최근 수계에 심각한 악영향을 미치는 비점오염원에 대한 정부의 관심이 대두되고 있다. 비점오염물질은 배출경로가 불명확하며, 배출량 또한 측정하기가 어려워 처리하기 또한 곤란하다. 이러한 비점오염물질 제거를 위하여 비점오염저감시설을 개발 및 설치하고 있다. 하지만 비점오염저감시설 설치 시 대상유역에 대한 연구가 미비하여 명확한 저감효율을 판단하기가 어렵다. 본 연구의 목적은 비점오염물질에 따른 저감시설의 효율을 파악함에 있다. 2년간 총 8회의 강우 모니터링을 통하여 경기도 용인시 경안천 유역에 설치 된 비점오염저감시설 중 식생형 시설인 식생여과대의 저감 효율을 ER(Efficiency Ratio) 방법을 이용하여 산정하였다. 모든 시료는 BOD, COD, TN, TP 항목에대해 수질오염공정시험법에 의거하여 분석하였다. 2012년에서의 저감효율은 각각 36%, 37%, 55%, 44%, 2013년에는 63%, 56%, 48%, 67%로 나타났다. 2년간 각 항목별 저감효율 평균값은 50%, 46%, 52% 56%로 영양염류의 제거효율이 유기물의 제거효율보다 높은 수치를 보였다. 결과적으로 경안천유역 비점오염저감시설 중 식생여과대는 영양염류의 제거에 효율적이며, 저감기능 향상을 위해 지속적인 관리와 연구가 필요하다.

수질오염은 부유물질, 유기물질, 영양염류 등이 수계로 유입되어 물의 물리·화학적 변화를 일으키는 경우를 말한다. 배출 형태는 점오염원과 비점오염원이 있으며, 비점오염원은 점오염원에 비해 오염부하량이 상대적으로 증가하고 있어 수계에 악영향을 초래하고 있다. 이에 비점오염원의 관리가 중요해졌으며, 비점오염물질을 처리하기 위한 시설설치가 이루어지고 있다. 비점오염저감시설은 크게 자연형 시설과 장치형 시설로 구분된다. 자연형 비점오염저감시설인 식생여과대는 배출되는 오염물질을 주로 식생에 의해 처리하는 방식이다. 따라서 본 연구에서는 수질오염의 정도를 나타내는 지표인 BOD, COD, TSS 값을 산정하고, 식생여과대의 식생피도 변화에 따른 유기물질 제거효율을 분석하고자 한다. 용인시에 설치된 식생여과대에서 7년간의 모니터링을 통해 연구가 수행되었다. 탁도를 기준으로 유입·유출수의 샘플링을 했으며, 통계학적 방법으로 BOD, COD, TSS의 제거효율을 분석하였다. 식생피도는 4계급으로 분류하였고, A계급 : 0 ∼ 25 %, B계급 : 25 ∼ 50 %, C계급 : 50 ∼ 75 %, D계급 : 75 ∼ 100 % 으로 나타내었다. 유기물질과 부유물질의 제거효율은 다음과 같다. A계급에서 BOD는 24 %, COD는 5 %, TSS는 60 % 이고, B계급에서 BOD는 17 %, COD는 40 %, TSS는 77 % 이고, C계급에서 BOD는 43 %, COD는 43 %, TSS는 82 % 이고, D계급에서 BOD는 61 %, COD는 53 %, TSS는 92 % 이다. 식생피도가 증가할수록 유기물질인 BOD, COD와 부유물질인 TSS의 제거효율이 높아지는 것으로 나타난다.

비점오염원은 점오염원과 다르게 불특정하게 배출되며 유출특성에 대하여 명확한 제시를 하기에 어려움이 있다. 이에 정부는 최근 비점오염원에 대한 문제의 심각성을 인식하고, 비점오염원 관리제도와 관리대책을 마련하는 노력을 기울이고 있다. 본 연구에서는 자연형 비점오염 저감시설인 식생수로의 저감효율을 제거 효율법(Efficiency Ratio, ER)과 부하량 합산법(Summantion of Loads, SOL)으로 산정하였다. ER 방법에 의한 T-N, T-P의 저감효율값은 2012년도에 T-N 80 %, T-P 83 %가 2013년도에 T-N 75 %, T-P 85 %, SOL 방법은 2012년도에 T-N 79 %, T-P 87 %, 2013년도에 T-N 71 %, T-P 73 %로 나타났다. 본 연구에서는 하계와 추계에 대한 저감효율 비교분석을 통해 식생수로의 효율평가를 하였으며, 시설의 계절별 관리방안과 설계에 도움이 될 것이라 판단된다.

여름철 홍수기에 저수지 내로 유입한 탁수는 저수지 내부에 밀도차를 발생시키며 내부 성층류를 형성한다. 유입되는 고농도의 탁수층을 선택적으로 배제하거나 응집제 투입를 통한 오탁물질 입자의 침전 또는 탁수 차단망 설치로 방류 탁도를 저감시키기 위해서는 저수지내 성층 유동장에 대한 이해가 요구된다. 본 연구에서는 다양한 형상의 저수지 성층류 해석을 위한 수치해석 프로그램을 개발하였다. 다양한 형상으로의 적용을 위하여 비정렬 격자계를 사용하였으며, 성층류를 고려하기 위하여 Boussinesq 가정에 기초한 N-S 방정식 및 에너지 방정식을 지배방정식으로 사용하였다. 수치해석법의 검증을 위하여 결과가 잘 알려져 있는 2차원 및 3차원 공동 문제, 여러 개의 격벽이 설치된 정수장내 유동 및 댐 붕괴 거동 결과와 비교함으로써 개발된 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 이를 통해 저수지 내 탁수 유입시 발생하는 성층류에 대한 수치해석을 시도하여 결과를 검토하였다.

LPS로 염증이 유도된 Raw264.7 macrophage에서 대추잎 분획물(Zizyphus jujuba leaf fractions; ZLFs)의 항염증 효과를 살펴 보기위해 세포독성이 나타나지 않은 1, 10, 100 μg/mL 농도 범위에서 염증매개물질인 NO, PGE2, 염증성 cytokine(TNF-α, IL-1β 및 IL-6) 생성 및 COX-2 단백질의 발현을 측정하였다. 그 결과, ZLFs(ZLWF, ZLEF, ZLBF)는 처리 농도 범위에서 효과적으로 NO, PGE2, 염증성 cytokine 생성 및 COX-2 단백질 발현을 억제하였다. 분획 용매에 따른 효과를 살펴보면 ZLWF< ZLBF< ZLEF의 순으로 높은 효과를 나타냈고, 특히 에틸 아세테이트 분획물 ZLEF은 100 μg/mL 처리 농도에서 NO, PGE2, 염증성 cytokine 생성 및 COX-2 단백질 발현 억제 효과가 LPS를 처리하지 않은 음성 대조군보다 우수하거나 비슷하여 본 연구에서 조사된 대추 잎 분획물 중 가장 뛰어난 염증 억제제 후보물질로 확인되었다.

Adsorption of phenol on activated carbon in a fixed bed was studied. The effects of fixed-bed length, superficial velocity (flow rate) and particle size of adsorbent on fixed-bed performance were investigated. Some characteristic parameters such as the breakthrough time (t0.05), saturation time (t0.95), length of mass transfer zone (LMTZ), adsorptive capacity (W), and adsorption rate constant (Ka) were derived from the breakthrough curves. Adsorbent particle sizes significantly affected the shape of the breakthrough curve. Larger particle sizes resulted in an earlier breakthrough, a longer LMTZ and a lower adsorption rate. Superficial velocity was a critical factor for the external mass transfer during fixed-bed adsorption process. The external mass transfer resistance was dominant as increasing superficial velocity.

본 연구의 목적은 단일 복셀 자기공명 분광법을 이용하여 비정상적인 뇌질환을 가진 환자의 뇌대사물질이 어떻게 다른지를 알아보는데 있다. 수소 자기공명분광법의 정량적 분석의 결과 부신백질이영양증, 간선뇌병증, 뇌경색은 백질에 관련된 대사물질에 변화를 보였다. 세질환 모두 NAA가 감소하였고, ALD에서는 Cho, mI 과 Lac가 증가하였고, 간성뇌병변에서는 Cho가 감소, 그리고 뇌경색에서는 β․γ-Glx와 Lac가 증가되었다. 결론적으로 수소 자기공명분광법은 비정상적으로 발전하는 뇌질환의 대사물질의 변화를 관찰하여 병을 진단할 수 있고 이는 임상에서 뇌질환의 진단과 예후를 평가하는데 유용할 것이다.

Sulfur hexafluoride has an extremely high global warming potential (GWP) because of strong absorption of infraredradiation and long atmospheric lifetime which cause the global warming effect. This study is to identify the effects ofdestruction and removal efficiency of SF6 by the addition of conditioning agent (oxygen, water vapor and hydrogen) whenusing the high ionization energy. The irradiation intensity of ionization energy was 2mA, 5mA, 10mA and 15mA. TheSF6 was completely removed with H2O and H2 gas injection at 2mA. Main by-products were HF and F2 gases. HF andF2 gas formation was increased with irradiation intensity increasing. Most of the by-products of particle were sulfur andmetal sulfate.

Volatile organic silicon compounds (namely as siloxanes) are impurities in biogas generated from landfill and biogas.They have been known to cause damages to gas combustion engines. However, factors affecting process design decisionshave been less studied. In this research, we experimentally determined the gas-liquid partition coefficients (Kp) of siloxanesby applied the equilibrium partition experiment in closed system. we also investigated the effects of liquid solutes onsiloxanes partitioning. Five different types of siloxanes and five different types of liquid solutes (distilled water, nutrientsolution, ferrous sulfate solution, and surfactant solutions) were selected for this study. Dimensionless gas-liquid partitioncoefficients of siloxanes were determined to be 8.808 for L2, 2.278 for L3, 1.455 for L4, 3.435 for D4, and 0.770 forD5. Partition coefficients varied by liquid solutes, Especially for surfactants as liquid solutes, mass transfer of siloxanesfrom gas to liquid was enhanced, showing the lowest coefficients of partitioning.

This study was conducted to evaluate the allelopathic effect of aqueous extract of Ganghwa domestic mugwort (Artemisia spp.) on vegetables and its related allelochemicals. When the receptor vegetables, such as Chinese cabbage, lettuce, and red radish, were treated with aqueous extract obtained from Sajabalssuk (A. sp*I), Ssajuarissuk (A. sp*II) or Ssajarissuk (A. sp*III), their germination rate, leaf number, plant height, and root length were restricted with increasing concentration of aqueous extract. Allelopathic effect was the highest in radish, than lettuce and Chinese cabbage in order. The growth of topplant were more inhibited then root growth observing in restriction of plant height, root length, and chlorophyll contents. The plant height, the root length of red radish were 53.3 and 61.2% and their fresh weights were 19.8 and 26.4% compared to those of controls, respectively. A. sp*III showed the highest allelopathic effect among the donor plants. In HPLC analysis, 7 phenol compounds were identified in A. sp*I and A. sp*II, and, in A. sp*III, and hydroxybenzoic acid and phenylacetic acid were further identified as allelochemicals. It is considered that their plant growths were variously inhibited by the amounts and types of allelochemicals in aqueous extracts. To increase the productivity of farm land after cultivation of mugwort, these results can be useful to select the following field crops.

The rice bran, a by-product of rice milling process, is well known for various functional components, such as tocopherol, tocotrienol, γ-oryzanol, carrying antioxidant activities. This study was conducted to investigate the antioxidant components and antioxidant activities in rice bran of different Korean rice cultivars. The 8 isomers of vitamin E, γ-oryzanol, flavonoids, and polyphenolics in rice bran from 16 Korean premium and high quality rice cultivars were quantified. DPPH and ABTS radical scavenging activities and reducing power of the ethanol extracts of rice bran were measured. ‘Hopum’ showed the highest total vitamin E content, 221.47 μg/g among the cultivars, and ‘Hanseol’ showed the lowest content. The rice bran showed different compositions of α-, β-, γ-, δ- tocopherol and tocotrienol among rice cultivars. The antioxidant contents were also different by cultivar; the γ-oryzanol contents ranged from 1.99 mg/g (Unkwang) to 4.30 mg/g (Chilbo), the polyphenol contents ranged from 427.22 mg gallic acid eq./100 g (Odaebyeo) to 775.80 mg gallic acid eq./100 g (Hopum). ‘Hopum’ also had the highest DPPH and ABTS free radical scavenging activities, 9.82% and 187.5 AEAC mg/100 g, respectively. In vitro, the rice bran extracts from ‘Hopum’ had significantly higher antioxidant activities than that of other cultivars.

여주는 몇몇 열대지역에서 중요한 채소 작물이다. 여주 과 실이 의학적으로 효능이 있는 활성물질을 포함하고 있음에도 불구하고, 한국에서는 주로 장식용으로 이용되어 왔다. 최근 여주의 미숙과실에 있는 항당뇨성분 때문에 여주에 대한 관 심이 증가하고 있다. 그러나 재배법과 기능성성분에 대한 연 구가 거의 수행되지 않았다. 본 연구에서는 항 당뇨성분인 카란틴 성분 함량이 높은 유전자원을 선발하기 위하여 카란틴 성분을 분석하였다. 여주 과실의 카란틴 성분 분석은 31자원 의 인공교배된 착과 후 15일 경과한 과실을 이용하였다. 카란틴 함량은 15.1∼161.4 μg·g -1이었으며, 건물중은 221 ∼2,097 g이었다. ‘K169998’, ‘K042800’, ‘K170002’, ‘Hwanock’ 그리고 ‘Nockwoo’ 5개 계통의 카란틴 함량은 각각 143.7, 104.6, 103.5, 161.4, 101.1 μg·g -1이었다. 이러한 결과는 항 당뇨 성분인 카란틴 함량이 높은 여주자원 선발에 활용될 수 있으며, 안정적인 고품질 여주 자원 선발에 기초자료로 이용 될 것이다. 향후 여주의 수확시기가 어떻게 카란틴 함량 변화 에 관여하는지에 대한 기작 규명 연구가 필요하다.

본 연구의 목적은 충주호 유역을 대상으로 2차원 횡방향 평균 수리 및 수질모형인 CE-QUAL-W2를 이용하여 호소내 수온분포, 부유물질및부영양화과정의변화특성을모의하고모형의적용성을평가하는것이다. 지형및단면자료구축을 위해 충주호를 남한강 본류(branch 1)와 유입 경계부(branch 2∼7)로 구분하여 격자를 구성하였다. 호소 수질모델링을 위한 주요 입력 자료로 기상자료, 호소의 수온과 탁도 초기조건, 하천의 유량과 수온, 수질 경계조건 자료를 구축하였다. 이후실측된수온, 부유물질(SS), 총질소(TN), 총인(TP), 조류(Chl-a)에대하여모형의보정(2010) 및검증(2008)을수행하여모형의적용가능성을평가하였다. 충주호의수온은4월부터표층수온이증가하여7월초에성층현상이발생되고12월에는연직수온분포가일정하게유지되었다. 집중호우발생후에는성층구조가교란되어수온약층이약10 m가량하강하였다. SS는수온과동일한패턴으로집중호우발생후에증가하다가12월에안정화되었으며, 2008년7월에발생된중층밀도류의 분포 현상을 잘 재현하였다. TN, TP의 경우 농도의 범위를 잘 재현하였지만, 모형 내에서 질소성분의 침강속도 및 인의 흡착-침전과정이 적절히 모의되지 않아 오차가 발생하였다. Chl-a의 경우 2010년과 2008년 여름의 조류의 성장패턴을 잘 반영하였지만, 모형이 횡방향 평균 유속과 농도를 사용함에 따른 모형의 한계점이 나타났다.

최근 컴퓨터 사용과 교체에 따른 폐컴퓨터가 지속적으로 발생하고 있다. 이러한 폐컴퓨터에는 각종 유가자원, 유가금속 뿐만 아니라 다양한 유해물질도 함유되어 있어 적정 관리가 필요하다. 특히 컴퓨터의 주요 구성 성분 중 플라스틱 물질에는 난연제가 함유되어 있어 잠재적 환경 영향과 노출이 우려된다. EU에서는 `06년에 RoHS 지침을 통해 전기전자제품 내 난연제 중 PBDEs의 농도를 0.1% 이하로 제한하고 있다. 이에 따라 최근 생산된 전기전자제품은 PBDEs 함유량이 매우 적은 반면, RoHS 지침이 시행되기 이전의 전기전자제품이 폐기되어 발생되면서 그 문제가 발생되고 있다. 하지만, 현재 국내에서는 폐전기전자제품에 포함된 플라스틱 내 브롬화 난연제의 자료가 해외에 비해 부족한 실정으로 향후 관련 대책을 마련하기 위해서는 그 흐름과 정량적인 데이터 확보가 필요하다. 여러 연구에서 전기전자제품 중에서는 TV와 컴퓨터 모니터에 가장 많은 브롬화 난연제를 함유하고 있다고 알려져 있다. 스위스의 한 연구보고서에 따르면 모니터의 커버(하우징) 플라스틱에서 PBDEs의 함유량이 최고 7,800 mg/kg이며 모든 시료에서 RoHS 지침의 한계농도 0.1%를 모두 초과한다고 밝혔다. 따라서, 본 연구에서는 컴퓨터 모니터와 하우징 플라스틱과 플라스틱 내 난연제 Deca-BDE의 물질흐름분석을 실시하였다. 본 연구에서는 관련 통계데이터와 문헌조사 및 전문가 자문을 통해 모니터의 물질흐름분석을 수행하였다. 재활용 및 폐기 단계의 폐전기전자제품의 통계데이터 구축이 미흡하여 많은 부분에서 가정값이 사용되었으며, 이때는 문헌조사 및 전문가 자문을 통해 그 객관성을 높이고자 하였다. 또한, 관련 전문가의 검증을 통해 데이터의 불확실성을 줄이고자 노력하였다. 먼저, 정적 물질흐름분석을 수행하기 위해 시스템 경계를 국내 출고량부터 최종처분되는 단계까지로 선정하였으며, 시간적 경계로는 2011년으로 선정하였다. 먼저, 정적물질흐름분석 수행 결과로는 2011년 한해 17,463톤의 컴퓨터 모니터가 출고되어 5,361톤의 모니터가 수거 및 재활용되었다. 회수주체로는 생산자/판매업자가 아닌 재활용업체가 약 87%로 가장 많은 비율을 차지하였다. 이는 기존의 국내에서 시행된 생산자책임재활용제도(EPR)로 인한 것으로 보인다. 2011년 한해 3,547톤의 모니터가 리사이클링센터를 통해 분쇄 및 파쇄되어 이들 대부분은 건설분야의 재료로 쓰이거나 저급플라스틱의 원료로 재활용되는 것으로 분석되었다. 또한, 1,814톤의 모니터는 재활용되지 않고 재사용 목적으로 해외 수출되는 것으로 나타났다.

전 세계적으로 전기 및 전자산업의 기술이 발달함에 따라 매년 막대한 양의 새로운 전기 및 전자제품이 생산되고 소비되며 폐기되는 추세이다. 특히, TV의 경우 철, 비철, 합성수지, 유리 등 재활용 가능 자원이 다량 함유되어 있고, 기타 형광물질이나 브롬계 난연제 등 유해물질이 함유되어 있어 적정 처리 및 재활용되어야 한다. 폐TV가 각 가정을 통해 배출되면 여러 다양한 수거 경로를 통해 수집 운반되어 재활용 처리되거나 수출되기도 한다. 따라서 본 연구에서는 발생-수거-처리 경로가 비교적 불명확한 민간 부문(수집 및 재활용 영역, 또는 비제도권 영역)에서의 폐 TV의 유통 경로와 흐름을 파악하여 정량적인 분석을 수행하고자 물질흐름분석(MFA: Material Flow Analysis) 방법을 적용하였다. 물질흐름분석은 물질 및 제품, 에너지 등의 흐름을 연구하기 위해 물질수지(Mass balance) 원리를 적용하여 물질의 물리적 흐름에 대한 분석을 다루는 방법이다. 일반적으로 물질수지 연구는 환경관리, 자원관리, 폐기물 관리를 위한 목적으로 폭넓게 사용되고 있으며, 전 세계적으로 이를 활용한 정책 수립 및 의사결정이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 비제도권 영역에서의 폐 TV의 수집, 운반, 재활용, 판매 단계에 대한 물질수지 분석을 위하여 (1) 폐 TV 재활용 실적 데이터 등의 통계 데이터 수집 (2) TV 발생량, 보유량, 폐기량 등 부족한 통계데이터에 대한 추정 기법 적용 (3) 민간 재활용품 회수 업체(고물상) 및 폐가전(TV, 모니터 등) 전문 처리업체 현장 조사 및 설문을 통하여 물질수지 분석을 진행하였으며 그 결과는 아래와 같다. 첫째, 기존 폐 TV 재활용 실적데이터 및 보유량에 대한 통계자료를 수집한 결과, 2011년 기준 국내 TV 보유량은 806,908 톤으로 조사되었으며(한국전력거래소, 2011), 제도권에서의 2011년 TV 재활용 실적은 23,592 톤으로 나타났다(한국전자산업환경협회, 2013). 둘째, 가정 내 TV의 잠재발생량은 내구년수를 이용해 산정하였으며, 이러한 발생량 중 가정보관량과 예상발생량은 TV 폐기량 산정 지수(장용철, 2011)을 활용하여 추정한 결과 2011년 한 해 동안 약 6만 톤이 발생하는 것으로 나타났다. 셋째, 민간 재활용품 회수 업체(고물상)에 대한 설문을 통하여 폐가전 수집 유형 별 비율, 원형 및 해체 판매비율, 가정 및 기관의 폐 TV 발생비율 등의 자료를 수집하였다. 또한, 민간 폐가전 전문 처리업체 대한 조사를 통해 수집 유형 별 비율과 주요 판매 경로(해외수출, 중고시장, 제도권 업체 유입) 별 비율을 조사하였다. 이상을 종합하여 물질흐름분석 연구수행 결과, 2011년 기준 해외로 수출되는 폐 TV의 양은 약 3만 톤, 중고시장 유입량은 약 5천 톤, 제도권 재활용 업체 유입량은 약 4천 톤, 해체되어 물질별로 재활용 되는 양은 약 1만 6천 톤인 것으로 분석되었다. 향후 폐 TV의 비제도권 영역에서서의 추가 자료 확보를 통해 보다 상세한 정량적인 흐름 분석이 필요할 것으로 판단된다.

전기･전자산업은 디지털시대에서 인구증가에 의한 수요급증 및 과학기술의 발달에 의해 급속도로 발전하게 되었다. 이에 따라 전자제품의 발생량 및 폐기물 발생량도 증가하고 있으며 국내 중형생활가전 제품의 경우 1989년 472천대의 내수량에서 2007년 7,443천대로 약 6,971천대가 증가하였다. 폐전자제품은 폐기과정에서 중금속과 유독성 화학물질이 발생되며, 이는 국민 보건문제와 환경적 문제를 유발한다. 이로 인하여 국내에서는 폐전자제품 내 유해물질을 규제하고 재활용을 의무화 하는 제도를 시행하여 관리하고 있다. 또한, 최근에는 희귀금속 등의 천연자원에 대한 관심이 증가하면서 폐가전제품의 금속자원이 경제성을 확보함으로서 유가물 함유량이 높고 각종 금속･비금속 자원을 많이 포함한 폐전자제품 부품을 추출하여 재활용하고 있다. 하지만, 폐가전제품에 대한 수거체계가 각 지자체별로 수거되며, 반입되는 물량이 적어 폐금속자원 활성화사업에 어려움이 있는 상황이다. 뿐만 아니라, 민간수집상과 중고상 등과 같은 제도권 밖에서 회수･처리 되는 전자폐기물이 많아 발생량 파악이 어렵고, 폐전자제품의 발생 및 처리의 통계･실태 조사의 정보 부족과 구체적인 흐름 파악이 어렵다. 따라서 폐전자제품의 유통, 소비, 재활용, 처리 과정의 실태를 조사･분석하여 통계자료를 보완하고 폐전자제품의 재활용 시스템을 개선할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 중형폐가전제품 중에 사무기기로 분류되는 복사기와 팩시밀리를 대상으로, 연구 대상 폐제품의 사용 현황분석을 위해 기존 통계자료들을 조사･검토하였다. 이후 도시형 지역인 서울시 N 지자체와 도농복합도시인 경기도 Y 지자체를 표본지역으로 선정하여 연구대상 제품의 사용현황 분석 및 재활용 실태를 조사하였다. 표본조사에서는 제품 배출의식도 설문조사와 현장 방문조사를 실시하였다. 해당제품의 단순처리 또는 재활용 현황을 분석하기 위하여 고물상, 중간재활용 업체를 방문하여 설문 및 현장 조사를 실시하였다. 폐기물 발생 현황 분석에서와 같이 해당제품이 폐기물로 발생되는 시점에서부터 조사를 실시하였으며, 폐기 후 재활용 되는 경로에 대하여 분석하여 효율적 재활용 시스템 방안의 기초자료를 확보하였다. 본 연구에서는 중형폐가전제품의 이용, 폐기, 재활용 등 조사하여 최종적으로 물질흐름도를 작성하고, 물질흐름도 상에서 복사기와 팩시밀리의 적절하지 못한 경로로 유통, 재활용 처리 되는 문제점을 파악하여 각 단계에서의 재활용시스템 개선 방안을 마련하였다.

오늘날 다양한 산업분야와 군지기, 공장지역, 매립지 등에서 중금속과 휘발성 오염물질이 동시에 존재하여 심각한 환경오염을 유발하며 인간과 자연에 해를 끼쳐 세계적으로 규제가 강화되고 있다. 특히 p-Xylene은 토양매질에 흡착되지 않으며 노출 시 두통, 호흡장애 등을 유발하며 자정작용이 힘들고 이동속도가 느려 반영구적으로 존재한다. 납은 일상주변에서 접촉이 가능하며 체내에 쉽게 축적되어 신경계통을 마비시키며 뇌에 이상을 일으킨다. 현재 단일물질에 대한 제거는 많이 연구되고 있는 반면 복합오염물질에 대한 연구는 미비한 실정이며 오염물질에 대한 효과적인 제거를 위한 흡착제 개발이 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 망간산화물을 기반으로 하여 계면활성제와의 개질을 통해 TMA-birnessite를 합성하였으며 중금속과 휘발성 오염물질 제거를 판단하기 위해 대표적인 납과 p-Xylene을 이용하여 등온흡착실험과 동역학적실험을 하였다.

우리나라 폐건전지의 발생량은 연간 15,000톤으로, 그 중 13,500톤의 폐건전지가 재활용 되지 않고 생활폐기물과 같이 배출되고 있다(환경부, 2004). 폐전지의 일반 매립이나 소각은 전지 내 금속성분과 전해액의 유출 및 가스발생으로 인한 환경오염을 유발한다. 그러나 폐전지의 90% 이상을 차지하는 폐망간/폐알칼리망간 전지는 지난 2008년부터 재활용 의무대상(EPR) 품목에 지정되었음에도 불구하고 고부가가치의 재활용 처리 기술의 부족 및 시민들의 인식부족으로 인해 폐전지의 회수율이 극히 저조한 실정이다. 따라서, 기존의 폐전지 재활용기술을 넘어서는 고부가가치의 재활용 기술의 개발은 중금속으로 인한 환경오염 방지뿐 만 아니라, 보다 경제성 있는 폐전지 자원화 방안으로써 중요한 의미를 갖는다. 본 연구는 폐 알칼리망간전지(AA Size)를 대상으로 음극물질을 분리한 후, 황산 침출법을 이용한 아연(Zn)과 망간(Mn) 이온의 분리와 잔류 이산화망간(MnO₂)의 전지 원료재생에 대하여 평가하였다. 또한, 시약급(Aldrich Co.)의 MnO₂ 및 환원망간(Mn₂O₃)를 이용하여 황산침출에 따른 잔류 MnO₂의 결정상 영향 및 침출 망간으로부터의 이산화망간 생성과정 등을 조사하였다. 황산농도 변화(0.5 M, 1.0 M, 1.5 M, 2.0 M)를 통한 Mn이온 침출가능성과 잔류 이산화망간의 XRD분석 결과, MnO₂는 화학적으로 안정하여 황산과의 반응에서 환원되어 침출되지 않고(침출율 < 0.1%), 황산처리 전과 동일한 이산화망간 결정상(β-MnO₂)을 유지하고 있음을 확인하였다. 재활용 업체(B사)에서 입수한 폐망간전지 및 실험실에서 분리한 폐알칼리망간전지에 적용한 결과에서도, 황산침출(1M-H₂SO₄, S/L=1/10, 60℃, reaction time= 60 min) 후 페망간전지에 존재하던 Mn₂O₃가 모두 사라지고 β-MnO₂ 형태의 결정상 만 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 침출 잔류물의 XRD가 새건전지와 동일한 β-MnO₂ 형태를 띠고 있어 별도의 전처리 없이 전지원료로서 사용가능함을 알 수 있다 또한, 본 연구에서 적용한 산침출 조건하에서는 환원망간(Mn₂O₃)으로 부터 전지원료와 동일한 결정상(γ-MnO₂, β-MnO₂ 등)이 얻어짐을 확인하였고, 이로부터 폐망간전지 침출액으로부터 화학적 처리를 통한 이산화망간(즉, CMD)의 합성이 가능함을 확인하였다.

기존의 화석 연료를 대체할 에너지 확보의 중요성이 커짐에 따라, 폐기물도 하나의 자원으로 떠오르고 있다. 특히, 폐기물을 이용하여 가스화를 할 경우 화학연료 또는 발전에 이용할 수 있는 CO, H₂가 주성분인 합성가스를 생산할 수 있다. 그러나 폐기물 가스화의 경우 합성가스뿐만 아니라 미반응된 Carbon 분진과 폐기물에 함유된 성분으로 인해 가스상 오염물질 (HCl, HCN, NH₃ 등)이 발생하게 된다. 합성가스를 이용하기 위해서는 오염물질을 줄이고 합성가스의 순도를 높여야 한다. 그러므로 적절한 운전조건 도출과 최적의 정제 설비 구축이 요구되고, 이를 위해서는 폐기물 가스화를 통해 생성된 오염물질의 배출 특성을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 폐기물 순산소 가스화를 통하여 생성되는 가스상 오염물질인 HCl, HCN, NH₃와 입자상 물질인 Carbon 분진의 배출량을 확인하였다. 분진의 시료 채취는 정제설비를 기준으로 정제설비 전단과 후단에서 3회 실시하여 분진의 배출량과 제거 효율을 살펴보았다. 가스상 오염물질의 시료채취는 분진과 같은 위치에서 2회 실시하여 비교하였다. 분진의 경우 정제설비 전단에서 평균 5,820 mg/Nm³을 나타내었으나, 정제설비 후단에서는 검출되지 않아, 정제설비를 통해 모두 제거되었음을 확인할 수 있었다. HCl, HCN, NH₃의 경우 정제설비 전단에서 각각 평균 24.87 ppm, 0.02 ppm, 2.19 ppm을 나타내었으며, 정제설비 후단에서 각각 평균 14.38 ppm, 0.01 ppm, 0.25 ppm을 나타내었다. 이들의 평균 제거효율은 42.20%, 52.96%, 88.81%임을 확인하였다. 연구 결과를 통해 입자상 물질인 분진의 경우, 정제설비를 통하여 발생량 대부분이 제거되었다. 그러나 가스상 오염물질 중 HCl의 경우, 제거효율 증가를 위해서 정제 설비에서 사용하는 가성소다의 액/기비 조절 등의 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.

실록산(Siloxanes)은 규소와 산소(Si-O-Si)로 이루어져 있으며 각 규소마다 다른 작용기가 결합된 유기규소화 합물로서 혐기성 소화조 또는 매립지에 폐기물의 분해과정에서 저분자화된 유기규소화합물이 휘발함으로서 바이오가스나 매립가스의 불순물로 존재한다. 실록산은 분자구조상 고리구조(D)와 선형구조(L)로 구분하고 있으며, 바이오가스나 매립가스에는 hexamethyldisiloxane(L2), octamethylt-risiloxane(L3), decamethyltetrasilo-xane(L4), dodecamethylpentasiloxanae(L5), octa-methylcyclotetrasiloxane(D4), decamethylcyclopentasiloxane(D5), dodecamethylcyclo-hexasiloxane(D6) 등의 다양한 형태로 존재한다. 실록산은 바이오가스와 매립지 내에 미량 존재하지만, 가스터빈, 보일러, 내연기관 등의 연소과정에서 산화되어 이산화규소(SiO₂)로 전환되어 연소설비의 고장 원인이 되고 있다. 바이오가스의 효율적인 자원화를 위하여 반드시 전처리가 필요한 물질로 인식되고 있다. 본 실험에서는 Lincoff and Gossett의 닫힌계내 평형실험법(Equilibrium partition experiment in closed system, EPICS)을 이용하여 액체상, 기체상 실록산의 기액 물질분배계수를 도출하고자 하였다. 액체상 실록산 기액 평형실험은 L-EPICS, 기체상 실록산 기액 평형실험은 G-EPICS 실험이라고 명명한다. L-EPICS 실험방법은 20ml glass vial에 액체상 실록산을 2 mL 주입 후 기액평형을 실험하였고, G-EPICS 실험방법은 240mL bottle 반응기에서 기체상 실록산과 액체(증류수)사이에서의 물질전달을 실험하였다. 두 반응기는 25℃에서 3시간 이상 방치시킨 후 평형에 도달한 가스 농도를 FID가 장착된 가스크로마토그래피(GC, YL6100GC, Younglin Co, Korea)로 분석하였다. L-EPICS 실험결과, 액상 실록산의 기액 물질분배계수는 선형 실록산인 L2, L3와 L4는 197, 20.04, 8.82이고 고리형 실록산 D4와 D5는 12.84, 6.76으로 도출되었다. G-EPICS 실험에서는 L2, L3와 L4는 8.808, 2.278, 1.455이고 D4와 D5는 3.435, 0.770로 확인되었다. 두 가지 방법에 의한 실험결과 선형과 고리형 실록산의 분자량에 따라 기액 물질분배계수가 영향을 받는 것으로 확인하였다. EPA의 ChemFinder Datebase에서 참고한 실록산의 기액 물질분배계수와 본 실험에서 도출된 값과 상관관계 분석 결과, L-EPICS 실험방법과는 0.983, G-EPICS 실험방법과는 0.874의 상관계수를 나타내었다.