영가철과 여러 가지 산화철 조합공정을 이용한 질산성질소 환원에 관한 연구

송호철,전병훈,조동완,Song, Hocheol,Jeon, Byong-Hun,Cho, Dong-Wan 한국지하수토양환경학회 2014 지하수토양환경 Vol.19 No.1

This paper presents the feasibility of using different iron oxides (microscale hematite (HT), microscale magnetite (MT), and nanoscale maghemite (NMH)) in enhancing nitrate reduction by zero-valent iron (Fe(0)) under two solution conditions (artificial acidic water and real groundwater). Addition of MT and NMH into Fe(0) system resulted in enhancement of nitrate reduction compared to Fe(0) along reaction, especially in groundwater condition, while HT had little effect on nitrate reduction in both solutions. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) analysis showed association of MT and NMH with Fe(0) surface, presumably due to magnetic attraction. The rate enhancement effect of the minerals is presumed to arise from its role as an electron mediator that facilitated electron transport from Fe(0) to nitrate. The greater enhancement of MT and NMH in groundwater was attributed to surface charge neutralization by calcium and magnesium ions in groundwater, which in turn facilitated adsorption of nitrate on Fe(0) surface.

요소분해효소 기반 식물추출액을 이용한 광산폐기물 내 중금속 오염 저감

노승범,박민정,전철민,김재곤,송호철,윤민호,남인현,Roh, Seung-Bum,Park, Min-Jeong,Chon, Chul-Min,Kim, Jae-Gon,Song, Hocheol,Yoon, Min-Ho,Nam, In-Hyun 한국지하수토양환경학회 2015 지하수토양환경 Vol.20 No.1

Acid mine drainage occurrence is a serious environmental problem by mining industry, it usually contains high levels of metal ions, such as iron, copper, zinc, aluminum, and manganese, as well as metalloids of which arsenic is generally of the greatest concern. An indigenous plant extract was used to produce calcium carbonate from Canavalia ensiformis as effective biomaterial, and its ability to form the calcium carbonate under stable conditions was compared to that of purified urease. X-ray diffraction and scanning electron microscopy were employed to elucidate the mechanism of calcium carbonate formation from the crude plant extracts. The results revealed that urease in the plant extracts catalyzed the hydrolysis of urea in liquid state cultures and decreased heavy metal amounts in the contaminated soil. The heavy metal amounts were decreased in the leachate from the treated mine soil; 31.7% of As, 65.8% of Mn, 50.6% of Zn, 51.6% of Pb, 45.1% of Cr, and 49.7% of Cu, respectively. The procedure described herein is a simple and beneficial method of calcium carbonate biomineralization without cultivation of microorganisms or further purification of crude extracts. This study suggests that crude plant extracts of Canavalia ensiformis have the potential to be used in place of purified forms of the enzyme during remediation of heavy metal contaminated soil.

녹차잎과 인삼잎의 중금속 흡착능 평가 연구

김소현,송진영,윤광석,강은미,송호철,Kim, Sohyun,Song, Jinyoung,Yoon, Kwangsuk,Kang, Eunmi,Song, Hocheol 한국지하수토양환경학회 2017 지하수토양환경 Vol.22 No.5

This work presents the adsorption capability of green tea and ginseng leaves to adsorb heavy metals such as Cd(II), Cu(II), and Pb(II) in aqueous solution. FT-IR analysis indicates the presence of oxygen containing functional groups (carboxyl groups) in two kinds of leaves. High pH condition was favorable to the adsorption of heavy metal ions due to the enhanced electrostatic attraction and the precipitation reaction of metal ions. The adsorption of Cd(II), Cu(II), and Pb(II) reached equilibrium within 10 min, achieving high removal efficiencies of 80.3-97.5%. The adsorption kinetics data of heavy metal ions were fitted well with the pseudo-second-order kinetic model. The maximum adsorption amounts of Cd(II), Cu(II), and Pb(II) ions were 8, 3.5, and 15 mg/g, respectively, in the initial concentration range from 0.15 to 0.75 mM. Based on the fitting data obtained from isotherm models, heavy metal adsorption by green tea and ginseng leaves could occur via multi-layer sorption.

용존가스 종류 및 화학적 조건별 영가철(Fe˚)에 의한 6가크롬의 반응성 평가

고석오(Ko Seokoh),송호철(Song Hocheol),김영훈(Kim Young-Hun) 대한토목학회 2005 대한토목학회논문집 B Vol.25 No.5B

과항산염 활성제로 활용하기 위한 CO₂ 공동-열분해를 통한 클로렐라 종과 적니 유래 금속 바이오차 제조

윤광석(Kwangsuk Yoon),송호철(Hocheol Song),장희진(Heejin Jang) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.11

플라스틱 무기성 폐기물을 이용한 탄소-철 복합체 및 합성가스 생산

권기훈(Gihoon Kwon),송호철(Hocheol Song),박주영(Ju-Yeong Park) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.11

Red mud를 이용한 중금속 Cd 및 Pb의 흡착제거 특성

임수빈(Yim Soobin),김재곤(Kim Jaegon),송호철(Song Hocheol) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.7

본 연구에서는 red mud를 흡착제로 이용하여 산성광산배수내 대표적인 유해 중금속인 Cd과 Pb의 흡착특성을 파악하고, 산처리와 소성처리 방식으로 활성화된 red mud에 의한 Cd와 Pb의 중금속 흡착능의 변화를 알아보고자 하였다. Red mud에 대한 Cd과 Pb의 흡착은 반응시간 30분 이내에 대부분 발생하였으며, 5시간 경과 후에는 평형상태에 도달하는 것으로 나타났다. pH가 증가할수록 red mud에 대한 Cd 및 Pb의 흡착은 증가하는 것으로 나타났다. Red mud를 증류수 혹은 산으로 중화 처리하거나 산처리 혹은 소성처리 등과 같은 활성화 처리할 경우 Cd와 Pb에 대한 red mud의 흡착능은 오히려 감소하는 것으로 나타났으므로 red mud를 이용한 Cd와 Pb의 흡착제거는 가공하지 않은 원 상태의 red mud를 이용하는 것이 효과적인 것으로 파악되었다. Red mud에 대한 Cd와 Pb의 흡착거동은 Langmuir 및 Freundlich 등온흡착모델에 모두 잘 적용되었으며, Red mud 흡착제에 대한 Langmuir 등온흡착식의 qm 과 Freundlich 등온흡착식의 KF 상수값은 Cd에 대하여 각각 5.230㎎/g와 1.118㎎/g이었으며 Pb에 대해서는 각각 22.222㎎/g와 7.241㎎/g의 값을 나타내고 있었다. The objective of this study is to investigate the removal characteristics of cadmium(Cd) and lead(Pb) by adsorption on red mud and to study the adsorption characteristics of Cd and Pb using red mud activated by acid treatment and calcination. Theadsorption of Cd and Pb on red mud was significantly achieved within 1hour and equilibrated after 5 hours. The adsorption capacity of Cd and Pb on red mud increased with increasing pH. The neutralization of red mud by distilled water or acid and the activation of red mud by acid treatment or calcination decreased the adsorption capacity of Cd and Pb on red mud, suggesting that Cd and Pb could be effectively eliminated by adsorption on red mud without any pretreatment or modification. Both Langmuir and Freundlich models were successfully applied to describe the adsorption behavior of Cd and Pb on red mud. The qm of Langmuir adsorption model and KF of Freundlich adsorption model were 5.230㎎/g and 1.118㎎/g for Cd and 22.222㎎/g and 7.241㎎/g for Pb, respectively.

오렌지껍질 및 적니의 공동-열분해를 통한 금속-탄소 복합체 제조 및 이를 활용한 비소(V) 및 니켈(II)의 동시 처리

윤광석 ( Kwangsuk Yoon ),권기훈 ( Gihoon Kwon ),송호철 ( Hocheol Song ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

본 연구는 N₂와 CO₂ 환경에서 산업폐기물인 적니와 음식물 쓰레기인 오렌지 껍질의 열분해를 통해 금속-탄소 복합체(N₂C 및 CO₂C)를 새롭게 제조하였다. 이 복합체의 제조 과정 중 합성가스(syngas) 발생량을 비교하였으며, 제조된 복합체를 활용하여 비소(V)와 니켈(II)의 공동-흡착 실험을 수행하였다. 열분해 과정 중 발생한 합성가스는 N₂ 환경보다 CO₂ 환경에서 더 많은 CO를 발생시킬 수 있다는 이점을 확인하였다. 또한, 제조된 복합체의 특성분석(Fe-SEM 및 BET, XRD, FT-IR) 결과, 두 종류의 복합체의 형상은 큰 차이가 없었지만, 적니 내의 철(Fe)상이 변한 것을 확인하였다(적니: Fe₂O₃, N₂C: Fe₃O₄ 및 Fe⁰, CO₂C: Fe₃O₄). 흡착 실험의 경우 공동-흡착량과 비교하기 위해 비소(V)와 니켈(II)의 단일 흡착 실험도 함께 수행하였다. 단일 흡착 결과, 두 복합체의 흡착능은 유사했으며(N₂C - As(V): 7.5 mg g^-1, Ni(II): 16.2 mg g^-1, CO₂C - 비소(V): 5.6 mg g^-1, 니켈(II): 15.1 mg g^-1), 공동-흡착도 두 복합체의 흡착량은 유사했다. 하지만, 단일 흡착보다 공동-흡착에서 더 향상된 흡착능을 보여주었다. 예를 들어, CO₂C의 경우 13.4 mg g^-1 비소(V)와 17.6 mg g^-1 니켈(II)의 흡착능이 관찰되었다. 이는 니켈(II)와 비소(V)가 복합화(complexation)에 의해 추가적인 제거가 일어난 것으로 추정된다. 따라서 본 연구의 전반적인 결과를 통해 CO₂ 열분해는 폐기물을 효율적인 환경 매체로 전환할 수 있는 실행 가능한 플랫폼을 제공할 수 있으며, CO₂ 열분해를 통해 제조된 복합체는 폐수 처리에서 실용적으로 큰 의미를 갖는 양이온성 및 음이온성 중금속을 동시에 처리 가능하다는 것을 증명하였다.

적니와 유기성 폐기물의 공동열분해를 통한 금속 바이오차의 제조 및 활용

윤광석 ( Kwangsuk Yoon ),장희진 ( Heejin Jang ),송호철 ( Hocheol Song ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-

적니(red mud)는 알루미늄 생산을 위해 보크사이트(bauxite)를 Bayer 공정(전 세계적으로 95% 이상 사용)을 통해 처리하는 과정에서 필연적으로 발생하는 고체 폐기물이다. 이 적니는 생산과정에서 알루미늄 1톤당 약 1-1.5 톤이 발생한다. International Aluminium Institute(IAI)에 따르면, 전 세계적으로 2020년에 연간 약 1억3천4백만 톤의 알루미늄을 생산되었으며, 이 생산에 의해 발생된 적니는 약 1억3천4백만-2억1백만 톤으로 추정된다. 이 막대한 양의 적니는 대부분 매립 부지를 조성하여 매립 후 복토하는 방법으로 처리하고 있다, 하지만, 이는 부지의 부족 문제뿐만 아니라 독성 및 높은 알칼리성(> pH 11), 높은 금속 함량(예, Fe 및 Ti, Al 등) 때문에 심각한 생태계 및 환경적 문제를 야기할 수 있다. 이에 따라 많은 연구자들은 매립 후 복토에 대한 대처 방안을 위해 많은 노력을 시도하고 있다. 예를 들어, 건설 재료(시멘트 및 벽돌 등)로의 재이용 및 토양 개량, 중금속 흡착, 중화제, 철 회수, 탄소 광물화 등의 다양한 연구를 수행하고 있다. 하지만, 매년 막대한 양의 발생에 비해 처리할 수 있는 기술은 한계가 있다. 따라서 더 다양한 처리 연구 및 기술이 필요하며, 본 연구에서는 적니와 유기성 폐기물(리그닌 및 톱밥, 오렌지 껍질 등)을 혼합하여 공동열분해(co-pyrolysis)를 금속 바이오차를 제조하고 이를 환경(흡착 및 환원) 및 에너지(촉매) 분야에 활용하는 연구를 수행하였다.

플라스틱과 무기성 폐기물을 이용한 탄소-철 복합체 및 합성가스 생산

권기훈 ( Gihoon Kwon ),박주영 ( Ju-yeong-park ),송호철 ( Hocheol Song ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-

플라스틱은 생산단가가 낮고 활용범위가 넓어 실생활과 산업 전반의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있음. 플라스틱 사용량은 매년 증가하고 있으며 2018년에는 3억6천톤에 달하는 플라스틱이 생산됨(Statista report 2020. 특히, 코로나19로 인해 비대면 문화 확산으로 1회용 용기사용이 급증하고 있으며 이로 인해 2020년 상반기 플라스틱 배출량은 전년 대비 18% 증가함. 플라스틱은 생분해성이 낮고 연소 중 염소, 산소와 결합하여 다이옥신과 같은 유독성 물질을 만들기 때문에 매립이나 소각등 기존의 폐기물 처리공정으로 처리하는 데에는 한계가 있음. 지금까지는 주로 중국이나 필리핀으로의 수출을 통해 많은 양의 플라스틱을 처리해 왔으나 2021년 1월 1일부터 바젤협약 개정안(2019년 5월 채택)이 발효되어, 모든 폐플라스틱이 수출입 통제 대상 폐기물로 관리되게 됨. 이로 인해 단지 내 수집된 폐기물을 업자가 수거해가지 않으면서 플라스틱 폐기물에 대한 사회적 문제들이 대두되고 있음. 이러한 이유로 플라스틱을 효율적으로 처리하는 방안에 대한 연구들이 진행되고 있으며 그 중 플라스틱을 고부가가치 물질로 전환하려는 연구들이 주목을 받고 있음. 본 실험에서는 플라스틱의 열분해 공정에 무기성 자원(산업폐기물, 광물 등)을 사용하여 고체탄소의 수율을 높일 수 있는 연구를 수행함. 추가적으로 기존 플라스틱의 열분해 생성물인 합성가스의 수율에 미치는 영향을 조사함. 최종 물질은 탄소-철 복합체로서 다양한 공정에 활용될 수 있을 것으로 보임.