed method is simple and easy to implement, thus it is expected to be adopted easily while reducing the radiation exposure significantly.

국내 폐기물 발생량은 급격한 산업화와 인구 증가 등의 요인으로 인해 꾸준히 증가하고 있으며 이에 따라 다양한 폐기물 처리방법이 수행되고 있다. 폐기물 처리방법 중 하나인 고형연료제품 제작은 폐기물 발생을 최소화할 수 있고 폐기물 중 가용 자원의 재활용을 극대화 할 수 있기 때문에 신재생에너지로 간주되고 있다. 고형연료는 고체폐기물 중 폐합성수지류, 폐지류, 폐목재류 등 가연성 물질을 선별하여 파쇄, 건조 등의 처리과정을 거쳐 연료화시킨 것을 통칭하며 소각시설이나 발전시설에서 연료로 사용되고 있다. 하지만 최근 미세먼지 문제가 심각해지면서 고형연료에 대한 부정적 인식이 늘고 있으며 이를 극복하기 위해서는 고형연료가 안전한 제품으로 인식될 수 있도록 다수의 품질기준 적합성 검사가 필요하다. 고형연료 품질기준 중 중금속 함량 분석은 이러한 인식 제고에 반드시 필요한 시험 항목이기 때문에 정확성이 확보되어야 하며 현재 고형연료 품질시험방법에 따른 중금속 분석방법은 전처리 과정에서 고형연료 시료가 완전히 분해되지 않는 문제점이 발견되었다. 본 연구에서는 기존 고형연료의 중금속 함량 분석 방법을 개선하기 위해 마이크로파 전처리 조건의 산 종류, 마이크로파 전력(W), 반응시간에 변화를 주어 이에 따른 17종의 중금속(As, Cd, Pd, Ca, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Mg, Mn, Ni, Sb, Sr, Ti, V, Zn)함량 변화를 확인하였다. 대상 시료는 인증표준물질 ERM-EC680k를 사용하였고 마이크로파 전처리를 통해 제조된 액상시료는 유도결합플라즈마 분광분석기(ICP-OES)를 통해 분석하였다.

원자력시설의 해체 시 발생되는 금속폐기물의 양은 전 세계적으로 향후 50년 동안 스테인레스강 약 95 만톤, 탄소강 870 만 톤, 구리 220 만 톤으로 총 1,200 만 톤 정도 발생할 것으로 예측되고 있다. 해체 시 발생하는 금속 조각은 대부분 방사능에 아주 미미하게 오염되어 있기 때문에 이중에서 대부분은 무구속 방출이나 약간의 제염 처리 후 일정한 공정을 거쳐 핵 시설내의 폐기물 저장 용기나 처분 상자, 폐기물 드럼, ISO 컨테이너 등으로 재활용되고 있거나, 앞으로 재활용할 수 있다고 보고되고 있다. 국내 원자력시설 해체 시 다량으로 발생될 것으로 예상되는 금속 조각을 수용하기에는 폐기물 처리장이 매우 부족할 뿐만 아니라, 지속적으로 처분 단가의 증가가 예상되므로 이러한 문제를 해결하기 위해서 방사성 금속폐기물의 효과적인 감용 및 재활용 기술이 요구되고 있다. 금속 폐기물의 감용 및 재활용 기술 중 현재까지 가장 적절한 기술로서 용융 기술이 있다. 유럽을 주축으로 미국과 일본에서 활발히 연구되어져 온 용융 기술은 다른 처분 방법에 비해 부피 감용비가 가장 높아 최종처분시설 공간을 절약할 수 있으며 탄소강, 스테인레스강 및 인코넬 등 많은 양의 금속을 회수하는 것이 가능하다. 또한, 이 기술은 휘발성 핵종(Cs 등)이나 금속과 반응성이 적은 핵종(U, Pu 등)을 슬래그 속에 포집하여 제염하거나, 방사성 핵종들이 주괴에 균일하게 분포하고 금속의 결정 격자속에 고정화시킬 수 있기 때문에 보다 안정화시킬 수 있다는 장점들을 가지고 있다.