국내화력발전소 발생 석탄회의 광물학적 특성

김강주(Kangjoo Kim),정기영(Gi Young Jeong) 한국암석학회 2013 한국암석학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.5

국내 지하수 수질관리 정책에 대한 고찰 및 제언

김강주 ( Kangjoo Kim ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

우리나라의 지하수는 큰 틀에서는 지하수법과 그 하위 법령에 의해 관리되고 있으며, 개발목적에 따라서는 농어촌정비법, 민방위법, 온천법 등에 의해 관리된다. 지하수법에 적용을 받는 지하수라고 하더라도 최근까지는 양과 질을 분리하여 양은 국토교통부가 총괄하고, 질은 환경부의 지하수수질보전 등에 관한 규칙에 따라 이루어져 왔다. 이에 따라, 지하수의 수질관리가 체계적이지 못하고, 특히, 오염지하수의 정화는 거의 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 현재는 다행스럽게도 지하수의 양도 환경부가 통합관리하는 체계로 바뀌었으며, 이러한 체계에 맞는 지하수법의 개정이 추진되고 있다. 본 논문에서는 현 지하수 법에 따른 수질관리 체계와 문제점을 고찰하고 바람직한 개선방안을 제안하고자 한다.

새만금 퇴적물 내 유기물 및 중금속 오염도 평가

김석휘(Seokhwi Kim),최승현(Seonghyun Choi),최경운(Kyeongwoon Choi),김현중(Hyunjoong Kim),김강주(Kangjoo Kim) 대한지질학회 2013 대한지질학회 학술대회 Vol.2013 No.10

동위원소를 이용한 하수 내 지하수 및 우수 함량 산출: 전주 덕진공원 유역 사례

최승현,김강주,문상호,Choi, Seung-Hyun,Kim, Kangjoo,Moon, Sang-Ho 대한자원환경지질학회 2016 자원환경지질 Vol.49 No.5

하수관거에 지하수가 침투하고 우수가 유입(I/I)되게 되면 하수의 양이 크게 늘어나 하수처리장의 부하가 가중되고, 하수의 처리효율도 크게 감소되기 때문에, 하수 중의 I/I를 알아내는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 산소 및 수소 동위원소를 이용한 I/I 측정가능성 검토를 목적으로 수행되었으며, 이를 위하여 전주시 덕진공원 유역 내 관정 지하수 및 수로수, 상수도 등에 대하여 동위윈소적 조사를 수행하였다. 본 연구를 통하여 전주지역의 상수도는 전주에서 내륙으로 약 40 km 떨어진 고지대에 위치한 용담댐을 수원으로 하기 때문에 지역 강우와는 뚜렷이 다른 동위원소적 특성을 보이고, 시간에 따른 조성의 변화도 거의 없음을 알게 되었다. 하수는 기본적으로 상수도에서 발생하므로, 상수도와 지역강우를 양극단으로 하여 하수로 내 지역강우의 함량을 계산할 수 있다. 이러한 방법으로 덕진공원 유역 내하수로 1개 지점에서 지역강우의 함량을 계산한 결과, 강우가 시기에 따라 하수의 50%에서 90%를 차지하는 것으로 확인되었다. 이러한 계산결과는 오염농도가 높지 않은 하수의 수질을 통하여도 잘 뒷받침된다. 같은 방법으로 계산된 지하수내 상수도의 함량도 약 46%나 되었으며, 이는 상수도의 누수가 중요한 지하수원이 되고 있음을 지시하는 것이다. 이러한 동위원소 조성을 갖는 지하수는 하수로에 유입되어도 하수의 동위원소에는 크게 영향을 주지 않기 때문에 실제로 하수로에 유입되는 우수와 지하수의 량은 계산 결과보다 훨씬 클 것으로 예상된다. It is well known that the inflow of rainwater and the infiltration of groundwater to sewerage (I/I) increase the sewage and burden sewage treatment plants and lower their treatment efficiency. Therefore, it is important to estimate the amount of I/I. In this study, well groundwaters, public water supplies (PWSs), and sewage and rainwater channels were investigated to check whether oxygen and deuterium isotopes could be used as a tool for I/I estimation. This study shows that the isotopic composition of PWS in Jeonju area is very consistent over time and distinctly lighter than the circulating local rainwater (CLR) because it is supplied from Yongdam Dam, which is located about 40 km inland to the east in the mountainous area. Considering the fact that sewage mostly originates from the PWS, we could calculate the amounts of CLR in the sewerage from a monitoring station using unaffected rainwater and tap water as mixing end members. The calculation revealed that the CLR fraction ranged from 50% to 90% depending on observation time. This is well supported by the dilute natures of the sewages at the station. The fraction of PWS in investigated well waters were about 46%, indicating that leaking of PWS is very serious and is an important groundwater source in the study area. Since the infiltration of such groundwater may not alter the isotopic composition of sewage significantly, the actual I/I would be much greater than the calculated ones.

LID기법을 이용한 전주 덕진공원의 수생태 복원 가능성 평가

최승현,김석휘,김강주,Choi, Seung-Hyun,Kim, Seok-Hwi,Kim, Kangjoo 대한자원환경지질학회 2015 자원환경지질 Vol.48 No.6

본 연구에서는 빗물 함양사업을 통하여 전주시 덕진공원 유역 내 옛 하천들의 복원가능성을 검토하였다. 본 연구는 다양한 상황에서의 지하수유출량을 모사하는 방법으로 수행되었다. 덕진연못의 상류유역을 흐르던 하천을 복원한다고 했을 때, 이들이 비강우기에도 유량을 유지하기 위해서는 어디에 얼마만큼의 지하수 함양을 추가로 시켜야 하는 지, 그리고 하천들의 기저유출유량은 덕진연못의 수생태유지에 충분한 지를 지하수모델을 이용하여 평가하였다. 본 연구결과, 덕진연못의 빗물 배수를 저영향개발(low impact development; LID) 사업을 통하여 개발이전과 유사한 빗물배수체계를 만들어 준다면 복원되는 하천들은 갈수기에도 상당기간 기저유출로 유량이 유지될 수 있음을 알 수 있었다. 덕진연못 집수구역의 최상류구역인 동물원과 주변지역에서 지하수 함양을 증가시키는 것이, 하류 대지천의 기저유출 유량을 증가시키는 것에 유리함을 지시한다. 아울러, 몇몇 지점에서의 집중적인 지하수함양보다는 넓은 지역에서 고르게 일어나는 지하수함양이 하천의 건천화 방지에 더 유리한 것으로 나타났다. In this study, we investigated the restoration possibility of the old streams by enhancing the rainwater infiltration in the watershed of Deokjin Park, Jeonju City. This study was performed by modeling groundwater discharge to the streams under various conditions. We assessed the amount and location of groundwater recharge enhancement to restore the streams and evaluated whether the baseflows of the restored streams are sufficient to keep the water ecosystem of the Deokjin Pond. The results show that the baseflow of the streams can persist for a longer time even during the dry season when the rainwater drainage system is recovered similarly to the those before development using low impact development (LID) techniques. The enhancements of recharge in the headwater area, which is the area around the zoo and Daeji Village in the Deokjin Park watershed, is useful to increase the baseflows of the downstream reaches. Furthermore, spreaded recharge over a widespread area is better to prevent the streams from drying than the intensive recharge at a few sites.

분쇄방법에 따른 석탄재 재활용 콘크리트의 중금속 분석결과 및 용출특성 변화

이진원,최승현,김강주,문보경,Lee, Jin Won,Choi, Seung-Hyun,Kim, Kangjoo,Moon, Bo-Kyung 대한자원환경지질학회 2018 자원환경지질 Vol.51 No.5

콘크리트는 덩어리이기 때문에 분석을 위해서는 분쇄를 할 수밖에 없다. 그러나, 콘크리트와 같이 여러 재료의 혼합물을 파쇄, 특정 입도를 선별하는 것에 따른 효과는 아직까지 적절하게 평가된 바가 없다. 본 연구에서는 시멘트와 비산재를 고화제로 사용하고, 매립재와 모래는 골재로 사용하여 콘크리트 공시체를 제작한 다음, 토양오염공정시험기준과 폐기물공정시험기준에 따라 중금속분석을 수행하였다. 이를 위하여, 먼저, 공시체를 어느 정도 파쇄한 다음 채질하여 <0.15 mm, 0.15~0.5 mm, 0.5~5 mm를 선별(분쇄방법 1)하여 분석하였다. 토양오염공정시험기준 분석 결과, 작은 입도의 시료가 높은 중금속 농도를 보이는 경향이 뚜렷하였다. 특히, <0.15 mm는 각 개별재료의 농도와 배합비로 계산된 이론값보다도 몇 배 높은 값을 보이기도 하였다. 반면, 시료 전체가 <0.15 mm를 갖도록 완전히 분쇄(분쇄 방법 2)하여 분석한 결과는 이론값과 비슷한 농도를 보였다. 이 같은 결과는, 부분 분쇄 시에는 작은 입도에 중금속 농도가 높은 시멘트와 비산재가 농집되는 것과 관련이 있다. 반면, 폐기물공정시험기준 분석에서는 모든 항목에서 매우 낮은 용출 농도를 보였고, 토양오염공정시험기준에서와 같은 경향도 관찰되지 않았다. Since concrete is a hardened aggregates of various materials, it needs to be crushed for chemical analyses. However, the effect of sample crushing on the analytical results has not been precisely assessed till today. In this study, we prepared concrete test pieces using Portand cements and fly ashes as binding materials, and ponded ashes and sands as aggregates and analyzed the heavy metals of the test pieces using Standards for Fair Testing of Soil Contamination (SFTSC) and Wastes (SFTW). For this, each test piece was partially crushed at first and sieved for separation of grains of <0.15 mm, 0.15-0.5 mm, and 0.5-5 mm from the same crushed samples (Crushing Method I). Results of those samples using SFTSC showed a clear trend that analyzed heavy metal concentrations are higher in the finer fractions. Particularly, fractions with <0.15 mm indicated much higher concentrations than the theoretical ones, which were calculated based on the concentrations of individual materials and their mixing fractions. In contrast, the analytical results were generally comparable with the theoretical ones when the test pieces were totally pulverized such that all the crushed grains were <0.15 mm in size (Crushing Method II). These results are associated with the fact that cement materials and fly ashes, which are high in heavy metals relative to other materials, are enriched in the fine fractions. The analytical results using the SFTW derived very low concentrations in most of parameters and did not indicate the dependence of concentrations on the crushing methods due to using distilled water as leaching agent.

석탄재의 콘크리트 활용에 따른 중금속 함량변화 연구

이진원,최승현,김강주,김석휘,문보경,Lee, Jinwon,Choi, Seung-Hyun,Kim, Kangjoo,Kim, Seok-Hwi,Moon, Bo-Kyung 대한자원환경지질학회 2018 자원환경지질 Vol.51 No.4

In many countries, recycling coal ashes as backfill materials for subsided lands, abandoned mine tunnels, and road pipeline constructions by making low-strength concretes with minimal amounts of cement is frequently considered for massive treatment of coal ashes. This study investigates the variation of heavy metals in the concrete test pieces prepared for the cases of using only Portland cement as binding material, fly ash as a replacement of the cement, sand as aggregates, and disposed ashes in the ash ponds as a replacement of aggregates. Heavy metal contents were measured based on the aqua regia extraction technique following the Korean Standard for Fair Testing of Soil Contamination and the influences of each materials on the total heavy metal contents were also assessed. Results show that the cement has the highest Cu, Pb, and Zn concentrations than any other materials. Therefore, the test pieces show significant concentration decreases for those metals when the cement was replaced by fly ash. Ponded ash shows low concentrations relative to fly ash in most of the parameters but shows higher Cu and Ni, and lower Pb levels than the sand aggregate. In overall, heavy metal levels of the test pieces are regulated by mixing among the used materials. Test pieces prepared during this study always show concentrations much lower than the Worrisome Level of Soil Contamination (Area 1), which was designated by the Soil Environment Conservation Act of Korea. 많은 나라에서는 화력발전소 석탄연소 잔재물로 생산되는 석탄재를 소량의 시멘트와 혼합, 저강도 콘크리트를 만들어 지반함몰지, 폐갱도, 도로관거 뒷채움재 등으로 재활용하는 방안이 석탄재의 대규모 처리방안으로 자주 검토된다. 본 연구에서는 석탄재로 저강도콘크리트를 만들어 콘크리트 내 중금속함량 변화를 고찰하였다. 이를 위하여 시멘트만을 사용하는 경우와 시멘트의 반을 비산재로 대체하는 경우, 모래를 골재로 사용하는 경우, 그리고 회처리장의 매립재로 모래골재를 대체하는 경우에 대한 콘크리트 공시체를 제작하여 중금속농도 변화를 고찰하였다. 중금속 함량은 토양오염공정시험기준에 따라 이루어졌으며, 중금속함량에 가장 큰 영향을 주는 재료들도 평가하였다. 연구결과, 시멘트는 다른 어떤 재료들 보다 Cu, Pb, Zn에서 현격히 높은 중금속농도를 보였다. 이로 인하여 시멘트를 비산재로 대체할 경우 중금속 농도는 뚜렷이 낮아지는 경향을 보였다. 매립재는 전체적으로 비산재에 비하여 낮은 중금속농도를 보였지만, 모래보다는 높은 Cu 및 Ni농도와 낮은 Pb농도를 보였다. 전체적으로는 콘크리트 내 중금속농도는 각 재료의 혼합에 의하여 결정되는 양상을 보였다. 본 연구에서 제작된 공시체는 모든 조사된 항목에 있어 토양환경보전법이 정한 토양오염우려기준(1지역)보다 현격히 낮은 농도를 보였다.

Nitrogen and oxygen isotope analysis of nitrate using denitrification method

김인수(Insu Kim),이광식(Kwang-Sik Lee),봉연식(Yeon-Sik Bong),류종식(Jong-Sik Ryu),김강주(Kangjoo Kim) 대한지질학회 2012 지질학회지 Vol.48 No.4

지하수 함양시설 또는 LID시설에서의 질산성질소 오염방지를 위한 농업부산물의 탈질효율 실험연구

이진원,이병선,김강주,이규상,Lee, Jinwon,Phung, Thanh Huy,Lee, Byungsun,Kim, Kangjoo,Lee, Gyusang 한국지하수토양환경학회 2021 지하수토양환경 Vol.26 No.6

Facilities for low impact development (LID) or groundwater recharge have the high potential spreading groundwater nitrate contamination because of the rapid infiltration. This study was initiated to remove nitrate from the waters using agricultural byproducts as organic sources for denitrification during infiltration. As the first step of this purpose, we experimentally tested the denitrifying efficiency of 4 organic materials (pine tree woodchips, cherry leaves, rice straws, and rice hulls) and tried to identify the key factors controlling the efficiency. For this study, we precisely investigated the change of chemical reactions during the experiment by analyzing various geochemical parameters. The result shows that the denitrification efficiency is not simply linked to the availability of the easily decomposable contents in the organic matter. It is found that avoiding the severe pH decrease due to the CO₂ generation is the essence to derive the efficient denitrifying conditions when organic matters were used.

서천 화력발전소 석탄회의 풍화에 따른 광물학적 지구화학적 변화

김영규(Yeongkyoo Kim),김강주(Kangjoo Kim),정기영(Gi Young Jeong) 한국암석학회 2016 한국암석학회 학술발표회 논문집 Vol.2016 No.5