This study investigated the behavior and environmental impact of expanded polystyrene (EPS) in a simulated marine environment, focusing on the effects of UV exposure. Through a series of controlled experiments, it was found that UV-induced weathering increased the formation of smaller EPS degradation products, leading to higher concentrations of dissolved organic carbon (DOC) in the seawater. Additionally, it was suggested that the assembly behavior of dissolved organic matter (DOM) contributed to the reduction of DOC levels over time. The EPS layer exhibited slightly higher DOC concentrations compared to the seawater, likely due to hydrophobic interactions that retained degradation products near the EPS. Analysis of the soil layer revealed that EPS particles and degradation products settled or adsorbed more extensively under UV conditions, indicating a greater risk of sediment contamination. Soil layer elution experiments further confirmed that EPS particles and their degradation products could migrate through soil pores, posing a potential contamination risk to other environments. UV exposure resulted in a twentyfold increase in DOC release from EPS compared to dark conditions. These findings highlight the persistent pollution potential of EPS in marine environments, especially under UV exposure, and emphasize the need for effective EPS waste management and further research into its environmental impacts.

전 세계적인 물 부족을 해결하기 위한 유망한 방법으로 수착제를 이용하여 공기 중에서 물을 수확하는 기술은 수 자원이 부족한 지역에서 식수를 전달할 수 있는 큰 잠재력을 보여주고 있음. 본 총설에서는 대기 중 물을 수확하기 위한 수 착제로 금속유기골격구조(MOF)를 사용하는 최근 연구에 대해 소개함. 제올라이트나 실리카 기반 물질과 같은 다른 수착제 물질에 비해, MOF는 상대습도 10% 부근에서 물 수착 곡선의 변곡점을 보이는 특성 덕분에 건조한 사막지역에서 물을 수확 하기에 적합한 특성을 가지고 있음. 이러한 특성으로 말미암아 최근 MOF를 이용하여 물을 수확할 수 있는 실용적인 물 수확 장치를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있음. 이 기술은 전 세계 어느 곳에서나 지리 환경적 영향을 받지 않고 대기 중의 물에 접근할 수 있기 때문에, 미래 지속가능한 수자원 확보 기술 측면에서 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대됨.

FASs (fluoroalkylsilanes)로 표면 개질한 소수성 막에 대한 부탄올/물, 이소프로판올/물 용액의 수착(sorption)량을 측정하였으며 이들 수착 특성을 Hansen 용해도 파라미터를 이용하여 해석하였다. 부탄올의 수착량이 이소프토판올보다 많았으며, 이는 부탄올의 용해도 파라미터(δt = 20.4)와 FASs 소수성 막의 용해도 파라미터(δt = 16.9)와의 차이가 이소프로판올 (δt = 24.6)과의 차이보다 작기 때문인 것으로 설명할 수 있다. 극성력(δp) 측면에서 살펴보면, FASs 극성력(δp = 4.6)과 부탄올의 극성력(δp = 6.3)과의 차이가 FASs 극성력(δp = 4.6)과 이소프로판올의 극성력(δp = 9.0)과의 차이보다 작다. 이는 부탄올-FASs 간의 극성력 차이가 이소프로판올-FASs 간의 극성력 차이보다 작아서 부탄올-FASs 간의 상호인력이 크다는 것 을 의미하며, 수착량이 크게 나타나는 결과를 설명할 수 있다. 본 실험결과로부터 막에 대한 알코올의 수착특성, 용매에 대한 용질의 용해도 등을 분석하는데 용해도 파라미터를 이용할 수 있음을 알 수 있다.

투과증발공정에서 polydimethylsiloxane(PDMS)막에 대한 용매의 수착특성과 투과 플럭스를 예측하는 방법을 제시하였다. 이 방법을 이용하여 chloroform, toluene, methoanol, n-butanol의 수착량과 투과 플럭스를 계산하였으며, 계산값과 실험값을 비교하였다. 팽윤을 촉진시키는 정용매(good solvent)인 toluene과 chloroform의 경우 계산된 수착량과 투과 플럭스는 실험값과 잘 일치하였다. 막의 밀도가 작을수록 수착량과 투과 플럭스는 증가하였다. 팽윤을 억제시키는 부용매(poor solvent)인 methanol, n-butanol의 경우는 실험값과 상당한 오차가 있었다. 따라서, 본 미케니즘에 의해 PDMS막에 대한 정용매의 수착량과 투과 플럭스는 실험에 의하지 않고도 이론적으로 예측할 수 있는 가능성을 보여주었다.

산소농축공기 제조용 폴리설폰 실관막에 대한 산소.질소의 수착 및 투과실험을 수행하였다. 폴리설폰 실관막에 대한 산소의 수착량이 질소의 수착량보다. 1.5배 ~2 배 높았다. 저압영역(약 3 kgf/cm2이하) 에서는 Henry-type 수착량 (CD)이 전체수착량의 약 15% 이었으며, Langmuir 수착이 약 85%이었다. 고압영역(약 3 kgF/cm2이상)에서는 Langmuir 수착은 거의 포화되어 일정한 값에 도달하였으며, Henry 용해에 의한 수착(CD = kD.p) 의 증가에 의하여 전체 수착량이 증가하였다. 산소와 질소의 수착은 dual-mode sorption 모델을 만족시켰다. 산소의 투과 활성화에너지(Ep)가 질소보다 컸고, 이상분리인자 (O2/N2)는 2~4를 나타내었으나 , 혼합물의 실제 분리인자는 1.7 ~2.2로 낮아졌다.

유리전이온도가 95℃인 폴리스티렌 균질막에서 CO2의 수착과 투과실험을 온도는 60℃, 수착실험은 1.6 MPa 범위, 투과실험은 2.5 MPa 범위 내에서 각각 행하였다. 낮은 기체압력하에서는 수착등온선이 dual-mode sorption model에 일치하였으나 1.3 MPa 이상에서는 직선이었고, 직선부분은 원점까지 외삽되었다. 평균투과계수의 압력의존성은 dual-mode mobility model로부터 위로 편기되었다. 수착등온선으로부터 폴리스티렌 막은 1.3 MPa의 기체압력에서 수착된 CO2의 가소화거동에 의해서 유리전이가 일어난다는 것을 알았고, 이는 평균투과계수의 증가와 일치하였다.

고준위방사성폐기물 내에 핵분열 생성물로 존재하는 방사성 세슘의 이동은 화강암을 기반으로 하는 고준위방사성폐기물 처분장의 안전성 평가를 위한 중요한 고려 항목이다. 지하수의 수리화학적 특성과 모암 을 이루는 광물과의 반응 특성은 처분장에서 방출된 세슘의 이동 속도를 결정하는데 있어서 중요한 요소이 다. 알칼리 금속인 세슘은 지하수 내의 주요 양이온들과 수착 자리를 놓고 경쟁하는 것으로 알려져 왔고, 흑 운모는 화강암의 핵종 수착 특성에 중요한 기여를 하는 구성광물로 알려져 왔다. 이 논문은 심부 처분장의 무산소 환경을 모사하기 위해 혐기성 챔버에서 전형적인 중생대 원주화강암에 대한 세슘 수착특성을 연구한 결과를 보고한다. 분쇄한 화강암에 대하여 전해질(NaCl, KCl, CaCl2) 용액과 합성지하수를 사용하여 세슘 초 기농도(10-5, 5×10-6, 10-6, 5.0×10-7 M)를 달리하여 세슘 수착속도와 수착량을 측정하였다. 세슘 수착 실험 결 과는 유사 2차 속도 모델(r2 = 0.99)과 프로인들리히(Freundlich) 등온선 모델(r2 = 0.99)로 잘 모사되었다. 특히 염화포타슘(KCl)은 모든 이온강도 및 세슘 초기농도에서 다른 전해질에 비해 가장 강력하게 세슘 수착을 제 한하였다. 이는 포타슘 이온(K+)이 세슘의 가장 효과적인 경쟁 이온임을 지시하는 것으로 판단된다. 흑운모 함량에 따른 세슘 수착 실험 결과 흑운모의 세슘 수착 분배계수는 화강암 자체의 값보다 약 2배 이상 높았 으며 선형관계를 나타냈다. 포타슘 이온은 주로 흑운모에 의해 공급되기 때문에, 이러한 결과는 처분심도 ~500 m 깊이에서 화강암체 내에 존재하는 흑운모가 세슘의 효율적인 수착재로 작용하지만 또한 지하수의 수리화학 조건에 따라 세슘의 수착을 저해하는 역할을 할 수 있음을 지시하며, 향후 이에 대한 상세한 후속 연구가 필 요함을 보여준다.

Ca2+ 이온으로 부분적으로 치환된 제올라이트 A (|Ca4Na4|[Si12Al12O48]-LTA) 단결정과 Se을 가는 모세관에 넣은 후 523 K 에서 5일동안 반응을 시켜 Se이 흡착된 제올라이트 A 단결정을 합성 하였다. 이 결정의 구조는 294 K 에서 단결정 X-선 회절 기술을 이용하여 Pm3m (a = 12.2787(13) Å) 입방 공간군에 속함을 확인 하였고, Fo> 4s(Fo)를 사용하여 최종 오차 인자를 R1/wR2= 0.0960/0.3483로 정밀화 하였다. 이 구조에서는 4개의 Na+와 4개의 Ca2+ 이온이 모든 6-ring 자리에 채워져 있었으며, 이들 이온들은 모두 6-ring 맞 은편의 3-fold 축상의 결정학적 위치에서 발견되었다. Se 원자들은 뚜렷하게 서로 다른 3개의 결정학적 위 치에서 발견되었다. 단위 세포당 2개의 Se(1) 원자는 sodalite cavity 내 6-ring 맞은편 (Se(1)-Na(1) = 2.53(5) Å), 1개의 Se(2) 원자는 4-ring 맞은편 (Se(2)-O(1) = 2.76(10) Å), 그리고 1개의 Se(3) 원자는 large cavity 내 6-ring 맞은편 (Se(3)-Na(1) = 2.48(5) Å)에 각각 위치하고 있었다. 2가지 형태의 Se2 분자 (Se(1)-Se(1) = 2.37(7) or 2.90(8) Å and Se(2)-Se(3) = 2.91(5)) Å)가 sodalite cavity와 large cavity 내에서 발견되었으며, Se4와 Se8 과 같은 형태의 클러스터가 large cavity 내에 존재할 수 있었다. 이들 클러스터내 Se 원자들 사이의 거리는 기체상태의 Se2 분자내 Se 원자 사이의 거리보다 더 길게 나타났다.

스트론튬(90Sr)과 니켈(59Ni)은 처분안전성평가에서 중요하게 다루는 핵종들이다. 지하에서 방사성핵종의 이동을 저지하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있는데, 처분시스템에서 용기와 부식반응으로 생기는 광물들 중에 핵종들과 반응성이 뛰어난 광물들이 존재하는 것이 알려졌다. 이들 중에서 철-황화합광물인 맥키나와이트(FeS)를 선정하여 스트론튬, 니켈과 수착 실험을 하였다. 심부지하에서 환원 알카리 환경을 고려하여, pH 8 ~ 12까지 조건에서 pH에 따른 수착영향을 살펴보았다. 실험결과, 스트론튬은 낮은 알카리영역에서 수착능이 저조하였지만, 니켈은 전 실험영역에서 높은 수착능을 보였다. 또, 두 핵종 모두 알카리 조건에서 pH가 증가할수록 수착량(Kd)이 증가하였는데, 이는 pH가 증가하면서 풍부해진 OH‐이온이 광 물표면에 수소나 양이온과 결합해 탈착하면서 광물표면에 전기음성도가 증가해 양이온인 스트론튬과 니켈을 전기적 인력으로 끌어당기기 때문으로 여겨진다.

비소의 오염은 다양한 자연적 또는 인위적 원인들로 인하여 발생할 수 있다. 비소의 자연상 다양한 화학종 중 3가와 5가 형태로 대부분 존재하고, 비소의 거동은 Al, Fe, Mn 산화물 등에 의해 영향을 받는다. 이에 본 연구는 Mn, Si, Ca 등의 성분이 많이 포함된 망간슬래그를 이용한 비소 수착특성을 규명하기 위해 수행되어졌다. 망간슬래그의 수착제로서의 주요한 특성을 조사하고 평형론과 반응속도론 실험을 통해 비소 화학종별 수착양상을 고찰하였다. 망간슬래그의 비표면적은 4.04 m2/g, 전위차 적정법에 의해 측정된 영전하점(point of zero salt effect, PZSE)은 7.73으로 측정되었다. pH 4, 7, 10의 조건으로 두 비소 화학종의 수착반응에 대한 평형실험 결과 3가 비소보다 5가 비소가 수착량이 더 컸으며 망간슬래그와의 친화력이 더 높은 것으로 나타났다. 3가 비소는 pH 7에서, 5가 비소는 pH 4에서 수착량이 가장 높게 나타났는데 이는 pH에 따른 두 비소 화학종의 존재형태와 망간슬래그의 표면전하 간 상호작용에 기인한 것이다. 수착반응은 3가 비소와 5가 비소 모두 2시간 이내에 최대 수착량에 도달하였고, 반응속도 실험결과를 다양한 반응속도 모델들에 모사하였을 때, 유사이차(pseudo- second-order)와 포물선(parabolic) 모델이 가장 적합한 모델로 조사되었다.

방사성폐기물 처분 안전성 평가를 위하여 방사성 핵종의 수착특성에 대한 정보제공이 필요하다. 그러나 우리나라는 최근까지 핵종 수착 데이터베이스에 대한 접근성이 취약하여 이용에 제한이 있었다. 사용자들에게 효율적인 방법으로 핵종 수착관련 정보를 제공하기 위해 웹을 기반으로 하는 핵종 수착 데이터베이스(KAERI-SDB)를 개발하였다. KAERI-SDB를 개발하기 위하여 1998년에 개발된 수착 데이터베이스 프로그램인 SDB-21C을 분석하고 사용자 요구사항을 반영하였으며, 사용자가 웹브라우저를 통하여 실시간으로 수정 및 보완된 핵종 수착 자료에 실시간으로 접근이 가능하도록 구성하였다. KAERI-SDB는 로그인/회원가입, 자료 검색 및 저장 그리고 검색결과에 대한 차트 구현 등의 기능들이 포함되도록 고안되었다. KAERI-SDB는 수착 자료를 이용하고자 하는 이용자들의 접근성을 향상함으로써 방사성폐기물 처분 안전성 평가에 폭넓게 활용될 것으로 예상된다. 나아가, 핵종 수착관련 자료들을 일반인에게 공개함으로써 방사성폐기물 처분 프로그램에 대한 신뢰도와 대중수용성을 증진시킬 수 있을 것으로 기대된다.