The effect of permanganate oxidation was investigated as water treatment strategy with a focus on comparing the reaction characteristics of NaOCl and sodium permanganate (NaMnO4) in algae (Monoraphidium sp., Micractinium inermum, Microcystis aeruginosa)-contained water. Flow cytometry explained that chlorine exposure easily damaged algae cells. Damaged algae cells release intracellular organic matter, which increases the concentration of organic matter in the water, which is higher than by NaMnO4. The oxidation reaction resulted in the release of toxin (microcystin-LR, MC-LR) in water, and the reaction of algal organic matter with NaOCl resulted in trihalomethanes (THMs) concentration increase. The oxidation results by NaMnO4 significantly improved the concentration reduction of THMs and MC-LR. Therefore, this study suggests that NaMnO4 is effective as a pre-oxidant for reducing algae damage and byproducts in water treatment process.

초 록 장수풍뎅이(Allomyrina dichotoma(Coleoptera: Dynastidae)) 후장에서 셀룰로오스 분해균을 분리하였다. 분리된 두 세균은 각각 Yersinia와 Bacillus 속으로 동정되었다. 이 두 세균의 셀룰로오스 분해능력은 참나무 톱밥으로 사육되는 흰점박이꽃무지(Protaetia brevitarsis senlensis (Coleoptera: Cetoniidae))의 성장을 촉진시켰다. 이때 먹이 톱밥에 10% 이상의 밀가루를 첨가할 경우, 흰점박이꽃무지의 발육은 더욱 증진되었다. 한편 동정된 셀룰로오스 분해균을 사과원 전정목 톱밥에 첨가할 경우, 흰점박이꽃무지는 이를 먹이원으로 성장하였다. 이들 굼벵이의 대량사육에 따른 배설물은 높은 유기물 함량과 극소량의 독성 중금속을 함유하여 퇴비로서의 기능을 보유하였다. 이 굼벵이 배설물을 상추 재배지에 투입할 경우 상추발육을 촉진시켰다. 본 연구는 장수풍뎅이 유래 셀룰로오스 분해균을 이용하여 굼벵이 사육을 도모하는 데 일차 응용성을 보여주었으며, 이를 통해 부차적으로 사과원 폐목과 굼벵이 배설물의 자연 순환 모델을 제시하였다.

악취물질인 황화수소는 미생물에 의한 유기물의 혐기성 분해과정에서 황산염 환원을 통해 주로 발생하며 일반적으로 황화합물계열 악취물질 중 가장 발생량이 크고 악취유발에 대한 기여도 역시 가장 큰 물질로서 악취관리에 있어 매우 중요하다. 그 주요 발생원은 양돈 등 축산시설을 비롯하여 도축시설, 사료 및 비료 제조공장, 수산식품제조공장, 분뇨 및 하수처리시설, 펄프제조시설, 폐기물 처리 또는 매립시설 등이다. 황화수소 제거에는 여러 가지 기술이 적용되고 있는데 이 중 활성탄에 의한 흡착제거는 높은 처리효율과 처리의 편이성 등 장점을 가지고 있어 악취제거를 위한 주요 기술로 활용되고 있다. 그러나 활성탄은 야자껍질이나 석탄 등을 이용하여 탄화 및 활성화 과정에 의해 제조되므로 에너지 소비가 크고 가격이 높아 이를 해소하기 위해 활성화를 거치지 않은 탄화물을 이용하거나 농업부산물, 유기성 폐기물 등의 재료로부터 활성탄을 제조하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 하지만 탄화물은 흡착에 필요한 미세공의 형성이 활성탄에 미치지 못하여 흡착능이 떨어지고, 대체재료를 사용한 활성탄의 경우에는 재료의 단가는 낮아지고 흡착능은 확보되나 활성화과정에서 수율이 떨어져 생산량이 적기 때문에 실제 생산을 통한 활용에는 한계가 있다. 본 연구에서는 황화수소 제거를 위하여 농업부산물로 발생하는 왕겨의 탄화물인 탄화왕겨를 이용하는 방안을 모색하고자 하였다. 탄화왕겨 역시 탄화과정만으로 생산되므로 비표면적이 작아 그 제거능은 활성탄에 비해 낮게 나타나는 제약을 가지고 있다. 이에 그 제거능 향상을 위하여 적절한 알칼리성 물질을 선정하고 이를 탄화왕겨에 첨착시킨 후 칼럼실험(H2S 농도 1,000 ppm, 가스유량 600 mL/min)에 의해 황화수소 제거특성을 평가하였다. 또한 황화수소에 대하여 가장 큰 제거능을 보이는 것으로 알려져 있는 야자껍질 활성탄과 비교함으로써 탄화왕겨의 기능성 개선의 정도를 알아보았다. 연구결과, 탄화왕겨의 비표면적은 83.44 ㎡/g으로 활성탄의 1122.95 ㎡/g에 비해 월등히 작았으며 탄화왕겨의 황화수소 제거능도 활성탄의 7.3 mg H2S/g보다 훨씬 작은 1.4 mg H2S/g에 불과한 것으로 나타나 물리적 흡착만으로는 악취제거에 한계가 있음을 알 수 있었다. 그러나 알칼리성 물질을 첨착시킨 탄화왕겨의 경우 활성탄보다 큰 황화수소 제거능을 나타내었으며, 특히 NaOH가 첨착된 탄화왕겨에서는 활성탄의 3배가 넘는 제거능이 확인되었다. 이는 동일한 물질을 활성탄에 첨착시킨 경우에서 보인 황화수소 제거능에 비해서도 60% 이상 향상된 것이다. 결국 탄화왕겨가 활성탄보다 알칼리성 물질에 대하여 우수한 첨착특성을 가지면서 그 표면에 첨착된 알칼리성 물질이 황화수소와 반응함으로써 화학적 흡착에 의해 제거능이 크게 향상되는 것으로 판단된다. 따라서 탄화왕겨에 알칼리성 물질을 첨착시킴으로써 에너지 소비 및 비용을 절감하면서 악취제거능 확보가 가능함을 확인할 수 있었다.

수은의 노출로부터 국민의 건강과 환경을 보호하기 위해 국제수은협약이 2013년도에 채택되었다. Article 9에서는 토양, 수계 및 폐기물로 배출되는 수은의 관리를 요구하고 있으며, 수은 오염 폐기물의 처리에 대한 중요성이 증대되고 있다. 국내 폐기물은 용출시험기준치 만족 여부에 따라 지정폐기물로 분류되고 있으며, 이는 대부분 매립처분되는 것으로 조사되었다. 불안정한 형태로 결합되어 있는 수은화합물은 용매의 pH조건에 따라 용출되며, 매립지 환경으로 유출될 것으로 예상된다. 따라서 용출시험기준은 폐기물에 함유된 불안정한 형태의 수은화합물을 검출하는 역할을 수행해야 한다. 본 연구에서는 국내 산업시설 배출 폐기물을 대상으로 폐기물용 출시험법(KSLT)과 TCLP 및 단계별 용출법(SEP)을 적용하여, 용매의 pH와 시험방법에 따른 수은화합물 용출특성을 비교분석하였다. 산업시설부산물(폐슬러지 (S1), 폐토사 (S2), 비산재 (S3))을 대상으로 3가지 시험법을 적용하였다. 5단계로 구성된 SEP를 적용하였으며, 각각 증류수(1단계), 0.1M CH3COOH+0.01M HCl(2단계), 1M KOH(3단계), 12M HNO3(4단계) 및 Aqua regia(5단계)를 용출용매로 사용한다. EPA Method 7470A를 적용하여 용출시험액의 수은 농도를 분석하였다. 1,2 단계에서 용출되는 수은화합물은 불안정한 형태로써 환경으로 쉽게 유출되는 것으로 알려져 있다. S1의 경우, KSLT 및 TCLP 용출액 수은농도는 각각 0.012 mg-Hg/L 및 0.194 mg-Hg/L으로 분석되었다. 또한, SEP 1단계 0.013 mg-Hg/L, 2단계 0.167 mg-Hg/L로 분석되었다. SEP 1단계와 KSLT(pH 5-6) 그리고, 2단계와 TCLP(pH 2)의 결과값의 비교를 통해 pH가 용출에 중요한 영향을 미치는 인자임을 확인하였다. 해당시료는 KSLT의 기준치를 초과하여 지정폐기물로 분류되나, TCLP 기준치를 만족하는 것으로 확인되었다. 이를 통해 용출시간, 교반방법 및 고액비 등의 시험인자가 수은화합물의 용출에 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 두 시험법의 직접적인 비교는 적절하지 않은 것으로 판단된다.

런던협약에 의해 2015년부터 폐기물 해양투기가 전면 금지됨에 따라 국내 광물자원 관련 산업체에서는 폐기물의 처리 방안 마련이 요구되고 있다. 알루미늄 생산 공정에서 보크사이트 부산물은 연간 27만 톤 가량 발생하고 있으며 대부분 토목공사 성토용 골재로 재활용되고 있으나, 전량 골재로 활용이 어려워 매년 8만 톤 이상적치되고 있는 실정이다. 우리나라 농경지는 하절기 집중호우, 화학비료 다량 사용 등으로 토양의 산성화가 가속화되고 있어 농작물 생육조건에 적합한 pH 유지를 위해 주기적인 토양 개량이 필요하다. 보크사이트 부산물을 활용한 토양개량제가 석회(Ca), 고토(Mg)를 대체하여 산성토양 개량제로 재활용 가능성에 대하여 연구하고자 한다. 보크사이트 부산물을 토양개량제로 활용함으로써 매립 등에 소요되는 처리비용을 절감하고 자원순환 측면에서 폐기물제로화(waste zero)에 크게 기여할 것이다. 보크사이트 부산물의 위해성 여부를 확인하기 위해 ｢토양환경보전법｣ 토양오염 우려기준에서 정하고 있는 중금속 8종 물질의 분석 결과 불검출 또는 기준치 이하로 검출됨을 확인하였다. 전남 나주시 금천면 석곡리 일원(임야와 농경지 연접부)에서 pH 4.9 ~ 5.0 범위의 토양을 채취하여 샘플 토양으로 사용하였으며 채취한 샘플산성토양에 보크사이트 부산물 과립 개량제를 1~10%(wt) 범위로 혼입하여 pH 변화를 조사하였다. 이때 농경지에서 경운, 강우에 의한 수화반응 등을 적용하고자 일정 기일간 양생을 거친후 pH를 측정하였다. 증류수(토양의 25%)와 5일간 양생 반응 후 측정한 결과 토양개량제 1%를 혼입한 시료에서는 pH 7.5 ~ 8.0, 10% 혼입시료는 pH 9.0 ~ 9.5 범위로 나타났다. 보크사이트 부산물을 토양개량제로 활용 시 중금속류에 의한 오염은 없을 것으로 사료되며 보크사이트 부산물이 경작 작토부 토양의 1% 이내로 살포할 경우 산성토양 중화에 적합할 것으로 판단된다.

This study focused on the evaluation of stability of mercury compounds in byproducts from industrial facilities. Stability testing was conducted using a 5-step sequential extraction procedure using six kinds of byproducts. The mercury compounds extracted were categorized as ion-exchangeable (F1), acid soluble (F2), organic matter-bound (F3), strong complex (F4), and residual (F5) mercury compounds. The amount of mercury in each step was calculated and compared with total mercury amount; a 51% to 92% recovery rate was estimated. Hg-extracted F1, F2, and F3 were easily released into environment. It is necessary to apply an appropriate method to handle byproducts that contain these portions of mercury. On the other hand, mercury in F4 and F5 fraction is relatively more stable. F4 fraction means strong complex and elemental mercury. Byproduct from metal production facility has a higher elemental mercury fraction. It was found that 89% and 65% of mercury were contained in F4 fractions from fly ash and sludge, respectively. The goal of this study is to investigate stability of Hg compounds in different byproducts to suggest appropriate treatment methods for each byproduct on its Hg compound characteristics.

Chloride-based deicing materials have been reported as the major culprit behind degradation of performance of structures such as surface deterioration and steel corrosion, leading to active researches on development of eco-friendly deicing materials as countermeasures for such issues. However, these eco-friendly deicing materials suffer the issue of poor economic feasibility compared to existing chloride-based deicing material. In order to secure economic feasibility of eco-friendly deicing materials, this research has developed a new eco-friendly deicing material with calcium-based industrial byproducts and assessed its snow-removing performance.

Hydrothermal carbonization (HTC) is a highly effective technique for treating lignocellulosic biomass and organic waste of various shapes and moisture content. The solid product of HTC is friable, hydrophobic, and increased in mass and energy densification compared to the raw biomass. also solid product is similar regardless of the type of biomass used. A liquid solution of five carbon and six carbon sugars, along with various organic acids and 5-HMF, is also produced from HTC of lignocellulosic biomass. The gaseous phase product consists mostly of CO2. Solid product has the similar characteristics to low rank coal. The solid fuel characteristics of feedstock was increased with reaction temperature and time via HTC process. However, mass yield was decreased with increasing temperature and time. Therefore, it is necessary to optimize the reaction temperature and time for HTC. The HTC process produces the solid product and a large amount of water. Thus the reuse or treatment techniques of liquid product is necessary. Therefore, potential of biological treatment of HTC liquid product was evaluated.

In this study, the feasibility of the biogas production by anaerobic digestion with agricultural byproducts, which are stems and leaves of hot pepper or sweet pepper from one of the agricultural villages in South Korea, was investigated. The physico-chemical compositions of the agricultural byproducts of hot and sweet pepper were analyzed and they were found to be favorable with anaerobic digestion. Theoretical methane potentials of the test materials were estimated as 393.1 L CH4/kg VS for hot pepper and 372.6 L CH4/kg VS for sweet pepper. Biochemical methane potentials were analyzed by Biochemical Methane Potential (BMP) test and those of hot pepper and sweet pepper were 107.9 and 193.4 L CH4/kg VS, respectively. Silage was chosen to be long-term storage method for biogasification. Biochemical methane potential of hot pepper was increased by silage storage, while that of sweet pepper was decreased. In the case of silage chopping size, ensiled material with 30 mm size showed higher biochemical methane potential than that with 3 mm size. Most of test materials showed higher biochemical methane potentials with microbial additives containing Bacillus Circulans than that containing Bacillus Subtilis.

Barley (Hordeum vulgare L.) and barley byproduct, waxy and non waxy genetic type, were prepared and investigated for its biological activity. The total phenolic contents, tyrosinase and xanthin oxidase inhibition activity of the barley extracts were measured and compared with those of a barley byproducts extracts powder. The contents of total phenolic compounds of the barley byproducts, waxy and non waxy type, were 18.60 and 17.92 mg/g of sample, respectively. Inhibition rates (%) of the mushroom tyrosinase of the waxy type barley and barley byproducts extracts powder were 16.30 and 33.60% at 250 ppm, respectively. Tyrosinase inhibition activity of barley byproduct extracts regardless of waxy and non waxy type showed higher than that of arbutin (5%). The samples showed an inhibition effect of xanthin oxidase. At 2,500 ppm of sample concentration, the inhibition effect of xanthine oxidase of waxy type barley (WB), non waxy type barley (NB), waxy type barley byproducts (WBP), and non waxy type barley byproducts (NBP) was 9.92, 16.06, 14.11, and 13.86%, respectively.

This study was carried out to select economical byproduct composts as the substitute for the traditionalorganic fertilizer, Yacto, in the cultivation of ginseng seedlings, and to investigate the application method of a selected com-post. Among tested byproduct composts, popped rice hull compost was the best substitute for Yacto, while the application ofdomestic animal manure composts resulted in red skinned roots of ginseng seedlings. Optimal mixing ratio of the poppedrice hull compost with virgin soil (fine sand) were 3~4:1 in bulk, showing the same root yield compared to that of conven-tional seedbed soil. When the popped rice hull compost was lower than 1±0.1% in nitrogen content, the expeller cake of oilseed was added to seedbed soil to rise nitrogen content until 1±0.1%.