Oysters are the most widely produced shellfish culture in Korea and 90% of their weight. Main component of oyster shell is CaCO3 and an appropriate calcination temperature was derived using thermo-gravimetric analysis. The difference in components for each calcination temperature was confirmed and the adsorbent was manufactured by activation. The oyster shell adsorbent surface area was 5.72m2/g with pores in the mesopore range. The adsorption amount was 37.44 mg/g. Therefore, the possibility of using oyster shell as an adsorbent was confirmed.

바다숲 복원과 함께 굴 패각의 새로운 자원화를 위해 굴 패각을 피복시킨 콘크리트 기질을 부산광역시 기장군 일광면 동백리 연안에 설치하여 약 1년간(2020년 1월~11월) 해조류 피도 변화를 모니터링하였다. 1월 모니터링 결과, 대조구인 일반 콘크리트 기질에는 해조류가 출현하지 않았다. 이에 반해 굴 패각을 10 ~ 90 % 피복시킨 실험구에는 해조류가 약 10 ~ 80 %의 피도로 착생한 것을 확인하였다. 또한, 11월 실험구의 피도는 대조구 대비 최대 49 % 높게 나타났다. 이상의 결과로부터 콘크리트 기질의 인공어초에 굴 패각 피복을 통해 인공어초의 해조류 착생을 촉진할 수 있으며, 수산 부산물인 굴 패각의 새로운 자원화 방안을 제시하였다.

굴 패각을 입경(0 ~ 1, 1 ~ 2, 2 ~ 5 mm) 및 소성온도(400(P400), 500(P500), 600(P600), 800(P800)℃)별로 전처리 한 후, 퇴적물과 혼합 된 실내실험을 통해 퇴적물의 성상변화를 조사하였다. 굴 패각의 주요 성분인 CaCO3는 700℃ 이상의 소성 온도에서 열분해 되어 CaO로 변화하는 것으로 나타났다. P800의 Ca2+ 농도는 약 790 mg/L로 대조구 및 다른 실험구들에 비해 약 2 ~ 3배 높게 나타나 고온 소성 된 굴 패각일수록 용출되는 Ca2+는 높은 것으로 확인되었다. 600℃ 이상의 온도에서 소성된 굴 패각에서는 CaCO3의 열분해로 형성된 CaO의 가수분해를 통해 간극수 내의 pH가 0.1 ~ 0.5 증가한 것으로 나타났다. 간극수 내의 NH3-N은 대조구보다 약 2.2 ~ 7.6 mg/L의 범위로 증가하였으며, 이는 가수분해 과정에서 발생한 열, Ca2+에 의한 미생물 활동 억제, 소성 과정에서 증가한 굴 패각 공극을 통한 산소 공급 등이 복합적으로 작용한 결과로 판단된다. P600 및 P800의 직상수 및 간극수 내의 PO4-P 농도는 대조구보다 약 0.1 ~ 0.2 mg/L 낮게 나타났으며 이는 소성 굴 패각으로 인한 pH 증가 및 PO4-P와의 화학적 반응으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 소성 온도에 따라 굴 패각은 퇴적물 내의 NH3-N 및 PO4-P의 농도변화에 영향을 미치는 것으로 확인되었으나, 입경에 의한 영향은 크지 않은 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 향후 소성 굴 패각을 낮은 오염도의 연안 저서환경을 개선시키기 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것을 판단된다.

Oysters are the most abundantly harvested type of shellfish in Korea. As export of this marine product increases, oysters have greatly contributed to an increase in fishing income. As the oyster aquaculture industry has rapidly grown since the late 1990s, issues of oyster-shell processing that occur in production processes have re-emerged as important topics in the oyster industry. The amount of oyster shells harvested in 2019 is estimated to be approximately 300,000 tons. With reductions in demand for pyrolytic fertilizer and feed, which are currently the greatest sources of demand, unprocessed shell quantities have doubled compared to 2018, causing them to be an issue once more. Such oyster-shell processing also incurs great costs, and a total of forty-six billion three hundred fifty million Korean won (46,350,000,000 KRW) has been provided from 2009 to 2020 for the use of oyster shells as a resource. According to current Korean laws, oyster shells are considered to be industrial waste if more than 300 kilograms are sent out in a day. Collection and processing must be conducted by a waste-consignment company. Consequently, there are many limitations to the use of oyster shells in Korea as a resource. However, in Japan, only oyster-shell waste is regulated by waste-processing As a result, local governments may apply exceptions when utilized as organic matter. Consequently, in Japan, oyster shells are being used as resources in more diverse fields than in Korea. This study observes the conditions and problems of oyster-shell processing in Korea and attempts to find new domestic oyster-shell resource solutions in light of Japan’s recycling practices.

소성 굴 패각의 PO4-P 및 NH3-N의 제거성능을 평가하기 위해 100℃(POS100), 600℃(POS600), 800℃(POS800)로 소성시킨 굴 패각을 시료충전층에 채워 인공오수를 통과시키는 실내실험을 통해 PO4-P 및 NH3-N의 제거 성능을 확인하였다. 시료충전층을 통과한 유출수는 굴 패각에서 용출된 CaO의 영향으로 pH가 상승한 것으로 조사되었다. PO4-P 제거량은 최대 약 23.1 mg/kg(POS100), 16.1 mg/kg(POS600), 15.9 mg/kg(POS800)으로, POS100의 PO4-P 제거량이 높게 나타난 것으로 확인되었다. PO4-P 제거 요인으로는 굴 패각의 Ca 및 Dolomite가 PO4-P를 흡착·침전시킨 것으로 판단된다. NH3-N 제거량은 최대 약 3.56 mg/kg(POS100), 5.72 mg/kg(POS600), 3.97 mg/kg(POS800)으로 나타났다. NH3-N의 제거율이 낮은 요인으로는 불안정한 질산화 과정, pH의 상승으로 인해 NH3-N가 NH4 +로 변환된 영향 등의 복합적인 원인으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 소성 굴 패각은 화학 반응을 통해 PO4-P 및 NH3-N 농도를 감소시킨 것으로 판단되며, 본 연구의 결과는 향후 소성 굴 패각을 활용한 하수처리 기술개발을 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 저온 소성 굴 패각의 재활용을 위한 기초적 연구로서 메조코즘 실험을 통해 저온 소성 굴 패각의 피복에 따른 연안 오염 퇴적물의 성상 변화를 조사하였다. 이를 위해 350 °C에서 소성시킨 굴 패각을 연안 오염 퇴적물에 피복하여 직상수와 간극수의 성상변화를 분석하는 메조코즘 실험을 수행하였다. 실험 결과, 굴 패각의 피복에 의해 수층과 퇴적층이 분리되었기 때문에 직상수의 산화 환원전위(ORP) 증가 및 DIN 중의 NH3-N의 비율의 감소가 실험구에서 관측되었다. 실험구의 DIP의 농도는 대조구와 비교하여 유의한 차이를 확인하기 어려웠다. 굴 패각의 피복에 의한 퇴적물의 총유기탄소(TOC)는 감소하였으며, 산휘발성황화물(AVS)은 저온 소성 굴 패각의 황화물 흡착 능력으로 인해 최대 50%까지 감소한 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과로부터 저온 소성 굴 패각은 연안 오염 퇴적물의 정화를 위해 이용될 수 있는 재료인 것으로 결론 지을 수 있다.

굴 패각과 같은 반응성 재료는 사용 목적에 적합한 전처리 조건을 선택할 필요가 있다. 본 연구에서는 인 농도 제어를 목적으로 효율적인 굴 패각 사용을 위한 전처리 조건을 제안하는데 목적을 둔다. 굴 패각의 전처리(소성 온도, 소성 시간, 입자 크기)에 따른 인산염 제거 효율을 조사하였다. 또한 XAFS 분석 및 등온 흡착 실험을 통해 굴 패각의 인산염 제거특성에 대해 조사하였다. 실험 결과 소성 온도는 600°C, 소성 시간은 6 h, 입자 크기는 0.355~0.075 mm에서 우수한 제거 효율을 확인하였다. 등온 흡착 실험 결과 Langmuir 모델이 굴 패각의 흡착에 적합한 것으로 나타났다. XAFS 분석 결과 600°C에서 소성시킨 굴 패각에는 인산칼슘이 생성된 것이 확인되었다. 즉 굴 패각의 칼슘 이온 용출에 의한 인산칼슘 형성이 인산염의 농도 감소에 기여하고 있음을 확인하였다.

A huge amount of waste oyster shells are being produced in the southern coast of South Korea. In order to find the possibility to recycle the waste as construction materials, mechanical characteristics of oyster-shell such as compressive strength and modulus of elasticity, were investigated. Compressive strength tests for mortar specimen with varying blending ratio of cement, water, fine aggregate, and oyster-shell were compared with normal cement mortar. There was continuous decreasing tendency in compressive strength as increasing dosages of oyster-shell when used as a replacement of cement, however strength and stiffness were increased around 10% of dosages of oyster-shell when used as a replacement of fine aggregate. The experiment results demonstrate that oyster-shells can be recycled and effective in replacement of not only cement but also fine aggregates.

Waste oyster shells create several serious problems; however, only some parts of them are being utilized currently. The ideal solution would be to convert the waste shells into a product that is both environmentally beneficial and economically viable. An experimental study is carried out to investigate the recycling possibilities for oyster shell waste. Bulk ceramic bodies are produced from the oyster shell powder in three sequential processes. First, the shell powder is calcined to form calcium oxide CaO, which is then slaked by a slaking reaction with water to produce calcium hydroxide Ca(OH)2. Then, calcium hydroxide powder is formed by uniaxial pressing. Finally, the calcium hydroxide compact is reconverted to calcium carbonate via a carbonation reaction with carbon dioxide released from the shell powder bed during firing at 550oC. The bulk body obtained from waste oyster shells could be utilized as a marine structural porous material.

이 연구의 목적은 버려진 굴 패각을 재활용하여 감소시키는 것으로 굴 패각과 해조펄프를 이용하여 식품의 보존에 대한 항산화비드를 활용하는데 있다. 이 연구는 두 부분으로 나누었다. 첫 번째는 파일럿 규격조건으로 설계하고 제조하였다. 둘째는 [A],[B],[C-a],[C-b]화합물에 대한 최적제조 조건을 다루어 확립하고 이들 생성물을 분석하였다. 파일럿 규격 제조는 해조펄프의 분자수식합성과/Cl-전분 그리고 그의 다양한 비드 형태들이 극성용매에서 다양한 중량비율로 액상 혼합하여 제조되었다. 부가적으로, 혼합과정에서 해조펄프의 비율이 증가함으로서, 해조펄프/Ag-굴 패각을 섞인 것의 항균성은 감소되었으나 항산화와 비드의 견고성 성질은 증가되었다. 파일럿 규격의 생성라인은 해조 펄프와 Cl-전분을 분자수식으로 합성하였다. 그리고 극성용매를 사용하여 여러 가지 중량비율로 다양한 형태의 비드를 제조하였다.

본 연구는 수산 폐기물인 굴패각을 공조시스템의 수분 흡착제로 사용하기 위한 가능성을 실험을 통해 살펴본 기초적인 연구이다. 연구의 주된 목적은 굴패각의 제습성능과 열전소자의 냉각효과를 파악하는 것이며 본 연구를 통해 굴패각은 공조시스템 내에서 사용가능한 수분 흡착제로서의 성능을 충분히 가지고 있으며, 또한 냉각효과를 통해 흡착성능을 크게 향상시킬 수 있다는 것을 알았다. 본 시스템은 신재생에너지인 태양광을 이용하기 때문에 시스템의 구동에 필요한 다른 전원은 필요 없어 환경적으로도 매우 바람직한 연구이다.

알루미나와 하소된 귤껍질의 소결반응에 의해 A I2 O3-CaO내화물이 제조되었다. 치밀화과정에서의 CaO의 영향과 A I2 O3-CaO 소결체의 특성을 고찰하였다. 소결체의 미세구조와 EDS 결과로 A I2 O3-CaO화합물을 확인하였다. 1450˚C에서 열처리한 소결체는 2.87/㎤의 부피비중과 12.03%의 겉보기 기공율을 가지며 압축강도는 312kg/cm2이였다. 1400˚C에서 서결체의 열팽창 계수는 6.55Kx10-6 K-1이였다.

To improve the environmental management and resources, in this study, we aimed to investigate the effect of adding oyster shell powder to Hanwoo manure on its characteristics and microbial composition during the storage period. Additives were deposited on top of the manure surface at the rate of 0, 0.5, and 1% of oyster shell powder per 200 g of Hanwoo manure in a plastic container with three replicates; however, untreated manure litter served as the control. Manure characteristics (dry matter, organic matter and crude ash) and microbial composition (lactic acid bacteria, yeast, Bacillus subtilis, Salmonella, and E.coli) were evaluated at day 0, 2, 4, and 8. Manure characteristics exhibited an effect on dry matter, organic matter, and crude ash at day 2 and 8 (p<0.05), and not for day 0 and 4 (p>0.05). With the exception of yeast content at day 4 of storage, lactic acid bacteria, yeast, Bacillus subtilis, Salmonella, and E.coli exhibited no significant differences in all conditions during the storage period. Conclusively, addition of 1% oyster shell powder to Hanwoo manure resulted in slightly better manure characteristics; however, its microbial composition remained unchanged.

자원의 재활용 관점에서 굴패각의 소성에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 굴패각을 소성시켜 만들어진 생석회는 건식으로 사용되기도 하고 물과 반응을 시켜 액상소석회로 변환시킨 뒤 사용되기도 한다. 그러나 굴패각은 석회석과는 약간 다른 소성 및 액상소석회 변화의 특성을 보여준다. 본 연구에서는 굴패각과 이를 비교하기 위한 석회석을 소성시켜 생석회를 만든 후 이를 다양한 온도의 물과 반응시켜 액상소석회로 변환 실험을 실시하였다. 액상소석회로 변환 후 150 μm의 체를 이용하여 거르고 액상소석회로의 전환률을 계 산하였다. 소성된 석회석은 모든 온도에서 액상소석회로 전환되었다. 그러나 굴패각의 경우 본 연구의 실험 조건 중 30oC와 50oC에서 액상소석회로 변환되지 않고 오히려 물과의 반응을 통하여 만들어진 Ca(OH)2의 존 재로 질량이 증가하였으며 90oC에서도 석회석 보다는 낮은 액상소석회 전환률을 보여주었다. 굴패각에서 보여주는 이러한 차이는 굴패각의 각주층과 진주층에서 발견되는 단백질의 일종인 콘키올린이 높은 온도에서도 분해되지 않아 물과의 반응을 감소시켜 생기는 결과로 일부 설명할 수 있다. 그러나 콘키올린이 존재하지 않 는 초크층에서도 석회석 보다 액상소석회의 변화률이 낮음을 보여준다. 이것은 석회석에는 거의 존재하지 않 으나 굴패각에서 미량으로 존재하는 Na에 의하여 소성 시 패각의 방해석이 공융용융체 형성과 같은 추가적인 반응에 의한 것으로 생각된다.

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.