생물학적 슬러리 반응조를 이용한 PAHs 로 오염된 퇴적오니의 처리성 연구

배범한(Bum Han Bae),이성재(Sung Jae Lee),박규홍(Kyoo Hoong Park),조경숙(Kyung Suk Cho),정연규(Youn Kyoo Choung) 大韓環境工學會 2001 대한환경공학회지 Vol.23 No.8

에폭시 수지 용출물질에서의 내분비계장애물질 Bisphenol-A 의 정량과 용출특성 파악

배범한(Bum Han Bae),최명수(Myoung soo Choi),임남웅(Nam woong Lim),정재훈(Jae hoon Jeong) 한국물환경학회 2000 한국물환경학회지 Vol.16 No.4

Bisphenol-A(BPA), a known endocrine disruptor, is a main building block of epoxy resin which is widely used as a coating agent in residential water storage tanks. Therefore, BPA leaching from the epoxy resin may have adverse effects on human health. The possibility of BPA leaching from three epoxy resins were tested with a modified KS D 8502 method at 20, 50, 75 and 100℃ in deionized water and the specified test water, respectively. BPA leached to the test water was identified using GC-MS and quantified with GC-FID after a sequential extraction and concentration. The results showed that BPA leaching has occurred in all three samples tested. The quantify of BPA leaching from unit area of epoxy resin coating was in the range of 10.677∼273.120 ㎍/㎡ for sample A, 29.737∼1734.045 for sample B and 52.857∼ 548.778 for sample C depending on the test temperature, respectively. In general, the amount of BPA leaching increased as the water temperature increases. This result implies a higher risk of BPA leaching to drinking water during a hot summer season. In addition, microbial growth, measured by colony forming units, in epoxy coated water tanks was higher than that in a stainless steel tank suggesting that compounds leaching from epoxy resin may support the growth of microorganisms in a residential water holding tank.

제철 부산물로 충진된 반응벽체에 의한 지하수내의 염소계 유기 용매의 분해

배범한(Bum Han Bae),정재훈(Jae Hoon Chung),이성재(Sung Jae Lee) 大韓環境工學會 2002 대한환경공학회지 Vol.24 No.10

제강분진을 촉매로 활용한 펜톤유사산화에 의한 고농도 para - Nitrophenol의 처리

배범한(Bum Han Bae),정재훈(Jae Hoon Jeong),이성재(Sung Jae Lee),장윤영(Yoon Young Chang),박규홍(Kyoo Hong Park),장윤석(Yoon Seok Chang) 大韓環境工學會 2001 대한환경공학회지 Vol.23 No.10

수경재배 토착 야초류에 의한 2,4,6-trinitrotoluene의 제거 및 식물내의 생물학적 전환에 관한 동역학

배범한(Bum Han Bae),김선영(Sun Young Kim),이인숙(In Sook Lee),장윤영(Yoon Young Chang) 大韓環境工學會 2002 대한환경공학회지 Vol.24 No.4

화약물질 현장검출시약 EXPRAY$^{(R)}$를 이용한 토양내 화약물질 스크리닝 및 준정량화 가능성

배범한,조정현,Bae, Bum-Han,Cho, Jung-Hyun 한국지하수토양환경학회 2009 지하수토양환경 Vol.14 No.2

A quick and simple detection method of explosive compounds in environmental matrix (soil and water) can provide a screening step which reduces the number of unnecessary samples and the cost of expensive laboratory analysis at a site investigation. A commercially available EXPRAY$^{(R)}$Explosives Field Detection Kit (EXPRAY) was used to determine the minimum detection concentration and to test the possibility of semi-quantitative analysis of 14 explosive compounds using standard solutions. The results showed that EXPRAY could detect 5 explosive compounds, TNT, RDX, HMX, Tetryl, and TNB, out of 14 US EPA designated explosives. The minimum detection limit of the nitramine explosives was 14 ng/$^2$ for HMX and RDX. EXPRAY was more sensitive to nitroaromatics than the nitramines and the minimum detection limits per unit area (mm$^2$) for Tetryl, TNB, and TNT, were 3 ng, 3 ng, and 0.3 ng, respectively. The semi-quantification of 5 explosive compounds in an order ofmagnitude could be achieved by the intensity of developed color only when EXPRAY was applied on the standard solutions under controlled laboratory conditions. With contaminated soil samples, however, only the presence and type of explosive compounds was identified. Therefore, EXPRAY is an economic and sensitive method that can be used in a screening step for the identification of explosives in the field samples. 환경 시료 (토양 및 수질)내 화약물질을 신속하고 간편하게 검출할 수 있다면, 현장조사에서 오염도 조사를 위한 스키리닝 단계로 이용하여 불필요한 시료의 갯수와 고가의 실험실 정량분석비용을 줄일 수 있다. 상용 EXPRAY$^{(R)}$ Explosives Field Detection Kit(EXPRAY)를 이용하여 14종의 화약물질을 대상으로 화약물질 표준용액에 대한 최저검출농도를 결정 하고 및 준정량화 가능성을 확인하기 위한 실험을 실시하였다. 실험결과 EXPRAY는 14종의 화약물질 중에서, TNT, RDX, HMX, Tetryl및 TNB등 5종의 화약물질을 검출할 수 있었다. Nitramine계열인 HMX와 RDX에 대한 최저검출농도는 모두 14ng/mm$^2$이었다 EXPRAY는 nitroaromatic계열에는 더욱 민감하게 반응하여, Tetryl, TNB및 TNT에 대한 단위면적당(mm$^2$)최저 검출량이 각각 3ng, 3ng및 0.3ng이었다. 실험이 통제되는 조건에서 화약물질 표준용액에 EXPRAY를 적용하였을 경우에는 발색 강도의 비교를 통해 10배 단위의 준정량화가 가능하였다. 그러나 오염토양으로 실험한 경우에는 화약물질의 존재여부 및 종류만을 확인할 수 있었다. EXPRAY Explosives Detection Kit$^{(R)}$가 화약물질을 검출할 수 있는 경제적이고 민감한 방법이지만, 현장시료의 스크리닝 단계에만 적용할 수 있는 방법이다.

토양 내 호기성 생물벽체(Biobarrier)의 형성에 의한 투수계수의 제어

배범한,오재일,Bae, Bum-Han,Oh, Je-Ill 한국지하수토양환경학회 2007 지하수토양환경 Vol.12 No.2

토양 및 지하수의 오염 확산을 방지하면서 오염물을 처리할 수 있는 생물벽체(Biobarrier)에 적용하기 위해 회분식실험과 칼럼 실험을 실시하였다. 회분식 실험에서는 순수 호기성 미생물 Pseudomonas fluorescens의 글루코즈와 당밀에 대한 동역학 상수를 산정하였다. P. fluorescens의 최대비성장속도(Vmax)는 글루코즈와 당밀을 사용하였을 때 $23^{\circ}C$에서 각각 $0.246\;hr^{-1}$, $0.073\;hr{-1}$로 글루코즈의 비성장속도가 빠르지만, P. fluorescence 성장 시 당밀에 대한 지체기가 없으며, 경제성을 고려하여 당밀을 칼럼실험의 탄소원으로 사용하였다. 일정수두 칼럼실험에서 P. fluorescence를 접종하고 영양원을 주입하면서 칼럼 내 토양의 투수계수 감소를 측정한 결과 영양원 주입 6일 만에 투수계수는 $4.1{\times}10^{-2}\;cm/sec$에서 $2.8{\tims}10^{-4}\;cm/sec$로 $6.8{\times}10^{-3}$배 감소하였고, 미생물량은 유입부에서 최대값을 나타냈다. 그러나 투수계수의 감소를 야기하는 미생물의 성장은 탄소원이 아닌 전자수용체(용존산소)의 농도에 의하여 제한되었다. A series of batch and column experiments were conducted for the development of biobarrier technology which can be applied to containment and reduction of contaminants in soil and ground waters. The growth kinetic constants of Pseudomonas fluorescens on glucose or molasses were determined using batch experiments. The maximum specific growth rate (Vmax) of P. fluorescens at $23^{\circ}C$ on glucose or molasses were $0.246\;hr^{-1}$ and $0.073\;hr^{-1}$, respectively. However, molasses was selected as carbon source due largely to the absence of lag phase of P. fluorescens growth on molasses and economic reason. In constant head column experiments, the hydraulic conductivity of the column soil reduced by $6.8{\times}10^{-3}$ times from $4.1{\times}10^{-2}cm/sec$ to $2.8{\times}10^{-4}cm/sec$ after the inoculation of P. fluorescens and administration of carbon source and nutrients. The biomass concentration was observed highest in the column inlet. Measurements of carbon source and electron accepter (dissolved oxygen) concentration showed that the growth of P. fluorescence, which is the main reason for hydraulic conductivity reduction, was limited not by the concentration of carbon source but by the concentration of electron acceptor.

Gy의 입자성 물질 시료채취이론에 근거한 토양 시료 채취량 결정

배범한,Bae, Bum-Han 한국지하수토양환경학회 2011 지하수토양환경 Vol.16 No.6

A bibliographical review of Gy sampling theory for particulate materials was conducted to provide readers with useful means to reduce errors in soil contamination investigation. According to the Gy theory, the errors caused by the heterogeneous nature of soil include; the fundamental error (FE) caused by physical and chemical constitutional heterogeneity, the grouping and segregation error (GE) aroused from gravitational force, long-range heterogeneous fluctuation error ($CE_2$), the periodic heterogeneity fluctuation error ($CE_3$), and the materialization error (ME) generated during physical process of sample treatment. However, the accurate estimation of $CE_2$ and $CE_3$ cannot be estimated easily and only increasing sampling locations can reduce the magnitude of the errors. In addition, incremental sampling is the only method to reduce GE while grab sampling should be avoided as it introduces uncertainty and errors to the sampling process. Correct preparation and operation of sampling tools are important factors in reducing the incremental delimitation error (DE) and extraction error (EE) which are resulted from physical processes in the sampling. Therefore, Gy sampling theory can be used efficiently in planning a strategy for soil investigations of non-volatile and non-reactive samples.

마이크로와 나노 철을 이용한 고성능 화약물질(HMX, RDX 및 TNT)의 환원처리: 중간산물의 거동과 도역학 상수의 비교

배범한,Bae, Bum-Han 한국지하수토양환경학회 2006 지하수토양환경 Vol.11 No.6

회분식 반응조에서 마이크로(mZVI) 및 나노(nZVI) 크기의 영가 철을 환원물질로 이용하여 고폭화약물질 3종에 대한 환원동역학을 측정하였다. 각 화약류를 이용하여 어미물질에 대한 nZVI와 mZVI의 비표면적 환원상수 $k_{SA}$과 비중량 환원상수 $k_{M}$을 측정한 후, 중간산물의 거동을 비교하였다. 그 결과 두 상수를 사용해서는 nZVI 반응조내 어미 물질과 중간환원산물들의 거동을 완전히 설명할 수 없었다. 화약물질을 mZVI로 처리한 반응조에서는 초기 환원물질인 nitroso-RDXs, nitroso-HMXs 및 hydroxylamino-TNT가 주로 축적되었으나, nZVI로 처리한 반응조에서는 동일한 겉보기 반응속도임에도 불구하고 환원말기물질인 극성중간산물들과 TAT가 축적되었다. 그러므로 중간산물들의 환원까지 고려하는 새로운 매계변수의 개발이 필요한 것으로 판단된다. Reduction kinetics and the behaviour of intermediate of three high explosives (HMX, RDX, and TNT) were studies in batch reactors using nano- or micro- size zero valent iron(nZVI or mZVI) as reducing agent. The kinetic constants normalized by the mass of iron ($k_M$) or by the surface area ($k_{SA}$) were measured and compared along with the changes in the concentrations of intermediates. Results showed that $k_M$ and $k_{SA}$ values were not suitable to fully explain the behaviour of mother compounds and reduced intermediates in the batch reactor. The concentrations of initial explosives degradation products, such as nitroso-RDXs, nitroso-HMXs, and hydroxylamino-TNTs, were higher in mZVI treated reactor than in nZVI treated reactor, whereas more reduced polar intermediates such as TAT were accumulated in the nZVI reactor. Therefore, a new parameter, which accounted for the intermediates reduction, needs to be developed.

HPLC에 의한 토양내 화약물질 정량분석조건 최적화

조정현,배범한,김계훈,Cho, Jung-Hyun,Bae, Bum-Han,Kim, Kye-Hoon 한국지하수토양환경학회 2009 지하수토양환경 Vol.14 No.1

HPLC에 의한 토양내 화약물질의 분석 방법을 최적화하기 위해 현재 실사격 훈련이 진행 중인 군사격장 2곳에서 토양시료를 채취하여 분석 실험을 수행하였다. 토양과 오염물질의 불균일도를 감안하여 segregation constant 와 homogeneity constant를 기준으로 산정한 결과, 화약물질의 분석을 위한 토양시료채취 최소량은 125g 이었다. 그리고 시료 전처리 과정인 추출단계에서 필요한 적정시료량과 추출액의 비율을 CV값에 근거하여 산정한 결과 토양 10g/ACN 20 mL가 가장 효과적이었다. 미국 EPA에서 지정한 화약물질 14종을 모두 분리하기 위한 HPLC의 용리 조건은 RP C18캘럼을 이용하여 칼럼온더 30${\circ}C$일 때, 이동상 구성 및 유량은 isopropanol : acetonitrile : water의 비율 18 : 12 : 70, 유량 0.80mL/min인 경우가 최적이었다. 분석파장 결정을 위해 분석 파장 230nm와 254nm에서의 화약물질 14종에 대한 검출한계 (detection limit)값과 각 화약물질의 UV/VIS스펙트럼을 비교한 결과 254nm보다 230nm일때가 더 적절하였다. 하지만 NB, 2,4-DNT, 2NT, 4NT및 3NT는 분석파장이 UV254nm일때 더 적절하였다. A series of experiments was performed to develop an optimized analytical procedure for the analysis of explosives in soil by HPLC with soil samples collected at two live-fire military shooting ranges. The minimum amount of soil to be collected, Wmin, for the analysis of explosive compounds was 125g, based on the segregation and homogeneity constants that account for soil heterogeneity and non-homogeneous distribution of target explosive compounds. The optimization of extraction and HPLC analytical conditions were also studied based on analytes CV values. The most effective soil/ extractant ratio was estimated to be 10g-pretreated soil/20 mL acetonitrile as extractant. The optimized HPLC elution conditions for the separation of US EPA designated 14 explosive compounds, were column temperature 30${\circ}C$, eluents ratio of isopropanol: acetonitrile: water = 18 : 12: 70, and flow rate of 0.8 mUmin at 230 nm. However, UV wavelength 254 nm was better for the analysis of NB, 2,4-DNT, 2NT, 4NT, and 3NT.